基本概念
沈院土認為,地面高速交通主要面對兩大問題:一是空氣阻力,二是氣動噪音。磁懸浮低噪音、低振動的優勢只能在低速下才能顯現出來磁浮與輪軌的對比只有在低速下才有意義,高速下兩者幾乎沒有區別,都同樣需要同周圍稠密的大氣作鬥爭。為此,要么升高到萬米高空,該處空氣密度只及地表的1/5;要么進入密閉管道將其抽成低氣壓。而後者將是不可迴避的選擇。
真空管道高速交通的優點是:由於列車在高度真空的管道中懸浮運行,其所受的阻力甚至遠小於高空飛行的飛機所受的阻力,其速度可以輕鬆超過音速,而所消耗的能量極少。在真空環境中運行,列車運行時產生的噪音極少。列車不會受風、霜、雨、雪、沙塵等惡劣天氣影響。封閉管道可以徹底避免行人和其他交通車輛與列車發生碰撞,以及動物如鳥類與列車發生的碰撞,其安全性能極高。
沈志雲院土提出,實施600~1000km/h的超高速地面交通,分4個階段推行,2020-2030年實現商業運營。至於真空管道中到底採用磁懸浮列車還是氣浮車,或是其他新技術,應在多種方案中比較選擇。據介紹,美國正在研製地下真空磁懸浮超音速列車,其設計最高時速為2.25×10km,是音速的20多倍。它橫穿美國大陸只需21min,而乘坐噴氣式客機則需5小時。瑞士研製的低壓隧道磁浮列車已經開始進入運營階段。“真空管道高速交通”是未來高速交通發展的必然路徑,我國在這一領域起步並不算晚,應該提前做好基礎研究。
真空管道磁懸浮列車發展方向
我國在建高鐵達1萬千米。除了在建的時速350千米的高鐵外,我國還在研製跑得更快的、時速可達1000千米甚至2萬千米的真空磁懸浮列車。從北京到廣州2300千米的路程,不用坐飛機、乘坐地面交通,同樣可以用兩個半小時甚至1個小時達到。這就是我國正在積極研發試驗的真空管道高速交通。引動力國家重點實驗室課題組正在研製時速500~600千米的真空高速列車,這種技術預計10年後實現運營。世界上共有美國、瑞士、中國3個國家正在研究真空管道磁懸浮技術,我國已經開始著手試驗了,美國和瑞士還在理論階段。
這種列車採用電動真空閥門將管道分隔成段,每段都設有真空泵和空氣進口,當列車前部的管道被抽為真空後,由於列車後部依然有空氣,空氣就能推動列車前進。如果對列車後部不斷補充空氣,加大空氣壓力,列車就會加速前進;如果列車後方的管道里形成局部真空時,列車就會減速停車。
假若管道真空條件好,列車又較輕,並採用先進的軸承,那么列車的時速可達1200千米,完全可以和現代飛機相媲美。即使管道真空條件較差,列車又較重,列車的時速也能達到350千米左右,與現代高速鐵路的速度不相上下。
這種管道列車的優點是:運行安全、平穩,不占土地,沒有空氣污染和噪聲,消耗能源少,車速快,自動化程度高,因而是未來較理想的交通工具。管道列車在理論上已經成熟,美國已研製出樣車並進行了數百次的試驗,獲得大量的設計數據,為它的問世和投入實際套用掃清了障礙。科學家們預言:管道列車將成為新世紀鐵路發展的方向。
