管道中的超级高铁Hyperloop会是第五种交通方式吗?

时间:2019-10-27 13:35:56 访问:633 次

该领域发展的基石是其对旅行零排放的承诺。

在一次超循环会议上,布拉德·斯沃茨韦尔特挑战自己,如果在会议结束时我没有说服他们这是当时最好的交通工具,他就要承认失败。

斯沃茨·威尔特,一个留着灰色山羊胡但身材强壮的中年男人,说话时,他用一种轻微的斜视看着对方,而他的眉毛越来越高,阐述着他对超循环的看法。

这是一个巨大的交通网络。运输模块将在减压管道中以每小时700英里(约1126公里)的速度运行。

在这个话题上,史瓦兹·威尔特(Swartz Wilt)总是充满自信,并说为什么他能坚持下去,反复向别人解释自己的观点,也许是因为他比任何人都更加关注这个领域。

让我们回到20世纪90年代。史瓦兹·威尔特(Swartz Wilt)为美国铁路公司工作,但他越来越沮丧,因为火车晚点,等待换轨,服务效率低下。

因此,他开始寻找更好的方式来运送乘客。经过多年的探索,他偶然发现了真空高速列车的概念,这是火箭科学家罗伯特·戈达德在20世纪初提出的一个古老的想法。

瑞士地铁可以说是上世纪90年代唯一真正努力实现真空列车的地铁,但它在2010年被解散了。尽管如此,史瓦兹·威尔特还是被这种旅行方式深深吸引,并决定他已经找到了解决世界交通问题的真正答案。

它和飞机一样快,和火车一样方便,比单轨火车更环保。根据史瓦兹·威尔特(Swartz Wilt)的预测,真空列车结合了各种运输方式的优点,而没有带来任何缺点。

2003年,斯沃茨·威尔特写了一本名为《比飞机更快:美国长期交通问题的解决方案》的书。他曾经相信这本书会让读者接受在近乎真空的管道中运行磁悬浮列车的“天才”方法,并从根本上改变美国的交通状况。

事实证明这并没有发生。今天,hyperloop还没有形成规模,到目前为止,它只限于没有乘客的测试阶段。

然而,越来越多像史瓦兹·威尔特这样的人在经济上和情感上都把他们的钱或精力投入到超循环的发展中。

当然,有些人肯定会说hyperloop是一个不切实际的产品,但无论是出于对人类生活环境、潜在商业机会的关注,还是出于对下一个伟大交通创新的纯粹热情,hyperloop最热情的支持者都觉得它比以往任何时候都更接近现实。

这就把我们带到了维京hyperloop one,它有300名员工。该公司已获得全球约12家投资者的支持,其中包括维珍大西洋(Virgin Atlantic)和迪拜港口运营商dp world,据报道,其在印度的首个大型项目即将开工建设。

由两家没有运输经验的大众汽车公司创建的hyperloop运输技术公司目前正在法国进行全面测试。它的大部分雇员只拿股票。

一般来说,世界上只有大约六家正式的超循环公司。这几家公司正试图将一个百年的梦想变成现实。

但是如果外行人被描述为超高速铁路,它使用数万英里的管道以每小时数百英里的速度运送乘客,他们的答案估计是:这太疯狂了。此外,人们最常见的回答是“为什么有人想这么做”和“谁买单”。

这可能就是小型超高速铁路高级研究非营利组织(harp)举办hyperloop论坛的原因,希望成为超高速铁路的知识交流中心。

但如果参与者有任何迹象的话,那就是没有多少人真正同意超高速铁路项目,至少目前没有。名单显示,在为期两天的会议中,60名与会者中约有一半是发言人或团队成员。

史蒂夫·科恩,竖琴的新任主席和国家大气研究中心的退休科学家,在参加了一个小组讨论后说,该组织由大约15名核心成员组成,他们几乎每周都通过视频聊天。但是他们几乎没有足够的钱来举行年会和维护他们的网站。

这使得竖琴创造的气氛更像是业余活动。很难感觉到它是一个价值数十亿美元的新兴产业。

"我们就像一群热爱科学技术的志愿者."科恩用平静温和的声音说。

在超高速列车的圈子里,人们经常提到莱特兄弟第一次意识到人类控制飞机飞行的时刻。维珍hyperloop one的“飞行时间”是2017年5月12日,当时它的机器首次以每小时70英里的速度在管道中磁悬浮。

然而,就像莱特兄弟一个多世纪前的开创性工作一样,这一事件几乎没有引起公众的注意。

“尽管我们很热情,甚至戴着有色眼镜,但我们毕竟是科学家,最终必须根据实际结果说话。”科恩解释道。

事实上,在科恩这样非常理性和有成就的科学家的参与下,将hyperloop视为疯子越来越像是一种偏见。

至少,它证明了在一个不可靠的创业想法可以获得大量风险资本的时代,还有一些其他因素在起作用。

那么,超环路真的像史瓦兹·威尔特所说的那样是几代人以来最大的交通突破吗?还是这只是另一个集资骗局?

