高速铁路技术性能探析

从理论上看，在真空环境下超级高铁有最高速度，但最高速度不仅与真空度有关，还与悬浮导向系统、牵引系统、轨道系统及运行控制系统等技术相关。

1．可行性分析

交通工具代表了人类最根本的梦想：突破空间和时间的约束，以最快的速度达到更远的地方。超级高铁作为最快交通工具，拥有许多优势，不但提高了运输效率，而且也降低了环境污染，减少了能量消耗。然而目前的技术水平和经济成本尚不足以使超级高铁投入使用和推广应用。

（1）从理论方面来看，管道运输是目前最为高效和节能的运输方式。真空磁悬浮列车作为世界上最快的交通工具，理论上已验证。超级高铁就是在真空管道中运行的磁悬浮列车。因此，从理论方面来看，构建超级高铁系统是完全可行的。

（2）从应用方面来看，技术难度大，短时间内无法建设超级高铁系统。

（3）从应用方面来看，想要实现 1 000 km/h 以上的真空运输很难，特别是技术、成本和管理等方面。

2．技术性能

超级高铁拥有诸多优势，或许在未来能够引发交通领域的革命，促进人类社会的进步。但是，在技术层面和成本方面还存在着不少问题，还需要学者们不断去研究和探讨。超级高铁由双向管道和运输舱组成，管道空气抽空后达到真空状态，胶囊形态的运输舱在管道中通过磁铁或电力实现动力加速。在行进过程中车舱会全程悬浮在管道中，其理想速度超过 1 200 km/h。超级高铁列车在运行时，其真空管道内的大气压远低于外界大气压，通过低压环境可以减少空气对磁悬浮列车的阻力，这就解决了一系列空气动力问题，在维持高速的同时实现低耗能、无噪声污染。

3．推进系统

超级列车的行驶过程包括三个过程：加速、匀速高速行驶、减速到站。超级高铁以空气压缩方式为主，无摩擦运行。起动阶段能在相对低速的情况下将座舱从静止加速到 480 km/h，这需要较大的起动加速度；在直线加速区域能够以 1g（9.8 m/s2）的加速度将运行速度从 480 km/h加速到 1 220 km/h；超级列车头部的风扇足以提供列车保持 1 220 km/h速度的力，至于加速和减速过程的力，则由管道壁上的直线电动机来完成，出发时对列车不断加速，快到站时不断减速。

4．供能系统(www.xing528.com)

太阳能是超级高铁最适合的动力源，超级高铁充分利用管道上方的空间，铺满太阳能电池板。超级高铁在加速时，系统要供电，但在车体减速时，会向系统供电。在隧道内约每 110 km就会有一个外部线性电动机为列车补充动力。超级高铁一方面采用被动磁悬浮技术，不需要持续供电，大幅降低能耗需求；另一方面，车体在接近真空的管道内悬浮飞行，阻力非常低。所以，整个超级高铁系统耗电量低，仅靠自己的太阳能供电就能维持运营。

5．安全态势

安全可靠是旅客出行考虑的首要因素。超级高铁系统使用巨大、近乎真空的管道把多个城市相连接，构成一张张超级高铁网络，方便大家快速出行。但超级高铁的安全性如何呢？

（1）主观上的安全性。大多数交通事故和人有关，而超级高铁主要是智能化控制，和人关系不大。如超级高铁与传统列车和飞机不同，它不会出现人为事故，因为它是一个封闭系统，先进的控制保障系统使得其安全程度是其他交通运输方式及工具无法企及的；在真空管道沿线处每隔一定距离还设有安全舱，当超级列车发生故障停止，或是密封舱体失压时，乘客可从安全舱逃离，躲避危险。

（2）客观上的安全性。自然环境对各种交通工具（如汽车、飞机、轮船等）影响较大，但对超级高铁来说，在全封闭系统中运行，不受自然环境影响。如超级高铁与航空行程相比，真空管道运输不受天气因素影响（如不受风力、冰雪、降雨等自然气候影响），不会发生航班延误、取消等情况。

超级高铁是一个非常诱人的概念，但是距离现实还很遥远，因为列车所依托的超高速磁悬浮技术，一直没有实现大范围的推广，真空管道技术，更是没有应用先例。真空管道磁浮系统研发时间不长，当前的研发热点主要集中在真空管道的设计和制造、管道结构特征和优化方法、施工方法方面。显然，超速高铁运行需要统筹解决两个难点。

（1）建设一个管道。若将管道里面的空气排出去形成真空后，理论速度就可以达到速度6 500 km/h。当然这样做难度太高，若模拟0.1个大气压，那至少也可以达到 1 000～2 000 km/h。所谓的真空并非真正的真空，只是将管道的大气压变为正常大气压的1%。但在大尺度空间的空间中，1% 大气压的真空系统实现起来也并非易事，最先需要解决的就是真空管道技术。因为国内外都没有实现过如此大型的真空系统，使用什么材料、采用什么结构、抽气的方法等技术皆为一片空白。

（2）难以跨越的鸿沟。要想飞机飞行达到 600～1 000 km/h，就需要更先进的推进技术。马斯克测试遇到了同样的困难，理论时速与实际时速相差甚远。这种推进技术更像是电子弹射技术，更重要的是这一速度不能以牺牲乘坐舒适性为代价。

业内认为，真空管道运输许多关键问题仍有待研究解决，包括超高速运行条件下的车轨作用、高速直线电气牵引理论与方法、真空管道系统中的空气动力学、管道可靠密封与高效抽真空问题等。