真空管道高速交通

中国科学院、中国工程院两院院士沈志云,首次在国内公开提出发展“真空管道高速交通”的全新构想。真空管道高速交通是一种高效、环保、节能的高速长途交通工具。在两个距离遥远的城市之间架设高架管道,管道内铺设双向轨道,并抽成真空,列车为气密性的,在真空管道内高速运行。车站与列车可进行类似太空舱间的对接,旅客可以通过密封的通道进入列车。高架桥上的真空管道的外壁可用透明的有机聚酯材料制造,不仅美观便于观察,且重量轻强度高。

基本概念沈院土认为,地面高速交通主要面对两大问题:一是空气阻力,二是气动噪音。磁悬浮低噪音、低振动的优势只能在低速下才能显现出来磁浮与轮轨的对比只有在低速下才有意义,高速下两者几乎没有区别,都同样需要同周围稠密的大气作斗争。为此,要么升高到万米高空,该处空气密度只及地表的1/5;要么进入密闭管道将其抽成低气压。而后者将是不可回避的选择。

真空管道高速交通的优点是:由于列车在高度真空的管道中悬浮运行,其所受的阻力甚至远小于高空飞行的飞机所受的阻力,其速度可以轻松超过音速,而所消耗的能量极少。在真空环境中运行,列车运行时产生的噪音极少。列车不会受风、霜、雨、雪、沙尘等恶劣天气影响。封闭管道可以彻底避免行人和其他交通车辆与列车发生碰撞,以及动物如鸟类与列车发生的碰撞,其安全性能极高。

沈志云院土提出,实施600~1000km/h的超高速地面交通,分4个阶段推行,2020-2030年实现商业运营。至于真空管道中到底采用磁悬浮列车还是气浮车,或是其他新技术,应在多种方案中比较选择。据介绍,美国正在研制地下真空磁悬浮超音速列车,其设计最高时速为2.25×10km,是音速的20多倍。它横穿美国大陆只需21min,而乘坐喷气式客机则需5小时。瑞士研制的低压隧道磁浮列车已经开始进入运营阶段。“真空管道高速交通”是未来高速交通发展的必然路径,我国在这一领域起步并不算晚,应该提前做好基础研究。1

真空管道磁悬浮列车发展方向我国在建高铁达1万千米。除了在建的时速350千米的高铁外,我国还在研制跑得更快的、时速可达1000千米甚至2万千米的真空磁悬浮列车。从北京到广州2300千米的路程,不用坐飞机、乘坐地面交通,同样可以用两个半小时甚至1个小时达到。这就是我国正在积极研发试验的真空管道高速交通。引动力国家重点实验室课题组正在研制时速500~600千米的真空高速列车,这种技术预计10年后实现运营。世界上共有美国、瑞士、中国3个国家正在研究真空管道磁悬浮技术,我国已经开始着手试验了,美国和瑞士还在理论阶段。

这种列车采用电动真空阀门将管道分隔成段,每段都设有真空泵和空气进口,当列车前部的管道被抽为真空后,由于列车后部依然有空气,空气就能推动列车前进。如果对列车后部不断补充空气,加大空气压力,列车就会加速前进;如果列车后方的管道里形成局部真空时,列车就会减速停车。

假若管道真空条件好,列车又较轻,并采用先进的轴承,那么列车的时速可达1200千米,完全可以和现代飞机相媲美。即使管道真空条件较差,列车又较重,列车的时速也能达到350千米左右,与现代高速铁路的速度不相上下。

这种管道列车的优点是:运行安全、平稳,不占土地,没有空气污染和噪声,消耗能源少,车速快,自动化程度高,因而是未来较理想的交通工具。管道列车在理论上已经成熟,美国已研制出样车并进行了数百次的试验,获得大量的设计数据,为它的问世和投入实际应用扫清了障碍。科学家们预言:管道列车将成为新世纪铁路发展的方向。2

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学