超级高铁

超级高铁（Pneumatic Tubes）是一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具，具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点。因其胶囊形外表，被称为胶囊高铁，也称飞行铁路、飞速铁路（简称“飞铁”），其列车称为飞行列车。采用磁悬浮+低真空模式。2017年8月29日，中国航天科工公司在武汉宣布，已启动时速1000公里“高速飞行列车”的研发项目，后续还将研制最大运行速度2000公里和4000公里的超级高速列车。2018年4月，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。

构思设想

超级高铁

按照设计师的设想，工程人员将在地面上搭建作用类似铁路轨道的固定真空管道，在管道中安置“胶囊”座舱。研发企业在网站上介绍，“胶囊”座舱形状近似太空舱，单体重183公斤，比一辆汽车还轻，长约4.87米，能容纳4到6名乘客，或36公斤货物。

“真空管道运输”的想法最初是由机械工程师达里尔·奥斯特在上世纪90年代提出来的，而1997年他获得这项技术的专利。

有着“科技狂人”之称的美国电动汽车公司Tesla CEO伊隆·马斯克（Elon Musk）对这一概念进行了丰富，提出了“超级高铁”的理念，对这种运输概念贡献了更多的设计细节，而ET3公司的真空管道运输项目，也是在这种想法的基础上设计的。

超级高铁

马斯克在2013年的科技大会上公布了这一计划。马斯克说，这个系统不会崩溃也很安全，对各种复杂天气免疫。它的速度会比子弹头列车快1倍，也可以达到两倍于飞机的速度。同时，它将能够自己补充能量，在系统中装上太阳能电板后，获得的能量将超过整个系统消耗的能量。并且，该系统还有存储能量的设施，在不使用电池板的情况下，能够行驶一周时间。据称马斯克兴起开展这个项目的原因或许就是他认为美国加利福尼亚州的真空高铁就是个废物，这条真空高铁是世界上最慢最贵的。

设计者称，该项目的动力供应采用的是磁悬浮技术。整台梭子处于一个几乎没有摩擦力的环境中，以某种炮弹射装置发射出去，无间断地驶往目的地。尽管真空管道运输能够达到让人难以置信的速度，但是乘客却只能感受到很小的爆发加速力。

超级高铁

在出行成本方面，ET3公司称，相比昂贵的机票价格，他们的项目能够把从旧金山至纽约的旅行费用降低至100美元。这是因为，真空管道运输的造价将很便宜，只有高速公路的1/4，高铁的1/2。按照预想的规划，这样的管道或许可以“附着”到既存的高速铁路架桥上，以节省路线资源与基础设施搭建成本。

更可贵的是，这种运输工具更清洁、环保。设计者称，真空管道运输比其他任何传统的交通工具耗费的能源都少，真空管道运输每千瓦时的运输量要比火车的运输量多1倍。

研发过程

美国电动汽车公司特斯拉和美国科技公司ET3都公布了“真空管钢运输”计划，特斯拉将其命名为“超级高铁”，ET3因列车外观酷似胶囊因而称之为“吃胶囊”列车。根据ET3公司的介绍，工程人员会在地面上搭建作用类似铁路轨道的固定真空管道，在管道中安置“胶囊”列车。“胶囊高铁”列车形状像太空舱一样，单体重183公斤，比一辆汽车还轻，长约4.87米，可以容纳4到5名乘客。

“胶囊”列车“漂浮”在处于真空的管道中，由弹射装置像打射炮弹一样启动座舱，无间断地驶往目的地。由于运行空间真空，没有摩擦力，“胶囊大玩具”车厢运行速度最高可能达到每小时5000公里。这样算下来，从美国纽约到洛杉矶只要36分钟，纽约到北京只需2小时，环球旅行只需要3个小时。

据媒体报道，特斯拉公司将在公布“超级高铁”的具体方案，ET3计划在年底建成一个长4.8公里、时速为6500公里、用于试验的模拟系统。

2013年，Elon Musk提出超级高铁计划，他认为超级高铁可以1200公里的超高时速远距离运送乘客。

2013年8月12日，马斯克将自己提议已久的另一个超高速城际运输“超级回路”（Hyperloop）摆上了台面。就此前而言，“超级回路”系统还只是个想法，马斯克正计划为这个想法申请专利。

他表示，“超级回路”是由太阳能供电的超高速城市运输系统，乘客可以在30分钟内由洛杉矶到达旧金山。而在2013年，乘客乘坐飞机由洛杉矶到达旧金山也需要1个小时。

根据官方文件，美国洛杉矶到旧金山的高铁工程将耗资近700亿美元，但马斯克表示，建造洛杉矶到旧金山的“超级回路”运输系统，如果该系统只搭载乘客，耗资仅为600亿美元，如果该系统要搭载人、货物和车辆，造价也仅为750亿美元。不过，马斯克同时表示，这种交通工具只适合距离小于1609公里的城市之间。