为自己成名

当你浏览“比飞机还快”这本书时,你会发现“超循环”这个词在任何地方都没有用。这是因为这本书在2003年出版时并不存在。除了斯沃茨·威尔特,很少有人认真对待超高速铁路。

十年后,埃隆·马斯克创造了这个词。

马斯克在2013年的白皮书(现在是hyperloop内部人士称之为“阿尔法”的传奇文件,意思是原始数据)中写了一个类似于史瓦兹·威尔特(Swartz Wilt)的描述。他认为美国铁路基础设施的成本太高,速度太慢,并认为必须有更好的方法。

马斯克用了57页重新引入了真空火车的概念,充满了他未来技术的非正式风格。

然而,必须指出,马斯克当时的文件更像是理论上技术挑战的可能性。没有人认为他自己对参与和创造自己的超循环感兴趣。

我们后来看到了他的基础设施和隧道建设公司,无聊的公司,还了解了马斯克的加州高速铁路项目。

马斯克几乎独自推动了真空火车概念的复兴

那么,超环到底是什么?虽然没有确切的定义,但一般认为这是通过低压管道进行高速运输的一种形式。超高速铁路所涉及的物理学在这里不再详细描述,但从概念上讲,它非常简单。

飞机就是一个很好的例子。为什么飞机飞得很快?除了功率因数,这也是飞得高的原因。

然而,飞机越高越好。客机通常在6000米的高度飞行,但不超过12600米。根据地理的定义,这是平流层的顶部。如果你飞上去,你就进入对流层。飞机飞向平流层,因为没有空气阻力,所以它可以平稳快速地飞行,而且还节省燃料。

Hyperloop和类似的真空列车方案都旨在模拟地面管道中的上述低压环境。白皮书中给出的预测速度超过每小时700英里,这个数字仍然被hyperloop的支持者广泛引用。Virgin hyperloop one给出了每小时600英里的估计,并提出了时速可达670英里的公司。

不管数量是多少,他们都认为他们的产品可以比现有的高铁快几倍。(然而,人们仍远未实现这一目标。目前288英里每小时的速度记录仍然是在一个小管里创下的,这个小管有一个人大小的驾驶舱。

此外,应该在管道中移动什么?用什么方法把它降低到接近真空的状态?我们如何保持这一水平?在“阿尔法”文件发布后,这是少数需要辩论和测试的公司。

细节需要讨论,但所谓的好处不仅限于高速驾驶。

业内人士认为,如果hyperloop真的能像预期的那样成为现实,它将以比电动汽车更少的能量达到高速。换句话说,超高速铁路意味着运输技术不妥协的未来——比巨型喷气式飞机更快,同时实现零排放。

读完这篇文章后,估计有些人会再次说“绝对疯狂”这个词。然而,根据美国康奈尔大学教授理查德·格迪斯(richard geddes)的说法,如果这是一种鬼混行为,那么莱特兄弟在1903年第一次驾驶飞机时也是一样的。

对一些人来说,疯狂的行为是其他人试图达到的目标。然而,促进世界发展的往往是后者。

“从1919年到1969年的50年间,我们经历了第一次世界大战中摇摇欲坠的双翼飞机、超音速喷气式飞机和载人登月。”史瓦兹·威尔特说,“但是在过去的50年里,我们一直在原地踏步。”他觉得是时候采取行动了。

"现实是冷漠无情的。"

“在接下来的50年里,我将驾驶一辆电动汽车去当地的hyperloop车站。从丹佛去特雷弗滑雪,晚饭前你就会回来。”斯沃茨·威尔特接着说,“数百条铁轨的无缝连接使得人们去任何城市都非常方便。”

不是每个支持hyperloop的人都同意Swartz Wilt的观点,但答案是相似的。这样的愿景可能太好了,但我们也应该小心不要被技术乐观主义愚弄。

htt美国可行性研究负责人查克·迈克尔(Chuck michael)在一份报告中表示,他们的系统拥有每小时760英里的“理论上的”最大速度和每天可以运送160,000名乘客的40秒高速轨道,所有这些都比最先进的高速铁路网有一个数量级的改进。

