1904年美国学者罗伯特·戴维就已提出“线世纪末中科院院长提出了建设悬浮隧道阿基米德桥的构想,2004年沈志云院士将我国真空管道交通发展的策略定位于600~1000km/h。2013年“钢铁侠”马斯克提出超级高铁“Hyperloop”技术理念,引发全球对“第五种交通方式”的热议。随着近日国内对“海底真空高铁”构想的技术研讨,真空管道运输再受关注。看似“黑科技”的“真空高铁”,究竟是遥不可及的天方夜谭还是颠覆传统的未来神器?“未来机器”第十七篇,我们共同讨论梦想与现实交织下“真空高铁”构想的优势与难题。
真空管道运输技术的原理是在地面或地下建一个密闭的管道,用真空泵抽成真空或部分真空后运行车辆(并不全是磁浮列车)。在“海底真空高铁”技术构想中,跨海悬浮隧道真空列车采用水下桥隧技术,依靠浮力支撑隧道约90%重量,采用真空管道及磁悬浮列车技术,可减少管道内90%的空气阻力,大幅度提高工作速度并大大降低能耗,削弱空气噪声影响符合环保要求。
“海底真空高铁”构想如能实现,有望具备以下优势:1)由于采用真空磁悬浮技术,运行过程中无机械摩擦阻力,速度可超过1000 km/h,理想时速能达到1200 km/h;2)可以抵御各类海况及天气影响,受台风及地震影响更为间接,实现全天候的安全行驶;3)不会对海底及周围环境产生破坏,也降低了施工和运行产生的噪音影响,更符合绿色出行的概念;4)在真空环境下运行空气阻力极小,与高铁同等速度下有望节省70%的能源消耗。
Hyperloop假想的亚音速浮空列车系统以一个局部真空的管度系统承载胶囊型列车,可大幅度的降低空气阻力。Hyperloop自行利用太阳能发电,不仅能耗低还可提供额外电力。按照设想,工程人员将在地面上搭建作用类似铁路轨道的固定真空管道,在管道中安置“胶囊”座舱。“胶囊”列车“漂浮”在处于真空的管道中,由弹射装置像发射炮弹一样启动座舱,无间断地驶往目的地。马斯克预计Hyperloop建成后时速可达1220km/h,与音速相当。
无论“海底真空高铁”还是“Hyperloop”,一方面现存技术体系存在瓶颈,诸多设计的基本要求尚难实现,另一方面虽从理论而言具备低能耗运行优势,但从现存技术水平来看真空系统的建造及维护成本反而非常昂贵,不具备商业经济价值。我们大家都认为,作为一种大胆的构想,“真空高铁”对于探索下一代交通运输技术有着非消极作用,为轨道交通远景发展提供了一种思路,但对于当今以成熟高铁技术为代表的轨道交通体系来说,“真空高铁”这一概念并不会构成实际的短期影响。