真空管道运输:处在科技前沿的下一代运输方式(1)

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1、引言

  人类没有停止过对更高速度的追求,在这种追求过程中,前人的高速旅行期望不断地由梦想变成现实。迄今,公共运输工具中速度最快者当属飞机和磁悬浮列车。然而,飞机和磁悬浮列车均有其极限速度,这种速度并非人们旅行的最理想速度和终极速度。飞机和磁悬浮列车速度不能继续提高的障碍是空气阻力,空气阻力跟速度平方成正比地增加。这意味着要想在飞机和磁悬浮列车的基础上实现突破,创造下一代高速运载工具,则需要考虑从根本上减少或消除空气阻力。一个合乎逻辑的可能思路是:建设真空管道,让车辆无接触、无摩擦地在其中运行,即可使速度在飞机基础上数倍地提高。这种运输方式就是真空管道运输,英文中称为“Evacuated Tube Transportation (ETT)”,它将给今天的运输模式与运输格局带来革命性变化。

2、真空管道运输的设想

  世界科技史上,任何一项重大发明或发现都是人类共同智慧的结晶,是一代又一代人思想积淀的量的积累达到一定程度时质变的体现。最终实现这一转变者,即被人们认定为该技术的发明人或缔造者,从而载人科技发展的史册。至于真空管道运输,从思想萌芽到概念提出,再到专利申报与获得,大致也经历了类似的过程。

  现代火箭之父Robert Goddard,在Worcester工学院1904年的开学典礼上演讲时提到:在波斯顿至纽约之间建一条真空管道铁路线,车辆通过电磁方式悬浮在轨道上,消除金属之间的接触,这种运行方式从波斯顿到纽约的旅行时间只需10分钟(根据作家Edward Pendray所著的Robert Goddard传记记载)。

  1965年,EDWARDS LK发表了题为“高速管道运输(HIGH-SPEED TUBE TRANSFORTATION)”的文章,提出了一个能够在90分钟内从波斯顿到达华盛顿的客运系统设想,此系统由一对抽成一定真空的管道组成,其中的车辆运行速度为500mph。

  还有资料显示,早在20世纪60年代,美国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,将磁浮车系统安装在隧道内,在这种真空隧道中,时速可达25000km/h,即令采用该理论速度1/4的速度,即平均速度6750km/h,由纽约到洛杉矶也只要36分30秒的旅行时间。

  Forgacs的研究对真空管道与大气环境中的运输线路进行了比较。他提出的真空管道运输系统由真空泵抽成一定真空、埋置于地下,且用永久磁铁对车辆提供悬浮力,速度为966km/h,相应的普通线路速度为483km/h。研究表明,真空管道中速度提高增加的效益远远大于开挖隧道增加的成本,足以补偿隧道开挖工程费用;真空管道运输系统对环保贡献巨大,而能耗又非常小。另外,对不同的悬浮方式作了比较,用电池提供悬浮力的系统可能造成牵引力损失,不如采用永久磁铁优越。还指出真空管道运输系统最好采用永磁悬浮模式。

  1978年,美国兰德(Rand,www.rand.org)公司的研究人员Robert M.Salter在他的研究报告(Trans-planetary Subway Systems:A Burgeoning Capability)中作了如下描述:一种叫“运输之星”的地铁系统,由电磁支撑和在地下一定真空度的管道中运行的车辆组成,能够在一小时内穿越美国。该系统跟地方运输系统之间有转运联接,还可以进行货物运输。但是隧道开挖是一个复杂、昂贵的问题,在地下几百英尺的岩石中挖掘隧道要求采用先进的隧道挖掘机。

  经过多年的研究与设计,美国佛罗里达机械工程师Daryl Oster于1999年获得真空管道运输(ETT)系统发明专利,至此,真空管道运输作为一项正式的专利技术界科技发明史上。在此后的几年中,关于真空管道运输的评价,一些人认为它并不是什么新发明,也有人说在几十年前他们都有类似的设想。因为道理很简单,旅行速度要想继续提高,必须克服空气阻力,而在地表消除空气阻力的惟一有效方法就是建设真空管道。但是,历史的光环最终只落到对该发明起决定性作用的人身上。从这种意义上来说,历史所承认的真空管道运输系统的发明人大概只有Daryl Oster了。

3、美国Et3.com公司的ETT研究工作

  Daryl Oster的ETT专利(美国专利号:5,950,543)包括如下内容:沿线路方向的两根抽成真空的管道,车体,真空设备,悬浮部件,加速装置,能够回复能量的刹车系统,减振装置,管道定位器,辙叉系统,自动控制、检测与维护装置,施工方法,安全系统等。

  为了促进ETT研究与开发工作,Daryl Oster于1999年在美国佛罗里达州注册成立Et3.com公司。公司采用特许加盟制度,加盟费100美元,加盟后即成为Et3.com公司的一名特许人,不仅意味着持有该公司的一份股份,同时可以继续发展其他对ETT有兴趣、愿意支持、推动ETT发展的成员。这种方式的好处是可以调动和联合社会各界人土,把对ETT的支持者凝聚起来,从各自的领域为ETT早日实现贡献力量。

  Daryl Oster夫妇辞去了其他可以获得较高薪水的职位,专心致力于ETT的研究与开发工作。除了出租房产(必要时会卖掉其中一些)的收入作为基本研究经费外,他们没有其他收入来源,过着最节俭朴素的生活。

  根据美国佛罗里达高速铁路建设署(Florida High Speed Rail Authority,FHSRA)的计划,将在Tempar-Lakeland-Orland之间修建一条137km的高速铁路。2002年,共有来自世界各国的17家公司的技术方案得到提名。

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