字母录入、时间轴：ha7383@CHD 校对：jerry36@CHD
这是跟飞机一样快的火车
这是磁悬浮列车
一种革命性的运输系统
磁悬浮列车不是火箭科学
但问题还是出现了
全球首起磁悬浮列车意外 造成23人死亡
请看这种未来交通工具的 发展历程
伟大工程巡礼：磁悬浮列车
在德国北部的田园乡间
有一座发展磁悬浮列车的机构
运捷快车公司花费 超过十亿美元建造测试机构
专门用来测试磁悬浮列车的性能
这条示范轨道已经运作20多年
磁悬浮列车在上面行驶 近100万公里
这条示范轨道对外开放
每年都吸引数千名游客
抢先体验乘坐 磁悬浮列车的刺激快感
共有50多万名好奇访客
安全的完成高速磁悬浮列车之行
但在某个9月天 磁悬浮列车列车发生重大事故
当时列车在做测试行驶
很快就加速到时速200公里
列车通常只需几分钟就跑完 31.5公里的测试轨道
直线行驶时速可达450公里
这次测试行车不到60秒 就发生重大意外
轨道上还有一辆维修车
在轨道上清理垃圾和进行维修
这是悬浮列车发展近百年来 首起重大事故
事故调查随即展开
确认这场意外的详情和原因
这次事故可能造成严重后果
因为磁悬浮列车的发展 即将获得突破
磁悬浮列车准备改变 21世纪的交通工具
一如飞机在过去带来的影响
磁悬浮列车悬浮在轨道上 以磁力推动
最高时速超过500公里
这是陆上的交通工具
而且无需人工驾驶
多数人没听过磁悬浮列车
但相关专家指出
磁悬浮列车将在下一代取代飞机
如果专家所言不虚
磁悬浮列车堪称独一无二的 交通工具
能以超越一级方程式赛车的 速度提供城市间交通
磁悬浮列车结合飞机的速度 和火车的便利
能在市区车站迅速运输乘客
凯文寇特是交通顾问
这真的很棒 想象你将能准备规划行程
在美国境内两座城市来回
即使两座城市相距约500英里
你每次还是能 分秒不差抵达目的地
国内旅客会认为这不可思议
但这就是磁悬浮列车提供的服务
磁悬浮列车采用磁悬浮系统 不同于其他大众交通工具
磁悬浮科技为火车带来重大革新
磁悬浮列车悬浮在轨道上
轨道和列车合作制造并控制 磁悬浮力和推动力
这是其他交通系统 都无法企及之处
磁悬浮列车运用磁吸力
整座车厢都有磁铁 吸附在镀铝支撑臂上方
这些磁铁会被轨道底部吸引
电脑负责调节磁力
准备让车厢悬浮恰好10厘米
不论承重量多高
磁悬浮列车都不会碰到 钢筋水泥建造的高架铁轨
磁悬浮列车每辆车厢重50吨
最高承重量可达20吨
加起来比一辆坦克更重
精密的磁悬浮列车系统
不止能应付运载 70吨的车厢和承重
更能以超过400公里时速 推动火车
车厢全程都悬浮在 轨道上方10厘米
这听起来很神奇
但在运捷快车公司 位于德国的测试机构
有组工程师已经在研发 新一代的磁悬浮列车
这是世上最大的 磁悬浮列车测试机构
磁悬浮列车车厢 在测试轨道附近的工厂组装
所有部件都以完美精确度定制
海克罗巴里厂TR09工程小组
他们立志改变交通方式
很多人对磁悬浮列车有误解
磁悬浮列车的噪音更低
磁悬浮列车消耗更少能源
磁悬浮列车也不会排放废气
或是造成磁波污染
因为磁悬浮列车和轨道的磁场
比家用电视的磁场更小
厂商对磁悬浮列车深具信心 投入数十亿美元研发
磁悬浮列车的顾客又是谁？
在距离德国甚远的中国
磁悬浮列车为公共交通带来革新
中国身为快速崛起的经济大国
决定开始兴建磁悬浮列车系统
中国领导人看出了利多
中国有13亿人口
亟需高效率的 乘客与货物运输方式
而且要应付能源短缺危机
他们放眼未来
这个未来包括磁悬浮列车
中国先订购了 30公里的磁悬浮列车系统
连接上海市区和浦东国际机场
造价为12亿美元
但运捷快车公司的工程师知道 第一个合约是面试
中国政府还计划打造延伸路线
准备让磁悬浮列车系统 涵盖全中国
计划中的一条路线 将连接上海和观光城市杭州
这条170公里的系统 造价40亿美元
另一条路线要连接上海和北京
