超級高鐵“超級”嗎？——訪北京交通大學教授賈利民
2017-08-10
當?shù)貢r間8月2日，美國超級高鐵公司HyperloopOne在其官網(wǎng)上宣布，該公司于7月29日在美國內(nèi)華達沙漠完成了對超級高鐵(又稱膠囊高鐵)的第二次測試，測試時速達192英里，即310公里。這也是迄今為止，超級高鐵行駛達到的最快速度。該公司表示，接下來的目標是在可控測試環(huán)境中達到時速402公里，而將來正式運營后最高時速可能達到805公里。另一家研發(fā)超級高鐵的美國公司——超級高鐵交通技術(shù)公司曾宣稱，超級高鐵的理想時速甚至可以達到1200公里。這次的測試并非超級高鐵第一跑，今年5月，HyperloopOne完成了首次真空測試。
短短兩個月，超級高鐵便由時速113公里提升為310公里，面對如此迅猛的發(fā)展和建成后超乎我們想象的速度，同時也為了對超級高鐵有一個更為客觀、科學的認識，近日，記者就此話題采訪了“十三五”國家重點研發(fā)計劃先進軌道交通重點專項總體專家組組長、北京交通大學教授賈利民。
理論與技術(shù)并不新鮮
“目前在各種媒體上、甚至一些行業(yè)管理者嘴上說得很熱鬧的美國超級高鐵，嚴格意義上來說，是美國個別公司，采用眾籌獲取資金進行研發(fā)的一種可以產(chǎn)生位移的裝置。無論是理論上還是技術(shù)上，它都沒有體現(xiàn)出革命性的創(chuàng)新，最多是一種極具挑戰(zhàn)性的、面向?qū)崿F(xiàn)超高速位移目的的系統(tǒng)集成方案。”賈利民開門見山。
他在介紹超級高鐵的同時，為記者補上了一堂磁懸浮和直線電機驅(qū)動技術(shù)的歷史課。超級高鐵的技術(shù)內(nèi)核可以追溯到19世紀后期，人們發(fā)現(xiàn)電磁效應，麥克斯韋系統(tǒng)地建立電磁場理論，而后電磁效應得到了一定程度的應用。人們發(fā)現(xiàn)同極相斥、異極相吸、變化的磁場能夠產(chǎn)生電嘗變化的電場能夠產(chǎn)生磁場，也就有了利用人造電磁場使物體達到相斥或相吸的目的，并利用電磁場使物體間產(chǎn)生空隙，消除機械摩擦；利用相斥機理產(chǎn)生推力，從而產(chǎn)生直線電機驅(qū)動模式。磁懸浮交通系統(tǒng)便是運用這個原理?，F(xiàn)在所謂超級高鐵的架構(gòu)設(shè)想早在19世紀末就提出了，因此，從機理和技術(shù)理念上來說，“超級高鐵并不新鮮”。
技術(shù)上，超級高鐵是對現(xiàn)有相關(guān)成熟技術(shù)提出的一種集成方案，形成使物體發(fā)生位移的新模式?？课蛘吲懦饬Ξa(chǎn)生懸浮，這兩種懸浮模式均已被應用于不同的磁浮位移系統(tǒng)（包括磁浮交通系統(tǒng)）中。而直線電機驅(qū)動也早已是成熟的技術(shù)?！拔矬w在快速運行中會受到空氣阻力，美國公司為超級高鐵構(gòu)造了一個封閉空間，抽盡空氣，從而消除空氣阻力，并沒有奇思妙想之處?！辟Z利民從理論與技術(shù)的角度，揭開了超級高鐵的神秘面紗。
距離真正的運輸系統(tǒng)還很遙遠
值得注意的是，超級高鐵時速310公里測試，是在直線管道中完成，這比在開放空間中更容易完成?！霸谡婵窄h(huán)境下，按照當前技術(shù)的可能性，以超級高鐵的理想速度發(fā)生位移，是可能的。但這并不代表它可以成為運輸系統(tǒng)的一部分?！辟Z利民解釋道。
