sunnuntai 5. maaliskuuta 2017

Hyperloopin mahdoton matka-aikataulu

Perjantaina 3.3.2017 Maikkarin 7-uutisissa kerrottiin Hyperloopin edustajien keskusteluista Suomen elinkeinoministeri Mika Lintilän sekä liikenne- ja viestintäministeri Anne Bernerin kanssa. Suunnitelmissa olisi kuljettaa ihmiset ja rahti 28 minuutissa Helsingistä Tukholmaan. Alla oleva graafi on pysäytyskuva uutisista:

Helsingistä Tukholmaan 28 minuutissa.
Tässä vaiheessa insinööri minussa heräsi. Hetkinen, voiko tuo olla mahdollista? Googlen kartta kertoo, että suorin mahdollinen etäisyys Turun, Marianhaminan ja Norrtäljen kautta on noin 415 kilometriä. Hyperloopin putki olisi väistämättä jonkin verran pidempi -- etenkin, jos se kulkisi vielä Lohjan ja Salon kautta. Saaristo ja merenpohja todennäköisesti lisäisivät matkaa vielä vähän.

415 km matkaa, 28 minuuttia aikaa. Onnistuuko?
Elon laskuoppi antaa keskinopeudeksi 415 km/28 min = 14,8 km/min eli 889 km/h, mikä on hieman vähemmän kuin äänennopeus ilmassa. Tämä on vielä realistista.

Vaunut vaativat kiihdytyksen ja jarrutuksen. Käytetään arvoa 5 m/s2 eli noin puolet maan vetovoiman kiihtyvyydestä (puoli g). Moni matkustaja kokisi tämän epämukavana, mutta ei vielä vaarallisena. Tällä kiihtyvyydellä/hidastuvuudella 250 m/s nopeuden (900 km/h) saavuttaminen kestäisi 50 sekuntia, minkä aikana vaunu ehtisi liikkua 6,25 kilometriä. Pyöristetään kiihdytys/jarrutus minuuttiin, niin jäljelle jää 26 minuuttia matka-aikaa ja 403 km matkaa eli huippunopeudeksi tulisi 15,5 km/min eli 930 km/h.

Ilmeisesti matka-aika on laskettu näitä lukuja käyttäen. Mutta väliasemat romuttavat koko idean, koska silloin vaunujen pitää kiihdyttää ja hidastaa jokaisen väliaseman kohdalla. Helsingissä tarvitaan vain kiihdytys ja Tuhkolmassa vain hidastus, joten kohdellaan niitä yhtenä. Sen lisäksi tulee kuusi väliasemaa (Espoo, Lohja, Salo, Turku, Ahvenanmaa, Norrtälje) eli yhteensä seitsemän kiihdytys/jarrutus-kertaa.

Kuudella väliasemalla matkustajille pitää jättää aikaa poistumiseen ja kapseliin astumiseen. Oletetaan, että tämä onnistuu 30 sekunnissa, sillä kapselit ovat pieniä. Matka-ajasta pitää siis nipistää kolme minuuttia, jolloin jäljelle jää 25 minuuttia. Tässä ajassa kapselin pitäisi edetä (vähintään) 415 kilometriä kiihdytyksineen ja jarrutuksineen.

Helsinki, Espoo ja Lohja ovat niin lähellä toisiaan, että kapseli tuskin ehtisi saavuttaa huippunopeuttaan. Emme tiedä etäisyyksiä tarkalleen, joten otetaan varmuuden vuoksi optimitapaus, jossa kuusi asemaa ovat tasaisin (415/7=59 km) välimatkoin. Jokainen väli pitäisi selvittää 25 min/7 eli 214 sekunnissa. Jos tästä 100 sekuntia kuluu kiihdytyksiin ja jarrutuksiin, matkanopeudelle jäisi 114 sekuntia. Siinä ajassa vaunu liikkuisi 258*114 = 29,45 km ja kiihdytys/jarrutus vielä 12,5 km lisää eli noin 42 km. Se ei riitä, puuttumaan jää 17 kilometriä.

Vaaditaan vähintään 5,15 m/s2 kiihtyvyys, jotta vaunu ehtisi asemalta toiselle 214 sekunnissa vuoroin kiihdyttäen ja vuoroin jarruttaen. Matkustajille tällainen kyyti olisi erittäin epämukavaa. Tukholmassa kapselista nousisi vihreän pahoinvoivia asiakkaita, joista osalla olisi vielä kahvit rinnuksilla.

