14秒內刹住時速600公里乘客艙 超級高鐵“秒停”現實嗎

近日，《今日美國》網站報導稱，特斯拉公司、SpaceX CEO埃隆·馬斯克宣布，旗下“超級高鐵乘客艙”將進行測試，目標運行速度為音速的一半，並在1.2公里內完成刹車。

這意味著，乘客艙要以約613公里的時速運行，14秒內“秒停”，減速度數值近重力加速度的1.2倍（1.2g）。

與馬斯克對這項短距離測試“瘋狂又興奮”的感覺不同，人們更好奇“秒停”的可行性，及“秒停”到“乘車上路”間的距離。

“秒停”不需“get”新技能

“14秒製動馬斯克所提的乘客艙，技術上沒問題。” 十三五國家重點研發計劃“中速磁浮交通系統關鍵技術研究”課題負責人、中車首席專家楊穎向科技日報記者表示。

國防科技大學磁浮技術工程研究中心教授李傑表達了類似看法，並告知“馬斯克的超級高鐵和我國高鐵製動原理基本一致”。

在我國，高鐵動車組採用複合製動。正常製動中，優先採用“再生製動”，即將電動機“反轉”為發電機，把動車組動能轉化為電能，通過接觸網供應給相鄰區間動車組使用。當動車組即將停站時，則改為與汽車製動盤工作原理一般的“機械製動”。高鐵遭遇停電等故障，緊急製動也為“機械製動”模式。

此外，我國CRH380AM還使用了“風阻製動”，通過在列車端部升起風阻板，加大動車組空氣阻力；德國、日本使用“渦流製動”，製動時將一套電磁鐵置於鋼軌上方，通電後，電磁鐵與鋼軌間產生渦流發熱，將動能轉為熱能消耗掉。

“按馬斯克所述，乘客艙品質約在幾百公斤左右。動能是品質與速度平方的乘積。速度較大，但品質較小，製動要消耗的能量並不‘巨大’。以現有成熟的長定子驅動技術，實現‘秒停’不費力，‘再生製動’就可實現。”楊穎說。

“秒停”很容易 “商用”很尷尬

對馬斯克的測試，楊穎表示不用太“興奮”，譬如美國航空母艦上MK－73型攔阻索，可使30噸重的艦載機以260公里時速著艦，滑跑91.5米停止，減速度約3g，同比難度遠高於這項測試。

“研製超級高鐵，最終是為了成為大眾交通工具。它的啟動加速度和製動減速度不能超過普通健康人的承受限值。目前看，普通人承受的減速度限值約為0.5g。”中車株洲所研究院副院長陳高華說。因此，現有交通工具“減速度”均控制在0.5g以內。

“速度越大，對應的減速度就越小。公車緊急刹車，乘客已‘人仰馬翻’。飛機降落稍‘猛’，乘客在飛機落地瞬間心裡也會‘咯噔’一下。只有飛行員等具特殊優異體質者，可承受這種‘加碼’的減速度。”楊穎補充。

據悉，我國350公里時速複興號高速動車組，緊急製動大約需6.5公里製動距離。正常製動下，“極限”挑戰需8-10公里製動距離。對速度613公里時速，製動距離僅1.2公里的“極限”挑戰，不具“現實性”。專家稱，該“超級高鐵乘客艙”還在原理驗證樣機階段，離工程樣機差距尚遠。

“這更像‘玩具’。即便能‘秒停’，但會產生超大電流和功率的需求。單節車沒有商業價值。如果在此‘要求’下，做成數百米長列車，乘客承受不了此減速度不說，僅其要求地面提供數十兆瓦級的短時加、減速功率，在經濟上就很不劃算。”陳高華說。

製約輪軌交通往更高速度發展的主要有輪軌阻力、空氣阻力和噪聲等三大因素。真空中的“超級高鐵”，有望克服這些因素，由此倍受關注。

儘管有消息稱，最早的超級高鐵有望2021年建成運行。不過，這一目標，還顯“路漫漫兮”。譬如，超級高鐵在技術上的長距離測試，特別是載人測試如何做；技術上如何確保高速運動下磁浮系統的動力學穩定性、如何解決“車廂內有空氣，管道幾乎真空，到站下車後乘客如何呼吸”、真空管道內緊急情況下如何安全停車等，至今未有建設性答案。