超级高铁系统就是希望通过去除地表环境下稠密的大气层，使得超级列车的速度可以进一步得到提升。所以建造一条密封的管道，将管道内的空气抽空，并将所需的真空度一直维持下去，这是整个真空管道运输系统的基础。而超级高铁系统中的真空管道材料、承载结构、密封特性等方面的问题亟待解决。现有的承载-密封分置方案的真空管道如图4.19和图4.20所示。
图4.19 承载-密封分置方案的真空管道示意图
图4.20 管道系统架构图
（1）超级高铁系统的真空管道。
超级高铁系统中的真空管道主要包括超级高铁的地下管道和超级高铁的架空管道。
① 超级高铁系统的地下管道将真空管道埋在地下，视为隧道技术的延伸。但是该方法实施成本高、进度慢、深埋于地下，不便于设置应急救援系统，见图4.21。
图4.21 超级高铁系统的地下管道
② 超级高铁系统的架空管道是将超级高铁系统中的真空管道架设在空中，就像现在的高铁线路一样。但是该方法会使管道暴露在大气环境中，受气象变化的影响比较大，而且与地面的各种复杂情况相互影响，同时地表的曲线限制了超级列车的速度，见图4.22。
图4.22 超级高铁系统的架空管道
（2）超级高铁系统的管道真空度。
超级高铁系统将真空度设置为 0.1%。超级高铁系统中的真空度的设置应该与速度、功率联系起来，在空气中运动的物体所受的阻力与其运动速度 v 的平方成正比，而功率消耗与物体运动速度的三次方成正比。
(www.xing528.com)
式中 ρ——空气密度；
v——沿列车运动方向的相对气流速度；
S——垂直最大迎风截面面积；
k——阻力系数，与流线有关，一般由试验确定。
当超级高铁系统中的超级列车以 800 km/h 的速度运行时，将克服超级列车线路中残存空气阻力的功率消耗维持在普通列车（在标准大气压下）以100 km/h 运行的功率消耗水准上。由于速度提高，超级列车的运行时间将缩短，这样超级列车运行的总能耗将下降。考虑到管道效应，在其他条件相同的情况下，需要考虑选择更高的真空度。超级高铁系统中的真空管道的气压应当维持在大气压的 1/1 000。从真空技术角度来看，这样的真空度属于低真空范围。
（3）超级高铁系统的真空管道材料。
超级高铁系统中的真空管道材料，需要具备6种基本特性：承载特性、气密特性、烘烤放气特性、化学稳定性、热稳定性、加工性。超级高铁系统中的真空管道需要承受的基本荷载是管道内外气压差形成的压力，气压形成的压力垂直于管道表面。除了由气压差形成的压力外，如果超级高铁系统中的真空管道埋在地下，还需承受岩土压力和自重。材料的气密特性是指真空管道具有阻止气体渗透或者其他方式穿越的功能，从而维持内部真空环境稳定。常用建筑材料的性能特点如表4.1所示。
表4.1 常用建筑材料的性能特点
（4）超级高铁系统的管道截面。
日本超导磁悬浮列车悬浮时高 3.28 m，宽2.9 m；德国常导磁悬浮列车悬浮时高 4.06 m，宽3.7 m。磁悬浮列车横截面面积与管道横断截面面积比大约为0.12，这一比值小于轮轨高速铁路，其原因是磁悬浮列车的速度更高，在隧道中会产生活塞风效应。为了加大运力和方便乘客快速上下，超级高铁系统中在真空管道中运行的车体，考虑采用单层双通道或者双层双通道设计，据粗略估计，超级列车高度或宽度将会达到 6 m。加上道床高度、悬浮间隙等，真空管道内径至少应达到9 m，现有的隧道技术是能够实现的。
（5）超级高铁系统的塔架和隧道。
超级高铁系统中的管道将由支柱支撑，支柱在垂直方向约束管道，但允许热膨胀的纵向滑动并抑制横向滑动，以降低地震造成的风险。此外，超级高铁系统中的管柱连接的标称位置可以垂直和横向调节，以确保在可能的地面沉降情况下正确对齐，这些最小限度地约束柱管接头，使整个旅程更加平稳。超环线的模拟结构如图4.23所示。
图4.23 超环线的模拟结构图
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
