极速磁悬浮 · 2.5小时让你到哪里?

极速磁悬浮 · 2.5小时让你到哪里?
2022年07月28日 11:38 大象云科技

【大象云 · 寄语】

想想2.5小时,以你所在城市为中心,你最远可以到哪里?

人类相较于地球自然,一直博弈中试图从继承者的角色向创造者的地位迁移,而科学研究是人类将日夜的风、山川的脊、激流的谷等极其平适款曼的大地江河重新打理一遍的重要工具。

时间和空间的倒错负相关中,人类不断通过科技手段来予以两者之间转化率更加明确的分割,就像夕阳投射在大漠中的绵绵沙山一样,光影之间的空间比例随着时间的推移而慢慢变化,一切都自然得毫无痕迹。

今日之科技工具,是我们已见熟悉、但又未完全发挥潜力的“磁悬浮”,他会告诉你2.5小时的时分赛跑中,除了现实的“苟且”,诗和远方亦可兼得!

【Hyperloop One · 胆识和认知的边际】

2020年11月,美国内达华州的500米白色圆筒中,进行着Virgin Hyperloop One第一次载人试验,所谓的“胶囊乘客舱”中两名乘客在240英里/小时的速度中完成了第一次高速试验。试验团队的“敢作敢为”,既来自于人类对于新鲜事物探索的果敢自信,也来自于大量数据收集、集成分析模拟中的认知底气。

Virgin Hyperloop One的目标时速,是希望在真正商业化运作中达到近700英里/小时的时速,约等为1125公里/小时,此速度已经完全超过了日本中央新干线于2015年4月创造603公里/小时的世界轨道交通最高速度记录。安全,成为了Hyperloop One能够最终改变世界的重要基石,而此基石的支撑需要理性的力量和雄辩的理由。

Hyperloop One的驱动原理,其目标便是尽一切手段来减少接触摩擦和空气阻力,从而将速度的极限完全打开。前者,通过胶囊客舱搭载的两套电磁系统,从而与在轨电磁环路产生作用,一方面让客舱能够零接触地面漂浮,另一方面也利用电磁间相互作用推动载体向前运行;后者,则是将通过动线以“管道”形式完全包裹,并对其中持续抽离空气以形成类真空环境,最大程度减少空气对于行进载体的阻力。

类真空管道在设计之初便进行了分区管理的原型创建,通过分布于全线域的传感器即时感控,全部的数据会回传至中央处理系统中进行综合研判,其将借鉴载体自身的物理数据、电磁能数据、管道基建模型数据等,跟进过往运行而对应出数学关系,并快速测算出由于潜在裂缝导致的空气内灌而导致的空气阻力加大,系统会启动电磁动力输出的强弱控制,从而在保证安全的前提下实现既定极速的维持。

安全的考虑,不仅仅是专注于问题本身,还需要对问题的源头予以更深入的了解。例如其上提及的管道潜在裂缝,考虑到Hyperloop真实的商业场景中,目前已经选定了5个国家的10个区域作为合作的试点,其中包括了迪拜、印度、美国加州等不同气候及地形条件,数据的采集就不仅停留于管道建设、载体物理等自身,而需要对相关区域的地址、可能的灾害、季节的气象等方面予以考虑。

通过自建工程及设备的物理数据,结合终端场景实时采集的现实数据,两相交叉分析中数字孪生还原世界本质。数据颗粒,一转一合之间便有了吞纳世界轨交商业地图的气势,让Virgin Hyperloop One得以真正开始全世界范围的合作,预计其最快竣工的工程时间为2030年,预计耗资造价高达130亿美元,折合每公里近8亿人民币造价。

测算当其建成,美国西海岸旧金山至洛杉矶只需40分钟可至,而过往则需要飞行3个小时、或铁轨4个钟头、或车程8个时针轮回的煎熬。

【中日竞速 · 谁胜一筹?】

随机应变,其“机”的出现来自于对未来可能性的前瞻,更来自于对可行性探索的敏锐。磁悬浮轨交的极速长尝试,除了美国Hyperloop,处于高铁建设领导地位的中国和世界闻名新干线的日本,也分别提供了自己的极速方案,彼此各按奇门遁甲绝技,填补着国民生活中1500公里半径的交通方式缺失空白。

2021年7月,历时五个春秋的中国磁悬浮列车项目,在中国青岛揭露原型样车,其既是对上海浦东磁悬浮列车技术的充分迭代,也是对过往高铁历程积累的工艺经验总结。全车以节分段,可机动2-12节自由组合,采用T型导轨的设计思路下,全车加大了对下层导轨的包裹,并于其中内嵌电磁模块。

通过对导轨的环抱,其车身下摆包裹处的电磁模块可于垂直和侧面共同对导轨钢板产生相吸作用,从而利用地心引力实现列车载体与导轨之间的零摩擦接触,在电磁力的不断变极转换中实现列车的快速前进,而目前录得最高时速已经接近600公里/小时,而未来将率先服务京津冀、长三角、珠三角等主要城市圈,实现2-3小时中来往北京与上海、上海与深圳。

而不同于中国和美国的磁悬浮方法,日本中央新干线则更突显了传统套路和新兴科技的结合。在《全国新干线铁道整备法》的全国交通互联战略中,1970年便开始了磁悬浮相关研究的日本,目前正在推动东京到大阪两大城市经济圈的极速磁悬浮项目建设,其路线中将串联名古屋,从而激活日本核心都市圈的人口流动。

相较于中美方案中,通过列车乘仓载体自由电磁系统来脱离导轨,日本的方案则是采用了“相斥性”的电磁原理,将电磁系统分布于轨道之上,通过包裹性的轨道电磁来推升载体,从而实现列车和轨道之间的无接触。而在最初的加速运动中,不同于中美方案充分利用电磁变极而产生的前进动力,日本列车将类似飞机一样采用轮子接触加速,在速度达到160公里/小时之后再行收起,以实现最终靠电磁力的完全无接触推进。

【大象云 · 结语】

自磁悬浮列车雏形提出以来,不管是在业界抑或在民间,对于电磁、极速、灾害、耗费等方面的争论重未停歇,但无法改变的客观规律便是只要一项新兴的技术能够加快人流、物流、信息流的交互,那么其便是未来的重要趋势,从飞机最初出现而花费15年才稳定载人航天稳定性、从日本首代新干线创建而愈10年之后再终成一代经典交通方式,都可见社会发展规律的一斑。

而正是在这“一斑”的客观规律中,每个国家和企业都在按照既定的资源和条件进行着不同可能性的探索,而其中好坏优劣自可不必评判,因为一旦离开特定的时空和前置的资源,动作便将变形,业务即将更迭。其中唯一要把握的,便是发明了的存在,是否真正为社会民众对美好生活的向往做出了实质的贡献。

保持开放,兼容并蓄,创新的格局才会愈加灵动、精致、出彩!

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