為實現時速1000km,中國超級高鐵走到哪一步了?


01 路面之下

最近,中國“車路雲”概念伴隨著多個高額投資項目,一度在二級市場漲得風生水起,再加上今年年初以來特斯拉FSD入華時間表漸近的消息,“車路雲”或者說“車路協同”,與市場更熟悉的單車智能都在今年迎來了一個新高潮。但未來城市除了車輛在地面的智能駕駛和低空飛行外,未必沒有其他交通方式,比如“超級高鐵”。

11年前,已經在科技圈出名的馬斯克將自己提議已久的Hyperloop(超級高鐵/超級環路)的概念擺上檯面,敬請有志之士共同探索。在他公開的57頁設計檔案中,所謂超級高鐵就是要以航空等級的速度運送符合空氣動力學的交通工具,穿過幾乎真空的管道,運送人類或貨物,最高時速可以達到800英里(1287公里),這些管道要麼架在高空,要麼沉入地下——可以把它想像成世界最快的磁懸浮列車,只不過要放進真空的管道中高速運行。

馬斯克還算了筆賬,如果超級高鐵只搭載乘客的話,耗資僅為60億美元,如果要搭載人、貨物和車輛,則造價為75億美元,主要區別在於交通工具的選擇和隧道的建造。不過他也表示,這種交通工具只適合距離小於1000英里(1609公里)的城市之間,超過這個路程還是乘坐飛機更合適。



當時輿論對此還是很懷疑的,因為仔細想想,800英里的時速都已經趕上了音速,如果這個設想成真,那麼從洛杉磯到舊金山只需要30分鐘,比普通商用噴氣式飛機快兩倍、比火車快四倍。

但它又確實有落地的可能,雖然最初實踐這一概念的並非馬斯克本人。

02 中國超級高鐵早有雛形

2014年,矽谷知名投資人皮什瓦爾(Pishevar)和前 SpaceX工程師巴姆布羅甘(BamBrogan) 等人聯合創辦了超級高鐵初創企業“Hyperloop One”。兩年後,Hyperloop One在美中國華達州的沙漠進行了第一次試驗,在兩秒內達到了時速180公里的速度;2017年,又在一條總長500米、直徑3.3米的真空測試跑道中完成了世界首個的全系統超級高鐵測試,最高時速約310公里,在1.9秒內完成了零百加速。

另一位擁有“鈔能力”的科技愛好者、維珍集團(Virgin Group)的創始人理查德·布蘭森在Hyperloop One的試驗成功後立刻投資了該企業,改名為維珍超級高鐵(Virgin Hyperloop)。

可惜當時所計畫的建設項目最後都沒了後續,比如維珍超級高鐵原本計畫興建一條連接迪拜和阿布扎比的超級高鐵,如果建成,理論上一個多小時的車程可以縮短為12分鐘。甚至到了2022年末,前前後後花了近十億美元,公司都已經要倒閉了,還沒有任何項目、在全世界任何地方正式開建營運。而維珍超級高鐵唯一一次載人測試的最高時速,也只有100英里(161公里),遠低於最初的設想。



不過2020年那次載人試驗仍然被認為是“超級高鐵”概念一個重要的里程碑,雖然只有兩位乘客,在以磁懸浮軌道、真空鋼管為基礎的運輸系統中,以107英里(172公里)的時速行駛了535米,15秒就結束體驗了。

除了維珍超級高鐵,日本學界、加拿大TransPod公司都曾以超級高鐵為目標,只不過都是雷聲大雨點小,拋開成本、資金不說,技術路線都還沒有定論。

但是在鐵路線更完備、對於交通基建更擅長的中國,超級高鐵的落地實踐已經不經意間跑到了前列。

今年2月,中國航天科工三院在山西大同的超導磁懸浮試驗線上,完成了超導磁懸浮“高速列車”在低真空管道中實現了穩定懸浮的試驗,並且在這條總長2公里,管道直徑近6米的試驗線中刷新了之前的速度記錄,還驗證了車輛、管道和軌道的良好協同,以及強勁的動力系統和安全控制系統,算是為以後上千公里每小時的超級高鐵奠定了技術基礎。