交通運輸系統(tǒng)的使命是位移，具有位移功能的系統(tǒng)要成為交通運輸系統(tǒng)需要三個前提，即安全有保障、經(jīng)濟上合理（位移成本可接受）、系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)過驗證并且具有足夠高的成熟度。超級高鐵的經(jīng)濟性目前還沒有一個公開的、確切的說法，但從它所需要的真空環(huán)境保持、驅(qū)動和制動、管道平順度保持、應急處置相關(guān)的技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備等方面看，單位運輸能力造價必然不菲。最關(guān)鍵的，超級高鐵的安全保障沒有充分的技術(shù)依據(jù)，美國相關(guān)公司在安全方面沒有提出任何可行的方案。高速行駛在真空封閉的環(huán)境中，任何差漏帶來的危險不亞于萬米之上失控的飛機。
“長時間保持真空環(huán)境、高速運行時確保剎車無誤、擁有有效的應急處置措施以避免人員和財物的損傷、加速和減速過程符合人的生理耐受力等……種種問題都需要超級高鐵一一給出可行合理的解答。目前美國還沒有國家部門或公共機構(gòu)有組織地參與到超級高鐵的研發(fā)中來，資金或成為它繼續(xù)發(fā)展的最大難題，而資金問題的根源在于沒有充分的技術(shù)和經(jīng)濟依據(jù)證明它是一種可行的交通運輸系統(tǒng)?！辟Z利民分析指出，超級高鐵目前只能稱為一種完成位移的裝置，日后是否能成為交通運輸系統(tǒng)還有待探索與考量。
我國將重點研發(fā)時速600公里磁懸浮運輸系統(tǒng)
由于諸多問題還未有解決方案，超級高鐵作為交通運輸工具的價值還沒有被證實，因此它距離成為成熟的交通運輸工具還有很遠的路要走。但磁懸浮和直線電機驅(qū)動技術(shù)的應用前景，無論是在我國還是在國際上都十分樂觀。
磁懸浮技術(shù)中，日本對低溫超導磁浮交通系統(tǒng)已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究與應用，正在進行工程化建設(shè)?！拔覈髂辖煌ù髮W也正在研究用磁懸浮技術(shù)使列車以超級高速行駛的相關(guān)理論、技術(shù)。他們采用了新的技術(shù)——高溫超導，利用高溫超導所產(chǎn)生的自然排斥力，形成間隙和自然導向功能，對懸浮列車起到懸浮和導向作用，這些工作仍處于驗證原理的階段。我們目前的研究，距離工程化和實用化，還有很長的路要走，我國交通行業(yè)應該對這些探索研究給予必要支持?！辟Z利民說。
“十三五”時期，我國交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃也部署了超高速導向運輸系統(tǒng)技術(shù)的研究任務。此外，還將重點研發(fā)時速600公里的磁懸浮運輸系統(tǒng)，滿足點對點、大容量、高速旅客運輸需求，為我國和世界高速導向運輸系統(tǒng)增加輪軌高速運輸系統(tǒng)之外新的、有意義的選項。
“只要是讓運輸過程更安全、更有效率、人們生活更便利的研究，就是有意義的。如果超級高鐵今后的技術(shù)可以把現(xiàn)有原理科學地、安全地、經(jīng)濟地實現(xiàn)，那我們何不樂見其成呢？”賈利民總結(jié)道，“只是我們現(xiàn)在需要客觀地認識到，超級高鐵還遠沒有達到顛覆現(xiàn)有運輸系統(tǒng)的程度。我國的交通運輸系統(tǒng)有許多現(xiàn)實的技術(shù)問題要解決，已經(jīng)明確的科技創(chuàng)新任務繁重，沒有必要湊熱鬧！霧里看花，聞‘洋風’起舞，是中國交通科技從業(yè)者應該戒除的?！?br />
