中國版飛行列車駛向未來

▲高速飛行列車想象圖（圖/中國航天科工官方微博）

中國版飛行列車駛向未來

▲高速飛行列車想象圖（圖/中國航天科工官方微博）

北京距離武漢約1152公里。目前，坐高鐵從北京到武漢，大約需要5個小時。如果坐上“高速飛行列車”，北京到武漢只需30分鐘。上午的會，當天早上出發就能趕上。同樣，乘坐“飛車”，北京到天津只需要3分鐘，北京到上海只需不到20分鐘。

這樣的未來，你敢想象嗎？

乘坐磁懸浮列車的乘客，在幾乎真空的管道里，以超過1000公里/小時的速度前進，原來以小時計算的行程全部變成以分鐘衡量——乘坐“高速飛行列車”從北京到武漢將由5個多小時縮短至大約30分鐘，北京到上海、西安也是如此。

這看起來像是科幻小說里的情節，但人類對速度的追求從未停止。

近日，中國航天科工集團在第三屆中國（國際）商業航天高峰論壇上宣布已對“高速飛行列車”進行了研究論證，希望嘗試研發時速1000公里以上，最高時速可達4000公里的“超級高鐵”。

前景令人振奮，但要想把理想變為現實，真正實現超音速“近地飛行”還有很多關鍵技術尚未攻克。

超高速磁懸浮技術已經醞釀多年

超高速磁懸浮技術已經醞釀多年

2013年，美國太空探索技術公司（Space X）創辦人埃隆·馬斯克在前人設想的基礎上，提出利用電磁驅動懸浮艙在真空管道中運行，進而建設超級高鐵的理念，即所謂“超級回路”。由于真空無摩擦力和空氣阻力，理論速度可達1200公里/小時。

其實，中國早在2004年12月就曾召開有8名院士參與、多名國內權威專家出席的“真空管道高速交通”研討會。2011年，西南交通大學教授趙勇團隊研發出世界第一套“真空管道磁浮車實驗系統”，這是全球第一個同時結合真空管道、磁懸浮及線性驅動技術的完整真空管道試驗設備。2015年底，西南交通大學建成第二代高速環線設備，軌道鋪在管壁上，形成“壁掛式”磁懸浮列車，并成功將管道真空的極限壓強降到了1335帕，相當于已抽掉管道中99%的空氣。

美國Hyperloop One公司今年5月在美國內華達州的測試管道中進行了首次“全尺寸”系統測試——全真空測試，檢驗全真空條件下“超級回路”高速列車的狀況，測試達到了預期的目標。7月28日又完成了速度測試，車速達310公里/小時，該公司稱正式運營后預計時速超800公里。而據9月7日最新消息，美國HTT公司與印度安得拉邦經濟開發組簽署了備忘錄協議，將在印度開發他們的超級高鐵運輸系統。

無論是埃隆·馬斯克推崇的“超級回路”高速列車，還是中國航天科工集團研究論證的高速飛行列車，采用的技術均大同小異：第一，需要利用密封管道，第二，需要采用懸浮技術?！俺壔芈贰辈捎脷鈮|懸浮，而高速飛行列車采用超高速磁懸浮。

不難想象，高速飛行列車需要的建造成本十分昂貴。即便沒有真空管道這一環節，只是普通的超高速磁懸浮列車造價也極為高昂。就拿日本東京至名古屋超高速磁懸浮新干線來說，該線路長286公里，建設成本高達5.4萬億日元，折合每公里成本為11.3億元人民幣，而京滬高鐵的造價約為每公里2億元，前者是后者的5倍多。

不過，即使超級高鐵成本一點都不“平民”，也沒有擋住包括 Space X、HTT、Hyperloop One等在內的大企業探索的腳步。

截至目前，在全球范圍內，高速輪軌列車創造了兩項世界速度紀錄，一是2007年3月，法國不載人的高鐵列車創下了574.8公里/小時的世界紀錄，至今尚未被打破；二是2010年12月，中國的和諧號動車組在京滬高鐵試驗段創下了486.1公里/小時的載人運行的世界最高紀錄。在商業運營方面，中國高鐵載人運營速度最高，為350公里/小時。

而研發磁懸浮技術的主要國家一共有三個，分別是日本、德國和中國。日本重點研發超導超高速磁懸浮技術，德國重點攻關常導超高速磁懸浮技術，而中國目前致力于中低速磁懸浮技術的研發，并取得了可喜的成績。在創造速度紀錄方面，超高速磁懸浮列車可以輕易碾壓高速輪軌列車，比如最近的世界最高速度紀錄是2015年4月21日由日本“L0系”超導磁懸浮列車創造的，高達603公里/小時。

▲2015年4月21日，日本超導磁懸浮列車在行駛試驗中創造了時速603公里這一載人行駛的世界紀錄（圖/東方IC））

技術難題待破解

技術難題待破解

4000公里/小時的高速飛行列車非常誘人，然而，從理想到現實還需要克服無數難關，解決很多核心的技術難題。

在非真空的環境下，日本的超高速磁懸浮列車的速度已經突破了600公里/小時，所以不難理解，當采用真空管道時，空氣阻力不再是主要障礙，理論上列車速度可以開到無限大。然而，列車即使在真空管道中運行，也需要一個加速過程。根據測算，當高速飛行列車從零加速到4000公里/小時時，加速度高達1.8g，遠超普通乘客能夠忍受的1.2g加速度的范圍，可見，乘坐如此高速的列車，對乘客體驗而言是個巨大考驗。

