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关于超级高铁,你都了解多少?

北极蚊子 2018-3-22 14:31

时速可以达到1000公里以上,建造成本只需要传统高铁的几分之一,半分钟就可以发一趟车,看上去像胶囊般的乘客舱,真空管道与磁悬浮技术的应用,城市间通勤的最佳选择,不再拥挤的交通……关于超级高铁,我们可以随便列出很多特征或优点,哪怕这是一项还在探索、实验中的技术。

当然,关于这一技术及其进展,我们需要知道的还有很多很多。例如:

超级高铁与传统高铁相比到底有何优势?

除了埃隆·马斯克的Boring公司,还有哪些企业在这一领域布局?

全球各地,已经有哪些规划中的线路?

超级高铁的发展存在哪些主要障碍,如何解决?

超级高铁的未来会是怎样的?……

来自ZDNet的英国主编Steve Ranger新近撰文,就26个方面,以问答形式提出了关于超级高铁,我们需要知道的一切。

总体来讲,通过了解超级高铁的概念及其推进者,我们可以发现,这一领域已经聚集了如此之多野心勃勃甚至疯狂的企业家、投资家、研发人员……。

那么,超级高铁到底是幻想还是可实现的未来?只有通过他们的实践我们才能得到最终答案。

1.超级高铁是什么?

Hyperloop,即超级高铁,是一种以“真空管道运输”为理论核心的一种新型地面交通工具。乘客可乘着浮动的车舱在低压管道中以700英里/小时的速度前进,也被成为“飞行列车”。乘客舱因酷似胶囊,又被称为胶囊列车。

2.超级高铁有何特点?

超级高铁与传统铁路主要有两大区别:

乘客舱在管道或隧道中穿行,为减小摩擦力,管道或隧道中的大部分空气已被抽取,这将允许乘客舱以高达750英里/小时的速度飞行。

乘客舱不像火车或汽车那样使用轮子,而是设计成在空气滑道上漂浮,这与空气曲棍球台基本原理相同,或使用磁悬浮来减小摩擦。当前,许多公司正在致力于将这一理念变为可运作的商业系统。

3.超级高铁有什么优势?

支持者认为,超级高铁可能比火车和汽车旅行更便宜、快捷,比飞机旅行更便宜、环保。

他们声称,超级高铁的建设成本要比传统高铁成本更低。就其本身而言,超级高铁能减轻交通阻塞的压力,使城市间的旅行更为容易,并可能最终带来巨大的经济效益。

4.首批超级高铁将于何时得以应用?

即使超级高铁基本概念已经存在多年,但该技术仍处在发展阶段。目前,最早的超级高铁可能于2021年建成运行。

5.哪里将建设超级高铁?

超级高铁到底将在哪里建立目前尚不明确,但许多公司已经在美国、欧洲和其它一些地方绘制了路线图。

潜在路线包括:美国的纽约—华盛顿线、堪萨斯城—圣路易斯线,斯洛伐克的伯拉第斯拉瓦—捷克的布尔诺线,印度的普纳—孟买线、维查雅瓦达—阿默拉沃蒂线,以及其它更多线路。

6.超级高铁有何历史?

利用低压和真空管作为交通系统一部分的理念有着悠久的历史。1864年,在维多利亚时期的伦敦南部,水晶宫气动轨道利用空气压力推动马车上山(而利用真空拖动其下山)。

自19世纪后期开始,在建筑物间利用气动管道来发送邮件和包裹的类似系统就已经开始使用,而在今天的一些超市和银行中,仍可见到用其来传送现金。

超级高铁一个明确的前身是由罗伯特·戈达德于20世纪早期提出的“真空管道车”概念。自那时起,许多相似的观点相继提出,但都未取得多大的成功。

然而,正是企业家埃隆·马斯克于2013年8月发表了白皮书《超级高铁阿尔法》(《Hyperloop Alpha》),才再次真正点燃了人们对这一概念的兴趣。《白皮书》阐述了一个现代超级高铁系统的工作原理及其建造成本。

7.什么是超级高铁阿尔法?

马斯克在《超级高铁阿尔法》白皮书里描述了关于超级高铁的愿景。他以洛杉矶—旧金山线为例,表示超级高铁将比传统高铁线路的建设成本更低、速度更快。

同时,他认为超级高铁可以更安全、更快、更实惠、不受天气影响、动力自给,且对沿线居民产生更小干扰。

马斯克表示,超级高铁可能是往返于距离小于1500公里或900英里城市间的理想交通工具,而超过这段距离的旅行,超音速航空会更加高效。

马斯克写道:“实现真正的瞬间移动当然非常了不起(希望有人能做到),但除此之外,实现超速旅行的唯一的选择就是在拥有特殊环境的地上或地下建造一个管道。”

8.超级高铁是如何运行的?

