字母錄入、時間軸︰ha7383@CHD 校對︰jerry36@CHD
這是跟飛機一樣快的火車
這是磁懸浮列車
一種革命性的運輸系統
磁懸浮列車不是火箭科學
但問題還是出現了
全球首起磁懸浮列車意外 造成23人死亡
請看這種未來交通工具的 發展歷程
偉大工程巡禮︰磁懸浮列車
在德國北部的田園鄉間
有一座發展磁懸浮列車的機構
運捷快車公司花費 超過十億美元建造測試機構
專門用來測試磁懸浮列車的性能
這條示範軌道已經運作20多年
磁懸浮列車在上面行駛 近100萬公里
這條示範軌道對外開放
每年都吸引數千名游客
搶先體驗乘坐 磁懸浮列車的刺激快感
共有50多萬名好奇訪客
安全的完成高速磁懸浮列車之行
但在某個9月天 磁懸浮列車列車發生重大事故
當時列車在做測試行駛
很快就加速到時速200公里
列車通常只需幾分鐘就跑完 31.5公里的測試軌道
直線行駛時速可達450公里
這次測試行車不到60秒 就發生重大意外
軌道上還有一輛維修車
在軌道上清理垃圾和進行維修
這是懸浮列車發展近百年來 首起重大事故
事故調查隨即展開
確認這場意外的詳情和原因
這次事故可能造成嚴重後果
因為磁懸浮列車的發展 即將獲得突破
磁懸浮列車準備改變 21世紀的交通工具
一如飛機在過去帶來的影響
磁懸浮列車懸浮在軌道上 以磁力推動
最高時速超過500公里
這是陸上的交通工具
而且無需人工駕駛
多數人沒听過磁懸浮列車
但相關專家指出
磁懸浮列車將在下一代取代飛機
如果專家所言不虛
磁懸浮列車堪稱獨一無二的 交通工具
能以超越一級方程式賽車的 速度提供城市間交通
磁懸浮列車結合飛機的速度 和火車的便利
能在市區車站迅速運輸乘客
凱文寇特是交通顧問
這真的很棒 想象你將能準備規劃行程
在美國境內兩座城市來回
即使兩座城市相距約500英里
你每次還是能 分秒不差抵達目的地
國內旅客會認為這不可思議
但這就是磁懸浮列車提供的服務
磁懸浮列車采用磁懸浮系統 不同于其他大眾交通工具
磁懸浮科技為火車帶來重大革新
磁懸浮列車懸浮在軌道上
軌道和列車合作制造並控制 磁懸浮力和推動力
這是其他交通系統 都無法企及之處
磁懸浮列車運用磁吸力
整座車廂都有磁鐵 吸附在鍍鋁支撐臂上方
這些磁鐵會被軌道底部吸引
電腦負責調節磁力
準備讓車廂懸浮恰好10厘米
不論承重量多高
磁懸浮列車都不會踫到 鋼筋水泥建造的高架鐵軌
磁懸浮列車每輛車廂重50噸
最高承重量可達20噸
加起來比一輛坦克更重
精密的磁懸浮列車系統
不止能應付運載 70噸的車廂和承重
更能以超過400公里時速 推動火車
車廂全程都懸浮在 軌道上方10厘米
這听起來很神奇
但在運捷快車公司 位于德國的測試機構
有組工程師已經在研發 新一代的磁懸浮列車
這是世上最大的 磁懸浮列車測試機構
磁懸浮列車車廂 在測試軌道附近的工廠組裝
所有部件都以完美精確度定制
海克羅巴里廠TR09工程小組
他們立志改變交通方式
很多人對磁懸浮列車有誤解
磁懸浮列車的噪音更低
磁懸浮列車消耗更少能源
磁懸浮列車也不會排放廢氣
或是造成磁波污染
因為磁懸浮列車和軌道的磁場
比家用電視的磁場更小
廠商對磁懸浮列車深具信心 投入數十億美元研發
磁懸浮列車的顧客又是誰？
