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“超级铁路”构想百年史

2017-07-27 12:51:28来源:光明网
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摘要:“超级高铁”的核心设计是列车在封闭的真空管道中运行,以减少阻力的方式提高速度。然而如果把时间倒拨回两百年前,英国机械工程师乔治·麦都思早在1812年就已提出过类似的设计。

由现实版“钢铁侠”马斯克提议的“超级高铁”最近成功进行了第一次户外测试,引爆全球对未来交通的畅想。这种汇集了磁悬浮、真空管道等高科技的“超级高铁”号称时速可达1230公里,听上去充满科幻色彩。不过美国《国家地理》杂志网站认为,将发明“超级高铁”的桂冠赠与马斯克可能有些言过其实。若追根溯源,类似“超级高铁”的构想早在两百年前就已出现,甚至还曾投入真正运营,只是由于经费和技术等原因最终黯然收场。

天才发明家的灵光闪现

“超级高铁”的核心设计是列车在封闭的真空管道中运行,以减少阻力的方式提高速度。然而如果把时间倒拨回两百年前,英国机械工程师乔治·麦都思早在1812年就已提出过类似的设计。

钟表匠出身的天才发明家麦都思一直对压缩空气兴趣浓厚,曾搞出很多超前发明。例如他在1800年发明了以压缩空气为动力的“气动马车”,后来又在此基础上发展出“爱奥尼亚气动公交车”,在每个车站都设有气泵补充压缩空气——与现在的电动公交车充电模式如出一辙。1810年,乔治·麦都思提交利用压缩空气在管道中传递信件和货物的专利后,突然灵机一动——既然可以用压缩空气在管道中运送货物,为何不能运人呢?他的“管道铁路”构想是在直径30英尺的巨大封闭管道中设置两条铁轨,让车厢在压缩空气泵的推动下沿着铁轨“高速”运行。不过他此时设想的“高速”是相对于当时的“普速交通工具”——马车而言,时速为60英里。

“管道铁路”对世人传统观念的冲击是颠覆性的。要知道,世界公认的第一条真正蒸汽铁路——英国利兹-米德尔顿铁路此时也才刚交付使用。因此新出现的“管道铁路”收获的是满满的质疑,除了造价高、工程量大等,人们普遍担心仅依靠压缩空气泵能否推动笨重的列车高速前进?尽管麦都思极力让人相信“真空状态下平滑表面的物体加速度理论上可以很高”,但也无济于事。1825年他又提出修正方案,主张使用同样是新生事物的电力代替压缩空气作为列车动力,但最终仍不了了之。

各种奇思妙想层出不穷

尽管麦都思的设想没能成为现实,但“管道铁路”这种超前设计还是吸引了众多发明家前仆后继。1824年,一名叫做瓦兰斯的发明家首先用示范模型将“管道铁路”从纸面设计变成现实:这是一条很短的、6英尺直径的铸铁管,管中焊上两条铁轨,整个铸铁管呈封闭的环形,列车模型就在这个封闭环形中沿着铁轨运行。这个“环形管状铁路”成功获得专利,并且证明“管道铁路”是可以造出来并能让车厢在其中运行。

受此鼓励,“管道铁路”迎来黄金发展期。1835年,发明家亨利·平克斯修建了一条真正的“管道铁路”。他认为麦都思和瓦兰斯的失败在于高密封管成本太高,且动力系统不靠谱。因此他除了使用蒸汽机-活塞动力外,还增加了绳索拉动的方法来维持环形线路列车的运行。平克斯在肯辛顿运河边修了一条示范线路,通过刊登广告吸引了不少投资人的兴趣。但他精心设计的混合动力系统故障连连,最终遭遇失败。

1838年,英国工程师萨木达兄弟和空气动力学工程师、麦都思的狂热崇拜者克莱格在西伦敦修建了半英里长的试验管道。与麦都思构想不同的是,这条试验线路采用顶部开槽的焊接铸铁管,通过压缩空气泵和活塞提供动力,管道直径9英寸,输出功率16马力。这条试验线路并非环形而是一条直管,因此被戏称为“有来无回线”。从公关角度而言,他们的试验非常成功,并在当时的发明圈内激起“管道铁路狂热”。但时人记载称,试验线路上的模型车“跑得比马车还慢”,即便是在理想的实验室环境下,也只能跑到30英里的时速。

爱尔兰都柏林-金斯顿区间的“管道铁路”是第一条投入实际运营且能载人的此类铁路。这条“超级铁路”采用15英寸管道,使用飞轮-活塞系统提供动力,列车在管道上方而非管道中间行驶。自1843年3月18日至1844年3月,共运行了35次列车,最高峰时一周试乘旅客多达4500人。但这种列车速度慢、运行条件苛刻,更糟糕的是由于加速不均匀,乘客体验极不舒适,新鲜感一过就无人问津了。

世博会成就“管道铁路”巅峰

由于“骑在管道上的列车”实施虽易,但效果不理想,后来的发明家们还是把注意力集中在“管道内跑火车”上。“超级铁路”很快迎来了最辉煌的时代。1864年英国举办的世博会上兴建了许多富有挑战性的尖端市政工程,其中就包括全长550米的“水晶宫气动铁路”。这条铁路的设计师是拉梅尔,他在世博会主会场“水晶宫”附近设立一条直径达9英尺、内设铁轨的“准密封管”,以蒸汽机为动力的巨大风扇向管道内吹入或吸出空气,驱动车厢往返移动。这辆新奇的“超级列车”在1864年的世博会期间大出风头,英国政府还乘兴推出连接滑铁卢车站至首相府的“超级铁路”方案。只可惜这届世博会闭幕后,非但滑铁卢-白厅线没了下文,就连水晶宫线也因运营费用高、游客日渐稀少而匆匆停运拆毁,以至于长期以来人们只能通过猜测来推想这条铁路的大概位置,直到1992年在水晶宫旧址发现管道残迹才算有了个大概眉目。

而在大洋彼岸,美国人比奇也在1870年2月26日尝试将“超级铁路”用于纽约城市轨道交通体系,开通试验性质的“纽约海滩线”。它位于纽约百老汇街沿线,全长仅95米,试运行期间票价25美分。设计者希望将线路延长至纽约中央公园,建成长8公里的运营线路。但当时纽约政治家都不支持该项目,延长线项目拖到1873年才获批,这时民众对“海滩线”也失去了兴趣,随后因股灾爆发,“海滩线”无疾而终。

此后欧美人似乎对“管道超级铁路”丧失了兴趣,尽管火箭先驱戈达德在20世纪初提出过被认为“迄今最接近实际”的“真空管道超级铁路”构想,却因一战爆发而没了下文。一战后美国人在长途客运方面“移情别恋”,转而热衷于发展民航和高速公路客运,“管道超级铁路”方案难以吸引太多投资者和关注——许多人坚信,这一障碍同样会影响今天的“超级高铁”方案。

责编:王亚男

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