轟轟烈烈的雙11剛剛結(jié)束，你是不是正在翹首以盼，等待快遞小哥的召喚?倘若有時速高達1200公里的快速管道運輸系統(tǒng)，也就是高鐵中的超級高鐵，是不是有立等可取的驚喜?
超級高鐵
2013年，特斯拉和SpaceX的首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克(Elon Musk)提出了“超級高鐵”的概念：一種管道運輸系統(tǒng)，它可以將乘客或貨物裝在膠囊形車廂內(nèi)運輸，采用磁懸浮+低真空模式，時速超過1200公里，具有超高速、高安全、低能耗、噪聲小、污染小等特點。
在國際培訓和研究中心享有盛譽的創(chuàng)新項目Swissloop，其基地就在瑞士聯(lián)邦理工學院。該項目是基于特斯拉創(chuàng)始人Elon Musk的超線計劃，為速度高達1200公里/小時的快速管道運輸系統(tǒng)開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，由全球多個團隊共同進行。Hyperloop Pod超級高鐵競賽每年均會在Musk的SpaceX公司舉行，參賽者在比賽中展示其設計的超高速管道列車的功能。繼2017年獲得第三名之后，Swissloop隊有望問鼎2018年的冠軍。但是，真空管中的馬達控制器出現(xiàn)了問題，粉碎了這個夢想。Hanno Kappen，瑞士聯(lián)邦理工學院電氣工程系的學生，也是2018年研發(fā)團隊學生小組的20名成員之一，他將為我們揭秘瑞士超級高鐵。
堪比超跑的加速性能
“項目車輛，被稱為pod，必須在幾秒鐘內(nèi)在Spacex公司提供的測試管道中加速到可以達到的最高速度，并及時停車。” Kappen解釋說。pod無人車間的競賽在美國由SpaceX開發(fā)的“超級管道”中進行，這是一根長1.25公里，直徑1.8米的半真空管道。車輛沿著錨定在管道上且貫穿整條管道的工字軌行駛。比賽要求和短程高速賽車相同：在可用距離內(nèi)達到最高速度，并設法避免在軌道尾部撞車即取得勝利。驅(qū)動能量必須由不配備內(nèi)燃機的pod提供。Swissloop設計的Mujinga由250 kWh的電池供電，最大輸出540馬力。四個車輪各由一個110 kW的輪轂電機推動，且表面涂有特殊的聚氨酯泡沫層，有利于實現(xiàn)超強加速和剎車。Swissloop團隊2018年的目標是達到約500公里/小時的速度，堪比超跑。
精益求精的科技
“ 不同學科的團隊必須密切合作才能達到這樣的速度?！?Hanno Kappen告訴我們，這輛車是由來自設備制造、車輛技術(shù)、電氣工程/電子以及液壓和氣動領(lǐng)域的專家共同研究的成果。
車輛整體采用超輕型結(jié)構(gòu)。底盤和其他部件均由碳纖維和鋁等輕型材料制成。每個部件的重量都經(jīng)過計算，有時為了一個部件節(jié)省幾克的重量，團隊專家往往會嘗試各種辦法。也只有這樣，才能使得這個動力強勁的龐然大物保持在300公斤內(nèi)。
滿足類似一級方程式賽車的高要求
“為實現(xiàn)車輛的高速行駛，我們在傳感器技術(shù)、控制器和執(zhí)行器方面都存在著特殊的挑戰(zhàn)?！?Kappen解釋說。在高速行駛下，這些部件幾乎都達到了極限性能。以500公里/小時的速度行駛時，即使是軌道上最輕微的不平整也會對車輪和整個機械裝置造成巨大的沖擊，必須以閃電速度進行補償。車軸、懸架和減震器必須滿足一級方程式賽車的要求。
車輛也沒有轉(zhuǎn)向器，必須通過對單個車輪驅(qū)動進行微小的調(diào)整來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這些車輪由彈簧和減震器連桿壓到軌道上，并通過傳感器向控制器報告位置偏差。因為鋼軌偏差的公差非常嚴格，這就必須在毫秒時間內(nèi)作出反應。此外，垂直車輪還必須施加受控壓力，以在加速或剎車時控制車輛的縱向傾斜角度。
在超過500 km/h的速度下，需要實現(xiàn)極耐腐蝕的電氣連接
行業(yè)合作
“沒有其他公司的鼎力支持，我們將永遠無法完成這個項目。”Hanno Kappen坦言道。這不僅包括大量的pod部件，也包括設計和操作方面，采用的都是前沿技術(shù)。他的團隊由四名電子技術(shù)系學生組成，他們的任務是克服車輛在能源供應和控制領(lǐng)域面臨的所有挑戰(zhàn)。這包括電池管理、傳感器和執(zhí)行器的各種電子子系統(tǒng)，以及連接網(wǎng)絡的開發(fā)。通過這種網(wǎng)絡，可管理控制器和許多外圍設備之間的數(shù)據(jù)和命令傳輸。
綠色的中樞通道
Kappen說：“我們的電子技術(shù)團隊與以高品質(zhì)而聞名的菲尼克斯電氣進行電氣網(wǎng)絡的合作，這非常重要，菲尼克斯電氣可提供廣泛的咨詢和大力的支持。很明顯，M12圓形連接器最適于我們的應用?！狈颇峥怂闺姎饧皶r交付了合適的電纜材料，由于采用了綠色端蓋，這些“中樞通道”清晰可見，特別是在Kappen開發(fā)的中央網(wǎng)絡控制器中，該電路共有20個多位通信連接。Hanno Kappen用一句話總結(jié)了與菲尼克斯電氣的合作：“菲尼克斯電氣瑞士分公司提供的快速且專業(yè)的支持令我印象深刻。”瑞士聯(lián)邦技術(shù)研究所的團隊在2018年技術(shù)突破慘遭失利后繼續(xù)嘗試改進。瑞士作為一個隧道大國，也在計劃建設自己的真空高速管道，未來還將與菲尼克斯電氣進行更加緊密的合作。
（轉(zhuǎn)載）