马斯克所设想的超级高铁的基本概念是,使乘客舱或胶囊车厢通过一个管道在地表上方或下方运行。为了减少摩擦,管道中不是全部而是大部分空气都会用泵抽出。

克服空气阻力是高速旅行中最大的消能量耗之一。客机攀升至高海拔区域,在空气较稀薄的高空飞行,是为了产生在地面同样的效果,而超级高铁通过将乘客舱置于减少了压力的管道中,便能允许列车哪怕在地面上也能以飞机的速度运行。

在马斯克的模型中,超级高铁管道内的气压约为火星大气压力的1/6(这是一个显著的对比,因为火星是马斯克的另一兴趣所在)。这意味着100Pa的运行压力,相对于海平面条件下,减少了1000倍空气阻力,相当于飞行高度超过15万英尺。

9.超级高铁乘客舱如何工作?

马斯克模型中的超级高铁乘客舱悬浮在28个为一组的气浮滑道上,类似于空气曲棍球比赛中的球体悬浮在球台之上。

一个主要的差异在于,乘客舱自身而不是由轨道产生空气气垫,以保持管道尽可能简单和低成本。其它版本的超级高铁使用磁悬浮而不是空气滑道来保持乘客舱运行在轨道之上。

外部直线电动机为吊舱提供初始速度,之后为其加速到‘高亚音速’,然后每70英里左右再加速一次。在加速期间,乘客舱将在近真空管道中继续滑行。

每个舱体可搭载28名乘客(其它版本的目标是搭载40名乘客)和一些行李。另一个版本的舱体则可运载货物和车辆。舱体每两分钟一班(或在高峰期每30秒一班)。

10.超级高级使用何种动力方式?

乘客舱将从外部直线电动机获取动力,实际上是一个铺平了的圆形感应电动机(像特斯拉电动汽车里的一样)。在马斯克的模型中,超级高铁将由太阳能板供电,太阳能板安装于管道顶端,这将产生较其运行所需要的更多能量。

11.超级高铁与传统高铁有何不同?

支持者认为超级高铁要比现有得高铁好得多。超级高铁成本更低,更节能,因为别的不说,轨道不需要为乘客舱持续提供能量,另外,乘客舱可以每30秒一班,更像是一种按需服务。超级高铁甚至还可能比高铁速度快两到三倍(10倍于常规列车)。

12.超级高铁的建造成本有多高?

对其所设想的洛杉矶—旧金山线的超级高铁,马斯克认为建设成本会低于60亿美元。有了超级高铁,洛杉矶到旧金山只需要半小时。

如果将这笔投资分摊到20年,加上运营成本,马斯克认为乘坐该线路的单程票价约为20美元。

该系统的大部分成本在于管道网络的建设:全部成本包括管道、支柱、真空泵和车站。这些成本都加起来,乘客版超级高铁成本仅40多亿美元(能搭载货物的大型网络则需要70亿美元)。

根据马斯克的设想,乘客舱的成本约135万美元每个。如果需要40个乘客舱,总成本约为5400万美元(或者乘客和货物都能搭乘的混合型舱体总成本约为7000万美元)。这还不到其提议的只能搭乘乘客的高铁系统成本的9%。

13.乘坐超级高铁旅行是什么体验?

超级高铁的批评者们警告说,在管道里旅行可能是一种不舒服的体验。例如,加速以及线路转弯处的横向重力会导致恶心。然而,Virgin Hyperloop One(维珍集团投资的超级高铁初创公司)表示乘坐超级高铁的体验将与乘坐电梯或客机相同。

该公司表示:“尽管超级高铁速度会很快,但我们的在建系统将会以相当于波音747升空时所承受的重力情况下加速。”该公司又补充道,加速和减速都是渐进的,不受重力和气流的影响。

乘坐一个无窗的舱体穿行于混凝土管道中,意味着没有什么可看的。马斯克最初的愿景则是:每位乘客都可以进入自己的个人娱乐系统,“在舱体内展示美丽的风景”。

14.超级高铁票价贵吗?

马斯克设想的洛杉矶到旧金山线的超级高铁票价仅定为20美元,但Virgin Hyperloop One票价计划却比较模糊。该公司表示:“很难确定,因为这很大程度上取决于路线,但定价目标是让每个人都买得起。”

Hyperloop Transportation Technologies(HTT)公司表示其期待“一个票价低廉但又赚钱的系统”。

15.超级高铁会成功吗?

