交通规划案例集/超级高铁
在 2008 年大选中,大多数 (52%) 加州选民对被称为提案 1A 的提案投了“赞成”票,为该州发行 99.5 亿美元的债券措施开了绿灯,这将有助于资助一个 800 英里的高速铁路网络,据说最终将连接洛杉矶和旧金山,并在沿途设立中转站,提供“安全、便捷、经济实惠且可靠的驾驶和高油价替代方案”。[1]。加州人民不知道的是,预计的成本估算将在接下来的 4 年中几乎翻倍,而看似“开挖就绪”的项目实际上远非如此,因为施工最终将被推迟一年多。
在高速铁路 (HSR) 项目的混乱和不确定性中,亿万富翁企业家兼商人兼物理学家埃隆·马斯克决定通过提出州级公共交通的替代解决方案来搅动局势,他声称该方案的建设成本、运营成本更低,更安全、更快、可持续自供电,不受天气影响,抗震,不会对沿线地区造成破坏[2]。他的解决方案是超级高铁,一种低压、高架管道的系统,其中搭载乘客的舱体或吊舱 (可互换使用) 将以超过 800 英里的时速行驶,或者用马斯克的话来说,这是一种“结合了协和式飞机、轨道炮和气垫曲棍球台的”交通系统。尽管超级高铁在技术上是否可行尚不确定,但马斯克的提议本身就提出了一些关于我们国家交通系统技术现状的非常重要的观点。我们真的应该在被他认为过时且不方便的技术上花费数十亿美元吗?我们是否要采取任何措施来改变它?
1993 年 7 月 - SCR 6,Kopp。交通:城际高速铁路向州务卿提交(成立加州城际高速铁路委员会)
1996 年 9 月 - SB 1420,Kopp。交通:高速铁路法案向州务卿提交(在加州成立了一个九人高速铁路管理局)
2008 年 11 月 - 加州选民在普选中通过了提案 1A
2009 年 10 月 - 州长阿诺德·施瓦辛格公布了加州对美国复苏与再投资法案 (ARRA) 资金 47 亿美元的申请
2010 年 1 月 - 白宫宣布加州将收到其申请中的 23.5 亿美元,其中 22.5 亿美元专门用于 HSR
2010 年 10 月 - 联邦政府向管理局额外拨款 9 亿美元用于铁路改进,其中 7.15 亿美元专门用于 HSR
2010 年 12 月 - 交通部 (DOT) 从其他州拒绝的 12 亿美元 ARRA 资金中重新分配了 6.24 亿美元
2011 年 5 月 - 佛罗里达州拒绝了 20 亿美元的联邦高速铁路资金后,DOT 向管理局拨款 3 亿美元
2013 年 8 月 - 埃隆·马斯克在特斯拉汽车博客上发布了 58 页的超级高铁提案
2013 年 10 月 - 超级高铁运输技术公司通过 Jumpstartfund.com 启动
美国联邦政府 - 资助
美国纳税人
加州政府
埃德蒙德·杰拉德“杰瑞”·布朗 Jr.,现任加州州长
加州高速铁路管理局 (CHSRA),管理局
加州公民
埃隆·马斯克
超级高铁运输技术公司
JumpstartFund.com
美铁
加州通勤铁路
高速铁路由政府机构以不同的方式定义。不同的组成部分,如基础设施、机车车辆(任何使用铁轨的车辆)及其整合程度,都是必须满足一定标准才能将铁路系统定义为高速铁路的重要组成部分。美国联邦铁路管理局 (FRA) 对客运铁路有四种定义。最快的,HSR - 特快列车,最高运行速度至少为 150 英里/小时,在相距 200 至 600 英里的主要人口中心之间提供频繁服务,并拥有专用、等级分离的轨道[3]。这是本维基教科书中“高速铁路”的语境。
城际高速铁路委员会 (IHSRC) 成立于 1993 年 7 月。该机构的任务是制定一个为期 20 年的城际高速地面交通计划,并于 2000 年开始建设。从旧金山到洛杉矶的铁路将成为其首要任务。1996 年又提出了一项法案,再次由州参议员昆廷·科普共同起草,成立了加州高速铁路管理局。管理局自然而然地在 IHSRC 开展的可行性研究的基础上建立起来。管理局雇佣了大约 70 人:它设有一个九人政策委员会、一个核心员工和一个主席。科普是第一任主席,于 1998 年被任命,但现在不再担任管理局主席。
