未來出行最佳方式探討
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【摘要】本著節(jié)能環(huán)保對未來出行的最佳方式進行探討，提出長途出行應(yīng)采用高鐵和真空管道磁懸浮列車兩種方式；針對未來城市人口和私家車均將成數(shù)倍增加，使城市交通供需矛盾日趨加劇，提出了采用可節(jié)約能源20多倍和交通資源1倍多的節(jié)源環(huán)保型電動微轎車作為自助刷卡租用自駕車的一種短途換乘方式。
論文關(guān)鍵詞：磁懸浮列車,交通資源,節(jié)源環(huán)保,電動微轎車
一、長途行程的方式
長途行程的方式雖有飛機、火車、輪船、汽車多種。針對遠程，在此主要討論飛機與火車的比較。對于旅程超過1000公里時，目前人們較多地選擇航空。但隨著高鐵的發(fā)展，該選擇將有改變的趨勢。目前民航班機的飛行時速大約為800公里/小時，加上起降時間，特別是登機前的一系列安檢手續(xù)等，所以從進機場到出機場扣除空中飛行時間就要化去約3個小時。即航班行程的實際時速隨旅程的不同需打一個較大的相應(yīng)折扣。
對于火車，目前高鐵動車組（高速輪軌列車時速）已可達350公里/小時。而世界第一條商業(yè)運營的上海磁懸浮列車最高時速為430公里，目前磁懸浮列車最高時速在日本山梨縣載人實驗運行中已達５８０公里/小時。據(jù)分析，磁懸浮列車是借助于電磁力將車輛懸浮在軌道上方，由于沒有車輪與軌道接觸所帶來的阻力，在高速行駛時就像一架超低空飛行的飛機，預(yù)估時速可達600～1000公里。但由于存在地面空氣摩擦阻力，按車輛動力學，空氣阻力隨行駛速度成二次方增加，而為空氣阻力所耗功率將隨行駛速度以三次方倍增加，所以地面稠密的大氣層將使行駛速度超過一定值時，其能耗、噪音會急劇增加，難以被市場所接受。
為此，科學家又提出了真空管道磁懸浮運輸?shù)母拍�。簡言之，建造一條與外部空氣隔絕的管道，將管內(nèi)抽為真空，在中運行磁懸浮列車，由于無空氣阻礙，列車可運行至令人瞠目結(jié)舌的高速，如此將大大縮短地球表面任意地點間的時空阻隔。管道由于密封，可以在海底及氣候惡劣地區(qū)運行而不受任何影響。據(jù)報道，最早提出該設(shè)想的是美國蘭德咨詢公司和麻省理工學院的專家。但真正將該運輸方式落實為圖紙，是美國佛羅里達州機械工程師戴睿·奧斯特（Daryl Oster），經(jīng)過多年的研究與設(shè)計，戴睿于1999年在美申請獲得真空管道運輸（ETT）系統(tǒng)發(fā)明專利。而畢業(yè)于西南交通大學的張耀平與戴睿相識并成為密友后，在2001年首次將該技術(shù)引入中國。2002年戴睿曾來中國幫助張耀平和同事在西南交通大學組建了專門研究機構(gòu)。據(jù)報道在2004年年底，曾有八名兩院院士和多名國內(nèi)權(quán)威專家在四川成都出席了“真空管道高速交通”研討會。經(jīng)過多年的努力，張耀平的研究獲得了中國學界和政府全方位的支持，在2007年申請成功了國家自然科學基金項目“真空管道高速磁浮交通基礎(chǔ)研究”。
據(jù)分析，理想的真空管道磁懸浮列車的理論極限速度接近于第一宇宙速度(7.9公里/秒=2.844萬公里/小時)，即真空管道磁懸浮的運輸時速可達2萬公里。乍一聽，這確如同天方夜譚，可以想象，如此高的車速，即使列車能達到，乘客也會因各種因素而難以接受。據(jù)報道，目前世界上有美國、瑞士、中國3個國家正在研究真空管道磁懸浮技術(shù)。由于美國搞的是高真空管道交通，而瑞士是把真空管放在地下隧道中，兩種方案均存在成本、難度極高，使其難以進入實際應(yīng)用，所以美國和瑞士還處于理論階段。而我國采用了降低要求和分步實施的方案，使該項目能盡快進入試驗階段。即將管道內(nèi)只降低約0.5個大氣壓，以適當控制其成本，來較大地減少空氣對機車的阻力。而時速提高又分三步進行：第一步采用普通真空高鐵，使時速達到500～600公里，技術(shù)上預(yù)計10年可達到運營要求。第二步采用低真空磁懸浮，使時速達到1000公里以上。第三步采用高真空磁懸浮，時速可望超4000公里。
