超级高铁是如何工作的?关于磁悬浮你需要知道的一切

2012 年,特斯拉和 SpaceX 创始人埃隆·马斯克 (Elon Musk) 首次提出了一个概念,超级高铁被吹捧为客运的未来。

超级高铁是如何工作的?关于磁悬浮你需要知道的一切

对于外行来说,超级高铁是一种高速客运系统,它涉及一个密封管,高速吊舱通过该管移动,从而缩短旅行时间。例如,从伦敦到爱丁堡的旅程——在火车上需要四个多小时——理论上只需 30 分钟。

此后,马斯克鼓励初创公司和学生主导的项目创建自己的超级高铁版本。高速系统使用磁悬浮的一个版本,但它是什么以及它是如何工作的?

什么是磁悬浮?

磁悬浮或磁悬浮是指仅使用磁场而没有其他支撑的物体悬浮在空气中。

除了超高速磁悬浮列车外,磁悬浮还具有多种工程用途,包括磁轴承。它还可以用于展示和新颖用途,例如浮动扬声器。

磁悬浮是如何工作的?

磁悬浮最著名的用途是在磁悬浮列车中。目前,仅在包括中国和日本在内的少数几个国家运营的磁悬浮列车是世界上最快的,创纪录的时速为 375 英里/小时(603 公里/小时)。然而,火车系统的建造成本非常高,而且往往最终成为很少使用的虚荣项目。

图片来源:能源部

磁悬浮列车技术有两种主要类型——电磁悬架(EMS)和电动悬架(EDS)。

EMS 在火车上使用电控电磁铁将其吸引到磁钢轨道上,同时 电子数据系统 在火车和轨道上使用超导电磁体产生相互排斥的力,使车厢悬浮。

EDS 技术的一种变体——如 Inductrack 系统中使用的那样——在列车底部使用一系列永磁体,而不是动力电磁体或冷却超导磁体。这也称为被动磁悬浮技术。

Hyperloop 如何使用磁悬浮?

在马斯克的最初概念中,豆荚漂浮在一层加压空气上,类似于漂浮在空气曲棍球桌上的冰球。然而,Hyperloop Transportation Technologies (HTT) 的最新版本技术——领先超级高铁竞赛的两家公司之一——使用被动磁悬浮来实现相同的效果。

图片来源:HyperloopTT

该技术已从劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 授权给 HTT,后者将其作为 Inductrack 系统的一部分进行开发。这种方法被认为比传统的磁悬浮系统更便宜、更安全。

使用这种方法,磁铁以 Halbach 阵列放置在胶囊的底部。这将磁体的磁力集中在阵列一侧,同时几乎完全抵消了另一侧的磁场。当吊舱经过嵌入轨道的电磁线圈时,这些磁场会导致吊舱漂浮。线性马达的推力推动吊舱向前。

HTT 的主要竞争对手 Hyperloop One 也在使用被动磁悬浮系统,其中吊舱侧的永磁体排斥被动轨道,唯一的输入能量来自吊舱的速度。

图片来源:维珍超级高铁

对于这两个系统,隧道中的气压使用气泵降低,以帮助吊舱移动。低气压显着降低了阻力,因此只需要相对少量的电力即可实现最高速度。

超级高铁进度

既然我们了解了磁悬浮,现在是时候看看公司在扩展通用技术方面取得的进展了。

令人振奋的消息是,维珍的超级高铁在 2 座 Pod-2 上安全地运送了两名乘客。这辆车是我们以后对公司的期望的小得多的版本。根据维珍航空的预测,我们总有一天会看到一辆 28 座的乘用车。

当前型号仅达到每小时 107 英里,但是,他们安全地做到了,我们称之为新技术的胜利。

当然,Elon Musk 不会让 Virgin 夺走 Hyperloop 的所有荣耀。今年 7 月,马斯克在推特上表示,他期待建造一条 10 公里长的多条曲线隧道,以更好地模拟现实生活中的超级高铁旅行。

超级高铁的未来

随着 2020 年取得如此巨大的进步,很自然地想知道我们什么时候会看到交通系统得到充分利用。现在说实话还为时过早。这项技术非常昂贵,要达到科学家和工程师认为的预期速度还有很长的路要走。

就目前而言,我们将继续关注进展,并让您了解基于磁悬浮的交通工具(例如 Hyperloop)的最新发展。