在距離德國甚遠的中國
磁懸浮列車為公共交通帶來革新
中國身為快速崛起的經濟大國
決定開始興建磁懸浮列車系統
中國領導人看出了利多
中國有13億人口
亟需高效率的 乘客與貨物運輸方式
而且要應付能源短缺危機
他們放眼未來
這個未來包括磁懸浮列車
中國先訂購了 30公里的磁懸浮列車系統
連接上海市區和浦東國際機場
造價為12億美元
但運捷快車公司的工程師知道 第一個合約是面試
中國政府還計劃打造延伸路線
準備讓磁懸浮列車系統 涵蓋全中國
計劃中的一條路線 將連接上海和觀光城市杭州
這條170公里的系統 造價40億美元
另一條路線要連接上海和北京
這條超過1200公里的系統
造價是220億美元
平均每公里的價格是 1800萬美元
在境內不乏飛機 和高速鐵路的情況下
中國為什麼還要花錢 投資磁懸浮科技？
又為何把未來經濟發展 賭在這種原型系統上？
運捷快車公司的工程師 認為答案很簡單
全球現有交通系統 存有嚴重問題
他們認為汽車、火車和飛機 已是窮途末路
尤其航空業面臨 最為迫切的危機
噴射機因為快速方便大受歡迎
但由于航空交通的需求日切
在地面的延遲變成大問題
現在空中交通也面臨塞車窘境
每年都有更多新飛機出廠
需要更大的機場才能應付
隨著空中巴士推出 A380超級巨無霸客機
現在打造的飛機也越來越大
這些措施無法解決 航空業的另一個大危機
那就是巨額燃油費用
一架波音747飛機 每分鐘消耗170公升燃油
足夠在每分鐘裝滿 3輛汽車的油箱
磁懸浮列車專家指出 這就是問題的所在
在油價日益高昂的同時
石油產量更少，需求量也更高
飛行成本也會增加 這是必然的問題
如果真是如此
我們必須尋找能取代飛機的 可靠交通系統
運捷快車公司的工程師 決定找出航空業的弱點
他們發現問題出在 700公里以下的短程飛行
美國航空市場約5成航程 都不到1千公里
短程飛行昂貴、效率低 也增加空中交通量
運捷快車公司的磁懸浮列車系統
鎖定爭取航空業的短程航線
以快速、環保且低價的 磁懸浮列車取代
中國是磁懸浮列車第一個顧客
中國政府看出磁懸浮列車的潛力
訂購全球第一個 商用磁懸浮列車系統
但在進入建造階段
問題也開始浮現
一如研發飛機、汽車 火車和太空飛行器
磁懸浮列車也經歷數十年發展
從1835年 德國火車業就展開長期創新
德國火車在20世紀30年代 時速就超過200公里
等比例模型車 在1英里長測試軌道上
達到93英里時速
平穩經過多個45度彎道
德國發明家肯佩爾 從20世紀30年代設計無車輪火車
這種系統運用磁力 懸浮並推動列車
但有兩大問題 延遲新系統的制造
第一個問題是電腦功能不足
新系統需要通過 電腦等電子設備控制
這個新系統的原理 在數十年後才得以測試
這些造型奇特的列車 速度還不及今日的磁懸浮列車
卻受到大眾熱烈歡迎
相關發展因此得以緩慢持續
但在列車速度增加後 第二個問題隨之浮現
工程師還沒找到 能抬起列車的穩定懸浮系統
這些列車是靠磁力推動
但還無法擺脫車輪的束縛
因為無法讓列車懸浮
這種革命性科技的研發 面臨可能終止的困境
磁懸浮列車即將被列入 一長串失敗試驗之列
但一個新發展 讓磁懸浮列車獲得突破
運捷快車公司的工程師 在1974年測試一種新系統
