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技术控 | 超级高铁,双11快递立等可取!

供稿:菲尼克斯(中国)投资有限公司 2019/11/14 16:52:25

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  • 关键词: 超级高铁 菲尼克斯
  • 摘要:轰轰烈烈的双11刚刚结束,你是不是正在翘首以盼,等待快递小哥的召唤?倘若有时速高达1200公里的快速管道运输系统,也就是高铁中的超级高铁,是不是有立等可取的惊喜?

轰轰烈烈的双11刚刚结束,你是不是正在翘首以盼,等待快递小哥的召唤?倘若有时速高达1200公里的快速管道运输系统,也就是高铁中的超级高铁,是不是有立等可取的惊喜?

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超级高铁


2013年,特斯拉和SpaceX的首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)提出了“超级高铁”的概念:一种管道运输系统,它可以将乘客或货物装在胶囊形车厢内运输,采用磁悬浮+低真空模式,时速超过1200公里,具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点。

在国际培训和研究中心享有盛誉的创新项目Swissloop,其基地就在瑞士联邦理工学院。该项目是基于特斯拉创始人Elon Musk的超线计划,为速度高达1200公里/小时的快速管道运输系统开发创新技术,由全球多个团队共同进行。Hyperloop Pod超级高铁竞赛每年均会在Musk的SpaceX公司举行,参赛者在比赛中展示其设计的超高速管道列车的功能。继2017年获得第三名之后,Swissloop队有望问鼎2018年的冠军。但是,真空管中的马达控制器出现了问题,粉碎了这个梦想。Hanno Kappen,瑞士联邦理工学院电气工程系的学生,也是2018年研发团队学生小组的20名成员之一,他将为我们揭秘瑞士超级高铁。

堪比超跑的加速性能

“项目车辆,被称为pod,必须在几秒钟内在Spacex公司提供的测试管道中加速到可以达到的最高速度,并及时停车。” Kappen解释说。pod无人车间的竞赛在美国由SpaceX开发的“超级管道”中进行,这是一根长1.25公里,直径1.8米的半真空管道。车辆沿着锚定在管道上且贯穿整条管道的工字轨行驶。比赛要求和短程高速赛车相同:在可用距离内达到最高速度,并设法避免在轨道尾部撞车即取得胜利。驱动能量必须由不配备内燃机的pod提供。Swissloop设计的Mujinga由250 kWh的电池供电,最大输出540马力。四个车轮各由一个110 kW的轮毂电机推动,且表面涂有特殊的聚氨酯泡沫层,有利于实现超强加速和刹车。Swissloop团队2018年的目标是达到约500公里/小时的速度,堪比超跑。

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精益求精的科技

“ 不同学科的团队必须密切合作才能达到这样的速度。” Hanno Kappen告诉我们,这辆车是由来自设备制造、车辆技术、电气工程/电子以及液压和气动领域的专家共同研究的成果。

车辆整体采用超轻型结构。底盘和其他部件均由碳纤维和铝等轻型材料制成。每个部件的重量都经过计算,有时为了一个部件节省几克的重量,团队专家往往会尝试各种办法。也只有这样,才能使得这个动力强劲的庞然大物保持在300公斤内。

满足类似一级方程式赛车的高要求

“为实现车辆的高速行驶,我们在传感器技术、控制器和执行器方面都存在着特殊的挑战。” Kappen解释说。在高速行驶下,这些部件几乎都达到了极限性能。以500公里/小时的速度行驶时,即使是轨道上最轻微的不平整也会对车轮和整个机械装置造成巨大的冲击,必须以闪电速度进行补偿。车轴、悬架和减震器必须满足一级方程式赛车的要求。

车辆也没有转向器,必须通过对单个车轮驱动进行微小的调整来实现转向。这些车轮由弹簧和减震器连杆压到轨道上,并通过传感器向控制器报告位置偏差。因为钢轨偏差的公差非常严格,这就必须在毫秒时间内作出反应。此外,垂直车轮还必须施加受控压力,以在加速或刹车时控制车辆的纵向倾斜角度。

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在超过500 km/h的速度下,需要实现极耐腐蚀的电气连接

行业合作

“没有其他公司的鼎力支持,我们将永远无法完成这个项目。”Hanno Kappen坦言道。这不仅包括大量的pod部件,也包括设计和操作方面,采用的都是前沿技术。他的团队由四名电子技术系学生组成,他们的任务是克服车辆在能源供应和控制领域面临的所有挑战。这包括电池管理、传感器和执行器的各种电子子系统,以及连接网络的开发。通过这种网络,可管理控制器和许多外围设备之间的数据和命令传输。

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绿色的中枢通道

Kappen说:“我们的电子技术团队与以高品质而闻名的菲尼克斯电气进行电气网络的合作,这非常重要,菲尼克斯电气可提供广泛的咨询和大力的支持。很明显,M12圆形连接器最适于我们的应用。”菲尼克斯电气及时交付了合适的电缆材料,由于采用了绿色端盖,这些“中枢通道”清晰可见,特别是在Kappen开发的中央网络控制器中,该电路共有20个多位通信连接。Hanno Kappen用一句话总结了与菲尼克斯电气的合作:“菲尼克斯电气瑞士分公司提供的快速且专业的支持令我印象深刻。”瑞士联邦技术研究所的团队在2018年技术突破惨遭失利后继续尝试改进。瑞士作为一个隧道大国,也在计划建设自己的真空高速管道,未来还将与菲尼克斯电气进行更加紧密的合作。

M12圆形连接器

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审核编辑(王静)
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