提出高速交通新构想的西南交大沈志云院士

“超高速是二十一世纪地面高速交通的需求,石油短缺将使民航成为一般人难于享用的奢侈品,环保要求电气化的轨道交通,随着社会经济的发展人们渴望超高速。而要改变这一切,真空(或低压)管道是地面交通达到高速的唯一途径。

否则地面交通将无法超越每小时400公里的警戒线。这是在30—50年后不可回避的选择。”这是12月18日在四川(成都)院士咨询服务中心和西南交通大学共同举办的“真空管道高速交通”院士研讨会上,中国科学院院士、中国工程院院士沈志云在研讨会上的一段发言。

参加这次研讨会的有中国科学院院士张涵信、葛昌木屯,中国工程院院士钟山、钱清泉、宋文骢、乐嘉陵等。中国科学院院士何祚庥向会议递交了阐述个人观点的书面材料。会议还邀请了航天、磁浮、交通及空气动力学等方面的专家学者参加了研讨。会议进行了三个报告,即两院院士沈志云作的《关于真空管道高速交通的思考》、研究员杨学实作的《高速轨道交通气浮车的原理和应用》、磁悬浮专家王家素作的《高温超导磁悬浮车的研究和开发》。

早在上个世纪90年代,我校就围绕高速交通问题开展了一系列研究学校依托牵引动力国家重点实验室联合机车车辆研究所、磁悬浮研究中心等各个相关学科以强有力的实验能力为手段,以理论研究为基础,大规模地开展中国高速交通的研究。

先后配合铁道部开展高速、重载技术研究,参与提速客车的动力学性能和运行可靠性的改善,以及每小时270公里、每小时300公里等系列高速机车车辆的研制和每小时160公里高速货车和重载货车的研制。

学校发挥多学科的综合优势,积极开展高速铁路的研究,在全国铁路历次大提速中解决了许多关键性技术问题。在磁悬浮研究方面,研制成功了国内第一条载人常导磁悬浮列车实验线和世界第一辆载人高温超导磁悬浮实验车,为我国的高速交通研究与发展奠定了基础,成为我国交通领域,特别是现代交通科学研究的一个重要基地。

但是随着形势的发展,能源问题和环保问题的矛盾越来越突出,为了提早预防和提出解决的办法,学校高度重视高速交通的问题,已经成立了由校长周本宽领导的真空管道高速交通研究小组开始工作。

在周本宽的领导下,沈志云院士经过思考和研究认为,要使地面交通达到超高速,从开放式磁浮的生存空间来看,移动的设备精度达不到,就要转嫁到固定设备上,必定付出很大代价,发展前景肯定不好。超高速只能选择真空管道高速磁浮——在地面创造万米高空的运行环境。他认为学校在轮轨、磁浮、高温超导上实力雄厚,具备了研究真空管道高速交通的优势。

研讨会上,沈院士从六个方面阐述了他的观点:(一)地面高速就交通面对的主要问题,(二)真空管道是不可回避的选择,(三)真空管道高速交通的基本问题,(四)美国ETT高真空管道磁浮车,五、瑞士SWISMETRO及美国MAGPLANE,六、我国真空管道高速交通的发展战略和技术方案。

他认为,地面高速交通面对的主要问题有两方面,一是空气阻力,二是气动噪音。在对比了航空、轮轨、磁悬浮和高速水运等交通工具在空气阻力、气动噪音和能源消耗情况后,沈院士认为磁悬浮的真正优势(低噪音、低振动)只有在低速下才能凸现出来,磁浮与轮轨的对比只有在低速下才有意义,高速下两者几乎没有差别,都同样是在同周围稠密大气做斗争。

由于磁浮与高速轮轨的运行性能基本相同,同处稠密大气层,气动性能相同。

所以磁浮列车的不兼容性使其难于在运输市场中同轮轨竞争。磁悬浮所标榜的每小时400-600公里高速优势难于被运输市场所接受。沈院士认为,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400km/h,否则能耗大,噪音超标,难于被运输市场所接受。这是稠密大气层所决定的。

如何能达到超高速?他提出改变周围介质的观点,要么升高到万米高空,该处空气密度只及地表的1/5;要么进入密闭管道,将其抽成低气压。而后者将是不可回避的选择。

就此,沈院士提出了我国真空管道高速交通的目标定位与实施方案,即每小时600—1000公里超高速地面交通,分为四个阶段推行,从2005年开始,五年推出小比例模型,十年全尺寸模型,十五年达到实验线路,二十五年即2020至2030年实现运营线。

会议围绕沈志云院士的观点就真空管道高速交通技术问题等进行了广泛的探讨。