真空管道运输:处在科技前沿的下一代运输方式(2)

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  Et3.com公司的ETT方案名列其中。在2003年的最后一轮竟标中,共有四个方案入围,ETT方案建议报告是其中之一。2003年3月,FHSRA主持的四个方案的竞标答辩在佛罗里达举行,当时Daryl Oster在中国,没能亲自出席答辩,导致ETT方案支持率下降。ETT方案处于不利竞争地位的原因还有:(1)旧有技术势力较强大,形成对ETT这种新技术的抵制;(2)FHSRA的竞标主持者同时是其中一个方案的支持者,造成对其支持方案的偏袒和对ETT方案的歧视;(3)ETT毕竟没有任何试验线,未经过实践检验,技术可行性容易受到质疑。

  FHSRA ETT方案的主要技术参数与成本概算。

  由于政府支持以及资金筹措等方面的原因,目前FHSR计划处于停顿状态。然而,ETT从获得专利到列入政府高速线路备选方案,是一个不小的进步。

4、瑞士的Swissmetro系统

  Swissmetro是一种完全设置在交通设施,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。隧道中抽成一定的真空,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高度与大气密度,这种真空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 500kph。

  本项目最早由Rodolphe Nieth在20世纪70年代提出,随后受到瑞士联邦理工学院专家的支持。在联邦政府和私人企业的资助下,于1993年 3月完成预可行性研究,表明这种系统在技术上和经济上都是可行的。 1992年成立Swissmetro公司,为主要研究筹集到一定的必要资金。1997年11月,向瑞士政府提交了修建Geneva-Lausanne线路的申请报告。1999年6月,完成了主要的研究工作。

5、中国在真空管道运输领域的研究与发展

  早在20世纪70年代,我国有些报纸就对美国科学家提出的真空管道运输系统设想作过报道,后来还有一些评论文章相继见报。1988年,老一代铁道工程专家郝瀛教授在他的《中国铁路建设》一书中,把真空管道运输系统视为未来铁路发展的一种模式作了介绍与描述。后来还有其他书籍作过类似的介绍。

  2001年,我国在这一领域的研究人员跟Daryl Oster建立联系,启动了真空管道运输在中国的研究与推动工作。令人欣慰的是,真空管道运输理念在中国的认可程度甚至超过美国。开始时,尚有部分嘲笑、怀疑和视其为科学幻想者,随着一些专业领域教授、院土层面专家表示出认同、关心和支持,人们开始转向理解,并给予力所能及的支持。

  2002年底,Daryl Oster来到中国,先后应邀到北方交通大学、中科院电工所、西南交通大学、北京特运科技公司、铁道部专业设计院等单位演讲报告ETT及其研究工作。由于Et3.com公司提交给FHSRA的ETT方案选用高温超导磁浮技术,高温超导块材和永久磁铁是建设ETT系统的主要材料,所以Daryl Oster走访了北京有色金属研究院超导研究中心。作为意向的超导块材供应方,Et3.com公司跟北京有色院超导中心签订了合作协议,其他签订合作协议的还有山西磁材联盟、铁道部专业设计院、北方交通大学建筑设计院、西南交通大学超导研究开发中心等单位。

  作为外聘专家,Daryl Oster在西南交通大学工作三个月,就建设高温超导磁浮模式的真空管道运输试验线进行了交流探讨。大家对世界上第一条真空管道运输试验线率先在中国建成充满信心。Daryl Oster离开后,西南交通大学成立了“真空管道运输研究所”,正式启动了我国在真空管道运输领域的研究开发工作。这是世界上第一个由大学或者政府部门成立的真空管道运输研究机构,表明中国在这一领域的研究已经走在了世界前列。

6、其他国家的相关研究

  跟中国、美国和瑞士相比,其他国家对真空管道运输的研究只限于部分学者通过写论文发表一些个人见解,均无专门的研究机构和协作团队,研究工作缺乏系统性和组织性。

  2003年,日本学者M.Okano等人在Physic C上发表文章:“超导磁浮货运系统可行性研究——暨高温超导块材磁浮导轨的荷载特征”。文中描述了一种在真空管道中行驶的货运系统,这种系统采用超导块材的磁通钉扎原理进行导向。

7、结论

  真空管道运输从设想提出、概念形成到技术专利的确立,经历了一个漫长的过程。随着20世纪末材料工艺、航天工业、计算机、自动控制、高速铁路等技术走向成熟,建设ETT所需的基础条件已经具备。尤其是,互联网、电子商务、无线通讯的高度发达,对便捷物流和超高速运输提出了新的要求。人类环保、能源意识的增强,也要求开发更加生态友好、节省能源的交通工具。因此现在启动ETT建设项目研究既有客观需求,又符合现实条件。

  美国Et3.com公司的ETT系统和瑞士Swissmetro公司的Swissmetro系统都属于真空管道运输范畴,但二者之间有本质的区别。Et3.com公司的ETT基于小管道断面、独立的小车体,高频率连续发车,除了可以低速运行,更追求高目标速度,不仅适合较短距离运输,长大距离更能发挥其优越性。而Swissmetro的出发点是为了解决瑞士本国或者欧洲范围内的运输问题,由于将来应用的目标区域较小,则没有追求超高速度。管道断面以及车辆大小跟现有的地铁相当,运行车辆采用组合车列方式。可见,ETT模式更符合真空管道运输的未来发展方向。

  目前,美国在真空管道运输领域的研究工作暂时处于领先地位。由于我国相关领域的研究人员能够瞄准这一国际前沿科技,并积极开展交流与合作研究,使得中国在真空管道运输领域的研究同样处于国际领先水平。近年来,我国经济保持持续高速增长,综合国力不断攀升,许多高端科技创新研究及应用开发进入世界前列。种种迹象表明,中国占领未来世界科技制高点的趋势越来越明显。就真空管道运输而言,我国具有非常有利的研究开发基础,具备率先建成世界第一条真空管道运输试验线路的环境条件。占领这一科技制高点是中国的机遇,也是中国实现跨越式发展的机会窗口之一。

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