真空管道运输 篇1
真空管道运输[1,2,3]是一种极具潜力的运输方式,从其极高速度、极低能耗、极低噪声、极低污染和较高安全性等方面来看,它比现有的水运、铁路、公路、航空等运输方式都更有优越性和发展前景。从技术上来看,实现真空管道运输系统比航天飞行和太空探索都容易得多,而且所需要的技术都是今天我们的时代所拥有的。真空管道运输系统的建成以及在全球的普及与应用,将是继火车、汽车、飞机和IT之后人类的又一大福音。更重要的是,将使我们今天面临的交通困境与物流问题从根本上得以解决,也将给全球经济与社会生活方式带来全新的变化[4,5]。
那么,真空管道运输实现以后,在未来物流体系中将扮演什么样的角色,有什么样的定位,跟现有的几种交通运输模式是竞争、替代,还是互补的关系?本文对真空管道物流的基本形式、真空管道中的货运车辆以及适合于真空管道运输的货物类型进行探讨,并对真空管道运输在未来物流体系中的角色和定位进行初步的分析。
1 真空管道物流运输的基本形式
输油、输气管道只能输送液体、气体,而真空管道运输系统即可以运送货物,也可运送旅客,在这种意义上,它跟航空、铁路、汽车和船舶运输相似,对载运对象具有广泛的适应性。真空管道运输的管道系统对客运和货运都是一样的,不同的只是载运车辆。
1.1 客货混装的真空管道物流运输
跟航空的客机、铁路的旅客列车、载客汽车和客船一样,真空管道客运车厢也适合采用客货混载形式,运输如邮包、快件、件杂货、小批量货物和一些高价值货品。真空管道客运车厢是一种气密性全封闭车辆,设置有供氧、空气调节等生命保障系统,能满足普通货物搭载的需要。
当这种载客车厢完全用于载货时,对于不需要空气/氧气的货物,则可关闭供氧供气装置;对于那些对温度没有特殊要求的货物,还可关闭空调系统,以节省运行费用。
真空管道客运车厢要求具有安全、可靠的生命保障系统,这种车厢的造价较高。普通铁路客车车厢的造价是货车车辆造价的2～3倍的话,而真空管道客运车厢的造价可能会是真空管道载货车辆的4～5倍,因此,制造专门的真空管道货车车辆和开行真空管道货物列车是必要的。
1.2 真空管道中的货运车辆
几乎所有的货物都不可避免的带有灰尘,或者货物本身的构造材料就具有可剥离性。有些货物内部本身带有气体或者有一定内部压力,如充气包装的食品、罐装饮料等,因此,真空管道货运车厢也应该是气密性的,以免货物内部气体泄漏,以及包装材料或者容器在低压环境中发生爆裂。跟载客车厢不同的是,真空管道货运车厢不需要供氧等生命保障系统。
由于真空管道中具有良好的恒温性,多数货物的运输则不需要考虑专用的冷藏和保温车厢。同时,由于真空管道运输是一种超高速的运输,大多数地方2小时内都能到达,因此,通常情况下也不需要冷藏和保温运输。但是,有必要考虑真空管道运输系统对不同货物运输的适应性,根据货物类型,可以设计制造适应各种物流需求的真空管道货运车辆。
真空管道中的货运车辆均为全密封结构,因此在设计真空管道货车车厢时不宜再考虑类似铁路、公路等运输系统的敞车、平板车等。另外,由于真空管道运输系统有十分精确的限界要求,因此,将不能运输超限界物资。在真空管道物流领域,以下三种货运车厢即能满足大多数货物运输的需要。
(1)通用车厢。这种车厢基本结构跟载客车厢一样,从制造工艺上来看是载客车厢的一种基础车厢,即在工厂制造时,完成车厢的密封车壳、基本结构件,但不予安装生命保障系统,其特征是预留的车门只供乘客上下,其尺寸较小。这种车辆可以运送邮件、特快专递,日杂用品,普通日用品、工业品、器件、材料等。
(2)冷藏车。必须注意到,真空管道冷藏货车与普通铁路和公路冷藏货车在构造上将有如下重要差别:普通铁路和公路等冷藏货车的制冷系统可以跟车厢外的大气环境进行气体交换,向外界散热不受限制,而在真空管道中,冷藏货车不能与车厢外的真空环境进行气体交换,为避免管道中的热量集聚,向管道中散热将会受到严格的限制。所幸的是,真空环境是良好的绝热介质,真空管道冷藏货车在运行过程中,车厢内的恒定低温容易得到保证,因此,只需要在车辆进入真空管道前预制冷到所需的低温即可。
(3)大件车。通用车厢的车门较小,不适合装载某些较大的货物,也不能利用托盘、叉车等设备进行机械化快速装卸,因此,有必要设计制造带有较大车门或者能完全打开的真空管道大件专用车厢。
