真空管道運輸在未來物流體系中的角色與定位

張耀平（西京學院 真空管道交通研究所，陜西 西安 710123）

ZHANG Yao-ping (Institute of Evacuated Tube Transportation,Xijing University,Xi'an 710123,China)

0 引 言

真空管道運輸[1-3]是一種極具潛力的運輸方式，從其極高速度、極低能耗、極低噪聲、極低污染和較高安全性等方面來看，它比現有的水運、鐵路、公路、航空等運輸方式都更有優越性和發展前景。從技術上來看，實現真空管道運輸系統比航天飛行和太空探索都容易得多，而且所需要的技術都是今天我們的時代所擁有的。真空管道運輸系統的建成以及在全球的普及與應用，將是繼火車、汽車、飛機和IT之后人類的又一大福音。更重要的是，將使我們今天面臨的交通困境與物流問題從根本上得以解決，也將給全球經濟與社會生活方式帶來全新的變化[4-5]。

那么，真空管道運輸實現以后，在未來物流體系中將扮演什么樣的角色，有什么樣的定位，跟現有的幾種交通運輸模式是競爭、替代，還是互補的關系？本文對真空管道物流的基本形式、真空管道中的貨運車輛以及適合于真空管道運輸的貨物類型進行探討，并對真空管道運輸在未來物流體系中的角色和定位進行初步的分析。

1 真空管道物流運輸的基本形式

輸油、輸氣管道只能輸送液體、氣體，而真空管道運輸系統即可以運送貨物，也可運送旅客，在這種意義上，它跟航空、鐵路、汽車和船舶運輸相似，對載運對象具有廣泛的適應性。真空管道運輸的管道系統對客運和貨運都是一樣的，不同的只是載運車輛。

1.1 客貨混裝的真空管道物流運輸

跟航空的客機、鐵路的旅客列車、載客汽車和客船一樣，真空管道客運車廂也適合采用客貨混載形式，運輸如郵包、快件、件雜貨、小批量貨物和一些高價值貨品。真空管道客運車廂是一種氣密性全封閉車輛，設置有供氧、空氣調節等生命保障系統，能滿足普通貨物搭載的需要。

當這種載客車廂完全用于載貨時，對于不需要空氣／氧氣的貨物，則可關閉供氧供氣裝置；對于那些對溫度沒有特殊要求的貨物，還可關閉空調系統，以節省運行費用。

真空管道客運車廂要求具有安全、可靠的生命保障系統，這種車廂的造價較高。普通鐵路客車車廂的造價是貨車車輛造價的2～3倍的話，而真空管道客運車廂的造價可能會是真空管道載貨車輛的4～5倍，因此，制造專門的真空管道貨車車輛和開行真空管道貨物列車是必要的。

1.2 真空管道中的貨運車輛

幾乎所有的貨物都不可避免的帶有灰塵，或者貨物本身的構造材料就具有可剝離性。有些貨物內部本身帶有氣體或者有一定內部壓力，如充氣包裝的食品、罐裝飲料等，因此，真空管道貨運車廂也應該是氣密性的，以免貨物內部氣體泄漏，以及包裝材料或者容器在低壓環境中發生爆裂。跟載客車廂不同的是，真空管道貨運車廂不需要供氧等生命保障系統。

由于真空管道中具有良好的恒溫性，多數貨物的運輸則不需要考慮專用的冷藏和保溫車廂。同時，由于真空管道運輸是一種超高速的運輸，大多數地方2小時內都能到達，因此，通常情況下也不需要冷藏和保溫運輸。但是，有必要考慮真空管道運輸系統對不同貨物運輸的適應性，根據貨物類型，可以設計制造適應各種物流需求的真空管道貨運車輛。

真空管道中的貨運車輛均為全密封結構，因此在設計真空管道貨車車廂時不宜再考慮類似鐵路、公路等運輸系統的敞車、平板車等。另外，由于真空管道運輸系統有十分精確的限界要求，因此，將不能運輸超限界物資。在真空管道物流領域，以下三種貨運車廂即能滿足大多數貨物運輸的需要。

（1）通用車廂。這種車廂基本結構跟載客車廂一樣，從制造工藝上來看是載客車廂的一種基礎車廂，即在工廠制造時，完成車廂的密封車殼、基本結構件，但不予安裝生命保障系統，其特征是預留的車門只供乘客上下，其尺寸較小。這種車輛可以運送郵件、特快專遞，日雜用品，普通日用品、工業品、器件、材料等。

（2）冷藏車。必須注意到，真空管道冷藏貨車與普通鐵路和公路冷藏貨車在構造上將有如下重要差別：普通鐵路和公路等冷藏貨車的制冷系統可以跟車廂外的大氣環境進行氣體交換，向外界散熱不受限制，而在真空管道中，冷藏貨車不能與車廂外的真空環境進行氣體交換，為避免管道中的熱量集聚，向管道中散熱將會受到嚴格的限制。所幸的是，真空環境是良好的絕熱介質，真空管道冷藏貨車在運行過程中，車廂內的恒定低溫容易得到保證，因此，只需要在車輛進入真空管道前預制冷到所需的低溫即可。

（3）大件車。通用車廂的車門較小，不適合裝載某些較大的貨物，也不能利用托盤、叉車等設備進行機械化快速裝卸，因此，有必要設計制造帶有較大車門或者能完全打開的真空管道大件專用車廂。