為保持真空管道內(nèi)相應(yīng)的真空度，管道與管道間的接頭處必須密封嚴實，管道沿線需有多個抽氣泵站。并還需為維修、檢查等情況時預(yù)留其可打開的通道口，而這些通道口在正常運行期均為密閉，確保不漏氣。更難的是在沿線各車站車輛進出的管道處也需實施防漏氣密封措施。另外，在管道中雖是真空狀態(tài)，但在其中運行的磁懸浮列車內(nèi)仍須保持適宜人乘坐的大氣環(huán)境，因此車輛也必須具有良好的密封。據(jù)分析，真空管道磁懸浮列車與現(xiàn)有磁懸浮列車相比，主要增加真空管道的造價，但運行時由于減少了空氣阻力，將極大地減小其能耗費用。按理論計算即使時速達4000公里時，其能耗也不到民航客機的1/10。
可以想象，如能使真空磁懸浮列車時速達到1000公里（常人可接受的范圍）以上，民航就有被淘汰的趨勢，這對民航業(yè)可能是一種不中聽的打擊。但是世界的石油資源終將趨于枯竭，并隨著現(xiàn)已可達到的高鐵時速350公里和磁懸浮時速500公里的進一步實施推廣，人們對民航的選擇將會從旅程1000公里提升為2000公里以上。更可以利用臥鋪在車上睡一夜，早晨到達目的地正好辦事。而從節(jié)能要求來說也更應(yīng)提倡人們采用能耗低的交通方式。針對節(jié)能環(huán)保要求，結(jié)合科技發(fā)展趨勢，國家對鐵路運輸業(yè)與航空業(yè)的建設(shè)投資應(yīng)有相應(yīng)調(diào)整。
但再結(jié)合太陽能技術(shù)發(fā)展，在此也對飛機能耗的改進提點技術(shù)設(shè)想：根據(jù)飛機航行時要求在天氣睛好，即基本在烈日當空下飛行。而龐大的機身、機翼等部位上若能覆蓋一層太陽能電池板，按空氣動力學將太陽能電池板定做成與其機身、機翼等部位的弧形類似形狀。如此龐大的太陽能電池板在高空烈日下將能接受大量太陽能用作發(fā)電。即成為太陽能與發(fā)動機相結(jié)合的混合動力飛機，如此，即可適當減小發(fā)動機功率和油箱體積，適當增加蓄電池。而覆蓋在機身的太陽能電池板還可起到一定的隔熱效果,以減少客艙的空調(diào)能耗。由于太陽能是世界上最清潔，用之不竭的能源，一架太陽能混合動力飛機所起到的節(jié)能減排效果能抵于幾十輛電動汽車。有關(guān)科研機構(gòu)應(yīng)盡早對其實施有所計劃。
二、短途換乘的方式
短途換乘主要在城市區(qū)域內(nèi)進行，要求以交通暢通為前提。但由于我國城市人均可用交通資源(據(jù)分析[1]比發(fā)達國家相差十幾至幾十倍)甚為緊缺，并隨城市人口擴展和汽車保有量迅猛增加，城市交通供需矛盾和交通擁堵正日趨加劇。為此作者通過多年來對各種交通問題的長期觀察和結(jié)合相關(guān)理論的深入分析研究，提出了改善交通必須從提高汽車對交通資源的人均利用率和改進交通服務(wù)設(shè)施兩者雙管齊下地進行。并對此具體提出了多項改進措施[1]，由于實施中涉及到汽車制造、交通管理等多個專業(yè)，需要多個政府部門協(xié)調(diào)而存在相應(yīng)難度。但面對當前日益突出、牽扯多方利益而阻礙城市發(fā)展的交通難題，相信通過各方多種呼吁，政府必能盡早研究實施。如此各種短途換乘方式在交通暢通前提下就能真正被各類人群所接受。
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