高铁知识：一次飞跃-高铁知识趣谈

无论是昨天的轮轨高铁、今天的磁浮高铁，还是明天的超级高铁，高铁总体经历了三次大的质变，也有了三次大的飞跃。从轮轨高铁到磁浮高铁，再从磁浮高铁到超级高铁，相应的速度也由200 km/h 到 500 km/h，再由 500 km/h 到 1 000 km/h的飞跃。

第一次飞跃：昨日之轮轨高铁。为了提高普通火车的运营速度，减少运行阻力（主要改进车身设计，采用流线型），便有了轮轨高铁（运行速度200 km/h以上）。轮轨高铁是王者归来，地面速度有了很大提升。如图 1.4所示。

图1.4　轮轨高铁

普通火车的运能是所有交通工具中的王者，但运行速度很难满足人类需求。因为普通火车都是 200 km/h 以下的速度运行，不能满足人类对快速出行的需要。基于仿生学原理，通过对轨道、车辆等研究，特别是通过火车车型改进，来减小高速列车运行时摩擦阻力和空气阻力，达到提高运营速度的目的。1964 年日本新干线上，高速列车运行速度达到 200 km/h 以上。而火车运营速度 200 km/h 以上，就是高铁了。因此，轮轨高铁是第一类高铁，轮轨高铁是普速火车的第一次飞跃。

轮轨高铁由于受空气阻力和摩擦阻力限制，只能运行在 200 km/h 和400 km/h 之间。运营速度400 km/h 是轮轨高铁的预警阀值，超过 400 km/h极容易脱轨，发生交通事故。所以，轮轨高铁需要进一步完善。

第二次飞跃：今日之磁浮高铁。为了除去轨道与高速列车的摩擦阻力，便有了磁浮高铁。磁浮高铁是腾空而起，地面巨龙出现。如图 1.5所示。

图1.5　磁浮高铁(www.xing528.com)

为了减小摩擦阻力，提高运行速度，满足人类快速出行的要求，基于“异性相吸，同性相斥”原理，有了磁浮高铁，运行速度达到 400 km/h 以上。在磁浮高铁运行中，磁浮列车不和轨道直接接触，而是浮在轨道上运行，这样没有了摩擦阻力，提高了运行速度。2015 年，日本磁悬浮高铁运行达到 600 km/h 以上。因此，磁浮高铁是第二类高铁，磁浮高铁也是普速铁路的第二次飞跃。

磁浮高铁虽然不受摩擦阻力影响，但由于受空气阻力限制，也只能运行在 400 km/h 和 800 km/h之间。运营速度 800 km/h 是磁浮高铁的预警阀值，超过该速度运营成本太高。所以，磁浮高铁也需要进一步完善和创新。

第三次飞跃：明日之超级高铁。为了减小高速列车运行时的空气阻力，便有了超级高铁。超级高铁是真空飞行，没有空气阻力，运行速度无极限。如图 1.6 所示。

为了减小空气阻力，提高运行速度，满足人类快速出行要求，基于“真空管道”概念，有了超级高铁，它的运行速度达到 1 200 km/h（音速 340 m/s）以上。超级高铁由于在真空管道运行，不但没有空气阻力，也没有摩擦阻力，可以任性运行，所以运行速度可以达到 10 000 km/h 以上。因此，超级高铁是第三类高铁，将是普速铁路的第三次飞跃。

图1.6　超级高铁

“速度正成为全球高铁技术竞争焦点”。超级高铁在“磁悬浮＋真空”创造的低阻运行环境下，能有效提升未来高铁的速度。特别是高温超导，是指在零下 196 °C 的液氮环境中，特殊材料制成的超导体具有零电阻效应。因此，把高温超导体放在永磁轨道上后，可实现列车在低速甚至静止状态下，具有稳定的导向力和悬浮力。而成熟的真空技术，加上成型的高温超导磁悬浮技术，二者相结合即是未来“超级高铁”。