他們把引擎分成兩半
把磁鐵裝在車廂
主引擎則放在軌道上
這樣能減輕車廂重量
在火箭的協助下
這輛原始車廂 以時速401公里推進
這正是延續磁懸浮列車計劃 所需的重大突破
運捷快車公司要說服世人 接受新系統只需最後一秒
那就是建造一列磁懸浮列車
在解決電腦和引擎問題之後
廠商開始興建 運載乘客的磁懸浮列車
他們在1980年 選擇北德埃姆斯蘭地區
建造第一條永久測試軌道
這是31.5公里的圓形軌道
在遠離窺探眼光和批評的鄉間
磁懸浮列車將被證明是 革命性的開創科技
測試軌道根據商用鐵軌的 尺寸長度鋪設
工程師在軌道就位後 測試磁懸浮列車的極限
了解它的速度、耐力和操控
磁懸浮列車已經發展到 第8代的TR08
穩定的懸浮系統 終于被成功建造出來
透過每天的測試行駛
並且仿效大眾運輸系統的運作
研究人員相信磁懸浮列車 將為長久旅行帶來革新
磁懸浮列車系統 結合傳統鐵路的技術
以及航空交通的省時性
成為節能且維修成本低廉的 高速地面運輸工具
但美國和多數歐洲國家 仍無法接受磁懸浮列車
批評指出打造全新的 磁懸浮列車系統風險太高
美國的高速火車幾乎不復存在
引進磁懸浮列車的計劃 仍是未定之數
美國對磁懸浮列車不感興趣 讓凱文寇特倍感挫折
鐵路業不願接納 他們不了解的新科技
問題就在這里
為政府提供鐵路政策建議的 所有顧問工程師
都只推薦自己熟悉的東西
他們不懂磁懸浮列車 只懂輕軌列車
輕軌列車就是 換了好听名字的有軌電車
我們早就試過有軌電車了
但中國民眾知道 傳統鐵路無法滿足他們的需求
鐵路已經被視為過時系統
中國政府看上磁懸浮列車的 真正原因
是磁懸浮科技在未來的遠大潛力
只要磁懸浮科技可行 中國的交通將獲得全面改造
上海市是測試 第一個商用軌道的最佳地點
這座繁華大都會有兩千萬居民
舊中國的影子在這里被移除
新中國逐漸在瓦礫中誕生
中國政府要把上海 打造成未來城市
這里將成為各地的模範
商業人才受上海的現代建設 和新工作吸引而來
他們也帶來了陸路交通問題
先前預測上海街頭在數年內 將涌入200多萬輛汽車
新公路才剛落成就超出承載量
中國有好理由 決定不加建機場或公路
他們知道使用電力 提供城市間交通
可以有效滿足 未來國內的運輸要求
在2001年3月
連接上海和浦東國際機場的 高速軌道開始興建
這是中國成為現代經濟體後 大眾運輸建設的第一步
這段路程塞車要花1小時 還會制造噪音和污染
改為搭乘磁懸浮列車 一趟只需7分半鐘
以磁懸浮列車解決上海交通問題 似乎是好主意
但眼前還有艱巨挑戰 需要克服
這是前所未有的工程
德國工程師必須建造 全新的運輸系統
而且第一次就要成功
工程也必須克服 上海地面下沉問題
上海地面在100年來 下沉超過2米
目前仍在持續下沉
中國工程師負責建造導軌系統
他們展開連接上海市區 和國際機場的重大交通工程
這個大規模工程的第一步 是清出路線
路線上的建築都必須拆除 居民也要遷移
但真正的問題在于 這些住宅下方的土地
軌道全程位于 長江和黃浦江的泛濫平原
這里的土地是 沉積數百萬年的淤泥和泥沙
不穩定的柔軟地面無法承擔 磁懸浮列車的龐大軌道
卡洛斯凡圖拉是結構工程師
上海的地層承重量很低
