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全球超级高铁:欧洲真空管道列车首次测试,我国试验速度已突破600km/h

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据欧洲铁路运输新闻门户网站RailwaySupply9月13道,位于荷兰的欧洲超级高铁中心(EHC)首次对超级高铁列车进行了测试,这是欧洲高速运输技术发展的重要里程碑。

负责该项目的HardtHyperloop公司报告称,列车以约30km/h的速度在420米长的真空管道中成功行驶了90米。尽管速度相对较低,但测试证明了该系统在真空条件下的可行性。

HardtHyperloop公司首席技术官指出,下一阶段测试会将列车速度提高到80-100km/h,并测试Hyperloop在真空条件下切换车道的能力。

2024年4月,HardtHyperloop在荷兰小镇芬丹完成了420米真空测试管道的建设。虽然世界上有更长的测试轨道,但该项目的独特之处在于它集成了所有必要的超级高铁技术,例如磁悬浮、车道切换和真空管道系统。该管道由34段组成,每段宽2.5米。据悉,项目由私人投资资助,并得到了南荷兰省政府、荷兰和欧盟委员会的额外支持。

HardtHyperloop的目标是有朝一日将列车速度提高到700km/h,但不管是测试或者应用,超级高铁都需要对基础设施进行大量投资,并需要公共部门的合作。

中国的“超级高铁”

在欧洲继续推进超级高铁技术的同时,我国也取得了令人瞩目的进步。

2024年8月,中国航天科工集团有限公司与山西省“央地合作”超高速低真空管道磁浮交通系统全尺寸试验线(一期)项目,在山西省大同市阳高县高速飞车试验基地,成功完成低真空环境下系统集成演示验证试验,同时顺利通过山西省科学技术厅组织的现场测试检查。

试验采用超导航行器,在全长2公里管线内完成低真空环境建立后,各系统工作正常,实测航迹与理论曲线一致性好,试验取得成功。本次试验在我国首次实现了全尺寸高速飞车系统低真空环境下全系统、全流程、全要素的超导悬浮航行,验证了长距离大尺寸真空环境建立与维持、超导航行控制等关键技术,验证了低真空环境下各系统之间工作的协调性以及全系统的工作性能,进一步提升了系统整体技术成熟度,为后续开展高速飞车中试验证奠定技术基础。

自2021年9月山西省大同市阳高县高速飞车试验基地立项以来,该项目已取得了显著进展。2023年4月23日,由航天科工集团举办的“高速飞车”主题科普展在北京开展。试验团队已在非真空条件下完成了超高速磁悬浮与电磁推进试验,列车速度达到了623km/h。未来,中国磁悬浮列车时速可达到1000km/h,标志着全球交通运输业的突破。

“超级高铁”的由来

超级高铁最早是在19世纪末被提出,并于2010年被埃隆·马斯克重新提起。该想法旨在实现超快速度公共交通,利用真空抽取管状轨道中的空气,减少阻力,配合“磁悬浮”舱可以实现高速运输将乘客送达目的地。

超级高铁在我国的全称为“超高速低真空管道磁浮交通系统”。要实现时速1000公里的高速运行,需要克服两个问题:一是车轮与轨道间的摩擦,二是空气阻力和噪声。我们用理论来进行说明。

在车辆系统中,阻力是限制速度提升和影响稳定性的重要因素,列车总阻力为F=a+bv+cv2(1),式中:a为固有阻力;b为机械摩擦阻力系数;c为空气阻力系数;v为列车与空气的相对运动速度。

气动阻力经验计算式为Fair=1/2CρSv2(2),式中:C为空气阻力系数,表示受空气阻力的影响程度,主要与列车流线外形有关;ρ为空气密度,正常的干燥空气可取1.293g/l;S为物体迎风面积。

如上,要提高轨道交通的运行速度,突破400km/h的最高经济速度,必须从改变运行环境介质的密度入手,即在地面上创造一个接近万米高空的低气压环境,因此,真空管道运输系统成为提高经济速度的必然选择。

然而,并非所有国家都在这一领域取得成功。

2023年12月,美国HyperloopOne项目被关闭,令许多真空运输的支持者感到失望。虽然HyperloopOne是世界上首个完成真空环境全系统超级高铁测试的机构,但HyperloopOne在后续几年时间里却没有任何实质性的成果。随着维珍集团的撤资,HyperloopOne在去年年末出售资产并转卖。

如此看来,如今超级高铁技术的开发在全球范围内仍在持续进行,中国和欧洲明显处于领先地位。在未来的几十年里,我们可以期待新的成就,以显著改变人类高速运输的方式。