資料圖：美國加利福尼亞州，全球逾20個開發(fā)超級高鐵列車車廂的團隊齊聚，在SpaceX的測試軌道上對它們的設(shè)備進行測試。
十四秒內(nèi)剎住時速六百公里乘客艙——
“秒停”的超級高鐵，現(xiàn)實嗎?
特斯拉又“搞事”了。
近日，《今日美國》網(wǎng)站報道稱，特斯拉公司、SpaceX CEO埃隆·馬斯克宣布，旗下“超級高鐵乘客艙”將進行測試，目標(biāo)運行速度為音速的一半，并在1.2公里內(nèi)完成剎車。
這意味著，乘客艙要以約613公里的時速運行，14秒內(nèi)“秒停”，減速度數(shù)值近重力加速度的1.2倍(1.2g)。
與馬斯克對這項短距離測試“瘋狂又興奮”的感覺不同，人們更好奇“秒停”的可行性。
“秒停”不需“get”新技能
“14秒制動馬斯克所提的乘客艙，技術(shù)上沒問題。”“十三五”國家重點研發(fā)計劃“中速磁浮交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”課題負責(zé)人、中車首席專家楊穎向科技日報記者表示。
國防科技大學(xué)磁浮技術(shù)工程研究中心教授李杰表達了類似看法，并告知“馬斯克的超級高鐵和我國高鐵制動原理基本一致”。
在我國，高鐵動車組采用復(fù)合制動。正常制動中，優(yōu)先采用“再生制動”，即將電動機“反轉(zhuǎn)”為發(fā)電機，把動車組動能轉(zhuǎn)化為電能，通過接觸網(wǎng)供應(yīng)給相鄰區(qū)間動車組使用。當(dāng)動車組即將停站時，則改為與汽車制動盤工作原理一般的“機械制動”。高鐵遭遇停電等故障，緊急制動也為“機械制動”模式。
此外，我國CRH380AM還使用了“風(fēng)阻制動”，通過在列車端部升起風(fēng)阻板，加大動車組空氣阻力;德國、日本使用“渦流制動”，制動時將一套電磁鐵置于鋼軌上方，通電后，電磁鐵與鋼軌間產(chǎn)生渦流發(fā)熱，將動能轉(zhuǎn)為熱能消耗掉。
“按馬斯克所述，乘客艙質(zhì)量約在幾百公斤左右。動能是質(zhì)量與速度平方的乘積。速度較大，但質(zhì)量較小，制動要消耗的能量并不‘巨大’。以現(xiàn)有成熟的長定子驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)‘秒停’不費力，‘再生制動’就可實現(xiàn)。”楊穎說。
“秒停”很容易 “商用”很尷尬
對馬斯克的測試，楊穎表示不用太“興奮”，譬如美國航空母艦上MK-73型攔阻索，可使30噸重的艦載機以260公里時速著艦，滑跑91.5米停止，減速度約3g，同比難度遠高于這項測試。
“研制超級高鐵，最終是為了成為大眾交通工具。它的啟動加速度和制動減速度不能超過普通健康人的承受限值。目前看，普通人承受的減速度限值約為0.5g。”中車株洲所研究院副院長陳高華說。也因此，現(xiàn)有交通工具“減速度”均控制在0.5g以內(nèi)。
“速度越大，減速度應(yīng)該越小。公交車緊急剎車，乘客已‘人仰馬翻’。飛機降落稍‘猛’，乘客在飛機落地瞬間心里也會‘咯噔’一下。只有飛行員等具特殊優(yōu)異體質(zhì)者，可承受這種‘加碼’的減速度。”楊穎補充。
據(jù)悉，我國350公里時速復(fù)興號高速動車組，緊急制動大約需6.5公里制動距離。正常制動下，需8—10公里制動距離。對613公里時速，制動距離僅1.2公里的“極限”挑戰(zhàn)，不具“現(xiàn)實性”。專家稱，該“超級高鐵乘客艙”還在原理驗證樣機階段，離工程樣機差距尚遠。
“這更像‘玩具’。即便能‘秒停’，但會產(chǎn)生超大電流和功率的需求。單節(jié)車沒有商業(yè)價值。如果在此‘要求’下，做成數(shù)百米長列車，乘客承受不了此減速度不說，僅其要求地面提供數(shù)十兆瓦級的短時加、減速功率，在經(jīng)濟上就很不劃算。”陳高華說。
制約輪軌交通往更高速度發(fā)展主要有輪軌阻力、空氣阻力和噪聲等三大因素。真空中的“超級高鐵”，有望克服這些因素，由此備受關(guān)注。
盡管有消息稱，最早的超級高鐵有望2021年建成運行。不過，這一目標(biāo)，還顯“路漫漫兮”。譬如，超級高鐵在技術(shù)上的長距離測試，特別是載人測試如何做;技術(shù)上如何確保高速運動下磁浮系統(tǒng)的動力學(xué)穩(wěn)定性、如何解決“車廂內(nèi)有空氣，管道幾乎真空，到站下車后乘客如何呼吸”、真空管道內(nèi)緊急情況下如何安全停車等，至今未有建設(shè)性答案。
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