這里土地很難承擔 上方即將施加的沉重壓力
這終將會對軌道 造成不利影響
因為軌道將會下沉或倒塌
或是產生破壞性的嚴重變形
中國也曾遭受劇烈地震侵襲
如果上海發生大地震
這里的地層將出現 土壤液化現象
英國哥倫比亞大學的唐夏托教授 要通過簡單試驗
示範土壤液化將導致 無支撐的結構倒塌
地震發生時 沙粒會形成高密度組織
但因為被水阻擋
重量就立刻從土壤轉移到水上
因此造成建築下陷
只要有基柱等穩固的下部結構 就能防止建築倒塌
但上海工程師面臨的問題
是確定需要打造多少下部結構
為了避免軌道下沉 並減輕可能的地震影響
工程師擬定了計劃
他們要把軌道的龐大重量 分散到地底深處
導軌全線每隔25米 就設置一座橋墩
每座橋墩都建在一個椿帽上方
椿帽是由灌上水泥的 鋼筋墊塊組成
地基則由椿帽本身來支撐
工程師在建造椿帽時 必須考慮兩件事
首先是橋墩越大 地基也要更多
上海的椿帽高2米 寬10到12厘米
因此在全程 所有椿帽的距離只有1米
工程師也要考慮 軌道建地的低承重量
土壤越軟 基椿的數量和深度都要增加
由于上海的土壤太過濕軟
工程師必須把基椿 打入地下30米
有些基椿甚至深達70米
跟23層大樓一樣高
每個椿帽可以容納 20到24根基椿
整個工程共打下2.4萬根基椿
軌道必須在16個月內完工
接著第一批磁懸浮列車 就會從德國運抵
運捷快車公司的工程師 也面臨巨大壓力
要打造能在 中國制軌道運行的車廂
他們從未建造過 商用磁懸浮列車系統
原型列車是他們唯有的經驗
但這次的產品不是測試列車
中國需要可以完美運作的列車
在取得造價數十億美元的 上海磁懸浮列車工程之後
他們只有22個月的交貨時間
計劃是讓TR08原型列車產量
客廂建造的難題不多
因為這個部分 和其他火車客廂一樣
但其他部分完全不同
不像傳統火車是由 火車頭拉動多個客廂
磁懸浮列車本身就是 一組懸浮推進器
他們必須為上海打造 15組獨特的推進系統
而且要在緊迫期限內完工
磁懸浮列車完全沒有活動零件
也沒有發電機為客廂的燈光 電腦和電器供電
列車行駛時由供電網絡 取得動力啟動磁力
巨大電池在行進間 為燈光和車上電腦供電
電池也為磁力提供後備支持
即使磁場失常 列車也不會突然墜落軌道
電池會接手產生足夠磁力 讓列車平緩停止
磁懸浮推進系統采用電池
透過通電的線圈產生磁場
線圈越多，電流量越高 磁場也越強
車上磁鐵的數量和懸浮力 都是商業機密
但透過操控電磁力
運捷快車公司找到 懸浮推動70噸車廂的關鍵技術
磁懸浮列車的磁力推進系統 采用的線性馬達
也運用在其他交通工具中
線性馬達能提供 快速且穩定的加速動力
有時也用在游戲器材上
在這座游樂場 磁懸浮列車的磁力推進科技
被用來以高速推動 這台飛車和乘客
這能讓乘客體驗 磁力科技提供的重力快感
這是美國速度最快的雲霄飛車
飛車能在7秒內 從0加速到時速160公里
飛車沖上一座41層樓高塔
在飛車停止後 乘客以無重力狀態靜止6秒半
接著展開極度驚駭的後退降落
這是磁懸浮科技的運用之一
但強大的加速動力 還有更多應用的可能性
美國海軍采用磁懸浮推進科技 制作航空母艦彈射器
目前航空母艦使用蒸汽彈射器
蒸汽彈射器雖能有效運作
但也已經過時又無法節約能源