荷兰hardt hyperloop公司的Mars geuze向人们展示了一个“距离不再重要的世界”。

hypernet的约翰·惠特科姆(John whitcomb)在ppt中提出假设,hyperloop每年可以向7600亿美元的市场提供服务。然而,该公司目前仍是一家“纸”公司,没有任何实际产品。

总的来说,几乎所有hyperloop会议的与会者都认为这种形式的运输最终会到来,但这只是时间问题。

今年3月,每日野兽(daily beast)的一篇文章称,“hyperloop遇到了‘冷酷无情的现实’,这个想法以失败告终”,但竖琴运输设施负责人大卫·普林米尔(David spring-mill)否认了这一说法。

很久以前,印刷厂觉得运输在运输领域是一个残酷的现实。转眼间,铁轨遍布各大洲,转眼间,有翼铁箱飞机开始环游世界。“也许我们只需要再次眨眼,管道中的高速机舱将成为一个新的现实。”印刷厂给出了这个答案。

戴绿色眼镜

在对hyperloop的各种宣传中,它确实回答了一个现实而紧迫的问题,也就是说,它不会像空中旅行那样对环境有害。

乘客在飞机上的二氧化碳份额相当于一些人一生中经历的污染量。跨境飞行可能导致高达一吨二氧化碳的排放,这仍然是每个人的平均值。

此外,当这些排放发生在高海拔地区时,危害将会增加,因此对环境的实际影响可能比二氧化碳排放本身更严重几倍。

当然,据彭博社报道,现阶段飞机的污染排放仅占1.3%,但在未来20年,考虑到所有客机、私人飞机、运输机和军用飞机,这一数字可能会达到4.4%。

此外,长途旅行作为一个碳排放领域,我们仍然没有更好的创新方法来减少其污染。考虑到电池的重量,重型飞机不太可能以足够的功率有效地长距离飞行。

就连空客负责电气化的人也表示,“未来几十年,长距离飞行的零排放解决方案可能仍难以实现。”

换句话说,目前唯一的解决办法是少飞,少飞得多。

考虑到全球航空业的实力、雇员人数以及每天为数千万人提供的便利,这样的要求并不容易。

航空是增长最快的排放源,这个问题没有简单的解决办法。

根据不同的国家或大陆,交通运输的总排放量目前约占总排放量的四分之一至三分之一。据粗略估计,科恩认为,一个覆盖主要陆地区域的设施齐全的超环路网络可以减少交通部门28%的排放,主要替代长途卡车和飞机业务。

可以说,hyperloop持续发展的基石是致力于零排放出行,无论企业采用何种战略或使用何种磁悬浮技术。

此后,hyperloop也将面临新的挑战。为了实现这些减排,这意味着必须建立一个管道网络,必须管理数千英里的渠道。

此外,为了及时节约能源和避免气候灾害,这些管道必须迅速建在陆地上。

政府间气候变化专门委员会(ipcc)警告说,如果全球变暖要控制在1.5摄氏度以内,到2050年排放量必须减少到接近零。否则,数亿人将面临与气候相关的风险,如极端天气、洪水、高温和饥荒。

留给人类的时间只有30年左右。如何在此期间完成超环网的建设将是它面临的另一个大问题。

"空间很大,但土地有限。"

就像公路和铁路一样,超高速铁路的位置有三种选择:地面、高架桥或地下隧道。在早期,人们倾向于选择隧道有两个主要原因。

首先,可以在地下开挖一条较长的直线隧道,这对实现超环路的高速行驶至关重要。

原因是在每小时700英里(离音速不远)的速度下,即使看似微不足道的转弯角度也会产生非常大的重力变化,这是普通乘客无法承受的。此外,随着高度的增加,驾驶舱能达到的最大速度将会降低。

根据维珍hyperloop one工程师的说法,从另一个角度来看,以每小时600英里的速度转弯90度,需要大约6英里才能铺平道路。

其次,在陆地上遇到的各种天气条件也可能是一个问题,至少它会增加事故的可能性。

加拿大hyperloop公司的瑞安·詹森(Ryan janzen)转车表示,当运输舱高速通过时,管道的振动可能会产生一种湍流(更不用说恶劣的天气),也可能会降低其移动速度。

