未來的火車可以在空中“飛”嗎

超級大橋是怎么建成的？研究人員是怎么探索宇宙的？動車為什么能跑那么快？我們國家的一項項超級工程到底是怎么完成的？讓我們一起來聆聽大科學家講述超級工程背后的故事，深入感受科學的魅力吧！

作者簡介：翟婉明軌道交通工程動力學專家、中國科學院院士、西南交通大學首席教授。翟教授建立的車輛軌道統一模型，在國際上被稱為“翟模型”，他的多項研究成果被廣泛應用于中國鐵路提速重載運輸及高速鐵路工程領域。

火車是如今最為普遍的出行工具之一，許多同學都坐過火車，它為我們帶來了極大的便捷。

世界上第一臺蒸汽機車出現后，人類邁人了鐵路時代。因為當時使用煤炭或木柴做燃料，所以人們都叫它火車。隨著技術的不斷升級，相繼出現了內燃機車、電力機車、磁懸浮列車等。中國鐵路也取得了非常多的成就，尤其是中國高鐵，在過去十年間獲得了突飛猛進的發展，頻頻刷新世界紀錄，已經成為一張亮麗的國家名片。

那么，中國高鐵究竟有多厲害呢？為什么會享譽世界呢？

有人在中國高鐵上做過一個有趣的實驗：將一枚硬幣豎直放置在時速300公里的高鐵列車窗臺上，硬幣居然豎立8分鐘不倒。這個小實驗的視頻發到網絡上后，引發海內外熱議：為什么硬幣可以豎立8分鐘不倒？中國高鐵還有哪些超能力呢？

從2008年到2019年，這1 1年間，我國高鐵建設取得了迅猛的發展，運營的里程已經突破3萬公里。3萬公里是什么概念呢？除中國以外，世界上其他所有國家的高鐵里程加起來都不足3萬公里。我國高鐵的運營速度，目前達到了350公里/小時，是世界上運營速度最高的。日本、德國、法國這三個國家是世界上最先有高速鐵路的，但是他們目前的最高運營速度是320公里/小時。我國后來居上，在短短的十多年間，從無到有，成為世界上高鐵里程最長、運輸密度最高、運營場景最復雜、運營速度最高的國家。

這么高的速度必須有好的軌面，如果軌面有些高低不平，輪子在上面跑就會產生震動、沖擊，車廂就會產生很大的顛簸，所以軌面平整是關鍵，而中國在這方面做到了極致。乘車舒適度是衡量高鐵列車抗震性能的主要指標之一，特別是京滬高鐵，它設計和建造的標準，是世界上最高等級的。

什么叫磁懸浮列車？磁懸浮列車跟其他火車有什么區別？

磁懸浮列車跟傳統的火車有一個最大的不同，它的輪和軌之間沒有接觸，而是靠磁力系統讓它的車輪懸浮在磁浮軌道上。兩者不接觸就沒有摩擦阻力，從而減少了能耗，這是它的一個很大的優勢。借助這個優勢，磁懸浮列車作為一種新型的地面交通工具，在未來會有很好的發展前景。

無論是和諧號動車組，還是磁懸浮列車，我們發現它們都是子彈頭形狀的流線型車頭，與方方正正的綠皮車有明顯的區別，這是為什么呢？采用流線型的目的是降低空氣阻力、壓力波、噪聲等，從而提高運行速度。

如果沒有空氣阻力，也沒有摩擦阻力，列車的速度是不是可以更快呢？我國對此有哪些探索呢？

列車在大氣中跑會受到空氣阻力的影響，速度不太高的時候，這個影響很小，但到了300～500公里/小時的時候，空氣阻力就會非常明顯。如果想在地面上跑出500公里、600公里，甚至更高的時速，就必須解決空氣阻力的問題。那么，該怎么辦呢？人們想到了在地面上鋪設真空管道。把管道抽成低真空，比如0.1個大氣壓，大體上相當于飛機在萬米高空飛行時的空氣環境。低真空中空氣很稀薄，列車運行時，空氣阻力就得到了極大地減除。接著人們提出了一個概念：真空管道磁懸浮。真空管道把空氣阻力的問題解決了，磁懸浮則把輪軌接觸問題解決了。列車高速運行的時候，輪子不和鋼軌接觸，振動、沖擊、磨耗等問題就得以克服，所以這是一個很理想的設計方案。

真空管道磁懸浮列車的速度有可能超越飛機，它或許會成為21世紀最快的交通工具，為我們的未來交通描繪出一幅奇幻的圖景。如今，在不斷創新的軌道交通技術的支持下，我們己經創造了許多奇跡，如世界上海拔最高的青藏鐵路，世界上速度最快的高鐵復興號。

看到這里，同學們可能會問： “如果乘客遲到了，高鐵可以等一下嗎？”

高鐵不能等乘客，到點必須發車。這是一個很重要的規則。我國高鐵現在的運營密度是全世界最高的，如果有一輛車因受到干擾而延遲，整個高鐵運營網絡就會受到影響?，F在大家能體會到的， “坐高鐵好準點啊”“誤差在一兩分鐘，有時候還會提前一分鐘”等等，就是因為我國高鐵有嚴格的運營圖、運營編組控制。所以說，坐火車、高鐵都要注意時間，一定要準點上車，不能影響發車。當然，這樣也不會耽誤自己的時間。

2000多年前，我們的先輩開辟了連通中西方的古絲綢之路，打開了各國友好交往的窗口。現今中國鐵路積極走出去，努力服務“一帶一路”建設，將過硬的中國標準融入到國內外軌道建設當中，與世界共享發展成果，這是令我們驕傲的成績。

那么，未來中國高鐵還將有哪些突破呢？

中國高鐵下一步的發展，就是通過各種先進的技術，進一步提高速度，進一步提高安全性。比如將各種傳感器布設在高速列車、高速線路上進行檢測、監測，以便及時發現問題、及時預警、及時處置。在提高速度的同時，中國高鐵還會更加環保。此外，中國高鐵還會更加智能，將智能化、信息化的技術融入到高鐵、地鐵中，使得將來整個軌道交通系統能更加方便、安全、可靠地運營。

翟婉明院士寫給同學們的寄語：中國鐵路從無到有，從東部走向西部，從四縱四橫到八縱八橫，從國內走向海外，承擔著互聯互通的時代使命。未來中國軌道交通事業將更高速、更安全、更環保、更智能，我們期待同學們的加入，續寫中國鐵路新傳奇！

軌道交通是交通強國的重要組成部分，投身軌道交通事業大有可為，前景廣闊。同學們，真空管道、磁懸浮交通、更高速度的列車等研究項目中，很多很有意思的問題和技術上的挑戰等著你們去研究，大家可以到軌道交通這個舞臺上磨煉、發揮自己的潛能，大展宏圖，為人民和國家作出貢獻?。ò鏅嗵峁汉梦磥斫逃瘓F）

（編輯

黑胡子）