最大的缺點是對駕駛和飛機 都會造成傷害
未來航空母艦將采用 磁懸浮推進系統
使用超級磁鐵發射和降落飛機
優點是控制性更佳 也能延長飛機壽命
因為新系統能根據飛機重量
調節施加的推進力道
如果讓磁力推進全力發揮
將可帶來驚人成果
在位于新墨西哥沙漠的 荷洛曼空軍基地
搭載武器的火箭推進器 在測試軌道達到8馬赫高速
這些火箭車在2003年 創下最高陸地速度記錄
達到時速10430公里
結合火箭和磁機的推動力 讓磁懸浮列車爆發驚人高速
在這樣的高速下
磁懸浮車穿越 沒有空氣阻力的真空隧道
時速可以達到6千公里以上
要真正體會磁懸浮列車的速度 必須親自乘坐
在艾埃姆斯蘭的測試軌道
為大眾提供親身體驗 磁懸浮列車的機會
這是運捷快車公司 德國測試軌道控管中心
這里有32公里的導軌
約8公里是高速測試直線軌道
在南北兩邊是環形軌道
這種設計也能讓列車
進行長時間測試
等機房完成精密檢查 控管中心啟動測試
磁懸浮列車就要展開高速測試
按下鼠標後，電腦啟動磁力
磁懸浮列車開始突破重力
這輛精密車廂已經躍躍欲試
今天的運行速度 將達到時速400公里
速度測試在技師就定位後展開
這些技師是全電腦操控列車 唯一所需人力
運捷快車公司認為 減少行駛所需人力
能讓磁懸浮列車更聰明也更安全
所以列車操控全由電腦處理
磁懸浮列車最高時速310英里
等于時速500公里
人類的反應 跟不上這麼快的速度
電腦能確保車廂與導軌的間隔 讓行車平穩
也能控制從軌道傳送到 車廂的推動力
在這座全面性測試機構中
每趟測試行駛 都是為了讓技術更精確
磁懸浮列車是全自動作業 由電腦控制加速
列車加速很快而且穩定
但也循環漸進 以免乘客無法適應
我第一次在德國 搭乘測試用磁懸浮列車
我坐在第一個車廂看著窗外
那次體驗真的很不可思議
在列車行駛中 窗外景色就像動畫一樣
行車真的非常平穩
很難相信時速這麼快 還能如此平穩
那是因為車廂和導軌 保持精準間距
讓車廂震動減到最低程度
車上的技師沒空欣賞風景
他們正在專心進行測試
列車開始繞行巨大環形軌道
準備在進入直線軌道後 加速10公里以上
磁懸浮列車將在這次測試 跑出最高速度
由于磁懸浮列車是懸浮在軌道上
不像傳統火車有 車輪摩擦軌道的阻力
因此速度更高 加速和減速也更快
速度計算單位不是馬力 而是位元和千瓦
這些超級電腦 每秒運算數百萬次
對磁鐵和軌道傳送和接受信息
讓磁懸浮列車保持平穩向前推進
磁懸浮列車的推進方式 就像是在磁波上沖浪
運捷快車公司加快軌道的磁波 用來推動列車
整趟行車都在精確操控下
你可以解開安全帶起來走動 列車非常平穩
測試機構能模擬商用列車 可能面臨的所有狀況
測試情境包括下雨、下雪 刮風甚至雷暴
為了保持乘客舒適 轉彎時速限制在200公里
不論是測試或是一般行駛
乘客都不能承受太高的離心力
列車在進入直線軌道後 開始全力加速
這段畫面是即時拍攝
技師收集資料以供分析
列車的速度和性能 也受到控管中心的嚴密監控
列車在直線軌道上 達到時速400公里
磁懸浮列車成功完成這次測試
工程師在收集資料後 重新展開研發
制作下一代的磁懸浮列車
磁懸浮列車小組的工作 十分有趣
每天面臨的狀況都不同
我們必須進行各種測試 所以很有趣
