中国创纪录的磁悬浮列车如何消除“隧道轰鸣”

新型100米缓冲结构像消音器一样疏导空气,为600公里/小时铁路扫清障碍。

中国创纪录的磁悬浮列车如何消除“隧道轰鸣”-有驾

中国的铁路研究人员宣称,他们成功大幅降低了时速约600公里(370英里)的磁悬浮列车冲出隧道时产生的低频冲击波。

这一突破的核心是在隧道口安装了一个100米(328英尺)长的吸声“缓冲结构”。实验室和现场测试表明,该新结构能将压力波动抑制高达96%,有望为未来的磁悬浮线路带来更安静、更安全的乘坐体验,并减少沿线居民、野生动物和基础设施运营商的投诉。

缓冲结构如何工作

任何高速列车进入密闭空间时,其前方的空气会被像活塞一样挤压。这堵压缩空气墙在出口处汇聚,释放出一种有时被比作微型雷鸣的轰响,因此得名“隧道轰鸣”。

随着速度提升,问题会加剧:在600公里/小时(373英里/小时)的速度下,仅需1.2英里(2公里)长的隧道就可能产生轰鸣;而相比之下,时速350公里(217英里/小时)的传统子弹头列车需要3.7英里(6公里)长的隧道才会出现轰鸣。

据《卫报》报道,中国工程师采用轻质多孔材料构建了这个新型缓冲结构,并在隧道入口段的内壁添加了匹配的多孔涂层。这种组合能让受困的空气在列车抵达隧道口之前就缓释掉,类似于枪械消音器中的挡板。

早期试验表明,该设计能将峰值压力降至接近背景水平,且不会显著增加施工复杂度或成本。该解决方案旨在攻克下一代磁悬浮列车的关键瓶颈。传统高速铁路的时速上限在350公里(217英里/小时)左右,因为钢轮和钢轨会承受越来越大的磨损。磁悬浮车辆悬浮在轨道上方几毫米处,避免了这种摩擦,因此可以运行得更快,但前提是必须控制好诸如隧道轰鸣之类的空气动力学副作用。

中国重启磁悬浮推进计划

这种新型缓冲结构将被安装在中国中车(CRRC)于2021年推出的最新原型车上,该车设计用于持续600公里/小时(373英里/小时)的运行。

中国目前唯一运营的磁悬浮线路是2004年采用德国Transrapid技术建成的上海机场快线,最高时速可达460公里(286英里/小时),但全长仅30公里(19英里)。国家规划部门多年来搁置了进一步的磁悬浮扩展计划,转而优先建设了创纪录的4.8万公里(29825英里)的传统高速铁路网。

如今势头再次转变。行业官员表示,600公里/小时(373英里/小时)磁悬浮列车平稳的无轮行驶体验和“电磁体的低沉嗡鸣声”,可能吸引乘客放弃国内航班,尤其是在繁忙的京沪走廊沿线。乘坐列车大约2.5小时即可覆盖京沪全程(与飞机门到门时间相当),票价仅为机票的一半,门到门的二氧化碳排放量减少七倍,并腾出紧张的机场时刻。

全球发展态势各异

中国并非唯一追求磁悬浮技术前景的国家。日本的中央新干线(Chuo Shinkansen)旨在以505公里/小时(314英里/小时)的速度往返东京和大阪,将目前2.5小时的行程缩短至约67分钟,不过建设延误已使其能否在2027年如期开通成疑。韩国则已开通了两条较短的磁悬浮线路。

相比之下,美国唯一获得联邦支持的项目刚刚受挫。交通部长肖恩·达菲(Sean Duffy)本周取消了为规划中的东海岸磁悬浮项目提供的拨款,理由是该计划近十年来规划不善、社区强烈反对、成本严重超支且毫无成果。

目前,中国的泄压缓冲结构作为迈向商业化可行超高速铁路的一个切实步骤脱颖而出。如果大规模试验能证实其96%的冲击波抑制效果,这一解决方案将有望扫除实验性原型车与新时代城际交通之间的最后几个主要技术障碍之一 —— 这种新时代交通将比当今的钢轮列车更快,同时比短途航空更清洁。

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