管理局于 2000 年发布了其第一个商业计划,并于 2004 年发布了一份描述 HSR 在全州范围内的影响的草案环境报告。提案 1A 在 2008 年大选中提交给加州选民,并以 52.7% 的投票率获得通过。提案 1A 的批准仅允许该州发行 99.5 亿美元的债券,用于建设前的准备和建设活动,以及“对客运铁路系统的资本改进,以扩展容量、提高安全性能或使火车乘客能够与高速铁路系统相连[4]”。
为了获得加州公民的投票,他们在官方选民指南中提出了许多数据。主要事实是:1)火车将采用电力驱动。2)该系统将连接旧金山、萨克拉门托、中央谷、洛杉矶、大橙县、内陆帝国(圣伯纳迪诺县和河滨县)以及圣地亚哥。3)开发整个系统的成本将为 450 亿美元,资金来自联邦、私人、地方和州政府的资金。
如上所述,高速铁路的定义有所不同。美国在联邦铁路管理局的规定下,正式将高速铁路定义为任何运行速度超过 150 英里/小时的机车车辆,以及其他条件。欧盟的标准有些类似,例如最低最高运行速度为 155 英里/小时 (250 公里/小时)[5]。虽然高速铁路服务对许多美国人来说可能显得新颖,但铁路实现的高速并非新鲜事。相反,与其他发达国家相比,美国定期 HSR 系统的实施相对稀少,这使得这种新颖性得以体现。
1903 年,在德国,西门子和 AEG 公司制造的实验性轨道车达到 207 公里/小时 (128 英里/小时) 的速度[6]。1933 年,一家德国公司推出了一列柴油动力列车(飞翔的汉堡),它在汉堡和柏林之间的服务中定期达到 99 英里/小时的速度,这在当时创造了世界上最快的定期服务[7]。
美国铁路服务在里程和客运服务方面也非常先进。1936 年,双城捷风线投入运营。1940 年,它在圣保罗和芝加哥之间达到了 71 英里/小时(6 小时)的最高平均速度[8],而如今,这条线路由美铁运营,完成同一段旅程需要 8 小时 15 分钟(平均速度 52 英里/小时)[9]。
20 世纪 30 年代后期,铁路速度记录经常被打破。其中最著名的是英国的“Mallard”蒸汽机车,它在 1938 年达到了 126 英里/小时的速度。然而,内燃机很快就会超过标志性的蒸汽机车;它们的外燃机和锅炉体积庞大,重量沉重,维护难度更大。
许多新的高速记录被打破,但在 1964 年 10 月,日本的新干线(新干线)成为第一个投入运营的现代高速铁路系统。该系统在当时人口为 4500 万的东京和大阪之间运行。首批列车在 3 小时 10 分钟内行驶了 320 英里,最高运行速度可达 130 英里/小时,平均速度为 101 英里/小时,设有两个站点。在法国,新干线铁路的成功促使人们对现有铁路系统进行升级。1967 年,第一条经典列车的定期高速服务开始运营,速度为 124 英里/小时(200 公里/小时),在图卢兹和法国之间运行。为创造更快服务而进行的改进主要包括信号系统和曲线调整。
法国人打破(或粉碎)了下一个显著的障碍,即 250 公里/小时,使用了电力驱动的 TGV(高速列车)。1981 年,它达到了 236 英里/小时(380 公里/小时)的速度。TGV 一再打破自己的一些记录,最近在 2007 年达到了 357 英里/小时(575 公里/小时)的速度[10],然而,2003 年,日本在非传统铁路类别中以其实验性超导磁悬浮列车打破了载人速度记录,该列车达到了 361 英里/小时的速度[11]。目前,美国最快的列车服务是 Acela 特快,它在华盛顿特区和波士顿之间运营,最高平均速度为 70 英里/小时。Acela 只是被归类为高速铁路,因为它在常规服务中偶尔会达到 150 英里/小时的速度。