現在磁懸浮列車系統 已經進入商用階段
這也讓我們的工作 變得更有趣
全球第一列磁懸浮列車 在2002年夏天運抵上海
現在要開始吊運車廂
這次的吊運不容一絲誤差
工人展開抬吊客廂的精密作業
他們在短短數月內 完成磁懸浮列車的建造
現在要小心監控 底盤與客廂組合的每個步驟
電腦已經裝設完畢
接著就是見真章的時刻
他們能否施放磁力 讓客廂懸浮？
客廂在開關打開後 逐漸懸浮起來
認為測試成功 客廂接著被拆開
把上層底盤從推動系統拆除
客廂被放上貨運平板
然後以貨運送往上海
但現在還有兩個問題
運捷快車公司在15個月內 順利打造3個車廂
但在接下來的12個月 還有12個車廂要交貨
另外，在德國仔細組裝的車廂
能否在上海建造的軌道行駛？
結果可能是 火車發明以來最重要的大事
也可能是浪費 10億美元的大災難
2002年9月11日
在工程展開後短短18個月
磁懸浮列車被放上軌道
接著啟動測試行駛
這是連接市區與機場的列車 開放營運前的必須步驟
熱鬧的啟動典禮結束後
工程師必須證明 這個新系統可行
德國與中國的建造小組 各有工程傳統與系統
他們能否克服 時間與距離的問題
達成設計要求 完成誤差不到2厘米的系統
上海的導軌是依據 德國工程標準興建
但中國工程師舍棄 50米長的導軌梁
改用長度減半的25米導軌梁
興建30公里導軌的施工 和軌道梁數量都因此加倍
但也簡化了 運送和組裝橋體的工程
讓中國小組能夠趕上完工期限
專家認為這是一大科技奇跡
上海的導軌總長19英里
全程誤差不到1厘米
就我所知 全球沒有其他同類精準的工程
為了讓導軌符合嚴格的運作標準
工程師使用可調式軸承系統 在完成導軌後做調整
這種三向軸承 能提高或降低導軌梁進行調整
導軌全程共有 1萬多個可調式軸承
導軌也不是全由堅固的水泥建造
有些部分是以鋼板組成
這些鋼板轉換器 能在指令下彎折
讓列車轉換導軌
彎道時速限制在200公里
考量的問題在于車上乘客
在高速下突然轉彎 會讓乘客失去重心
導軌已經完美無缺
第一個磁懸浮列車 也順利放上導軌
工程師先以單一列車展開測試
他們在速度測試中 讓列車時速達到501公里
創下商用火車系統新世界記錄
但還有一道難題要解決
這條路線有兩條導軌並列
現在要讓兩個列車擦身而過
兩個列車錯身之際 時速總和約為860公里
根據模擬和研究
列車的設計建造足以抵擋 全速交錯的高壓風效應
但列車從未做過 交錯行駛的測試
工程師必須完成這個測試 才能開放列車運營
一個列車從市區的 龍陽路車站出發
另一個列車 從浦東國際機場出發
剛過3分半鐘
兩個列車就抵達 路線中點的交錯區
兩個列車都加速到 最高時速430公里
在一分鐘內保持最高時速行駛
兩個磁懸浮列車 以總和時速860公里交錯
這是小組的重大勝利
磁懸浮列車成功完成 這個關鍵測試
現在只剩下一個問題 會有乘客捧場嗎？
這個新系統大受中國民眾歡迎
3年內就有800萬人次 搭乘磁懸浮列車
這種運輸方式 真的很神奇
最讓我贊嘆的是 它的可靠性
路線全程19英里 7分半就能抵達
準時發車和到站的比例是 99.92％
這真的很神奇 簡直是太完美了
字母錄入、時間軸︰ha7383@CHD 校對︰jerry36@CHD 謝謝觀看