真空磁悬浮列车 北京一华盛顿两小时车程

　　“真空磁悬浮列车这样的项目毕竟是一个新鲜的科研方向，如果相关研究机构能够从其他渠道筹集到资金进行试验，还是值得关注的。”

　　如果有人要问你，“现在哪种民用交通工具速度最快？”很多人都会回答，“民航客机”。

但是，未来若干年，一种或许会替代民航客机的新型交通工具将横空出世。由于它的载体是我们熟悉的轨道列车，它不需要行驶在离地面万米的高空，就可以达到时速1000公里、甚至2000公里，依旧让乘客体会“飞行”的乐趣。它的能耗仅不到民航客机1/10，但是噪音和废气污染及事故率却接近于零。

　　■从北京到广州比现在乘坐飞机提前1个小时到达

　　这种新型的交通运输工具被称为真空管道磁悬浮列车。如果乘坐这种交通工具，从北京到广州，2300公里的路程，可以比现在乘坐飞机提前1个小时到达。

　　2001年，当时还在中国外运长航集团做研究工作的张耀平发现，随着我国经济的快速发展，物流运输能力的发展速度却难以同步跟进。当时很多专家指出，解决问题的关键就是建设更加快捷、安全的交通设施。

　　张耀平就利用业余时间在网上搜寻与快速交通相关的资料。一次偶然的机会，他看到了美国兰德咨询公司和麻省理工学院的专家提出的真空管道磁悬浮运输理念，而美国佛罗里达州机械工程师戴睿·奥斯特（Daryl Oster）根据这一理念，甚至绘制出了设计图纸。并于1999年在美国申请获得真空管道运输（ETT）系统发明专利。兴奋之余，张耀平通过网络联系上了戴睿。

　　2002年初，张耀平找到轨道交通领域两位权威专家——西南交大机车车辆动力学专家沈志云院士和磁悬浮专家王家素教授，并向他们讲述了真空管道运输的相关情况。两位专家均对此表现出极大的兴趣。2002年下半年，经中方的邀请，戴睿和妻子来到中国，帮助张耀平和相关专家在西南交通大学组建了真空管道运输研究所。

　　2004年12月29日，一场有8名两院(中国科学院、中国工程院)院士参与、多名国内权威专家出席的真空管道高速交通研讨会在四川成都低调召开。两院院士沈志云在会上指出，受稠密大气层的条件所限，任何一种地面交通工具，不管是否悬浮，商业运营速度都不宜超过每小时400公里，否则将面临能耗大、噪音超标等问题，难以被市场接受。但“超高速”是人们对21世纪地面高速交通的需求，真空(或低压)管道式地面交通是目前发现的，可以达到超高速交通的唯一途径，也是不可回避的选择。沈志云提出，我国应将目标定位在发展每小时600公里~1000公里的超高速地面交通，并在2020年~2030年实现运营。

　　在此之后，2007年，该项目被列为国家自然科学基金项目，张耀平的努力也终于得到了中国官方和学界的支持。

　　■真空管道磁悬浮列车将把北京与华盛顿纳入两小时交通圈

　　现任西南交通大学真空管道运输研究所所长的张耀平告诉《北京科技报》记者：“顾名思义，真空管道磁悬浮列车，就是让普通的磁悬浮列车在真空管道中运行。由于没有空气摩擦的阻碍，这种列车将运行至令人难以想象的速度。每小时1000公里，只是一个保守的对外口径，实际上所有研究者一开始就把这一运输方式的常规运行速度定位为每小时4000公里，经过技术改进，每小时6500公里将是一个中期目标。而当磁悬浮列车技术改进之后，有专家甚至提出，真空管道磁悬浮列车的理论极限速度能够接近第一宇宙速度，达到每小时20000公里。这意味着，真空管道磁悬浮列车将把北京与华盛顿纳入两小时交通圈，用数小时完成环球旅行已经成为科学家努力的目标。并且，由于管道是密封的，列车的行驶可以不受任何气候条件的影响。”

