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。

真空管道運輸概念及發展歷程

         真空管道運輸, 英文為Evacuated TubeT ran spo rtat ion, 縮寫為ETT , 這是此系統的美國發明人Daryl O ster 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 TubeTransportation, 但現在一般不用此叫法, 而是使用Daryl O ster 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3950km 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22500kmöh , 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 O ster 于1999 年申請獲得真空管道運輸(ETT)系統發明專利。

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(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