中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

ChunXiaoXi     2016-11-29     624     檢舉

可以如過山車般翻轉行駛的磁浮軌道交通模型、在透明真空管道中飛速行駛的試驗列車、高溫超導磁懸浮列車環形試驗線……

新華社長沙11月28日電(記者陳宇簫、陽建)可以如過山車般翻轉行駛的磁浮軌道交通模型、在透明真空管道中飛速行駛的試驗列車、高溫超導磁懸浮列車環形試驗線……27日,在湖南株洲舉辦的「2016軌道交通產業國際峰會專題報告會」上,現場觀眾目不轉睛地看著西南交通大學首席教授張衛華展示的高速軌道交通的新科技。

這些新科技是軌道交通領域最新的科研成果。張衛華表示,目前這些技術尚處於實驗階段,但是在不久的將來很有可能變為現實,從而為人們提供更加安全、快速、便捷的出行方式。

張衛華認為,速度將引領軌道交通技術的發展,下一代高速列車、高速磁懸浮軌道交通、真空管道軌道交通將成為未來軌道交通技術在高速方向重點發展的三個領域。

據現場專家介紹,我國下一代高速列車和時速可達600公里的高速磁懸浮列車正處於緊鑼密鼓的研發之中;2017年將建成真空管道高速(400公里/小時)試驗線。

「我國首條自主研發的中低速磁懸浮線路在長沙運行得很好,這給磁懸浮技術在全國範圍的推廣起到了很好的示範作用。現在我們正在積極研發高速磁懸浮列車。」中國工程院院士錢清泉說。

中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

中國超級高鐵進展比美國快

觀察者網查詢得知,儘管美國科技大佬馬斯克的超級高鐵概念被炒得火熱,但中國科學家在相關領域的研究走得更快。

據成都商報早前報道,今年1月,西南交大「第二代高速真空管道高溫超導側浮系統」,也就是中國版的「管道超級高鐵」完成第一階段調試,這一系統由該校超導與新能源研究開發中心趙勇教授團隊設計研發。「我們設想將來這樣的列車時速將達600~1000km,足以取代飛機。」趙勇說。

此前研發團隊不僅成功將管道真空的極限壓強降到了1335帕(一個大氣壓等於101325帕)——相當於抽掉了管道中99%的空氣,還在常壓下將磁浮實驗車最高平均速度達到了每小時82.5km。

截止到今年5月,這一系統的實驗進展良好,「目前常壓下最高平均時速已經提升到100km左右。」趙勇介紹。雖然速度並未提升太大,但隨著真空技術的改進,速度將得到大幅提升。美國的類似項目現在仍處在各部分獨立測試階段,比如馬斯克的超級高鐵公司展示的就只是推進系統,「時速1120km」還無從說起。而西南交大這一項目則已經進入整體系統實驗階段,在項目開發上走得更快。

雖然技術設想上和美國公司類似,但西南交大也有自己的獨創。研發團隊將軌道鋪在管壁上,形成「壁掛式」磁懸浮列車,能有效解決實驗室中軌道半徑太小所帶來的離心力問題。

不過,兩院院士沈志雲曾透露對出中國發展真空管道交通的難點:「技術上不存在太大問題,但成本太高了,這麼長的隧道,還需要抽氣,地鐵修一公里需要八個億,真空管道一公里十個億也下不來。」

以下為中國科技網對西南交大超級高鐵項目的介紹(作者 馬愛平)

開啟中國「超級高鐵」的新長征

——西南交通大學趙勇團隊自主創新紀實

來自鐵路部門的數據顯示,目前我國高鐵里程已經突破兩萬公里,居世界第一,運營的高鐵占世界高鐵總里程的六成以上。而科學家們的下一個目標則是磁懸浮。

日前,美國創業公司「Hyperloop One」對其設計的「超級高鐵」推進系統成功進行了首次戶外測試實驗。

實際早在2003年,西南交通大學超導與新能源研究開發中心,就開展了「超級高鐵」相關核心技術的實驗研究。而西南交通大學趙勇團隊通過不斷自主創新、卓越攻關,克服了一個又一個難題,實現了一個又一個跨越,向中國「超級高鐵」夢不斷前進、前進、前進。

中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

第一代真空管道全景

一、回到祖國到「最適合搞超導磁浮研究的地方」

「超級高鐵」最初由PayPal、特斯拉和Space X創始人伊隆•馬斯克於2013年提出,目的是解決現存高鐵技術造價成本高、速度受限的缺點,被認為是未來高速地面交通運輸系統發展的終極解決方案。

目前,該技術主要結合了真空管道技術和磁懸浮列車技術,即真空管道磁懸浮列車。當磁浮列車在真空管道中高速行駛時,能夠極大的減弱空氣阻力對列車的影響,因而在提高列車運行時速後,不會帶來巨大的能耗和噪音,被譽為人類未來的「第五種交通方式」。

教育部長江學者特聘教授、首批國家傑出青年基金(外籍)獲得者、西南交通大學首席教授、物理科學與技術學院院長、超導與新能源研究開發中心主任趙勇教授是真空管道磁懸浮列車應用研究領域的專家。

