真空管道運輸高速磁浮交通是一種即將問世的全新運輸系統, 其基本原理是, 在地上或地下建設大型管道, 管道中鋪設磁浮軌道, 并抽成一定真空, 讓磁懸浮車在此真空管道中無機械磨擦、無空氣阻力地運行, 速度可比任何汽車、火車和飛機都快。真空技術、設備和配件是真空管道運輸系統必不可少的組成部分, 而且在整個系統中占很大比重。真空管道運輸系統的建設與應用, 將給真空產業創造巨大的市場空間, 是真空產業、真空科學與技術發展的新機遇。

　　100 多年前, 鐵路的出現帶來了世界鋼鐵行業的空前繁榮。鐵路, 不僅是鋼鐵的主要用戶, 也不斷刺激著鋼鐵生產工藝與技術的提升。飛機和汽車的出現, 成為世界石油/汽油最大的消費者。今天, 真空對非專業人士來說, 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, 而對其他工業領域的應用則不很熟悉。無論如何, 大家都感覺到, 真空設備、器件、工藝、技術等是一個前景廣闊的行業。

　　真空應用, 未來還有哪些更重要的領域?本文介紹一種正受到科學界關注的新系統——真空管道運輸, 它對真空產業的影響, 將類似于鐵路之于鋼鐵,是未來真空行業最重要的應用方向之一, 也將是真空市場上最大的買家。建議有遠見的真空界企業、行業協會和研究人員密切注視真空管道運輸的發展動向, 為這一巨大市場的到來做好應對準備。

1、真空管道運輸系統介紹

1.1、真空管道運輸概念及發展歷程

　　真空管道運輸, 英文為Evacuated Tube Transportation, 縮寫為ETT , 這是此系統的美國發明人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, 但現在一般不用此叫法, 而是使用Daryl Oster 在他的專利文獻中所使用的名稱(美國專利號: 5950543) 。由于真空管道運輸跟高速磁懸浮列車密不可分的聯系, 所以我們有時也叫作“真空管道高速磁浮交通”。

　　地面高速運輸系統要克服巨大的空氣阻力, 當速度超過500 km/h 后, 空氣阻力就非常巨大, 所以人們產生了建設真空管道磁浮線路的設想。早在20 世紀60 年代, 美國蘭德咨詢公司和麻省理工學院的專家通過技術分析, 設想了一種高速運輸工具——真空管運輸系統, 而且預計在21 世紀可能成為現實。該設想的輪廓是: 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, 隧道內抽成相當于1‰個大氣壓的真空, 將磁浮系統安裝在隧道內, 在這種真空管道中, 時速可達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秒的旅行時間。

　　經過多年的研究與設計, 美國佛羅里達機械工程師Daryl Oster于1999 年申請獲得真空管道運輸(ETT)系統發明專利。

1.2、真空管道運輸系統基本結構形式

　　真空管道運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) 。管道內徑1.5～ 2.0m, 并抽成一定的真空。沿線每隔一定距離設置真空泵站以及車站, 線路及車站布置如圖2 所示。

圖1　真空管道運輸系統結構示意圖　　圖2　真空管道運輸線路及車站布局圖

　　真空管道運輸系統采用先進的真空技術, 而且速度會比汽車、飛機甚至導彈還快, 人們不禁會擔心: 建設成本是否很大?對這一問題的回答, 通過對真空管道運輸系統斷面與高速鐵路斷面相比較(如圖3) , 就很容易理解其造價不會很高, 而且可能十分便宜。因為在同樣的設計輸送能力下, 真空管道運輸系統的斷面可以比高速鐵路小很多。

圖3　真空管道運輸系統斷面與高速鐵路斷面比較

1.3、真空管道運輸的優越性

　　真空管道運輸是一種新型的運輸系統, 最新研究資料表明, 所需能耗不到當前運輸方式能耗的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運行。

　　真空管道運輸是一種非常有效的運輸方式, 運營費將相當便宜。另外, 真空管道運輸以連續方式運行, 所以可在你所期望的任何時候出發, 不用擔心天氣條件。而且具有獨特的環保優點, 建設真空管道磁浮交通比建設一條公路對環境造成的損害減少95% , 對資源的消耗也少得多。就每人公里運輸量而言, 磁浮交通對環境的溫室效應只有飛機和小汽車的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。

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

　　① 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。

　　② 方便。連續運行, 可以在任何時候搭乘、旅行, 沒有時刻表, 不需要遵循交通部門制定的出發時間; 沒有延遲與停止, 到任何目的地均為直達。

　　③ 高效、節能。在一定速度下, 只有當前運輸能耗的1%; 材料節省達90%。

　　④ 清潔。環境友好, 使用可再生能源——少量電力, 可持續性好, 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。

　　⑤ 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 現實可行。所有建設ETT 的設備都是現成的; 所涉及的各項技術都已投入商業應用。