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从北京到德国的法兰克福,约8000公里的路程,你会选乘哪种交通工具?我相信现在大多数人会选择飞机,因为觉得它是最快的,这段旅程只需花费10多个小时。但如果我说有这么一种陆地交通工具,不用3个小时就能到达,你会不会觉得不可思议?这个在现在看来有点“科幻”的场景,在30年后将像今天我们乘坐汽车、火车和飞机一样平常。
从马车到汽车,再到火车、飞机,人类没有停止过对更高速度的追求。迄今为止。公共运输工具中速度最快的当属飞机和磁悬浮列车。
然而,任何—种地面交通工具,不管是否悬浮,商业运营速度都不宜超过每小时400公里,否则不仅能耗大,而且噪音极大,难于被运输市场接受,也难于让人承受。
而飞机和磁悬浮列车速度不能继续提高的障碍正是空气阻力。任何一种交通工具在空气中移动,都会受到空气的阻力,且空气阻力跟移动物体的速度的平方成正比。速度越大,移动物体受到的阻力就越大。空气阻力的存在,使每小时400公里的速度,成为现有交通工具的“红灯”。
那如何才能达到更快的速度呢?有人提出,既然空气阻力是交通工具速度很难继续提高的障碍,那改变周围介质,也就是降低周围空气密度不就行了?最好是在真空中移动,不就没有空气阻力了吗?
按这种思路,要么将交通工具升到万米高空,那里空气密度只有地表的五分之一左右;要么利用密闭管道,将其抽成低气压甚至真空。而后面的这种设想无疑是更好的选择。
于是。有人想到了建设真空管道,让车辆无接触、无摩擦地在其中运行,可使速度在飞机速度的基础上数倍地提高,这种运输方式就是ETT。 ETT是英文Evacuated TubeTransportation的缩写,它的中文意思是“真空管道运输”。就是建造一条与外部空气隔绝的管道,将管内抽为真空后,在其中运行磁悬浮列车,由于没有空气的阻碍,列车速度可比任何汽车、火车。甚至飞机都快。
目前高铁已经是大气环境中火车发展的最高境界,升级空间基本上到此为止。磁悬浮列车时速400~500公里,而真空管道磁悬浮列车一开始时速即能达到600~1000公里,理论上还可达到2万公里。从起步到完善,将会像汽车、飞机刚刚诞生一样,有10倍以上的速度提升空间。因此,研究真空管道磁悬浮列车,将又一次带来地面旅行的速度革命,让你在地球上享受“太空速度”的旅行!
科学探索
真空管道运输是一种新型的运输系统,它有许多优点:
最新研究资料表明,真空管道运输所需能耗不到当前运输方式能耗的2%。且安全性更高、速度更快。把管道抽成真空,消除了空气阻力,类似飞行器的旅行舱在管道中旅行,或者让旅行舱在无摩擦的磁悬浮状态运行。真空管道运输以连续方式运行,可以在你所期望的任何时候出发,不用担心天气条件。它还具有独特的环保优点——建设真空管道磁悬浮交通比建设一条公路对环境造成的损害减少95%,对资源的消耗也少得多。就每人公里运输量而言,真空管道磁悬浮交通对环境的温室效应只有飞机和小汽车的0%-2%,对湿地、沼泽地的影响也较小,不会破坏自然水体和蓄水层。
在军事方面,ETT还将是实现国内军用物资快速转移的坚强后盾。经过特殊设计的车体能在几个小时内把军队部署到国内任何一个地方,而且,由于是在地下隧道中,任何人都看不到,车体能屏蔽雷达探测,这样的军事转移具有很高的保密性,比任何地面交通都安全得多。
目前世界上只有美国、瑞士、中国三个国家正在研究真空管道磁悬浮技术,美国和瑞士还在理论阶段,我国已经开始着手试验了。
美国真空管道运输方面的研发者达里尔奥斯特,日前已经向佛罗里达州的一个短距离高速铁路项目提出方案和报价。这条线路连接坦塔和奥兰朵,长约30公里。达里尔奥斯特设想的管道,直径大约1.8米,车中的座位空间大概和小轿车差不多。这种技术听上去很超前。
瑞士的方案是一种完全设置在地下的交通设施,由两个直径5米的隧道组成,线路的大部分从岩石中穿过,依据地形的变化,深度一般在地下60~300米处。车站都设在城镇中心,跟城市和地面的运输线联接成网。隧道中的真空度大约跟18000米高空的气压相当,这是协和式飞机作高速飞行所需的大气密度,这种气压环境有利于减小空气对车体的阻力,节省用于驱动的能量。运行车体用磁悬浮方式。由直线电机驱动,设计运行速度每小时500公里。
