近年來，你可能聽其他人說起過所謂超級高鐵技術(shù)。不少人對超級高鐵充滿期待，只是不清楚它到底能否或者說什么時候可以落地。

這個話題很大，但本文希望幫助大家把握主線、快速了解關(guān)于超級地鐵的一切。

超級高鐵技術(shù)從何而來？

2013年，埃隆·馬斯克在一篇研究論文中率先提出了這個概念，這也讓超級高鐵的概念首次進(jìn)入公眾視野。這篇論文將超級高鐵定位為“繼飛機、火車、汽車和船舶之外的第五大交通工具。”

其實超級高鐵的基本思路并不新鮮。機械工程師喬治·梅德赫斯特早在18世紀(jì)就提出了以加壓或真空管道建設(shè)鐵路，極大提升人員及貨物運輸速率的想法并獲得了相關(guān)專利。

加壓管的想法在一步步迭代當(dāng)中得到持續(xù)完善和發(fā)展。商業(yè)上最成功的例子當(dāng)數(shù)上世紀(jì)六十年代的磁懸浮列車。這種電動列車行駛在兩組磁軌之上，一組用于排斥并驅(qū)動列車懸浮于軌道之上，另一組則以懸浮狀態(tài)下極低的摩擦力優(yōu)勢將列車快速推進(jìn)向前。

此外，SpaceX公司還贊助了一年一度的超級高鐵艙競賽，組織方希望參賽者能夠設(shè)計并構(gòu)建起一套超級高鐵原型方案。其中幾支獲勝的團隊如今已經(jīng)發(fā)展成職能齊全的初創(chuàng)公司。

然而，目前還不存在商用性質(zhì)的超級高鐵，不少企業(yè)也仍在鉆研專有設(shè)計。換句話說，人們對于超級高鐵系統(tǒng)還有各種不同的觀點，而他們的系統(tǒng)與埃隆·馬斯克設(shè)想中的超級高鐵仍有很大差異。 可以說，目前超級高鐵方案的技術(shù)或參數(shù)還沒有趨同的跡象。另外，隨著研究的發(fā)展與創(chuàng)新速度的提高，超級高鐵所能利用的技術(shù)成果也在保持著高速變化。

超級高鐵技術(shù)如何起效？

超級高鐵內(nèi)部工作原理圖

超級高鐵系統(tǒng)是一根長長的水平管道，車艙由電磁力頂起以保持懸浮并在真空管道內(nèi)行進(jìn)，因此能夠大大降低空氣摩擦與阻力。這種低壓、低能耗的運輸系統(tǒng)有望顯著提升運輸效率、降低運輸成本。

而直線感應(yīng)電機，則負(fù)責(zé)把車艙高速推進(jìn)向前。

在管道之內(nèi)，車艙會以每小時數(shù)百公里的速度行進(jìn)，在兩地之間運送乘客和貨物。而且與傳統(tǒng)火車不同，超級高鐵沿途不設(shè)?？奎c。工程師們可以在地上或地下建造管道，著重縮短乘客的等待時間、提高輪換頻率。

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城際與國際運力已經(jīng)過載，公交車司機嚴(yán)重短缺。在很多城市，擁擠的機場已經(jīng)無法滿足需求，而乘坐火車的金錢與時間綜合成本又往往太高。

超級高鐵技術(shù)有哪些優(yōu)勢？

與其他運輸形式相比，超級高鐵技術(shù)具有以下幾項顯著優(yōu)勢：

• 速度

這項技術(shù)能夠以超過每小時1000公里的速度推進(jìn)乘客或貨物，可達(dá)高鐵的3倍、傳統(tǒng)鐵路的10倍以上。

想象一下，從舊金山到洛杉磯長達(dá)559公里的旅程只需要30分鐘。從法蘭克福到阿姆斯特丹的超級高鐵行程為439公里，僅需要50分鐘——目前的車程約為4小時26分鐘。

總之，它在速度上向飛機看齊，成本又比現(xiàn)有高鐵更低。

• 降低碳排放

超級高鐵能夠提供低能耗的長途旅行選擇，其依靠電力甚至太陽能即可運行。地面超級高鐵頂棚上的太陽能電池板可以持續(xù)產(chǎn)生能量，并通過管路配合電池儲備大量電力。

此外，通過超級高鐵運輸貨物還能降低由卡車運輸帶來的高碳排放量。

• 防風(fēng)防雨

超級高鐵不易受到雨、雪、風(fēng)及地震等惡劣天氣乃至自然災(zāi)害的影響，也不會像高鐵那樣在夏季的高溫下出現(xiàn)鐵軌彎曲問題。

• 侵入性低

建設(shè)隧道層的難度要遠(yuǎn)低在常規(guī)道路上新增車道。據(jù)波音公司的估算，超級高鐵的車站可以小至兩個停車位的面積，因此可以輕松被納入市中心、停車場及住宅區(qū)。

