未来就在眼前:高速交通运输新时代
在低碳高效方面,超回路列车、电动飞机、自动驾驶汽车能否媲美中国等地的高速铁路?
1873年之春,苏格兰汉学家James Legge从上海出发,前往首都北京,全程需时兩周。当年,他先乘船到天津,然后转坐骡车前往北京。时至今日,同样是1,200公里旅程只需花四个多小时坐高铁,而坐飞机更仅需2小时20分钟。
今天,我们的出行方式便捷无比,但便利背后卻不无代价:交通运输产生的碳排放占全球总量20%,而且在过去三十年,相比其他二氧化碳來源,交通工具的排放量增速最快,尤其是飞机,其排放量的增速高于铁路或汽车。那么,究竟能否在不破坏地球的情况下,以高速往來世界各地?如果可行,方法又是什么?
英法海底隧道连接铁路(又称高速铁路1号线)是通往英法海底隧道的高速铁路,全长109.9公里。 (相片来源:奥雅纳)
人类一直对未来的高速交通运输充满幻想。科幻小说的情节曾出现飞行汽车和瞬间转移,但现实世界却是较科幻小说为平凡。早于1901年,由著名科幻作家H.G. Wells撰写有关未来世界的非小说类散文集《Anticipation》首次出版,当中有关交通的篇章已预视到高速公路的出现。虽然预测正确,但肯定是该书最乏味的一章。
今天,不少崭新想法已跨越现实与幻想的界线。美国太空总署现正与Lockheed Martin合作研发静音超音速喷射机,以解决当年协和号(Concorde)超音客机最大的问题:协和号仅限于飞行跨越大西洋航线,皆因当时速超过1,236公里时,便会出现“音爆”的轰然巨响。 另一侧厢,Elon Musk称将透过旗下公司SpaceX提供地球火箭服务,火箭能够只用30分钟飞抵地球任何一处,但有专家认为这在本质上极其昂贵、不切实际且相当高风险。2017年,太空项目规划专家Brian Weeden跟The Verge网站分享说:“发射及再入返回时,加速及重力足以致命。”无论如何,火箭及静音超音速喷射机皆无法解决碳排放的问题。
Elon Musk的另一个项目是超回路列车,满载乘客的運送舱将行驶于在地下或高架的密封低压管道。運送舱先使用线性感应马达驱动逐步加速,然后沿着空气轴承的轨道滑行,理论上最高时速可达到 1,223 公里。世界各地的研究人员一直进行测试,证明概念在技术上属可行:在慕尼黑工业大学进行的测试达到每小时 463 公里。但在大学进行测试,毕竟与实际载人是两码子的事。
另外是成本问题。经济地理学家、超级工程专家兼牛津大学和哥本哈根资讯科技大学教授Bent Flyvbjerg表示:“超回路列车的价格必须相对便宜,才有能力与现有的高速铁路竞争。”
超回路列车在德国的密封低压管道进行测试。 (相片来源:慕尼黑工业大学)
原来,我们早已迎来高速交通运输的新时代。1959年,日本的第一条高速铁路东海道新干线开通,连接东京和大阪。时至今日,它仍然是往来两市的最快方法,列车时速为285公里,全程只需2.5小时。新一代E956型列车目前正进行测试,常规客运服务的列车时速可达360公里。
乘坐飞机由东京前往大阪,需时少于1.5小时,但加上安检、候机和往返机场的时间,全程比所谓的子弹火车需要时间还要长。新干线是往來东京和大阪的最低碳方式,每位乘客的碳排放量为4.2公斤,比驾车少约三分之一,比飞行少约12倍。奥雅纳工程公司全球高速铁路负责人Andrew Went表示:“高速铁路是对净零未来的长远投资”,而该公司已参与世界各地的多个高铁项目。
不断复制高速铁路,或許正是它最大的优点。Flyvbjerg说:“中国已充分掌握这项技术,有能力火速发展,总里程不断增加,这便是你想要做到的可扩展性。就像任何产品一样,除非你能像中国现时那样扩大规模,否则不会變得真正有效率并符合经济效益,同时降低风险。”
过去20年,中国透过长达4.2万公里的高铁网络,几乎接通国内所有地方。许多其他国家已经采取相同做法,尤其是法国和日本,但中国高铁的规模庞大,并且广受欢迎。2021年,尽管受到疫情影响,中国高铁载客量仍达19亿人次,比2020年增加23.1%。今年,国家高铁网络香港段已接载1,700万人次,超越疫情前的载客量。
然而,高铁在世界许多地方备受到质疑,尤其是美国。 目前,如加图研究所的公共政策分析师Randal O'Toole所述,连接洛杉矶和三藩市的高铁工程严重超支并延误,批评者异口同声认为高铁是“把钱扔进大海”的项目。
高速新干线列车准备从东京车站出发。 (相片来源:Wikimedia)
