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  • 真空管道交通 人類交通困境的有效解決途徑
  • 發(fā)布時間:2016/3/28  點(diǎn)擊次數(shù):[863]
  • 汽車、火車、飛機(jī)和輪船是現(xiàn)代文明的重要組成部分,但也是全球溫室氣體效應(yīng)、氣候變暖、大氣污染、噪聲污染、海洋污染的主要污染源,是石化能源的最大消耗者。其中汽車交通事故每天制造大量傷亡,嚴(yán)重威脅著人類生命安全。真空管道交通因其超高速、極低能耗、極低污染、極低噪聲和相對安全等特性,建設(shè)成本不高,建成后可承擔(dān)大部分長距離客貨運(yùn)輸任務(wù),降低長途汽車、火車和飛機(jī)的使用比重,從而可望從根本上有效解決人類交通困境。

    今天,交通運(yùn)輸可謂十分發(fā)達(dá)和高度現(xiàn)代化。飛機(jī)翱翔于藍(lán)天,一天之內(nèi)可到達(dá)地球上任何角落;高鐵列車以每小時300km 以上速度馳騁于中華大地,大多數(shù)省會城市到首都北京之間的旅行可在8 小時內(nèi)完成;高速公路四通八達(dá),城市環(huán)路、放射路如蛛網(wǎng)般密布,汽車文明給人們帶來出行的方便與高效率。另外,人們還寄希望于超音速飛機(jī)和磁懸浮列車創(chuàng)造更高的速度。

    無論如何,與高度發(fā)達(dá)的信息技術(shù)相比,交通速度已經(jīng)滯后。從人類對高速度旅行的追求歷程、速度夢之傳遞以及現(xiàn)時代的旅行需求來看,即使是超音速飛機(jī)和磁懸浮列車,人們對其速度將不會完全滿意,還將期待更高速度。這就是夢想,夢想在推動人類科技發(fā)展過程中功不可沒。速度夢,仍將是中國夢和世界夢的重要內(nèi)容。更應(yīng)該看到,今天的交通運(yùn)輸文明伴隨著嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)困惑,它正消耗著大量資源,破壞著環(huán)境,制造著污染,威脅著生命安全。交通運(yùn)輸已經(jīng)是石化燃料最大的消費(fèi)行業(yè),在碳排放和溫室氣體排放總量中占很大比重;汽車是全球最大的傷亡制造者,全世界每年超過50 萬人在汽車車禍中喪生。

    因此,真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)認(rèn)為必須尋找出路,用科學(xué)智慧探索交通困境解決之道。技術(shù)分析與科學(xué)研究表明,真空管道高速磁浮交通具有獨(dú)特的優(yōu)良性能,可望從根本上解決交通運(yùn)輸所面臨的一系列問題。

    1、全球交通困境現(xiàn)狀

    1.1、困境之一:人類期待更高旅行速度

    自然生物群落與生俱來的遷徙旅行方式有兩種,一是利用肢體行走和奔跑,二是利用翅膀飛翔。人類作為大自然的精靈,最大的遺憾是沒有翅膀,不能飛翔。有史以來,飛翔夢作為人類最強(qiáng)烈的愿望之一,始終在期待、追求和探索著。直到1903 年萊特兄弟發(fā)明飛機(jī),人類終于憑借自身的智慧利用工具飛翔起來。

    飛翔夢本質(zhì)上是對快速旅行、無障礙穿越和高效位移的期待,在這一期待歷程中,人類最先學(xué)會了騎行(騎牛、騎馬等),而后發(fā)明了滾輪和車子,創(chuàng)造了舟船。隨著近代工業(yè)革命的發(fā)展,人力車船被速度和效率更高的機(jī)動車船所取代。

    在漫長的騎行時代,中華民族不僅構(gòu)想了會飛的龍,且在現(xiàn)實(shí)世界中苦苦尋覓能日行千里之馬。火車剛剛發(fā)明時,蒸汽機(jī)牽引的火車,其速度甚至比不上騎馬。憑借原理性速度潛力,隨后有了內(nèi)燃機(jī)、電力機(jī)車、動車組、磁懸浮,速度記錄不斷被更新,從每小時幾十公里到今天超過500km/h。汽車發(fā)展則從普通公路到高速公路,再到方程式賽車,速度也越來越快。顯然,人類對速度的渴望從來沒有停止過。