1.3 适合于真空管道运输的货物类型
(1)适合于真空管道运输的货物类型如下:
·邮件、特快专递;
·日杂用品、日用消费品;
·普通工业品、器件、材料等。
(2)相比之下,有些货物不适合通过真空管道运输:
·原油及类似性质的产品;
·矿石、煤炭、水泥及类似性质的大宗物资;
·车辆、大型机具和长大器件。
1.4 物流对真空管道的特殊要求
就真空管道客运而言,车辆门廊尺寸较小,乘客可以自行进出,因此,桥接式通道即可满足乘客进出真空管道车辆的要求,在日常运行时车辆可以不出真空环境。而对于真空管道货物运输,为了适应大件车的装卸和实现机械化装卸,需要考虑以下两个方面:
(1)车辆离开真空环境在专用的货运站完成装卸。
(2)车辆不离开真空环境,为大尺寸的真空管道货运车辆门廊设置对应的桥接式通道,这时不仅要满足托盘、叉车装卸的尺寸要求,该通道还要满足承重的强度要求。
图1给出了真空管道运输桥接式通道示意图,图2是瑞士Swissmetro设计的桥接式通道基本结构形式[6]。
2 真空管道运输在未来物流中的地位
2.1 真空管道运输是对现有五种运输方式的补充
真空管道运输在高速、低能耗、环保、安全方面比其他几种运输方式都更具优越性。但是,真空管道运输又有其局限性,灵活性不如飞机、汽车,不能像轮船和火车那样装载大型物资与重型设备。因此,真空管道运输尽管会跟现有的几种运输方式竞争货源,但不会取代现有的运输方式,它只是对现有几种运输方式的补充或者功能的延伸。
2.2 真空管道运输在未来物流体系中的市场份额
将来,轮船、火车、汽车、飞机所承担的部分货运任务将转向真空管道运输。我们假设,2020年建成第一条真空管道运输线路,2030年技术达到成熟并开始全球范围的真空管道运输系统建设高潮,2050年真空管道运输实现广泛应用。再假设轮船、火车、汽车、飞机各自所承担货运输量的三分之一由真空管道运输完成。那么,一个合乎逻辑的推断是,真空管道运输所承担的货运量及货运周转量将有可能超过其他四种运输方式的任何一种。
不同运载工具对物流份额的吸引力是由其性价比所决定的,由于真空管道运输的能量消耗极低,其单位货载的运费将可能低于公路、铁路和航空运输,那么它对物流市场将会有很大的吸引力,能够吸引足够的货量。同时,这也将成为大规模修建真空管道线路的推动力。
2.3 真空管道物流将是真空管道客运的先导
由于真空管道运输系统的建设成本较高,初期投资数额很大,再加上真空管道旅客运输车辆的要求很高,成本更大,初期建设资金的筹措会十分困难。这种面对资金筹措上的困难将有可能成为真空管道运输投入建设与运营的绊脚石,所以,为使真空管道运输系统早日投入实际应用,可从真空管道物流系统的建设入手,把真空管道物流作为未来真空管道客运系统的实验项目来启动。待真空管道物流系统的运行安全、可靠性得到检验和确认后,再转向承担客运任务。因此,可以让真空管道物流作为真空管道客运的先导。
3 结论
综上所述,真空管道运输会给现有的铁路、公路、航空带来一定的竞争压力,分流较大比重物流货源。虽然在部分功能上会发生替代,如航空业的国际快递职责,会转向真空管道运输,但是,真空管道运输是对现有运输方式的补充,不会取代水运、铁路、公路、航空等运输方式。通过上述讨论,关于未来的真空管道物流可以得出以下结论:
(1)真空管道客车车厢也能装载运输部分货物;
(2)真空管道货运车厢均须为全密封的;
(3)真空管道通用货车车厢基本结构跟客运车厢相同,只是不需要安装生命保障系统;
(4)真空管道冷藏车厢的制冷系统在行驶过程中不允许跟管道真空环境进行气体交换,所幸的是真空环境是良好的绝热介质,因此在真空管道中运行的冷藏车厢内的恒温条件容易得到保证;
(5)有必要设计制造大件真空管道货车车厢,以装载较大尺寸的物资或者进行机械化装卸;
(6)供乘客进出真空管道车辆的桥接式通道难以满足真空管道物流的需求,在规划设计真空管道运输系统时应该考虑设置真空管道货运站。
参考文献
[1]佚名.Space Travel on Earth[DB/OL].(2011-01-28)[2011-05-10].http://www.et3.com.Et3.com Inc.