对于超级高铁,这是一个大问题,也是一个尚未回答的问题。超级高铁的概念已经存在很长时间,但直到现在,相关技术却一直是不足的。

目前有一些资金充足的公司争相竞逐超级高铁技术,但这些项目仍处于试点和实验阶段。英国广播公司(BBC)最近刊登了一则有关超级高铁的报道,标题为《未来还是幻想?》

批评人士认为,由于传统铁路使用的车厢大的多,那么要承载相同数量的乘客,超级高铁就需要更多的车厢。而且仍存在许多工程障碍需要克服,如建造足够坚固的管道以承受高速运行时舱体的压力,以及找到节省能源和成本的方式以保持低压运行。

现在,即使参与的公司都热衷于探索超级高铁的潜能,但其还处于实验阶段。从一项成功测试到一个完整的商业部署将会是巨大的飞跃,而载客试验也会到来。

16.超级高铁能赚钱吗?

建造超级高铁的公司认为建造超级高铁要比建造传统高铁成本低得多。

马斯克的超级高铁阿尔法白皮书声称,他的洛杉矶到旧金山路线路的成本仅是传统高铁成本的1/10。其它公司提出的价格则是传统铁路服务价格的1/3到1/2,且速度要快的多。

如果建造成本真的如此低廉,这意味着这些服务很快就能盈利。然而,有许多工程方面的挑战需要解决,这可能会推动成本上涨,而在初始阶段,这些服务如何融资仍不明朗。许多正在进行的可行性研究正在探索如何通过公共和私人投资组合来资助这些服务。

17.超级高铁如何像Linux系统?

马斯克没有独占超级高铁,而是将这一想法公开给任何有意进行研发的人。他将其与Linux系统进行比较:一个开源设计,由一群研发者构建,以将超级高铁从概念变为现实。

确实,在超级高铁阿尔法白皮书里,马斯克指出,一些问题仍有待解决,包括超级高铁舱体的控制机构、针对不同舱体类型的车站设计,乘客版和乘客车辆混合版的区别、超级高铁与更加传统的磁悬浮系统的比较,超级高铁物理现象的演示等。

18.谁在打造超级高铁?

尽管为超级高铁做了如此之多的铺垫工作,马斯克最初表示他太忙了,无法开发自己的超级高铁。

现在有一些公司正致力于将这一想法变为现实,包括一些初创公司和一些已经研究该理念有段时间的公司。其中包括Virgin Hyperloop One、HTT、TransPod、Arrivo等。每一家公司开发的技术都有所不同,但基本理念保持一致。

19.马斯克的超级高铁进展如何?

去年,埃隆·马斯克说他已经获得了建造纽约—费城—巴尔的摩—华盛顿一线超级高铁的“口头批准”,这条线路可能将纽约到华盛顿的旅行时间减少到仅29分钟。

他补充道:“仍然有许多工作需要得到正式批准,但我对此很乐观,这一切将很快发生。”

今年二月,《华盛顿邮报》报道马斯克旗下名为Boring的隧道工程公司已经获得在纽约做一些准备和挖掘工作的许可。

在2017年10月,马里兰州交通部也条件性批准了Boring公司建造从巴尔的摩到华盛顿的隧道,允许其在州际道路下进行挖掘。

20.无聊公司是干什么的?

马斯克成立了无聊公司(Boring),该公司致力于在城市的地下之间更快、更容易地挖掘隧道,从而使超级高铁项目得以实行。

目前,挖掘一英里的隧道成本高达10亿美元,无聊公司则想把成本缩减到1/10。该公司表示,其能通过挖掘小型隧道,制造更快、更高效的挖掘机,以及用电力取代石油为机器提供动力来实现这样的目标。

21.什么是Loop?

无聊公司还希望将Loop交通引入隧道。Loop是一种高速地下公共交通系统,乘客坐在自动驾驶电动“滑架”上以125到150英里/小时的速度行驶。

每辆电动滑架将搭载8到16名乘客或一辆客运车辆。乘客(和车辆)将在街道上进入吊舱,然后电梯将会把他们降至Loop,以继续地下的行程,绕过街道交通(行人和骑行者优先于车辆通行)。

该公司目前正致力于位于霍桑(SpaceX和无聊公司的总部附近)的一次初步隧道测试,并已提交了一份6.5英里长的隧道计划,这段隧道将在洛杉矶和卡尔弗城运行。

公司表示,Loop不同于地铁,对能沿隧道建立的车站数量并无实际上限,因为其服务是通过电梯实现的,车站可以小到一个停车位大小。

每一个Loop“车站”都由一系列传送地上和地下滑架往返的电梯组成。公司表示:“因为车站只需要如此小的占地面积,它们能轻易地整合到繁忙的市中心、居民区或任何隧道沿线的,能容纳一个停车位的位置”。公司还发布了一张地图,显示了该服务可能运行的一组路线。

22.2018超级高铁车舱竞赛要做什么?