这条超过1200公里的系统
造价是220亿美元
平均每公里的价格是 1800万美元
在境内不乏飞机 和高速铁路的情况下
中国为什么还要花钱 投资磁悬浮科技？
又为何把未来经济发展 赌在这种原型系统上？
运捷快车公司的工程师 认为答案很简单
全球现有交通系统 存有严重问题
他们认为汽车、火车和飞机 已是穷途末路
尤其航空业面临 最为迫切的危机
喷射机因为快速方便大受欢迎
但由于航空交通的需求日切
在地面的延迟变成大问题
现在空中交通也面临塞车窘境
每年都有更多新飞机出厂
需要更大的机场才能应付
随着空中巴士推出 A380超级巨无霸客机
现在打造的飞机也越来越大
这些措施无法解决 航空业的另一个大危机
那就是巨额燃油费用
一架波音747飞机 每分钟消耗170公升燃油
足够在每分钟装满 3辆汽车的油箱
磁悬浮列车专家指出 这就是问题的所在
在油价日益高昂的同时
石油产量更少，需求量也更高
飞行成本也会增加 这是必然的问题
如果真是如此
我们必须寻找能取代飞机的 可靠交通系统
运捷快车公司的工程师 决定找出航空业的弱点
他们发现问题出在 700公里以下的短程飞行
美国航空市场约5成航程 都不到1千公里
短程飞行昂贵、效率低 也增加空中交通量
运捷快车公司的磁悬浮列车系统
锁定争取航空业的短程航线
以快速、环保且低价的 磁悬浮列车取代
中国是磁悬浮列车第一个顾客
中国政府看出磁悬浮列车的潜力
订购全球第一个 商用磁悬浮列车系统
但在进入建造阶段
问题也开始浮现
一如研发飞机、汽车 火车和太空飞行器
磁悬浮列车也经历数十年发展
从1835年 德国火车业就展开长期创新
德国火车在20世纪30年代 时速就超过200公里
等比例模型车 在1英里长测试轨道上
达到93英里时速
平稳经过多个45度弯道
德国发明家肯佩尔 从20世纪30年代设计无车轮火车
这种系统运用磁力 悬浮并推动列车
但有两大问题 延迟新系统的制造
第一个问题是电脑功能不足
新系统需要通过 电脑等电子设备控制
这个新系统的原理 在数十年后才得以测试
这些造型奇特的列车 速度还不及今日的磁悬浮列车
却受到大众热烈欢迎
相关发展因此得以缓慢持续
但在列车速度增加后 第二个问题随之浮现
工程师还没找到 能抬起列车的稳定悬浮系统
这些列车是靠磁力推动
但还无法摆脱车轮的束缚
因为无法让列车悬浮
这种革命性科技的研发 面临可能终止的困境
磁悬浮列车即将被列入 一长串失败试验之列
但一个新发展 让磁悬浮列车获得突破
运捷快车公司的工程师 在1974年测试一种新系统
他们把引擎分成两半
把磁铁装在车厢
主引擎则放在轨道上
这样能减轻车厢重量
在火箭的协助下
这辆原始车厢 以时速401公里推进
这正是延续磁悬浮列车计划 所需的重大突破
运捷快车公司要说服世人 接受新系统只需最后一秒
那就是建造一列磁悬浮列车
在解决电脑和引擎问题之后
厂商开始兴建 运载乘客的磁悬浮列车
他们在1980年 选择北德埃姆斯兰地区
建造第一条永久测试轨道
这是31.5公里的圆形轨道
在远离窥探眼光和批评的乡间
磁悬浮列车将被证明是 革命性的开创科技
测试轨道根据商用铁轨的 尺寸长度铺设
工程师在轨道就位后 测试磁悬浮列车的极限
了解它的速度、耐力和操控
磁悬浮列车已经发展到 第8代的TR08
稳定的悬浮系统 终于被成功建造出来
透过每天的测试行驶
并且仿效大众运输系统的运作
研究人员相信磁悬浮列车 将为长久旅行带来革新
磁悬浮列车系统 结合传统铁路的技术
以及航空交通的省时性
成为节能且维修成本低廉的 高速地面运输工具
但美国和多数欧洲国家 仍无法接受磁悬浮列车
批评指出打造全新的 磁悬浮列车系统风险太高
美国的高速火车几乎不复存在
引进磁悬浮列车的计划 仍是未定之数
美国对磁悬浮列车不感兴趣 让凯文寇特倍感挫折
铁路业不愿接纳 他们不了解的新科技
