真空管道高速交通

我國在建高鐵達(dá)1萬千米。除了在建的時速350千米的高鐵外,我國還在研制跑得更快的、時速可達(dá)1000千米甚至2萬千米的真空磁懸浮列車。從北京到廣州2300千米的路程,不用坐飛機(jī)、乘坐地面交通,同樣可以用兩個半小時甚至1個小時達(dá)到。這就是我國正在積極研發(fā)試驗的真空管道高速交通。引動力國家重點(diǎn)實驗室課題組正在研制時速500~600千米的真空高速列車,這種技術(shù)預(yù)計10年后實現(xiàn)運(yùn)營。世界上共有美國、瑞士、中國3個國家正在研究真空管道磁懸浮技術(shù),我國已經(jīng)開始著手試驗了,美國和瑞士還在理論階段。

這種列車采用電動真空閥門將管道分隔成段,每段都設(shè)有真空泵和空氣進(jìn)口,當(dāng)列車前部的管道被抽為真空后,由于列車后部依然有空氣,空氣就能推動列車前進(jìn)。如果對列車后部不斷補(bǔ)充空氣,加大空氣壓力,列車就會加速前進(jìn);如果列車后方的管道里形成局部真空時,列車就會減速停車。

假若管道真空條件好,列車又較輕,并采用先進(jìn)的軸承,那么列車的時速可達(dá)1200千米,完全可以和現(xiàn)代飛機(jī)相媲美。即使管道真空條件較差,列車又較重,列車的時速也能達(dá)到350千米左右,與現(xiàn)代高速鐵路的速度不相上下。

這種管道列車的優(yōu)點(diǎn)是:運(yùn)行安全、平穩(wěn),不占土地,沒有空氣污染和噪聲,消耗能源少,車速快,自動化程度高,因而是未來較理想的交通工具。管道列車在理論上已經(jīng)成熟,美國已研制出樣車并進(jìn)行了數(shù)百次的試驗,獲得大量的設(shè)計數(shù)據(jù),為它的問世和投入實際應(yīng)用掃清了障礙。科學(xué)家們預(yù)言:管道列車將成為新世紀(jì)鐵路發(fā)展的方向。 2100433B

沈院土認(rèn)為,地面高速交通主要面對兩大問題:一是空氣阻力,二是氣動噪音。磁懸浮低噪音、低振動的優(yōu)勢只能在低速下才能顯現(xiàn)出來磁浮與輪軌的對比只有在低速下才有意義,高速下兩者幾乎沒有區(qū)別,都同樣需要同周圍稠密的大氣作斗爭。為此,要么升高到萬米高空,該處空氣密度只及地表的1/5;要么進(jìn)入密閉管道將其抽成低氣壓。而后者將是不可回避的選擇。

真空管道高速交通的優(yōu)點(diǎn)是:由于列車在高度真空的管道中懸浮運(yùn)行,其所受的阻力甚至遠(yuǎn)小于高空飛行的飛機(jī)所受的阻力,其速度可以輕松超過音速,而所消耗的能量極少。在真空環(huán)境中運(yùn)行,列車運(yùn)行時產(chǎn)生的噪音極少。列車不會受風(fēng)、霜、雨、雪、沙塵等惡劣天氣影響。封閉管道可以徹底避免行人和其他交通車輛與列車發(fā)生碰撞,以及動物如鳥類與列車發(fā)生的碰撞,其安全性能極高。

沈志云院土提出,實施600~1000km/h的超高速地面交通,分4個階段推行,2020-2030年實現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營。至于真空管道中到底采用磁懸浮列車還是氣浮車,或是其他新技術(shù),應(yīng)在多種方案中比較選擇。據(jù)介紹,美國正在研制地下真空磁懸浮超音速列車,其設(shè)計最高時速為2.25×10km,是音速的20多倍。它橫穿美國大陸只需21min,而乘坐噴氣式客機(jī)則需5小時。瑞士研制的低壓隧道磁浮列車已經(jīng)開始進(jìn)入運(yùn)營階段?！罢婵展艿栏咚俳煌ā笔俏磥砀咚俳煌òl(fā)展的必然路徑,我國在這一領(lǐng)域起步并不算晚,應(yīng)該提前做好基礎(chǔ)研究。