概述
[edit | edit source]2009 年,美国复苏与再投资法案通过,该法案为高速铁路拨款了 80 亿美元。一年后,奥巴马政府宣布了一项为期 6 年、总额为 530 亿美元的高速铁路计划。加州预计将成为这些资金的最大接受者。自第 1A 号提案获得批准以来,高速铁路项目的总成本已从最初的 450 亿美元大幅波动。2011 年,成本上升至 985 亿美元,后来修正为 684 亿美元,为当前数字。2012 年 7 月,州长杰里·布朗签署了一项法律,批准了连接默塞德和圣费尔南多谷的初始段的建设资金。该州发行了批准的 99.5 亿美元债券中的首批 58 亿美元,这从联邦政府中释放了额外的 32 亿美元,必须在 2017 年之前使用[12]。到目前为止,项目所需资金约五分之一已发行。
已发行债券的成本取决于当前利率和偿还期限。根据第 1A 号提案,债券的偿还期限可以为 40 年,尽管该州目前的做法是发行 30 年偿还期限的债券。如果债券以 5% 的利率出售,偿还期限为 30 年,本金约为 95 亿美元,加上最初的 99.5 亿美元,总计约为 194 亿美元。因此,本金和利息的平均偿还额约为每年 6.47 亿美元[13]。
所需的 680 亿美元中,10 亿美元由第 1A 号提案提供资金,剩余的 580 亿美元需要通过联邦和私人资金获得。该机构认为,它应该能够通过现有和新的联邦高速铁路项目获得 120 亿至 160 亿美元的资金。这些联邦资金将帮助该机构撬动私人投资者,因为额外的资金将使该项目获得合法性,表明该项目将要实施。该机构的目标是通过与地方机构的成本分担、交通导向型开发的收入、车站的商业特许经营权以及与地方交通机构的合作资金安排,在地方获得 20 亿至 30 亿美元的支持。最后,基于其授权立法赋予该机构的权力,并假设市场条件更加正常化,该机构计划执行创新的公私合作(“P3”),其目标是 65 亿至 75 亿美元的 P3 需求[14]。
拟议路线
[edit | edit source]根据加利福尼亚高速铁路管理局 2012 年修订的商业计划[15],最终的系统将从旧金山延伸到圣地亚哥,并将有一条通往萨克拉门托的替代路线,该路线在默塞德和弗雷斯诺之间与主线汇合。2012 年修订的商业计划中提出的路线可以在右边看到。
拟议的施工阶段
[edit | edit source]整个系统的建设拟议分阶段进行;第一步 - 早期投资,全州范围内的效益;第二步 - 高速铁路初期运营;第三步 - 湾区到盆地系统;第四步 - 第一阶段系统;第五步 - 第二阶段系统。
第一步 - 早期投资
[edit | edit source]根据 2012 年修订的商业计划,第一步应该在 2013 年的某个时候开始,前提是批准使用第 1A 号提案中 9.5 亿美元的债券来匹配联邦资金。(截至 2013 年 11 月,法律问题尚未解决。)第一步是建设初始运营段(IOS)。
第一个施工区一直被认为是高速铁路的“脊椎”,位于中央谷地,将是一段长 130 英里的路段,从弗雷斯诺北部延伸到贝克斯菲尔德(如地图上深绿色的线所示)。根据该计划,这一部分将连接圣华金、ACE、萨克拉门托地区交通局、首都走廊(以及可能的加州通勤铁路)等已有的客运线路。它们将能够使用新的高速铁路轨道,无需额外费用或升级。第一步将不包括实际的高速列车运营,但将改善现有的名为“北加州统一服务”(NCUS)的网络,该网络包含上述线路。第一步也体现在左侧的施工计划中。前一段提到了他们所说的第一阶段建设(浅绿色),预计将在 2017 年之前完工。
这一阶段的第二步是缩短贝克斯菲尔德和帕姆代尔之间的距离,扩大 NCUS 的覆盖范围。这一部分预计将花费 40 亿美元,并将需要穿越特哈查皮山脉。第二步将完成 IOS,预计完工时间约为 2022 年。
