真空管道超高速地面轨道交通.ppt
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1、真空管道超高速地面交通 速度极限及发展前景,沈志云 轨道交通国家实验室(筹) 西南交通大学牵引动力国家重点实验室,一 高速铁路是交通领域的低碳技术 二 我国低碳技术中高速铁路独领风骚 三 高速铁路运营速度的极限400km/h 四 低真空管道中的高速交通400-1000km/h 五 高真空管道中的高速交通1500-3000km/h,内容提要:,一 高速铁路是交通领域的低碳技术,高速铁路的优势 Co2排放:铁路是公路的1/4,航空的1/5. 能耗:每百人公里消耗标准煤 公路大客车 1.5 kg 小轿车 3.84.8 kg 航空 6.8 kg 高速铁路约 1.0 kg 铁路是小轿车的1/4,航空的1
2、/6.8 占地: 相同运量,公路占地是铁路的8倍 在运量相同条件下: * 一条复线铁路相当于一条16车道的高速公路, 铁路宽15m,公路宽达122m,公路占地是铁路的8倍。 * 完成单位换算周转量占用的土地, 在国外公路一般是铁路的 510倍, 在我国则达到25倍 * 高架式高速铁路占地更少,一 高速铁路是交通领域的低碳技术,发展高速铁路是当前全世界的共同趋势 1825年9月27日世界第一条铁路投入运营 18501920年 美国修建铁路高潮,总里程到达40万8745公里 19201960年 世界铁路走向“夕阳产业”,美国许多铁路被拆,总里程降为26万423公里, 1964年10月1日日本东海道
3、新干线通车,东京到大阪,515公里,210km/h。 现有高速铁路2175公里,最高运营速度300km/h。 1983年9月 法国开通TGV东南线,270km/h,现有高速铁路1282公里,最高运营速320km/h。 1991年 德国开通ICE1高速铁路,280km/h。现有高速铁路793公里,最高运营速度300km/h。 1998年意大利运营ETR500高速列车,300km/h。现有高速铁路1525公里,最高运营速度300km/h 建有高速铁路的国家和地区还有:西班牙,韩国,澳大利亚,英国,中国台湾等。 2009年1月,奥巴马在议会宣布:拨款130亿美元,赞助高速铁路。各州立即报出40多条高
4、速铁路的计划。要大力发展高速铁路,改变单纯依靠汽车飞机的路线 世界回归铁路时代!,二 我国低碳技术中高速铁路独领风骚,铁路建设新高潮 2004年1月: 制定中长期铁路网规划 2008年9月: 修订中长期铁路网规划 2012年: 营业里程:11 万公里 高速铁路:1.3万公里。 2020年, 营业里程:12 万公里 高速铁路:1.6万公里,,二 我国低碳技术中高速铁路独领风骚,突破性标志时速350公里高速铁路,二 我国低碳技术中高速铁路独领风骚,四纵四横1.3万公里高速铁路网,二 我国低碳技术中高速铁路独领风骚,我国高速铁路站到了世界顶峰五个世界第一: 运营时速最高,350公里,国外一般300公
5、里,法国320公里 总里程最长,已建成6552公里,在建1万多公里。 运营情况最好,日开行动车组773列,平均上座率:101.7%。 技术标准最高, 工务工程全程无砟轨道,最大断面隧道(100m2), 最大桥梁(大胜关大桥,世界第一) 高速列车运营速度最高。 列控系统世界最先进的CTCS3。 试验手段最强,联调联试时间最短,效果最好。首创科研试验 及跟踪试验。定置试验达到600公里/时,世界最高试验速度,二 我国低碳技术中高速铁路独领风骚,中国高铁走向世界 正在实施: 1,土耳其:安卡拉伊斯坦布尔 2,委内瑞拉:迪拉科阿拉科 正在投标: 1,巴西:里约热内卢圣保罗坎皮拉斯 2,美国:旧金山洛山
6、矶圣地亚哥 已有协议: 老挝,缅甸,俄罗斯,印度,沙特,波兰,伊朗。,三 高速铁路运营速度的极限,1 开敞式高速列车的行车阻力主要是气动阻力,气动阻力 牵引功率 (正比于速度平方) (正比于速度立),超过200km/h, 气动阻力占 70%以上, 牵引功率陡增。 300-400km/h 达到90%以上。,三 高速铁路运营速度的极限,2 开敞式高速列车的噪声主要是气动噪声 第一区牵引噪声为主 轮轨: 动力装置,风机等 磁浮:磁致哄鸣声等 第二区机械噪声为主 轮轨:轮轨噪声,轨道, 车辆结构振动 磁浮:轨道、车辆结构振动 第三区气动噪声为主 轮轨:Vt2 = 290km/h 磁浮:Vt2 = 25
7、6km/h,三 高速铁路运营速度的极限,2 开敞式高速列车的噪声主要是气动噪声,25m,3.5m,车外环境噪声标准: 不高于70-75dB 日本放宽到 85dB 欧洲放宽到 100dB 实测高速列车 300km/h 85dB以上 320km/h 95dB以上 380km/h 100dB以上,车内65dB,噪声标准:,环保超标一票否决!,三 高速铁路运营速度的极限,3 结论: 高能耗运营成本太高,无法进入运输市场; 环保超标太多,终被社会淘汰。 实例: 协和飞机提速到2000km/h,因噪声大,票价高而被淘汰。 日本500号高速列车试验达到350km/h,因噪声超标,降至300km/h. 日本7
8、00号高速列车以360km/h赶超中国为目标,结果因噪声超标 降至330km/h运营。 本人认为: 在稠密大气层中运行的开敞式高速列车 其最高运营速度不宜超过400km/h,四 低真空管道中的高速交通,超高速是21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 稠密大气层中无法超越400km/h的警戒线。 随着社会经济的发展,人们渴望更高的速度。 唯一途经是改变所处介质条件,在地面用 真空管道创造高空才有的低气压。速度 可望达到4001000km/h, 甚至更高。,四 低真空管道中的高速交通,四 低真空管道中的高速交通,From Prof. GJ Suppes, U. of
9、 Kansas, calculations for PRT.,400 1000 1500 2000km/h,0.2,P = 0.050.2atm, V = 4001000km/h,Area of optimum option,P = 0.010.001atm V = 15002000km/h,(340.29m/s, or 1225km/h),高真空,低真 空,和最佳速度的关系 真空管道中的压力,音障区,0.05,四 低真空管道中的高速交通,低真空管道交通: 万米高空气压: 0.20.05 atm相当于1000020000m高空 地面轨道中如能保持 0.20.05 atm的低真空,则如同飞机在万
10、米高空 飞行。按最佳方案,可实现4001000km/h的超高速。 管道截面按遮挡系数为0.40.45计算,可采用普通铁路的30m2。,四 低真空管道中的高速交通,低真空管道交通: 最有现实意义的是在此低真空管道中,先采用轮轨技术, 将和谐号动车组提速到400600km/h 下一步再采用磁浮技术,将速度提高到6001000km/h 第一步的主要任务是解决真空管道及抽气工程的技术问题,四 低真空管道中的高速交通,轮轨高速列车方案设想开行和谐号动车组。,4000,. .,京沪全线 设隔音墙,上部加盖,全密封600km/h 和谐号动车组,整体无砟道床,线间距可缩小至正常铁路值,在接近30m2的管内空间
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