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中国时速4000公里超级高铁进行时:底层技术已成熟

发布日期:2017-09-06 来源:未知

作者:宋笛



继高铁之后,中国又抛出了一项庞大的轨道交通研制计划。



8月30日,中国中央所属的国有航天军工企业航天科工表示目前正在研究论证一项“高速飞行列车”项目,这一结合磁悬浮技术、超声速飞行技术以及真空管道技术的综合轨道项目方案即将按照三个时速目标分步完成:1000公里、2000公里以及4000公里。



该项目技术负责人毛凯对经济观察报表示,目前这一项目的初步方案已经完成。经济观察报从相关人士处获悉,该方案是由多个机构共同协作完成,其中涉及磁悬浮部分的内容是由一所高校完成的。



这 并非中国唯一的高速列车计划。中国最大的轨道列车生产商中国中车在2016年也启动了一项时速600公里的磁悬浮列车的研制,此外,中铁建也成立了一家专 业化磁悬浮公司。经济观察报从中国中车相关人士处获悉,中国中车正在酝酿一个“升级版”的磁悬浮项目,该项目将会在今年9月披露,新的项目会更快、更轻同 时也会更节能。



中国对于陆地交通速度的追求正在变得越加强烈,特别是在此前备受关注的高铁项目获得巨大成功后——目前中国运营的高铁里程已经超过2.2万公里,这张越加密集的高铁网络同时也是一项世界级的庞大基建工程。



西南交通大学超导与新能源研究开发中心教授赵勇对经济观察报表示,中国在“超级高铁”研发方面具有一定优势,其中一部分优势来源于高铁研发和建设中所积累的技术经验以及工程、运营经验。赵勇所带领的团队在2011年以前就开始涉及真空管道磁悬浮列车的研发。



“超级高铁”何时能够落地?目前还尚无答案,“高速飞行列车”项目技术负责人毛凯对经济观察报表示,高速飞行列车是一个庞大、复杂的系统,出于科学的谨慎态度,因此在目前的阶段,很难向公众提供一个时间表。



赵勇对经济观察报表示,“超级高铁”何时能够落地并不仅仅是技术决定的,它取决于技术和市场需求两个层面。“现有的一些底层技术已经比较成熟了,如果不计成本,政府、企业、科研机构能够紧密合作,1000公里时速的列车的落地可以以‘年’为周期来期待。”赵勇说。



超级高铁难点在哪?



在上世纪的科普论著中,利用真空管道实现极速运输系统,就已经是时常被提及的理念。



它的基本理念是通过一个真空管道减少空气的阻力,同时通过磁悬浮技术减少轨道的摩擦力,从而实现速度的突破。这一系统的核心理念是减少空气阻力和轨道摩擦力,这也是目前超高速铁路在全球范围内得到较多认同的技术理念。



赵勇对经济观察报表示,目前传统高铁的时速已经接近极限的400-500公里。单一的磁悬浮技术速度目前的速度也在600公里左右。如果想要突破这一速度限制,最核心是要减少空气的阻力和轨道的摩擦力。



整个超级高铁系统的基础技术原理由两大部分组成,一部分是真空管道技术,一部分是磁悬浮技术,赵勇对经济观察报表示,这两部分技术目前已经有了一些比较成熟的研究。“当然,如果从整个系统来看,要攻克的难点还有很多。”赵勇说。



其 中的技术难点主要集中在三个方面。首先是真空管道的低成本建设,目前对于不同方案对于真空管道建设的理念有所不同。比如美国较多采用钢结构,而赵勇在其和 刘本林的论著中提出了一种“承载-密封”分置的管道建设方案,其中管道结构用混凝土搭建,密封功能则由塑料或橡胶等方式实现。但无论如何,最大的难点还在 于如何以低成本实现、维持一个大体积的低真空空间。



剩余的两个难点来自于动力系统和磁悬浮技术。赵勇对经济观察报表示,‘超级高铁’需要采用直线牵引技术,但目前这一技术的功效尚不能满足‘超级高铁’的动力需要,有待进一步改进。其次,目前的磁悬浮技术对于‘超级高铁’而言,也不够稳定。”



高速飞行列车怎么造?