专家普遍认为,高铁可以在1,500公里以内的距离范围与飞机一较高下,而这正是法国禁止短途机的原因之一。但是,前设是铁路要顺利建成。最近与记者Dan Gardner合著超级工程书籍《How Big Things Get Done》的Flyvberg表示,这便是最大的障碍。Flyvbjerg提出“超级工程定律”,即总是“超时、超支、低效,重蹈覆辙”。他对全球相关项目进行分析,其中只有8.5%能够按时、按预算竣工。
他说,工程超级必须细心进行规划,避免出现价格高昂的临时凑合,并尽量应用标准化和模组化概念,才能逃过超时与超支的厄运。正因如此,法国和中国成功建立如此强大的高铁网络,而加州高铁的成本则由400亿美元跃升至惊人的1,280亿美元。工程于2008年展开,但连接加州中央谷地两座小城市的第一阶段铁路,要待2030年才会投入服务。
Flyvbjerg将这烂摊子归属于政客:不仅在预算和路线方面的摇摆不定、反覆无常,加上即使美国没有建设高铁的经验,依然坚持项目的设计、材料和施工都出自美国之手。Flyvbjerg说:“聘请没有相关经验的人来负责项目,並非一个好主意;如果你思考一下,这似乎不用多说,但是基于政治原因,这种情况一次又一次发生。”
话虽如此,如果依循最佳设计实践方法,高铁的未来一片光明。曾参与英国东南部高铁一期HS1工程(包括将伦敦连接到巴黎和布鲁塞尔的欧洲之星路段)的Andrew Went提出精辟建议,他说:“要为整个铁路生命周期做好规划,[因为]设计不当的系统或计划不周的维修保养,可能会带来严重的长远后果。”他指出,要确保高速铁路融入现有系统,包含“火车、轨道、信号、通讯、电力、基础设施、人员和流程”。
他表示,“精心设计路线和车站,以尽量提高当地社区的经济、社会和环境效益”亦至关重要。“高速铁路线的车站往往比郊区铁路线或地铁少,但这些车站可以为当地社区带来莫大辅助益,同时有助逐步提升連通性。”考虑到这一点,务必将高速铁路视为交通网络的一部分,而非独立的基建设施。
最后,碳排放亦是考虑因素。高铁由电力驱动,因此属于零排放,尽管实际上碳排放的评定视乎动力来源是否可再生。但是,高铁的路线相对笔直且不设交汇处,一般需要建造混凝土重型高架桥,而用于建造铁路的建筑物和混凝土,往往含有一定数量的碳嵌入。Went表示,任何新建铁路都需要做出整体规划,以尽可能减少对环境造成的影响。
新科技令这一切都变得更加容易,特别是个体为本模型及数位孪生(digital twins)技术,当中使用机器学习和人工智能,以测试不同的场景,例如政策或用户行为的变化。但现实世界的社群参与亦不容忽视,Went 说:“由清晰的对话起步,目标是将任何计划制定为协作项目,皆因这些计划可能需要耗费数十年的时间来设计、推行和运作。”
上海磁浮示范营运线连接浦东机场与市中心。 (相片来源:Wikimedia)
同时,别忘了那些可能受到高铁影响却没有获得任何直接利益的人士。Went问:“他们可获得什么?就业机会?社会福利得以改善?必须让他们了解并参与推展进程的重要范畴,这是项目的致胜关键。”
有关高速交通运输的未来,当然不止高速铁路。磁浮是另一种类型的高铁,以磁力使列车悬浮于路轨之上,得以极高速度行驶。但磁浮列车的高昂成本有碍其发展,目前只有六种条磁浮路线投入运作,其中之一就是采用Transrapid技术的上海磁浮列车。这是世界上速度最快的客运铁路,于2001年与德国合作建造。虽然以时速431公里接载乘客,但却未能大展拳脚:中国选择建造较传统的高铁,而非延伸接驳浦东机场和市中心的上海磁浮示范营运线。
超回路列车在理论上属于可行,但可能需要数十年后才能真正应用。航空业正在测试混能和电动飞机,尽管专家警告,电池技术研发需要取得重大进展,一般客机才能实现零排放。 Flyvbjerg表示,自动驾驶电动车可能是一种出乎意料的高成本方式效益,可以相对较高的速度行驶长途距离。换句话说,那就是电动高速公路。
有一天,我们或可透过以上几种方式,在不破坏环境的情况下,享受高速交通运输的便利。但就目前情况而言,未来就在眼前:高铁提供一种快捷、低碳的交通方式往來城市如果James Legge今天要前往北京,他不需要乘船,当然也无需出动骡子。他只需要乘搭高铁即可。
作者:Christopher DeWolf
本专栏为 bodw+ 与 Zolima CityMag联同呈献。Zolima CityMag是香港网上文艺杂志,以深入角度探讨本地艺术丶设计丶历史及文化。