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    關于我國生長真空管道高速交通的思慮

    發布時間:2017-04-10 10:27 閱讀次數:

      論述了我國生長真空管道高速交通的需求性和可行性. 就管道壓強、遮擋系數及其關頭手藝等基礎標題張閉會談. 重點論述我國生長真空管道高速交通的戰略方針和手藝方案. 提出采用高溫超導磁浮導向,同步線性機電牽引和高壓強管道所組成的體系. 建議立刻末尾研討實驗,以期能于2030年前完成600~1000 km /h超高速真空管道磁浮列車的商業運轉.

      在地表稀疏大氣層中運轉的高速交通工具,最高經濟速度不跨越400 km/h[1-3] . 可是,完成更高速度確有客不雅觀需求,也是交通科技義務者孳孳以求的胡想. 完成更高經濟速度的一個可以的途徑是采用真空管道. 筆者擬就此發布一些思慮和不雅觀念,以期激起我國有關部門、企業和交通界學者工程手藝人員的關注.

    1、生長真空管道高速交通的需求性

      限制空中高速交通最高經濟速度的根柢成分是稀疏大氣, 抑制氣動傳染感動是空中高速交通的重要義務. 氣動阻力與速度的二次方成正比,氣動噪音隨速度七次或八次方而急增. 這是任何方式的交通工具都沒法避免的客不雅觀規律.

      文獻[1]援用了德國磁浮列車和日本新干線輪軌列車實測的牽引曲線,空氣阻力所占比例如表1所示. 可見非論是磁浮還是輪軌列車,當速度抵達400 km /h以上時,空氣阻力所占比例將跨越80%。低速下磁浮列車的空氣阻力比例低于輪軌,除聲名其空氣阻力可以較小外,此外一種可以性是其空阻之外的阻力比輪軌的大. 總之, 80%以上的能耗用于抑制空氣阻力,應當以為是不經濟的.

    表1 空氣阻力在總阻力中所占的比例

      高速帶來的噪音標題則更嚴重. 交通噪音的環保國度標準為距離鐵路外側軌道中央線30 m處所測得的噪音水平普通不得跨越70 dB[4] . 噪音超標常成為限制速度的關頭成分. 如上海浦東的常導磁浮列車,速度抵達400 km /h時,噪音高達89 dB,在城鎮或人口密集地域,只能降速到200 km /h經過進程.磁浮車的低噪音和振動只是在低速之下才有可以.速度一高,以氣動噪音為主,懸浮與否,已沒有本質分歧了.

      既然高速的阻礙來自周圍介質稀疏大氣,根柢途徑只能是轉變介質的密度. 正如高速水運那樣,水的阻力是大氣的13 倍, 使船分開水面, 在空氣中飛起來, 即水面效應飛船, 速度便可抵達300~400km /h. 干線飛機巡航高度抵達萬m,也是為懂得脫地表稀疏大氣層的傳染感動. 空中列車當然不能飛到萬m空中,但可以把持密閉管道,下降管道內壓強,便是在列車周圍創作發明低密度介質的情形,以掙脫阻力與噪音的困擾,實踐上可完成肆意高速度的運轉. 理想上, 1934年德國工程師肯佩爾取得世界第一個磁浮列車專利時,就是這樣想的. 他提出在真空位道中運轉磁浮列車,速度抵達1 800 km /h. 半個多世紀以來,人們總以為真空位道難以完成,去世力探求在開敞大氣中高速運轉磁浮列車的途徑,可惜無一成功. 歷史的結論很明晰,必需回到肯佩爾的途徑下去,不逃避真空管道真空吸吊機,才干完成400 km /h以上超高速交通的胡想.

      有人會以為能完成300 km /h高速鐵路就夠了,沒有需求在空中追求更高的速度. 的確,生長航空運輸給長距離高速交通供應了很好的選擇. 可是,航空需求破費大批初等汽油. 在石油本錢日益緊缺的今天,作為科技義務,已到了應當末尾尋覓第二種選擇的時辰了. 總有一天,乘飛機遇變成巨人難于承擔的樸素花費,而超高速不雅光的市場需求只會進步疾速,經濟安然的空中超高速交通將突顯其市場魅力. 此外,環保標題日趨突出,避免地球變熱,控制溫室氣體排放勢在必行.

      綜上所述,生長環保清潔運輸,即空中超高速軌道交通,從可延續循環經濟的哀求動身,也是特別需求的. 由于研討開拓管道真空高速運輸這一龐雜的新型交通工具,使之抵達可以商業運營的程度,需求20~30 a時辰,動力和環保管給我們的時辰已不多,立刻末尾研討已嫌過晚,不再能猶疑不雅觀看,纏足不前了.

    2、生長真空管道高速交通的可以性3、真空管道高速交通的基礎標題4、我國生長真空管道高速交通的戰略方針和手藝方案

      我國真空管道高速交通的戰略定位應為600~1 000 km /h超高速空中交通,是今朝空中高速交通的延伸和補充.