与此同时，一家位于美国科罗拉多州的ET3公司已经开始着手对此进行研发。该公司早前发布了一个叫做Evacuated Tube Transport的项目设想，其原理和实现的效果就是“超级回路”追求的目标。

据介绍，超级高铁前几次的试验中，速度仅有322公里/每小时。

2016年1月，Hyperloop Technologies的新晋CEO罗博·洛依德表示，Hyperloop Technologies的第一条超级高铁管道已经开始在拉斯维加斯北部地区破土动工。测试用轨道全长2英里（约合3.2公里），如果一切按计划正常进行，将有望在2016年底进行载人测试。

美国创业公司Hyperloop One的超级高铁推进系统首次户外测试成功，3米长的实验“滑车”在铺设好的轨道上运行了2秒钟，最终速度达到400英里每小时后（约合640公里/小时），撞击到91米外的沙堆减速停车。

此次推进系统测试位于拉斯维加斯北边的内华达沙漠。如果按照最终设想，超级高铁将在密闭真空管道或低压管道中行驶，时速最高可达760英里(约合1230公里/小时)。不过Hyperloop One的首席执行官罗布·劳埃德（Rob Lloyd）表示，全面的测试需要等到2016年年底进行。

“这次主要是测试硬件和系统，目标是在两秒内加速到400英里每小时，在2016年年底，我们希望进行完整的测试，利用我们的加速管道。”Hyperloop One的联合创始人兼首席科技官布罗甘·巴姆布罗甘(Brogan BamBrogan)透露。

届时测试还将在这片沙漠进行。研究小组将建造一个3英里长的轨道，一个电缆塔将支撑管道悬浮在地面上方。“这里就是超级高铁的诞生地。”巴姆布罗甘称。

此前在洛杉矶，Hyperloop One还测试了不同的悬浮方法，主要是基于被动磁悬浮技术，这种技术被应用于欧洲和亚洲的高速磁悬浮列车。劳埃德认为，“如果这次测试获得的成果可以被复制和应用，超级高铁2019年就可以实现装载货物，2021年将实现运输乘客。”

Hyperloop One称，乘坐超级高铁的乘客并不会感受到加速，因为加速是逐渐进行的，当达到最高时速760英里/小时时，旧金山和洛杉矶之间的旅程只需要30分钟。与传统交通工具相比，开车需要6小时，传统火车更是要整整一天。

运行方式

美国科罗拉多州一家名为“ET3”的公司正在建造一个三英里长的、时速高达4000英里的真空管道交通系统。负责具体细节设定的设计师戴睿·奥斯特是美国佛罗里达州的机械工程师，为了能够专心致力于真空管道运输的研究与开发工作，奥斯特夫妇辞去了其他可以获得较高薪水的职位。

据了解，ET3公司正在致力于研制一个名为“高空管道运输”的项目，按照设计师的预想，它将能达到每小时6500公里的惊人速度。乘客坐真空管道的话，从美国的纽约到洛杉矶仅需要5分钟，从纽约到北京也只花费2小时，而来个环球游也就6个小时。

据设计师介绍，这种高空管道运输的交通工具像一个“胶囊”，每一个胶囊被放置于管道中，像炮弹一样被发射至目的地。

为了让公众了解更多信息，该公司还在网站上公布了“胶囊”设计的更多细节：每一个“胶囊”重达183kg，长16英尺（4.87米），能容纳4至5名乘客，还有存放行李的货厢。连接两个目的地的管道跟高速铁路一样，会搭建在地上。

工作原理

超级高铁采用“磁悬浮+低真空”模式。高速飞行列车是利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力，通过磁悬浮减小摩擦阻力，实现超声速运行的运输系统。

“超级回路”系统是一套全新的高速运输体系，该运输系统并非以火车厢而是以“铝制胶囊”为运输工具，将“铝制胶囊”置于钢铁管道之中，然后像发射炮弹一样将它发射至目的地。

突破气阻

超级高铁

国家自然科学基金《真空管道高速磁浮交通基础研究》项目负责人张耀平说，高铁已经是大气环境中火车发展的最高境界，升级空间到此为止。磁悬浮每小时400-500公里，它的起点也就是它的终点。而真空管道磁悬浮一开始时速即能达到600-1000公里，理论上还可达到2万公里，从起步到完善，将会像汽车、飞机刚刚诞生一样，有10倍以上的速度提升空间。因此，研究真空管道磁悬浮列车，不仅将又一次带来地面旅行的速度革命，而且将把磁悬浮列车带到正确的发展方向上。

