超高速列车及管道概念图

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建造时速4000公里超高速列车是咱中国人提出来的，牛逼。

超高速列车就是在低真空管道里行驶的磁浮列车，由于大幅减少了空气阻力，理论最高速度可达4000公里/小时。

人类通过真空管道实现列车高速行驶的想法已有100年以上历史。

1904年，现代火箭之父罗伯特-戈达德首次提出真空管道概念。19世纪中期，英国一些最早的地下铁路运用了空气压力系统。1919年，美国人戴维首个申请“真空铁路”专利。

2013年夏天，SpaceX和特斯拉的创始人埃隆·马斯克在SpaceX官网上发布了一份58页的白皮书，首次提出超级环路列车（Hyperloop）构想，并将其列为人类继飞机、火车、汽车、船只以外的“第五种交通方式”。白皮书称：

“乘用车或轻型货物列车的最高时速将是670英里/小时（1080公里/小时）。”

此后不少初创公司试图将“钢铁侠”的构想变成现实，其中最大的两家分别是：维珍创始人布兰森爵士作为大股东的Virgin Hyperloop One（简称VHO），以及试图与中国合建“超级高铁”的美国超级高铁公司Hyperloop Transportation Technologies（简称HTT）。

2017年8月30日，中国航天科工集团公司（简称航天科工）宣布将分三阶段研制时速1000公里、2000公里、4000公里的“高速飞行列车”。

时速4000公里折合1111米/秒，什么概念？子弹发射的初速是300~500米/秒，音速是340米/秒，这速度是音速的3.26倍。怎么造？别急，先看看1000公里/小时的列车咋造吧。

目前，世界上对外宣布开展大于1000公里/小时运输系统研究的公司就是以上三家：VHO、HTT以及咱们的航天科工。

马斯克“超级环路列车”构想图

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日益增长的全球经济需要更快、更便宜、更安全和更高效的运输方式。

我们的道路、机场和港口都很拥挤。100年来，我们还没有出现过一种新的交通方式，尤其是一种超高速、按需、直接、无排放、节能、安静以及占用更小空间的交通方式。

人类一直梦想着在真空中高速旅行，而需要结合的许多技术已经存在了一段时间：直线电机、磁悬浮列车、真空泵，何不把它们整合起来？

超高速列车将会是现有交通形式的补充，与交通生态系统无缝结合。

VHO表示，超级环路列车能最高效地将货物和人员从始发地运送到目的地。

“系统建在柱子上或地下隧道，以避免危险的平交道口和野生动物。它是完全自主和封闭的，消除了飞行员失误和天气危险。它对环境友好，安全清洁，没有直接的碳排放和噪音。”

航天科工相关人士表示，“飞行列车”超高速运行，发车间隔与地铁相当，乘客即上即下，大幅度缩小出行时间。相比高铁，高速飞行列车运行速度提升了10倍。相比民航客机，速度提升5倍。

“以武汉到北京的地理距离1200公里计算，高速飞行列车建成后，若时速4000公里，则仅需大约18分钟即可完成两地“穿越”。届时，京沪通勤时间缩短至1小时以内，可以形成北京、上海、武汉、成都以及广州一小时经济圈。”

该人士还表示，高速飞行列车真空管道造价很高，轨道铺满永磁体，但相较高铁，运营成本更低。“高铁轮子不断与轨道接触，旋转部件更换频繁，而高速飞行列车因磁悬浮设计不会产生摩擦。”

磁悬浮列车原理图

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不同于电力产生的主动磁悬浮技术，HTT使用的是一种称为“Inductrack”的被动悬浮系统，可以在不使用电力的情况下使胶囊（座舱）悬浮起来。HTT超级高铁的最大卖点也是效率，通过使用可再生能源组合，减少能源消耗。

在整个管道上面铺设太阳能电池板，将其与其他技术（如风力）和专门设计的涡轮机结合。移动的胶囊可以发电并产生动能。减速带来的动能也可以补足电力。在一些气候条件，比如太阳能电池板效率不高的情况下，将使用地热。

