美国能源部预测:到2020年,全球石油需求超过供给。从那时起,汽油价格将一路上涨;到2040年,地球上的石油贮量将消耗怠尽。今天美国经济的每个领域都依赖石油,因此,美国或者为后石油时代的到来做好应对准备,或者去遭受不久即将降临的痛苦。建设新型运输系统,美国有准备吗?
是的,建设新型客货运输系统的技术已经具备,新系统将采用磁悬浮列车,隧道中抽成一定真空,车辆跟轨道、空气之间几乎没有摩擦,适合长距离运输,运行效率很高。瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们已做过细致研究,现在美国可直接拿来应用。
本书提出的地下真空管道运输系统——“美国地铁”,该系统集汽车、火车和飞机的优点于一身,同时克服了其全部缺点,几乎是一种完美的运输系统。
美国交通最严峻的事是对石油的过度依赖,加上拥挤、伤亡、环境污染等,使整个美国的交通状况危机四伏。现行的几乎所有所谓改善交通的措施与建设方案,都非常肤浅、短视,或者带有不可告人的目的。
本书提出的地下真空管道运输系统——“美国地铁”,可以使磁悬浮列车在无障碍的真空中行驶,没有摩擦,没有曲线或者山丘,不破坏公共财产和私人财产,不使用汽油,只用很少的电力,不受气候影响,将人们的旅行和货物的运输转移到这种更安全、更快速、更高效的地下真空管道系统中后,交通事故和人身伤亡也会降低。该系统集汽车、火车和飞机的优点于一身,同时克服了其全部缺点,几乎是一种完美的运输系统。
美国或者为“后石油时代”的到来做好应对准备,或者遭受不久即将降临的痛苦。本书旨在唤起人们投入建设地下真空管道运输系统的行动中,保证美国的灾难不会来临。
译者序
引言
鸣谢
1 大思路
前瞻性思考与行动的重要性:历史回放
伊利湖运河
横贯大陆的铁路
州际公路网
登月工程
“美国地铁”系统
2 美国交通的困境
为什么美国交通正走向衰败
交通拥挤
石油依赖
环境破坏
全球气候变暖
空气污染
噪音污染
视觉污染
公共安全
当前运输模式的弊端
公路
航空
铁路
3 给人们想要的交通方式
比飞机还快
安全
高频率连续发车.可靠、舒适
像公共汽车一样高频率发车
高可靠性
比火车更舒适
廉价
适用于全美国
可承担货运
保证新系统每一个方面都安全可靠
安全概述
车站安全
隧道安全
挥发性燃料安全
灾难救援
恐怖主义
气候异常、地震、火山
碰撞和刹车
设计和成本效益
容易维护
建设成本容易负担
高投资回报率
逐步建设
无限可扩展性
电力驱动
地下隧道
4 交通运输最后的解决方案
“瑞士地铁”
“美国地铁”主要技术
5 磁悬浮列车的潜力
摩擦:当前运输的制约因素
磁悬浮列车历史
磁悬浮列车是如何工作的
悬浮
日本的MLX0l
德国Transrapid 磁悬浮国际公司(TRI)
驱动
美国的磁悬浮列车
Maglev 2000
感应轨道
美国磁悬浮技术公司
磁悬浮列车并不完美
磁悬浮列车往何处去
6 建设“美国地铁”
开挖隧道
真空系统
车内环境控制
技术概述
7 成本
建设成本
客运运营成本
货运运营成本
收入
投资
8 政治目标:建设“美国地铁”
取之于民,用之于民
紧迫性
指导原则
聚集力量
第一步
国会争论
最后签字
附录1 “美国地铁”同盟会
附录2 “运输一体化”战略(2000一2005)
附录3 环境影响评价
附录4 “美国地铁”同盟会会员申请书
注释
“美国地铁”在结构上跟以前别的运输方式有很大不同,但所有相应的技术都已经存在。此系统在真空中运行,几乎没有摩擦,完全不用石化燃料。这种“超高速地铁列车”比今天任何最快的飞机还快,能够为全美国提供运输服务,这无疑将引发一场彻底的运输革命。
“美国地铁”可以运送货物,也可以载人。隧道中容纳舱体式车辆(如从船到卡车到火车转运作业中常用的集装箱),也可以设计成散货车体,运送像谷物和建筑材料之类的商品。最后是,全美国对航班、铁路、货运代理和卡车公司的需求大大降低。由于速度和效率的提高,美国所有产品的生产成本与物流成本都将降低,还可能降低几乎每一样东西的消费价格,极大地增强美国生产企业在全球市场竞争中的优势地位。全美国仅从货运一项所获得的益处,就足以抵消建设此系统所需付出的开支和代价。
