超级高铁能否成为全球第五大交通工具？

近年来，你可能听过别人谈论所谓的超级高铁技术。很多人都在期待超级高铁，但不清楚它是否能落地，也不知道什么时候能落地。

这个话题很大，但本文希望能帮助你把握主线，快速了解超级地铁的一切。

超级高铁技术从何而来？

2013年，埃隆马斯克(elon musk)在一篇研究论文中率先提出了这一概念，这也让超级高铁的概念首次进入公众视野。本文将超级高铁定位为“仅次于飞机、火车、汽车、轮船的第五大交通工具。”

其实超级高铁的基本思路并不新鲜。早在18世纪，机械工程师乔治梅赫斯特(George Medhurst)就提出了用加压或真空管道建造铁路的想法，大大提高了人和货物的运输速度，并获得了相关专利。

压力管道的思想在逐步迭代中不断完善和发展。最成功的商业例子是20世纪60年代的磁悬浮列车。这种电动列车在两套磁路上运行，一套用于排斥和驱动列车在轨道上浮动，另一套用于在浮动状态下以极低的摩擦力优势快速推动列车前进。

此外，SpaceX还赞助了一年一度的超高铁舱比赛，主办方希望参赛人员能够设计建造一个超高铁原型方案。几个获胜的团队现在已经发展成为功能齐全的初创企业。

但是目前还没有商用的超级高铁，很多企业还在研究专有设计。换句话说，人们对超级高铁系统仍然有不同的看法，他们的系统仍然与埃隆马斯克设想的超级高铁有很大不同。可以说，目前超高铁方案的技术或参数都没有收敛的迹象。此外，随着研究的发展和创新速度的提高，可用于超高铁的技术成果也在快速变化。

超级高铁技术如何起效？

超高铁内部工作原理图

超高铁系统是一根长长的水平管，通过电磁力将车厢托起，保持漂浮，在真空管中行进，可以大大减少空气摩擦和阻力。这种低压低能的运输系统有望显著提高运输效率，降低运输成本。

直线感应电机负责推动机舱高速前进。

在管道内，机舱将以每小时数百公里的速度行驶，在两地之间运送乘客和货物。此外，与传统列车不同，超级高速铁路沿线没有停靠站。工程师可以在地面或地下修建管道，重点是缩短乘客的等待时间，增加旋转频率。

我们为什么需要超级高铁？

城际和国际运输能力已经超载，公交车司机严重短缺。在很多城市，拥挤的机场已经不能满足需求，坐火车的综合金钱和时间成本往往过高。

超级高铁技术有哪些优势？

与其他交通方式相比，超级高铁技术具有以下显著优势：

速度

这项技术可以以每小时1000多公里的速度推进乘客或货物，是高铁的3倍，是传统铁路的10倍以上。

想象一下，从旧金山到洛杉矶559公里的路程只需要30分钟。从法兰克福到阿姆斯特丹的超级高铁行程439公里，只需要50分钟。——目前行程约4小时26分钟。

简而言之，它和飞机一样快，成本也比现有的高铁低。

降低碳排放

超级高铁可以提供低能耗的长途出行选择，可以靠电力甚至太阳能运行。地面超高铁天花板上的太阳能电池板可以持续发电，通过管道配合电池可以储存大量电能。

此外，通过超级高铁运输货物也可以减少卡车运输带来的高碳排放。

防风防雨

超级高铁不容易受到雨雪、大风、地震甚至自然灾害等恶劣天气的影响，也不会像高铁那样出现夏季高温下钢轨弯曲的问题。

侵入性低

建造隧道层的难度要低得多。在常规道路上增加新车道。根据波音公司的估算，超高铁的车站可以小到两个停车位的面积，因此可以很容易地并入市中心、停车场和住宅区。

匹配其他现有及未来运输工具

其他交通通道可建在超高铁管线上方或下方，如人行道、可变车道、非机动车道、自行车道等。

城市规划者可以通过设计整合未来可能出现的飞行出租车、自动驾驶汽车和超高速列车。

超级高铁的问题：有哪些缺点？

尽管超级高铁技术有望作为第五大交通工具存在，但它也有自己的缺点：

成本

超高铁的建设和基础设施成本难以确定。比如舱盖和舱门的密封部位需要满足严格的要求，必须接受定期维护。

征地同样困难重重。NASA发布的一份超级高铁商业可行性报告显示，其每英里建设成本约在2500万美元到2700万美元之间，还不包括土地收购支出。这几乎可以堪比建设一条从赫尔辛基通到斯德哥尔摩的海底隧道，毕竟这项工程每英里成本也就是6400万美元。

相比之下，加州高铁的建设成本每英里为6300万到6500万美元之间；在欧洲，成本则为每英里4300万美元。这些数字中包含征地成本，但不包括高铁列车。

安全性问题

安全至关重要。Delft超级高铁公司于2020年7月发布了一份报告，认为欧洲超级高铁系统在每乘客-公里的死亡人数方面至少要能够达到欧洲商业航空公司的水平。这份报告与设计无关，单从原则层面探讨潜在的安全需求：

1. 消防安全

虽然低压环境能够防止管道内发生火灾，但车舱内的火灾才是真正的威胁。报告中推荐一套系统，能够在检测到烟雾时自动释放雾气与灭火剂。

2. 通信系统挑战

如何在超级高铁的车舱内部与之间保持通信？钢制密封管会把无线信号彻底锁死。另外，由于行进速度过高，车舱总会在不同通信区域间往来切换，进一步提高了基站切换失败与暂时信号丢失的可能性。

一种选择是使用Li-Fi，这是一种使用光而非无线电频率进行数据传输的移动无线技术。Li-Fi比射频通信更简单，而且可以使用类似于遥控器的装置轻松调制。其LED灯光强度很高，因此可以实现可观的数据传输速率。

Li-Fi确实能够在不易支持Wi-Fi的环境下使用，包括各类客舱、医院及某些危险环境。

然而，网络安全仍是超级高铁面临的重大威胁。如果使用光线进行数据传输，那么通信信号很容易遭到黑客进行物理拦截。

3. 紧急疏散

超级高铁的疏散工作极难进行，因为负压管的设计出口数量有限，导致乘客很难安全离开高铁管路。

这里提出两个初步想法：

1)管内疏散，即设置一段局部加压的管道，乘客可以通过该管道走向最近的紧急出口。

2)附近的车舱能够接载乘客，借此加快疏散过程。

或者，也可以将内部安全避难所与管内疏散相结合，共同构成联合疏散体系。

4. 安全性

超级高铁技术制造商预计，车舱的发车速度为每30秒到2分钟一班。然而，车舱之间的间隔越短，发生事故的累积风险就越大。另外，车舱的频繁发车也会对客流的持续性提出要求，导致运营商难以执行严格的旅客及行李检查。

通往超级高铁之路

尽管自动驾驶高铁已经在全球大部分地区取得了成功，但目前仍有不少保守派认为高铁不够安全，他们更倾向于选择速度虽慢但自己更为熟悉的传统火车。

而超级高铁要想成功，需要克服的心理抵触恐怕还要比普通高铁大上许多倍。

面对各家企业推出的专有技术，我们也不禁也提到更多疑问：

超级高铁技术拥有令人信服的巨大潜能，有望给世界人民带来一种快速移动且不受地域限制的未来生活方式。如今，工程、设计与软件的累积创新与融合正在创造几十年前难以想象的交通载体，相信超级高铁终有一天会以符合或颠覆我们预期的方式来到大家身边。