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超級鐵路運輸:大規模管道郵遞

11月初,維珍超級鐵路一號宣布已於內華達沙漠完成了首次載人試駕。維珍公司創始人Richard Branson稱,這項技術有可能徹底改變人員和貨物的運輸方式。通常認為科技創新者Elon Musk提出了這種想法,但究竟出自哪裡呢?與我們共同回顧以往兩個世紀的歷程,探索通過管道、真空和電磁運輸貨物和人員的創新理念吧。

 

百老彙的氣動客運

超級鐵路最初的前身可能是氣動管道郵遞,最早由丹麥工程師George Medhurst於1810年構想。他想到利用壓縮空氣和吸力,用鐵管運送包裹和其它小東西。根據這一概念,世界首個氣動管道郵遞系統於1853年在倫敦電報局投入使用。很快,氣動管道郵遞不僅在整個倫敦使用,而且在柏林、巴黎和紐約等其它許多城市也有應用。僅僅幾年後,美國大都會百老匯大街下修建了用於輸送乘客的地下氣動管道郵遞系統。 1870年至1873年期間,“停靠氣動運輸(Beach Pneumatic Transit)”投入運營,年運送乘客40萬名。但後來,這個“客運啟動管道系統”先後被蒸汽動力和電力動力地下鐵路所取代。

有創意的火箭科學家

火箭先驅Robert Goddard也是公認的超級鐵路發明者。 1910年,這位科學家設計了一種名為“Vactrain”的火車,利用真空密封的隧道,發射懸浮在磁鐵上的乘客太空艙。 Vactrain時速度為每小時1600公里,從波士頓到紐約只需12分鐘。儘管戈達德的這個想法當時不為人知,直到他死後,他的妻子才申請獲得了專利,但他憑此載入了超級鐵路的史冊。他預計的速度很接近,遠遠地超前於那個時代。

六十年代搖擺不定的新勢頭

上世紀六七十年代,一些研究人員和工程師懷著極大的熱情,重新提出了客運氣動管道的概念。紐約州倫斯勒理工學院的Joseph Foa在20世紀60年代提出了“Tubeflight”項目的設想,即讓近60米長的列車利用氣墊,通過地下管道滑行。利用後部的螺旋槳推進,利用螺旋槳將空氣從前部輸送到後部。他們希望通過這種方式,達到每小時650到3200公里的時速。

1969年,美國洛克希德馬丁公司的Lawrence K. Edwards提出了一項名為“Gravitrain”或“重力真空運輸”(GVT)的客運系統的建議,系統利用重力和真空推進。列車離開車站時,隧道會下降,推動列車前進,接近下一站時,隧道會向上傾斜,限制速度。但當時,城市規劃者和投資者都沒有理解這些想法。無論原因是對這項技術缺乏信心,還是實施資金不足,時機都可能尚未成熟。

電磁場衝浪

接下來的十年期間,智庫蘭德公司的研究員Robert M. Salter開發了一個叫做Planetran的地下概念。根據索爾特的說法,依靠電磁支持,動力貨車在減壓地下管道中運行,一小時內便能夠橫穿整個美國。貨車依靠電磁場漂浮,“就像衝浪板在海浪中衝浪一樣”,索爾特在他的演講“跨行星地鐵系統 - 一種新興運能”中說道。

幾乎同時,工程師Rodolphe Nieth受德國同樣先進的“Transrapid”概念的啟發,設計了一套類似的真空隧道地下磁懸浮列車系統:瑞士地鐵(Swissmetro)。瑞士地鐵在地下管道中運行,通過泵,將壓力提高到100毫巴。 100名乘客能在12分鐘內從巴塞爾抵達蘇黎世,時速超過500公里/小時。

但由於實施成本過高,這些項目最終也以失敗告終。 Planetran網絡覆蓋美國全國的成本估計為1萬億美元,現在高達3.5萬億歐元。瑞士地鐵的成本約為250億瑞士法郎,約相當於現在的420億歐元。儘管後者沒有付諸實施,但它仍是“貨運索斯地形”(Cargo Sous Terrain)項目的重要設計出發點,貨運索斯地形項目是瑞士人口最稠密地區的自動化地下貨運系統。項目創意提出人於2016年與超級鐵路一號公司建立了合作關係,併計劃在2031年前實施這一項目 - 我們拭目以待。不幸的是,這個項目哪怕付諸實施,也不會採用電磁加速,甚至不會採用真空運行。