[2]张耀平,(美)Daryl Oster.新产业时代从这里起步——关于真空管道运输的初期对话[M].北京:清华大学出版社,2004.
[3]张耀平,于晓东.真空管道运输安全问题成因分析[J].交通运输工程与信息学报,2006(3):57-63.
[4]Brad Swartzwelter.Faster Than Jets:A Solution to America's Long-term Transportation Problem[M].Washington(US):AlderPress-Kingston,2003.
[5]Zhang Yaoping,Li Yanyan.Role and Position of ETT in the Future Comprehensive Transportation[C]//Reston(US):Ameri-can Society of Civil Engineers,2007 International Conference of Transportation Engineering,2007.
真空管道运输 篇2
该桥为分离式立交桥, 桥面设计宽为24.5m, 主孔为30+40+30m的预应力砼连续箱梁, 采用2×20m的预应力空心板, 设计荷载等级:汽车-超20级, 挂车-120, 地震烈度按8级设防。其连续箱梁所用钢绞线的规格型号为高强度、低松弛的Φ15.24钢绞线, 钢束由9-15根钢绞线组成。预应力管道采用波纹管, 其内径为8.0cm。此外, 为避免预应力筋受外界空气腐蚀而老化, 确保预应力筋的经久耐用, 设计上要求预应力管道采用真空灌浆施工技术。
众所周知, 传统的压浆法灌浆, 是在0.5~1.0Mpa的压力下, 将水灰比0.4~0.45的稀水泥浆压入孔道, 这种做法容易发生水泥浆离析、析水、干硬后收缩, 产生孔隙, 留下隐患。为此有必要将传统压浆工艺进行改进, 将真空辅助压浆工艺等技术应用于预应力施工中, 使灌浆工艺更加完善合理。其基本原理为:在压浆之前, 首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气, 使孔道内的真空度达到80%以上, 使之产生-0.06至0.1Mpa的真空度, 然后用灌浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入, 并加以≥0.7Mpa的正压力。由于孔道内只有极少的空气, 很难形成气泡;同时, 由于孔道与压浆机之间的正负压力差, 大大提高了孔道压浆的饱满度和密实度。减小了水灰比, 选用专用的添加剂, 提高了水泥浆的流动度, 减小了水泥浆的的收缩, 从而保证了浆体的可施工性、充盈孔道的密实性和提高硬化浆体的强度。
2 真空压浆工艺流程
2.1 压浆设备及配件的要求
水环式真空泵1台, 配真空压力表1个 (量程0.1~0.6MPa) , 空气过滤器 (QSL-20型1个) 。灌浆泵1台, 配套高压橡胶管。灰浆搅拌机1台。称量用的计量仪器设备, 能供给灌浆操作的所有材料。水桶、贮浆桶。连通接口、阀门开关等小型机具。
2.2 压浆前准备工作
确认材料种类、品质、数量是否已验收合格, 并将外加剂按每包水泥量 (50Kg) 计量作好准备。
孔道:检查孔道、排气孔和出浆口是否畅通, 若堵塞, 则必须对管道进行疏通 (禁止用水疏通) 。特别是排气孔, 因排浆孔是设在管道最高点的, 是观察管道内浆的饱和情况, 确认畅通, 管道密封及封锚:在锚索张拉完毕后, 根椐施工规范要求, 切割预应力筋, 锚具端部留有3公分长度, 用湿润的水泥团封住, 若想提前压浆可选用环氧树枝对孔道端口进行密封, 保证密实。为确保水泥团不脱落及养护其间不开裂, 在水泥封锚作出后, 又用双层塑料薄膜纸密封并绑扎在锚具上。对于其它可能漏气的连接点, 采用玻璃胶及密封生料带进行密封, 从而保证孔道的密封。灌浆孔、排气孔 (抽真空管) 由镀锌水管引出, 引出端带螺纹。灌浆管设置在预留孔道的下部, 观察孔 (即排浆孔) 应设在管道的最高点。
检查所有设备连接及电源、水管路、材料准备到位情况, 施工平台等措施, 检查孔道及封锚的密封工作。