對此，中國航天科工集團三院三部“高速飛行列車”項目技術負責人毛凱解釋，高速飛行列車加速時，是按照人體能承受的加速度慢慢加，到一定的速度之后，就開始巡航，減速時也是按照人體能承受的范圍慢慢減?！盎疖嚰铀倌阌懈杏X嗎？因為它加速度小，所以你沒有感覺。飛機起飛加速你有感覺吧？因為它加速度大，所以你有感覺，但是飛機在飛的時候你沒有感覺吧?！泵珓P說，人體承受的壓力不取決于速度，而是取決于加速的過程。列車內部還有溫濕度控制、供氧等必要設備，會讓乘客有良好的體驗。

另外，我國幅員遼闊，地形復雜，河谷山脈、平原丘陵等都會給超級高鐵的建設帶來很大麻煩，因為列車運行的線路不可能全部位于直線上面，而若采用彎道通過，4000公里/小時的速度需要設置曲線半徑為900公里，基本上與直線無異。但是如果動輒千百公里的高鐵線路都修成直線，一是不具備工程可行性，二是即使能夠修成，花費的資金也是天文數字。

▲在商業運營方面，中國高鐵載人運營速度最高（楊寶森 攝）

乘坐高鐵列車，安全是第一位的，如果為了提高速度而犧牲安全，這種交通工具不會有競爭力和生命力。而高速飛行列車的時速為4000公里，是子彈出膛速度的4倍，相當于一顆洲際導彈，如何保證列車在運行中不與設備產生碰撞、不脫軌、不傾覆，是科研人員重點要解決的問題。根據我國軌道交通標準規定，中低速磁懸浮列車每10米允許的“跑偏”誤差不超過3毫米，高速磁懸浮列車的“跑偏”誤差必須控制在1毫米內，對于時速1000公里以上的高速飛行列車，誤差控制精度要求更高。

美國物理學家、超導磁懸浮概念的聯合提出者詹姆士·鮑威爾就曾經警告說，超級高鐵的軌道誤差必須非常小，如果軌道墻壁位置差之毫厘，都可能導致災難。按照國內高速飛行列車研發專家的觀點，列車采用的超高速磁懸浮技術是基于高溫超導體與永磁體間的抗磁和磁通釘扎作用，由材料內在特性決定的被動懸浮，具有結構簡單、安全、自導向、節能環保等優勢。在理論上可通過磁懸浮技術的“自導向性”將高速列車的“跑偏”控制在誤差范圍之內。

▲中國目前致力于中低速磁懸浮技術的研發，并取得了可喜的成績（圖/東方IC））

高速飛行列車以時速4000公里的速度運行，加、減速都要耗費大量能源。在加速期間，列車在真空管道中運行，不會產生音障和熱障，但是在減速期間，則會產生大量的熱能，如何能夠及時排除并給列車降溫，也是研發人員需要解決的難題之一。而列車在真空管道中高速運行，對管道的密封性要求極高，而保證密封性的維護資金也不是小數目。如果將管道做成半真空，技術上容易實現，但是列車會不可避免地遇見音障和熱障?？偠灾?，列車速度越快，運營成本就越高，即使高速飛行列車解決了這些技術難題，能否在商業上運營成功，能否獲取收益，還是未知數。

“在真空技術上，中國通過載人航天工程等已有一定的積累，但這么長的真空管道還沒有人做過，在制造工藝、技術上存在挑戰?！泵珓P說，由于技術難度高，“高速飛行列車”項目研發將會是開放式的，此次中國航天科工集團已聯合國內外20多家科研機構，成立了國內首個國際性高速飛行列車產業聯盟。目前，團隊已擁有相關領域的200多項專利。

何時成真仍未可知

何時成真仍未可知

目前還處于研究論證階段的中國“高速飛行列車”項目將按照三步走戰略逐步實現?！暗谝徊酵ㄟ^1000公里/小時運輸能力建設區域性城際飛行列車交通網，第二步通過2000公里/小時運輸能力建設國家超級城市群飛行列車交通網，第三步建設‘一帶一路’飛行列車交通網?！泵珓P說。

但中國的“高速飛行列車”何時能夠落地，目前并無準確答案。毛凱表示：“高速飛行列車是一個龐大、復雜的系統，出于科學謹慎的態度，在目前的階段，很難提供一個準確的時間表?！?/p>

趙勇則更樂觀一些。他認為，現有的一些底層技術已經比較成熟，如果不計成本，政府、企業、科研機構能緊密合作，1000公里/小時的列車落地能夠以年為周期來期待。在他看來，超級高鐵何時能落地并不僅取決于技術層面，還要看是否有市場需求。

來自研發團隊rLoop的萊納德的說法看起來既務實又樂觀。他說，超級高鐵能在未來5年到10年成為現實已非常了不起，但在任何形式的公共使用之前，將會有大量的測試和監管問題有待解決。

Hyperloop One公司則對在中國建設超級高鐵興趣十足，其聯合創始人彼鮑伯·格瑞斯塔希望能在中國建立一個研究和設計中心：“北京、上海、成都都是可能的候選城市?！?/p>

盡管高速飛行列車何時能成現實仍未可知，但人們還是很關心到時它的票價會不會很貴。對此，毛凱表示，這要看每個人的需求，“從北京到武漢用10個小時和用1個小時的票價肯定會有差異”。他說：“如果是1個小時能到，即便票價貴500元、1000元，需要的人也會覺得合算?！?/p>

彼鮑伯·格瑞斯塔對這個問題的回答則更加有趣：“它可能會有時免費，有時很貴?！睋榻B，未來從洛杉磯到舊金山的超級高鐵票價大約在20美元至30美元，而如果建立了新的商業模式，例如，在行程中建立某種基于大數據分析的廣告模式，就可以幫助“超級高鐵”公司賺錢，從而取代向乘客收費。

（本刊綜合）※