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2023 年 12 月 12 日 星期 放大 缩小 默认 
科普中国

超级高铁是怎么“飞”起来的

李耕拓

  超级高铁是一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具,具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点。因其胶囊形外观,被称为胶囊高铁,也称飞行铁路、飞速铁路,其列车称为飞行列车。

  近日,我国首条具有完全自主知识产权、时速达1000千米的超高速低真空管道磁浮交通系统试验线——山西大同(阳高)试验线一期主体工程完工。这是全球在建距离最长、规模最大的全尺寸高速飞行列车试验线,全长2千米。此后,这一工程的第二期将延长至5千米,第三期将延长至15千米。

  理论时速

  达1000千米的“近地飞行”

  超高速低真空管道磁浮交通系统是基于超导磁悬浮和低真空管道两大技术原理而设计的新一代交通工具,具有磁悬浮、低真空两大特点,靠悬浮在磁力轨道上滑行,能实现时速1000千米以上的“近地飞行”,相当于1秒钟行驶300米以上,与传统的子弹出膛速度相差无几,比民航客机900千米以下的飞行时速还要快,最高速度是目前速度最快列车的3倍以上。在不远的将来,它将成为继高铁后以电磁为驱动力的第五代交通工具。

  超级高铁利用磁悬浮技术,通过同名磁极相斥、异名磁极相吸的原理,让车体跟轨道脱离,保持大约1厘米的高度腾空运行,快速抵达终点。之所以要把车厢和列车及其轨道用密封管道罩起来,是为了便于把轨道内的部分空气抽出来,大大减小列车运行时受到的阻力,因为当列车运行的时速达到400千米以上时,来自空气的阻力就变得相当大。

  根据不同的技术路线,磁悬浮列车可以分为电磁悬浮车和电动悬浮车,其中电磁悬浮车在轨道和车身上分别布置有线圈和电磁铁。通电后,导体产生巨大的磁场,利用磁场的吸力实现车体悬浮。目前,这一技术已较为成熟,悬浮性能和安全性高,也是未来高速飞行列车的主要研究方向。

  密封性让运输

  不受极端天气影响

  作为超高速的新型轨道交通工具,超级高铁不仅可以大幅缩短出行时间,还具有经济环保、舒适安全等诸多优点。

  超级高铁不需车载电源,不需要使用电力或者煤炭等能源,在理想状态下的应急运行能力极强,车辆设备磨损小、运行阻力低,其维护成本及能耗成本也更低,因此更经济环保。

  虽说速度超快,这种飞行列车在运行过程中的安全性甚至要比普通高铁、飞机和汽车还要高,因为它所经线路大部分是直的,很少拐弯,不会出现倾斜状态,也不会影响乘客的舒适度。

  由于管道连接可实现无缝连接,超高速飞行列车发车间隔可与地铁水平相似,旅客进站后能实现“即上即下”,节省换乘等候时间,车体轻的特点也适合高频率发车。

  由于真空管道的密封性,超级高铁运行时不再受到暴雨、雷电、冰雹等恶劣天气的影响。正因为如此,这样的运输系统甚至可以建在海底。

  国内首套试验系统

  运行时速达600千米以上

  我国的磁悬浮列车尤其是超级高铁的研发在世界上占有重要地位,不少技术处于世界领先水平。我国是世界上第三个拥有中低速磁悬浮技术的国家,2002年在上海建成了磁浮列车示范线,现在长沙、北京等城市已开通了中低速磁悬浮列车。2022年,正式交付了超高速磁悬浮列车,上海到杭州之间准备建造世界上第一条实用化的高速飞行列车运输线。

  我国在高速飞行列车研发上有三条技术路线齐头并进,分别是中车四方的常导技术、西南交大的高温超导技术,以及中车长客、航天科工的高温超导电动技术。它们都取得了一系列自主性研究成果。今年3月31日,由中车长客自主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统,完成首次悬浮运行,运行时速达600千米以上。

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