超级高铁即将到来

沈羡云

近日，中国工程院和有关铁路部门确定了上海—杭州线路作为中国第一条超级高铁列车线路。这条长150 千米的真空隧道预计在2035年投入运营。超级高铁采用更先进的磁悬浮技术，全程在真空管道中离地“飞行”，时速可达到1000千米。乘坐超级高铁从上海到杭州只需15分钟，比目前最快的高铁列车节省45 分钟。那么，为何超级高铁速度如此之快？

超级高铁背后的原理

“超级高铁”的概念最早由美国太空探索技术公司（SpaceX）的创始人埃隆·马斯克提出，其背后的原理是利用磁悬浮技术和真空管道，让列车在几乎没有空气阻力和摩擦力的情况下，以极高的速度行驶。磁悬浮技术是一种利用磁场的作用力让列车悬浮在轨道上的技术，这样可以消除轮轨摩擦力，降低噪声和能耗。真空管道是一种将管道内的空气抽走，形成真空状态的装置。这样可以减少空气阻力，提高列车的运行效率。此外，超级高铁列车头是新研制的低阻力车头，具有流线型的鸭嘴形态，可以极大地降低行驶中产生的空气阻力。

超级高铁有哪些优势

速度快。超级高铁时速可以达到1000千米以上，甚至可以超过飞机的速度。这意味着人们可以在更短的时间内到达更远的地方，从而提高出行效率和便利性。

安全性高。超级高铁的设计十分安全，不会脱轨，更不会翻车。超级高铁运行在真空管道内，不受天气、地形等外界因素的影响，不会发生与其他交通工具的碰撞事故。由于采用磁悬浮技术，列车不会与轨道接触，不会产生火花、烟雾等安全隐患。

节能环保。超级高铁减少了空气阻力和摩擦力，能够大幅降低能耗和运行成本。它采用电力驱动，不会排放任何有害气体和废弃物，对环境没有任何污染。

舒适性好。超级高铁运行平稳、噪声低、震动小、加速度小等特点，能够给乘客带来舒适的乘坐体验。由于运行时间短，乘客不会感到疲劳。

运营成本低。传统高铁车轮每运行120万千米就需要返厂检修，每运行240万千米就要强制报废。而超级高铁没有车轮，没有摩擦损耗，所以投入运营之后维修量少，运营成本显著下降。

超级高铁技术需要攻破哪些难题

超级高铁系统所需要的真空管道技术和磁悬浮技术，目前已经有了一些突破性研究进展，但仍需要攻克很多难点。首先，如何以低成本实现、维持一个大体积的低真空空间是一个需要解决的问题。其次，如何建造站台，使它既能方便乘客上下车，又能维持管道的真空状态。另外，超级高铁需要采用直线牵引技术，但目前这一技术的功效尚不能满足其动力需要，仍有待改进。还有，对于超级高铁而言，目前的磁悬浮技术也不够稳定。

世界各国争相研制超级高铁

目前，除中国外，一些国家也在研发和测试超级高铁技术，试图抢占这一未来交通市场的先机。其中最著名的就是太空探索技术公司（SpaceX） 和美国超级高铁公司（Hyperloop One）。SpaceX 在美国内华达州建立了一条1.6 千米长的真空管道测试场，用于测试超级高铁的各种组件和原型。Hyperloop One 则在美国内华达州和阿联酋迪拜建立了两条超级高铁试验线路，分别长500 米和10 千米。除了美国外，欧洲各国以及印度、日本、韩国等国也在积极探索超级高铁技术。印度计划在孟买和浦那之间建造一条312 千米长的超级高铁线路，预计在2029年完成。日本和韩国也在研发各自的超级高铁技术，并已进行了多次成功的试运行。

中国在超级高铁研制方面取得领先地位

中国科学家自2017年起就开始研究超级高铁技术，主要研究方向是将超声速飞行技术和轨道交通技术相结合，即通过超导悬浮技术和真空管道技术的应用，实现超声速的近地飞行。这项技术研发了6年，直到2023年才真正迎来了重大突破。

我国目前的超级高铁技术已经实现了在低真空环境运行，空气阻力比传统高铁的空气阻力低3%，再加上磁悬浮技术，真正实现了贴地飞行。与美国、日本等国打造的产品相比，我国的磁悬浮技术在成本上更具有优势。普通超导体需要使用温度达到-269℃的液氦来冷却，才能保持超导特性，而我国研制的“高温超导体”只需要使用-190℃左右的液氮即可达到同样效果。由于液氦比液氮贵50倍，所以我国的磁悬浮列车大大降低了制造成本。

此外，我国还有电磁橇的加持。2022 年10 月20 日，我国在山东济南成功运行了全球首个电磁橇，它对于吨级以上物体的最高推进时速可达1030千米，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。电磁橇除了可以助推加速，还可以通过向上的电磁力减轻车体对轨道的压力，使得超级高铁加速运行时也能降低磨损。