• 匹配其他現(xiàn)有及未來運輸工具

超級高鐵的管道上方或下方還可建造其他交通通路，例如人行道、可變車道、非機動車道及自行車道等。

城市規(guī)劃者可以通過設(shè)計，將未來可能出現(xiàn)的飛行出租車、自動駕駛汽車和超級高鐵整合起來。

超級高鐵的問題：有哪些缺點？

雖然超級高鐵技術(shù)承諾作為第五大交通工具存在，但也有著自己的幾大短板：

• 成本

超級高鐵的建筑與基礎(chǔ)設(shè)施成本很難確定。例如，車艙艙口與艙門的密封部件需要滿足嚴(yán)苛的要求，而且必須接受定期維護——即使是橋梁、火車軌道及日常道路等精度要求較低的設(shè)施在維護上都有著種種問題，超級高鐵帶來的全新維護挑戰(zhàn)絕對不容忽視。

征地同樣困難重重。NASA發(fā)布的一份超級高鐵商業(yè)可行性報告顯示，其每英里建設(shè)成本約在2500萬美元到2700萬美元之間，還不包括土地收購支出。這幾乎可以堪比建設(shè)一條從赫爾辛基通到斯德哥爾摩的海底隧道，畢竟這項工程每英里成本也就是6400萬美元。

相比之下，加州高鐵的建設(shè)成本每英里為6300萬到6500萬美元之間；在歐洲，成本則為每英里4300萬美元。這些數(shù)字中包含征地成本，但不包括高鐵列車。

• 安全性問題

安全至關(guān)重要。Delft超級高鐵公司于2020年7月發(fā)布了一份報告，認(rèn)為歐洲超級高鐵系統(tǒng)在每乘客-公里的死亡人數(shù)方面至少要能夠達(dá)到歐洲商業(yè)航空公司的水平。這份報告與設(shè)計無關(guān)，單從原則層面探討潛在的安全需求：

1. 消防安全

雖然低壓環(huán)境能夠防止管道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，但車艙內(nèi)的火災(zāi)才是真正的威脅。報告中推薦一套系統(tǒng)，能夠在檢測到煙霧時自動釋放霧氣與滅火劑。

2. 通信系統(tǒng)挑戰(zhàn)

如何在超級高鐵的車艙內(nèi)部與之間保持通信？鋼制密封管會把無線信號徹底鎖死。另外，由于行進(jìn)速度過高，車艙總會在不同通信區(qū)域間往來切換，進(jìn)一步提高了基站切換失敗與暫時信號丟失的可能性。

一種選擇是使用Li-Fi，這是一種使用光而非無線電頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿訜o線技術(shù)。Li-Fi比射頻通信更簡單，而且可以使用類似于遙控器的裝置輕松調(diào)制。其LED燈光強度很高，因此可以實現(xiàn)可觀的數(shù)據(jù)傳輸速率。

Li-Fi確實能夠在不易支持Wi-Fi的環(huán)境下使用，包括各類客艙、醫(yī)院及某些危險環(huán)境。

然而，網(wǎng)絡(luò)安全仍是超級高鐵面臨的重大威脅。如果使用光線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，那么通信信號很容易遭到黑客進(jìn)行物理攔截。

3. 緊急疏散

超級高鐵的疏散工作極難進(jìn)行，因為負(fù)壓管的設(shè)計出口數(shù)量有限，導(dǎo)致乘客很難安全離開高鐵管路。

這里提出兩個初步想法：

1)管內(nèi)疏散，即設(shè)置一段局部加壓的管道，乘客可以通過該管道走向最近的緊急出口。

2)附近的車艙能夠接載乘客，借此加快疏散過程。

或者，也可以將內(nèi)部安全避難所與管內(nèi)疏散相結(jié)合，共同構(gòu)成聯(lián)合疏散體系。

4. 安全性

超級高鐵技術(shù)制造商預(yù)計，車艙的發(fā)車速度為每30秒到2分鐘一班。然而，車艙之間的間隔越短，發(fā)生事故的累積風(fēng)險就越大。另外，車艙的頻繁發(fā)車也會對客流的持續(xù)性提出要求，導(dǎo)致運營商難以執(zhí)行嚴(yán)格的旅客及行李檢查。

通往超級高鐵之路

盡管自動駕駛高鐵已經(jīng)在全球大部分地區(qū)取得了成功，但目前仍有不少保守派認(rèn)為高鐵不夠安全，他們更傾向于選擇速度雖慢但自己更為熟悉的傳統(tǒng)火車。

而超級高鐵要想成功，需要克服的心理抵觸恐怕還要比普通高鐵大上許多倍。

面對各家企業(yè)推出的專有技術(shù)，我們也不禁也提到更多疑問：

• 未來，不同廠商的車艙能否在對方的管道內(nèi)穿行？

• 由誰負(fù)責(zé)在世界范圍內(nèi)建造管道？

• 企業(yè)要如何購買超級高鐵占用的土地？

超級高鐵技術(shù)擁有令人信服的巨大潛能，有望給世界人民帶來一種快速移動且不受地域限制的未來生活方式。如今，工程、設(shè)計與軟件的累積創(chuàng)新與融合正在創(chuàng)造幾十年前難以想象的交通載體，相信超級高鐵終有一天會以符合或顛覆我們預(yù)期的方式來到大家身邊。