汽車、火車、飛機和輪船是現代文明的重要組成部分，但也是全球溫室氣體效應、氣候變暖、大氣污染、噪聲污染、海洋污染的主要污染源，是石化能源的最大消耗者。其中汽車交通事故每天制造大量傷亡，嚴重威脅著人類生命安全。真空管道交通因其超高速、極低能耗、極低污染、極低噪聲和相對安全等特性，建設成本不高，建成后可承擔大部分長距離客貨運輸任務，降低長途汽車、火車和飛機的使用比重，從而可望從根本上有效解決人類交通困境。

　　今天，交通運輸可謂十分發達和高度現代化。飛機翱翔于藍天，一天之內可到達地球上任何角落；高鐵列車以每小時300km 以上速度馳騁于中華大地，大多數省會城市到首都北京之間的旅行可在8 小時內完成；高速公路四通八達，城市環路、放射路如蛛網般密布，汽車文明給人們帶來出行的方便與高效率。另外，人們還寄希望于超音速飛機和磁懸浮列車創造更高的速度。

　　無論如何，與高度發達的信息技術相比，交通速度已經滯后。從人類對高速度旅行的追求歷程、速度夢之傳遞以及現時代的旅行需求來看，即使是超音速飛機和磁懸浮列車，人們對其速度將不會完全滿意，還將期待更高速度。這就是夢想，夢想在推動人類科技發展過程中功不可沒。速度夢，仍將是中國夢和世界夢的重要內容。更應該看到，今天的交通運輸文明伴隨著嚴峻的現實困惑，它正消耗著大量資源，破壞著環境，制造著污染，威脅著生命安全。交通運輸已經是石化燃料最大的消費行業，在碳排放和溫室氣體排放總量中占很大比重；汽車是全球最大的傷亡制造者，全世界每年超過50 萬人在汽車車禍中喪生。

　　因此，真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為必須尋找出路，用科學智慧探索交通困境解決之道。技術分析與科學研究表明，真空管道高速磁浮交通具有獨特的優良性能，可望從根本上解決交通運輸所面臨的一系列問題。

1、全球交通困境現狀

　　1.1、困境之一：人類期待更高旅行速度

　　自然生物群落與生俱來的遷徙旅行方式有兩種，一是利用肢體行走和奔跑，二是利用翅膀飛翔。人類作為大自然的精靈，最大的遺憾是沒有翅膀，不能飛翔。有史以來，飛翔夢作為人類最強烈的愿望之一，始終在期待、追求和探索著。直到1903 年萊特兄弟發明飛機，人類終于憑借自身的智慧利用工具飛翔起來。

　　飛翔夢本質上是對快速旅行、無障礙穿越和高效位移的期待，在這一期待歷程中，人類最先學會了騎行(騎牛、騎馬等)，而后發明了滾輪和車子，創造了舟船。隨著近代工業革命的發展，人力車船被速度和效率更高的機動車船所取代。

　　在漫長的騎行時代，中華民族不僅構想了會飛的龍，且在現實世界中苦苦尋覓能日行千里之馬。火車剛剛發明時，蒸汽機牽引的火車，其速度甚至比不上騎馬。憑借原理性速度潛力，隨后有了內燃機、電力機車、動車組、磁懸浮，速度記錄不斷被更新，從每小時幾十公里到今天超過500km/h。汽車發展則從普通公路到高速公路，再到方程式賽車，速度也越來越快。顯然，人類對速度的渴望從來沒有停止過。

　　然而，在交通工具已經現代化的今天，旅行速度是不是已經足夠快了?是不是達到令人滿意的程度?是不是已經能夠滿足經濟社會發展的需要?這些關于旅行速度的問題，需要重新予以審視和評估。高速公路上，司機由于長時間疲勞駕駛事故頻發；兩千公里的高鐵旅行，一般需要8小時，乘坐者無不感到困倦；上萬公里的洲際旅行，飛機尚需十多個小時的空中飛行。凡有上述駕駛或乘坐經歷者，對今天的汽車、火車、飛機的速度常有不滿。從經濟社會發展的角度看，今天的交通速度已經成為制約因素。跟高度發達的信息技術相比，交通速度明顯滯后。因此，必須發展更快速的交通模式。

