“胶囊列车”仅仅是纸上谈兵?

2014-1-21 17:56| 发布者: chenl| 查看: 1870| 评论: 0|来自: 第一财经周刊

摘要: 特斯拉的创始人艾伦·马斯克总是能实现自己的豪言壮语,直到Hyperloop的出现。至少在他第一天预告将公布一个“超级高铁”的设计方案时,不少人都相信Hyperloop(超级回路)会像特斯拉的电动汽车Model S那样,成为又一个“改变世界”的东西。Hyperloop系统是一套全新的运输概念体系,在这套概念体系中并非以火车,而是以“铝制胶囊”为运输工具,将“胶囊”置于钢铁管道之中,然后像发射炮弹一样将它发射至目的地。然而这种超级列车其实并不是一个新概念,但至今为止没有投入生产及使用,是因为它还存在很多技术难题和客观因素,所以直到目前,这项技术都只能说是一个构想。


特斯拉的创始人艾伦·马斯克总是能实现自己的豪言壮语,直到Hyperloop的出现。至少在他第一天预告将公布一个“超级高铁”的设计方案时,不少人都相信他,相信这个叫做Hyperloop(超级回路)的东西会像特斯拉的电动汽车Model S那样,成为又一个“改变世界”的东西。

2013年8月12日,艾伦·马斯克在博客上如约对Hyperloop初步设计方案进行了披露。文章一开头就对美国加州目前正在实施的高铁计划进行了一番吐槽:“当加州的高铁项目被批准后,我很失望,我相信大家也是一样。作为能够搜索全球智慧,并把火星车送上火星的硅谷和喷气推进实验室JPL的家乡,它怎么能造一个全世界每公里运营成本最昂贵,同时速度又慢的列车呢?”在揶揄之后,艾伦·马斯克给出了他对花费大造价建设出的交通工具应达到的的理想标准,它应该是:更安全、更快、成本更低、更方便、不受天气影响、可以持续地自我供电、抗地震、不破坏沿线环境。并且他自信地表示自己的Hyperloop就是能够把这些要求都实现的人类“第五类”交通工具。

“可以看出艾伦·马斯克做了多方面的考虑,这个系统技术上看起来是可行的。”阅读过Hyperloop57页的设计说明后,田纳西州诺克斯维尔大学交通研究中心主任David Clarke对《第一财经周刊》说。此前艾伦·马斯克对Hyperloop的运行情况在Twitter上做过一次简练的概括:“Hyperloop系统是一套全新的运输概念体系,在这套概念体系中并非以火车,而是以‘铝制胶囊’为运输工具,将‘胶囊’置于钢铁管道之中,然后像发射炮弹一样将它发射至目的地。”Hyperloop的整体设计就像猎枪枪管,有两条并排的钢制轨道以便实现双向运行,回路的两端密封,

“胶囊”被发射出去后在悬浮状态下被推动前进。

据艾伦·马斯克的介绍,在Hyperloop的管道内,作为运输载体的“胶囊”将被安装在一块滑板上。滑板上开有小口,呈几何状固定在管道壁上。借助于滑板这个平台,就能方便地搭建推动胶囊列车加速的电磁直线感应推进驱动系统。除了在出发的一段轨道上铺设外,根据设计,每隔约110公里就会有一套推进系统为列车提供动力。整个系统将采用太阳能供电,在Hyperloop的管道外部铺满太阳能板实现整个系统的自给自足。

Clarke对这种“胶囊列车”的可行性判断,来自于“管道运输系统”并不是一个新概念。在纽约市,1870年代就已经有了类似的设计模型,这就是美国20世纪最大的公共工程项目之一的阿拉米达隧道。不过和Hyperloop不同的是,它并非采用真空原理,而是靠空气压缩来移动管道内的胶囊—当然最后它也没有造成。运行时管道内会产生难以忍受的高温成为了主要原因,这也是Hyperloop最大的技术挑战之一。

加州大学洛杉矶分校物理学教授Martin Simon也有类似的观点。“从技术角度来看Hyperloop是可行的。听起来,所有问题用已知技术都可以解决,它不需要什么全新的发明。马斯克提出的加速方法已经用在游乐场的过山车上。一些企业也在研究,想用该技术运输乘客和货车。不同之处在于,Hyperloop使用气垫让车舱悬浮。”他说。承托“胶囊”的滑板采用目前正在艾伦·马斯克的SpaceX公司的太空产品上运用的铬镍铁合金材质,质地极薄却可以耐受高温高压,也具备一定的价格优势。在“胶囊”的前部,有两个像协和喷气式客机那样的喷气口。借助于一部电动涡轮压缩机,Hyperloop能够吸入并压缩车头前段的空气以减少空气阻力。当然,更重要的是,吸入的空气会被送入滑板和“胶囊”,并在车尾和车底排除,从而形成一个足够“坚硬”的悬浮气垫,让胶囊能够浮在气垫上以较小的阻力前进。

由于运行速度越快,相应产生的空气阻力就会越大,为了避免影响速度,Hyperloop的运行环境最初被考虑为真空。不过由于Hyperloop的目标是连接两个相距1500公里以上的站点,而要在这么长的距离保持真空并不容易,因此艾伦·马斯克还提出了一个更现实的替代方案:管道并非完全真空,而是处于低压状态就可以了。在马斯克的设想中,乘客从洛杉矶到旧金山只需要花30分钟。这种快速的运输体验曾被他形容为“送站的人刚刚开车离开,‘胶囊’已经将你送至目的地了。”虽然看起来有些颠覆想象,但联想到艾伦·马斯克过去的成就,当他对Hyperloop的计划侃侃而谈时,这种非凡的旅途似乎已经近在眼前。可他后来忽然话锋一转,将这极速的未来又无限期地拉远了。“我只是提出方案,它是一个开源设计。它显然可以变得更好,可以修正错误,优化设计。而且我要继续运营SpaceX和特斯拉,它们都相当困难。”艾伦·马斯克在披露方案之后说。同时,他在特斯拉的网站上公布了57页的Hyperloop说明,邀请更多的人参与到Hyperloop的设计开发和建造中来,而他“因为忙于经营SpaceX和特斯拉,暂时顾不上Hyperloop这个计划”。