1.3 適合于真空管道運輸的貨物類型

（1）適合于真空管道運輸的貨物類型如下：

·郵件、特快專遞；

·日雜用品、日用消費品；

·普通工業品、器件、材料等。

（2）相比之下，有些貨物不適合通過真空管道運輸：

·原油及類似性質的產品；

·礦石、煤炭、水泥及類似性質的大宗物資；

·車輛、大型機具和長大器件。

1.4 物流對真空管道的特殊要求

就真空管道客運而言，車輛門廊尺寸較小，乘客可以自行進出，因此，橋接式通道即可滿足乘客進出真空管道車輛的要求，在日常運行時車輛可以不出真空環境。而對于真空管道貨物運輸，為了適應大件車的裝卸和實現機械化裝卸，需要考慮以下兩個方面：

（1）車輛離開真空環境在專用的貨運站完成裝卸。

（2）車輛不離開真空環境，為大尺寸的真空管道貨運車輛門廊設置對應的橋接式通道，這時不僅要滿足托盤、叉車裝卸的尺寸要求，該通道還要滿足承重的強度要求。

圖1給出了真空管道運輸橋接式通道示意圖，圖2是瑞士Swissmetro設計的橋接式通道基本結構形式[6]。

2 真空管道運輸在未來物流中的地位

2.1 真空管道運輸是對現有五種運輸方式的補充

真空管道運輸在高速、低能耗、環保、安全方面比其他幾種運輸方式都更具優越性。但是，真空管道運輸又有其局限性，靈活性不如飛機、汽車，不能像輪船和火車那樣裝載大型物資與重型設備。因此，真空管道運輸盡管會跟現有的幾種運輸方式競爭貨源，但不會取代現有的運輸方式，它只是對現有幾種運輸方式的補充或者功能的延伸。

2.2 真空管道運輸在未來物流體系中的市場份額

將來，輪船、火車、汽車、飛機所承擔的部分貨運任務將轉向真空管道運輸。我們假設，2020年建成第一條真空管道運輸線路，2030年技術達到成熟并開始全球范圍的真空管道運輸系統建設高潮，2050年真空管道運輸實現廣泛應用。再假設輪船、火車、汽車、飛機各自所承擔貨運輸量的三分之一由真空管道運輸完成。那么，一個合乎邏輯的推斷是，真空管道運輸所承擔的貨運量及貨運周轉量將有可能超過其他四種運輸方式的任何一種。

不同運載工具對物流份額的吸引力是由其性價比所決定的，由于真空管道運輸的能量消耗極低，其單位貨載的運費將可能低于公路、鐵路和航空運輸，那么它對物流市場將會有很大的吸引力，能夠吸引足夠的貨量。同時，這也將成為大規模修建真空管道線路的推動力。

2.3 真空管道物流將是真空管道客運的先導

由于真空管道運輸系統的建設成本較高，初期投資數額很大，再加上真空管道旅客運輸車輛的要求很高，成本更大，初期建設資金的籌措會十分困難。這種面對資金籌措上的困難將有可能成為真空管道運輸投入建設與運營的絆腳石，所以，為使真空管道運輸系統早日投入實際應用，可從真空管道物流系統的建設入手，把真空管道物流作為未來真空管道客運系統的實驗項目來啟動。待真空管道物流系統的運行安全、可靠性得到檢驗和確認后，再轉向承擔客運任務。因此，可以讓真空管道物流作為真空管道客運的先導。

3 結 論

綜上所述，真空管道運輸會給現有的鐵路、公路、航空帶來一定的競爭壓力，分流較大比重物流貨源。雖然在部分功能上會發生替代，如航空業的國際快遞職責，會轉向真空管道運輸，但是，真空管道運輸是對現有運輸方式的補充，不會取代水運、鐵路、公路、航空等運輸方式。通過上述討論，關于未來的真空管道物流可以得出以下結論：

（1）真空管道客車車廂也能裝載運輸部分貨物；

（2）真空管道貨運車廂均須為全密封的；

（3）真空管道通用貨車車廂基本結構跟客運車廂相同，只是不需要安裝生命保障系統；

（4）真空管道冷藏車廂的制冷系統在行駛過程中不允許跟管道真空環境進行氣體交換，所幸的是真空環境是良好的絕熱介質，因此在真空管道中運行的冷藏車廂內的恒溫條件容易得到保證；

（5）有必要設計制造大件真空管道貨車車廂，以裝載較大尺寸的物資或者進行機械化裝卸；

（6）供乘客進出真空管道車輛的橋接式通道難以滿足真空管道物流的需求，在規劃設計真空管道運輸系統時應該考慮設置真空管道貨運站。

[1]佚名.Space Travel on Earth[DB/OL].(2011-01-28)[2011-05-10].http://www.et3.com.Et3.com Inc.

[2]張耀平，（美）Daryl Oster.新產業時代從這里起步——關于真空管道運輸的初期對話[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3]張耀平，于曉東.真空管道運輸安全問題成因分析[J].交通運輸工程與信息學報，2006(3):57-63.

[4]Brad Swartzwelter.Faster Than Jets:A Solution to America's Long-term Transportation Problem[M].Washington （US）:Alder Press-Kingston,2003.

[5]Zhang Yaoping,Li Yanyan.Role and Position of ETT in the Future Comprehensive Transportation[C]//Reston （US）:American Society of Civil Engineers,2007 International Conference of Transportation Engineering,2007.

[6]佚名.Gallery-Picture[DB/OL].(2011-01-28)[2011-05-10].http://www.swissmetro.com.