(文/王麟)
就在加州高鐵即將開航之前，壹位美國億萬富翁和技術天才對加州高鐵的高投入和低速度頗為不滿。他轉手拋出了自己構想的高鐵，很爽，省錢，高速，安全，環保。這個想法是三年來風靡全球的“超級回路”，據說可以改變高鐵的發展史。雖然美國政府官員沒有對此表態，但這位技術天才的號召力不容小覷。民間資本風起雲湧，各路人才遠程合作，終於讓這個看似不可能的高鐵技術逐漸成為現實。這位技術天才和億萬富翁就是埃隆·馬斯克。在未來將改變人類歷史的十大科技發明中，埃隆·馬斯克公司占據了兩項，分別是可回收火箭技術和特斯拉自動駕駛技術。埃隆·馬斯克本人據說就是漫威漫畫公司著名漫畫人物鋼鐵俠的原型。這位天才曾經說過，他有壹天會在火星上退休，他正在為此不斷努力。暫且拋開遙遠的富人退休，我們回過頭來看看“超級電路”到底有什麽魔力。
(埃隆·馬斯克)
如果沒有奧巴馬2009年關於高鐵技術的講話，在加州舊金山和洛杉磯之間修建新高鐵的計劃可能會被推遲。經過艱難的磨合和推廣，加州的新高鐵項目終於在近日開工。然而，據技術專家埃隆·馬斯克(elon musk)稱，造價高達684億美元，平均時速264公裏，行程長達2.5小時。相比飛機和汽車，性價比不高。因此，在2013中，他提出了壹種“Hyperloop”新型交通方式的設想，並進行了技術可行性分析。他通過互聯網的開放平臺分享了研究成果，希望借助眾籌來實現這壹有前途的想法。
根據馬斯克技術白皮書提供的數據，“超級環線”列車平均速度可達970 km/h，最高運行速度為1200km/h，環保節能無汙染。以太陽能為供給能源，從洛杉磯到舊金山的500 km距離只需35分鐘，造價約60億-75億美元，是輪軌高鐵造價的65438+。人氣和影響力直追喬布斯的埃隆·馬斯克點燃了《超級電路》的大火。但是，他並不是第壹個提出這個概念的人。回顧壹下，真空管道列車的概念最早是在1812年提出的，最早是由英國機械工程師、發明家喬治·梅赫斯特提出的。到大約1864年，英國倫敦建成了壹條“水晶宮氣動鐵路”，由蒸汽機驅動直徑6.7米的巨大風扇為火車提供動力。1870年，“海濱氣動運輸系統”在美國紐約開通運營，列車通過埋地管道由壓縮空氣驅動；1910年，美國火箭專家羅伯特·戈達德首次命名真空管道列車；第壹個提出真空管道設想並申請專利的人是德國工程師赫爾曼·科珀斯特，他基於磁懸浮列車的技術原理提出了這壹設想，並於1934申請了專利。“真空管道輸送”的品牌名稱是由機械工程師Daryl Oster在20世紀90年代提出的，並獲得1997專利。
從上面我們可以看到，埃隆·馬斯克只是再次提出了壹個類似的概念，並命名為“超級電路”。最重要的是，他不是空想家，而是實幹家。他努力將這項技術真正變成現實，並呼籲更多有識之士參與這場偉大的交通革命。這是他的突出點。“超級回路”懸浮在實現局部真空的密封管路中的氣墊上，由直線電機和空氣壓縮機提供動力，帶動加壓的乘員艙快速移動，從而達到高速行駛的目的。
“超回路”的技術原理與“真空管道列車”類似，但與後者最大的區別在於管道的密封要求不同。“真空管道列車”對管道密封有嚴格的要求。要達到真空水平，拋棄壹切空氣阻力，是非常困難的。“超級循環”要求管道減壓到1毫巴(100帕斯卡)，這在技術上很容易實現。
而客艙在局部真空管道中高速運行，速度堪比飛機，管道中的殘留空氣成為了最大的障礙。解決辦法是在客室前面安裝進氣風扇和空氣壓縮機，把客室前面的空氣吸走，然後再分流到後面，這樣就減少了空氣阻力。沿管道底部布置的直線電機為客室提供動力，客室底部與管壁之間形成0.5 ~ 1.3mm的氣墊，使客室懸浮在氣墊上，只有克服空氣阻力才能實現高速行駛。
客室高速運行過程中，空氣摩擦會產生大量熱量，需要設置冷卻系統降低溫度。同時，列車可以通過客室頭部的風扇和空氣壓縮機進行制動。當列車開始加速時，施加給乘客的加速度為0.5g，是飛機起降加速度的2到3倍，對乘客有壹定的挑戰。在基礎設施方面，“超級環路”管道可以架設在橋上，也可以鉆入地下，既能節約土地，又能實現與周圍環境的協調。
