新产品小组作业——真空应用于交通工具之头脑风暴

张慕萍33

                                 真空应用于交通工具之头脑风暴

一 、头脑风暴相关事项

1.参与小组成员共8人

姓名	学号
张慕萍	14250102233
黎锦华	15250102201
林梦丽	15250102205
董泽春	15250102215
林敏儿	15250102218
程泽银	15250102229
萧卓薇	15250102233
钟敏	15250102248

2.会议地点：北五教学楼503     

3.会议时间：2017年11月3号 12：00-12：30

二、真空相关情况介绍

     真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态，指稀薄的气体状态，又可分为高真空、中真空和低真空，地球以及星球中间的广大太空就是真空。在真空中，存在以下特点:1.空气含量很少甚至没有，物体移动不存在空气阻力，2.声音在真空中无法传递，电磁波可以传播等。

真空在实践应用中有很多，在生活应用的膨化食物的真空包装，可以防止食物变质，延长食物保存时间；真空灯泡，防止灯丝被氧化，延长使用寿命。在工业应用中很多，如真空渡膜，真空热处理，真空断路器，真空管等。

由此，我们设想怎么将真空应用于交通工具的建设中。在1999年，美国机械工程师戴睿·奥斯特将真空管道磁悬浮运输概念落实到图纸并在美申请发明专利。2001年，张耀平将这项技术首次引进中国。之后。牵引动力国家重点实验室课题组正在研制跑得更快的、时速可达1000公里的真空磁悬浮列车。从北京到广州2300公里的路程，不用坐飞机、乘坐地面交通，同样可以用2半小时甚至1个小时达到。这就是我正在积极研发试验的真空管道高速交通，这种技术预计10年后实现运营。世界上共有美国、瑞士、中国3个国家正在研究真空管道磁悬浮技术，我国已经开始着手试验了，美国和瑞士还在理论段。图片链接所示      dbb44aed2e738bd44f4e97b9a48b87d6267ff9cf.jpg。

       据此我们小组展开讨论，大家对真空应用于交通工具有什么看法?

三、按以下分类，小组成员自由讨论

Part One 总体介绍

1.林敏儿：像我们这种家在潮汕的人，回家一趟要很久，特别是撞上节假日，要比平时花多几倍的时间，当小组讨论到真空仓，可以在短时间内到达目的地。所以我对它的研究产生了很大的兴趣，但同时也有困惑。

2.林梦丽：其实我们现在的磁悬浮列车技术已十分先进，但当前的应用定位搞错了。它是在开放的大气环境中跟轮轨列车竞争，速度只比高铁快了一点点，建造成本却要高得多，因此不可能具有竞争优势。有人说磁悬浮时速500公里比高速铁路的时速350公里快多了，但从科技发展的历史来看，可以说，这点差别太小了。高铁已经是大气环境中火车发展的最高境界，升级空间到此为止。磁悬浮每小时400-500公里，它的起点也就是它的终点。而真空管道磁悬浮一开始时速即能达到600-1000公里，理论上还可达到2万公里，从起步到完善，将会像汽车、飞机刚刚诞生一样，有10倍以上的速度提升空间。因此，研究真空管道磁悬浮列车，不仅将又一次带来地面旅行的速度革命，而且将把磁悬浮列车带到正确的发展方向上。

3.林敏儿：目前有辆新实验车被命名为“超级磁悬浮”，采用高温超导磁悬浮车技术。超高速磁悬浮车主要是考虑到未来在真空管道中的超高速应用。25公里/小时的速度主要受实验场地和线路所限，如果是长距离直线，且在低压环境中，速度设计会高得多。

据了解，目前有三种典型的磁悬浮技术：

一种是德国发明的电磁悬浮技术，上海磁悬浮列车、长沙和北京在建的磁悬浮列车均应用此类技术；

第二种是日本发明的低温超导磁悬浮技术，如日本在建的中央新干线磁浮线；

第三种是高温超导磁悬浮，与低温超导磁悬浮的液氦冷却（零下269摄氏度）不同，高温超导磁悬浮采用液氮冷却（零下196摄氏度），工作温度得到了提高。

我们可以向他们学习。

Part Two 外观构思

1.张慕萍：人工制造真空密封空间，形状很容易想到水管，油管等圆柱体，可以换为其他长方体或者其他?应该不可以， 因为圆形比较容易接受无缝弯曲，其他形状对外界要求太高，除非建在笔直的路线上。那管道是用什么材料，除了要能承受外面天气的高温寒冷变化，还要承受内部车上的重大重量等，应该要用新型材料。管道外观是透明比较好，乘客可以观赏到外部的风景，作为一种交通工具的赏光附加价值。