中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

李樹深院士參觀指導

上世紀80年代後期,趙勇成為我國高溫超導領域第一個博士。輾轉義大利、澳大利亞和日本13年後,他回到了祖國。但他選擇的,既不是故鄉武漢,也不是同時向他拋出橄欖枝的北京、南京等城市。他選擇了成都,來到了西南交通大學,因為「這裡是最適合搞超導磁浮研究的地方」。

二、研製出全球首個真空環形管道磁浮列車系統

基於真空管道磁浮列車系統的理論研究,趙勇團隊於2011年率先研製出全球第一個真空環形管道磁浮列車系統,該系統軌道直徑3m,管道最低壓強2000Pa,磁浮車採用線性電機驅動。但受軌道半徑的限制,磁浮車只能在低速下行駛。第二代真空環形管道磁浮列車系統首次採用「壁掛」式運行,即將直徑6.5m的環形軌道鋪設在環形金屬壁面上,使磁浮車沿壁面高速行駛。在結構力學上,有效增大了磁浮車沿環線運行時的向心力,並防止磁浮車沿軌道切向脫軌,從而使磁浮車獲得更高的運行時速和安全穩定性。

中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

趙勇介紹,「超級高鐵」核心模塊主要包括真空管道系統、磁懸浮系統及驅動系統,各模塊單獨來看都具有相應的成熟技術,但針對完整系統的研究卻幾乎是空白。較成熟的磁懸浮技術主要包括中低速電磁懸浮和高速電動懸浮(低溫超導磁浮)技術,前者已經實現商業化應用,後者在戶外常壓試驗運行下,更是達到了整車時速近603km。基於高溫超導磁浮技術的磁浮列車,相對於電磁懸浮和電動懸浮技術,不需要複雜的電力控制系統,理論上時速可高達3000km,更適合在真空管道中行駛。但高溫超導磁懸浮列車仍處於實驗室研究階段。

中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

測浮列車特寫

目前高溫超導磁懸浮列車實際最高運行時速為150km,即二代真空環形管道磁浮列車系統第二階段調試運行的最高時速,其更高時速及動態穩定性還尚需實驗驗證。同時,低壓環境下的超導磁懸浮及線性電機驅動特性也缺乏相關實驗研究,除考慮磁浮列車高速下的懸浮穩定性外,還需要考慮磁浮列車驅動系統在低壓環境下的穩定性。

趙勇認為,真空管道磁懸浮列車的關鍵技術問題是:「如何保證磁浮列車在真空管道中高速運行時的穩定性和可靠性」,研究這一關鍵技術的兩個基本試驗條件是低壓和高速。

中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

第二代高速管道全景

三、第二代系統為「超級高鐵」提供核心技術平台

趙勇團隊研製的第二代真空管道磁懸浮列車試驗系統,通過「壁掛」的運行方式,在小半徑環線軌道上同時實現了低壓和高速。在第一代設備的基礎上,管道內的最低壓強進一步降低到647Pa(相當於抽掉了管道內約99.5%的氣體),磁浮車的最大時速提高到150km。

相關試驗人員表示,磁浮列車在低壓高速條件下運行的驅動性能區別於常壓低速下的常規特性,在低壓高速下可能存在電力設備的真空擊穿現象,導致驅動系統的癱瘓。此外,磁浮列車在真空管道內高速行駛時,還會導致管道內局部氣壓的不穩定,從而降低磁浮列車高速行駛下的動態穩定性。相信「超級高鐵」從理論到實際應用的過程中,還有更多的技術難點等待發現和解決。

第二代真空管道磁懸浮列車實現全系統調試,為「超級高鐵」核心技術研究提供了試驗研究平台,有效推動了高速地面交通運輸系統的發展。在該試驗系統的第三階段調試中,磁浮車將有望突破時速300km,進一步對「超級高鐵」可行性和關鍵技術進行深入研究。同時,趙勇表明團隊將開展直線運行方面的研究,希望能將磁浮車運行時速提高到1000km,這將是超越飛機的速度。

趙勇說,「超級高鐵」雖然面臨著諸多難題,但仍具有良好的發展前景,會為未來的交通提供很大的便利,將是未來滿足人們地面高速出行的一種交通方案。但是,要真正投入應用,還取決於社會的進步,經濟的發展,也取決於社會的需求。趙勇表示歡迎對超導磁懸浮方面感興趣的同仁來共同研究,一起把這美好的藍圖變成現實。

中國2017將建成真空管道高鐵:時速可達1000km,足以取代飛機???

側掛軌道特寫

團隊大事記:

2003年,趙勇團隊開始真空管道高溫超導磁浮列車系統研究;

2009年,趙勇同其他專家合著《速車系統概論》,對真空管道交通進行了深入討論;

2011年,趙勇團隊研製出全球首個真空管道高溫超導磁浮列車試驗系統;

2016年1月,第二代真空管道高溫超導磁浮列車系統建成,即中國版「超級高鐵」;

2016年5月,中國「超級高鐵」系統完成第一階段調試,時速達到108km;

2016年10月,中國「超級高鐵」系統完成第二階段調試,時速達到150km。

【完】

小喜結語:

我只想說

厲害了我的中國!!!

前進吧,東方的神秘力量!

我是春小喜,會在新聞後加入自己的短評與看法,如果喜歡我的新聞風格,那就在下方點擊關注我的粉絲專頁 春小喜 Xiao Xi,以收到更多相關資訊吧!感謝關注,感謝閱讀!