真空管道运输概念及发展历程

2009-03-09 张耀平西南交通大学交通运输学院

100多年前,铁路的出现带来了世界钢铁行业的空前繁荣。铁路, 不仅是钢铁的主要用户, 也不断刺激着钢铁生产工艺与技术的提升。飞机和汽车的出现, 成为世界石油、汽油最大的消费者。今天, 真空对非专业人士来说, 最熟悉的就是家家都有的热水瓶, 还有近些年流行起来的保温杯, 而对其他工业领域的应用则不很熟悉。无论如何, 大家都感觉到, 真空设备、器件、工艺、技术等是一个前景广阔的行业。真空应用, 未来还有哪些更重要的领域。

本文介绍一种正受到科学界关注的新系统——真空管道运输, 它对真空产业的影响, 将类似于铁路之于钢铁,是未来真空行业最重要的应用方向之一, 也将是真空市场上最大的买家。建议有远见的真空界企业、行业协会和研究人员密切注视真空管道运输的发展动向, 为这一巨大市场的到来做好应对准备。

真空管道运输概念及发展历程

真空管道运输, 英文为Evacuated TubeT ran spo rtat ion, 缩写为ETT , 这是此系统的美国发明人Daryl O ster 先生在他的专利中最早使用的名称。早期, 国外也有人把它叫作Vacuum TubeTransportation, 但现在一般不用此叫法, 而是使用Daryl O ster 在他的专利文献中所使用的名称(美国专利号:5950543)。由于真空管道运输跟高速磁悬浮列车密不可分的联系, 所以我们有时也叫作“真空管道高速磁浮交通”。

地面高速运输系统要克服巨大的空气阻力, 当速度超过500 km/h 后, 空气阻力就非常巨大, 所以人们产生了建设真空管道磁浮线路的设想。早在20世纪60年代, 美国兰德咨询公司和麻省理工学院的专家通过技术分析, 设想了一种高速运输工具——真空管运输系统, 而且预计在21 世纪可能成为现实。该设想的轮廓是: 横贯美国东西, 由纽约到洛杉矶修建一条长3950km 的地下隧道, 隧道内抽成相当于1‰个大气压的真空, 将磁浮系统安装在隧道内, 在这种真空管道中, 时速可达22500kmöh , 即令采用该理论速度四分之一的速度, 即平均速度6750 km/h , 由纽约到洛杉矶也只要36 分30 秒的旅行时间。

经过多年的研究与设计, 美国佛罗里达机械工程师Daryl O ster 于1999 年申请获得真空管道运输(ETT)系统发明专利。

真空管道运输系统基本结构形式

真空管道运输线路由双方向的两根管道组成,可以走地上或地下, 也可以高架。两根管道可以平排, 也可竖排(如图1)。管道内径1.5～2.0m, 并抽成一定的真空。沿线每隔一定距离设置真空泵站以及车站, 线路及车站布置如图2 所示。

图1　真空管道运输系统结构示意图

图2　真空管道运输线路及车站布局图

真空管道运输系统采用先进的真空技术, 而且速度会比汽车、飞机甚至导弹还快, 人们不禁会担心: 建设成本是否很大?对这一问题的回答, 通过对真空管道运输系统断面与高速铁路断面相比较(图3), 就很容易理解其造价不会很高, 而且可能十分便宜。因为在同样的设计输送能力下, 真空管道运输系统的断面可以比高速铁路小很多。