对话Virgin Hyperloop One首席交通经济学家:“超级高铁”离我们还有多远

在美国华盛顿进行的2019年TRB(Transportation Research Board,交通运输学会)年会期间,「2030出行研究室」室长鱼非鱼在会议上认识了在Virgin hyperloop one担任首席交通经济学家的张大鹏先生,并针对目前hyperloop one项目的进展情况进行了一次对话。

关于Virgin Hyperloop One公司

目前,全球有多个研发Hyperloop(超级高铁)的公司。容易令人混淆的是这些公司名称中多带有“Hyperloop”的这个词语,而张大鹏就职的Virgin Hyperloop One就是当前规模最大、技术发展最成熟的公司。其中,Virgin/维珍集团,是世界著名的交通公司,也是Virgin Hyperloop One公司(项目)的主要投资者之一。 

那么,目前Hyperloop项目离现实应用还有多远?

以下是室长与张大鹏先生对话内容的节选—— 

鱼非鱼:请问您在Virgin Hyperloop One正式的岗位名称是什么呢?

张大鹏:Lead Transportation Economist(首席交通经济学家),主要负责经济方面的分析,包括成本方面也包括市场发展方面的分析。 

鱼非鱼:之前在学校读博的时候也是做相关方面的研究吗?

张大鹏:当时攻读的是交通工程的博士和金融工程的硕士,博士期间的研究内容主要是用计量经济学的一些方法研究交通方面的课题。 

鱼非鱼:您是哪一年加入的Hyperloop呢?

张大鹏:2016年初。也三年了。 

鱼非鱼:那应该属于老员工了吧?

张大鹏:嗯,我加入公司时恰好是第100号员工,现在已经有200多人了,当然前面的员工也有离职的。 


鱼非鱼:那么你应该对公司内部的业务也比较了解了。

张大鹏:不涉密的内容我会尽量回答。但是涉及需要保密的部分,就只能给出官方标准答案了(笑) 

鱼非鱼:好的没问题。是不是有可能有些现在不能说的,再过几个月就可以说了?

张大鹏:对,有一些就可以。因为随着可行性分析的进行,会陆续发表一些报告。另外,这次我们在TRR(TRB会议的论文集)也有发表跟Hyperloop直接相关的学术论文,不久后就会见刊。 

鱼非鱼:现在是不是除了迪拜以外,你们也在做印度的项目?

张大鹏:我们现在主要是在做印度的项目,是从孟买到普纳(Pune),大概是140公里。现在正在进行深度的可行性分析。 

鱼非鱼:这个项目主要是政府出资吗?还是一个商业项目?

张大鹏:现在的状况是商业的投资人会对项目进行主要的投资,而政府会为这个项目提供土地等支持,具体细节尚在讨论当中。 

鱼非鱼:这个项目的进展也会比迪拜的项目快吗?

张大鹏:会的,我们的预想也是这样。因为印度的人口密度比较大,客流量也比较好,各方面综合因素考虑会觉得印度的优先级更高一些。客观来讲,现在孟买项目的发展阶段已经远远超出迪拜的项目了。 

鱼非鱼:但是印度的收入水平比较低嘛,我自己感觉你们的项目起码早期还是更适合高收入的人群。

张大鹏:这是一部分考虑因素,但不完全对。因为我们现在做的成本的估计跟高铁是差不多的。 

鱼非鱼:为什么成本这么低呢?我了解Hyperloop的方案因为需要建设管道,而且对控制的要求更高,成本应该会高于高铁?

张大鹏:成本低是几个方面综合造成的,一个是我们列车的宽度比较窄,所以同样的长度,我们所需要的土地和建筑的材料跟高铁是差不多的。另外,我们的列车是每个编组比高铁要短得多,一个编组也就乘坐20-30人左右。因为车辆小,灵活度就比较大,对于线路的要求就比较低。 

鱼非鱼:这个20-30人是整列车还是一节车厢

张大鹏:我们其实没有“整列车”的概念,每辆车都是独立的单位,车与车之间也不相连,但可以通过一些控制系统让车辆实现高密度的运行。 


鱼非鱼:但20-30人还是运量比较小。我理解它可能总的建设成本不高,但因为乘坐的人少,建设和运营成本平摊到单个旅客上还是比较高。

张大鹏:先说运营成本,因为我们是在一个真空环境下,没有空气阻力——当然实际上可能会有一点,但需要用来克服空气阻力的动力还是比高铁小很多。而列车启动以后,主要的能量都用在克服空气阻力上。 

鱼非鱼:所以虽然运量小,但因为运营成本很低,即使平摊后也还是跟高铁差不多的。

张大鹏:根据现有的分析来看,单说运营成本我们是一定比高铁低的。 

鱼非鱼:然后建设成本,平摊到每个旅客身上也就是跟高铁差不多?哪怕运量比较小?

