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超高速管道列車已不僅是研討會上的暢想。近日，荷蘭代爾夫特理工大學的工程師們在校園裡打造瞭一條測試軌道，該設施將用來低速測試他們的超高速管道列車運輸系統，該團隊還計劃在未來四年內建立起一條連通阿姆斯特丹和巴黎兩座城市的超高速管道列車路線，其列車時速將達到1200公裡，比普通民航客機還要快出一大截。
超高速管道列車，能否引發人類交通工具的又一次重大變革?
空氣和摩擦阻力降低90%，管道運輸系統理論時速或達2萬公裡
海底真空隧道列車、超級回路、超級高鐵 雖然聽上去很陌生，但實際上它們都屬於超高速管道列車，這項技術並不遙遠，目前美國、瑞士和我國都正在全力研究。 石傢莊鐵道大學交通運輸工程實驗中心常務副主任、副教授劉博航介紹道。超高速管道列車，就是在真空的管道中，不受空氣阻力作用運行的磁懸浮列車。
據瞭解，通常情況下超高速管道列車的運行，基本上可分為三個階段：第一階段為加速階段，列車通過逐漸推進，不斷加速從而達到一定的運行速度;第二階段為等速運行階段，這時列車在幾近真空的管道中憑借慣性以極高速度滑行;第三階段為減速階段，與加速情況相反，列車在直線電機和前方空氣壓力阻擋下，逐漸平穩減速，直至停止下來。
長度極長的真空管道內部，列車怎麼持續保持運轉呢?
這與超高速管道列車的構造和管道的動力設備有關。超高速管道列車一般由集裝車數節編組而成，頭部和尾部各掛一節氣力牽引車，在車身運動時，會通過在牽引車前後兩側管道內所形成的真空條件來推動列車前進。 劉博航說，在真空管道的內部，會有很多電動真空閥門將管道隔成數段，每段都會配置有很多直接與管道相連的動力設備。 這些動力設備常常是真空泵、鼓風機、離心式風機、空氣壓縮機等，它們的配置數量和間隔距離，往往以能保證列車持續不停行駛而定。
在超高速管道列車啟動時，牽引車前部的管道會被抽成真空，此時由於列車後部依然有空氣存在，後方的空氣就能助推列車前進。而如果列車後部不斷補充空氣,加大推力，列車就會加速前進。 劉博航說。
超高速管道列車速度能有多快?
超高速管道列車自身的流線型車身可以最大限度地減小空氣阻力，再加上它又是在近乎真空的管道裡懸浮運行，這可以減少管道內90%的空氣阻力和軌道交通的摩擦阻力，進而在減少噪聲的同時大幅提高列車運行速度。 劉博航表示，因此，有科學傢認為，在實驗模型測試中，管道運輸系統的最高時速在理論上能夠達到20000公裡。
超高速管道列車一旦成功必然將會為交通運輸行業帶來巨大改變。 劉博航表示，但說來簡單做來難，這一技術真想要走進現實，還有重重挑戰。
多國角逐超級高鐵，我國真空管道列車原型試驗進入第二階段
超高速管道列車概念由來已久。
事實上，早在1812年，英國機械工程師兼發明傢喬治 梅德赫斯特便提出瞭真空管道列車的概念，但受制於當時的技術水平，這一概念無法被實踐。 劉博航說。
隨後人類一直嘗試將 管 和 氣 應用於鐵路交通運輸：1864年左右，英國倫敦修建瞭一條 水晶宮氣動鐵路 ，通過蒸汽機驅動直徑6.7米的巨型風扇為列車提供動力;1870年美國紐約開通運營瞭 海濱氣動運輸系統 ，通過埋在地下的管道，利用壓縮空氣驅動列車運行
第一個提出可以在抽成接近真空的密閉隧道中運行磁懸浮列車的人是德國工程師赫爾曼 肯佩爾，他還在1934年申請瞭該項技術的專利。 劉博航表示，之後在20世紀70年代，隨著磁懸浮技術的發展和真空管道技術的進步，超高速管道列車在理論上、技術上又有瞭新突破，許多模擬試驗應運而生，科學傢們從中取得瞭車用擴大機大量研究成果。
但超級管道列車取得突破性進展，卻還是在近些年。2013年，美國百萬富翁埃隆 馬斯克首次提出瞭 超級高鐵 的概念，並提出這一設備的預計時速可達1200多公裡。