　　1.2、困境之二：交通運輸是耗能最高的行業

　　交通運輸業是資源占用型和能源消耗型行業，隨著我國客貨運輸量的逐年攀升，交通運輸業的能耗也逐年上升。2005 年，全國能源消費總量235997 萬tce(折算噸標準煤)，石油消費總量3.25 億噸，其中交通運輸、倉儲及郵政業能源消費為16672 萬tec，石油消費1.07 億噸，分別占比7.06%、29.84%。2011 年全國能源消費總量為348002 萬tce，石油消費總量4.4 億噸，其中交通運輸、倉儲和郵政業能源消費量為28536 萬tce，石油消費1.6 億噸[1]，分別占比8.2%、36.4%。2009 年，全世界原油產量399448 萬噸，當年航空業消耗油料14290 萬噸，占比3.58%；該年中國原油供應總量18962 萬噸，航空業消耗油料271 萬噸，占比1.43%。2009 年全世界海上運輸消耗油料18586 萬噸，占比4.65%；其中中國海運業消耗油料964 萬噸，占比5.08%。

　　2010 年，我國電氣化鐵路總里程3.5 萬公里，消耗電力486.34 億kWh，占當年我國電力供應總量的1.16%。2014 年，隨著廈深鐵路、西寶高鐵、柳南客專、衡柳鐵路、渝利鐵路等開通運營，我國鐵路總里程超過10 萬公里，電氣化鐵路總里程已突破6 萬公里，其中我國高速鐵路超過1 萬公里，居世界首位。電氣化鐵路已經超過鐵路總里程的一半，而蒸汽機車、內燃機車的當量能耗高于電力機車，如果全部鐵路(10 萬km)都折算為電力機車當量計算，則我國目前鐵路能耗至少為每年1390 億kWh，接近全國電力供應總量的3%。

　　公安部交通管理局公開資料顯示，截至2012年6 月底，全國機動車總保有量達2.33 億輛。其中，汽車1.14 億輛，摩托車1.03 億輛。另據國家統計局和海關總署數據顯示，2012 年，中國的石油總消耗為4.9 億噸，其中國內累計生產原油為2.07 億噸，累計進口原油2.71 億噸。我國汽車行業對石油的消耗量已經高達全社會總消耗量的1/3 以上，是石油產品直接消耗量最高的行業。

　　1.3、困境之三：載運工具已是最嚴重的環境污染源

　　1.3.1、大氣污染

　　溫室氣體效應、全球氣候變暖和碳排放導致大氣環境日益惡化，嚴重破壞著地球家園。尤其是作為發展中國家的中國，城市藍天已經成為奢侈品，霧霾天則更為常態。其中汽車和飛機是主要的大氣污染源之一。

　　根據全國環境統計公報(2002-2012)[3]和國家統計局網站資料，整理可得我國歷年來全國廢氣中氮氧化物排放總量、煙(粉)塵排放總量與機動車排放量，以及機動車一氧化碳排放量如表1 所示。

表1 中國廢氣排放總量與機動車排放量

　　2004 年，中國全部交通運輸業二氧化碳排放量約為17641.7 萬噸，占全國二氧化碳排放量的6.6%，占全國二氧化碳當量折合總排放水平的4.82%。2005 年全國能源消費總量為223319 萬噸標準煤，交通運輸、倉儲和郵政業的能源消費量為16672 萬噸標準煤。按照等比原則估算，2005年我國二氧化碳排放量約為48.5 億噸，則交通運輸、倉儲和郵政業二氧化碳排放量約為4.9 億噸，占全國二氧化碳排放量的10.1%。

　　2013 年我國能源消費總量為375000 萬噸標準煤，交通運輸、倉儲和郵政業能源消費量為31525 萬噸標準煤。按等比原則估算，2013 年交通運輸、倉儲和郵政業二氧化碳排放量約為9.3億噸，占全國二氧化碳排放量的8.4%。交通運輸業除排放二氧化碳外， 還排放其他碳氧化物(CO)和氮氧化物(NO)，以及碳氫化合物(HC)和微粒物(PT)等。