对于真空管道如何实现，VHO工作人员表示，整个环路系统存在于低压环境中，而不是完全真空。当乘员座舱在管道中移动时，压力会上升或下降，周围的气流会加速或减速。据介绍，目前座舱的气动外壳形状已经优化，以适应气动载荷，同时遵守严格的限制。

“我们采用计算机辅助设计（cad）和计算流体力学（cfd）技术对座舱进行了设计和数值模拟，然后制造了一号测试舱（xp-1）。我们把它集成到悬浮底盘上，增加了传感器和仪器，并去沙漠测试和实验验证我们的分析和数值结果。”

VHO一号测试舱（xp-1)

与HTT的设想类似，VHO超级环路系统也可以从沿途任何可用的能源中获取电力，包括太阳能和风能，整个系统是100%无碳的，而且比当前任何高速运输方式效率更高。高速铁路和传统磁浮列车需要整个轨道的电力，而超环路系统只需要一部分轨道的能源，具体能源使用将取决于系统要求和地形。

航天科工官方表示，高速飞行列车系统有五大分系统组成，真空与线路系统搭建列车行驶环境，电磁推进系统实现列车全程精准加减速，列车系统为乘客提供安全舒适的乘坐空间，悬浮导向系统实现列车无接触稳定行驶，运行控制系统实现列车全线路安全可控。

“高速飞行列车采用自稳定导向，有更高安全性，不使用化石能源，对外界辐射小，具有更高环保性，管道隔绝外部环境，能在恶劣天气条件下不间断运行，具有更好的天气适应性。”

VHO超级环路系统可从太阳和风获取能量

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按照马斯克的设想，超级环路列车在管道中行驶，平均速度将根据路线和客户要求而有所不同。整个系统看起来就像猎枪，乘员座舱悬浮在管道内，类似于一个浮空的空气曲棍球台，梭形座舱可携带6至8人，每30秒一班。

咱们将来坐在座舱里，然后像子弹一样飞出去，安全么？

航天科工相关人士表示：

“安全性是要设计出来的，安全这部分问题不大，磁体这部分性能足够保障安全。只要距离够长，有充分的加速时间，公众所担心的加速度过快、刹车很急等问题不会存在。”

国外不少专家也对超级环路列车提出了质疑，管道可能受到龙卷风和地震等其他外力的破坏。只要管道设计在抵抗外力方面稍微不足，以接近音速运行的乘客舱将受到极大的威胁。

退休物理学家、超导磁悬浮概念的联合提出者鲍威尔教授曾经作出警示，轨道误差必须非常小，如果轨道墙壁位置差之毫厘，都可能导致灾难。此外，长真空管道如何维持低压，甚至接近真空状态极为困难。鲍威尔说：

“整套系统非常脆弱，哪怕一个点失败，都可能引发灾难。譬如，假设有人在管壁穿孔，或地震导致管道稍微移位，都可能导致乘客舱崩溃。”

VHO对此的回应是：“安全是首要任务，我们设计的超环线比磁悬浮或高铁更安全可靠。”

管道建在空中，没有平交道口（到目前为止，火车造成的主要风险），因此不存在与其他交通工具或野生动物的互动。整套设施完全自主，不存在与驱动程序相关的错误，也不受大多数天气事件的影响。

“我们将采用多种紧急制动技术，触发乘客座舱立即制动。座舱内将拥有全套生命支持系统，如果需要，环路系统有能力对管道重新加压。”

VHO“乘客座舱”概念图

除了安全性，专家们还认为建造超高速列车价格高昂，运量少，一句话，不划算。

北京交通大学赵坚教授表示，虽然高速飞行列车是在民航和高铁之外完全新的体系，技术研发方面是可行的，但如此高的时速，设站问题需要进一步论证。

“以高铁为例，因时速300公里高铁从最快速度至最慢速度需要26公里，高铁设站必须50公里以外，按照4000公里时速，飞行列车必须500公里起设站。北京到上海高铁三分之二客流为跨线，三分之一客流为本线，至于北京直达上海客流，更是少之又少，经济上不够划算。”