第二步 - 高速铁路初期运营
[edit | edit source]第二步是开始高速铁路运营。将实施所有必要的设施,如信号、列车、收入服务、安全和线路电气化。商业计划实际上将穿过特哈查皮山脉的铁路线路的完工时间安排在第一步和第二步。根据该计划,IOS 只定义为从默塞德延伸到圣费尔南多谷。高速列车运营只有在完整的 IOS 建成并投入运营后才能开始。在此之前,一些已建成的线路将由美铁和其他客运线路使用。
第三步 - 湾区到盆地系统
[edit | edit source]在此阶段,将建设一条通往圣何塞西北方向的专用高速铁路系统,使乘客能够从圣费尔南多车站乘坐一次列车直达旧金山。然而,这个计划依赖于加州通勤铁路按计划在 2020 年之前实现电气化的假设。还需要注意的是,这条一次性旅程不会完全在专用高速铁路轨道上进行。从旧金山到圣何塞,乘客将依靠“混合”基础设施,这意味着高速列车实际上将在加州通勤铁路的电气化轨道上运行。从圣费尔南多谷到洛杉矶的旅程将通过大都会通勤铁路。唯一一条专用高速铁路轨道将是从圣何塞到圣费尔南多谷。
步骤 4 中考虑了两种方案:混合方案和全建方案。混合方案将包括从圣费尔南多谷到洛杉矶建造专用高速轨道,而圣何塞到旧金山轨道将与电气化加州通勤铁路(Caltrain)混合使用。全建方案将包括从圣何塞到旧金山,以及从洛杉矶到阿纳海姆建造专用高速铁路。
最终阶段包括建造连接圣地亚哥和萨克拉门托的专用高速铁路。该计划指出,即使在此阶段之前,该地区的居民也将从混合方案的早期投资中获益。这将完成加州 800 英里的高速铁路系统。目前尚未公布第 2 阶段的时间表。
参议院共同决议案编号 SCR 6,科普。交通:城际高速铁路网络[16] 最初于 1993 年 1 月 12 日在参议院提出,并在同年 7 月 20 日提交给国务卿。该法案成立了城际高速铁路委员会,其职责是“编制一项 20 年的城际高速地面交通计划,并指定从 2000 年开始实施。在关于交通的 SCR(参议院共同决议案)第 6 号文件中,列出了支持在加州发展(并最终部署)高速铁路的理由,包括:(1)加州已经花费了几十年时间建设了一个庞大的高速公路和机场网络,但它们无法满足当前的人口需求,而且人口预计还会增长;(2)扩展现有高速公路和/或机场网络将非常昂贵,对环境不友好,而且成本高昂;(3)城际铁路高效、实用,污染更少,可以弥合未来需求和当前容量之间的差距;(4)欧洲和日本的城际高速铁路系统在 200 到 500 英里之间的行程中有效地争夺乘客;(5)建设一条城际高速铁路将通过创造就业机会和为子孙后代建立高速铁路系统来刺激经济。该法案概述了城际高速铁路委员会的职责和目标。该委员会将制定一项计划,将旧金山到洛杉矶线路作为首要任务,仅关注中距离城际旅行,而将本地和通勤旅行留给其他城市交通方式。SCR 6 建议从 2000 年开始建设连接这两座主要城市的“最先进的高速地面交通”,以便在 2020 年开始运营。
参议院法案编号 SB 1420 第 796 章 交通:高速铁路法案(HSR 法案)由参议员科普和科斯塔于 1996 年 1 月 23 日提出,并于 1996 年 9 月 24 日正式提交给国务卿[17]。HSR 法案成立了加州高速铁路局(CaHSRA,也简称为“该局”),它是推动加州高速铁路所有规划和准备活动的力量。该委员会成立为一个由政府任命的 9 名成员组成的委员会,负责制定与城际高速铁路委员会自 1993 年以来已完成的先前工作相一致的计划。该法案赋予该局进行所有工程和项目开发的权利,包括但不限于接受公共或私人资金、分配资源以及提出路线和终点站。简而言之,该局成立为所有高速铁路项目细节的总经理,并成立以准备好根据选民或立法批准签订高速铁路的设计、建造和运营合同。