在军事方面,“美国地铁”还将是实现国内军用物资快速转移的坚强后盾。经过特殊设计的车体能把美国军队在几个小时内部署到美国任何一个地方,由于是在地下隧道中,任何人都看不到,车体能屏蔽雷达探测,这样的军事转移具有很高的保密性,比任何地面交通安全得多。在这种意义上,地下运输会比任何地面运输要安全许多。指挥中心对运行车辆可实行远程控制,当受到灾难性攻击时,个人遭受的威胁小,不像在被劫持的飞机中,任何人对乘客都爱莫能助。一枚带有核弹头的导弹并不能穿透深度地层。当美国军队能够在受保护的地下隧道环境中以极高的速度、在很大范围内转移时,敌人就很难进行攻击了。
地下隧道就是很好的防空洞,市民在其中可以得到一定保护。1940年的英国战争期间,伦敦市民就曾把地铁车站当成躲避德国军队空袭的避难所。美国不用担心外敌入侵,我们也不必设想美国人为躲避外来敌人的轰炸,如何冲进地下防空洞的情景。但风暴来临时,“美国地铁”车站可作为全美国的防风地窖。“美国地铁”系统中,通讯设施都有很坚实的保护与屏蔽,必要时可以迅速撤离。
也许有人会想,无论车站通道、站台和车内多么明亮,车上安装多么吸引人的娱乐设施,长时间在黑漆漆的地下隧道中,感觉总不会太好。对许多人来说,这种对狭窄空间的恐惧是很现实的问题,因为他们已经受够了飞机、公共汽车、地铁和火车上狭小空间之苦。不仅幽闭恐惧症,挑战新的地下系统,多数人毕竟喜欢看窗外的风景,而“美国地铁”上是看不到外面任何景物的。这是理所当然的反应,因为人在旅行时就喜欢感受他周围的环境。不过相信人们会很快适应新的体验,正如他们已经接受了乘坐飞机的感觉。飞机在一万米以上的高空飞行时,云层在下面,看不见地面的任何景物。当旅行者对新系统的高速度、可靠性和舒适满意时,那时他们将发现,易受攻击的飞机、危险的汽车和沉闷破旧的火车变得令人难以忍受。
坦率地说,“美国地铁”并不会消灭公路、飞机或铁路,它只是减少我们对汽车、飞机和火车的依赖而已。家庭仍然可以开着小篷车沿道路旅行,豪华列车仍可穿过乡村或者疾驰在美国大峡谷地带,航空旅行仍可以让人们在高高的天空鸟瞰美国大地。“美国地铁”所要完成的任务是,满足国家的产业性和功能性交通运输需求,让人们有更多的时间轻松、闲适地尽情享受这个美丽的国家。
“美国地铁”和今天交通模式之间的差异将是戏剧性的,就像20世纪50年代旧式公路上旅行者和卡车每到一个小村镇都得减速或者停下来,而有了州际公路后,行驶途中再也不用停车、也没有中断。也类似于从螺旋桨驱动飞机到波音707喷气式飞机的转变。进入喷气式时代的这次跨越式发展把穿越美国大陆的时间从14小时减少到5个小时,这些技术上的变化改变了美国经济与文化。相信“美国地铁”将遵循这一交通运输发展进程中令人骄傲的革命性变革之脉络,把美国带人一个全新的运输时代。
P8-P10
一年前,我和戴瑞·奥斯特(Daryl Oster)合著的《新产业时代从这里起步:关于真空管道运输的初期对话》(A New Industrial Era Coming:Initial Dialogue on Evacuated Tube Transportation)一书,初步传达了真空管道运输理念及有关信息。2004年12月侣日,由沈志云院士、钟山院士联合发起,在西南交通大学召开了“真空管道高速交通”院士学术报告会,钱清泉、宋文骢、乐嘉陵、张涵信、葛昌纯等院士到会,何柞庥院士在不能到蓉参会的情况下向大会递交了书面意见。这次大会标志着真空管道运输系统的科学性、现实性、发展前景和重大意义等得到中国科学界的确认,是中国在真空管道高速磁悬浮交通领域迈出的重要一步,也为我国磁悬浮交通的发展指明了新方向。