对于高速飞行列车的造价，可参考一下马斯克的说法，只需30分钟就能从旧金山到达洛杉矶的超级环路列车，造价需要60亿美元。

加州高速铁路管理局主席则认为60亿美元非常疯狂，即便是管道建设估计要花费150至200亿美元。VHO的泄露文件也表明，加州更短的107英里环路仍将花费高达130亿美元。

对此VHO的官方回复是，根据线路和应用（乘客、货物）的不同，资本和运营成本的范围会很大，但第三方已经得出结论，超级环路系统的资本和运营成本可能是高铁的三分之二。

HTT正在搭建长达8公里的全球首个全尺寸超级环路列车模型，这段仅8公里长的测试轨道预估耗资1亿美元，还只是最初期测试轨道的铺设花费。

VHO真空管道吊装

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三家公司的“超高速列车”项目现在进展如何呢？

关于研制进展、样车制造情况、何时下线等情况，航天科工工作人员表示项目处于关键技术攻关阶段：“有计划，但不方便透露。”

VHO的1号测试舱（vx-1）已于2016年5月首次在在内华达州露天推进试验场里进行多次试验。vx-1在磁悬浮作用下悬空行驶，仅用1.1秒，就把速度提升到187公里/小时。

VHO对超级环路列车的开发和测试大部分需求来自于美国以外的地区。英国、荷兰和芬兰表示有兴趣成为下一个测试轨道的地点。迪拜和阿布扎比也是如此。

2019年1月，VHO首席交通经济学家张大鹏在美国华盛顿参加TRB（交通运输学会）年会期间表示，VHO现在主要是在做印度的项目，从孟买到普纳，大概140公里。

2018年7月19日，HTT已与贵州省铜仁市政府签订“真空管道超级高铁研发产业园项目”，双方将按照1∶1出资、各占50%股权组建合资公司，在铜仁市建设一条10公里长的超级高铁线路。同时，双方将共同建设一个超级高铁产业配套园区，面积约500～1000亩。

VHO和HTT均表示预期在21世纪20年代实现超级高铁的试运行，咱们拭目以待。

”铜仁一号“概念图

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问题一：超级环路列车会产生多少噪音？

VHO表示，根据系统的物理原理——通过钢管的非接触运动，预计当乘客座舱以超过500英里/小时（时速800公里）的速度行驶时，从管道外部听到的噪音，将相当于一辆没有轮子和发动机的卡车在高速公路上以65英里/小时的速度行驶时发出的声音。换句话说，一声大吼。

问题二：乘客坐里面会有什么感觉？

VHO表示，和乘电梯或客机差不多。尽管超级环路列车速度很快，但正在建造的系统将以与波音747起飞时相同的可容忍重力加速。加速和减速都会在适度范围内进行，以消除更多的重力。

问题三：如果管道突然破裂怎么办？

VHO表示，管道是用厚而坚固的钢制成的，很难穿孔或弯曲。目前正在设计和建造管道和乘客座舱，以明确处理低至100pa或更高的压力（相当于海拔200000英尺处的气压）、气压变化，并安全地承受小泄漏、孔洞甚至破裂的影响。

若管道发生泄漏或破裂，受影响的乘客座舱会因为额外的气压而减速，或者需要动力提升才能到达下一站。座舱将被建造成能够安全承受突然的气压变化。系统还将有能力切断部分路线，并在重大紧急情况下对路段重新加压。

每个座舱都会有紧急出口，但大多数座舱会在紧急情况下安全滑翔到下一个车站。

问题四：票价是多少？

VHO表示很难说，因为这将在很大程度上取决于路线，但目标是使每个人都能负担得起。

HTT则明确回复，如果票价在4美元/公里左右，就可以收回成本。

武汉到北京距离1200公里，如果国内也是4元/公里的票价，那将要花5000元。但为了能体验“自己变成子弹”的感觉，还可以接受吧。

”子弹座舱“概念图