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超级铁路运输:大规模管道邮递

11月初,维珍超级铁路一号宣布已于内华达沙漠完成了首次载人试驾。维珍公司创始人Richard Branson称,这项技术有可能彻底改变人员和货物的运输方式。通常认为科技创新者Elon Musk提出了这种想法,但究竟出自哪里呢?与我们共同回顾以往两个世纪的历程,探索通过管道、真空和电磁运输货物和人员的创新理念吧。

百老汇的气动客运

超级铁路最初的前身可能是气动管道邮递,最早由丹麦工程师George Medhurst于1810年构想。他想到利用压缩空气和吸力,用铁管运送包裹和其它小东西。根据这一概念,世界首个气动管道邮递系统于1853年在伦敦电报局投入使用。很快,气动管道邮递不仅在整个伦敦使用,而且在柏林、巴黎和纽约等其它许多城市也有应用。仅仅几年后,美国大都会百老汇大街下修建了用于输送乘客的地下气动管道邮递系统。1870年至1873年期间,“停靠气动运输(Beach Pneumatic Transit)”投入运营,年运送乘客40万名。但后来,这个“客运启动管道系统”先后被蒸汽动力和电力动力地下铁路所取代。

有创意的火箭科学家

火箭先驱Robert Goddard也是公认的超级铁路发明者。1910年,这位科学家设计了一种名为“Vactrain”的火车,利用真空密封的隧道,发射悬浮在磁铁上的乘客太空舱。Vactrain时速度为每小时1600公里,从波士顿到纽约只需12分钟。尽管戈达德的这个想法当时不为人知,直到他死后,他的妻子才申请获得了专利,但他凭此载入了超级铁路的史册。他预计的速度很接近,远远地超前于那个时代。

六十年代摇摆不定的新势头

上世纪六七十年代,一些研究人员和工程师怀着极大的热情,重新提出了客运气动管道的概念。纽约州伦斯勒理工学院的Joseph Foa在20世纪60年代提出了“Tubeflight”项目的设想,即让近60米长的列车利用气垫,通过地下管道滑行。利用后部的螺旋桨推进,利用螺旋桨将空气从前部输送到后部。他们希望通过这种方式,达到每小时650到3200公里的时速。

1969年,美国洛克希德马丁公司的Lawrence K. Edwards提出了一项名为“Gravitrain”或“重力真空运输”(GVT)的客运系统的建议,系统利用重力和真空推进。列车离开车站时,隧道会下降,推动列车前进,接近下一站时,隧道会向上倾斜,限制速度。但当时,城市规划者和投资者都没有理解这些想法。无论原因是对这项技术缺乏信心,还是实施资金不足,时机都可能尚未成熟。

电磁场冲浪

接下来的十年期间,智库兰德公司的研究员Robert M. Salter开发了一个叫做Planetran的地下概念。根据索尔特的说法,依靠电磁支持,动力货车在减压地下管道中运行,一小时内便能够横穿整个美国。货车依靠电磁场漂浮,“就像冲浪板在海浪中冲浪一样”,索尔特在他的演讲“跨行星地铁系统 - 一种新兴运能”中说道。

几乎同时,工程师Rodolphe Nieth受德国同样先进的“Transrapid”概念的启发,设计了一套类似的真空隧道地下磁悬浮列车系统:瑞士地铁(Swissmetro)。瑞士地铁在地下管道中运行,通过泵,将压力提高到100毫巴。100名乘客能在12分钟内从巴塞尔抵达苏黎世,时速超过500公里/小时。

但由于实施成本过高,这些项目最终也以失败告终。Planetran网络覆盖美国全国的成本估计为1万亿美元,现在高达3.5万亿欧元。瑞士地铁的成本约为250亿瑞士法郎,约相当于现在的420亿欧元。尽管后者没有付诸实施,但它仍是“货运索斯地形”(Cargo Sous Terrain)项目的重要设计出发点,货运索斯地形项目是瑞士人口最稠密地区的自动化地下货运系统。项目创意提出人于2016年与超级铁路一号公司建立了合作关系,并计划在2031年前实施这一项目 - 我们拭目以待。不幸的是,这个项目哪怕付诸实施,也不会采用电磁加速,甚至不会采用真空运行。