我國在超高速管道列車領域的研究也不落後。早在2004年，西南交通大學教授、兩院院士沈志雲就提出超高速是21世紀地面高速交通的需求，真空(或低壓)管道式地面交通是達到超高速的唯一途徑，我國應將目標定位在發展每小時600至1000公裡的超高速地面交通上。
在研究人員的不斷積累與探索下，2014年，西南交通大學搭建瞭全球首個真空管道超高速磁懸浮列車原型試驗平臺。劉博航說， 我曾經現場參觀過該試驗平臺，研發團隊將軌道鋪在管壁上，形成 壁掛式 磁懸浮列車，來解決實驗室中軌道半徑太小所帶來的離心力問題，目前這一設備正處於第二階段的調試中，將直接從實驗角度驗證高溫超導磁浮應用於超高速載人交通工具的可能性。
挑戰重重，建設成本和運營費用成最大瓶頸
事實上，單純從技術上考慮，讓列車在密閉、低壓強的管道中高速運行，不存在不可克服的困難，但由於超高速管道列車是多個精密系統的高度復雜耦合，所以還有很多問題需要在實際運行中發現並加以合理解決，因此它還僅僅停留於概念和初步模擬階段。
現階段，建設超高速管道列車並不存在技術難度，因為目前，包括超導電磁鐵、低壓管道、壓縮機、太陽能、直線感應電動機等在內的建設真空或低壓管道磁懸浮列車所需的各種關鍵技術都已成熟可行，甚至一些主要技術的理論模型和實驗室實驗都已基本完成。 劉博航說，主要的困難集中於實施階段的技術問題。
首先是管道、車輛的密封，以及真空環境的實現。運輸管道的長度取決於線路長度，像超高速管道列車的運行，一般至少需要上百公裡的管道，如何保證管道長期的良好密封是一個需要解決的技MATCH擴大機術難題。 劉博航表示，就人類現有技術而言，尚無法維持一個體積巨大、保持時間長、安全系數高的真空管道系統，更無法就超高速管道列車的管道漏氣、路基穩定性等給出一個合理的解決方案。
安全問題也是一個難點。雖然超高速管道列車要比一般的交通方式更安全，不受天氣影響，也不會出現人為操作失誤，但並不意味著它可以避免運行中出現的問題。 劉博航介紹，超高速四聲道擴大機推薦汽車5.1聲道擴大機管道列車的制動方式依舊處於概念階段，普通列車在制動時，常規的應急制動大多采用摩擦制動，但這一方式在真空環境內無法實現，因此當超高速管道列車遭遇突發故障，采用何種方式剎車，考驗著研究人員的智慧。
另外的難點還有如何保證相關設備在真空環境下正常運轉。超高速管道列車實際上是針對空氣阻力的問題設計的，正是因為列車是在真空或接近於真空的管道裡運行，空氣阻力大大減小，所以它才可以達到非同一般的運行速度。 劉博航解釋道， 但這個真空環境，也使得一些在常規空氣環境下可以工作的設備難以運轉，超高速管道列車的驅動和運行極為復雜，因此雖然有些設備在理論上並不一定需要空氣環境，但在真正運轉中，一些沒有考慮到的問題肯定會暴露出來。
此外，超高速管道列車要投入實際應用，還面臨著整套系統中各種技術如何完整銜接的難題。不少技術專傢對管道與列車間隙的精確度控制、不同壓強區域的接口銜接等各個環節在實際操縱中能否達到預期標準表示瞭不同程度的擔心。
不過，橫亙在超高速管道列車從設想走向現實的最大障礙，還是建設成本和運營費用。
據瞭解，目前來看各國各地區建設超高速管道列車的難度都很大，超高速管道列車在長距離運輸時才會顯現優勢，因此若建設將涉及較大規模的征地、籌款和統一技術標準等問題，這些都在無形中增加瞭建設成本。 一種新技術的應用，有時並非越先進就越受人們歡迎。 劉博航說，超高速管道列車同樣存在類似問題，當社會經濟尚未發展到有足夠群體具有消費能力時，其實際應用就會遇到較大的問題。
盡管面臨種種難點，但科學傢仍對超高速管道列車未來的發展感到樂觀。專傢普遍表示，超高速管道列車仍然是目前理論上、技術上最可能實現的新一代交通運輸工具，它的出現隻是時間問題。
雖然新一代交通運輸工具尚不知何時才能真正出現，但可以肯定，人類對於便捷、舒適交通運輸工具追求的夢想從未停止，而很多夢想，正走在進入現實的路上。（記者 吳韜 高珊）
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