真空管道高速交通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。 2100433B

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。

沈志云认为，为“和谐号”高速列车的进一步提速提供支撑是真空管道技术发展的最好机遇。“从该列车技术本身来说，进一步提速到时速500公里甚至600公里是有可能的。如果在条件较好的整体道床上加罩，构建密闭管道，通过抽气站抽成0.4-0.1个大气压的低真空，就能实现和谐号高速列车的超高速运行。”

在沈志云看来，这一方案的最大优点是与我国高速铁路网兼容。同一列高速列车，在有真空管道的区段，超高速运行，到了没有这一装置的区段，仍按普通高速度行驶。“当然，这样做要克服大量技术和经济上的难题，要在基础理论研究和技术开发方面做艰苦细致的工作，没有3到500年，是难以实现的。这只是我个人的一种设想，没有向任何方面正式建议过。 ”

既然这种超高速的真空运输，那么，它是否会对其他交通工具造成冲击？沈志云院士明确指出，不是冲击，而是相互补充，在竞争中求得更好的协调发展。例如对高速列车，真空管道将帮助可以达到500甚至600公里时速的世界第四代高速列车投入商业运营。

在未来石油短缺的前提下，真空管道运输将能提供一种大众化的地面超高速交通工具，以弥补飞机之不足。“但也是在3年、5年之后的事。那种说1年之后真空管道运输就会替代高速列车和飞机的“预言”，只是用来在网上炒作，引发一时的轰动而已。” 2100433B

真空管道列车实现不容易

如今，某些实验机构通过媒体宣称真空管道这种技术可以“在10年内实现”“理论上可达2000公里的时速”……那么，真空管道运输技术真是“触手可及的神话”吗？在地面上“日行万里”真的可以不再是梦了吗？沈院士向笔者介绍说，真空管道技术的实现并不容易，但是他也表示，该技术有一定科研价值和发展前景。

据沈志云介绍，真空管道运输技术的原理，就是在地面或地下建一个密闭的管道，用真空泵抽成真空或部分真空。在这样的环境中开行车辆，（不一定是磁浮列车），行车阻力就会大大减小，可有效降低能耗，同时气动噪声也可大大降低，符合环保要求。

沈志云说：“真空管道运输技术的原理虽很简单，但实现起来却很困难。1922年德国工程师赫尔曼·肯培尔在提出磁浮列车概念时，同时也提出了真空管道的设想，快90年了。磁浮列车虽做了大量研究，却一直未能真正进入运输市场。真空管道技术更惨，在世界范围内连像样的试验研究都没有，有的只是一些设想方案。不少人热衷于把这些纸上谈兵的东西申报专利，组建公司，成立研究所，出版书籍。”

那么，什么原因阻碍了真空管道技术的发展呢？沈院士说：“我认为最主要的原因，同磁浮列车一样，是技术不成熟，成本过高，与其他运输方式不兼容，与运输市场格格不入。”

沈志云谈到真空管道技术的前景时说：“当前的问题是要停止空谈，踏踏实实为真空管道技术的应用找到一个可行的切入点。”