提案 1A 是加州 2008 年初选期间通过的一项法案,约有 670 万张赞成票,以 52.6% 的得票率获胜。该法案批准发行“99.5 亿美元的一般义务债券,用于规划和部分资助加州高速铁路系统的建设……”提案 1A 是加州高速铁路支持者的一场重大胜利。
这 99.5 亿美元的债券预计从长远来看将花费 200 亿美元;99.5 亿美元的本金支付和未来 30 年的 99.5 亿美元的利息。加州已经拥有 1000 亿美元的债务,并且拥有全国最糟糕的债务评级之一。提案 1A 指出整个高速铁路项目将花费约 450 亿美元。它还列出了所有拟议的路线。
投票结果中有趣的一点是,大多数投赞成票的县都是高速铁路拟议经过的县,这些县也是最方便的服务区域。
支持该法案的人认为,加州的交通系统已经崩溃,而高速铁路将提供能源独立和减少温室气体排放。他们声称高速铁路不会意味着更高的税收,而且它将比建设新的道路或机场更便宜。提案 1A 将“为加州人带来安全、便捷、经济实惠和可靠的替代方案,以应对不断上涨的汽油价格、高速公路拥堵、不断上涨的机票价格、不断下降的航空服务以及可用航班减少。”他们声称高速铁路每年将运送 7000 万乘客,这将缓解道路拥堵。他们欢呼说,这将是美国的第一条高速铁路,而且它们在世界其他地区很常见。他们利用已经投入高速铁路至少 10 年的规划和准备工作来安抚选民。他们声称,高速铁路将为加州人节省资金,并比较了一趟单程的预期成本和旅行时间与一辆燃油效率为 20 英里/加仑的汽车行驶相同距离的成本和旅行时间。一条新的高速铁路还将缓解机场拥堵,因为旅行者将有另一种选择,而且很容易做出选择,因为航空旅行很费时间。他们还认为,全电力高速铁路将节省约 120 亿磅的二氧化碳和温室气体,更不用说高速铁路所需的能源仅为汽车的 1/5 和飞机的 1/3。最后,该项目将“创造 16 万个与建设相关的就业机会和 45 万个永久性就业机会。”
支持者坚决认为,提案 1A 不会导致税收增加。
反对提案 1A 的人试图将注意力转移到高速铁路的成本和相关的债券法案上。他们强调,该州将需要大约 30 年才能偿还 99.5 亿美元债券的本金和利息,这相当于每年约 6.47 亿美元的支付。他们担心加州人可能无法理解其含义。他们警告说,这些债券很可能会使加州从美国税收最高的第 4 个州跃升至税收最高的州,取代纽约。他们警告说,火车可能永远不会建成,但无论如何都要偿还债券。他们认为,投资于扩大现有交通系统将更加明智。他们指出,加州已经背负着 1000 亿美元的债务,并且其债务评级在全国范围内属于最糟糕的。为了说明 200 亿美元的意义并给出具体的例子,例如升级加州的水系统,以便在未来几年提供清洁可靠的水。
加州法律 AB 3034 成立了一个同行评审小组,其职责是评估加州高速铁路局的资金计划,并就该局计划的可行性和合理性、假设、分析和估计的适当性,以及该小组认为必要的任何观察或评估提出独立的判断。该小组发现,该局的商业模式不完整,并表示这只是一个“说明性”概念,而不是一个具体的计划。它认为缺乏任何长期资金是一个“根本缺陷”,并且该局没有能力管理如此规模的项目。
加州高速铁路局前主席昆廷·科普现在是该项目的直言不讳的批评者,原因是其“混合方法”。2013 年 9 月,州长布朗签署了一项法案,使该局几乎不可能在像帕罗奥图和门洛帕克这样的托尼半岛社区建设轨道。相反,高速铁路将与当地通勤列车共用轨道。科普说,这项法律从根本上改变了选民批准的原始计划,即 1A 号提案。科普断言,新的“混合方法”将降低列车速度,并减少高速铁路系统可以运行的列车数量。他表示,“该项目已被破坏——彻底被破坏,”并且该系统将无法产生足够的乘客和总收入来支付列车的运营成本。[19]..