　　2009 年中國民航飛機二氧化碳排放量4144萬噸，排放強度0.96 kg/ 換算噸公里，占整個交通運輸倉儲和郵政行業二氧化碳排放量的6.6%，占全國石化燃料燃燒二氧化碳排放量的0.25%。

　　1.3.2、噪聲污染

　　除了大氣污染，汽車、火車和飛機噪聲無處不在，幾乎無人能幸免噪聲困擾。在距高速公路主車道5m 處，汽車噪聲一般在75 分貝水平。隨著高速列車的普及運營，空氣動力噪聲將成為主要的鐵路噪聲，傳統的隔聲方法如聲屏障將不起作用。

　　研究者在某小區進行鐵路噪聲測試，在一條水平線上共取3 個點，分別選取小區內離鐵路距離最近的院墻邊上(約離火車道90m，1 號點位)；離院墻水平距離30m (約離火車道120m，2 號點位)；離院墻水平距離60m(約離火車道150m，3號點位)，測量時距地面高度為1.2 米。監測數據可發現，無火車過境時，小區噪聲源處于正常狀態。3 號點位離火車道最遠但噪聲大于1、2 號點位，原因是3 號點位離小區大門口公路最近，其過境汽車居多。當火車過境時，對小區居民的影響均超過規定值70 dB。當火車鳴笛時，遠遠超過正常值，給小區居民帶來很大噪音污染，使人煩躁不安、易于疲勞、工作效率降低，影響人們正常的工作和休息，在生理上和心理上造成一定傷害。

　　現代飛機噪聲對人類社會的危害已經成為世界性的難題。飛機噪聲源主要為動裝置噪聲和氣動噪聲。飛機噪聲危害涉及對艙內和艙外的影響，對艙外噪聲影響直接涉及對航線沿線、對機場周邊的影響，尤其在起飛和降落時影響最大。航班越密、飛機越大，噪聲影響也越大，噪音水平一般在90~110 分貝。軍用飛機噪聲影響更嚴重，一般噪聲水平在130 分貝。“協和”號超音速客機由于噪聲污染嚴重，被限制不得在大陸上空進行超音速飛行。

　　1.4、困境之四：交通運輸安全形勢異常嚴峻

　　汽車已經成為嚴重威脅生命安全的殺手。2010 年，我國全國共接報道路交通事故3906164起，同比上升35.9%。其中，涉及人員傷亡的道路交通事故219521 起，造成65225 人死亡、254075人受傷，直接財產損失9.3 億元。2011 年，全國共接報道路交通事故210812 起，造成62387 人死亡、237421 人受傷。2012 年，全國共接報道路交通事故204196 起，造成59997 人死亡、224327 人受傷。2013 年，全國共接報道路交通事故198394起，造成58539 人死亡、213724 人受傷[8]。表2 顯示了近年來中國、美國、俄羅斯等國家道路交通死亡狀況。

　　除了道路交通事故，鐵路和飛機事故也頻頻發生，甚至一個飛鳥都可能逼停高鐵和飛機。2010 年是全球空難高發的一年，28 起空難事故共造成828 人死亡。剛剛過去的2014 年，是航空史上又一黑暗年：3 月8 日， 馬來西亞航空MH370 失聯，載有239 人；7 月17 日，馬來西亞航空MH17 被擊落，298 人遇難；7 月23 日，臺灣復興航空GE222 迫降，48 人遇難；7 月24 日，阿爾及利亞航空AH5017 墜毀，116 人遇難；8 月10日，伊朗一客機墜毀，48 人遇難；12 月28 日，亞航客機墜海，機上載162 人遇難。

表2 部分國家道路交通死亡情況

2、真空管道交通是地面超高速旅行的唯一途徑

　　載運工具在行駛時受到阻力F 作用。

　　數，A 為迎風面積，ρ 為空氣密度，v 為運行速度。對于大氣層中運行的汽車、高鐵列車和飛機，空氣密度ρ 為常數，一般ρ=1.225 kg/m3。而對于真空管道中行駛的磁懸浮車輛，空氣密度可以任意選取，其值遠遠小于1.225 kg/m3。Fv 為傳動系統內摩擦阻力和軸承滾動阻力之和，汽車和高鐵列車Fv>0，飛機和真空管道磁懸浮列車Fv=0。