    然而,在交通工具已經(jīng)現(xiàn)代化的今天,旅行速度是不是已經(jīng)足夠快了?是不是達(dá)到令人滿意的程度?是不是已經(jīng)能夠滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要?這些關(guān)于旅行速度的問題,需要重新予以審視和評估。高速公路上,司機(jī)由于長時間疲勞駕駛事故頻發(fā);兩千公里的高鐵旅行,一般需要8小時,乘坐者無不感到困倦;上萬公里的洲際旅行,飛機(jī)尚需十多個小時的空中飛行。凡有上述駕駛或乘坐經(jīng)歷者,對今天的汽車、火車、飛機(jī)的速度常有不滿。從經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的角度看,今天的交通速度已經(jīng)成為制約因素。跟高度發(fā)達(dá)的信息技術(shù)相比,交通速度明顯滯后。因此,必須發(fā)展更快速的交通模式。

    1.2、困境之二:交通運(yùn)輸是耗能最高的行業(yè)

    交通運(yùn)輸業(yè)是資源占用型和能源消耗型行業(yè),隨著我國客貨運(yùn)輸量的逐年攀升,交通運(yùn)輸業(yè)的能耗也逐年上升。2005 年,全國能源消費(fèi)總量235997 萬tce(折算噸標(biāo)準(zhǔn)煤),石油消費(fèi)總量3.25 億噸,其中交通運(yùn)輸、倉儲及郵政業(yè)能源消費(fèi)為16672 萬tec,石油消費(fèi)1.07 億噸,分別占比7.06%、29.84%。2011 年全國能源消費(fèi)總量為348002 萬tce,石油消費(fèi)總量4.4 億噸,其中交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)能源消費(fèi)量為28536 萬tce,石油消費(fèi)1.6 億噸[1],分別占比8.2%、36.4%。2009 年,全世界原油產(chǎn)量399448 萬噸,當(dāng)年航空業(yè)消耗油料14290 萬噸,占比3.58%;該年中國原油供應(yīng)總量18962 萬噸,航空業(yè)消耗油料271 萬噸,占比1.43%。2009 年全世界海上運(yùn)輸消耗油料18586 萬噸,占比4.65%;其中中國海運(yùn)業(yè)消耗油料964 萬噸,占比5.08%。

    2010 年,我國電氣化鐵路總里程3.5 萬公里,消耗電力486.34 億kWh,占當(dāng)年我國電力供應(yīng)總量的1.16%。2014 年,隨著廈深鐵路、西寶高鐵、柳南客專、衡柳鐵路、渝利鐵路等開通運(yùn)營,我國鐵路總里程超過10 萬公里,電氣化鐵路總里程已突破6 萬公里,其中我國高速鐵路超過1 萬公里,居世界首位。電氣化鐵路已經(jīng)超過鐵路總里程的一半,而蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車的當(dāng)量能耗高于電力機(jī)車,如果全部鐵路(10 萬km)都折算為電力機(jī)車當(dāng)量計(jì)算,則我國目前鐵路能耗至少為每年1390 億kWh,接近全國電力供應(yīng)總量的3%。

    公安部交通管理局公開資料顯示,截至2012年6 月底,全國機(jī)動車總保有量達(dá)2.33 億輛。其中,汽車1.14 億輛,摩托車1.03 億輛。另據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局和海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示,2012 年,中國的石油總消耗為4.9 億噸,其中國內(nèi)累計(jì)生產(chǎn)原油為2.07 億噸,累計(jì)進(jìn)口原油2.71 億噸。我國汽車行業(yè)對石油的消耗量已經(jīng)高達(dá)全社會總消耗量的1/3 以上,是石油產(chǎn)品直接消耗量最高的行業(yè)。

    1.3、困境之三:載運(yùn)工具已是最嚴(yán)重的環(huán)境污染源

    1.3.1、大氣污染

    溫室氣體效應(yīng)、全球氣候變暖和碳排放導(dǎo)致大氣環(huán)境日益惡化,嚴(yán)重破壞著地球家園。尤其是作為發(fā)展中國家的中國,城市藍(lán)天已經(jīng)成為奢侈品,霧霾天則更為常態(tài)。其中汽車和飛機(jī)是主要的大氣污染源之一。

