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理论上,我国高铁未来时速能达到1000km/h吗?现今的技术实现这个目标有什么困难?

  • 高铁
  • 2025-03-11 06:51:28
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我们先不说技术上可不可以实现,即使已经拥有先进的技术,让我们的高铁时速能够达到1000km/H,但是我们也不会去这样做,为什么不会去这样做呢?根据我们初中学习到的知识,我们用末速度-初速度/时间(2分钟),最后得到2.3的加速度,大约就是0.24G,0.24G什么概念呢?
理论上,我国高铁未来时速能达到1000km/h吗?现今的技术实现这个目标有什么困难?

我们先不说技术上可不可以实现,即使已经拥有先进的技术,让我们的高铁时速能够达到1000km/H,但是我们也不会去这样做。

为什么不会去这样做呢?

因为脱离了实际。

中国有960万平方公里的国土,高铁的线路网络概括下来就是“五纵六横八连线”。大部分的高铁运行的班次都不会超过1000公里,对于短距离的班次,可能每几十公里会设置一个停靠站,对于长距离的班次,可能每100-200公里会设置一个停靠站。

对于长距离的班次来说,按照现有高铁的运行时速,基本就是1小时左右的时间停靠一次。

如果我们将高铁的速度提升到1000公里/小时呢?

在线路和停靠站不变的情况下,假设高铁能够达到最高时速,那么可能就是10分钟左右停靠一次。按照这个设计,我们至少需要用1000公里/小时的速度运行大约一半的路程吧,不然刚起步就踩油门,这个就没有意义了。那么也就意味着,高铁需要在2分钟左右的时间,将速度提升到1000公里/小时的时速,最后再用2分钟来减速。

那么,2分钟提升到1000公里的时速,加速度是多少呢?

根据我们初中学习到的知识,我们用末速度(1000km/H)-初速度(0km/H)/时间(2分钟),最后得到2.3(米每二次方秒)的加速度,大约就是0.24G。

0.24G什么概念呢?就是相当于百公里加速度10秒的汽车,在全速起步时候的情况。在这种状态下,基本人是无法站稳和行走的。也就是说,如果我们使用如此高速度的高铁来进行旅行,每一个停靠站之间只有5分钟的平稳运行状态我们可以移动一下,其余时间我们都必须坐在位置上,而且也不可能有高铁服务人员给你提供服务。

如果是在短距离运行时,由于停靠站之间的距离缩短了,高铁一直都处于不停变速运行的状态,基本上全程我们都无法移动。

这其实并不符合现实中的高铁应用场景。所以,1000公里时速的高铁在现实中其实并不适用,我们也不需要如此高速的铁路服务。如果我们追求点对点的更快的交通服务,那还不如选择飞机。

未来一千公里每小时的高铁还处于计划当中,具体实施方案肯定是没有成熟的,目前技术水平还很难实现,必须在一些方面取得突破、在设计上采用新的思路。具体我们做如下探讨:

首先,我们了解一下1000千米每小时的概念。声速是1224千米每小时,目前民航客机的最高速度也就1000公里左右。

在地面把列车加速到1000千米每小时的速度,车体会和空气产生剧烈摩擦,气动布局目前可以用风洞吹出,使用怎样的材料去应对高速摩擦产生的热量和损耗,民航客机的表层材料估计还不能满足要求(高空空气稀薄,摩擦严重减弱),战机表层材料太贵。这是目前要去研究解决的问题。

第二,当前的高铁轨道的设计时速最高也就500千米的时速,适应1000公里的时速必须进进行大规模改造。改造工程量是一方面,目前能否有这个改造潜力还不得而知。轨道材料方面也是巨大考验,高速必定带来高磨损,需要研发出适应高速轨道的耐磨损、延展性强的材料。

第三,磁悬浮或者真空管道或许是一个解决方案。磁悬浮使得车体和轨道不接触,极大减少了阻力和摩擦,有利于发展提速到1000千米每小时,缺点是目前的磁悬浮技术还不够成熟,未进行大规模的商业化运营。

如果使用真空管道,可以有效解决空气阻力和车表材料问题问题,运行起来更加节省燃料,也免除了出轨的危险,缺点是建造成本太高,需要巨大的客流才能收回投资实现盈利。

第四,目前的电力机车还无法运行到1000公里的时速,需要取得技术上的突破才能实现。这方面如果可以,寻求国际合作可以分摊研发投入、整合技术优势,如此可能会有更快的进展。现有的超燃冲压发动机可以提到1000公里的时速,但是噪音和震动太大,成本也高,不太实际。当前高铁的解决思路是几个动力机车串联,以达到速度的要求,1000千米的时速也是可以参考这个思路的。

所以,1000千米的时速属于长远规划,那是十年以后事情了,目前的技术水平还不能实现,不论机车、材料、还是技术方案都存在巨大的问题没有解决。

未来如果出现1000千米时速的高铁,在繁忙地区之间架设真空管道或许是一个可行方案,客流可以解决成本问题,阻力的减小可以解决运营经济性的问题,这方面可以参考马斯克的思路。