诸多质疑

美国麻省理工学院航空航天学教授汉斯曼提出，虽然“超级回路”本身不违背物理学基本原理，但这个计划可行性还是不够：马斯克的预算太过于乐观，而且铝制胶囊列车本身还有很多技术困难需要突破。

洛杉矶时报的专栏作家乔恩更表示，高铁工程完工之后，“超级回路”可能还不见踪影。也有分析人士认为，马斯克的预算成本可能偏低，因为在大都市建造这种城际交通系统需要取得授权，争取授权就需要支付潜在成本，或者将面临相关的环境和毁灭人类诉讼。

三大难题

西南交通大学超导与新能源研究开发中心首席教授赵勇看来，“超级高铁”系统所需要的真空管道技术和磁悬浮技术，目前已经有了一些比较成熟的研究，但要攻克的难点还有很多。其中的技术难点主要集中在3个方面。首先是真空管道的低成本建设，即如何以低成本实现、维持一个大体积的低真空空间。未来的“超级高铁”要实现载人，怎么建造站台，能够既方便乘客上下车，又维持管道的真空状态，就是一个尚未破解的难题。另外两个难点则来自动力系统和磁悬浮技术。“‘超级高铁’需要采用直线牵引技术，但目前这一技术的功效尚不能满足其动力需要，有待改进。其次，目前的磁悬浮技术对于‘超级高铁’而言，也不够稳定。”

外国研发

美国

2017年3月21日，“超级铁路交通技术公司”（HTT，Hyperloop Transportation Technologies）表示，他们已经开始建造“超级高铁”的乘客舱，并预计将于2018年年初完工。2018年4月16日上午，超级高铁开发商Hyperloop Transportation Technologies（HTT）宣布消息称，准备在法国图卢兹（Toulouse）建设测试轨道.

2017年5月12日美国超级高铁1号公司（Hyperloop One）首次在真空环境中对其超级高铁技术进行了全面测试，利用磁悬浮技术，在位于内华达州的测试场地，实现了70英里（113公里）的时速。7月测试达到310千米时速。

美国超级高铁1号公司还试图进军芬兰和瑞典：

据英国《每日邮报》7月6日报道，美国超级高铁1号公司（Hyperloop One），将在欧洲建成世界首架规模完备的“超级高铁”(Hyperloop)，连接芬兰首都赫尔辛基和瑞典首都斯德哥尔摩，速度可达每小时700英里(约合1126公里/时)。赫尔辛基和斯德哥尔摩相距310英里(约合500公里)，乘飞机需要1小时，乘船则需要16小时才可到达。超级高铁建成后，可以将往返时间缩短至28分钟。

2018年2月19日，埃隆·马斯克获得了华盛顿政府的批准，可以在纽约和华盛顿特区之间挖掘一个地下隧道，建立一条连接纽约和华盛顿（约363公里）的超级高铁，将穿越这两座城市之间的时间缩短到29分钟。

埃隆·马斯克的计划是：每日可以运送16.4万名乘客，每40秒就可发车一次。这种新式交通系统能够加速到时速1220公里，超过绝大部分飞机的最高时速。3年后形成实际运力，10年后建成链接全美重要城市的超级高铁网络，这样任何美国两个最远的城市之间的旅行时间将不超过4小时。

2018年4月，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。

2018年7月，超级高铁公司（Hyperloop Transportation Technologies，HTT）公布将在中国贵州省铜仁市建设一条10公里长的超级高铁线路。该项目融资将通过公私合作的形式进行，同时，铜仁市交通旅游开发投资集团计划投资50%的资金。

2020年11月，由维珍超回路公司研发的超级高铁完成了全球首次载客试验。两名公司员工乘坐在磁悬浮的客舱内，体验了172公里/小时的速度。该超级高铁的设计速度约为1000公里/小时，是一般商业飞机的2倍。公司的目标是在2030年之前实现商业运营。^[1]

俄罗斯

2016年5月中旬，俄罗斯交通部部长马克西姆·索科洛夫(Maxim Sokolov)在索契举行的新闻发布会上表示，目前俄罗斯在技术上已经有了技术储备，有很大兴趣建造一条类似埃隆-马斯克的超级高铁那样的大规模运输项目。而俄罗斯新闻网站RBC随后报道，这条类似超级高铁的运输项目将贯穿俄罗斯东西南北。而圣彼得堡国立交通大学官员扎伊采夫称，这条超级高铁第一部分将连接莫斯科和圣彼得堡，两地相距近650公里。