沈志云認(rèn)為，為“和諧號”高速列車的進(jìn)一步提速提供支撐是真空管道技術(shù)發(fā)展的最好機(jī)遇?！皬脑摿熊嚰夹g(shù)本身來說，進(jìn)一步提速到時速500公里甚至600公里是有可能的。如果在條件較好的整體道床上加罩，構(gòu)建密閉管道，通過抽氣站抽成0.4-0.1個大氣壓的低真空，就能實現(xiàn)和諧號高速列車的超高速運(yùn)行。”

在沈志云看來，這一方案的最大優(yōu)點(diǎn)是與我國高速鐵路網(wǎng)兼容。同一列高速列車，在有真空管道的區(qū)段，超高速運(yùn)行，到了沒有這一裝置的區(qū)段，仍按普通高速度行駛?！爱?dāng)然，這樣做要克服大量技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的難題，要在基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)開發(fā)方面做艱苦細(xì)致的工作，沒有3到500年，是難以實現(xiàn)的。這只是我個人的一種設(shè)想，沒有向任何方面正式建議過。 ”

既然這種超高速的真空運(yùn)輸，那么，它是否會對其他交通工具造成沖擊？沈志云院士明確指出，不是沖擊，而是相互補(bǔ)充，在競爭中求得更好的協(xié)調(diào)發(fā)展。例如對高速列車，真空管道將幫助可以達(dá)到500甚至600公里時速的世界第四代高速列車投入商業(yè)運(yùn)營。

在未來石油短缺的前提下，真空管道運(yùn)輸將能提供一種大眾化的地面超高速交通工具，以彌補(bǔ)飛機(jī)之不足?！暗彩窃?年、5年之后的事。那種說1年之后真空管道運(yùn)輸就會替代高速列車和飛機(jī)的“預(yù)言”，只是用來在網(wǎng)上炒作，引發(fā)一時的轟動而已?！?2100433B

真空管道列車實現(xiàn)不容易

如今，某些實驗機(jī)構(gòu)通過媒體宣稱真空管道這種技術(shù)可以“在10年內(nèi)實現(xiàn)”“理論上可達(dá)2000公里的時速”……那么，真空管道運(yùn)輸技術(shù)真是“觸手可及的神話”嗎？在地面上“日行萬里”真的可以不再是夢了嗎？沈院士向筆者介紹說，真空管道技術(shù)的實現(xiàn)并不容易，但是他也表示，該技術(shù)有一定科研價值和發(fā)展前景。

據(jù)沈志云介紹，真空管道運(yùn)輸技術(shù)的原理，就是在地面或地下建一個密閉的管道，用真空泵抽成真空或部分真空。在這樣的環(huán)境中開行車輛，（不一定是磁浮列車），行車阻力就會大大減小，可有效降低能耗，同時氣動噪聲也可大大降低，符合環(huán)保要求。

沈志云說：“真空管道運(yùn)輸技術(shù)的原理雖很簡單，但實現(xiàn)起來卻很困難。1922年德國工程師赫爾曼·肯培爾在提出磁浮列車概念時，同時也提出了真空管道的設(shè)想，快90年了。磁浮列車雖做了大量研究，卻一直未能真正進(jìn)入運(yùn)輸市場。真空管道技術(shù)更慘，在世界范圍內(nèi)連像樣的試驗研究都沒有，有的只是一些設(shè)想方案。不少人熱衷于把這些紙上談兵的東西申報專利，組建公司，成立研究所，出版書籍?！?

那么，什么原因阻礙了真空管道技術(shù)的發(fā)展呢？沈院士說：“我認(rèn)為最主要的原因，同磁浮列車一樣，是技術(shù)不成熟，成本過高，與其他運(yùn)輸方式不兼容，與運(yùn)輸市場格格不入。”

沈志云談到真空管道技術(shù)的前景時說：“當(dāng)前的問題是要停止空談，踏踏實實為真空管道技術(shù)的應(yīng)用找到一個可行的切入點(diǎn)?！?