问题就在这里
为政府提供铁路政策建议的 所有顾问工程师
都只推荐自己熟悉的东西
他们不懂磁悬浮列车 只懂轻轨列车
轻轨列车就是 换了好听名字的有轨电车
我们早就试过有轨电车了
但中国民众知道 传统铁路无法满足他们的需求
铁路已经被视为过时系统
中国政府看上磁悬浮列车的 真正原因
是磁悬浮科技在未来的远大潜力
只要磁悬浮科技可行 中国的交通将获得全面改造
上海市是测试 第一个商用轨道的最佳地点
这座繁华大都会有两千万居民
旧中国的影子在这里被移除
新中国逐渐在瓦砾中诞生
中国政府要把上海 打造成未来城市
这里将成为各地的模范
商业人才受上海的现代建设 和新工作吸引而来
他们也带来了陆路交通问题
先前预测上海街头在数年内 将涌入200多万辆汽车
新公路才刚落成就超出承载量
中国有好理由 决定不加建机场或公路
他们知道使用电力 提供城市间交通
可以有效满足 未来国内的运输要求
在2001年3月
连接上海和浦东国际机场的 高速轨道开始兴建
这是中国成为现代经济体后 大众运输建设的第一步
这段路程塞车要花1小时 还会制造噪音和污染
改为搭乘磁悬浮列车 一趟只需7分半钟
以磁悬浮列车解决上海交通问题 似乎是好主意
但眼前还有艰巨挑战 需要克服
这是前所未有的工程
德国工程师必须建造 全新的运输系统
而且第一次就要成功
工程也必须克服 上海地面下沉问题
上海地面在100年来 下沉超过2米
目前仍在持续下沉
中国工程师负责建造导轨系统
他们展开连接上海市区 和国际机场的重大交通工程
这个大规模工程的第一步 是清出路线
路线上的建筑都必须拆除 居民也要迁移
但真正的问题在于 这些住宅下方的土地
轨道全程位于 长江和黄浦江的泛滥平原
这里的土地是 沉积数百万年的淤泥和泥沙
不稳定的柔软地面无法承担 磁悬浮列车的庞大轨道
卡洛斯凡图拉是结构工程师
上海的地层承重量很低
这里土地很难承担 上方即将施加的沉重压力
这终将会对轨道 造成不利影响
因为轨道将会下沉或倒塌
或是产生破坏性的严重变形
中国也曾遭受剧烈地震侵袭
如果上海发生大地震
这里的地层将出现 土壤液化现象
英国哥伦比亚大学的唐夏托教授 要通过简单试验
示范土壤液化将导致 无支撑的结构倒塌
地震发生时 沙粒会形成高密度组织
但因为被水阻挡
重量就立刻从土壤转移到水上
因此造成建筑下陷
只要有基柱等稳固的下部结构 就能防止建筑倒塌
但上海工程师面临的问题
是确定需要打造多少下部结构
为了避免轨道下沉 并减轻可能的地震影响
工程师拟定了计划
他们要把轨道的庞大重量 分散到地底深处
导轨全线每隔25米 就设置一座桥墩
每座桥墩都建在一个椿帽上方
椿帽是由灌上水泥的 钢筋垫块组成
地基则由椿帽本身来支撑
工程师在建造椿帽时 必须考虑两件事
首先是桥墩越大 地基也要更多
上海的椿帽高2米 宽10到12厘米
因此在全程 所有椿帽的距离只有1米
工程师也要考虑 轨道建地的低承重量
土壤越软 基椿的数量和深度都要增加
由于上海的土壤太过湿软
工程师必须把基椿 打入地下30米
有些基椿甚至深达70米
跟23层大楼一样高
每个椿帽可以容纳 20到24根基椿
整个工程共打下2.4万根基椿
轨道必须在16个月内完工
接着第一批磁悬浮列车 就会从德国运抵
运捷快车公司的工程师 也面临巨大压力
要打造能在 中国制轨道运行的车厢
他们从未建造过 商用磁悬浮列车系统
原型列车是他们唯有的经验
但这次的产品不是测试列车
中国需要可以完美运作的列车
在取得造价数十亿美元的 上海磁悬浮列车工程之后
他们只有22个月的交货时间
计划是让TR08原型列车产量
客厢建造的难题不多
因为这个部分 和其他火车客厢一样
但其他部分完全不同
不像传统火车是由 火车头拉动多个客厢
磁悬浮列车本身就是 一组悬浮推进器
他们必须为上海打造 15组独特的推进系统