美国复苏与再投资法通常被称为经济刺激计划或复苏法案。这是一项经济刺激计划,最初定价约为 7870 亿美元,后来结束于约 8310 亿美元,由美国国会于 2009 年 2 月通过,并由总统巴拉克·奥巴马在同月签署成为法律。复苏法案的主要目标是通过基础设施、医疗保健、教育和能源支出,以及税收优惠和社会福利改善,创造直接就业机会,从而刺激经济。
在分配用于交通基础设施改善的 481 亿美元中,有 80 亿美元专门用于城际客运铁路项目,并优先考虑高速铁路。2009 年 10 月,加州州长阿诺德·施瓦辛格发布了申请 80 亿美元铁路部分中 47 亿美元的申请,并在 2010 年 1 月,白宫向加州提供了 23.5 亿美元。2010 年 10 月,联邦政府向该局拨款 9 亿美元用于客运铁路改善,使联邦政府的总支持额达到约 43 亿美元。2010 年晚些时候,交通部 (DOT) 将俄亥俄州和威斯康星州等州拒绝的 6.24 亿美元联邦资金重新分配。2011 年年中,交通部将更多被拒绝的资金重新分配给该局,这次大约是 3 亿美元。
1A 号提案指出,加州高速铁路局协调的 12 年之前的研究和建设规划将使他们能够在 2011 年尽早动工,并获得该债券法案的资金帮助。快进到今天(2013 年 11 月),在没有确定的开工日期的情况下,在令人不安的经济延误、法律纠纷、不断上升的预计成本以及亿万富翁企业家兼工程师兼商人埃隆·马斯克提出的引人入胜的替代方案的情况下,数据表明,选民可能不再像 2008 年那样对拟议的高速铁路抱有同样的感觉。[20]。原本应该是一个 480 亿美元的交通项目的项目,实际上已经上升到一个估计为 680 亿美元的项目,这个数字实际上并不反映计划系统的总成本。经常被引用的估计 680 亿美元仅用于该项目的第一阶段。第二阶段,将完成 800 英里的系统,没有估计的关联成本,也没有时间表。然而,根据加州高速铁路局 (CHSRA) 和他们的 2012 年商业计划,预计该项目将于 2029 年全面完成,第一阶段(从默塞德到圣费尔南多谷的初始运营段)服务预计将于 2022 年开始。
根据 CaHSRA 的说法,从旧金山到洛杉矶的行程的平均票价将在 2010 年的美元中约为 81 美元,比 1A 号提案中规定的驾驶相同路线的估计成本仅便宜 6 美元。1A 号提案赋予加州政府以 99.5 亿美元债券出售的能力,说服加州人民高速铁路将是有益的,使用的论据是,进行该行程将花费大约 50 美元(2008 年的美元)。
2013 年 10 月,州长杰里·布朗否决了由共和党众议员唐·瓦格纳撰写的 AB 374 法案,该法案是一项修正现行征用法第 1263.510 条的法律。该修正案的目标是通过允许征用受害者在陪审团面前“提供充分的证据”,从而为他们提供更大的获得赔偿的机会,而不是仅仅由法官决定他们的赔偿(瓦格纳,2013 年)。该法案没有获得任何一方的反对票,但被州长否决,这可能会导致高速铁路项目总体成本的节省(尽管与总成本相比几乎微不足道),但以牺牲企业主为代价。
2013 年 10 月,一家被雇用于高速铁路建设规划阶段调查加州高速铁路环境影响的分包商因被解雇项目,以及 200 万美元的未支付款项而起诉加州高速铁路局和主承包商 STV,索赔 470 万美元(雷诺兹,2013 年)。
根据州政府官员的说法,加州高速铁路的建设将于 2012 年开始,预计完工日期为 2029 年。然而,在持续的挫折之后,开工日期被重新调整为 2013 年 7 月,现在,在 2013 年只剩下 2 个月的情况下,证据表明,建设很可能要到 2014 年才会开始(瓦塔贝迪安,2013 年)。加州高速铁路错过了推迟的开工日期,这表明该项目并不像 2010 年它被认定并获得奥巴马政府刺激资金 22.5 亿美元作为美国复苏与再投资法案的一部分那样“准备就绪”,尽管加州高速铁路局在 2008 年之前的 12 年中花费了 6000 万美元用于“预先建设活动”,根据 1A 号提案。
更复杂的是,目前的联邦赠款协议要求加州高速铁路局在 2017 年之前在高速铁路项目上花费并匹配当前的联邦赠款资金,否则他们必须放弃这些资金。这意味着该局需要花费预计用于穿过中央山谷的第一阶段的预计 60 亿美元中的 50 亿美元。根据洛杉矶时报的一篇文章,这意味着该局需要“每天花费大约 375 万美元,包括周末和节假日——这是美国历史上主要建设项目支出速度最快之一(瓦塔贝迪安,2013 年)”,如果他们在 2014 年 1 月开始建设。