与瑞士相比,美国的ETT基于小管道断面、独立的小车体,高频率连续发车,不仅适合较短距离运输,长距离运输更能发挥其优越性,因此更符合真空管道运输的未来发展方向。但是,美国搞的是高真空管道交通,大气压甚至只有外界的百万分之一,成本很高,难度很大,所以很难投入实际营运。瑞士则把真空管放在地下隧道中,这同样增加了很大的成本,最终也难以进入实际应用。 而我国的方案相对更为现实,管道内气压只要降到O,5个大气压,这样可以大大减小空气对机车的阻力,也可大大降低成本。据专家估算,在现有的高速铁路上,每公里只需要增加一两千万就可以建造成这种管道了。而增加的成本将在后来的运行成本中节省出来。这种方案,使机车的运行速度可以超过每小时600公里。
真空管道运输系统采用先进的真空技术,速度可比汽车、飞机甚至导弹还快。真空管道运输系统在开始运行时,首先要对管道抽气。以达到设计速度所对应的真空度。抽气速率的确定取决于管道容积、系统漏气率和放气率,以及开始启动系统直到车辆可以进入管道运行的期望时间。在真空管道系统正常运营期间,沿线各泵站可能要继续补抽气。以保证管道中的真空度达到相对平衡状态。
真空管道运输系统的管道中所要求的真空度跟管道中运行车辆的设计速度有关,设计速度越高,所需真空度也越高。原则上,真空度越高越好。管道中真空度越高,越有利于减小空气阻力,消除引起车辆振动的气体扰动,提高驱动效率。但是,高真空度要求相应地提高真空泵功率和真空系统配置,管道系统的密封、强度和结构标准也需要提高,这会导致真空管道运输系统建设成本和运营成本的增加。所以,最合理的真空度范围应该通过优化计算和经济分析来确定。
让我们来做一次想象,在陆地上体验一下“太空速度”吧!假设2041年的一天,你想去德国法兰克福旅行,为了节省时间,你肯定会选择乘坐真空磁悬浮列车。一张车票只有600元,便宜得出乎想象。列车票为什么这么便宜?是因为这种列车非常节省能源,其能耗只有传统时速350公里的高速列车的百分之一不到。
早上7点,你登上了一列真空管道磁悬浮超高速列车,车厢内部采用了飞机舱所使用的空气循环系 统,如飞机内部一样豪华舒适。
进入车厢后,车门关闭,车厢处于减压舱区,减压舱区门关闭,车厢外减压舱内的压力在抽真空机的作用下逐步减压。为了让人能感觉比较舒服些,压力的降低是缓慢进行的。大约过了15分钟,车外压力下降到大气压力的千分之一。此时,列车长发出出发命令,让大家安坐在各自的座位上,系好安全带。
随后,缓冲区与真空运输管道之间的门打开,列车被超导磁力悬浮起来,进入了真空管道之中,列车随之加速起来,几分钟之后即加速到了每小时4000公里。加速过程中,人稍有不适,但几分钟后,列车不再加速,而是做匀速运动,入就像坐在家里的沙发上,丝毫感觉不到自己是在以4000公里的时速在飞驰。在列车飞驰过程中,乘客有的在看报,有的在玩手机,有的在看车内电视,有的在听音乐,有的在睡觉,你则点播了一部刚好想看的新电影。整个旅途非常舒服。
两个多小时之后,列车喇叭里传来要各位旅客回到自己座位上的声音,并要大家系好安全带,这时列车在反向磁力的作用下逐步减速,10分钟后,即到达法兰克福站。列车进入缓冲舱,车外的气压逐步上升,约15分钟后升到正常的大气压。随后,列车停住靠稳,你穿过连接车站与列车的密闭过渡舱,与其他乘客逐一走出列车。当你站到法兰克福的街头,你看了看手表,此时还不到10点。
有趣的小问号
Q:什么材料可以制ETT的管道?
A:许多能承受一定压力的材料都可以,比如密封混凝土、玻璃陶瓷、钢铁、铝合金、玻璃纤维和特种塑料等。
Q:ETT可能首先出现在哪儿?
A:专家认为ETT建造的最佳地方是印度和中国,首个ETT系统有可能出现在这两个国家之中的一个。但以目前状况来看,肿极有可能首先出现在中国。
Q:速度如此之快,人体是否能承受?
A:正常人体能承受8倍重力加速度,在短时间内能承受更大的加速度。许多过山车的加速度是3倍重力加速度,而ETT只有1倍重力加速度,所以。大多数人将不会感到不适。
Q:在列车车厢里人会不会得幽闭恐惧症?