　　真空管道磁悬浮列车给未来的交通描绘出一幅奇幻的图景，那么，它到底是怎样的？

　　张耀平这样向记者描述，为了提升性价比，它的车厢外形和内饰将与我们平时乘坐的轨道列车类似，但体积将比普通列车、高速列车，甚至比目前的地铁列车都略微小一点。对于列车运行的真空管道来说，目前，专家更倾向于内层用钢管，外层用钢筋加混凝土的结构建设，这也主要是为了减少钢管用量，节约成本。

　　因为是真空的管道，根据设计，所有管道的入口和出口都会有两道门。运行时，工作人员首先打开外层门，列车将从车站进入管道两门之间的夹层，外层门关闭后，真空泵开始抽走空气，此时，工作人员再打开里层的门，列车就会进入真空管道，开始加速、运行。而出管道时，则是相反的顺序，先是里层门打开，列车出来后，里层门关闭，外层门再打开。这个过程也参照了航天员在太空进出太空舱的操作模式。

　　除了在管道口要设立泵站，真空管道内大概每隔2公里或3公里也要设一个泵站，用真空泵抽取管道内的空气。根据设计标准，管道内甚至达到0.001个大气压，即千分之一的大气压，这样的气压范围也是列车高速运行的基本保障。

　　张耀平说，真空磁悬浮列车行驶时应当比飞机更加平稳。虽然是在真空环境下运行的，但车厢内绝对不会是真空环境，全密封的车厢内会模仿日常的列车环境，让乘客感到舒适。现在网上许多人怀疑列车如果加速度过快，人坐在里边是否受得了。对此，张耀平认为，它的加速度达到飞机的加速度就行了，飞机的加速度一般是0.5~0.6G，相当于每秒钟加速5米左右，其实，人们百米跑的加速度比这大得多。这个加速度对普通人来说根本没问题。而等到列车加到一定速度后，它将匀速运动，那时，乘客对速度不会有任何感觉，就像航天员在太空中飞行一样感觉平稳。

　　■真空管道磁悬浮列车在经济性和安全性上得不到充分保障

　　但是，尽管真空管道磁悬浮列车有着先进的理念，但许多人对此并不看好。

　　“我本人是磁悬浮项目的一个坚决反对者，在其经济性和安全性得不到充分保障时，我一直对实施磁悬浮项目怀有深深的疑虑。”中国工程院院士、隧道及地下工程专家王梦恕告诉记者，把“零空气阻力”与普通磁悬浮列车的概念结合起来，为列车营造一个真空的环境，以此提高运行速度的想法过于理想。虽然目前在设计玩具或者建造工程模型时可以实现这样的想法，但是，要真正在实际中应用却很难办到。因为，其所要求的高密封状态根本就没有办法进行控制，也很难进行维护，就是技术条件可以达到这样的状态，也需要耗费巨资。

　　例如，在真空状态下运行，其运行列车的动力牵引系统就是一个很大的问题。“现在轨道车辆运输的牵引设备一般采用电动机车，但是这种电动机车在真空磁悬浮列车上可能无法正常工作。研究表明，在海拔4000米以上的环境下，由于空气过于稀薄，就会导致电压降低，电动机车容易出现短路等故障，也正是这样的原因，我国的青藏铁路列车就没有采用电动机车，而是采用了在技术上更为落后一些的内燃机车。如果在真空的环境中，其出现故障将会变得更加严重，而要解决这个问题也是一个很大的技术挑战”。

　　王梦恕告诉记者，对于高速运行的交通工具而言，材料的抗疲劳程度尤为重要，如果这个方面不过关，其制造的交通工具在运行不了多长时间之后就容易出现问题。目前，飞机和轮轨高铁不用极高速度的运行方式，主要就是要考虑所用材料的适应性。如果真空磁悬浮列车想要达到20000多公里的理论速度，其所用的材料就要有新的突破和创新。目前，我们列车所用的普通材料根本就没有办法满足这种列车的需要。