超級鐵路:客貨運輸新時代

磁懸浮列車的貨艙和客艙

在21世紀即將到來之際,這一想法以一種新穎的運輸概念的形式再度現身。 1997年, Daryl Oster成立了ET3全球聯盟,旨在建立全球運輸系統,採用磁懸浮列車,通過直徑1.5米的無空氣管道,運輸客貨膠囊。奧斯特稱,ET3系統每千瓦時的輸送量是電動汽車和電動火車的50倍,稱達到時速560公里/小時所需電能僅需20美分。

公司很快在各個國家售出了數百份許可證,2013年夏, Daryl Oster在太空探索技術公司總部會見了Elon Musk,會議持續了三個多小時。後者是否獲得了其中一份許可證仍然未知。可以肯定的是,馬斯克在他的超級鐵路草案中明確提到,ET-3是一種前身,那次會議後兩週,草案以白皮書形式發表。奧斯特回應道,他很感謝馬斯克把這個想法傳達給了更廣泛的受眾。

維珍超級鐵路一號:在失重狀態下,穿越內華達沙漠

2014年6月, Shervin Pishevar、Josh Giegel和Brogan BamBrogan共同創立了超級鐵路技術公司,現稱為維珍超級鐵路一號(Virgin Hyperloop One)。運輸系統採用位於拉斯維加斯、長10公里的測試管道中,完成了約400次無人駕駛行駛,於2020年11月8日首次測試搭載乘客並取得了成功,媒體對此反應熱烈。

首次載人的測試軌道長500米,直徑3.3米,位於沙漠中,距離拉斯維加斯約30分鐘車程。前兩位乘客分別是維珍超級鐵路首席技術官兼聯合創始人Josh Giegel和乘客體驗總監Sara Luchian。先讓他們將自己綁定在膠囊內,然後將膠囊轉移至氣閘室內,同時排出封閉的真空管內的空氣。將吊艙在短距離內加速到160公里/小時,然後停車。公司計劃在自行開展的實驗成功後,於2025年前取得認證,並於2030年前開始商業運營。

非接觸式交接:從管道中取比薩

除了上面提到的維珍超級鐵路一號和瑞士貨運索斯地形(Cargo Sous Terrain)項目外,其它幾個客貨運輸管道系統的概念也頗有前途。例如,在現在這個非接觸傳輸時代,起源於英國並於2010年公佈的“FoodTubes”項目越來越引人矚目。項目創意是:用管道系統連接農場、製造商、加工商、包裝商、批發商、零售商、最終用戶和回收工廠。消費者不僅可以將食物直接遞送上門,還可以把剩菜直接送到堆肥廠。發明者稱,僅在倫敦克羅伊登區,這種食品管每天可以替代700輛汽車,節省90%的運輸能源,減排二氧化碳8%以上。據說,最近,有關方面詢問了在加拿大永久凍土和中東沙漠修建類似管道的可能性。

運費只在漢堡港?

另一項“僅限貨運”通道相關倡議是超級鐵路運輸技術公司與漢堡港開展一項合作。倡議旨在開發一種能夠容納標準集裝箱,沿超級鐵路運輸的膠囊。兩家合作公司將投資700萬歐元 - 畢竟還有很多基礎研究要做。具體地說,他們先是研究出一種技術解決方案,確定運輸和轉運系統的形制,以便“在圓形管道中容納方形集裝箱”。

對於創新者來說,兩項因素顯得尤為重要:首先,管道可以節省能源,成本效益更高。第二,這種運輸方式還可以通過減少公路運輸、減輕鐵路線路負擔來保護環境。美中不足:這將是漢堡港優越的腹地網絡的又一補充,令它在歐洲北部沿海最大的競爭對手望塵莫及。

但漢堡港並不是唯一一個渴望實施這項技術的港口。迪拜環球港務是世界最大的港口運營商,它也堅信超級鐵路是適合貨運的解決方案,越來越多地參與了這一領域。目前,這仍然是公開賽。

我們的結論是:如果您正在尋找有前途的創新運輸新理念,請留意管道運輸!