A:虽然是全密封的,但车厢内壁会显示“虚拟窗口”及“风景”,还有电视、电影、游戏等供乘客娱乐消遣和分心,所以乘客不会得幽闭恐惧症。
(编辑 孙世奇)
从马车到汽车,再到火车、飞机,人类没有停止过对更高速度的追求。迄今为止。公共运输工具中速度最快的当属飞机和磁悬浮列车。
然而,任何—种地面交通工具,不管是否悬浮,商业运营速度都不宜超过每小时400公里,否则不仅能耗大,而且噪音极大,难于被运输市场接受,也难于让人承受。
而飞机和磁悬浮列车速度不能继续提高的障碍正是空气阻力。任何一种交通工具在空气中移动,都会受到空气的阻力,且空气阻力跟移动物体的速度的平方成正比。速度越大,移动物体受到的阻力就越大。空气阻力的存在,使每小时400公里的速度,成为现有交通工具的“红灯”。
那如何才能达到更快的速度呢?有人提出,既然空气阻力是交通工具速度很难继续提高的障碍,那改变周围介质,也就是降低周围空气密度不就行了?最好是在真空中移动,不就没有空气阻力了吗?
按这种思路,要么将交通工具升到万米高空,那里空气密度只有地表的五分之一左右;要么利用密闭管道,将其抽成低气压甚至真空。而后面的这种设想无疑是更好的选择。
于是。有人想到了建设真空管道,让车辆无接触、无摩擦地在其中运行,可使速度在飞机速度的基础上数倍地提高,这种运输方式就是ETT。 ETT是英文Evacuated TubeTransportation的缩写,它的中文意思是“真空管道运输”。就是建造一条与外部空气隔绝的管道,将管内抽为真空后,在其中运行磁悬浮列车,由于没有空气的阻碍,列车速度可比任何汽车、火车。甚至飞机都快。
目前高铁已经是大气环境中火车发展的最高境界,升级空间基本上到此为止。磁悬浮列车时速400~500公里,而真空管道磁悬浮列车一开始时速即能达到600~1000公里,理论上还可达到2万公里。从起步到完善,将会像汽车、飞机刚刚诞生一样,有10倍以上的速度提升空间。因此,研究真空管道磁悬浮列车,将又一次带来地面旅行的速度革命,让你在地球上享受“太空速度”的旅行!
科学探索
真空管道运输是一种新型的运输系统,它有许多优点:
最新研究资料表明,真空管道运输所需能耗不到当前运输方式能耗的2%。且安全性更高、速度更快。把管道抽成真空,消除了空气阻力,类似飞行器的旅行舱在管道中旅行,或者让旅行舱在无摩擦的磁悬浮状态运行。真空管道运输以连续方式运行,可以在你所期望的任何时候出发,不用担心天气条件。它还具有独特的环保优点——建设真空管道磁悬浮交通比建设一条公路对环境造成的损害减少95%,对资源的消耗也少得多。就每人公里运输量而言,真空管道磁悬浮交通对环境的温室效应只有飞机和小汽车的0%-2%,对湿地、沼泽地的影响也较小,不会破坏自然水体和蓄水层。
在军事方面,ETT还将是实现国内军用物资快速转移的坚强后盾。经过特殊设计的车体能在几个小时内把军队部署到国内任何一个地方,而且,由于是在地下隧道中,任何人都看不到,车体能屏蔽雷达探测,这样的军事转移具有很高的保密性,比任何地面交通都安全得多。
目前世界上只有美国、瑞士、中国三个国家正在研究真空管道磁悬浮技术,美国和瑞士还在理论阶段,我国已经开始着手试验了。
美国真空管道运输方面的研发者达里尔奥斯特,日前已经向佛罗里达州的一个短距离高速铁路项目提出方案和报价。这条线路连接坦塔和奥兰朵,长约30公里。达里尔奥斯特设想的管道,直径大约1.8米,车中的座位空间大概和小轿车差不多。这种技术听上去很超前。
瑞士的方案是一种完全设置在地下的交通设施,由两个直径5米的隧道组成,线路的大部分从岩石中穿过,依据地形的变化,深度一般在地下60~300米处。车站都设在城镇中心,跟城市和地面的运输线联接成网。隧道中的真空度大约跟18000米高空的气压相当,这是协和式飞机作高速飞行所需的大气密度,这种气压环境有利于减小空气对车体的阻力,节省用于驱动的能量。运行车体用磁悬浮方式。由直线电机驱动,设计运行速度每小时500公里。
