真空管道運(yùn)輸高速磁浮交通是一種即將問世的全新運(yùn)輸系統(tǒng), 其基本原理是, 在地上或地下建設(shè)大型管道, 管道中鋪設(shè)磁浮軌道, 并抽成一定真空, 讓磁懸浮車在此真空管道中無機(jī)械磨擦、無空氣阻力地運(yùn)行, 速度可比任何汽車、火車和飛機(jī)都快。真空技術(shù)、設(shè)備和配件是真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)必不可少的組成部分, 而且在整個(gè)系統(tǒng)中占很大比重。真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用, 將給真空產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造巨大的市場空間, 是真空產(chǎn)業(yè)、真空科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的新機(jī)遇。

　　100 多年前, 鐵路的出現(xiàn)帶來了世界鋼鐵行業(yè)的空前繁榮。鐵路, 不僅是鋼鐵的主要用戶, 也不斷刺激著鋼鐵生產(chǎn)工藝與技術(shù)的提升。飛機(jī)和汽車的出現(xiàn), 成為世界石油/汽油最大的消費(fèi)者。今天, 真空對非專業(yè)人士來說, 最熟悉的就是家家都有的熱水瓶, 還有近些年流行起來的保溫杯, 而對其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用則不很熟悉。無論如何, 大家都感覺到, 真空設(shè)備、器件、工藝、技術(shù)等是一個(gè)前景廣闊的行業(yè)。

　　真空應(yīng)用, 未來還有哪些更重要的領(lǐng)域?本文介紹一種正受到科學(xué)界關(guān)注的新系統(tǒng)——真空管道運(yùn)輸, 它對真空產(chǎn)業(yè)的影響, 將類似于鐵路之于鋼鐵,是未來真空行業(yè)最重要的應(yīng)用方向之一, 也將是真空市場上最大的買家。建議有遠(yuǎn)見的真空界企業(yè)、行業(yè)協(xié)會和研究人員密切注視真空管道運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展動向, 為這一巨大市場的到來做好應(yīng)對準(zhǔn)備。

1、真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)介紹

1.1、真空管道運(yùn)輸概念及發(fā)展歷程

　　真空管道運(yùn)輸, 英文為Evacuated Tube Transportation, 縮寫為ETT , 這是此系統(tǒng)的美國發(fā)明人Daryl Oster 先生在他的專利中最早使用的名稱。早期, 國外也有人把它叫作Vacuum Tube Transportation, 但現(xiàn)在一般不用此叫法, 而是使用Daryl Oster 在他的專利文獻(xiàn)中所使用的名稱(美國專利號: 5950543) 。由于真空管道運(yùn)輸跟高速磁懸浮列車密不可分的聯(lián)系, 所以我們有時(shí)也叫作“真空管道高速磁浮交通”。

　　地面高速運(yùn)輸系統(tǒng)要克服巨大的空氣阻力, 當(dāng)速度超過500 km/h 后, 空氣阻力就非常巨大, 所以人們產(chǎn)生了建設(shè)真空管道磁浮線路的設(shè)想。早在20 世紀(jì)60 年代, 美國蘭德咨詢公司和麻省理工學(xué)院的專家通過技術(shù)分析, 設(shè)想了一種高速運(yùn)輸工具——真空管運(yùn)輸系統(tǒng), 而且預(yù)計(jì)在21 世紀(jì)可能成為現(xiàn)實(shí)。該設(shè)想的輪廓是: 橫貫美國東西, 由紐約到洛杉磯修建一條長3950 km 的地下隧道, 隧道內(nèi)抽成相當(dāng)于1‰個(gè)大氣壓的真空, 將磁浮系統(tǒng)安裝在隧道內(nèi), 在這種真空管道中, 時(shí)速可達(dá)22500 km/h , 即令采用該理論速度四分之一的速度, 即平均速度6750 km/h , 由紐約到洛杉磯也只要36分30秒的旅行時(shí)間。

