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“秒停”的超級高鐵,現實嗎?
2018-04-16 08:20:27 來源: 科技日報
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  特斯拉又“搞事”了。

  近日,《今日美國》網站報道稱,特斯拉公司、SpaceX CEO埃隆·馬斯克宣布,旗下“超級高鐵乘客艙”將進行測試,目標運行速度為音速的一半,並在1.2公裏內完成剎車。

  這意味著,乘客艙要以約613公裏的時速運行,14秒內“秒停”,減速度數值近重力加速度的1.2倍(1.2g)。

  與馬斯克對這項短距離測試“瘋狂又興奮”的感覺不同,人們更好奇“秒停”的可行性。

  “秒停”不需“get”新技能

  “14秒制動馬斯克所提的乘客艙,技術上沒問題。”“十三五”國家重點研發計劃“中速磁浮交通係統關鍵技術研究”課題負責人、中車首席專家楊穎向科技日報記者表示。

  國防科技大學磁浮技術工程研究中心教授李傑表達了類似看法,並告知“馬斯克的超級高鐵和我國高鐵制動原理基本一致”。

  在我國,高鐵動車組採用復合制動。正常制動中,優先採用“再生制動”,即將電動機“反轉”為發電機,把動車組動能轉化為電能,通過接觸網供應給相鄰區間動車組使用。當動車組即將停站時,則改為與汽車制動盤工作原理一般的“機械制動”。高鐵遭遇停電等故障,緊急制動也為“機械制動”模式。

  此外,我國CRH380AM還使用了“風阻制動”,通過在列車端部升起風阻板,加大動車組空氣阻力;德國、日本使用“渦流制動”,制動時將一套電磁鐵置于鋼軌上方,通電後,電磁鐵與鋼軌間産生渦流發熱,將動能轉為熱能消耗掉。

  “按馬斯克所述,乘客艙質量約在幾百公斤左右。動能是質量與速度平方的乘積。速度較大,但質量較小,制動要消耗的能量並不‘巨大’。以現有成熟的長定子驅動技術,實現‘秒停’不費力,‘再生制動’就可實現。”楊穎説。

  “秒停”很容易 “商用”很尷尬

  對馬斯克的測試,楊穎表示不用太“興奮”,譬如美國航空母艦上MK-73型攔阻索,可使30噸重的艦載機以260公裏時速著艦,滑跑91.5米停止,減速度約3g,同比難度遠高于這項測試。

  “研制超級高鐵,最終是為了成為大眾交通工具。它的啟動加速度和制動減速度不能超過普通健康人的承受限值。目前看,普通人承受的減速度限值約為0.5g。”中車株洲所研究院副院長陳高華説。也因此,現有交通工具“減速度”均控制在0.5g以內。

  “速度越大,減速度應該越小。公交車緊急剎車,乘客已‘人仰馬翻’。飛機降落稍‘猛’,乘客在飛機落地瞬間心裏也會‘咯噔’一下。只有飛行員等具特殊優異體質者,可承受這種‘加碼’的減速度。”楊穎補充。

  據悉,我國350公裏時速復興號高速動車組,緊急制動大約需6.5公裏制動距離。正常制動下,需8—10公裏制動距離。對613公裏時速,制動距離僅1.2公裏的“極限”挑戰,不具“現實性”。專家稱,該“超級高鐵乘客艙”還在原理驗證樣機階段,離工程樣機差距尚遠。

  “這更像‘玩具’。即便能‘秒停’,但會産生超大電流和功率的需求。單節車沒有商業價值。如果在此‘要求’下,做成數百米長列車,乘客承受不了此減速度不説,僅其要求地面提供數十兆瓦級的短時加、減速功率,在經濟上就很不劃算。”陳高華説。

  制約輪軌交通往更高速度發展主要有輪軌阻力、空氣阻力和噪聲等三大因素。真空中的“超級高鐵”,有望克服這些因素,由此備受關注。

  盡管有消息稱,最早的超級高鐵有望2021年建成運行。不過,這一目標,還顯“路漫漫兮”。譬如,超級高鐵在技術上的長距離測試,特別是載人測試如何做;技術上如何確保高速運動下磁浮係統的動力學穩定性、如何解決“車廂內有空氣,管道幾乎真空,到站下車後乘客如何呼吸”、真空管道內緊急情況下如何安全停車等,至今未有建設性答案。

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【糾錯】 責任編輯: 陳聽雨
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