    根據(jù)全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2002-2012)[3]和國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站資料,整理可得我國歷年來全國廢氣中氮氧化物排放總量、煙(粉)塵排放總量與機(jī)動車排放量,以及機(jī)動車一氧化碳排放量如表1 所示。

    表1 中國廢氣排放總量與機(jī)動車排放量

    真空管道交通———人類交通困境的有效解決途徑

    2004 年,中國全部交通運(yùn)輸業(yè)二氧化碳排放量約為17641.7 萬噸,占全國二氧化碳排放量的6.6%,占全國二氧化碳當(dāng)量折合總排放水平的4.82%。2005 年全國能源消費(fèi)總量為223319 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)的能源消費(fèi)量為16672 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按照等比原則估算,2005年我國二氧化碳排放量約為48.5 億噸,則交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)二氧化碳排放量約為4.9 億噸,占全國二氧化碳排放量的10.1%。

    2013 年我國能源消費(fèi)總量為375000 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)能源消費(fèi)量為31525 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按等比原則估算,2013 年交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)二氧化碳排放量約為9.3億噸,占全國二氧化碳排放量的8.4%。交通運(yùn)輸業(yè)除排放二氧化碳外, 還排放其他碳氧化物(CO)和氮氧化物(NO),以及碳?xì)浠衔?HC)和微粒物(PT)等。

    2009 年中國民航飛機(jī)二氧化碳排放量4144萬噸,排放強(qiáng)度0.96 kg/ 換算噸公里,占整個交通運(yùn)輸倉儲和郵政行業(yè)二氧化碳排放量的6.6%,占全國石化燃料燃燒二氧化碳排放量的0.25%。

    1.3.2、噪聲污染

    除了大氣污染,汽車、火車和飛機(jī)噪聲無處不在,幾乎無人能幸免噪聲困擾。在距高速公路主車道5m 處,汽車噪聲一般在75 分貝水平。隨著高速列車的普及運(yùn)營,空氣動力噪聲將成為主要的鐵路噪聲,傳統(tǒng)的隔聲方法如聲屏障將不起作用。

    研究者在某小區(qū)進(jìn)行鐵路噪聲測試,在一條水平線上共取3 個點(diǎn),分別選取小區(qū)內(nèi)離鐵路距離最近的院墻邊上(約離火車道90m,1 號點(diǎn)位);離院墻水平距離30m (約離火車道120m,2 號點(diǎn)位);離院墻水平距離60m(約離火車道150m,3號點(diǎn)位),測量時距地面高度為1.2 米。監(jiān)測數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn),無火車過境時,小區(qū)噪聲源處于正常狀態(tài)。3 號點(diǎn)位離火車道最遠(yuǎn)但噪聲大于1、2 號點(diǎn)位,原因是3 號點(diǎn)位離小區(qū)大門口公路最近,其過境汽車居多。當(dāng)火車過境時,對小區(qū)居民的影響均超過規(guī)定值70 dB。當(dāng)火車鳴笛時,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常值,給小區(qū)居民帶來很大噪音污染,使人煩躁不安、易于疲勞、工作效率降低,影響人們正常的工作和休息,在生理上和心理上造成一定傷害。

    現(xiàn)代飛機(jī)噪聲對人類社會的危害已經(jīng)成為世界性的難題。飛機(jī)噪聲源主要為動裝置噪聲和氣動噪聲。飛機(jī)噪聲危害涉及對艙內(nèi)和艙外的影響,對艙外噪聲影響直接涉及對航線沿線、對機(jī)場周邊的影響,尤其在起飛和降落時影響最大。航班越密、飛機(jī)越大,噪聲影響也越大,噪音水平一般在90~110 分貝。軍用飛機(jī)噪聲影響更嚴(yán)重,一般噪聲水平在130 分貝。“協(xié)和”號超音速客機(jī)由于噪聲污染嚴(yán)重,被限制不得在大陸上空進(jìn)行超音速飛行。