而且要在紧迫期限内完工
磁悬浮列车完全没有活动零件
也没有发电机为客厢的灯光 电脑和电器供电
列车行驶时由供电网络 取得动力启动磁力
巨大电池在行进间 为灯光和车上电脑供电
电池也为磁力提供后备支持
即使磁场失常 列车也不会突然坠落轨道
电池会接手产生足够磁力 让列车平缓停止
磁悬浮推进系统采用电池
透过通电的线圈产生磁场
线圈越多，电流量越高 磁场也越强
车上磁铁的数量和悬浮力 都是商业机密
但透过操控电磁力
运捷快车公司找到 悬浮推动70吨车厢的关键技术
磁悬浮列车的磁力推进系统 采用的线性马达
也运用在其他交通工具中
线性马达能提供 快速且稳定的加速动力
有时也用在游戏器材上
在这座游乐场 磁悬浮列车的磁力推进科技
被用来以高速推动 这台飞车和乘客
这能让乘客体验 磁力科技提供的重力快感
这是美国速度最快的云霄飞车
飞车能在7秒内 从0加速到时速160公里
飞车冲上一座41层楼高塔
在飞车停止后 乘客以无重力状态静止6秒半
接着展开极度惊骇的后退降落
这是磁悬浮科技的运用之一
但强大的加速动力 还有更多应用的可能性
美国海军采用磁悬浮推进科技 制作航空母舰弹射器
目前航空母舰使用蒸汽弹射器
蒸汽弹射器虽能有效运作
但也已经过时又无法节约能源
最大的缺点是对驾驶和飞机 都会造成伤害
未来航空母舰将采用 磁悬浮推进系统
使用超级磁铁发射和降落飞机
优点是控制性更佳 也能延长飞机寿命
因为新系统能根据飞机重量
调节施加的推进力道
如果让磁力推进全力发挥
将可带来惊人成果
在位于新墨西哥沙漠的 荷洛曼空军基地
搭载武器的火箭推进器 在测试轨道达到8马赫高速
这些火箭车在2003年 创下最高陆地速度记录
达到时速10430公里
结合火箭和磁机的推动力 让磁悬浮列车爆发惊人高速
在这样的高速下
磁悬浮车穿越 没有空气阻力的真空隧道
时速可以达到6千公里以上
要真正体会磁悬浮列车的速度 必须亲自乘坐
在艾埃姆斯兰的测试轨道
为大众提供亲身体验 磁悬浮列车的机会
这是运捷快车公司 德国测试轨道控管中心
这里有32公里的导轨
约8公里是高速测试直线轨道
在南北两边是环形轨道
这种设计也能让列车
进行长时间测试
等机房完成精密检查 控管中心启动测试
磁悬浮列车就要展开高速测试
按下鼠标后，电脑启动磁力
磁悬浮列车开始突破重力
这辆精密车厢已经跃跃欲试
今天的运行速度 将达到时速400公里
速度测试在技师就定位后展开
这些技师是全电脑操控列车 唯一所需人力
运捷快车公司认为 减少行驶所需人力
能让磁悬浮列车更聪明也更安全
所以列车操控全由电脑处理
磁悬浮列车最高时速310英里
等于时速500公里
人类的反应 跟不上这么快的速度
电脑能确保车厢与导轨的间隔 让行车平稳
也能控制从轨道传送到 车厢的推动力
在这座全面性测试机构中
每趟测试行驶 都是为了让技术更精确
磁悬浮列车是全自动作业 由电脑控制加速
列车加速很快而且稳定
但也循环渐进 以免乘客无法适应
我第一次在德国 搭乘测试用磁悬浮列车
我坐在第一个车厢看着窗外
那次体验真的很不可思议
在列车行驶中 窗外景色就像动画一样
行车真的非常平稳
很难相信时速这么快 还能如此平稳
那是因为车厢和导轨 保持精准间距
让车厢震动减到最低程度
车上的技师没空欣赏风景
他们正在专心进行测试
列车开始绕行巨大环形轨道
准备在进入直线轨道后 加速10公里以上
磁悬浮列车将在这次测试 跑出最高速度
由于磁悬浮列车是悬浮在轨道上
不像传统火车有 车轮摩擦轨道的阻力
因此速度更高 加速和减速也更快
速度计算单位不是马力 而是位元和千瓦
这些超级电脑 每秒运算数百万次
对磁铁和轨道传送和接受信息
让磁悬浮列车保持平稳向前推进
磁悬浮列车的推进方式 就像是在磁波上冲浪
运捷快车公司加快轨道的磁波 用来推动列车
整趟行车都在精确操控下
你可以解开安全带起来走动 列车非常平稳