2013 年 8 月,PayPal 和特斯拉汽车的联合创始人、SpaceX 的创始人以及 SolarCity 的董事长埃隆·马斯克提出了一个比高速铁路更安全、更快、更便宜的替代方案,同时实现了 1A 号提案中用于最初为高速铁路辩护的所有目标。他的计划,他称之为“超级高铁”,[2] 是一个低压、高架管道系统,其中装载旅客的胶囊或吊舱(可互换使用)可以在管道中以高达 4000 英里的时速行驶。想想非常先进的、放大的版本,许多银行用来在车辆和内部出纳员之间来回发送东西的压缩空气管。超级高铁最大的优势可能是它的展示方式、展示时间和展示者。他的计划引发了大量的争议。关于超级高铁是否在技术上可行是一个问题,但最重要的是,它引起了更多人对加州高速铁路项目的关注,并使更多人意识到它的现状及其实际影响。
通过抽真空的管道运输货物和人员的想法早在维多利亚时代就已出现。该系统通过从管道中抽取空气来推动舱体在管道中移动。在小规模应用中,气动管道用于在办公楼内传输包裹或信息。由于大多数这些小型系统用于传输纸质笔记(本质上是数据),传真机以及后来的互联网的出现,其受欢迎程度有所下降,但它们在银行的自动取款机中仍然得到广泛使用。许多 19 世纪后期的作家设想了一个不久的将来,气动公共交通将无处不在。显然,这个未来尚未实现。
随着管道的规模扩大,最大的问题是管理真空。完全抽真空需要巨大的能量,管道越长,抽真空越困难(长度加倍,体积增加四倍),故障的可能性也会加倍。对此的解决方案是仅部分抽真空管道(“软真空”而不是“硬真空”)。这降低了能量输入,但即使部分抽真空的管道在高速情况下也会产生气压问题。此外,大多数包裹运输气动管道的推进力来自产生压力差,以便空气柱推动舱体前进。这种推进方式面临着与管道抽真空相同的限制,因为它们本质上是相互关联的。此外,管道中 350 英里长的空气柱产生的摩擦力将无法克服。
Hyperloop 提出的解决方案是在舱体上安装一个压缩机,该压缩机将把堆积在舱体前面的空气推到舱体后面。Hyperloop 的推进力将由线性加速电机(例如,用于高速发射过山车的电机)提供,这些电机将加速和制动舱体。舱体本身将乘坐由压缩机从舱体前部引导到滑板上的空气垫,从而利用通过舱体的空气进行工作,而不是仅仅将其排出。马斯克声称,Hyperloop 使用这些方法,可以达到每小时超过 700 英里的速度。[2] 马斯克还声称,对于连接 900 英里或更短距离的城市,Hyperloop 比超音速飞机更经济(他认为超音速飞机将在不久的将来广泛普及)。[2] 马斯克于 2013 年 8 月发布了一份 60 多页的技术文件,概述了 Hyperloop 的愿景。他从描述该项目的执行摘要概述开始,然后是该文件的其余部分,是一个更技术的分析。
技术
[edit | edit source]Hyperloop 背后的主要技术在于舱体本身和管道本身。马斯克声称,目前需要的技术已经存在,并且在今天得到了应用,尽管规模要小得多。
舱体
[edit | edit source]许多主要的设计元素都与舱体有关。这些舱体是人们理论上乘坐的实际交通工具。报告描述了两种不同的舱体类型:一种是仅供乘客乘坐的,另一种是乘客+车辆,可以容纳 3 辆汽车和乘客。
舱体由(从前到后)入口、风机、电机、防火墙、座椅舱和电池组成,下方是悬架。内部将配备专门设计的座椅,以缓解乘客在加速和减速过程中的不适,并配有自己的娱乐系统。
舱体前部的压缩机将由电动机驱动,并吸入压缩在舱体前面的空气。大部分空气会绕过,剩余的空气会使用水箱冷却,然后被引导向下,形成一个空气垫,舱体就乘坐在这个空气垫上。这种空气垫在原理上类似于气垫桌,只是在这个比喻中,空气来自球而不是桌子表面。舱体乘坐的每个“滑板”都将具有独立的机械悬架,因此管道表面的任何不一致都不会传递到乘坐者身上。此外,舱体还将配备类似于飞机起落架的可展开车轮,用于低速行驶和增加安全性。
舱体的推进将由线性加速电机提供。这些电机最显著地应用于俄亥俄州西达点主题公园的 Top Thrill Dragster 过山车。电机的移动部件将在舱体上。这些电机还将作为主要制动系统。
管道
[edit | edit source]Hyperloop 舱体将在一个高架管道中运行,该管道将在洛杉矶和旧金山之间形成一个完整的环路。管道将预制而成,并由钢筋混凝土制成。管道将由大约每 100 英尺的柱子支撑架起,两个方向将安装在同一个柱子上。柱子将防止管道上下移动,但允许纵向滑动以考虑热膨胀和收缩。线性电机的静止部分将安装在管道的某些部分,以提供加速和制动,以及引导舱体在弯道处转弯,但行程的大部分将是非机动的。管道将被部分抽真空,达到火星表面大气压的 1/6,通过沿途连续运行的商用真空泵来实现。两端的站点将由气闸组成,在那里,舱体周围的压力将被平衡到管道的压力或周围的环境压力,具体取决于它是起点还是终点站。
