埃隆·马斯克和“超级环线”列车

(文/王麟)

就在加州高铁即将开航之前，一位美国亿万富翁和技术天才对加州高铁的高投入和低速度颇为不满。他转手抛出了自己构想的高铁，很爽，省钱，高速，安全，环保。这个想法是三年来风靡全球的“超级回路”，据说可以改变高铁的发展史。虽然美国政府官员没有对此表态，但这位技术天才的号召力不容小觑。民间资本风起云涌，各路人才远程合作，终于让这个看似不可能的高铁技术逐渐成为现实。这位技术天才和亿万富翁就是埃隆·马斯克。在未来将改变人类历史的十大科技发明中，埃隆·马斯克公司占据了两项，分别是可回收火箭技术和特斯拉自动驾驶技术。埃隆·马斯克本人据说就是漫威漫画公司著名漫画人物钢铁侠的原型。这位天才曾经说过，他有一天会在火星上退休，他正在为此不断努力。暂且抛开遥远的富人退休，我们回过头来看看“超级电路”到底有什么魔力。

(埃隆·马斯克)

如果没有奥巴马2009年关于高铁技术的讲话，在加州旧金山和洛杉矶之间修建新高铁的计划可能会被推迟。经过艰难的磨合和推广，加州的新高铁项目终于在近日开工。然而，据技术专家埃隆·马斯克(elon musk)称，造价高达684亿美元，平均时速264公里，行程长达2.5小时。相比飞机和汽车，性价比不高。因此，在2013中，他提出了一种“Hyperloop”新型交通方式的设想，并进行了技术可行性分析。他通过互联网的开放平台分享了研究成果，希望借助众筹来实现这一有前途的想法。

根据马斯克技术白皮书提供的数据，“超级环线”列车平均速度可达970 km/h，最高运行速度为1200km/h，环保节能无污染。以太阳能为供给能源，从洛杉矶到旧金山的500 km距离只需35分钟，造价约60亿-75亿美元，是轮轨高铁造价的65438+。人气和影响力直追乔布斯的埃隆·马斯克点燃了《超级电路》的大火。但是，他并不是第一个提出这个概念的人。回顾一下，真空管道列车的概念最早是在1812年提出的，最早是由英国机械工程师、发明家乔治·梅赫斯特提出的。到大约1864年，英国伦敦建成了一条“水晶宫气动铁路”，由蒸汽机驱动直径6.7米的巨大风扇为火车提供动力。1870年，“海滨气动运输系统”在美国纽约开通运营，列车通过埋地管道由压缩空气驱动；1910年，美国火箭专家罗伯特·戈达德首次命名真空管道列车；第一个提出真空管道设想并申请专利的人是德国工程师赫尔曼·科珀斯特，他基于磁悬浮列车的技术原理提出了这一设想，并于1934申请了专利。“真空管道输送”的品牌名称是由机械工程师Daryl Oster在20世纪90年代提出的，并获得1997专利。

从上面我们可以看到，埃隆·马斯克只是再次提出了一个类似的概念，并命名为“超级电路”。最重要的是，他不是空想家，而是实干家。他努力将这项技术真正变成现实，并呼吁更多有识之士参与这场伟大的交通革命。这是他的突出点。“超级回路”悬浮在实现局部真空的密封管路中的气垫上，由直线电机和空气压缩机提供动力，带动加压的乘员舱快速移动，从而达到高速行驶的目的。

“超回路”的技术原理与“真空管道列车”类似，但与后者最大的区别在于管道的密封要求不同。“真空管道列车”对管道密封有严格的要求。要达到真空水平，抛弃一切空气阻力，是非常困难的。“超级循环”要求管道减压到1毫巴(100帕斯卡)，这在技术上很容易实现。

而客舱在局部真空管道中高速运行，速度堪比飞机，管道中的残留空气成为了最大的障碍。解决办法是在客室前面安装进气风扇和空气压缩机，把客室前面的空气吸走，然后再分流到后面，这样就减少了空气阻力。沿管道底部布置的直线电机为客室提供动力，客室底部与管壁之间形成0.5 ~ 1.3mm的气垫，使客室悬浮在气垫上，只有克服空气阻力才能实现高速行驶。

客室高速运行过程中，空气摩擦会产生大量热量，需要设置冷却系统降低温度。同时，列车可以通过客室头部的风扇和空气压缩机进行制动。当列车开始加速时，施加给乘客的加速度为0.5g，是飞机起降加速度的2到3倍，对乘客有一定的挑战。在基础设施方面，“超级环路”管道可以架设在桥上，也可以钻入地下，既能节约土地，又能实现与周围环境的协调。