检查灌浆泵的输送管和吸浆管是否存在有干灰和其它杂物, 球阀是否堵塞, 否则需拆除清洗干净。
检查真空泵是否正常工作, 压力表是否正常。
检查搅拌机是否工作正常, 有无漏水情况, 搅拌的浆体是否均匀, 搅拌后的浆体能否达到要求。
2.3 浆体配合比的选用及搅拌
浆体配合比的确定。因浆体设计是压浆工艺的关键之处, 合适的水泥浆应是:和易性好 (泌水性小、流动性好) ;硬化后孔隙率低, 渗透性小;具有一定的膨胀性, 确保孔道填充密实;高的抗压强度;有效的粘接强度;耐久性。
为了防止水泥浆在灌注过程中产生离析以及硬化后开裂, 并保证水泥浆在管道中的流动性, 掺加少量的添加剂。
配合比的试拌及各项指标要求:水泥:外加剂:水:混合物=1:0.005:0.35:0.09。稠度18s, 抗压强度7d:32.0Mpa、28天:50.8Mpa。施工配合比的材料用量:水泥:混合物:外加剂:水=1197:118:4:5.99:419。水灰比0.3~0.4。
水泥浆的搅拌:搅拌水泥浆之前, 加水空转数分钟, 将积水倒净, 使搅拌机内壁充分湿润。搅拌后的水泥浆要做到基本卸尽。在水泥浆卸出之前不得再投入原材料, 更不能采取边出料边进料的施工方法。根据浆体配合比, 首先将部分水泥、膨胀水泥、外加剂及80%的水倒入搅拌机中进行搅拌, 搅拌要均匀。水一定要严格按配合比要求的用量加入, 否则多加的水会全部泌出, 易造成管道顶端有空隙。对未及时使用而低流动性的水泥浆, 严格采用随意加水的办法来增加其流动性。搅拌时间应保证水泥混合均匀, 注意观察水泥浆稠度。出浆时必须对浆体做稠度试验, 灌浆过程中, 水泥浆的搅拌应不间断, 若中途换管或停止时, 为防止水泥浆沉甸应让水泥浆在储浆桶和灌浆泵之间进行循环流动, 直到泵送为止。
2.4 抽真空及灌浆
启动真空泵进行抽真空, 同时将水泥浆倒入储浆桶中并接在灌浆泵上, 在接在箱梁砼构件阀上前先打出一部分浆体。等这些浆体的浓度与灌浆泵中的浓度一样时, 将输送管接到孔道的灌浆管上 (阀1) , 扎牢。
启动真空泵抽真空后, 当孔道的真空度达到-0.08Mpa以上并稳定时, 就打开阀门1, 启动灌浆泵开始灌浆。在灌浆过程中应注意观察料斗中的水泥浆下降是否正常, 压力表读数是否正常, 要保持浆体的稠度, 灌浆过程中, 要注意料斗中的浆体不能有沉积现象, 要有专人负责用工具进行搅拌。当一切正常, 观察到浆体滤清器有浆体经过时, 应立即关掉真空泵及球阀3, 打开球阀2。
观察排气管的出浆情况, 当浆体稠度和灌入之前稠度一致, 关掉排气阀2, 仍继续灌浆并持压2分钟, 使管道内的压力表读数保持0.3~0.5MPa (但不能超过0.7Mpa) , 最后关掉球阀1。将输送管拆下, 真空泵端的球阀拆卸, 清洗空气滤清器, 然后接到另一组孔道, 按以上步骤开始灌另一组孔道。
2.5 清洗
灌浆完成后, 拆掉空气滤清器, 清洗输浆管、搅拌机、阀门、空气滤清气器。
2.6 施工注意事项
锚头密封后, 经过24h后开始灌浆。压浆时间尽量要选择在天气气温较低时进行, 以预防水分挥发快造成堵管。输浆管应选用牢固结实的橡胶管, 抗压力≥1Mpa, 灌浆过程不易破裂, 连接要牢固, 不得脱管。灰浆进入灌浆泵时应通过筛孔为1.2mm的网筛进行过滤。真空泵启用时应注意:启动时先将水阀打开, 同时开泵;关泵时先关水阀, 后停泵。灌浆宜在灰浆流动性未下降的30-45min时间内进行, 孔道灌浆要连续一次性完成。中途换管道时间内, 继续启动灌浆泵, 让浆体循环流动。搅拌出的浆体在灌浆前必须做流动度试验, 同时取3组7.07cm×7.07cm×7.07cm立方体试件, 养护7天后测其强度, 并作好记录。
结束语:
综上所述, 进行预应力管道真空压浆, 其整个过程, 除了需要一系列的小型配件及辅助工具外, 还需要从头到尾, 对各道工序的技术要求做到了如指掌。本人相信, 只要我们严格地按照以上这些要求进行细心操作, 并严格做好浆体质量、压浆压力等几道主要工序的控制, 基本上也就保证了真空压浆的施工质量。
参考文献
[1]王海榜.真空辅助压浆施工工艺[J].桥梁建设, 2005.
