超级环 美媒：比飞机还快？真实时速只有187公里

制作：龙魂

出品单位：中国科学院计算机网络信息中心

最近，One 表示他们可能会在迪拜建造世界上第一条超级高铁来运送乘客。 建成后，运营速度将比普通高铁快3-4倍，甚至比民航客机快1倍。 美国西海岸至东海岸最短时间预计将从近6小时缩短至45分钟。

去年5月，美国One公司的超级高铁推进系统首次在户外测试成功。 消息传出后，不仅受到美国媒体的热烈追捧，不少中国媒体也对此表达了难以言喻的赞誉。 那么，“超级环”在实验中真的比飞机更快吗？

比飞机还快？真实时速只有187公里

国内外媒体竞相报道，报道的数据也存在一些出入。 更可怕的是，一些媒体报道的数据根本经不起推敲。 笔者结合国内外媒体报道进行分析。

据美国当地时间5月11日CNBC报道，美国初创公司One的超级高铁推进系统首次户外测试成功。 3米长的实验“滑轮”在铺好的轨道上运行了2秒，最终速度达到400英里每小时（约640公里/小时），撞到了91米外的一堆沙子，减速停下来。

据搜狐等国内网络媒体报道，在测试跑道过程中，测试推进系统以2.5倍重力的推力加速，最终速度达到每小时400英里，约合每小时640公里，并撞上了沙子。桩距91米，减速停车。 据了解，测试车辆的发动机和测试轨道类似于两个互斥的磁铁。 大约 1,500 磅（680 公斤）重的测试车辆开始移动后，多个磁铁被激活以加速车辆。 0-96公里/小时加速仅需1.1秒，最高时速约为640公里/小时。

据财富在线报道，在北拉斯维加斯的一次公开测试中， One 的推进系统成功地将轨道上的一辆电车加速到每小时 116 英里（187 公里），然后撞上了它。 在一堆沙子上。 这是该公司努力建设未来交通系统的一个重要里程碑。 整个测试过程持续了不到2秒。 未来，超级高铁的最高速度将达到750英里（约合每小时1200公里）。

网友们一定发现了，CNBC、搜狐和《财富》网络版的报道存在很大出入。 CNBC和搜狐称，时速达到约640公里，而《财富》网络版称，时速仅为187公里。 那么是谁呢？ 报道真实可靠吗？

笔者运用高中物理知识进行演示。 由于马斯克的“超级环”测试并不是在真空环境中进行，而是在只有标准气压一半的管道中，因此空气阻力必然存在。 即使退一步讲，为了计算方便，作者也没有计算空气阻力。

据媒体报道，加速度为2.5g。

那么根据V=at的公式，V=25m/s^2*1.1s=27.5m/s

也就是说1.1s内速度为27.5m/s，换算下来约为99km/h。 由于实验小车撞到了91米外的沙堆，速度减慢并停了下来。 此外，视频中，实验小车在撞到沙堆后仍然滑行了很长一段距离。 至少从视频来看，笔者认为，撞到沙堆后的滑动距离，不会比加速距离短很多，所以位移肯定小于91米。 笔者感觉加速距离应该在60米以内。 另外，实验滑轮本身仍然有3米长。 那么，我们退一步，以91米为最大位移，并将实验滑轮视为质点，忽略实验滑轮长3米的实际情况。

那么根据公式S=1/2at^2，91=0.5*25*t^2，t=2.7s，

也就是说，即使位移为91米，最大加速时间也只有2.7秒，然后将这个数据代入v=at。

可以得出v=at=67.5m/s=243.0km/h，也就是说即使在91米长的轨道上，最高速度也只有243公里每小时。 报道的每小时 640 公里的速度是基于当前的物理知识。 这是根本不可能实现的。 网络版《财富》声称时速只有187公里，相比之下更加可信。

那么，为什么真实时速是187公里而不是243公里呢？ 除了前面提到的空气阻力因素之外，还有前面提到的实验滑轮在撞击沙堆后仍然滑动了很长的距离。

将v=187km/h=52m/s代入公式v=at，可得t=2.08s。

然后将t=2.08s代入公式S=1/2at^2，S=54m。

也就是说，在撞上沙堆之前，实验滑轮滑行了54米。 从视频来看，这个数据还是比较接近实际情况的。

中国高铁速度比超级高铁实验还要快

根据之前的计算，作者将整个实验还原给网友：

美国当地时间5月11日，美国初创公司One进行了一项“超级环”实验。 3米长的实验小车以2.5倍重力的推力加速。 经过2.08秒的加速，实验小车以每小时54米的速度行驶，时速达到187公里后，撞上了沙堆，然后又滑行了37米。 实验小车的速度降为零，距离起始位置91米。 而且，作者的推测是，实验滑轮经过1.1秒加速，达到了99公里每小时的速度，这和One给出的1.1秒加速到96公里每小时的数据几乎是一样的。 每小时3公里的误差很可能是由于作者没有计算空气阻力造成的。 造成的。

媒体报道的每小时640公里的速度，很可能是媒体的误解造成的。 据笔者了解，每小时640公里的“超级环”是“超级环”希望在未来几秒内达到的极限速度，而不是现实中已经达到的速度。 结果。 因此，一些媒体吹捧一个仅滑行几十米、纸面最高时速的“超环”就压倒了中国已经绵延数万公里的国土，是非常不科学的。