俄罗斯是世界上国土面积最大的国家，因此这项类似超级高铁的交通运输项目将是一个浩大的工程。不过俄罗斯铁路公司正考虑与美国超级高铁1号公司（Hyperloop One）合作，后者将可能为俄罗斯提供技术支持。消息称目前他们已经和Hyperloop One成立了一个工作组，按照目前西方的技术标准，这段连接莫斯科与圣彼得堡的超级高铁将花费210亿美元，“但在俄罗斯，这项工程的造价顶多在120亿美元（约合789亿元人民币）左右”，扎伊采夫表示。

此外，扎伊采夫还透露，该运输项目已经获得国际经济开发服务运营商Gordon Atlantic的支持。目前已开发出承担座舱重量的磁悬浮技术。

中国研发

西南交大

超级高铁

西南交通大学为主，团队涉及其它单位的。

2004年12月29日，一场有8名“两院”(中国科学院、中国工程院)院士参与、多名国内权威专家出席的研讨会召开。众多学界权威参与此次会议的主要议题是——真空管道高速交通。简而言之，就是建造一条与外部空气隔绝的管道，将管内抽为真空后，在其中运行磁悬浮列车等交通工具，由于没有空气摩擦的阻碍，列车运行速度令人瞠目结舌，可大大缩短地球表面任意地点间的时空阻隔。管道由于是密封的，因此可以在海底及气候恶劣地区运行而不受任何影响。

2007年，西南交通大学张耀平成功申请国家自然科学基金项目“真空管道高速磁浮交通基础研究”   （项目编号：50678152）。

2009年，赵勇同其他专家合著《速车系统概论》，对于真空管道交通进行了深入讨论，这是世界上第一本系统论述真空管道磁浮技术的专著，研发中心正在针对第二代真空管道磁浮车的实验模型进行研究。

2011年，西南交通大学教授赵勇带领的团队研发出世界第一套“真空管道磁浮车实验系统”。这是全球第一个同时结合真空管道、磁悬浮及线性驱动的完整真空管道试验设备。

西南交大高速环线设备

2013年3月，在赵勇的带领下，他的团队于2013年3月便研制出了最初的高温超导磁悬浮（HTS）测试环线，后来再加入真空管道，成为世界上首个真空管道运输（ETT）系统。

2014年，西南交大建成了真空管道超高速磁悬浮列车原型测试平台。不过碍于实验环线的半径仅有6米，当时测试车辆的最高速度只达到了50公里/小时。

2015年底，第二代高速环线设备建成，研发团队将轨道铺在管壁上，形成“壁挂式”磁悬浮列车，能有效解决实验室中轨道半径太小所带来的离心力问题，常压下的实验车平均时速已经提升至82.5公里。且团队成功将管道真空的极限压强降到了1335帕（一个大气压等于101325帕）——这相当于抽掉了管道中99%的空气。

航天科工

据悉，借助航天系统工程丰富的实践经验和技术积累以及国际一流的超声速飞行器设计能力，航天科工后续还将研制最大运行速度2000公里和4000公里的超级列车。

中国航天科工相关负责人还透露，高速飞行列车工程项目实施注重发挥各方面优势建立国家队，联合了国内外20多家科研机构，成立了国内首个国际性高速飞行列车产业联盟，目前团队拥有相关领域的200多项专利。

据悉，中国航天科工是全球首个提出超声速地面运输系统的集团公司。当前，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主要有三家，包括美国的HTT公司、Hyperloop One公司以及中国航天科工集团公司。

在航天科工集团三院高速飞行列车项目技术负责人毛凯看来，航天科工在技术方面的优势适合这一项目的研究和推进。“首先是航天科工的技术工程能力，其次是超音速飞行的设计能力，第三个是仿真、建模和大系统的实验能力。同时，国家也在不断强调和倡导军民融合和技术转化。”

毛凯：我们在全球首个提出超声速这样的目标。

毛凯：首先要实现1000公里每小时的时速，在国内建立城际间的飞行网。第二步要实现2000公里每小时的时速，在国家主干线，特别是围绕五大经济区，北京、上海、成都、广州、武汉，建立国家型的飞行网。第三步我们要实现4000公里每小时这样的飞行速度，将来去支撑一带一路，在一带一路形成这样的飞行网。

北京交通大学

2017年9月3日，北京交通大学国家超级高铁实验室计划在烟台开发区先期建设一条长度1公里的超级高铁试验线和中试车间，加强真 空管道高速磁浮交通技术研究，争取在超级高铁技术取得重大突破，积极推动产业 化进程。

参考资料

[1] 超级高铁完成全球首次载客试验 设计速度为商业飞机的2倍 · 新浪财经[引用日期2020-11-11]

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比音速还快！我国研发“超级高铁”，最高时速可达4000公里

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