      當前正在開拓的輪軌高速鐵路,速度為300~350 km /h,是現有鐵路網提速的一定趨向. 上海浦東引進德國常導磁浮列車,速度為400~450 km /h,不喪失為磁浮列車手藝工程化的大膽考試檢驗. 這2項已列進我國中耐久交通科技生長方案戰略研討. 真空管道高速交通速度更高,手藝難度更大,是交通應對幾十年后動力、環保嚴重標題的重要措施,將成為20~30 a此后交通運輸市場的亮點. 就當前來講,研討真空管道高速交通是最具前瞻性、前沿性的前期研討,與其他高速交通的研討左右開弓,相反相成. 是以,真空管道高速交通的戰略方針應當是研討搶先,實驗開路,分階段完成工程化,以2020年拿出最優工程方案, 2030年守舊首條運營線為方針. 對真空管道高速交通這樣的高手藝項目,必需中止多方案比較實驗,優選各個子體系的手藝,還要幾次中止體系綜合評價,才干找出最好結構方案及參數. 所以,不能深謀遠慮,過早思索理論工程實行,盲目追求市場效應.

      分階段生長的初步想象是用5年 (2005~2010)時辰中止小比例模型研討,重假設商榷壓強、遮擋系數和速度之間的關系,確定管道內徑及車輛外部尺寸. 然后,再用5年,即在此后10 年(2005~2015)以內,中止全尺寸模型實驗,同時建造實驗線路并進走運轉實驗. 總共大約需求15 年(2005~2020) ,才干確定最好的工程化方案. 在后來的10 年內(2020~2030)有看建成一條充足長度的運營示范線. 爭取能在2030年之前末尾商業運營.

      關頭是手藝方案的選擇. 應鼓動鼓舞多單位參與,各自選擇1個或若干方案睜開實驗研討. 2020年中止全國性的方案評選,揚長避短,共同確定一個最好方案.管道壓強的基礎選擇有2種:超低氣壓管道或低氣壓管道. 前者壓強可取1. 0 Pa或更低,后者普通可取10~20 kPa. 各有短長,經過進程對比分析才干決議取舍.

      管道結構可所以圓形(最省資料)或在凹形全體道床上的半圓形;雙向管道可以并列,也可以或許上下羅列; 2管道之間可以分隔,也可以或許彼此連通,以減小遮擋系數. 管道不一定都高架,展于空中可省支撐結構.進進隧道時可把持隧道做真空管道,以增加隧道斷面. 管道資料可選防漏水泥,也可思索鋼板、塑料等新型建材. 管道內下降壓強可選用高效率的抽風機,沿管道培植自動抽氣站. 抽氣站間的距離和抽風機功率由計較確定.

      關于道岔,如采用非包邊的磁浮車,可經過進程導向機構的自動控制而避免轍岔的移動,這樣可以使管道分岔特別復雜. 列車進出站可采用登車橋機構,一端與車站開敞部分相通,別的一端與車門慎密貼合后,開啟車門,便可供乘客上下.

      列車選擇的范圍更大. 牽哄動力看來采用大功率同步線性機電已成共識,或可有更好的方案,如超導牽引等. 懸浮及導向則可在更多可以方案被選擇,輪軌也是可以思索的. 輪軌體系如不承當牽引(牽引仍用線性機電) ,只用于支承和導向,則在很高速度下也能很好義務. 用于貨運的管道多采用滾輪支承就是一例. 當然采用磁懸浮將更方便. 磁浮手藝種類單一,有常導、超導、高溫超導、磁浮飛機、永磁賠償等等. 比來航天部第二研討院又推出氣浮車手藝,他們發明航天器上運用的發汗冷卻手藝發作的推力,可用來將車懸浮,這也是一種可以思索的方案.

      從國際外磁浮手藝的生長來看,西南交通大學研制的高溫超導磁浮車最有可以成為600~1 000 km /h超高速真空管道交通的載體. 這一手藝把持慣例永磁體的磁場在高溫超導體中激起樊籬電流完成懸浮,導向由高溫超導體釘扎中央對永磁導軌磁力線的釘扎傳染感動完成. 懸浮高度和導向力普通不需求額外的自動控制體系,懸浮距離大,導向力強,結構復雜. 非包邊結構便于采用半圓罩以組成管道. 過失錯誤是用永磁軌道,方便維修養護,但在密閉的真空管道中運轉,就不存在這個標題了.

      采用高溫超導懸浮和導向, 同步線性機電牽引, 在10~20 kPa壓強的管道中, 運轉速度為600~1 000 km /h,可以作為今朝中止實驗研討的一個基礎方案.

      沒有舉動任何戰略方針都是空話. 完成超高速真空管道交通當然是20~30年此后的事,但研發義務如不此刻就啟動,再等多少年也只能是胡想. 若是本文可以激起社會的關注和學術界的支撐,張閉會談,則是作者的最大希望了.

    參考文獻:

      [1] 板材吸吊機 沈志云. 高速磁浮列車對軌道的動力傳染感動及其與輪軌高速鐵路的比較[J] ,交通運輸工程學報, 2001, 1 (1) : 126.  [2]  沈志云. 京滬高速鐵路手藝方案的商榷[J]. 交通運輸工程學報, 2001, 1 (2) : 10213.  [3]  沈志云. 對磁懸浮高速列車熟習的兩個弊端不雅觀念[J]. 交通運輸工程學報, 2004, 4 (1) : 122.  [4]  馬大猷,孫家麒,程明昆,等. 噪聲與振動控制工程手冊[M]. 濮陽:機械財富出版社, 2002. 137.


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