Yllä olevat laskut on tehty pikaisesti perusfysiikalla ja niissä voi olla virheitä. Epäilemättä LVM on laskenut asian tarkemmin. Lopputulos on kuitenkin sama: 28 minuutin matka-aika kuudella välipysähdyksellä on teoriassakin mahdoton.

Emme tiedä, miten Hyperloop tulisi käytännössä toimimaan. Tyhjiöputken rakentaminen merenpohjaan olisi erittäin vaikeaa ja kallista. Miten hoidetaan vuodot ja lämpölaajeneminen? Entä jos matkustajat eivät pystykään poistumaan 30 sekunnissa seuraavan vanun tieltä? Tyhjiöputki tekee metrossa käytettyjen sivuraiteiden rakentamisen vaikeaksi.

Ja viimeinen kysymys on tietenkin raha: kuinka paljon matkustajia tai rahtia tarvitaan, jotta arviolta 19 miljardin euron putki kannattaa rakentaa?

Lisätty 6.3.2017: Helsinki-Tukholma-projektin kuvaus (heinäkuu 2016).
Ilmeisesti putki on tarkoitus toteuttaa niin, että kukin vaunu kulkee lähtöasemalta suoraan pääteasemalle, eikä pysähtele matkalla. Tämä ratkaisee joitakin ongelmia (kuten aikataulun ja toistuvat kiihdytykset/jarrutukset), mutta herättää uusia teknisiä ja kaupallisia kysymyksiä kuten sen, miten vaunu voidaan vaihtaa pääputkesta jarrutusputkeen täydessä 930 km/h vauhdissa.

Joka tapauksessa point-to-point-mallissa tekstissä esitetty pohdinta aikatauluista menettää merkityksensä. 

20 kommenttia:

Anonyymi kirjoitti...

Ajatus lienee hankkeen realismin selvittämisestä. Tämä kuitenkin niin, ettei hanketta ammuta sitä ennen allas. Mitään sopimuksia mistään ei ole. Ainostaan selvitystyö: http://www.hs.fi/talous/art-2000002929815.html

Anonyymi kirjoitti...

Eihän tuossa mitään realismia ole. Jos arvio nyt tässä käsienheilutteluvaiheessa on 19 miljardia euroa, tarkemman suunnittelun jälkeen arvion voi olettaa tuplaantuvan ja näin hankalan systeemin toteutus sitten vielä kerran tuplaa kustannukset. Oikeat toteutuskustannukset olisivat jotain 50-100 miljardia. Toivottavaa tietysti olisi, että tämän selvitystöihin ei käytetä verorahoja. Tai jos käytetään, niin sitten minullakin on suunnitelma, jolla Helsingistä Tukholmaan pääsee 10 minuutissa, tarvitsen vain muutamia satoja tuhansia euroja euroa asian tarkempaan selvitystyöhön.

Anonyymi kirjoitti...

On muuten houkutteleva kohde terroristeille? Miten toimitaan, kun putki yllättäen menettää tyhjiönsä? Itse en haluaisi sitä kokea kyytiläisenä.

Anonyymi kirjoitti...

En katsonut kyseistä uutisjuttua, mutta aiemmin asiaa pintapuolisesti seurattuani olen käsittänyt, että Hyperloopin idea on nimenomaan se, että kaikki vaunut EIVÄT pysähdy kaikille väliasemille. Yksi vaunu siis kulkee Helsingistä suoraan Tukholmaan, toinen Helsingistä Lohjalle. Vaunut reititetään täydestä vauhdista asemien hidastusputkiin.

Petteri Järvinen kirjoitti...

En ole nähnyt tarkkoja suunnitelmia, olisiko niihin linkki jossain?

Asemakohtainen pysähdysputki kuulostaa hyvältä idealta, se mahdollistaisi pidemmät lastaus- ja purkuajat, mutta tuottaa uusia ongelmia: vaunun ohjaaminen tyhjiössä pääputkesta asemaputkeen vaatii monimutkaista mekaniikkaa eikä luultavasti onnistu täydessä vauhdissa. Ja jos väliasemilta pääsee jatkamaan matkaa myös eteenpäin, liikenne on lomitettava pääputkeen.

Jotta väliasemat eivät hidastaisi pääputken liikennettä, hidastusta ja kiihdytystä varten pitäisi olla oma 2 x 6,25 km putkensa, ja liittymisen/poistumisen pitäisi tapahtua täydellä nopeudella.

Tällaisen järjestelmän tekniikka- ja turvallisuusvaatimukset ovat melkoiset, kustannukset samoin. Onko se perusteltua varsinkaan Helsinki-Tukholma-välillä?

