新型100米緩沖結(jié)構(gòu)像消音器一樣疏導(dǎo)空氣,為600公里/小時(shí)鐵路掃清障礙。
中國的鐵路研究人員宣稱,他們成功大幅降低了時(shí)速約600公里(370英里)的磁懸浮列車沖出隧道時(shí)產(chǎn)生的低頻沖擊波。
這一突破的核心是在隧道口安裝了一個(gè)100米(328英尺)長的吸聲“緩沖結(jié)構(gòu)”。實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明,該新結(jié)構(gòu)能將壓力波動(dòng)抑制高達(dá)96%,有望為未來的磁懸浮線路帶來更安靜、更安全的乘坐體驗(yàn),并減少沿線居民、野生動(dòng)物和基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營商的投訴。
緩沖結(jié)構(gòu)如何工作
任何高速列車進(jìn)入密閉空間時(shí),其前方的空氣會(huì)被像活塞一樣擠壓。這堵壓縮空氣墻在出口處匯聚,釋放出一種有時(shí)被比作微型雷鳴的轟響,因此得名“隧道轟鳴”。
隨著速度提升,問題會(huì)加?。涸?00公里/小時(shí)(373英里/小時(shí))的速度下,僅需1.2英里(2公里)長的隧道就可能產(chǎn)生轟鳴;而相比之下,時(shí)速350公里(217英里/小時(shí))的傳統(tǒng)子彈頭列車需要3.7英里(6公里)長的隧道才會(huì)出現(xiàn)轟鳴。
據(jù)《衛(wèi)報(bào)》報(bào)道,中國工程師采用輕質(zhì)多孔材料構(gòu)建了這個(gè)新型緩沖結(jié)構(gòu),并在隧道入口段的內(nèi)壁添加了匹配的多孔涂層。這種組合能讓受困的空氣在列車抵達(dá)隧道口之前就緩釋掉,類似于槍械消音器中的擋板。
早期試驗(yàn)表明,該設(shè)計(jì)能將峰值壓力降至接近背景水平,且不會(huì)顯著增加施工復(fù)雜度或成本。該解決方案旨在攻克下一代磁懸浮列車的關(guān)鍵瓶頸。傳統(tǒng)高速鐵路的時(shí)速上限在350公里(217英里/小時(shí))左右,因?yàn)殇撦喓弯撥墪?huì)承受越來越大的磨損。磁懸浮車輛懸浮在軌道上方幾毫米處,避免了這種摩擦,因此可以運(yùn)行得更快,但前提是必須控制好諸如隧道轟鳴之類的空氣動(dòng)力學(xué)副作用。
中國重啟磁懸浮推進(jìn)計(jì)劃
這種新型緩沖結(jié)構(gòu)將被安裝在中國中車(CRRC)于2021年推出的最新原型車上,該車設(shè)計(jì)用于持續(xù)600公里/小時(shí)(373英里/小時(shí))的運(yùn)行。
中國目前唯一運(yùn)營的磁懸浮線路是2004年采用德國Transrapid技術(shù)建成的上海機(jī)場(chǎng)快線,最高時(shí)速可達(dá)460公里(286英里/小時(shí)),但全長僅30公里(19英里)。國家規(guī)劃部門多年來擱置了進(jìn)一步的磁懸浮擴(kuò)展計(jì)劃,轉(zhuǎn)而優(yōu)先建設(shè)了創(chuàng)紀(jì)錄的4.8萬公里(29825英里)的傳統(tǒng)高速鐵路網(wǎng)。
如今勢(shì)頭再次轉(zhuǎn)變。行業(yè)官員表示,600公里/小時(shí)(373英里/小時(shí))磁懸浮列車平穩(wěn)的無輪行駛體驗(yàn)和“電磁體的低沉嗡鳴聲”,可能吸引乘客放棄國內(nèi)航班,尤其是在繁忙的京滬走廊沿線。乘坐列車大約2.5小時(shí)即可覆蓋京滬全程(與飛機(jī)門到門時(shí)間相當(dāng)),票價(jià)僅為機(jī)票的一半,門到門的二氧化碳排放量減少七倍,并騰出緊張的機(jī)場(chǎng)時(shí)刻。
全球發(fā)展態(tài)勢(shì)各異
中國并非唯一追求磁懸浮技術(shù)前景的國家。日本的中央新干線(Chuo Shinkansen)旨在以505公里/小時(shí)(314英里/小時(shí))的速度往返東京和大阪,將目前2.5小時(shí)的行程縮短至約67分鐘,不過建設(shè)延誤已使其能否在2027年如期開通成疑。韓國則已開通了兩條較短的磁懸浮線路。
相比之下,美國唯一獲得聯(lián)邦支持的項(xiàng)目剛剛受挫。交通部長肖恩·達(dá)菲(Sean Duffy)本周取消了為規(guī)劃中的東海岸磁懸浮項(xiàng)目提供的撥款,理由是該計(jì)劃近十年來規(guī)劃不善、社區(qū)強(qiáng)烈反對(duì)、成本嚴(yán)重超支且毫無成果。
目前,中國的泄壓緩沖結(jié)構(gòu)作為邁向商業(yè)化可行超高速鐵路的一個(gè)切實(shí)步驟脫穎而出。如果大規(guī)模試驗(yàn)?zāi)茏C實(shí)其96%的沖擊波抑制效果,這一解決方案將有望掃除實(shí)驗(yàn)性原型車與新時(shí)代城際交通之間的最后幾個(gè)主要技術(shù)障礙之一 —— 這種新時(shí)代交通將比當(dāng)今的鋼輪列車更快,同時(shí)比短途航空更清潔。
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