安全
[edit | edit source]马斯克声称,该系统将比火车、飞机或汽车更安全。舱体将与站点有直接无线电连接,以便在紧急情况下请求帮助。由于旅行速度很快,如果舱体上发生医疗紧急情况,最佳的行动方案是使用提供的急救箱并继续前往目的地,因为这比减速舱体并在路线中让紧急救援人员到达停下的舱体更快。
在断电的情况下,所有电机将有足够的备用功率来正常加速和减速系统中的所有当前舱体。一旦所有这些舱体到达目的地,后续舱体将被延迟,直到电力恢复。此外,所有舱体都将配备手动紧急制动器。在减压的情况下,类似于商用飞机上的氧气面罩将下降供乘客使用。在管道或其中一个舱体发生任何故障的情况下,所有舱体都将紧急制动,电动机将驱动可展开车轮,然后这些车轮将把舱体带到目的地。
成本
[edit | edit source]该报告概述了下表中的估计成本。总估计成本为 75 亿美元
批评
[edit | edit source]马斯克发布技术报告后,互联网上很快就出现了各种批评。大多数批评都集中在可行性和成本上。该报告对系统成本相对于传统(或高速)铁路的假设也受到了质疑。该报告指出,为了降低成本,Hyperloop 将在大部分路线上沿着 I-5 的中线建造,从而无需购买土地,并且该报告将该系统的高架特性列为一个优势。许多批评者并不相信这种说法。大众交通作家 Alon Levy 说:“实际上,全高架系统(马斯克在 Hyperloop 中提出的)是一个弊端而不是优势。中央谷的土地很便宜;立柱很贵,这一点可以从世界各地高架公路和铁路的成本中清楚地看到。”[21] 加州大学伯克利分校农业和资源经济学教授迈克尔·安德森预测:“你将花费 1000 亿美元来建造他们正在建造的东西。”[22]
该报告建议票价为 20 美元,基于预计的每年 740 万乘客的双向客流量,在 20 年内可以覆盖资本成本。[2]加州大学戴维斯分校交通研究学院院长丹·斯珀林告诉半岛电视台美国:“这种经济学绝对不可能实现。”[22]
然而,并非所有的报道都负面。大众科学发布了一个非常有趣的交互式信息图表,展示了横跨大陆的 Hyperloop 网络的估计行程时间。[23]
11 月初,一家名为 Hyperloop Transportation Technologies Inc. 的新公司成立。该公司正在 JumpStartFund 上寻求资金和团队成员,JumpStartFund 是一个旨在帮助有抱负的公司筹集资金的众筹网站。[24] 该公司将由 SpaceX 前任务运营总监 Marco Villa 博士和美国土木工程师学会首位女主席 Patricia Galloway 博士领导,她曾是美国国家科学委员会成员。该公司的目标是设计和测试 Hyperloop,其最终目标是在加州实施该系统。[25]
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- ↑ Peek, Katie 和 Kelly, Michael (2013 年 11 月 14 日)。 “互动图表:Hyperloop 国家会是什么样子?”。大众科学。2013 年 11 月 15 日检索。 http://www.popsci.com/article/technology/interactive-infographic-what-would-hyperloop-nation-look-0
- ↑ “JumStartFund - 由大众推动的创意”。网站。2013 年 11 月 15 日检索。 https://www.jumpstartfund.com
- ↑ LeSage, Jon (2013 年 11 月 8 日)。 “Hyperloop Transportation Technologies 公司成立,将马斯克的想法变为现实”。Autobloggreen。2013 年 11 月 15 日检索。 http://green.autoblog.com/2013/11/08/hyperloop-transportation-technologies-company-formed-to-make-mus/