    1.4、困境之四:交通運(yùn)輸安全形勢異常嚴(yán)峻

    汽車已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅生命安全的殺手。2010 年,我國全國共接報(bào)道路交通事故3906164起,同比上升35.9%。其中,涉及人員傷亡的道路交通事故219521 起,造成65225 人死亡、254075人受傷,直接財(cái)產(chǎn)損失9.3 億元。2011 年,全國共接報(bào)道路交通事故210812 起,造成62387 人死亡、237421 人受傷。2012 年,全國共接報(bào)道路交通事故204196 起,造成59997 人死亡、224327 人受傷。2013 年,全國共接報(bào)道路交通事故198394起,造成58539 人死亡、213724 人受傷[8]。表2 顯示了近年來中國、美國、俄羅斯等國家道路交通死亡狀況。

    除了道路交通事故,鐵路和飛機(jī)事故也頻頻發(fā)生,甚至一個飛鳥都可能逼停高鐵和飛機(jī)。2010 年是全球空難高發(fā)的一年,28 起空難事故共造成828 人死亡。剛剛過去的2014 年,是航空史上又一黑暗年:3 月8 日, 馬來西亞航空MH370 失聯(lián),載有239 人;7 月17 日,馬來西亞航空MH17 被擊落,298 人遇難;7 月23 日,臺灣復(fù)興航空GE222 迫降,48 人遇難;7 月24 日,阿爾及利亞航空AH5017 墜毀,116 人遇難;8 月10日,伊朗一客機(jī)墜毀,48 人遇難;12 月28 日,亞航客機(jī)墜海,機(jī)上載162 人遇難。

    表2 部分國家道路交通死亡情況

    真空管道交通———人類交通困境的有效解決途徑

    2、真空管道交通是地面超高速旅行的唯一途徑

    載運(yùn)工具在行駛時受到阻力F 作用。

    真空管道交通———人類交通困境的有效解決途徑

    數(shù),A 為迎風(fēng)面積,ρ 為空氣密度,v 為運(yùn)行速度。對于大氣層中運(yùn)行的汽車、高鐵列車和飛機(jī),空氣密度ρ 為常數(shù),一般ρ=1.225 kg/m3。而對于真空管道中行駛的磁懸浮車輛,空氣密度可以任意選取,其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1.225 kg/m3。Fv 為傳動系統(tǒng)內(nèi)摩擦阻力和軸承滾動阻力之和,汽車和高鐵列車Fv>0,飛機(jī)和真空管道磁懸浮列車Fv=0。

    因此真空管道磁懸浮列車的運(yùn)行阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于汽車、高鐵列車和飛機(jī)的運(yùn)行阻力。對大眾化駕駛的汽車而言,由于以下因素制約,速度不可能很快:(1) 輪胎與地面的阻力較大;(2)在地面上行駛的車輛振動很大,速度越高振動越嚴(yán)重;(3) 氣動阻力制約著汽車速度;(4)受駕駛員緊急制動反應(yīng)速度限制,不允許汽車速度很高。真空管道交通不存在上述制約或者限制因素,速度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽車。

    高速鐵路由于受到輪軌關(guān)系制約和高速時大氣阻力限制,運(yùn)營速度不宜超過400 km/h。磁懸浮列車雖然消除了機(jī)械摩擦,但空氣阻力隨速度平方而提高,即Fa~v2。日本山梨試驗(yàn)線超導(dǎo)磁懸浮車最高試驗(yàn)速度達(dá)到590 km/h,但到這一速度時由于克服空氣阻力所消耗的巨大能耗已經(jīng)使該車不具備現(xiàn)實(shí)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)可行性。同時,氣動噪聲和氣動振動也接近車輛機(jī)械性能極限,因此速度不能再提高。而真空管道交通把磁懸浮列車置于真空或低壓管道中,降低或消除了空氣阻力限制,速度可達(dá)到很高。

    在對流層中飛行的飛機(jī)受到空氣阻力限制,速度不超過1000 km/h,對于在較高高度和較稀薄大氣層中飛行的超音速飛機(jī),速度雖然可以達(dá)到2000 km/h 以上或者更高,但那時的氣動噪聲和氣動振動很高,燃油消耗很高,因此不適合作為大規(guī)模運(yùn)輸手段推廣應(yīng)用,法國“協(xié)和”號超音速飛機(jī)在2003 年10 月退出市場即是明證。