真空管道交通术语规范化探讨 篇3
关键词：真空管道交通，术语规范化，英文表达
中图分类号：U14；H315.9；N04文献标识码：A文章编号：1673-8578（2015）03-0023-06
Abstract： Vacuum tube transport will be a new transport way which is faster than highspeed railway and airplanes， and the related research and development are being executed all over the world. However， there has been developed many different terms in both Chinese and English， which brought perplex and disorder in communication， development and popularization of vacuum tube transport. Based on analyzing the concept origin and research work in recent years， we think “Vacuum Tube Transport” should be accepted as the standard terminology in English expression， and scientific term and commercial logo should be distinguished in research and communication.
Keywords： vacuum tube transport， terminology standardization， English expression
引言
真空管道高速磁浮交通是一种正在研究开发中的新型交通模式，具有低能耗、低碳排放、低污染、相对安全等优点，初期运行速度600～1000 km/h，中期达到超音速，远期达到高超音速，可使人类实现地面的太空旅行[1-2]。由于采用磁悬浮，消除了机械摩擦，所以速度能够大于轮轨高铁列车；又由于管道内抽成一定真空，形成低气压环境，减小了空气阻力，所以速度能够大于飞机。
经过十多年的研究发展，中国在真空管道交通领域的研究工作取得了重要进展，走在了世界前列，这一概念和技术也被越来越多的人认识和理解。然而，真空管道交通在中文和英文中出现了多个名称，还有人在继续尝试创造新名称，这给真空管道交通学术交流、开发建设，以及向大众普及相关知识造成阻碍和困扰。因此，有必要对真空管道交通这个科技术语的名称予以规范。
笔者对真空管道交通国际、国内概念起源、近期研究发展和名称的演变进行分析，提出合理的规范化建议。
一真空管道交通概念起源与名称演变
真空管道交通这个概念最早由美国人罗伯特·巴拉德·戴维（Robert Ballard Davy）提出，1919年他申请了美国专利Vacuum Railway [3] （专利号US1336732），专利名称直译为“真空铁路”。同一时期，现代火箭之父罗伯特·H.戈达德（Robert H. Goddard）也提出了真空管道交通构想。戈达德去世后，他的妻子整理申请了专利 Apparatus for Vacuum Tube Transportation [4] （专利号US2488287）和专利Vacuum Tube Transportation System [5] （专利号US2511979），后者可直译为“真空管道交通系统”。
1975年，罗伯特·L. 福尔加奇（Robert L. Forgacs）发表论文Evacuated Tube Transportation， Energy And The Environment [6]，可直译为“排空管道运输，能源与环境”。
1978年，美国兰德咨询公司发布了罗伯特·M.索尔特（Robert M. Salter） 的研究报告SalterTransPlanetary Subway Systems： A Burgeoning Capability。
1985年，铁道科学研究院钱立新教授在中文期刊《铁道运输与经济》发表文章介绍真空管道交通，他使用了“超高速管道运输”和“超高速管道列车”两个名称[7]。
1988年出版的《中国铁路建设》一书中，郝瀛教授介绍真空管道交通时使用了“真空管道磁悬浮线路”一词[8]。
1997年，达里尔·奥斯特（Daryl Oster）申请了真空管道交通专利（专利号US5950543）[9]，专利名称为Evacuated Tube Transport，并在佛罗里达发起成立真空管道交通技术公司（ET3.com Inc.），他把ET3解释为evacuated tube transportation technology的缩写。
真空管道运输 篇4
真空管道垃圾收集系统关键工艺参数优化设计
摘要：基于水平真空管道内空气-固体垃圾气固两相流压力损失计算关系式,并根据计算结果,探讨压力损失、气流速度及垃圾与空气量输送比这三个关键工艺参数的.关系;最后提出一种计算经济风速及经济气固输送比的方法.本研究成果对真空管道垃圾收集工艺及装置选用及设计有指导意义.作 者：段金明 周敬宣 DUAN Jin-ming ZHOU Jin-xuan 作者单位：段金明,DUAN Jin-ming(集美大学生物工程学院,福建,厦门,361021)周敬宣,ZHOU Jin-xuan(华中科技大学环境科学与工程学院,湖北,武汉,430074)
期 刊：真空 ISTICPKU Journal：VACUUM 年，卷(期)：, 44(1) 分类号：X705 关键词：真空垃圾收集系统 气固两相流 压力损失 经济输送气速