Sen sijaan maanpäällinen point-to-point-yhteys esim. Helsinki-Tampere tai jopa Helsinki-Tallinna (ja siitä eteenpäin Eurooppaan junalla) voisi olla toteutettavissa. Uutta rautatieverkostoa tästä ei kannata lähteä rakentamaan.

jeejee kirjoitti...

Hyperloop on teknisesti mahdoton konsepti. Koska projektin on oikeasti mahdoton niin sitä on tietenkin kiva konseptoida (julkisilla varoilla) kun ei tarvitse piitata fysiikan laeista yms visioita rajoittavista tekijöistä.

Tuossa on video jossa käydään aika hyvin läpi miksi hyperloop ei ole mahdollinen:

https://www.youtube.com/watch?v=RNFesa01llk

Eli tiivistetysti: Satojen kilomentrien pituinen tyhjiöputki ei ole teknisesti mahdollinen, ja vaikka olisi niin ei olisi turvallinen eikä käyttökelpoinen.

Anonyymi kirjoitti...

"Hyperloop on teknisesti mahdoton konsepti, koska Youtube"

Petteri Järvinen kirjoitti...

Samoin on varmaan ajateltu ilmaa raskaammista lentokoneista ym.

Mutta se on selvä, että paholainen piilee yksityiskohdissa. Hyperloopissa on vaikeita teknisiä ongelmia, jotka Powerpointeissa on helppo ohittaa suurilla lupauksilla. Mutta jos rahaa ja kiinnostusta löytyy, melkein kaikki ovat ratkaistavissa.

Sitten on terrori-iskun riski: pommi lentokoneessa pudottaa yhden koneen, Hyperloopissa se voisi tuhota koko järjestelmän. Siksi turvatarkastuksista tulisi vähintään yhtä tiukkoja kuin lentoasemilla nyt, mikä pidentää oleellisesti matka-aikaa.

Anonyymi kirjoitti...



Taitavat olla kattoneet liika Bondia. Eikun Lintilä ja Berner, taitaa olla puoliväliriihi ja kunnallisvaalit tulossa. :)

jeejee kirjoitti...

Itse asiassa olisi ihan hyvä jos hyperloopin suunnitelmat etenisivät samoin kuin ilmailun alkutaipaleella:

- Ensin kehittäjät ihan omalla rahallaan tekevät toimivan proton.
- Yhteiskunnan varoja hankkeelle vasta sitten kun ovat todistaneet että voi jotenkin toimia.

Ilmailussa ensimmäiset koneet lensivät kymmeniä-satoja metrejä. Hyperloopin puuhamiehet voisivat rakentaa vaikkapa kilsan mittaisen tyhjiöputken, jossa itse menevät kyytiin vaikkapa 100km/h liikkuvaan kulkuvälineeseen. Jos se onnistuu niin hankkeen uskottavuus kohenisi kummasti.

Toi videon on vähän pitkä mutta analysoi aika selkeästi miksi koko hanke on täyttä huuhaata. Siinä on mainittuna myös tuo terrorin uhka, ja miksi vaara on merkittävästi suurempi kuin vaikkapa lentoliikenteessä.

Anonyymi kirjoitti...

Miksi Hyperloopin edes pitäisi mutkitella pysähtyä muualla kuin Helsingissä ja Tukholmassa? Ahvenanmaalla on hyvä olla hätäpysäkki, mutta miten Salo ja Lohja maksaisivat kustannuksensa takaisin?

Anonyymi kirjoitti...



no odotetaan aluksi toimiiko USA:ssa 500 metrin tuutti

Anonyymi kirjoitti...

Hyperloopissa on sekä teknisiä ongelmia että ennen kaikkea taloudellisia ongelmia. Hinta matkustajaa kohti olisi aika huikea. Jos putki maksaisi 19 miljardia, ja jos oletetaan, että putken pitäisi tuottaa liikevaihtona vaikkapa 2,5 miljardia euroa vuodessa, jotta investointikulut, ylläpitokulut ja valtavat energialaskut saadaan ajan myötä katettua, ja jos oletetaan matkustajia kulkevan sen kautta vaikkapa 100 000 henkilöä vuodessa, lippujen hinnan pitäisi olla vaatimattomat 25 000 euroa kappaleelta. Halvemmallakin Tukholmaan taitaa päästä matkaamaan.

Anonyymi kirjoitti...

"Samoin on varmaan ajateltu ilmaa raskaammista lentokoneista ym."