    因此,只有真空管道交通,突破了以上汽車、火車和飛機(jī)的各種制約因素,速度可以達(dá)到極高。初期速度600~1000 km/h,百分之一大氣壓的低壓環(huán)境即能滿足氣動阻力很小的要求;第二階段1000~3000 km/h,千分之一大氣壓的低壓環(huán)境即可;第三階段3000~6000 km/h,管道中真空度在萬分之一大氣壓水平即可,這時全球旅行基本上都可以在3 小時內(nèi)完成;第四階段6000~10000 km/h,所需真空度要求低于萬分之一大氣壓,那時,往全球任何地方的旅行都可在2 小時內(nèi)完成;第五階段,研制速度超過10000 km/h 的真空管道交通技術(shù),創(chuàng)造人類地面旅行的最高速度,實(shí)現(xiàn)地面的太空旅行。顯然,只有真空管道交通,才是人類實(shí)現(xiàn)地面超高速旅行的唯一有效途徑。

    3、真空管道交通能量消耗最小

    載運(yùn)工具運(yùn)行時所需的動力消耗Q 由兩部分組成,

    真空管道交通———人類交通困境的有效解決途徑

    加速度一定時,由于汽車會頻繁加速、減速,如按真空管道交通最短旅行里程1000 km 考慮,在此距離內(nèi)真空管道交通只需要一次加速,而汽車旅行1000 km 現(xiàn)實(shí)情況下至少需要100 次以上加速,旅行距離越長,汽車的加速次數(shù)越多,而真空管道交通通常只需要一次加速過程,因此,用于加速的能量消耗,真空管道交通將小于汽車的1/100。由于沒有滾動摩擦阻力和氣動阻力,在速度大于200 km/h 時,真空管道交通磁浮車輛維持勻速行駛的能耗將小于汽車對應(yīng)能耗的1/100。考慮到真空管道交通在初次運(yùn)行時要抽真空,這一過程需要消耗能量,但真空環(huán)境是可以長期保持的,抽真空能耗是一次性的,那么認(rèn)為真空管道交通總能耗低于汽車總能耗的1/50 是具有可信度的。

    飛機(jī)飛行過程和真空管道磁浮車輛勻速運(yùn)行時都只受到空氣阻力Fa 作用,F(xiàn)a= CdAρv22,能耗Q 正比于Fa,而Fa 正比于空氣密度ρ,于是Q 正比于ρ,記為Q~ρ。在空氣阻力系數(shù)Cd、迎風(fēng)面積A 和運(yùn)行速度v 一定的情況下,能耗只跟空氣密度ρ 成正比。根據(jù)已有的研究結(jié)論,真空管道交通管道內(nèi)真空度應(yīng)該高于1/100atm (atm 為大氣壓單位,1/100atm 即1/100 大氣壓), 即小于1013Pa。因此真空管道交通磁浮車輛運(yùn)行能耗將小于飛機(jī)飛行能耗的1/100。

    由于同時消除了機(jī)械阻力和空氣阻力,真空管道交通中車輛運(yùn)行所需能耗極低,能量主要消耗在車輛加速和減速階段,同時為克服殘留的氣動阻力也消耗一小部分能量。在綜合效果最優(yōu)化的情況下,真空管道交通單位當(dāng)量能耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于火車、汽車和飛機(jī)。

    真空管道交通的一項(xiàng)特有能耗是,對管道內(nèi)抽真空和維持真空需要消耗電力。抽真空時的動力消耗水平大致為,按泵站間隔2km,有效抽速1000L/s,管道直徑4m,運(yùn)營真空度百分之一大氣壓,則需抽氣時間約1928 分鐘。因?yàn)槌闅鈺r間跟管道容積成正比,當(dāng)管道內(nèi)直徑為2m 時,則需抽氣時間約為482 分鐘。如果每天、每周花費(fèi)這么長時間抽真空一次,真空管道交通則不具備小能耗優(yōu)勢。實(shí)際上,現(xiàn)有的技術(shù)水平已經(jīng)能夠做到長期的真空保持,載人宇宙飛船在高于10-7Pa的真空環(huán)境中運(yùn)行,飛船殼體的氣密性能夠長期保證。我們?nèi)粘J褂玫呐?、保溫杯的真空度大致?00~1Pa 水平,與真空管道交通所需的真空度相當(dāng),而暖水瓶、保溫杯在不損壞的情況下,保溫效果,即真空度,可以得到長期保證。因此,現(xiàn)有技術(shù)能夠保證真空管道交通的真空環(huán)境長期保持。這意味著真空管道系統(tǒng)抽真空的單位能耗很小。