地下管道可以屏蔽所有上述干扰,即使在地震期间。

我们看到的每一个清晰的管道渲染只是为了显示产品的形状。事实上,hyperloop是由厚而不透明的钢材制成的。

然而,(在谈论超回路时必须有一个“但是”)挖掘隧道是困难的、缓慢的和昂贵的,所有这些都与最初的想法相反。

“有一种叫‘1x,3x,10x’的普查方法,可以用来估算项目成本,也就是说,架空管道工程的成本是地面工程的3倍,隧道的成本是地面工程的10倍。”科罗拉多大学矿业学院教授、隧道挖掘专家迈克尔·穆尼解释说。

当今世界,最先进的隧道掘进机(tbm)用于大型运输项目,其掘进速度约为每天100英尺。这是什么概念?假设隧道一年365天、一天24小时开挖,tbm从华盛顿特区穿越隧道到纽约市大约需要32.5年。

当然,这个例子非常极端。如果你真的挖隧道,你不会只用一台机器。然而,考虑到hyperloop网络的规模,很难想象一个需要数百个频道的项目能在不到几十年内完成。

对于任何对hyperloop的未来感到兴奋的人来说,这样的现实是发人深省的,但似乎很少有人感到不安。

马斯克认为,他的矿业公司可以更快、更便宜地铺设隧道,每英里成本仅为100万美元,比行业标准低十倍,比城市铁路项目低数百倍。

"请先在这里停下来。"穆尼回答说,“我认为在每英里100万美元的成本阶段之前,我们还有很长的路要走。”

这张2013年的照片显示了伦敦铁路项目中掘进机挖掘隧道的一侧。

还值得一提的是,在美国,土地所有权延伸到地球的核心。你不能像驾驶飞机一样在别人的土地下隧道。

要么购买他人的地下土地资产,要么牺牲运营速度在土地上修建通道,要么按照Swartzwildt的提议修改法律,使土地所有权只延伸到一定深度。

无论哪种选择更可行,采取任何行动都需要时间,而且每种方法都将消耗大量的时间和资源。

“空间很大,但土地有限。只有在太空中,人们才不怕被起诉。”史瓦兹·威尔特发表了这样的评论。

现状核查

"我们正处于试图理解什么是重要的阶段。"科恩在研讨会上说。也许,我们可以把这句话理解为感叹人们对hyperloop仍然知之甚少。

伊恩萨顿,最怀疑竖琴的成员,是一个例外。他曾经是一名安全工程师,现在正在写关于这个主题的技术书籍,他说hyperloop是对现实的一种考验。

“我的观点是,在公众看到(完全运行的)超循环之前,他们不会购买,他们只是说说而已。”莎顿警告过。

这与科罗拉多州交通部门负责人肖莎娜·卢的观点相呼应,他表示,“在增加建筑负担之前展示结果”是一种良好的做法,而“秘密进行所有实验和演示是没有帮助的”

从这个意义上说,hyperloop是一个极其困难的解决方案。

在萨顿的“现实检查”中,他看到了该领域面临的几大挑战,包括但不限于:安全,不仅要确保交通安全,还要说服公众;扩展性;大量的财政支持,包括如何处理不可避免的成本超支;诸如设施网络建设和土地征用等法律挑战。

最后,萨顿得出结论,“竖琴最重要的功能之一是让行业更加谨慎”。

很多钱是从哪里来的?hyperloop运输技术公司的联合创始人德克·阿尔霍恩(Dirk alhorn)与普京握手。

让对hyperloop充满热情甚至疯狂的人更加谨慎?这是否违背了从一开始就成为超高速铁路梦想家的初衷?

惠特科姆认为管子应该是方形的,而不是圆形的,但这只是因为他不喜欢圆形的管子。有些人认为管道应该分段建造,这样路线可以根据需要重新安排。或者化学家al whaller的观点,即管道不应充满空气,而应使用氢气或氦气,因为这种气体的密度较低,所以阻力也较低。(虽然氢是易燃的,但氦非常昂贵)

“在这样的公司工作最大的好处是我们正在发明一种全新的交通方式。”另一位htt员工威尔·科恩斯说:“我们可以从所有其他交通方式的错误中吸取教训。”

"我们已经有了第五种运输方式——管道运输."沃勒提出了他的观点,“我们只是没有扩展它。”

对于超级循环积极分子来说,过去是失败的,现实是错误的。那么,未来会成功吗?

(文章和照片来源:jalopnik,作者:aaron gordon)

资料来源:第一电网

作者:汽车商业评论

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