《对话》一书出版后,《综合运输》杂志执行主编沈培钧敏锐地意识到,真空管道运输系统可能彻底改变交通运输格局和世界的面貌,建议写一本畅想真空管道运输(ETT)对未来世界影响的书。就在我们的工作筹划之际,布雷德·斯瓦兹怀特(Brad Swartzwelte)先生从美国寄来的《比飞机还快:美国长期运输问题解决方案》英文原版落到我的案头。他把书中提出的美国交通运输问题解决方案称为“美国地铁”(AmericanMetro),书中构想的“美国地铁”所展示的其实是真空管道运输(ETT)的一种实现形式。且不论书中的构想是否现实可行,是否能成为真空管道运输的发展模式,原作者在论证与阐述方面的逻辑性很强,许多闪光的思想与独特的视角令人感动。因此,在得到清华大学出版社同意出版的意向后,决定先翻译出版本书。
布雷德大胆设想,只要美国政府敢做决定,60年后即可建成“美国地铁”网,取代汽车、火车和飞机而担负旅客和货物运输服务功能。为了说明飞机对美国大气与噪音的污染,他列举“9.11”事件之后的3天内,人造卫星拍摄到了美国乃至地球上空难得的清晰图片,所有美国人享受到了从未体验过的宁静,因为那两天飞机统统趴在地上不敢动了。虽然隧道开挖工程耗资巨大,但布雷德指出,至今保留最完好、最古老的远古时期人工建筑物遗迹就是隧道或山洞,地下隧道可能比任何其他人工建筑物寿命更长,有可能成为永久性人类工程。书中尤其强调政治决策的重要性,给美国的繁荣强盛起过决定性作用的全国铁路网、伊利湖大运河、州际高速公路,以及催生信息技术与互联网的星球大战计划等,都是英明的政治家决策的结果。
正如布雷德自己所言,他的思想灵感来自“瑞士地铁”(SwissMetro),从一定程度上说“美国地铁”是“瑞士地铁”的翻版。地铁的特点是:在地下开挖隧道,线路全部在地下,隧道抽成部分真空,断面直径大于5米,运行在隧道中的磁悬浮车辆可以装载标准集装箱或者小轿车。而ETT的发明人戴瑞·奥斯特认为,“美国地铁”的理念不是将来真空管道运输应有的发展模式,他说在真空管道磁悬浮车中装载集装箱或小汽车,就像汽车刚刚发明时有人企图把汽车做得大大的,以便搭载马车的想法一样愚蠢。在英吉利海峡隧道中,列车可搭载汽车。但对于未来的真空管道运输,该模式则不可取。集装箱对提高运输与物流效率发挥了重要的作用,但集装箱只是为符合相对低速的运载工具而产生的,从长远来看,随着运输速度和发车频率的提高,集装箱则成为阻碍物流效率的环节,将会退出历史舞台。相比而言,ETT不超过2米的小管径模式,以及追求极高速度的理念,经济上更合理,更具有现实可行性,也更能代表未来交通与物流的发展方向。
“美国地铁”跟ETT的基本出发点是一致的,即把磁悬浮车放到抽成一定真空的管道中,实现超高速、低能耗、无噪音、无污染的运输与旅行。以后可能还会有人按其他技术路线设计出更多模式的真空管道磁悬浮交通系统,给他们的系统取另外的名称或贴上其他标签,但本质上都属于真空管道运输系统。正如高速铁路,法国叫TGV,德国叫ICE,而日本叫新干线;磁悬浮列车领域,德国常导磁悬浮叫Transrapid,日本常导磁悬浮叫HSST,同时日本还有命名为MLX01的低温超导磁悬浮车。 不论采用什么样的模式或技术路线,真空管道高速磁悬浮交通已经展现出诱人的发展前景,西南交通大学已将其定为新学科建设与重要科研方向之一。本学期,在学校有关方面的大力支持下,我开设了面向本科生的课程——真空管道运输,这在国内外尚属首次,王炳刚、邵伟和唐第甲等二十几名来自不同专业的学生最早选修了这门课程。
本书第7章由康英翻译,在此表示感谢。我的妻子周君女士对全书初译稿做了认真的校对与修改,另外由于她在家庭中辛勤的付出与奉献,使我有更多时间和精力投入到真空管道运输事业上来,在此表示特别的感谢。
由于译者水平所限,译文中疏漏与错误之处在所难免,敬请广大读者批评指正并提出宝贵意见,欢迎各位同仁与朋友就真空管道运输相关的问题进行交流与探讨(来信请发至:ypzhang@tubetr.com)。
张耀平
2005年5月
于成都西南交通大学杨华斋