张大鹏:其实运量也不小,这方面存在一些误解。实际上因为发车密度高,每小时的截面运量能达到1-2万人。 

鱼非鱼:那好像高铁也就这么多啊。

张大鹏:对,高铁的发车密度相对比较低。日本新干线会比较先进,还有一些双层列车会高一些,但也不会超过这个范围。 

鱼非鱼:中国的高铁好像也就这么多?

张大鹏:中国的高铁我了解实际运量大部分是每小时8000-10000。 

鱼非鱼:那确实没超过你们的数字。

张大鹏:对,我们虽然每辆车运量不高,编队的运量也小于高铁,但是它可以做到很密的发车间隔。当然理论上高铁未来也可以做到更密的发车间隔。 

鱼非鱼:当然高铁现在已经可以实际达到这个数字了,Hyperloop现在还是理论运量,不知道实际能不能达到。

张大鹏:当然了,因为我们现在也没有实际运营的线路,所以还是理论数字。但我们确实也是按照这个标准设计的。 

鱼非鱼:嗯,还是很厉害了,因为高铁的理论运量也就是2万人/小时。所以既然运量、成本都不输给高铁的话,Hyperloop是会考虑在印度大规模铺开的吗?

张大鹏:我们现在还是先集中精力做这个140公里的项目,但远期的目标肯定是越做越大。至于能不能建成全国性的网络,这个各方面的因素比较多了。公司同时也有计划到其他国家探索市场。 

鱼非鱼:但是Hyperloop的项目本身是适合大规模成网的?

张大鹏:对。因为我们相信一但成网后,它的经济效益肯定是成指数型增长的。 

鱼非鱼:不过成网的话有很多条路较差,就会需要比较容易的切换行走线路了,高铁的话是可以通过扳道闸这种方式实现换线的,但像Hyperloop这种模式容易实现换线吗?

张大鹏:可以换线。这其实我们设计小编组就考虑到换线的优势。实际上我们每一个Trip(车次)都是直接从起点到终点,中间是不停的,列车是可以任意更换线路的,而乘客不用换乘。 

鱼非鱼:这听起来跟BRT有点像。建好了一批快速路以后,实际车次是可以在一次行程中经过不同道路的。也就是实际开行的车次线路可以远多于建设道路的线路数。

张大鹏:对,是有这个意思。但是它这个方案一个车次中间肯定还是要停站的,我们的就没有,都是直达的。旅客可以根据具体去往的站点而不是线路来选择车次。而且城际交通本身沿线设站也没有那么密集。 

鱼非鱼:而且你们因为速度比较高,设的车站之间的距离比起一般的高铁可能还要大一些。

张大鹏:对,我们可能会主要考虑比较大的城市。如果是服务小城市的,速度就会下来一些。然而,并不是每一次运行都要达到理论上的最佳速度,当服务城市之间的距离比较短时,就会适当降低运行速度,并且综合衡量成本效益。


 

鱼非鱼:你们的运营成本跟速度的关系大吗?

张大鹏:速度和成本的关系还是大的。因为速度的变化是能量消耗最重要的影响因素,因此为了实现加速和减速,能量消耗肯定较高。但是由于真空的环境,应对空气阻力所需要的能量非常低,所以能量消耗的总水平是比较低的。当然,整体运营成本还涉及很多其他因素。 

鱼非鱼:说到阻力,你们的空气轴承技术方案相当于是通过气流把列车垫起来,这个方案控制上是不是难度很大?

张大鹏:其实我们现在采用的是磁悬浮技术,并不是空气轴承了。当时伊隆马斯克的论文里提到两种方案,一个是磁浮,一个是空气轴承(air bearing),后来发现air bearing方案是不可行的,所以我们现在都是在研究磁浮的方式了。 

鱼非鱼:哦,那当年马斯克在Twitter上提出的Hyperloop的实验加速度达到2.4g,这个速度下乘客应该是非常不舒适的,现在的方案还有这么高吗?

张大鹏:没有,我们现在是按飞机的标准设计的,不大于0.3g。我们公司在研发过程中,对马斯克最初的方案做出了一些调整,目的是让系统更加的经济、有效。

鱼非鱼:那如果跟飞机差不多的话,可能目前高铁这种100公里左右的站间距都显得太小,你们可能要200、300公里才设一个站,相当于很多地级市都不会设站,主要服务省会城市?