    人造衛(wèi)星、宇宙飛船,在無驅(qū)動動力和不消耗能量的情況下,可以飛行幾十年,這得益于它所運(yùn)行的無阻力環(huán)境。類似地,真空管道交通車輛在無阻力環(huán)境中運(yùn)行,其能耗將極其小。因此,交通運(yùn)輸和旅行并不一定要消耗大量能源,只要轉(zhuǎn)變思想和技術(shù)路線,完全可能找到極低能耗的運(yùn)行方式。真空管道交通將以最低的能量消耗,實(shí)現(xiàn)超高速的地面運(yùn)輸與旅行。從這種意義上來看,真空———亦可視為一種能源,而且是一種完全清潔和低成本的自然能源寶庫,只要應(yīng)用得當(dāng),可為人類節(jié)省大量石化能源。

    4、真空管道交通將使運(yùn)載工具實(shí)現(xiàn)極低排放、極低污染

    載運(yùn)工具廢氣排放量P 與能耗成正比,即P~Q。根據(jù)上述分析,真空管道交通單位能源消耗將小于飛機(jī)能耗的1/100,小于汽車單位能耗的1/50,那么,真空管道交通的有害氣體排放將分別小于飛機(jī)能耗的1/100、小于汽車能耗的1/50。真空管道交通中行駛的磁懸浮車輛采用直線電機(jī)驅(qū)動,只消耗少量電力,不消耗任何石化燃料,因此實(shí)際上不會像汽車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)車那樣排放二氧化碳(CO2)、其他碳氧化物(CO)、氮氧化物(NO)、碳?xì)浠衔?HC)和微粒物(PT)等。除了在抽真空過程中向大氣中排放來自管道中的殘余氣體外,運(yùn)行過程中不會向管道外排放任何物質(zhì),所以,真空管道交通是一種接近零排放、零污染的清潔運(yùn)輸方式。

    由于具有高速、低成本、較高安全性和低碳排放等特性,真空管道交通在未來可望替代50%以上由汽車、火車和飛機(jī)所完成的客貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量,這意味著隨著真空管道交通的應(yīng)用與普及,可減少由交通運(yùn)輸活動所產(chǎn)生的碳排放之一半,一個低碳排放社會和沒有霧霾的天空因真空管道交通而可期待。

    除了因燃料燃燒產(chǎn)生廢氣,火車、汽車中的駕乘人員還會向車外拋灑廢棄物,造成沿線環(huán)境污染,而真空管道列車在完全封閉的管道中行駛,不存在對沿線的拋灑污染;車輛是密封空間,不會向管道內(nèi)排放廢物?;疖?、飛機(jī),以及部分長途大巴,因旅行時間長,上面都設(shè)有廁所,導(dǎo)致車上或機(jī)內(nèi)環(huán)境惡化、產(chǎn)生異味。真空管道交通的基本設(shè)計(jì)理念是,3 小時內(nèi)到達(dá)全球任何地方,在初期速度較低時,只開行“短途列車”(距離小于2000 km), 當(dāng)?shù)诙A段速度超過2000 km/h時,開行“中長距離列車”(距離2000~5000 km),速度超過6000 km/h 后,再開行“長距離洲際列車”(距離大于5000 km)。因此真空管道車輛中可不設(shè)衛(wèi)生間,車內(nèi)廁便污染問題則不存在。

