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【文/觀察者網(wǎng) 劉程輝】難倒馬斯克的“超級(jí)高鐵”夢(mèng)想，中國人一直孜孜不倦地研究著，正不斷取得突破。

“馬斯克的超級(jí)高鐵可能令旅途極其不適，但中國科學(xué)家找到了應(yīng)對(duì)之策?！毕愀塾⑽拿襟w《南華早報(bào)》5月28日?qǐng)?bào)道注意到，中國科學(xué)家最新發(fā)表的一項(xiàng)研究表明，他們有望攻克“超級(jí)高鐵”夢(mèng)想的一個(gè)關(guān)鍵缺陷，即管道不均勻或變形引發(fā)的劇烈振蕩，大幅改善乘客的乘坐體驗(yàn)。

這一成果為真空管道磁懸浮技術(shù)提供了可行性支持，不過在擴(kuò)大應(yīng)用和適應(yīng)極端工況方面仍需進(jìn)一步攻關(guān)。

5月16日發(fā)表在中國《鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)》的研究顯示，即使在接近真空的管道中，線圈不均勻或橋梁變形等微小缺陷也會(huì)使旅程變成噩夢(mèng)。但中國的工程師們表示，他們找到了將湍流強(qiáng)度降低近一半的方法，將“極端劇烈顛簸”降至“明顯但不難受”水平。

研究中，由中國航天科工集團(tuán)磁懸浮與電磁推進(jìn)技術(shù)總體部技術(shù)中心主任趙明主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，使用了超級(jí)計(jì)算機(jī)仿真和縮比原型測(cè)試。

研究團(tuán)隊(duì)指出，由于列車與軌道之間無物理接觸，系統(tǒng)中的電磁力會(huì)以不可預(yù)測(cè)的方式作用于車廂，最終導(dǎo)致會(huì)讓乘客“感受到極端不穩(wěn)定”的共振。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁懸浮列車以1000公里時(shí)速巡航時(shí)，軌道缺陷和電磁共振足以引發(fā)車廂劇烈低頻振動(dòng)。

2017年2月17日，加拿大，馬斯克在的超級(jí)高鐵艙比賽上發(fā)言。 視覺中國

根據(jù)1940年代制定的國際乘坐舒適度指標(biāo)——斯佩林指數(shù)（Sperling Index）進(jìn)行評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，震蕩在某些特定速度下會(huì)被放大，比如在時(shí)速400公里時(shí)震動(dòng)會(huì)達(dá)到“極度不適”級(jí)別的峰值。

當(dāng)時(shí)速達(dá)到600公里時(shí)會(huì)出現(xiàn)又一峰值，研究人員記錄到的斯佩林指數(shù)為4.2，也就是說長(zhǎng)期暴露于此類震動(dòng)下會(huì)“對(duì)人體有害”。

當(dāng)時(shí)速達(dá)到1000公里，震動(dòng)減弱至斯佩林指數(shù)3.1，也就是“勉強(qiáng)可忍受”的水平。

“我們的研究考慮了軌道不平、橋梁垂直彎曲，以及由地面線圈橫向不規(guī)則性引發(fā)的單頻激振。”研究團(tuán)隊(duì)寫道，“在1000公里/小時(shí)等效速度下，車體出現(xiàn)了2.6Hz、5.2Hz、7.8Hz和10.4Hz頻率的最大振幅。”

為解決這一問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種混合懸掛系統(tǒng)，將被動(dòng)氣囊與由人工智能控制的電磁作動(dòng)器相結(jié)合。

論文指出，這些電動(dòng)作動(dòng)器采用了兩種前沿控制策略：一種是“天鉤”控制，通過實(shí)時(shí)速度反饋模擬連接車廂與“靜止天空”的虛擬阻尼器，抵消低頻沖擊。另一種策略是PID-AI控制——通過比例、積分與微分算法調(diào)節(jié)懸掛力，并通過NSGA-II遺傳AI方法進(jìn)行優(yōu)化，以應(yīng)對(duì)軌道條件變化。