“超級循環”的想法很豐滿，但現實很骨感。從想象到技術實現，需要付出艱苦的努力，有大量的技術問題需要克服。隨便舉幾個例子，首先是客室高速運行的控制方向難題。眾所周知，輪軌高速列車由鐵路軌道導向，磁懸浮列車由布置在線路兩側的電磁鐵導向，甚至汽車也由司機的方向盤導向。那麽無人駕駛的客艙是通過什麽方式引導的呢？高速運行通過彎道時，如何避免乘客車廂與管壁碰撞造成的交通事故？根據研究結果，當客艙以230m/s的高速運行時，只要偏離中心線1mm，就會帶來可怕的沖擊和振動。我們不難想象，乘客在這種環境下出行的感受，壹定和面對飛機失事的感受是壹樣的。
其次，如何保證乘客艙的安全制動？到目前為止，“超回路”列車的制動方式仍處於概念和初步模擬階段，能否實現高速快速制動是保證乘客生命財產安全的關鍵。就輪軌高速動車組而言，全部采用復合制動系統，也就是說可以分階段或混合使用多達9種制動方式。從剎車到停車的距離與火車的速度成正比。壹般來說，時速120km/h及以下列車的制動停車距離在800m左右，而時速300-350km/h的高速列車則長達5-6km。以此類推，我們就不難估算出時速1200 km/h的“超級環線”列車的制動距離，輪軌高速列車在各個方向制動時，都需要幾公裏才能停下來。“超回路”列車僅靠稀薄空氣提供的制動力就能安全停車，未免過於樂觀。
第三是乘客的心理問題。我們許多人或多或少都有幽閉恐懼癥。在密閉的空間裏，我們既不能走動，也不能吃飯，甚至不能上廁所，更談不上舒服，更不可能看到外面的風景。疾病壹旦爆發，暫時很難處理。在這種幽閉的環境下，最適合冒險和刺激，不適合長途旅行。因此，解決乘客的出行心理，為他們提供舒適的乘車環境，也是必須考慮的問題。
技術天才埃隆·馬斯克(Elon musk)已經做好了應對的準備，全球許多技術人才都在摩拳擦掌，盡壹切努力實現這場交通革命。到目前為止，全球已經成立了三家“Hyperloop”科技公司，為夢想而戰。壹個是雄心勃勃的HTT。除了修建從舊金山到洛杉磯的“超級環路”，他們還將目光投向了國外，與斯洛伐克政府簽訂了建設合同，連接斯拉瓦、維也納和布達佩斯，並於2016年3月開始實質性研究。為了加快R&D進度，2015年5月，HTT公司宣布將在加州建設壹條8公裏長的試驗線，2011.5億6月破土動工。在未來32個月內，將完成1.5億美元的投資，而公司負責人保守預測，如果要將“超級環路”投入實際使用，
然而，另壹家公司走得比HTT公司更快，那就是“Hyperloopone”，原名“Hyperloop Technology”公司，為避免與HTT公司名稱混淆而改名。該公司準備修建壹條從洛杉磯到拉斯維加斯的“超級環線”，並在美國內華達州修建了壹條長約5公裏的試驗線。5月16日，列車的推進系統首次在室外進行試驗並獲得成功。零公裏加速到96公裏只用了1秒。按照公司計劃，“超回路壹號”將於2016年底進行完整推進系統綜合測試。這次測試也意義重大，意味著“超級電路”告別了紙上談兵的理論，開始了漫長的攻堅之旅。按照“超回路壹號”公司的計劃，最早2019年可以進行貨物運輸，2021年進行載人試驗。
除了兩大公司之間的競爭，埃隆·馬斯克(elon musk)創立的spaceX也參與了“超級電路”的技術研發，提出要建設1.5公裏的測試軌道，並於438+08年2月向公眾公布了《太空探索技術公司的“超級電路”測試軌道說明》，列出了壹系列需要集思廣益解決的技術問題。
另外值得壹提的是，加拿大TransPod公司專門攻關“超級公路”中的關鍵設備——客艙。2016年3月，TransPod宣布將研發全尺寸“超回路”客艙，並於2065438年2月在柏林博覽會上亮相。該公司的R&D計劃雄心勃勃。他們將客艙的目標速度定為1000km/h，采用計算機自動控制，通過太陽能提供能量。預計到2020年，商用客艙將下線並投入使用。
“超級環路”能否給傳統交通領域帶來技術革命，還有待觀察。
(本文選自2006年中國鐵道出版社2011月出版的作者新書《高速鐵路的前世》。