　　因此真空管道磁懸浮列車的運行阻力遠遠小于汽車、高鐵列車和飛機的運行阻力。對大眾化駕駛的汽車而言，由于以下因素制約，速度不可能很快：(1) 輪胎與地面的阻力較大；(2)在地面上行駛的車輛振動很大，速度越高振動越嚴重；(3) 氣動阻力制約著汽車速度；(4)受駕駛員緊急制動反應速度限制，不允許汽車速度很高。真空管道交通不存在上述制約或者限制因素，速度可以遠遠大于汽車。

　　高速鐵路由于受到輪軌關系制約和高速時大氣阻力限制，運營速度不宜超過400 km/h。磁懸浮列車雖然消除了機械摩擦，但空氣阻力隨速度平方而提高，即Fa~v2。日本山梨試驗線超導磁懸浮車最高試驗速度達到590 km/h，但到這一速度時由于克服空氣阻力所消耗的巨大能耗已經使該車不具備現實運營的經濟可行性。同時，氣動噪聲和氣動振動也接近車輛機械性能極限，因此速度不能再提高。而真空管道交通把磁懸浮列車置于真空或低壓管道中，降低或消除了空氣阻力限制，速度可達到很高。

　　在對流層中飛行的飛機受到空氣阻力限制，速度不超過1000 km/h，對于在較高高度和較稀薄大氣層中飛行的超音速飛機，速度雖然可以達到2000 km/h 以上或者更高，但那時的氣動噪聲和氣動振動很高，燃油消耗很高，因此不適合作為大規模運輸手段推廣應用，法國“協和”號超音速飛機在2003 年10 月退出市場即是明證。

　　因此，只有真空管道交通，突破了以上汽車、火車和飛機的各種制約因素，速度可以達到極高。初期速度600~1000 km/h，百分之一大氣壓的低壓環境即能滿足氣動阻力很小的要求；第二階段1000~3000 km/h，千分之一大氣壓的低壓環境即可；第三階段3000~6000 km/h，管道中真空度在萬分之一大氣壓水平即可，這時全球旅行基本上都可以在3 小時內完成；第四階段6000~10000 km/h，所需真空度要求低于萬分之一大氣壓，那時，往全球任何地方的旅行都可在2 小時內完成；第五階段，研制速度超過10000 km/h 的真空管道交通技術，創造人類地面旅行的最高速度，實現地面的太空旅行。顯然，只有真空管道交通，才是人類實現地面超高速旅行的唯一有效途徑。

3、真空管道交通能量消耗最小

　　載運工具運行時所需的動力消耗Q 由兩部分組成，

　　加速度一定時，由于汽車會頻繁加速、減速，如按真空管道交通最短旅行里程1000 km 考慮，在此距離內真空管道交通只需要一次加速，而汽車旅行1000 km 現實情況下至少需要100 次以上加速，旅行距離越長，汽車的加速次數越多，而真空管道交通通常只需要一次加速過程，因此，用于加速的能量消耗，真空管道交通將小于汽車的1/100。由于沒有滾動摩擦阻力和氣動阻力，在速度大于200 km/h 時，真空管道交通磁浮車輛維持勻速行駛的能耗將小于汽車對應能耗的1/100。考慮到真空管道交通在初次運行時要抽真空，這一過程需要消耗能量，但真空環境是可以長期保持的，抽真空能耗是一次性的，那么認為真空管道交通總能耗低于汽車總能耗的1/50 是具有可信度的。

　　飛機飛行過程和真空管道磁浮車輛勻速運行時都只受到空氣阻力Fa 作用，Fa= CdAρv22，能耗Q 正比于Fa，而Fa 正比于空氣密度ρ，于是Q 正比于ρ，記為Q~ρ。在空氣阻力系數Cd、迎風面積A 和運行速度v 一定的情況下，能耗只跟空氣密度ρ 成正比。根據已有的研究結論，真空管道交通管道內真空度應該高于1/100atm (atm 為大氣壓單位，1/100atm 即1/100 大氣壓)， 即小于1013Pa。因此真空管道交通磁浮車輛運行能耗將小于飛機飛行能耗的1/100。

