客流管与物流管

吴鑫岩

最近,Elon Musk将“客流管”(Hyperloop)的原型舱作为一个大学生竞赛项目推出,在科技界引起了不小的轰动。从原理上来说,这个想法很有诱惑力。与飞机相比,它没有起飞和降落过程所带来的风险和能耗。与高铁相比,“客流管”中的稀薄空气可以大大降低阻力(物体运动的空气阻力大致上与空气的密度成正比)。如果采用磁悬浮技术,其他阻力就可以忽略不计,时速可以达到1200公里/小时以上,比客机的飞行速度还快。相比之下,在空气中运行的磁悬浮列车的时速仅能达到500公里/小时。

然而,本人认为这是一个不切实际的设想,因为乘客舱一旦出现泄漏将会危及乘客的生命安全。为了做到万无一失,乘客舱的舱壁将会很厚重,而且还要给每位乘客准备氧气罩。万一在半途中出现事故,乘客舱被卡在远离站台的通道中间,储备的氧气会很快耗尽,其后果不堪设想。但是,如果把“客流管”变成“物流管”,那倒是个不错的方案,所有这些安全问题都不复存在。随着互联网商业的扩展,社会对快递业务的需求不断增大,“物流管”的前景将会十分开阔。

从技术上来说,单一“物流管”的建设几乎没有什么挑战。首先,通道中的真空度并不要求很高,而且也没有一个临界值。例如,只要将空气密度降低到10%,在阻力不变的条件下,速度就可以增加到三倍(阻力与速度的平方成正比)。其次,磁悬浮的费用太高,完全可以采用轮轨模式。因此,中国在高铁领域的技术积累就可以转移到这个新应用上来。与此同时,在研制“物流管”过程中开发的新技术也可以反馈到高铁系统中去,从而进一步提高其运行速度。

整个“物流管”网络系统的运营效率取决于中转站,因此,在技术上的挑战就是如何在高速运动的过程中实现分流。公路的环岛是一个可供参考的模型,同时,也可以引入机场候机楼的双层机构。也就是说,这是一个双层的环岛:入口全在下层,而出口全在上层,物流舱从下层进入环岛以后盘旋上升到上层再离开。此外,尽管可以用计算机进行程式化调度,也还会出现“拥堵”的现象。因此,在这个环岛内还可以修建一个类似于粒子加速器储存环的“缓冲环”,来不及输出的物流舱可以先进入这个“缓冲环”来等待时机。这种结构的优点是避免了物流舱的急剧减速和停顿,从而节省了能量和时间。

 

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