测试机构能模拟商用列车 可能面临的所有状况
测试情境包括下雨、下雪 刮风甚至雷暴
为了保持乘客舒适 转弯时速限制在200公里
不论是测试或是一般行驶
乘客都不能承受太高的离心力
列车在进入直线轨道后 开始全力加速
这段画面是即时拍摄
技师收集资料以供分析
列车的速度和性能 也受到控管中心的严密监控
列车在直线轨道上 达到时速400公里
磁悬浮列车成功完成这次测试
工程师在收集资料后 重新展开研发
制作下一代的磁悬浮列车
磁悬浮列车小组的工作 十分有趣
每天面临的状况都不同
我们必须进行各种测试 所以很有趣
现在磁悬浮列车系统 已经进入商用阶段
这也让我们的工作 变得更有趣
全球第一列磁悬浮列车 在2002年夏天运抵上海
现在要开始吊运车厢
这次的吊运不容一丝误差
工人展开抬吊客厢的精密作业
他们在短短数月内 完成磁悬浮列车的建造
现在要小心监控 底盘与客厢组合的每个步骤
电脑已经装设完毕
接着就是见真章的时刻
他们能否施放磁力 让客厢悬浮？
客厢在开关打开后 逐渐悬浮起来
认为测试成功 客厢接着被拆开
把上层底盘从推动系统拆除
客厢被放上货运平板
然后以货运送往上海
但现在还有两个问题
运捷快车公司在15个月内 顺利打造3个车厢
但在接下来的12个月 还有12个车厢要交货
另外，在德国仔细组装的车厢
能否在上海建造的轨道行驶？
结果可能是 火车发明以来最重要的大事
也可能是浪费 10亿美元的大灾难
2002年9月11日
在工程展开后短短18个月
磁悬浮列车被放上轨道
接着启动测试行驶
这是连接市区与机场的列车 开放营运前的必须步骤
热闹的启动典礼结束后
工程师必须证明 这个新系统可行
德国与中国的建造小组 各有工程传统与系统
他们能否克服 时间与距离的问题
达成设计要求 完成误差不到2厘米的系统
上海的导轨是依据 德国工程标准兴建
但中国工程师舍弃 50米长的导轨梁
改用长度减半的25米导轨梁
兴建30公里导轨的施工 和轨道梁数量都因此加倍
但也简化了 运送和组装桥体的工程
让中国小组能够赶上完工期限
专家认为这是一大科技奇迹
上海的导轨总长19英里
全程误差不到1厘米
就我所知 全球没有其他同类精准的工程
为了让导轨符合严格的运作标准
工程师使用可调式轴承系统 在完成导轨后做调整
这种三向轴承 能提高或降低导轨梁进行调整
导轨全程共有 1万多个可调式轴承
导轨也不是全由坚固的水泥建造
有些部分是以钢板组成
这些钢板转换器 能在指令下弯折
让列车转换导轨
弯道时速限制在200公里
考量的问题在于车上乘客
在高速下突然转弯 会让乘客失去重心
导轨已经完美无缺
第一个磁悬浮列车 也顺利放上导轨
工程师先以单一列车展开测试
他们在速度测试中 让列车时速达到501公里
创下商用火车系统新世界记录
但还有一道难题要解决
这条路线有两条导轨并列
现在要让两个列车擦身而过
两个列车错身之际 时速总和约为860公里
根据模拟和研究
列车的设计建造足以抵挡 全速交错的高压风效应
但列车从未做过 交错行驶的测试
工程师必须完成这个测试 才能开放列车运营
一个列车从市区的 龙阳路车站出发
另一个列车 从浦东国际机场出发
刚过3分半钟
两个列车就抵达 路线中点的交错区
两个列车都加速到 最高时速430公里
在一分钟内保持最高时速行驶
两个磁悬浮列车 以总和时速860公里交错
这是小组的重大胜利
磁悬浮列车成功完成 这个关键测试
现在只剩下一个问题 会有乘客捧场吗？
这个新系统大受中国民众欢迎
3年内就有800万人次 搭乘磁悬浮列车
这种运输方式 真的很神奇
最让我赞叹的是 它的可靠性
路线全程19英里 7分半就能抵达
准时发车和到站的比例是 99.92％
这真的很神奇 简直是太完美了
字母录入、时间轴：ha7383@CHD 校对：jerry36@CHD 谢谢观看