　　由于同時消除了機械阻力和空氣阻力，真空管道交通中車輛運行所需能耗極低，能量主要消耗在車輛加速和減速階段，同時為克服殘留的氣動阻力也消耗一小部分能量。在綜合效果最優化的情況下，真空管道交通單位當量能耗將遠遠小于火車、汽車和飛機。

　　真空管道交通的一項特有能耗是，對管道內抽真空和維持真空需要消耗電力。抽真空時的動力消耗水平大致為，按泵站間隔2km，有效抽速1000L/s，管道直徑4m，運營真空度百分之一大氣壓，則需抽氣時間約1928 分鐘。因為抽氣時間跟管道容積成正比，當管道內直徑為2m 時，則需抽氣時間約為482 分鐘。如果每天、每周花費這么長時間抽真空一次，真空管道交通則不具備小能耗優勢。實際上，現有的技術水平已經能夠做到長期的真空保持，載人宇宙飛船在高于10-7Pa的真空環境中運行，飛船殼體的氣密性能夠長期保證。我們日常使用的暖水瓶、保溫杯的真空度大致在100~1Pa 水平，與真空管道交通所需的真空度相當，而暖水瓶、保溫杯在不損壞的情況下，保溫效果，即真空度，可以得到長期保證。因此，現有技術能夠保證真空管道交通的真空環境長期保持。這意味著真空管道系統抽真空的單位能耗很小。

　　人造衛星、宇宙飛船，在無驅動動力和不消耗能量的情況下，可以飛行幾十年，這得益于它所運行的無阻力環境。類似地，真空管道交通車輛在無阻力環境中運行，其能耗將極其小。因此，交通運輸和旅行并不一定要消耗大量能源，只要轉變思想和技術路線，完全可能找到極低能耗的運行方式。真空管道交通將以最低的能量消耗，實現超高速的地面運輸與旅行。從這種意義上來看，真空———亦可視為一種能源，而且是一種完全清潔和低成本的自然能源寶庫，只要應用得當，可為人類節省大量石化能源。

4、真空管道交通將使運載工具實現極低排放、極低污染

　　載運工具廢氣排放量P 與能耗成正比，即P~Q。根據上述分析，真空管道交通單位能源消耗將小于飛機能耗的1/100，小于汽車單位能耗的1/50，那么，真空管道交通的有害氣體排放將分別小于飛機能耗的1/100、小于汽車能耗的1/50。真空管道交通中行駛的磁懸浮車輛采用直線電機驅動，只消耗少量電力，不消耗任何石化燃料，因此實際上不會像汽車、飛機、內燃機車那樣排放二氧化碳(CO2)、其他碳氧化物(CO)、氮氧化物(NO)、碳氫化合物(HC)和微粒物(PT)等。除了在抽真空過程中向大氣中排放來自管道中的殘余氣體外，運行過程中不會向管道外排放任何物質，所以，真空管道交通是一種接近零排放、零污染的清潔運輸方式。

　　由于具有高速、低成本、較高安全性和低碳排放等特性，真空管道交通在未來可望替代50%以上由汽車、火車和飛機所完成的客貨運周轉量，這意味著隨著真空管道交通的應用與普及，可減少由交通運輸活動所產生的碳排放之一半，一個低碳排放社會和沒有霧霾的天空因真空管道交通而可期待。

　　除了因燃料燃燒產生廢氣，火車、汽車中的駕乘人員還會向車外拋灑廢棄物，造成沿線環境污染，而真空管道列車在完全封閉的管道中行駛，不存在對沿線的拋灑污染；車輛是密封空間，不會向管道內排放廢物。火車、飛機，以及部分長途大巴，因旅行時間長，上面都設有廁所，導致車上或機內環境惡化、產生異味。真空管道交通的基本設計理念是，3 小時內到達全球任何地方，在初期速度較低時，只開行“短途列車”(距離小于2000 km)， 當第二階段速度超過2000 km/h時，開行“中長距離列車”(距離2000~5000 km)，速度超過6000 km/h 后，再開行“長距離洲際列車”(距離大于5000 km)。因此真空管道車輛中可不設衛生間，車內廁便污染問題則不存在。

