14秒刹住时速600公里乘客舱 超级高铁秒停现实吗
2018-04-16
特斯拉又“搞事”了。
近日，《今日美国》网站报道称，特斯拉公司、SpaceX CEO埃隆·马斯克宣布，旗下“超级高铁乘客舱”将进行测试，目标运行速度为音速的一半，并在1.2公里内完成刹车。
这意味着，乘客舱要以约613公里的时速运行，14秒内“秒停”，减速度数值近重力加速度的1.2倍（1.2g）。
与马斯克对这项短距离测试“疯狂又兴奋”的感觉不同，人们更好奇“秒停”的可行性。
“秒停”不需“get”新技能
“14秒制动马斯克所提的乘客舱，技术上没问题。”“十三五”国家重点研发计划“中速磁浮交通系统关键技术研究”课题负责人、中车首席专家杨颖向科技日报记者表示。
国防科技大学磁浮技术工程研究中心教授李杰表达了类似看法，并告知“马斯克的超级高铁和我国高铁制动原理基本一致”。
在我国，高铁动车组采用复合制动。正常制动中，优先采用“再生制动”，即将电动机“反转”为发电机，把动车组动能转化为电能，通过接触网供应给相邻区间动车组使用。当动车组即将停站时，则改为与汽车制动盘工作原理一般的“机械制动”。高铁遭遇停电等故障，紧急制动也为“机械制动”模式。
此外，我国CRH380AM还使用了“风阻制动”，通过在列车端部升起风阻板，加大动车组空气阻力；德国、日本使用“涡流制动”，制动时将一套电磁铁置于钢轨上方，通电后，电磁铁与钢轨间产生涡流发热，将动能转为热能消耗掉。
“按马斯克所述，乘客舱质量约在几百公斤左右。动能是质量与速度平方的乘积。速度较大，但质量较小，制动要消耗的能量并不‘巨大’。以现有成熟的长定子驱动技术，实现‘秒停’不费力，‘再生制动’就可实现。”杨颖说。
“秒停”很容易 “商用”很尴尬
对马斯克的测试，杨颖表示不用太“兴奋”，譬如美国航空母舰上MK-73型拦阻索，可使30吨重的舰载机以260公里时速着舰，滑跑91.5米停止，减速度约3g，同比难度远高于这项测试。
“研制超级高铁，最终是为了成为大众交通工具。它的启动加速度和制动减速度不能超过普通健康人的承受限值。目前看，普通人承受的减速度限值约为0.5g。”中车株洲所研究院副院长陈高华说。也因此，现有交通工具“减速度”均控制在0.5g以内。
“速度越大，减速度应该越小。公交车紧急刹车，乘客已‘人仰马翻’。飞机降落稍‘猛’，乘客在飞机落地瞬间心里也会‘咯噔’一下。只有飞行员等具特殊优异体质者，可承受这种‘加码’的减速度。”杨颖补充。
据悉，我国350公里时速复兴号高速动车组，紧急制动大约需6.5公里制动距离。正常制动下，需8—10公里制动距离。对613公里时速，制动距离仅1.2公里的“极限”挑战，不具“现实性”。专家称，该“超级高铁乘客舱”还在原理验证样机阶段，离工程样机差距尚远。
“这更像‘玩具’。即便能‘秒停’，但会产生超大电流和功率的需求。单节车没有商业价值。如果在此‘要求’下，做成数百米长列车，乘客承受不了此减速度不说，仅其要求地面提供数十兆瓦级的短时加、减速功率，在经济上就很不划算。”陈高华说。
制约轮轨交通往更高速度发展主要有轮轨阻力、空气阻力和噪声等三大因素。真空中的“超级高铁”，有望克服这些因素，由此备受关注。
尽管有消息称，最早的超级高铁有望2021年建成运行。不过，这一目标，还显“路漫漫兮”。譬如，超级高铁在技术上的长距离测试，特别是载人测试如何做；技术上如何确保高速运动下磁浮系统的动力学稳定性、如何解决“车厢内有空气，管道几乎真空，到站下车后乘客如何呼吸”、真空管道内紧急情况下如何安全停车等，至今未有建设性答案。
来源：科技日报
