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中国已在研制时速600公里列车

时间:2017-09-04    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

8月30日,中国航天科工表示目前正在研究论证一项“高速飞行列车”项目,最高时速可达4000公里,引起舆论的极大关注。与时速4000公里的“飞铁”还处在研究论证阶段不同,我国已经在研制时速600公里的列车,经费突破90亿元。

>>前沿

4年后你就能坐上时速600公里列车

“这个重点专项包括从时速120公里到600公里的各种车型的研制,有客运也有货运。”8月31日,中车工业研究院副院长孙帮成在国家重点研发计划重点专项动员会上作汇报,他说,“项目分为十大任务,总经费会突破90亿元。”

该项目于2016年成立,是科技部18个国家重点研发计划中的一个,已经开启项目研究工作,将于2021年完成项目任务。

先进轨道交通重点专项中的“各种车型”具体包括6种,其中货运列车3种、高速列车1种、磁悬浮列车2种。

有调查显示,时速600公里磁悬浮列车的投入成本与时速400公里高铁的成本差不多。目前,日本超导磁浮列车最高试验时速603公里,德国常导磁浮列车最高试验时速505公里,我国上海的磁浮线路采用德国技术,运营时速430公里。

资料图:2017年8月16日,北京地铁首条S1线磁浮列车,在门头沟石门营测试。

>>难点

建设“超级高铁”会遇到哪些难题?

目前传统高铁的时速已经接近极限的400-500公里。单一的磁悬浮技术速度目前的速度也在600公里左右。如果想要突破这一速度限制,最核心是要减少空气的阻力和轨道的摩擦力。

整个超级高铁系统的基础技术原理由两大部分组成,一部分是真空管道技术,一部分是磁悬浮技术,西南交通大学超导与新能源研究开发中心教授赵勇表示,这两部分技术目前已经有了一些比较成熟的研究。“当然,如果从整个系统来看,要攻克的难点还有很多。”赵勇说。

其中的技术难点主要集中在三个方面。首先是真空管道的低成本建设,目前对于不同方案对于真空管道建设的理念有所不同。比如美国较多采用钢结构,而赵勇在其和刘本林的论著中提出了一种"承载-密封"分置的管道建设方案,其中管道结构用混凝土搭建,密封功能则由塑料或橡胶等方式实现。但无论如何,最大的难点还在于如何以低成本实现、维持一个大体积的低真空空间。

剩余的两个难点来自于动力系统和磁悬浮技术。赵勇表示,“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“超级高铁”的动力需要,有待进一步改进。其次,目前的磁悬浮技术对于“超级高铁”而言,也不够稳定。

>>疑虑

“飞铁”比子弹还快 人体能承受吗

时速4000公里,意味着车中乘客的速度,是地面音速的3倍、步枪子弹出膛速度的1.5倍。面对这个数字,许多人最关注的还是舒适性和安全性的问题。对人体来说,“飞”得比子弹还快究竟意味着什么呢?

首先,对于“坐地日行八万里”的我们来说,速度本身并不是关键,关键在于加速度。

要通俗地理解加速度给人带来的感受,可以参考超级跑车全力启动的过程。一辆能够做到3秒内突破百公里时速的超级跑车,其最快加速度可以超过1g(重力加速度,约为9.8m/s? ),这时,驾驶者会有一个强烈的“推背感”,感觉人像是被紧紧地钉在座椅上,这个力的大小,相当于一个人压在自己的身上。

中国工程院院士、空军航空医学研究所航空医学工程研究中心主任俞梦孙曾介绍,战机飞行员一般需要承受高达9g的加速度,但飞行员可能会出现黑视或晕厥的现象。

“神舟”十一号航天员陈冬也曾向公众描述过训练时体验4g加速度时的感受:身体像被三个自己牢牢按死,眼泪直流,十分狼狈。

但这种加速持续时间只是数秒或几十秒,是瞬间的事。对于一般的交通运输工具来说,设计者要权衡加速度、加速时间和加速路程,尽量保证乘客的舒适性。

8月31日,航天科工三院三部“高速飞行列车”技术总负责人毛凯回应媒体称:“列车进入高速运行状态前有个缓慢的加速过程,加速度比飞机启动要小”。

在“缓慢加速”的情况下,加速时间和加速距离都会相应增加。波音787客机启动的加速度约为0.25g,以0.25g加速到时速4000公里,加速时间约为450秒,即7.5分钟,加速距离约为250公里。

而上海磁悬浮列车目前的启动加速度约为0.06g,以这个速度加速到时速4000公里,加速时间约为1890秒,即31.5分钟,加速距离约为1050公里。

北京至上海的直线距离为1084公里。也就是说,如果以磁悬浮列车的加速度,乘客从北京出发,开始一路加速,到上海差不多刚刚达到最高时速。

而如果在北京和上海的中点设置一站,以波音787客机的加速度,“高速飞行列车”从加速到最高时速,再马上减速至停止,正好是一站的距离。

如此压缩列车的平稳运行时间,不利于乘客的舒适度。因此,如果要实现时速4000公里的“高速飞行列车”,两站之间的距离必须非常远。

“超级高铁”效果图

>>竞争

目前有哪些国家欲筹建“超级高铁”

这是一场世界范围内的竞争,美国、英国均曾经披露过有筹建“超级高铁”的计划,但最主要的竞争对手还是来自于美国。

2013年,美国SpaceX的CEO马斯克曾经用了一篇长达58页的开源论文《Hyperloop Alpha》论述“超级高铁”的技术猜想。在马斯克的猜想中,列车运行的管道并非完全真空的状态,而是保留一定量的空气,在行驶过程中,这些空气被压缩后会帮助托举列车悬浮行驶。

但是,在最终Hyperloop One公司(该公司与马斯克并无直接关联,是尝试实现马斯克“超级高铁”设想的一家公司)的数次实验中,采用的仍然是目前较多认可的"磁悬浮+低真空"模式。

Hyperloop One公司也是在超级高铁领域具有一定知名度的公司,目前已经累计获得了1.6亿美元的融资金额。同时,该公司计划在迪拜落地一个Hyperloop One系统。尽管如此,目前Hyperloop One系统的测试还在第二阶段--在今年7月份的一次测试中,Hyperloop One公司宣称测试车的最高时速达到了192英里(310公里)。

“与其他海外公司相比,在大型工程和研发方面具有经验是中国的优势之一。”一位参与超级高铁项目的相关人士对经济观察报表示。

从2008年首辆国产化CRH3高速动车组在唐山下线开始,中国拉开了人类基建史上一场浩大的基建工程,在不到10年的时间中,数万亿资金支撑了一个庞大高铁网络的组建--这张网络中包裹了超过2.2万公里里程的高铁线路以及每年数千辆在工厂中被制造完成的动车组列车。

值得注意的是,此次进行“高速飞行列车”研发的牵头机构是航天科工,这是一家航天领域的军工企业。自2015年以来,“军民融合”就不断的被中国政策制定者所强调。

在航天科工集团三院高速飞行列车项目技术负责人毛凯看来,航天科工在技术方面的优势适合这一项目的研究和推进。“首先是航天科工的技术工程能力,其次是超音速飞行的设计能力,第三个是仿真、建模和大系统的实验能力。同时,国家也在不断强调和倡导军民融合和技术转化。”毛凯表示。

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