有意思的是,在艾伦·马斯克公布Hyperloop的差不多同一时间,一家叫ET3的公司也正在研发类似Hyperloop的真空管道高速交通项目。ET3公司称,这种交通工具采用磁悬浮技术,同样在一个几乎没有摩擦力的环境中,以某种弹射装置发射出去,无间断地驶往目的地。而乘客则会乘坐一个类似梭子般的车厢。不过目前看来,这两个相似的项目还处于各自为政的状态,并没有合作的打算。

随着艾伦·马斯克对Hyperloop的撒手,在科学家、工程师、企业家之间,热烈的讨论也随之而来。一个最先被提到的重要问题就是安全因素。Hyperloop的速度被设计得如此之快,并且发车间隔短暂,很难说在密封的管道里是否会发生接连的撞车事故,艾伦·马斯克倒是提到过Hyperloop配有紧急刹车系统,一旦有任何一个胶囊出现故障其余的胶囊也会跟着停止运行。但接下来呢?这些乘客就要面临被关在一条没有缝隙的密闭管道中等待救援的险境,而马斯克对此并没有提出什么方案。批评Hyperloop“不实际”的声音也纷至沓来。计划中,为了避免占用过多土地,Hyperloop采用高架设计,管道会被放置在相隔45米到90米,高6米的柱子上,每节“胶囊”状的车箱最多可载28位乘客。它们的时速可达1287公里,既可以载客,也可以运货。在很多首先考虑现实问题的人看来,这是一个大问题。因为如果真要让Hyperloop投入运营,那一定不是在理想实验室里,而是加利福尼亚到旧金山的陆地之上,沿线的一草一木都会成为阻碍Hyperloop的原因。加州高速铁路局主席Dan Richard甚至向许多媒体发去了声明邮件,在欢迎艾伦·马斯克的Hyperloop计划的同时也宣称,“如果艾伦·马斯克先生一定要追求他的Hyperloop技术,我们也很乐意分享我们的经验,告诉他如何穿过地震区、农场、学校、企业来在加利福尼亚建造一个轨道项目,同时对环境和物种尽最大保护。”所有这些话似乎都可以简短概括为—这不可能。

美国加州理工学院交通研究所的助理教授金文龙也认为,让“胶囊”本身载人也是个大问题。从公布的设计PDF来看,因为乘客需要用半躺的方式乘坐在紧凑的“胶囊”内,Hyperloop还对乘客的体型提出了要求,乘客身宽不能超过1.35米,身高也不能超过1.86米。如果真是如此,那么许多美国大个儿都没法坐上这部公共交通工具。金文龙在接受《快公司》采访时还表示,他担心高架的材质和结构是否能够承受得起70个载着28名乘客的“胶囊”同时行驶在Hyperloop轨道中的重量。这些看起来都只是技术问题。Clarke还重点提到了三个细节:直线感应推进驱动系统、悬浮气垫以及空气压缩机,它们分别用于帮助推动胶囊前进、减少行驶阻力以及形成行驶环境。虽然在设计方案中有所提及,但目前为止还看不到工程细节的阐述。Clarke认为,在这三个技术开发完成、至少是给出具体描述以前,都无法判断Hyperloop是否真的可以最终实现。

最终似乎大部分人都同意,与技术问题相比,“钱”可能才是最根本的挑战。

金文龙透露,1970年在美国就出现过一个与Hyperloop非常相似的设计,被称为Vactrain,同样是在真空管道或隧道里靠磁悬浮运行列车。而当时Vactrain的设计没有成真的主要一个原因就是造价太高。马斯克对Hyperloop的成本预估是60亿美元,为普通高铁的1/10,但这同样是理想状态下的材料费和人工费而已,土地成本几乎没有被考虑在内。要知道,从夫勒斯诺市到贝克尔斯菲市,仅仅160公里的距离,修建高铁就要花费70亿美元。而现在Hyperloop要挑战的旧金山到洛杉矶路线的规划距离是643公里,4倍于从夫勒斯诺市到贝克尔斯菲市的距离。

还有一点很重要的是,虽然艾伦·马斯克说还没考虑靠Hyperloop挣钱,但作为一个投资巨大的商业交通项目,有没有人肯为它花钱还是一个目前很难回答的问题。至少在人们完全有动力寻找普通高铁的替代物以前,说不定还会有更现实的技术方案会出现。

“投资者们是否对它有兴趣还有待观察”,Clarke说,相比考虑它是不是能够成为航空运输和高速铁路的替代品,人们更关心对它进行投资会带来怎样的风险。作为研究人员他还提醒说,在初步构建起这样一套系统以前,如何保证所有相关的技术成果都能经得起检验,已经是一笔很大的投入了。难怪即便如“狂人”马斯克,也不得不把Hyperloop变为一个开源项目,希望能得到更多人的帮助。看起来,在有人愿意帮助Hyperloop变成现实之前,它暂时会是一个令艾伦·马斯克食言的大胆创意了。就连他自己也说:“目前还没有任何的可执行方案。但项目进展不顺利的话,我可能还是会介入。如果几年后还是毫无动静的话,到那时,或许特斯拉公司能让Hyperloop计划成为可能。但无论如何,这一切的一切还仅仅是构想而已。”



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