这是一套异常庞大、复杂、充满了技术难点的系统,其中的一些技术难点截至目前还尚未形成突破性进展。



毛 凯介绍,航天科工已经成立了专门的团队来进行“高速飞行列车”的研制,目前团队正在开展多项关键技术攻关,比如超导磁悬浮技术,还不能完全满足项目需求, 需要进一步提升其能力。毛凯表示,在真空技术上,中国通过载人航天工程等已取得一定的积累,但这么长的真空管道还没有人做过,在制造工艺、技术上存在挑 战。



根据毛凯介绍,按照基本原理,只需要推、阻之间形成正向的力,就能让列车持续加速,因此并不需要绝对真空,否则会使工程难度、成本大大增加。



为了应对高难度的技术研发。此次航天科工已联合国内外20多家科研机构,成立了国内首个国际性高速飞行列车产业联盟。



经济观察报获悉,在已经确定的联盟伙伴外,还有一些机构正在接洽之中。



毛凯对经济观察报表示,由于技术难度高,高速飞行列车项目研发将会是一个开放式的。“做这件事,我们只能去博采众长,不能闭门造车。”毛凯说。



根据海外的一些研发案例,这项技术研发需要大量的成本投入。毛凯对经济观察报表示,高速飞行列车项目的研发资金将会是多方共同支持,同时随着产业化的发展和技术的发展,超高速列车的成本会逐渐降低。



对于建成后的运营成本问题,毛凯表示,交通工具时效以及位能耗的不同,肯定会有价格差异,比如从北京到武汉用10个小时和用一个小时的票价肯定会有差异。“如果是1个小时能到,即便票价贵500元、1000元,需要的人也会觉得合算。”毛凯对经济观察报表示。



“抢滩”竞争



这是一场世界范围内的竞争,美国、英国均曾经披露过有筹建“超级高铁”的计划,但最主要的竞争对手还是来自于美国。



2013 年,美国SpaceX的CEO马斯克曾经用了一篇长达58页的开源论文《Hyperloop Alpha》论述“超级高铁”的技术猜想。在马斯克的猜想 中,列车运行的管道并非完全真空的状态,而是保留一定量的空气,在行驶过程中,这些空气被压缩后会帮助托举列车悬浮行驶。



但是,在最终Hyperloop One公司(该公司与马斯克并无直接关联,是尝试实现马斯克“超级高铁”设想的一家公司)的数次实验中,采用的仍然是目前较多认可的“磁悬浮+低真空”模式。



Hyperloop  One公司也是在超级高铁领域具有一定知名度的公司,目前已经累计获得了1.6亿美元的融资金额。同时,该公司计划在迪拜落地一个Hyperloop  One系统。尽管如此,目前Hyperloop One系统的测试还在第二阶段——在今年7月份的一次测试中,Hyperloop One公司宣称测试车 的最高时速达到了192英里(310公里)。



“与其他海外公司相比,在大型工程和研发方面具有经验是中国的优势之一。”一位参与超级高铁项目的相关人士对经济观察报表示。



从2008年首辆国产化CRH3高速动车组在唐山下线开始,中国拉开了人类基建史上一场浩大的基建工程,在不到10年的时间中,数万亿资金支撑了一个庞大高铁网络的组建——这张网络中包裹了超过2.2万公里里程的高铁线路以及每年数千辆在工厂中被制造完成的动车组列车。



“这些都给超级高铁的研发积累了经验,比如高铁的一些耦合系统对于超级高铁也有借鉴意义;高铁建设中桥梁、隧道等工程技术取得的突破也很宝贵。”赵勇对经济观察报表示。



值得注意的是,此次进行“高速飞行列车”研发的牵头机构是航天科工,这是一家航天领域的军工企业。自2015年以来,“军民融合”就不断的被中国政策制定者所强调。



在毛凯看来,航天科工在技术方面的优势适合这一项目的研究和推进。“首先是航天科工的技术工程能力,其次是超音速飞行的设计能力,第三个是仿真、建模和大系统的实验能力。同时,国家也在不断强调和倡导军民融合和技术转化。”毛凯对经济观察报表示。



此次航天科工发布的“高速飞行列车”,引起了社会的极大关注。对此,毛凯表示希望能够给研发人员一个宽容的环境,让他们一步一步去把这个科研项目完成。



“希望大家拭目以待,等下一步消息吧。”毛凯对经济观察报表示。

 
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