与瑞士相比,美国的ETT基于小管道断面、独立的小车体,高频率连续发车,不仅适合较短距离运输,长距离运输更能发挥其优越性,因此更符合真空管道运输的未来发展方向。但是,美国搞的是高真空管道交通,大气压甚至只有外界的百万分之一,成本很高,难度很大,所以很难投入实际营运。瑞士则把真空管放在地下隧道中,这同样增加了很大的成本,最终也难以进入实际应用。 而我国的方案相对更为现实,管道内气压只要降到O,5个大气压,这样可以大大减小空气对机车的阻力,也可大大降低成本。据专家估算,在现有的高速铁路上,每公里只需要增加一两千万就可以建造成这种管道了。而增加的成本将在后来的运行成本中节省出来。这种方案,使机车的运行速度可以超过每小时600公里。
真空管道运输系统采用先进的真空技术,速度可比汽车、飞机甚至导弹还快。真空管道运输系统在开始运行时,首先要对管道抽气。以达到设计速度所对应的真空度。抽气速率的确定取决于管道容积、系统漏气率和放气率,以及开始启动系统直到车辆可以进入管道运行的期望时间。在真空管道系统正常运营期间,沿线各泵站可能要继续补抽气。以保证管道中的真空度达到相对平衡状态。
真空管道运输系统的管道中所要求的真空度跟管道中运行车辆的设计速度有关,设计速度越高,所需真空度也越高。原则上,真空度越高越好。管道中真空度越高,越有利于减小空气阻力,消除引起车辆振动的气体扰动,提高驱动效率。但是,高真空度要求相应地提高真空泵功率和真空系统配置,管道系统的密封、强度和结构标准也需要提高,这会导致真空管道运输系统建设成本和运营成本的增加。所以,最合理的真空度范围应该通过优化计算和经济分析来确定。
让我们来做一次想象,在陆地上体验一下“太空速度”吧!假设2041年的一天,你想去德国法兰克福旅行,为了节省时间,你肯定会选择乘坐真空磁悬浮列车。一张车票只有600元,便宜得出乎想象。列车票为什么这么便宜?是因为这种列车非常节省能源,其能耗只有传统时速350公里的高速列车的百分之一不到。
早上7点,你登上了一列真空管道磁悬浮超高速列车,车厢内部采用了飞机舱所使用的空气循环系 统,如飞机内部一样豪华舒适。
进入车厢后,车门关闭,车厢处于减压舱区,减压舱区门关闭,车厢外减压舱内的压力在抽真空机的作用下逐步减压。为了让人能感觉比较舒服些,压力的降低是缓慢进行的。大约过了15分钟,车外压力下降到大气压力的千分之一。此时,列车长发出出发命令,让大家安坐在各自的座位上,系好安全带。
随后,缓冲区与真空运输管道之间的门打开,列车被超导磁力悬浮起来,进入了真空管道之中,列车随之加速起来,几分钟之后即加速到了每小时4000公里。加速过程中,人稍有不适,但几分钟后,列车不再加速,而是做匀速运动,入就像坐在家里的沙发上,丝毫感觉不到自己是在以4000公里的时速在飞驰。在列车飞驰过程中,乘客有的在看报,有的在玩手机,有的在看车内电视,有的在听音乐,有的在睡觉,你则点播了一部刚好想看的新电影。整个旅途非常舒服。
两个多小时之后,列车喇叭里传来要各位旅客回到自己座位上的声音,并要大家系好安全带,这时列车在反向磁力的作用下逐步减速,10分钟后,即到达法兰克福站。列车进入缓冲舱,车外的气压逐步上升,约15分钟后升到正常的大气压。随后,列车停住靠稳,你穿过连接车站与列车的密闭过渡舱,与其他乘客逐一走出列车。当你站到法兰克福的街头,你看了看手表,此时还不到10点。
有趣的小问号
Q:什么材料可以制ETT的管道?
A:许多能承受一定压力的材料都可以,比如密封混凝土、玻璃陶瓷、钢铁、铝合金、玻璃纤维和特种塑料等。
Q:ETT可能首先出现在哪儿?
A:专家认为ETT建造的最佳地方是印度和中国,首个ETT系统有可能出现在这两个国家之中的一个。但以目前状况来看,肿极有可能首先出现在中国。
Q:速度如此之快,人体是否能承受?
A:正常人体能承受8倍重力加速度,在短时间内能承受更大的加速度。许多过山车的加速度是3倍重力加速度,而ETT只有1倍重力加速度,所以。大多数人将不会感到不适。
Q:在列车车厢里人会不会得幽闭恐惧症?
A:虽然是全密封的,但车厢内壁会显示“虚拟窗口”及“风景”,还有电视、电影、游戏等供乘客娱乐消遣和分心,所以乘客不会得幽闭恐惧症。
(编辑 孙世奇)