未來就在眼前:高速交通運輸新時代

在低碳效益方面,超迴路列車、電動飛機、無人駕駛汽車能否媲美中國等地的高速鐵路?

Zolima CityMag2024.01.03

1873年之春,蘇格蘭漢學家James Legge從上海出發,前往首都北京,全程需時兩週。當年,他先乘船到天津,然後轉坐騾車前往北京。時至今日,同樣1,200公里旅程只需花四個多小時坐高鐵,而坐飛機更僅需2 小時 20 分鐘。

 

今天,我們的出行方式便捷無比,但便利背後卻不無代價:交通運輸產生的碳排放佔全球總量 20%,而且在過去三十年,相比其他二氧化碳來源,交通工具的排放量增速最快,尤其是飛機,其排放量的增速高於鐵路或汽車。那麼,究竟能否在不破壞地球的情況下,以高速往來世界各地?如果可行,方法又是什麼?

 

英法海底隧道連接鐵路(又稱高速鐵路1號線)是通往英法海底隧道的高速鐵路,全長109.9公里。(相片來源:奧雅納)

 

人類一直對未來的高速交通運輸充滿幻想。科幻小說的情節曾出現飛行汽車和瞬間轉移,但現實世界卻是較科幻小說為平凡。早於1901年,由著名科幻作家H.G. Wells撰寫有關未來世界的非小說類散文集《Anticipation》首次出版,當中有關交通的篇章已預視到高速公路的出現。雖然預測正確,但肯定是該書最乏味的一章。

 

今天,不少嶄新想法已跨越現實與幻想的界線。美國太空總署現正與Lockheed Martin合作研發靜音超音速噴射機,以解決當年協和號(Concorde)超音速客機最大的問題:協和號僅限於飛行跨大西洋航線,皆因當時速超過1,236公里時,便會出現「音爆」的轟然巨響。另一邊廂,Elon Musk稱將透過旗下公司SpaceX提供地球火箭服務,火箭能夠只用30 分鐘飛抵地球任何一處,但有專家認為這在本質上極為昂貴、不切實際且相當高風險。2017年,太空項目規劃專家 Brian Weeden跟The Verge網站分享說:「發射及再入返回時,加速及重力足以致命。」無論如何,火箭及靜音超音速噴射機皆無法解決碳排放的問題。

 

Elon Musk的另一個項目是超迴路列車,載滿乘客的運送艙將行駛於地下或高架的密封低壓管道。運送艙先使用線性感應摩打驅動逐步加速,然後沿著空氣軸承的軌道滑行,理論上最高時速可達 1,223 公里。世界各地的研究人員一直進行測試,證明概念在技術上屬可行:在慕尼黑工業大學進行的測試達到每小時463公里。但在大學進行測試,畢竟與實際載人是兩碼子的事。

 

另外是成本問題。經濟地理學家、超級工程專家兼牛津大學和哥本哈根資訊科技大學教授 Bent Flyvbjerg 表示:「超迴路列車的價格必須相對便宜,才有能力與現有的高速鐵路競爭。」

 

超迴路列車在德國的密封低壓管道進行測試。(相片來源:慕尼黑工業大學)

 

原來,我們早已迎來高速交通運輸的新時代。1959年,日本的第一條高速鐵路東海道新幹線開通,連接東京和大阪。時至今日,它仍然是往來兩市的最快方法,列車時速為285公里,全程只需2.5小時。新一代E956型列車現正進行測試,常規客運服務的列車時速可達360公里。

 

乘坐飛機由東京前往大阪,需時少於1.5小時,但加上安檢、候機和往返機場的時間,全程比所謂的子彈火車需時還要長。新幹線是往來東京和大阪的最低碳方式,每位乘客的碳排放量為4.2公斤,比駕車少約三分之一,比飛行少約 12 倍。奧雅納工程公司全球高速鐵路負責人 Andrew Went 表示:「高速鐵路是對淨零未來的長遠投資」,而該公司已參與世界各地的多個高鐵項目。

 

不斷複製高速鐵路,或許正是它最大的優點。Flyvbjerg說:「中國已充分掌握這項技術,有能力火速發展,總里程不斷增加,這便是你想要做到的可擴展性。就像任何產品一樣,除非你能像中國現時那樣擴大規模,否則不會變得真正有效率並符合經濟效益,同時降低風險。」

 

過去20年,中國透過長達4.2萬公里的高鐵網絡,幾乎接通國內所有地方。許多其他國家已經採取相同做法,尤其是法國和日本,但中國高鐵的規模龐大,並且廣受歡迎。 2021年,儘管受到疫情影響,中國高鐵載客量仍達19億人次,比2020年增加23.1%。今年,國家高鐵網絡香港段已接載1,700 萬人次,超越疫情前的載客量。

 

然而,高鐵在世界許多地方備受質疑,尤其是美國。目前,如加圖研究所的公共政策分析師Randal O’Toole所述,連接洛杉磯和三藩市的高鐵工程嚴重超支並延誤,批評者異口同聲認為高鐵是「把錢丟進大海」的項目。

 