即使未来能够达到每小时640公里的速度，“超级高铁”在速度上也未必能打败高铁。

事实上，中国高铁列车在2014年就达到了605公里/小时的测试速度。中国南方机车车辆股份有限公司的一款车型的测试速度达到了605公里/小时，打破了574.8公里/小时的世界纪录。 h一举被法国高速列车TGV设定。 另外，根据网上曝光的照片，中国高铁最高测试时速为707公里。 不可否认，这个数据还没有得到官方认可。 日常高铁、高铁之所以锁定在200-300公里时速，是因为安全性还有待检验，而我们的领导人考虑到对人民负责的态度，在这方面非常保守。 另一方面是出于经济原因——空气阻力的大小与速度的平方成正比。 过高的速度会导致空气阻力显着增加，从而导致大量的能量消耗在应对空气阻力上，这是非常不经济的。

“超级环”在目前技术水平下不适合商业化

就“超级环”项目而言，技术上来说只是小学生的作业。 即使未来马斯克最初的想法能够实现，建设成本也会非常高。

与轮轨相比，磁悬浮的成本更高。 首先，需要专门的轨道，所有道路都必须有桥梁引导。 其次，需要封闭轨道，只能运行专用线路。 第三，电缆敷设信号系统的建设和维护高于普通轨道交通。

比如，从成本来看，当年京沪磁浮报价为4000亿元，而高铁报价约为1300亿元。 虽然实际造价是2200亿，但对比磁浮报价4000亿元（如果真的建成的话）。 ，成本可能会高于4000亿），还是有成本优势的。

从运营成本来看，高铁的成本明显低于磁悬浮列车。 由于京沪磁浮仅存在于图纸上，已建成的上海磁浮实验线只能作为示例。 上海磁浮试验线全长29.8公里。 即使票价达到几十元，每次都是满载，也很难收回运营成本。 预计票价应该在240元左右才能收回成本。 从温州到上海，如果乘坐二等座高铁，票价只需226元。

同时超级环，建造一条只有标准大气压一半的压力管道的成本将高得令人难以置信。 欧洲强子对撞机项目的主体部分是位于地下100米深处、长27公里、直径15米的环形真空管。 即使不包括相关仪器，仅这个真空管的工程和工程人员费用就花费了30亿欧元。

航线规划是一个大问题——民用客机在高速飞行时应尽量避免转弯，因为高速飞行转弯会给乘客带来极度不适。 飞机在天上可以直线飞行，但在地面上，受制于各种条件，“超级环”要想始终保持直线运行，路线设计必须非常讲究（以目前每公里300公里的速度）在我国，转弯半径高达7公里（为避免高速转弯造成的一系列不良后果），作业时必须经常减速，加速度必须控制在常人能承受的范围内。可承受——过大的加速度会让人难以承受，我们不能总是要求每一位乘客都具有飞行员的抗负载能力（人体能承受4-5m/s的加速度就很好了） ^2 很长一段时间）。 再加上到达减速度和离开加速度等因素，运行速度根本无法提高。 整个系统可能并不比中国先进的高铁系统更具成本效益。

此外，马斯克的“超级高铁”还存在运载乘客太少的问题——马斯克曾声称，每个车厢预计可运载6至8人，并且可以单独运行，也可以连接起来组成一列火车，每30秒就可以行驶一趟。 有一趟车，单程票价约20美元。 如此小的运输量，别说是春节，即便是日常情况下，“超级环”根本无法满足需求，注定是有钱人的游戏。 如此少量的客流量平分票价，马斯克所谓的20美元票价完全是投资者的馅饼。

诚然，随着技术的进步，过去存在的许多问题将不断得到解决。 但至少在目前情况下，实现从旧金山到洛杉矶的“超级高铁”只需30分钟，并在2019年实现货运，2021年实现客运，维持美国票价非常困难。商业运营20美元。

中国在真空管超高速磁浮列车上更先进

事实上，我国也一直在研究真空管道运输，技术成果相当引人注目——西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所于2013年2月实现高温超导磁悬浮环形造型. 沿轨道运行，载人时速为 50 公里。 2014年5月，西南交通大学建成了全球首个真空管超高速磁浮列车样机试验平台，成为全球首个真空管运输（ETT）系统。 列车理论速度达到每小时2900公里。 诚然，由于赛道长度有限，2900公里每小时的实际速度仍然只是理论上的。

事实上，我国真空管道运输也是针对未来超长距离输送的客观需求，而不是取代现有的高铁系统。 而即使着眼未来，马斯克的“超级环”在技术上也无法与中国的真空管道运输相比——中国采用的是高温超导磁悬浮技术，而据外媒报道，虽然“超级环”使用的是磁铁，但它并不是真正的磁悬浮，因为磁悬浮不仅利用磁力使列车悬浮在轨道上，而且还带动列车高速前进。

按照马斯克的设想，列车前部安装了一台压缩机，由电力驱动。 它的作用是将列车前部的空气抽到后部，产生类似于喷气发动机的推力效果——这种列车本质上是“空气动力悬浮”，并不是真正的磁悬浮，更不用说高空飞行了。 ——中国已经实现的温度超导磁悬浮。 就真空管道而言，由于目前的高铁，空气阻力占总阻力的一半。 当速度达到每小时数千公里时，83%的能量将消耗在空气阻力上，而“超级环”的管道环境为标准大气压的一半，在超长距离运输场景下，根本无法与中国的真空管道运输技术相媲美。

总之，与我国目前的高铁和正在开发的真空管道交通相比，“超级高铁”的实用性和性价比都不如高铁； 从技术成熟度来看，“超级高铁”还不如中国正在发展的真空管道交通。 ，而我国真空管道运输的研发进度和技术成熟度仍领先于“超环”。

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