　　經(jīng)過多年的研究與設(shè)計(jì), 美國佛羅里達(dá)機(jī)械工程師Daryl Oster于1999 年申請獲得真空管道運(yùn)輸(ETT)系統(tǒng)發(fā)明專利。

1.2、真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)形式

　　真空管道運(yùn)輸線路由雙方向的兩根管道組成,可以走地上或地下, 也可以高架。兩根管道可以平排, 也可豎排(如圖1) 。管道內(nèi)徑1.5～ 2.0m, 并抽成一定的真空。沿線每隔一定距離設(shè)置真空泵站以及車站, 線路及車站布置如圖2 所示。

圖1　真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖　　圖2　真空管道運(yùn)輸線路及車站布局圖

　　真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)采用先進(jìn)的真空技術(shù), 而且速度會比汽車、飛機(jī)甚至導(dǎo)彈還快, 人們不禁會擔(dān)心: 建設(shè)成本是否很大?對這一問題的回答, 通過對真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)斷面與高速鐵路斷面相比較(如圖3) , 就很容易理解其造價(jià)不會很高, 而且可能十分便宜。因?yàn)樵谕瑯拥脑O(shè)計(jì)輸送能力下, 真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)的斷面可以比高速鐵路小很多。

圖3　真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)斷面與高速鐵路斷面比較

1.3、真空管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)越性

　　真空管道運(yùn)輸是一種新型的運(yùn)輸系統(tǒng), 最新研究資料表明, 所需能耗不到當(dāng)前運(yùn)輸方式能耗的2% , 而安全性更高、速度更快。管中抽成真空, 消除了空氣阻力, 類似飛行器的旅行艙在管道中旅行, 或者讓旅行艙在無磨擦的磁浮狀態(tài)運(yùn)行。

　　真空管道運(yùn)輸是一種非常有效的運(yùn)輸方式, 運(yùn)營費(fèi)將相當(dāng)便宜。另外, 真空管道運(yùn)輸以連續(xù)方式運(yùn)行, 所以可在你所期望的任何時(shí)候出發(fā), 不用擔(dān)心天氣條件。而且具有獨(dú)特的環(huán)保優(yōu)點(diǎn), 建設(shè)真空管道磁浮交通比建設(shè)一條公路對環(huán)境造成的損害減少95% , 對資源的消耗也少得多。就每人公里運(yùn)輸量而言, 磁浮交通對環(huán)境的溫室效應(yīng)只有飛機(jī)和小汽車的0～2% , 對濕地、沼澤地的影響也較小, 不會破壞自然水體和蓄水層。

　　跟現(xiàn)有的運(yùn)輸工具(飛機(jī)、火車、汽車等) 相比,真空管道磁浮交通具有以下優(yōu)越性:

　�、� 快速。紐約—洛杉磯, 45 min; 華盛頓—北京, 2 h; 本地旅行速度350 km/h , 城際間旅行速度1000 km/h , 國際間旅行速度大于4000 km/h。

　�、� 方便。連續(xù)運(yùn)行, 可以在任何時(shí)候搭乘、旅行, 沒有時(shí)刻表, 不需要遵循交通部門制定的出發(fā)時(shí)間; 沒有延遲與停止, 到任何目的地均為直達(dá)。

　�、� 高效、節(jié)能。在一定速度下, 只有當(dāng)前運(yùn)輸能耗的1%; 材料節(jié)省達(dá)90%。

　�、� 清潔。環(huán)境友好, 使用可再生能源——少量電力, 可持續(xù)性好, 由于管道中抽成真空, 自然形成音屏障, 以致無任何對外噪聲。

　�、� 安全。消除了相撞的可能性, 不受任何氣候條件影響, 不會因不良天氣而終斷。

　　⑥ 現(xiàn)實(shí)可行。所有建設(shè)ETT 的設(shè)備都是現(xiàn)成的; 所涉及的各項(xiàng)技術(shù)都已投入商業(yè)應(yīng)用。