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别人家的孩子系列!13岁中学生改良马斯克“超级高铁”方案,可为列车提速一倍
2019-11-5 22:31 | 查看: 149| 评论: 0

2012年,埃隆 · 马斯克(Elon Musk)提出了“超级高铁(Hyperloop)“的概念,其原理是利用磁悬浮让列车的运送舱在几乎真空的管道中前进,每舱可搭乘28人,以每小时600英里的速度飞驰着穿越国家,甚至跨越大陆。


然而到目前该项目仍在研制阶段,并且安全性和清洁性上一直饱受争议。


最近,一位13岁的中学生却设计了一种更加安全、环保并且成本更低的超级高铁方案,或许能够为“超级高铁”提供一种新的思路。她在Elon Musk想法的基础上进行了改良,希望通过真空管整体移动现有的火车。


这一创意刚刚在美国举办的3M青年科学家挑战中赢得了年度第二名。



来自中学生“超级高铁“折衷方案


Caroline Crouchley的方案是在现有的火车轨道旁建设磁悬浮管道,管道中的被磁力驱动的穿梭机将通过磁臂带动现有轨道上的列车行进。



Crouchley说,这个系统可以利用现有的铁轨和列车,从而降低基础设施的成本,并且还能消除乘客在真空中行驶存在的安全风险,这样的设计还不需要使用柴油发动机,从而使列车更加环保。


在超级高铁中,乘客将乘坐在接近真空的低压管内的悬浮车厢内,从而使车厢每小时可能行驶600英里以上。据海外科技媒体fast company报道,Crouchley的概念并没有理论上的超级高铁那么快,但理论上它的运行速度仍是标准列车的两倍以上。


Crouchley称,应该将真空管道放置在现有列车旁边,而不是将乘客放进管道中承担真空管塌方的危险,管内的磁性梭子内嵌有稀土磁铁,与火车相连并向前推动,该系统可以利用可再生电力运行。


Crouchley还希望通过她的清洁超级高铁方案,辅助解决交通运输带来的气候危机。Crouchley告诉记者: “我想做这样的研究是因为如果我们能够提高火车的效率,那么我们就可以减少公路上汽车、卡车和公共汽车的数量。


Caroline Crouchley设计了一款创新的超级高铁概念车


Crouchley还表示她的灵感来源于现实生活,Crouchley来自纽约州的花园城,在她生活的地方,火车是主要的通行工具,她也经常和家人一起乘坐火车去纽约旅行。


Crouchley说:“当我了解埃隆·马斯克(Elon Musk)和超级高铁时,就被它吸引了,因为我喜欢快速的东西,但我也觉得这对乘客来说非常危险。”Crouchley一直对火车技术很感兴趣。尽管一些专家将超环的概念称为“ 完全不切实际的”“,而且这种技术永远不会被制造的可能性仍然很大,Crouchley希望它最终能够向前发展。



她将自己的设计视为可以更早实现的中间步骤。“(超级高铁)需要的是循序渐进的步骤,我认为我的项目从现在到需要去的地方是一个更实际的飞跃。我提出的设计提供了高速火车旅行,该火车可以更快地开发并且成本更低。使用现有的通行权更有意义。我是Hyperloop的大力支持者,但我现在将我的项目视为一个更可行的机会。


得知她的想法后,她的科学老师鼓励她参加青年科学家挑战赛,美国的中学生通过提交一个视频参加这个挑战赛,在视频中阐述自己对于一个日常问题的巧妙解决方案。


Crouchley参赛视频链接:

https://www.youngscientistlab.com/entry/2049


“有了灵感后,我对自己的设计、 Hyperloop 和 Maglev 进行了大量研究。 我把我的设计写在纸上,然后把它输入Autodesk Inventor (一个3D 设计的计算机程序)。



Crouchley指出,磁悬浮列车是一种非常高效但昂贵的列车设计,同时,她得出结论,更传统的 Hyperloops 形式也有它们的缺陷。


Crouchley说: “超环非常危险。”“我的设计可以比现有的列车技术更便宜、更高效。 它也比Hyperloop更安全。我的设计可以100% 依赖可再生能源,因此不再需要柴油发动机或电动马达,这使得火车更轻,所以它可以移动得更快。


获奖之后,Crouchley收到了来自母校在Twitter上的点名表扬。



Hyperloop会是地面交通的未来吗?


Hyperloop的概念自2012年被Elon Musk提出以来,一直备受争议。


Hyperloop被翻译为超回路列车,又称超级高铁,是一种高速运输系统概念的总称,目前正在研发阶段。Hyperloop预定在美国建造,灵感来自于北加州高速铁路的工程缓慢。这套系统的运输舱运行于减压、近真空的管路中,以太阳能供应的电磁悬浮原理轨道中行驶,运输舱则使用线性感应马达和空气压缩机推进。


超回路列车的初步概念设计由 Tesla 及SpaceX 二公司的工程师共同完成,而其设计文件最初是发布在 Tesla and SpaceX的技术blog上,并最终在2013年8月向大众公开,此版本的Hyperloop被称之为Hyperloop alpha,其中记载了仅供载客的版本造价为60亿美元,而能同时提供载客和车辆运输的版本造价则为75亿美元,也就是指说只有高速铁路的十分之一。多位运输工程师在2013年对规划中的加州路线预算提出质疑,评估建设的规模和科技的不确定风险后,质疑者认为预算总金额过低且不切实际。超回路列车在技术和经济上的可行性并未有前例可实证,且仍有许多争论。


初期设计文件中规划了一条概念路线,以洛杉矶区域为起点,开往旧金山湾区,大部分的路线与5号州际公路平行。初步分析显示此路线旅程的总运行时间为35分钟,路线总长354英里(570千米),列车平均时速为598英里每小时(962千米每小时),最高时速则为760英里每小时(1,220千米每小时)。


2015年10月下旬,超回路列车运输科技正式宣布将在2016年初开始第一阶段的工程,将在旧金山至洛杉矶间的中段位置,加利福尼亚州金斯郡境内建造一段耗资60亿美元、可运行的正式轨道。


尽管困难重重,但是不少大公司都很愿意为这一科幻概念买单:迪拜已经在沙漠中竖立起了超级高铁“试管”,欧洲也在积极尝试相关工程。


有消息称,维珍超级高铁一号(Virgin Hyperloop One)和迪拜供应链公司DP World已获印度州政府批准推进超级高铁建设,这进一步引起了争论。


Virgin Hyperloop One是开发Hyperloop的公司之一。


拥护者称,这项技术比航空业更具可持续性,并且比高速火车要快得多,但是Hyperloop真的是一种可行的未来交通方式吗?


或者说,我们真的能够在不久的将来,乘坐这种只在科幻电影中出现的超高速管道列车吗?


早已有之,但困难重重的“超级高铁”之路


尽管充满了未来主义色彩,但超级高铁的概念早已有之。


“在技术上,这不是一个新概念,因为真空运输的概念已经存在了一段时间,”在伦敦工作的咨询公司Mott MacDonald的全球铁路和运输负责人Chris Dulake解释说。


他指出了Isambard Kingdom Brunel的工作,他是一位开创性的英国工程师,他在1800年代后期尝试使用压缩空气来运输马车。


他说:“如果你去英格兰西南部的布里斯托尔的布鲁内尔博物馆,你会看到布鲁内尔为推进火车而组装的原始原型。


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