“超级循环”的想法很丰满，但现实很骨感。从想象到技术实现，需要付出艰苦的努力，有大量的技术问题需要克服。随便举几个例子，首先是客室高速运行的控制方向难题。众所周知，轮轨高速列车由铁路轨道导向，磁悬浮列车由布置在线路两侧的电磁铁导向，甚至汽车也由司机的方向盘导向。那么无人驾驶的客舱是通过什么方式引导的呢？高速运行通过弯道时，如何避免乘客车厢与管壁碰撞造成的交通事故？根据研究结果，当客舱以230m/s的高速运行时，只要偏离中心线1mm，就会带来可怕的冲击和振动。我们不难想象，乘客在这种环境下出行的感受，一定和面对飞机失事的感受是一样的。

其次，如何保证乘客舱的安全制动？到目前为止，“超回路”列车的制动方式仍处于概念和初步模拟阶段，能否实现高速快速制动是保证乘客生命财产安全的关键。就轮轨高速动车组而言，全部采用复合制动系统，也就是说可以分阶段或混合使用多达9种制动方式。从刹车到停车的距离与火车的速度成正比。一般来说，时速120km/h及以下列车的制动停车距离在800m左右，而时速300-350km/h的高速列车则长达5-6km。以此类推，我们就不难估算出时速1200 km/h的“超级环线”列车的制动距离，轮轨高速列车在各个方向制动时，都需要几公里才能停下来。“超回路”列车仅靠稀薄空气提供的制动力就能安全停车，未免过于乐观。

第三是乘客的心理问题。我们许多人或多或少都有幽闭恐惧症。在密闭的空间里，我们既不能走动，也不能吃饭，甚至不能上厕所，更谈不上舒服，更不可能看到外面的风景。疾病一旦爆发，暂时很难处理。在这种幽闭的环境下，最适合冒险和刺激，不适合长途旅行。因此，解决乘客的出行心理，为他们提供舒适的乘车环境，也是必须考虑的问题。

技术天才埃隆·马斯克(Elon musk)已经做好了应对的准备，全球许多技术人才都在摩拳擦掌，尽一切努力实现这场交通革命。到目前为止，全球已经成立了三家“Hyperloop”科技公司，为梦想而战。一个是雄心勃勃的HTT。除了修建从旧金山到洛杉矶的“超级环路”，他们还将目光投向了国外，与斯洛伐克政府签订了建设合同，连接斯拉瓦、维也纳和布达佩斯，并于2016年3月开始实质性研究。为了加快R&D进度，2015年5月，HTT公司宣布将在加州建设一条8公里长的试验线，2011.5亿6月破土动工。在未来32个月内，将完成1.5亿美元的投资，而公司负责人保守预测，如果要将“超级环路”投入实际使用，

然而，另一家公司走得比HTT公司更快，那就是“Hyperloopone”，原名“Hyperloop Technology”公司，为避免与HTT公司名称混淆而改名。该公司准备修建一条从洛杉矶到拉斯维加斯的“超级环线”，并在美国内华达州修建了一条长约5公里的试验线。5月16日，列车的推进系统首次在室外进行试验并获得成功。零公里加速到96公里只用了1秒。按照公司计划，“超回路一号”将于2016年底进行完整推进系统综合测试。这次测试也意义重大，意味着“超级电路”告别了纸上谈兵的理论，开始了漫长的攻坚之旅。按照“超回路一号”公司的计划，最早2019年可以进行货物运输，2021年进行载人试验。

除了两大公司之间的竞争，埃隆·马斯克(elon musk)创立的spaceX也参与了“超级电路”的技术研发，提出要建设1.5公里的测试轨道，并于438+08年2月向公众公布了《太空探索技术公司的“超级电路”测试轨道说明》，列出了一系列需要集思广益解决的技术问题。

另外值得一提的是，加拿大TransPod公司专门攻关“超级公路”中的关键设备——客舱。2016年3月，TransPod宣布将研发全尺寸“超回路”客舱，并于2065438年2月在柏林博览会上亮相。该公司的R&D计划雄心勃勃。他们将客舱的目标速度定为1000km/h，采用计算机自动控制，通过太阳能提供能量。预计到2020年，商用客舱将下线并投入使用。

“超级环路”能否给传统交通领域带来技术革命，还有待观察。

(本文选自2006年中国铁道出版社2011月出版的作者新书《高速铁路的前世》。