　　“任何交通工具投入使用，安全性和可靠性都是重要的衡量指标，这两个做不到一切都要免谈。现在飞机测试，都使用真机进行试验，但是真空磁悬浮列车受建造成本和条件的限制还不能达到这样的试验标准，因此安全性和可靠性就很难得到保障，而仅仅有小型模拟试验根本就不可靠。”王梦恕说。

　　浙江省交通科学研究所副总工程师、研究员许云飞告诉记者，目前的磁悬浮列车交通线的投资平均每公里达3亿元以上，远远超过每公里造价1亿多元的轮轨高铁，而真空磁悬浮列车所需要的资金将成倍增长。但是，王梦恕也表示，真空磁悬浮列车这样的项目毕竟是一个新鲜的科研方向，如果相关研究机构能够从其他渠道筹集到资金进行试验，还是值得关注的。

　　许云飞也认为，像真空磁悬浮列车这样的项目，从理论上探讨，发表相关研究论文都没有什么问题，但是目前将它在实际交通中应用，还是太超前了。“对于交通工具而言，速度越高其安全性就越低，危险性也越大，我们现在的陆上交通工具，主要开发时速300公里左右的也就够了，这也是适应现在社会经济发展比较经济合理的速度。”许云飞说。

　　■10年后可以坐上真空管道磁悬浮列车

　　针对真空管道磁悬浮列车安全性和造价的质疑，张耀平说，这主要是因为目前磁悬浮列车的建法有问题。磁悬浮列车之父赫尔曼·坎特尔早在1934年就明确指出，磁悬浮列车应该建设在真空管道中。因为，在敞开的大气环境下，磁悬浮列车的时速最多达到400公里~500公里，它的效用根本没有发挥出来。而放在真空管道中，磁悬浮列车的价值和效率才能体现。

　　安全方面，真空磁悬浮列车的优势是不言而喻的，这主要体现在震动的消除。学过机械原理的人都知道，除去机械本身出现的问题和外界环境带来突发情况，现在所有交通工具产生的故障或者安全事故几乎都来源于震动，例如道路不平或飞机飞行时遇到气流时产生的颠簸。如果没有震动，就不可能出现机械故障。就像所有的航天器发生的事故都是在进出大气层这个阶段发生的。而航天器在太空中飞行，由于不会受到震动，基本也不会有任何故障。就这一点而言，真空磁悬浮列车比任何别的交通工具都安全得多。

　　而关于建设成本，张耀平说，这是由于大家对相关设计不太了解造成的。其实，真空管道磁悬浮列车成本是很低的。目前，高铁的成本70%以上用于建造桥涵和隧道，在实际施工中，随着桥涵和隧道断面直径的扩大，其成本也将呈现几何级数上涨。

　　由于高铁和铁路建设在普通大气环境中，隧道通常要建得比较大，火车的体积必须在隧道中占很小的比例，这主要是为了减少空气阻力。如果火车的断面占满隧道的大部分面积，那么，火车受到的空气阻力会让它根本跑不动。而真空管道磁悬浮列车因为没有空气阻力，管道的直径可以大大缩小。目前，美国人采用2米的管道断面，就是出于成本的考虑，而根据计算，真空管道磁悬浮列车的成本将低于高铁的造价。

　　断面设计小，运力是否会大大降低？张耀平说，这是交通设计规划领域里大家一直关注的问题，过去认为，列车要提高运输能力，多拉人，就必须设计更大的车体，但现在看来，小车体同样可以达到。这主要依靠自动控制技术，以及新的计算机技术，可以通过减小发车间隔，连挂车厢等增加整体运力。

　　张耀平告诉记者，关于真空管道磁悬浮列车，目前理论研究已经基本结束，他们接下来的工作是要建设一条150米长的试验线。一年多后，再建一条200公里的试验线。按照现在的建设速度，3年时间就能完成。再有5年时间，建设正式的1000公里以上线路也是没问题的。也许10年不到，大家就可以坐上时速上千公里的真空管道磁悬浮列车了。