高速新幹線列車準備從東京車站出發。(相片來源:Wikimedia)

 

專家普遍認為,高鐵可以在1,500公里以內的距離範圍與飛機一較高下,而這正是法國禁止短途機的原因之一。但是,前設是鐵路要順利建成。最近與記者Dan Gardner合著超級工程書籍《How Big Things Get Done》的Flyvberg表示,這便是最大的障礙。Flyvbjerg 提出「超級工程定律」,即總是「超時、超支、低效,重蹈覆轍」。他對全球相關項目進行分析,其中只有8.5%能夠按時、按預算竣工。

 

他說,超級工程必須細心進行規劃,避免出現價格高昂的臨時湊合,並盡量應用標準化和模組化概念,才能逃過超時與超支的厄運。正因如此,法國和中國成功建立如此強大的高鐵網絡,而加州高鐵的成本則由 400 億美元躍升至令人嘩然的 1,280 億美元。工程於 2008 年展開,但連接加州中央谷地兩座小城市的第一階段鐵路,要待 2030 年才會投入服務。

 

Flyvbjerg 將這爛攤子歸咎於政客:不僅在預算和路線方面搖擺不定、反覆無常,加上即使美國沒有建設高鐵的經驗,依然堅持項目的設計、材料和施工都出自美國之手。Flyvbjerg 說:「聘請沒有相關經驗的人來負責項目,並非一個好主意;如果你思考一下,這似乎不用多說,但是基於政治原因,這種情況一次又一次發生。」

 

話雖如此,如果依循最佳設計實踐方法,高鐵的未來一片光明。曾參與英國東南部高鐵一期HS1工程(包括將倫敦連接到巴黎和布魯塞爾的歐洲之星路段)的Andrew Went提出精闢建議,他說:「要為整個鐵路生命週期做好規劃,[因為]設計不當的系統或計劃不周的維修保養,可能會帶來嚴重的長遠後果。」他指出,要確保高速鐵路融入現有系統,當中包括「火車、軌道、信號、通訊、電力、基礎設施、人員和流程」。

 

他表示,「精心設計路線和車站,以盡量提高當地社區的經濟、社會和環境效益」亦至關重要。「高速鐵路線的車站往往比郊區鐵路線或地鐵少,但這些車站可以為當地社區帶來莫大裨益,同時有助逐步提升連通性。」 考慮到這一點,務必要將高速鐵路視為交通網絡的一部分,而非獨立的基建設施。

 

最後,碳排放亦是考慮因素。高鐵由電力驅動,因此屬於零排放,儘管實際上碳排放的評定視乎動力來源是否可再生。但是,高鐵的路線相對筆直且不設交匯處,一般需要建造混凝土重型高架橋,而用於建造鐵路的鋼材和混凝土,往往含有一定數量的碳嵌入。Went表示,任何新鐵路都需要作出整體規劃,以儘可能減少對環境造成的影響。

 

新科技令這一切都變得更加容易,特別是個體為本模型及數位孿生(digital twins)技術,當中使用機器學習和人工智能,以測試不同的場景,例如政策或用戶行為的變化。但現實世界的社群參與亦不容忽視,Went說:「由清晰的對話起步,目標是將任何計劃制定為協作項目,皆因這些計劃可能需要數十年的時間來設計、推行和運作。」

 

上海磁浮示範營運線連接浦東機場與市中心。(相片來源:Wikimedia)

 

同時,別忘了那些可能受到高鐵影響卻沒有獲得任何直接利益的人士。Went問: 「他們可獲得什麼? 就業機會?社會福利得以改善?必須讓他們了解並參與推展過程的重要範疇,這是項目的致勝關鍵。」

 

有關高速交通運輸的未來,當然不止高速鐵路。磁浮是另一種類型的高鐵,以磁力使列車懸浮於路軌之上,得以極高速度行駛。但磁浮列車的高昂成本有礙其發展,目前只有六條磁浮路線投入運作,其中之一是採用Transrapid技術的上海磁浮列車。這是世界上速度最快的客運鐵路,於2001 年與德國合作建造。儘管以時速431公里接載乘客,但卻未能大展拳腳:中國選擇建造較傳統的高鐵,而非延伸接駁浦東機場和市中心的上海磁浮示範營運線。

 

超迴路列車在理論上屬於可行,但可能需要數十年後才能真正應用。航空業正在測試混能和電動飛機,儘管專家警告,電池技術研發需要取得重大進展,一般的客機才能實現零排放。Flyvbjerg 表示,無人駕駛電動車可能是一種出乎意料的高成本效益方式,可以相對較高的速度行駛長途距離。換句話說,那就是電動高速公路。

 

有一天,我們或可透過上種種方式,在不破壞環境的情況下,享受高速交通運輸的便利。但就目前情況而言,未來就在眼前:高鐵提供一種快捷、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,當然也無需出動騾子。他只需要乘搭高鐵即可。

 

 

作者: Christopher DeWolf

 

本專欄為 bodw+ 與 Zolima CityMag聯同呈獻。Zolima CityMag是香港網上文藝雜誌,以深入角度探討本地藝術、設計、歷史及文化。