    5、真空管道交通具有良好的安全性

    飛機(jī)在空中飛行,具有很多不安全因素。由于沒有約束性保護(hù),一旦失事,直接從高空墮落地面,往往都是機(jī)毀人亡,乘員幸存概率很低;而真空管道交通是一種地面旅行工具,不存在墮落風(fēng)險(xiǎn)。飛機(jī)在起飛、降落和飛行過程中對氣候因素十分脆弱,大霧天和遇到大雨雪都無法起降,在飛行過程中還受到雷擊、電擊可能;而真空管道交通不受任何天氣條件影響,不會因刮風(fēng)、下雨和有霧而受到絲毫影響,行駛在管道內(nèi)的車輛任何時候都不會遇到雷擊、電擊。飛機(jī)容易成為犯罪分子和恐怖活動劫持的目標(biāo),因?yàn)轱w機(jī)容易劫持,而且劫持后容易實(shí)現(xiàn)犯罪目的,可以控制和開往他們所想去的任意地方;真空管道交通車輛在固定線路上自動控制行駛,對恐怖分子來說無劫持的必要和價值,實(shí)際上也不可能像飛機(jī)那樣被劫持。用要素分析法可以看到,飛機(jī)是很不安全的載運(yùn)工具,而以旅客周轉(zhuǎn)量為基礎(chǔ)的飛機(jī)失事統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,飛機(jī)是最安全的交通工具,這是因?yàn)轱w機(jī)所體現(xiàn)的是“在最嚴(yán)格的安全保障下的安全”。問題很清楚,如果沒有嚴(yán)格的安全措施,飛機(jī)本質(zhì)上最不安全。飛鳥可以撞擊飛機(jī)、撞擊高鐵,絕無可能撞擊在密閉管道中行駛的真空管道交通車輛,行駛中的真空管道車輛不會受到任何來自外部物體的沖擊。汽車由人駕駛,沒有固定的軌道,其隨意性和無約束性使得汽車成為傷亡事故最嚴(yán)重的交通工具;真空管道交通車輛自動控制運(yùn)行,不僅有軌道約束,還有管道形成全方位約束和保護(hù),因此要素安全性比汽車高得多。

    機(jī)械失靈和機(jī)械故障皆因振動而引起,除了線路不平順引起的顛簸振動,汽車、火車和飛機(jī)最主要的還是氣動振動。在太空真空環(huán)境中飛行的人造衛(wèi)星、宇宙飛船,由于不存在氣動振動,所以幾乎從來不發(fā)生機(jī)械故障,因此可以安全飛行幾十年。真空管道交通車輛運(yùn)行時不受氣動振動影響或者這種影響很小,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于施加在汽車、火車和飛機(jī)之上的氣動振動,因此,發(fā)生故障的概率將遠(yuǎn)小于汽車、火車和飛機(jī)。

    6、結(jié)論

    綜上所述,交通問題已經(jīng)成為人類面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。汽車、火車、飛機(jī)和輪船是現(xiàn)代文明的標(biāo)志,同時也是能源消耗、大氣污染、噪聲污染、海洋污染、碳排放和傷亡事故的最主要制造者。全世界都在努力,但對這些交通問題的治理效果不佳。伴隨著經(jīng)濟(jì)增長,發(fā)展中國家的交通困境更為嚴(yán)重。如何才能從根本上全面解決上述問題,讓人類走出當(dāng)前的交通困境?

    通過本文的分析,可以得出結(jié)論,只有建設(shè)真空管道交通,讓磁懸浮列車在抽成真空的管道中行駛,才能實(shí)現(xiàn)超高速的“地面太空旅行”,才能把交通能耗降到最低,才能實(shí)質(zhì)性地減少污染、消除噪聲、實(shí)現(xiàn)零排放,并以全方位約束和高度有序的特性降低交通傷亡率。

    對真空管道交通最大的質(zhì)疑是,建設(shè)成本是否會極高?對這一問題的回答,我們首先應(yīng)該明白,高技術(shù)并不一定意味著高成本??茖W(xué)技術(shù)發(fā)展史表明,情況往往相反,有發(fā)展前景的高技術(shù)都具有降低社會綜合成本和提高社會綜合效率的特性。由于高度自動化和高度集成化,在同等載運(yùn)能力前提下,真空管道交通的管道斷面可以很小,以致建設(shè)成本將不會比高速鐵路和高速公路高很多。這類似于集成電路成本低于晶體管,芯片成本低于電路板,程控交換機(jī)成本低于布線邏輯控制交換機(jī)。因此,真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)認(rèn)為真空管道高速磁浮交通將是人類擺脫交通困境的最有效途徑。

    (供稿:駿騰機(jī)電/quill))