超级铁路:客货运输新时代

磁悬浮列车的货舱和客舱

在21世纪即将到来之际,这一想法以一种新颖的运输概念的形式再度现身。1997年, Daryl Oster成立了ET3全球联盟,旨在建立全球运输系统,采用磁悬浮列车,通过直径1.5米的无空气管道,运输客货胶囊。奥斯特称,ET3系统每千瓦时的输送量是电动汽车和电动火车的50倍,称达到时速560公里/小时所需电能仅需20美分。

公司很快在各个国家售出了数百份许可证,2013年夏, Daryl Oster在太空探索技术公司总部会见了Elon Musk,会议持续了三个多小时。后者是否获得了其中一份许可证仍然未知。可以肯定的是,马斯克在他的超级铁路草案中明确提到,ET-3是一种前身,那次会议后两周,草案以白皮书形式发表。奥斯特回应道,他很感谢马斯克把这个想法传达给了更广泛的受众。

维珍超级铁路一号:在失重状态下,穿越内华达沙漠

2014年6月, Shervin Pishevar、Josh Giegel和Brogan BamBrogan共同创立了超级铁路技术公司,现称为维珍超级铁路一号(Virgin Hyperloop One)。运输系统采用位于拉斯维加斯、长10公里的测试管道中,完成了约400次无人驾驶行驶,于2020年11月8日首次测试搭载乘客并取得了成功,媒体对此反应热烈。

首次载人的测试轨道长500米,直径3.3米,位于沙漠中,距离拉斯维加斯约30分钟车程。前两位乘客分别是维珍超级铁路首席技术官兼联合创始人Josh Giegel和乘客体验总监Sara Luchian。先让他们将自己绑定在胶囊内,然后将胶囊转移至气闸室内,同时排出封闭的真空管内的空气。将吊舱在短距离内加速到160公里/小时,然后停车。公司计划在自行开展的实验成功后,于2025年前取得认证,并于2030年前开始商业运营。

非接触式交接:从管道中取比萨

除了上面提到的维珍超级铁路一号和瑞士货运索斯地形(Cargo Sous Terrain)项目外,其它几个客货运输管道系统的概念也颇有前途。例如,在现在这个非接触传输时代,起源于英国并于2010年公布的“FoodTubes”项目越来越引人瞩目。项目创意是:用管道系统连接农场、制造商、加工商、包装商、批发商、零售商、最终用户和回收工厂。消费者不仅可以将食物直接递送上门,还可以把剩菜直接送到堆肥厂。发明者称,仅在伦敦克罗伊登区,这种食品管每天可以替代700辆汽车,节省90%的运输能源,减排二氧化碳8%以上。据说,最近,有关方面询问了在加拿大永久冻土和中东沙漠修建类似管道的可能性。

运费只在汉堡港?

另一项“仅限货运”通道相关倡议是超级铁路运输技术公司与汉堡港开展一项合作。倡议旨在开发一种能够容纳标准集装箱,沿超级铁路运输的胶囊。两家合作公司将投资700万欧元 - 毕竟还有很多基础研究要做。具体地说,他们先是研究出一种技术解决方案,确定运输和转运系统的形制,以便“在圆形管道中容纳方形集装箱”。

对于创新者来说,两项因素显得尤为重要:首先,管道可以节省能源,成本效益更高。第二,这种运输方式还可以通过减少公路运输、减轻铁路线路负担来保护环境。美中不足:这将是汉堡港优越的腹地网络的又一补充,令它在欧洲北部沿海最大的竞争对手望尘莫及。

但汉堡港并不是唯一一个渴望实施这项技术的港口。迪拜环球港务是世界最大的港口运营商,它也坚信超级铁路是适合货运的解决方案,越来越多地参与了这一领域。目前,这仍然是公开赛。

我们的结论是:如果您正在寻找有前途的创新运输新理念,请留意管道运输!