“胶囊”列车欲将替代高铁 专家称需突破诸多限制

　　专家认为，为继续提高旅行速度提供了想象空间，但路还很长

新民图表董春洁制图

　　超高速、低能耗、无噪声、零污染，一种以“真空管道运输”为理论核心的交通工具近日由两家美国公司相继提出设计模型。这种“胶囊”列车被认为是继汽车、轮船、火车和飞机之后的新一代交通运输工具。

　　该设计能否付诸实施，磁浮专家对此态度谨慎。

　　“超级高铁”8月揭晓

　　乘坐“超级高铁”从洛杉矶前往旧金山，全程960公里，只需半小时即能抵达，车行速度是飞机的两倍，子弹头列车的3至4倍；置身“胶囊”车厢，像炮弹一样从车站发射，逐渐加速至每小时6500公里，从纽约至北京只需2小时，环球旅行也仅6小时。

　　这并不是科幻电影中的场景，而是近期美国电动汽车公司Tesla（特斯拉）和美国科技公司ET3相继公布的“超级高铁”设想和“胶囊列车”计划。虽然名称不同，二者的核心原理却如出一辙，利用“真空管道运输”的概念，建造一种全新的交通工具。

　　以ET3公司的“胶囊列车”为例，据设计者介绍，该运输系统由运输管道、载人舱体、真空设备、悬浮部件、弹射和刹车系统等组成。运行时，通过磁浮技术，将重达183公斤、长达4.87米、高约1.5米，能容纳4至6名乘客的胶囊状舱体“漂浮”于真空处理的管道中，再利用弹射装置，发射“胶囊”沿着管道无间断地驶向目的地。根据预想，由于处在无空气、无摩擦的运输环境，胶囊列车的速度可以达到每小时6500公里。从美国纽约到洛杉矶只要45分钟，如果跨越太平洋，至北京也仅需2小时即可达到。

　　同济大学磁浮交通工程技术研究中心副主任林国斌解释，“真空管道运输”的原理并不复杂。众所周知，在地表稠密的大气层中，高速交通工具运行时受到接触摩擦和空气摩擦的影响，目前最高时速为500公里左右。“如何提升速度？只有降低摩擦。真空管道运输就是在地面或地下建造一条密闭的管道，用真空泵将其抽成真空或部分真空，利用磁浮技术使运载工具在其中无接触、无摩擦地运行，达到点对点的传送运输。”

　　据悉，ET3公司正在美国建造一个长达4.8公里、时速为6500公里的模拟系统，计划在年底前建成并试验“胶囊”旅行的概念。而特斯拉公司则将“超级高铁”形容为“协和式飞机、轨道炮和空气曲棍球台的结合体”，其设想细节和具体方案将在8月12日公开揭晓。

　　低价节能：成本仅高铁十分之一

　　除了速度的优越性，据两个项目的设计者介绍，真空管道运输系统不仅更低价环保，而且更便捷舒适。

　　ET3公司称，“胶囊列车”高效的能量利用使其运输成本大幅度下降。首先，利用直线电机将运载舱体加速至一定速度后，舱体能够依靠惯性在真空管道中运行，并不需要任何额外的能量，在乘客即将到站需要减速时，舱体的现有动能又可通过直线电机进行能量回收和再利用，运输成本仅为高速铁路的十分之一。

　　其次，由于减少了接触摩擦和空气摩擦，真空管道运输比任何传统交通工具耗费的能源都少，“胶囊列车”每度电的运输能力是高铁的50倍。同时，设计者还在思考新的节能方式。特斯拉公司CEO艾伦·马斯克则介绍，“超级高铁”将采取太阳能供电方式，能够自行补充能量。在系统中装上太阳能电板后，获取的能量将超过消耗所需，此外，该系统还有存储能量的设施，在不使用电池板的情况下也能行驶一周时间。

　　目前，连接两个目的地的真空管道与高速铁路一样搭建在地上，凡是有道路的地方，就可以有两根管道，供两个方向行驶。按照预想，真空管道或许还能“附着”在已经建成的高速架桥上，从而节省路线资源与基础设施的搭建成本。ET3公司称，“相比昂贵的机票价格，胶囊列车能将从旧金山至纽约的旅行费用降至100美元”。

　　与航空行程相比，真空管道运输不受天气因素影响，不会发生航班延误、取消等情况，艾伦·马斯克说，“超级高铁无需预订座位，可以直接乘车出发。”此外，据介绍，在真空管道沿线处每隔一定距离还设有安全舱，当车辆发生故障停止，或是密封舱体失压时，乘客可从安全舱逃离，躲避危险。

　　专家：达到超高速度需突破诸多限制

　　“真空管道运输技术的原理虽然简单，但实现起来却很困难，在我看来，每小时6500公里的‘胶囊列车’，目前只是幻想。”林国斌强调，早在1922年，德国工程师赫尔曼·肯培尔在提出磁浮列车概念时，同时提出“真空管道”的设想，认为采用管道抽真空的办法可以实现磁浮列车速度每小时1000公里的目标值。然而，90多年过去，真空管道运输理论确有探讨价值，但暂未看到可行的工程方案，倘若付诸实践需要面对很多问题。

　　林国斌解释，理论上，在真空环境内交通运输确实有可能达到更高速度，但最高速度不仅与真空度有关，还与悬浮导向系统、牵引系统、轨道系统及运行控制系统性能相关。目前，高速磁浮列车达到的实验运行最高速度为每小时581公里，是2003年日本高速磁浮列车在总长18.4公里的试验线路上达到的。

　　“当线路处于真空中时，空气阻力大大降低，有利于磁浮列车的加速，但随着速度提高，因悬浮、导向、驱动力及轨道面公差引起的磁浮列车振动也会加剧。”林国斌对列车超高速运行的稳定性表示质疑，“在多少速度下还能稳定运行，保持与轨道的无接触及乘客可接受的舒适度，既没有看到过试验报道，也尚无有说服力的分析报告。”

　　对于ET3公司正在建造的模拟系统，林国斌通过计算提出怀疑，“长达4.8公里、时速为6500公里，如在这段试验轨道上要实现如此高的速度并安全地制动，这意味着列车的加、减速过程的加速度绝对值将达到约68个G，而高级飞行员能承受的最大加速度约为6G，所以这远超出了人类的承受范围。”

　　“目前‘超级高铁’和‘胶囊列车’的可能性，因方案描述不详且缺少必要的论据，很难判别其技术合理性及工程可行性。”林国斌认为，在工程可实现、代价可接受的条件下，真空管道磁浮列车可以达到多高速度，到目前为止缺少可信的方案论证，更没有试验数据可以佐证，“真空管道运输的速度肯定可以超过目前大气环境中的最高速度，但是否能达到1000公里的时速或更高速度，需要有更严密的论证并最终通过试验来验证。”

　　“总而言之，真空管道运输提供了人们继续提高旅行速度的想象空间，但要实现工程应用，还有很多问题需要解决。”林国斌说。

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　　在高铁轨道上“加罩”提高速度

　　“真空管道运输”的概念并非第一次进入中国。早在2005年，西南交通大学成立真空管道运输研究所，正式启动我国真空管道运输领域的研究和开发。

　　西南交通大学教授沈志云表示，为“和谐号”高铁进一步提速提供支撑是真空管道技术发展的最好机遇。“技术上进一步提速到每小时500公里甚至600公里都是有可能的。在条件较好的整体道床上加罩，构建密闭管道，通过抽气站抽成低真空，就能实现‘和谐号’的超高速运行。当然，在基础理论研究和技术开发方面都需要艰苦细致的工作，至少要花30至50年。”　　-见习记者　范洁