超级高铁架构设计及简史

超级高铁的设计理念提出已有多年，在数十年前就有人提出了真空管道内运输的构想，但由于技术条件的限制，一直没有得以实现。近年来，超级高铁的概念再次提出，是技术进步的一种体现，是对交通工具要求的进一步提升，代表了对“更快”的追求。超级高铁的列车和线路的设计理念提出代表着人们在超级高铁的商业化运营道路上更进一步的努力。如图6.8。

图6.8　超级高铁设计图

（1）增压解决运行问题。座舱也叫超级列车。假设超级列车发车间隔为 2 min，高峰期最快可以 30 s 一班。为了满足高峰时段每小时840 人的运载负荷，一个超级列车需要至少安排28 个座位。目前在高峰时段可能需要配置 40 个座舱，同一时间有6 个在终点站供乘客上下车。超级列车会有紧急刹车装置和发动机驱动的车轮，一旦出现大规模超级列车减压，其他超级列车就会自动紧急刹车，同时整个真空管道会迅速开始再增压。之后超级列车会用发动机驱动车轮运行到安全地带。所有的超级列车都会装备储备空气，保证最坏情况下的乘客安全。如图 6.9。

图6.9　超级高速列车结构图

（2）气垫解决悬浮问题。目前解决轮对摩擦的方法是磁悬浮，然后磁悬浮成本实在太高，世界上商用磁悬浮线路寥寥无几。车辆头部安装有发动机和风扇叶片，中部是座舱，尾部是蓄电池。通过在列车头部安装一个压缩风扇，吸进空气，然后从列车底部排出，形成几毫米厚的气垫使列车悬浮。列车前进的动力是由头部压缩风扇产生。座舱前部设有电动涡轮压缩机风扇，可将前部所受的高压空气送入滑板和客舱，减缓整个车辆前部所受空气阻力的同时，滑板中的磁体和电磁脉冲可让座舱获得最初的推动力。图6.10 所示为超级高铁运营图。(www.xing528.com)

图6.10　超级高铁运营图

（3）管道解决空气阻力问题。为实现良好的能源经济，管道尺寸经过精确的优化，抽真空解决空气阻力问题。类似于飞机爬升到高空飞行以降低空气阻力，但是真空成本很高，同时想要维持真空也很困难，因为随时可能发生漏气。通过将管道抽真空到 10 Pa 左右，降低管道内空气压力的方式降低空气密度以减少摩擦消耗，其压力只有火星大气压的 1/6，也相当于飞机在 15 万英尺高空飞行时的气压。

图 6.11 所示乘客密封舱，每节流线型密封舱可容纳28 名乘客，每个几分钟即可发出一节密封舱。两名乘客一排，行李集中放在密封舱前部或尾部。整套系统在不断加速时，乘客承受的加重力低于 0.5g（地心引力的一半）。

图6.11　乘客密封舱设计原理图