马斯克的SpaceX在其加利福尼亚霍桑总部拥有自己的超级高铁测试轨道,约一英里长,外直径六英尺。

为了加速功能原型开发,鼓励学生创新,SpaceX在2015年宣布了超级高铁车舱竞赛,鼓励大学参赛团队设计和建造最好的车舱。

第三期竞赛:2018年超级高铁车舱竞赛定于今年7月举行,关注于单一标准,即在测试轨道上车舱自力推进的最大速度,或正如竞赛所称:“只要不坠毁,最快者得胜!”

23.Virgin Hyperloop One是谁?

Virgin Loop One原名Hyperloop One,是试图打造商用超级高铁系统的最主要竞争者之一。该公司成立于2014年6月,现拥有300多名员工,已募集2.95亿美元资金,目标是到2021年建成运营系统。2017年,公司获英国维珍集团投资,并更改为现在的名称。

今年2月,该公司宣布了在印度普纳和孟买之间打造超级高铁的计划。该项目将事先做一个为期6个月的可行性调查,考察路线、环境影响、经济和商业因素、管理框架,以及成本和融资模型建议。

假设一切顺利,公司将在合同签订两到三年内,在两点之间建立一个可操作的演示轨道,并作为测试平台。

该公司表示,建设普纳—孟买之间25分钟的线路,将于五到七年内发生,并表示高载客量的乘客线路和货物线路最终将实现一年1.5亿乘客的承载量。

维珍集团CEO理查德·布兰森表示:“我相信,Virgin Hyperloop One在21世纪会对印度带来火车在20世纪所产生的一样的影响。”

该公司也正在研究一条连接堪萨斯城、哥伦比亚和圣路易斯的超级高铁线路的可行性研究,涉及高水平的成本估算和融资模式。

该公司拥有500米长,直径3.3米的DevLoop测试线路,距离内华达沙漠的拉斯维加斯30分钟路程。去年12月,该公司称其已完成了第三阶段的测试,测试速度达到387公里/小时。

公司表示:“这些测试是在一个减压到与海拔20万英尺高空同等的空气压力的管道内进行的。一个Virgin Hyperloop One车舱利用磁悬浮快速升到轨道之上,并因超低空气阻力,而以飞机速度长距离滑行。”

公司目前已在美国确定11条潜在线路,从仅有64英里的波士顿—萨默塞特—普罗维登斯线路,到史诗级的夏延—休斯顿线,全程1152英里,横跨四州,可能的行程时间会缩短到1小时45分钟,而目前乘轿车或卡车需要17小时。

公司还确定了横跨欧洲的9条线路,可能将44座城市的超过7500万人连接起来,全程5000公里。公司还与迪拜环球港务集团——世界第三大港口和终端运营商签署协议,寻求在迪拜合作建设超级高铁。

24.HTT公司又是谁?

Hyperloop Transport Technologies成立于2013年,是另一家寻求将超级高铁变为现实的公司,拥有一个由800名工程师组成的团队,总部位于洛杉矶。

该公司想要建立一个基于被动磁悬浮系统上的交通系统,并表示其30米长的车舱将能搭载28到40名乘客,最大速度可达1223公里/小时,每日单线全效率可运送164000名乘客。

该公司指出,慕尼黑再保险公司相信其系统是“可行且可保的”,反映了其迄今为止的进展。

去年9月,HTT表示其已经与印度安得拉邦经济发展委员会签署谅解备忘录,在瓦达和阿默拉沃蒂两城市中心之间修建超级高铁,可能将本为一个小多时的行程变为六分钟。

该项目将采用公私合作模式,主要由私人投资者提供资金,前期将进行为期六个月的可行性研究。该公司也试图在斯洛伐克的伯拉第斯拉瓦到捷克的布尔诺之间开发一条线路,以及建设一条连接阿布扎比与艾因的线路。

25.还有谁在建设超级高铁?

Transpod是另一家竞争者,最近发布了一项研究,预测一个Transpod 超级高铁系统将比欧洲的高铁成本低30%,并以快于其3倍的速度为乘客旅行和货物运输带来更高效率。

该公司还表示,一辆运行于加拿大多伦多和温莎两地间的超级高铁,成本将比传统高铁低50%,而速度较其快4倍,并计划于法国建设一条测试轨道。

在2016年11月,Transpod宣布获得Angelo投资集团的首轮1500万美元融资。

其它试图建设超级高铁系统的公司包括ET3和Arrivo。

26.超级高铁的下一步向何处去?

超级高铁的下一步是走出初始测试和可行性研究阶段,并开始进行该技术的长距离测试。更重要的是:进行载人测试。另一项挑战将是找出能适用于全世界的商业模型。

只有上述所有问题都得以解决,超级高铁是否能真正成功便昭然若揭了。

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