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开往春天的超级列车

2016-03-23

科学启蒙 2016年3期
关键词:舱体真空管小灵通

“又是春暖花开的好时节,真想出去踏青赏花!”看着窗外的春光,小粗心感慨地说。

小灵通满眼期待地说:“古语有云:‘烟花三月下扬州。这个时候苏杭地区的风光一定很美!”

小好问在一旁说:“出去玩我很赞同,但是选择一种快速又舒适的交通工具很重要。回想起春运期间跟我爸妈回老家过年的经历,简直是太痛苦了。”

“没错,今天不妨就给你们介绍一种未来全新的交通方式,到时候别说是去扬州,就是去美洲都是小意思。”奥秘精灵笑着说。

在管道中穿梭的列车

“早在2013年,被称为‘钢铁侠之父的美国亿万富翁艾伦·慕斯克就提出了一个‘超回路超级列车的计划。这种又名‘胶囊列车的超级列车,能在半小时内带你穿越600多千米的距离。这么远的距离即使坐飞机也需要花费8个小时的时间。你们能预测,大富翁艾伦的这一神奇构想要如何实现吗?”

小灵通:“这么快速的列车,我想肯定需要增添一个超强的动力装置,这样才能让列车风驰电掣。”

小好问接着说:“或者就像电影里演的那样,给列车加上核动力?!”

小粗心:“名字叫胶囊列车,也许是一个相对封闭的车厢设计,有可能连轨道都是封闭的。这样空气阻力会小很多。”

【关主释答】

嗯,这一关小粗心的设想和超级富翁艾伦想到了一块。按照艾伦的设想,“超级高铁”有别于传统铁路,可以说是协和式超音速客机、轨道炮和空气曲棍球台的混合体。根据艾伦的想法和设计,“超级高铁”系统将使用巨大、近乎真空的管道把主要城市连接起来。这个设计以“真空管道运输”为理论核心,在管道内部,车厢悬浮于空中,时速可达上千千米,被认为是继汽车、轮船、火车和飞机之后的新一代交通运输工具。

据设计师介绍,该运输系统由运输管道、载人舱体、真空设备、悬浮部件、弹射和刹车等系统组成。运行时,通过磁悬浮技术,把重183千克、长4.87米、高1.5米、能容纳4~6名乘客的胶囊状舱体“漂浮”于真空处理的管道中,再利用弹射装置,发射“胶囊列车”。此时,“胶囊列车”会沿着管道无间断地驶向目的地。

多重考虑保障安全

听完奥秘精灵的讲解,小灵通明白了超级列车的奥秘所在:“哦!原来这列车是利用了磁悬浮的原理呀。”

小好问忍不住感叹道:“这么霸气的列车真是太酷炫了!”

小粗心则说:“嗯,想必艾伦当时提出这种设想的时候就引起了很大反响吧?”

奥秘精灵说:“是啊,当时这个设想一经公布就引发了公众的关注,不过超级列车的安全性也是人们担忧的问题。这么长的管道,相对封闭的空间,你们帮艾伦想想,要如何确保列车的安全呢?”

小粗心:“第一肯定是要提供氧气装置,让乘客在封闭的车厢和管道内不会缺氧。”

小灵通:“因为管道跨度长,要穿越各种复杂的地质区域,必须采用坚固的材质,避免管道受地震、山体崩塌、地面沉降等灾害的影响而发生断裂。”

小好问补充道:“万一真的发生什么意外,超级列车还必须配备灵敏的减速刹车装置进行躲避。并且车厢每隔一节必须设置安全逃生出口,避免列车在管道中发生意外状况时,乘客被困列车的情况。”

【关主释答】

不错,大家把各种情况都设想到了,还替艾伦考虑了避免事故的一些措施。

其实,早在设想公布之初,为了消除大家对超级列车安全性的疑惑,艾伦就强调,整个管道系统的建造必须符合抗震建筑要求,同时,不受风力、冰雪、大雾和降雨等自然气候影响。与飞机和火车相比,“超级高铁”受地震影响较小,也不易发生事故,因为它不会从天上掉下来,也不会脱轨。

由于推进系统是整个管道的一部分,设计上每个部分都有速度限制,并且乘客舱完全包含在管道中,出现类似列车出轨现象是不太可能的。而且,每个乘客舱都处于加压状态,安装有氧气罩和紧急刹车系统。

与航空行程相比,真空管道运输不受天气因素影响,不会发生航班延误、取消等情况。此外,在真空管道沿线处每隔一定距离还设有安全舱,当车辆发生故障停止,或是密封舱体失压时,乘客可从安全舱逃离,躲避危险。

低价节能的全新方式

奥秘精灵:“其实早在1922年,德国工程师赫尔曼·肯培尔在提出磁悬浮列车的概念时,同时提出了‘真空管道的设想。‘真空管道运输其实是一种无空气阻力、无摩擦的运输形式。其技术原理是在地面或地下建一个密闭的管道,用真空泵将管道内部抽成真空或部分真空。赫尔曼·肯培尔认为,通过这种方式可以实现磁浮列车速度每小时1 000千米的目标值。”奥秘精灵继续补充说,“90多年过去了,艾伦又将真空管道运输理论提到了台面上。除了安全因素,管道的架设成本和列车最终的乘坐价格也是人们关注的焦点。你们认为这个超级列车未来是有钱人的专利还是适合大众的交通出行方式呢?”

小灵通:“依我看,虽然铺设管道需要花费不少成本,但未来的超级列车的乘坐价格应该也不会太高,毕竟速度快,可以依靠发车趟次来增加收入。”

小粗心:“是啊,就像我们的高铁和动车,给大家出行提供了很多的便利。”

小好问:“我觉得可以将管道设计成透明的,采取太阳能等供电方式来降低运行成本。”

【关主释答】

你们的设想都是对的。艾伦其实也考虑过成本和未来乘坐价格的问题,他也希望超级列车能走入寻常百姓的生活。

首先,艾伦提出他们会利用直线电机将运载舱体加速至一定速度后,让舱体能够依靠惯性在真空管道中运行,这样列车就不需要任何额外的能量了,在乘客即将到站需要列车减速时,舱体的现有动能可通过直线电机进行能量回收和再利用。通过这种形式列车的运输成本将仅为高速铁路的十分之一。

其次,由于减少了接触摩擦和空气摩擦,真空管道运输比任何传统交通工具耗费的能源都少,超级列车每一度电的运输能力是高铁的50倍。同时,艾伦和他的研究团队还在思考新的节能方式。就像小好问所说的,“超级高铁”将采取太阳能供电的方式,自行补充能量。

真空管道与高速铁路一样可以搭建在地上,凡是有道路的地方,就可以设置两根管道,供两个方向行驶。按照预想,真空管道或许还能“附着”在已经建成的高架桥上,从而节省路线资源与基础设施的搭建成本。

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