雖然沒有具體的資料,但考慮到這條去年11月才完工的超導磁懸浮試驗線,是目前世界上最長、最大的超級高鐵試驗線,需要走的路還有很多,試驗應該還在初步階段。

不過中國的技術路線還是比較明了的,也是大方向上的“磁懸浮+低真空”模式。磁懸浮是區別於高鐵列車輪軌制式的一種列車制式,重慶大學土木工程學院專家陳建功介紹,由於磁懸浮列車的牽引力是電磁力而非摩擦力,與輪軌高鐵相比,高速磁浮的其主要優勢在於速度更快、能耗更小、阻力更低、對線路的磨損更小。但列車的動力可以來自電磁力,也可以來源於高溫超導。

高溫超導高速磁浮是磁懸浮的另一種技術路線,其與電磁懸浮技術的主要區別是,依靠液氮而非電源實現懸浮、驅動。中國高鐵技術研發的佼佼者西南交通大學從1997年開始就在專攻這一領域,隨著超導材料的進步,技術研發一定會加速迭代。

還有一個技術重點是保持管道的真空。馬斯克的設想比較簡單:對管道抽取真空,用磁懸浮技術將交通運輸倉懸浮,交通運輸倉尾部有渦輪提供動力,“由於列車前進的阻力非常小,所以只需要很小的動力就能使列車獲得高速度”。

但是在現實中,這個系統如果要用來載人,那麼在管道真空的同時,既要保證交通運輸倉中的保壓增氧,還要考慮乘客上下車的細節過程。如何在高溫高壓環境下維持真空狀態、如何實現高速列車的安全停車和啟動都還有待探討。

03 從概唸到商業推廣

光是關注技術還不夠,投資、政策支援和商業模式的成熟發展缺一不可。不然馬斯克也不會公佈了自己的概念設計藍圖後,卻認清了這個模式的商業化之難,轉而走向了更務實的城市隧道方案,而不是上來就追求高速。

馬斯克創立的The Boring Company(無聊公司也可譯為鑽洞公司,下簡稱TBC)追求的不能再叫“超級高鐵”,而是“隧道交通”。無聊公司自稱要建立一個全新的地下三維立體軌交系統,讓城市的空間有無限延伸的可能,用的是傳統隧道技術,成本遠低於維珍超級高鐵每英里 8400萬美元至1.21 億美元的建設成本。



但問題是,這個隧洞現在真正落地營運的只有位於內華達州拉斯維加斯建立的環線,還只有特斯拉的車能行駛,其他牌子的汽車根本不相容。就算這樣,2021年竣工的拉斯維加斯環線都已經成功運送超200萬次乘客了,不失為一個典型案例。

拉斯維加斯環線目前有包括機場在內的五個站點,在最初的計畫中,該環線應該是一個擁有29英里隧道和51個站點的地下交通系統,現在已經計畫著要擴建至65英里以及69個站點。

怎麼運送這些車?最開始TBC設計的是電動雪橇運輸計畫,把車輛放在一個類似雪橇的運輸板上,以200km/h的速度在隧道中行進,到站點了就用類似電梯井的裝置把車送上去;後來又改成汽車加裝導向輪,像四驅車一樣在隧道中行駛,但這個方式要司機自己花錢加裝,轉彎的時候體驗也不夠好,所以就被拋棄了。

目前隧道中汽車主要是以FSD(特斯拉完全自動駕駛技術)的方式行進,但在狹窄的隧道中,FSD失靈該怎麼辦?造成事故後出現擁堵又該怎麼疏通?

TBC的項目能做成,最重要的一點就是商業模式上不再僅僅依賴於政府補貼和私人投資,而是和當地政府合作,共同投資和營運。但現在來看,TBC最大的潛力可能不是建立三維交通網,而是挖隧道。與目前地鐵所需的隧道不同,馬斯克挖掘的是直徑12英呎(約3.7米)的“小隧道”,再用上自己改良的隧道掘進機,TBC能比任何一家公司更快、更便宜地修建隧道。但怎麼從“小隧道”升級到“超級高鐵”,落地時間表就不一定了。 (壹零社)