5、真空管道交通具有良好的安全性

　　飛機在空中飛行，具有很多不安全因素。由于沒有約束性保護，一旦失事，直接從高空墮落地面，往往都是機毀人亡，乘員幸存概率很低；而真空管道交通是一種地面旅行工具，不存在墮落風險。飛機在起飛、降落和飛行過程中對氣候因素十分脆弱，大霧天和遇到大雨雪都無法起降，在飛行過程中還受到雷擊、電擊可能；而真空管道交通不受任何天氣條件影響，不會因刮風、下雨和有霧而受到絲毫影響，行駛在管道內的車輛任何時候都不會遇到雷擊、電擊。飛機容易成為犯罪分子和恐怖活動劫持的目標，因為飛機容易劫持，而且劫持后容易實現犯罪目的，可以控制和開往他們所想去的任意地方；真空管道交通車輛在固定線路上自動控制行駛，對恐怖分子來說無劫持的必要和價值，實際上也不可能像飛機那樣被劫持。用要素分析法可以看到，飛機是很不安全的載運工具，而以旅客周轉量為基礎的飛機失事統計結果顯示，飛機是最安全的交通工具，這是因為飛機所體現的是“在最嚴格的安全保障下的安全”。問題很清楚，如果沒有嚴格的安全措施，飛機本質上最不安全。飛鳥可以撞擊飛機、撞擊高鐵，絕無可能撞擊在密閉管道中行駛的真空管道交通車輛，行駛中的真空管道車輛不會受到任何來自外部物體的沖擊。汽車由人駕駛，沒有固定的軌道，其隨意性和無約束性使得汽車成為傷亡事故最嚴重的交通工具；真空管道交通車輛自動控制運行，不僅有軌道約束，還有管道形成全方位約束和保護，因此要素安全性比汽車高得多。

　　機械失靈和機械故障皆因振動而引起，除了線路不平順引起的顛簸振動，汽車、火車和飛機最主要的還是氣動振動。在太空真空環境中飛行的人造衛星、宇宙飛船，由于不存在氣動振動，所以幾乎從來不發生機械故障，因此可以安全飛行幾十年。真空管道交通車輛運行時不受氣動振動影響或者這種影響很小，遠遠小于施加在汽車、火車和飛機之上的氣動振動，因此，發生故障的概率將遠小于汽車、火車和飛機。

6、結論

　　綜上所述，交通問題已經成為人類面臨的最嚴峻挑戰。汽車、火車、飛機和輪船是現代文明的標志，同時也是能源消耗、大氣污染、噪聲污染、海洋污染、碳排放和傷亡事故的最主要制造者。全世界都在努力，但對這些交通問題的治理效果不佳。伴隨著經濟增長，發展中國家的交通困境更為嚴重。如何才能從根本上全面解決上述問題，讓人類走出當前的交通困境?

　　通過本文的分析，可以得出結論，只有建設真空管道交通，讓磁懸浮列車在抽成真空的管道中行駛，才能實現超高速的“地面太空旅行”，才能把交通能耗降到最低，才能實質性地減少污染、消除噪聲、實現零排放，并以全方位約束和高度有序的特性降低交通傷亡率。

　　對真空管道交通最大的質疑是，建設成本是否會極高?對這一問題的回答，我們首先應該明白，高技術并不一定意味著高成本。科學技術發展史表明，情況往往相反，有發展前景的高技術都具有降低社會綜合成本和提高社會綜合效率的特性。由于高度自動化和高度集成化，在同等載運能力前提下，真空管道交通的管道斷面可以很小，以致建設成本將不會比高速鐵路和高速公路高很多。這類似于集成電路成本低于晶體管，芯片成本低于電路板，程控交換機成本低于布線邏輯控制交換機。因此，真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為真空管道高速磁浮交通將是人類擺脫交通困境的最有效途徑。