Noin on tosiaan ollut. Tosin noin muotoillun ajatuksen esittäjät eivät ole miettineet sitä, että linnut ja perhosetkin ovat ilmaa raskaampia. Ajatus oli ennen kai sen tapainen, että rautaa ei pysty lennättämään, vaikka kevyempiä ilmaa raskaampia juttuja, kuten höyheniä tai leijoja pystyi lennättämäänkin.

jeejee kirjoitti...

Lähdetään vaikka ihan helposta liikkeelle: Junan mentävän tyhjiöputken valmistaminen ei ole mahdollista. Ja jos olisi niin se olisi vikatilanteessa hemmetin vaarallinen.

Tällä hetkellä maailman suurin tyhjiö on NASA:n testikammio, se vastaa kooltaan vain parikerroksista taloa ja sen seinät ovat parimetristä teräsbetonia.

Tuolla on aika hyvä tiivistys Hyperloop -ajatuksen heikoista kohdista:

http://dailycaller.com/2016/07/26/scientist-lays-out-5-huge-problems-with-elon-musks-hyperloop-video/

Avainkohdat tiivistetysti:

1: If Anything Goes Wrong, Everybody Dies
2: Its Probably Physically Impossible To Build The Hyperloop
3: Heat Would Destroy The Hyperloop’s Track
4: Hyperloop Would Be Incredibly Vulnerable To Terrorism
5: The Hyperloop Will Probably Cost WAY More Than Its Formal Estimates

Olen miettinyt että voisiko Hyperloopista ottaa joitakin ideoita oikeasti käyttöön. Osaisiko esim joku sanoa miksi junaratoja ei ole katettu? Katos väheintäisi mm lumiongelmia, ja jos kate olisi Hyperloopin tapaan rakennettu aurinkopaneeleista niin sähkön saisi suoraan alapuolella viilettävien junien käyttöön.

jeejee kirjoitti...

Hyperloop on lähtökohtaisesti hömppää, mutta voisiko Hyperloopista poimia ideeoita oikeasti käyttöön?

Onko kellään tietoa/arvausta miksi junaratoja ei ole katettu? Jos radan päällä olisi katos niin se vähentäisi säähaittoja, ja jos se katto pinnoitettaisiin aurinkopaneeleilla niin sähkön voisi syöttää suoraan alapuolella viilettävien junien voimanlähteeksi.

TommiR kirjoitti...

Vasta yksi kommentoija on ottanut mitään kantaa tähän energiankulutukseen ja siihen liittyvään problematiikkaan. Lähdetään siitä että se vaunu + siinä oleva(t) matkustaja(t) painaa jotain. Näiden kiihdyttäminen haluttuun nopeuteen kuluttaa tietyn laskettavissa olevan (en tämän hömpön takia edes viitsi aloittaa tätä laskutoimitusta) määrän energiaa. Energia ei ole ilmaista joten sillä on selkeä hintalappu. Unohdan tässä hintalapussa ihan tarkoituksella kaiken sen energiaan liittyvän tekniikan hintalapun joka on ennenkuin yksikään vaunu on liikahtanut senttiäkään.

Olen samaa mieltä kaikkien muiden kanssa siitä, että tämä projekti on täysin utopistinen eikä minkäänlaisten realiteettien valossa toteuttamiskelpoinen.

Petteri Järvinen kirjoitti...

Olisiko energiankulutus iso ongelma? Kiihdytykseen sitä tarvitaan, mutta ehkä hidastuksessa voidaan ottaa liike-energiaa talteen? Matkanopeudella ei paljon energiaa kulu, jos ilmanvastus putkessa on pieni. Ero lentokoneeseen on suuri, siinä energiaa kuluu koneen nostamiseen 10 km:n korkeuteen.

Timo Kyttä kirjoitti...

Kai tuon selvityksen laskelmat ovat julkisia: http://yle.fi/uutiset/3-9578341 kun kerran julkinen yhteisö sen on tilannut?

Anonyymi kirjoitti...

Salon kaupungin sivuilta löytyy (hakusanalla hyperloop pääsee suoraan kehittämishankkeisiin) KPMG:n ja Volterran selvitykset. Edellinen on 14 sivun mittainen, mutta netissä on ollut myös 38-sivuinen enemmän kustannustietoa sisältävä versio. Rambollin selvityksestä siellä on "Environmental Summary"-osa eli Task 3. Kaikki englanninkielisiä. Nuo selvitykset kannattaa lukea ajatuksella. Niissä on muutamia hämmästyttäviä kohtia, mm.taloudellisissa laskelmissa.

Website Security Test