在使用六軸運(yùn)動(dòng)模擬器對(duì)1:10比例模型進(jìn)行測(cè)試時(shí)，該系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)軌道條件下將垂直振動(dòng)強(qiáng)度（以均方根加速度計(jì)）降低了45.6%。所有速度下的斯佩林指數(shù)均低于2.5，達(dá)到“明顯但不難受”的水平。

研究人員指出，未來仍有一些挑戰(zhàn)，例如將該懸掛技術(shù)擴(kuò)展至全尺寸列車，并確保其能在緊急制動(dòng)等極端工況下正常運(yùn)行。

兩個(gè)世紀(jì)以來，用真空管道造一條時(shí)速上千公里的超級(jí)鐵路，一直是科學(xué)家和工程師們的夢(mèng)想。

12年前，馬斯克提出的“超級(jí)高鐵”（Hyperloop）一度重燃了人們的希望。

然而，在電動(dòng)汽車、衛(wèi)星星座和火箭等領(lǐng)域取得巨大成功的馬斯克，最終在“超級(jí)高鐵”項(xiàng)目上吃了敗仗。他面臨的難題幾乎是難以逾越的：200倍于飛機(jī)艙壓的壓差、高速艙體振動(dòng)、易泄漏的混凝土結(jié)構(gòu)、磁阻失控，以及軌道毫米級(jí)精度的高要求。

《南華早報(bào)》曾形容，“超級(jí)高鐵”的失敗已成為西方科技傲慢的一個(gè)象征。

相較之下，中國正在全力推進(jìn)這一夢(mèng)想，意義已超越工程挑戰(zhàn)本身。

2022年11月25日，北京展覽館，“奮進(jìn)新時(shí)代”主題成就展。低真空管道磁懸浮高速飛車模型。 視覺中國

2021年9月，由山西省和航天科工集團(tuán)合作共建的超高速低真空管道磁浮交通系統(tǒng)全尺寸試驗(yàn)線項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，這是我國首條高速飛車全尺寸試驗(yàn)線。試驗(yàn)線利用超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)、低真空管道技術(shù)和超導(dǎo)同步直線電機(jī)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)最大速度1000公里/小時(shí)“近地飛行”。

試驗(yàn)線一期全長(zhǎng)2公里。2023年1月，首次超導(dǎo)航行試驗(yàn)在山西省大同市陽高縣的高速飛車試驗(yàn)基地取得成功。

在2024年7月的一次試驗(yàn)中，中國的科學(xué)家和工程師們創(chuàng)造了歷史——在一個(gè)低真空管道內(nèi)，一輛高速飛車完美地懸浮在22厘米的高度，在一條2公里長(zhǎng)的軌道上實(shí)現(xiàn)了航跡偏差近零的1000公里/小時(shí)級(jí)別的測(cè)試。

2024年8月，試驗(yàn)線一期在陽高縣成功完成低真空環(huán)境下系統(tǒng)集成演示驗(yàn)證試驗(yàn)， 并通過山西省科技廳現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試檢查。標(biāo)志著該項(xiàng)目具備項(xiàng)目驗(yàn)收的條件。

《南華早報(bào)》稱，馬斯克的“超級(jí)高鐵”因其復(fù)雜性而失敗，中國人則很好地利用了模塊化理念，比如預(yù)制的管段可以大規(guī)模生產(chǎn)，將成本削減了60%；分布式真空泵降低了能源消耗，而人工智能算法可以預(yù)測(cè)維護(hù)需求。

盡管中方項(xiàng)目未來仍需要克服一些難題。比方說，僅修建一條商業(yè)化的京滬線就需要數(shù)千億元人民幣的高昂成本；更長(zhǎng)的管道中的熱膨脹問題以及乘客應(yīng)急方案仍未經(jīng)過測(cè)試。

即便如此，中方傳達(dá)的信息十分明確——對(duì)于馬斯克拋棄的夢(mèng)想，中國正在書寫另一種結(jié)局，而這一次很可能會(huì)成功實(shí)現(xiàn)。

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