张大鹏:也不会那么大,因为我们车次都是直达的,中途经过的站都是不停的。所以设到小城市实际运营的停站间隔还是很大。通常,我们讲50-1500公里范围的距离都是适合Hyperloop服务的。超过1500公里的可能不会比飞机慢,但系统整体成本可能会不具有优势。太短的距离我们的优势也体现不出来。中间的范围其实是都可以的,因为我们运转的方式比高铁灵活,设站也不会是等间距来设,会根据具体客流的情况调整。

鱼非鱼:嗯,这个也很合理,因为就100多公里的距离的话,运行时间从半小时缩小到15分钟影响也不大,因为毕竟两头往返车站以及等车也要花很多时间。

张大鹏:是的。而且我们也会注意跟市内交通的接驳设计,缩小两头的时间。这个主要是涉及车站的设计了。 

鱼非鱼:Hyperloop的车站设计有什么特别的吗?

张大鹏:因为编组小,所以候车的月台的长度可以小很多,而且拐弯的半径也可以短一些,所以车站的整体占地面积会比较小,空间利用率也比较高。

鱼非鱼:这样,我还以为这种管道的模式因为列车和管道之间缝隙比较小,速度也很快,会更难弯曲?

张大鹏:拐弯的时候管道会相应放宽的,间隙会留得比较大,方便转弯。速度的话在车站附近是比较低的,会等到出站以后再加速。而且我们不同线路的速度也不一样,会根据具体距离调整。 

鱼非鱼:其实我听你讲了以后感觉你们最大的优势还不是速度,而是运营的灵活性。比如从北京出发,然后在一节车往山东东部方向去了,另外两节不停站继续南下,一节最后停在南京,一节最后停在上海。

张大鹏:是的。因为我们理解速度快本身并不能解决所有问题,比如像高铁速度再快,如果中间还要停站,甚至站站都停,那平均速度也是有限的。 

鱼非鱼:但是Hyperloop的方案因为发车密度特别高,还可以灵活解散和重组编组,所以每一个车次都可以是直达的。

张大鹏:对,所以我们并不是只适合长距离。相对短的距离因为不停站,速度的优势也能体现出来。 

鱼非鱼:这其实是你们真正厉害的地方。

张大鹏:其实高铁也不是做不到,相信现阶段必是考虑了编组长短和整个运行经济等因素,实际运行中没有这样做。纯从系统来讲,高铁理论上应该也可以做到。

鱼非鱼:但高铁的控制精度可能做不到这么高。你们的系统能成立,就需要比较高的精度,那如果实现了高精度以后也可以进行更精细的控制,而且也比较轻量化。你们的管道还是封闭的,受到的干扰比较少。

张大鹏:是这意思。 

鱼非鱼:那总和上面说的这些特点,Hyperloop最适合服务什么样的需求呢?

张大鹏:这么说吧,我们现在正在积极发展的项目在美国有密苏里州、德克萨斯州、俄亥俄州、科罗拉多州和华盛顿州,华盛顿州是从俄勒冈州的波特兰到加拿大的温哥华。 

鱼非鱼:那其实还是挺多样化的。

张大鹏:对,而且很多项目其实是现实方面的各种因素比如环境影响评价啊、政府需求啊影响比较大,不完全是看客流的分布。 

鱼非鱼:除了客运以外,我看到马斯克去年也多次宣传Hyperloop在货运方面的应用,你们也会有货运的项目吗?

张大鹏:我们公司有一个叫做DP World Cargospeed的专门项目,目标就是建设快速高效的货运系统,这个系统会与客运系统相近,但会进行一些针对货物特点的系统优化。但就近期来讲,公司的重点还是在于客运,因为货运对速度没有那么高的需求,而且货运两端接驳也是比较难解决的问题。

鱼非鱼:嗯,因为人毕竟可以自己找接驳嘛,货运必须你来帮它打通整个流程。最后一个问题,你们内部评估整个Hyperloop最大的技术难点是什么呢?

张大鹏:主要是系统的整合,各个子技术比如直线加速电机啊,控制系统等的难度能够比较好的掌控,但将它整合起来并能可靠且安全地运行其实是难度最大的。我们公司在拉斯维加斯建设有全系统的实验场,已经进行了多次高速的测试,目的也是来攻克这些难关。

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2030出行研究室

2030 Mobility Research Laboratory,中国首个全部由博士组成的汽车新出行深度研究组织。

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