2.程泽银:建议空中流动仓形状更应接近现代化的列车、车厢的形状。比如高铁的子弹头，亦或者观光缆车型，可以增加乘客数量，减少成本，便于乘客结伴出行。

3.钟敏:我觉得不一定要在别人研究基础上，刚开始想到这个的时候是一样真空仓可以像街头巷尾的电话亭一样普遍，最大程度方便紧急出行的人。不论什么时候，立即买票，立即出行。

其次，真空仓站点的设计，也和电话亭差不多大小，进入之后有自助购票系统，购票后(票价是偏贵的)，可以直接进仓出发。一个真空仓离开，系统会自动补充另一个真空仓，方便下一个乘仓者(一个真空仓容下一个人)。当然，这背后需要强大的数据系统支持。最后，这个可以利用类似磁悬浮的真空管道，也可以利用直升机或者火箭发射的原理，快速启动，快去到达另一个站点。

Part Three  安全性讨论

1.程泽银：首先是线路的选址，空中管道可能会给城市上空带来影响，建议路线要经过地广人稀的高空，车站到站台可建设在城市特定的流动点，尽量避免对人流密集的城市上空形成密集的管道；其次是线路的设计，个人认为高空设计路线需要考虑是否与飞机之类工具形成冲突，需要进一步讨论；再者就是外界的影响，比如飞鸟的碰撞，管道外层可增设防护罩，避免此类情况的发生，同时防护罩可采用更可靠的材料，除防护碰撞外，对于风吹雨打，大气层的空气流动等，都要有防护作用。

2.林梦丽：那管道大气压会不会压坏真空管壁?磁悬浮列车在真空环境下，由于减少了空气摩擦，因此跑得更快。但如何解决真空管内外以及车厢内外的气压差，会不会由于气压关系而将真空管壁和车厢撑裂？

3.黎锦华：考虑到气压差可能会破坏真空管壁的问题，管道的材质可以用钢筋以及钢筋混泥土，为了保证管道内处于真空状态，还要随时监测管内气压，每隔几公里还要设置排气泵。进出仓门可以借鉴航空仓的设计，也就是设计成双排门结构，但是要实现门和管道的无缝拼接难度很大，耗费也会非常巨大。

4.林梦丽：这样呀，我突然想到一个安全性问题。万一发生事故，比如停电或车厢破裂，人在真空环境下怎么生存？我们可以设计真空仓内部自带电源，增加紧急出口。这样就不存在停电问题。万一行驶中线路系统停电，在车辆停止后，救援人员打开列车就近的紧急出口，可对乘客进行疏散。万一停电后车辆无法制动和刹车，则会非常危险。因此必须保证线路不停电，这一点，可以借鉴现有并且比较成熟的地铁供电保障系统。

Part Four 技术和成本问题

1.董泽春:根据初高中所学的物理知识，真空环境下的速度会变得很大，可以大大缩短人们的出行时间，这是毋庸置疑的。再者，真空仓对于一些坐车会晕车的人群的确是一个福音。

然而，真空仓的建造成本很高，很难在短时间内回本，所以很少人会投资它，只能由政府出面。如果真空仓真的建成的话，势必会冲击整个交通行业，高铁大巴等行业将面临部分失业。

另外，我对真空仓的技术问题和安全问题仍存在质疑。

2.萧卓薇:我们小组首先决定了是“管道真空”这一想法，我觉得这个想法是创新的，是具备一定可行性的，并且觉得如果这一技术有效应用实践，会为我们大众带来很多便利，方便个人的出行需求等。但是我觉得在考虑这一“真空管道”技术的时候，应该关注以下几点因素：

可行性-----因为这一技术的革新，对于我们而言，是一个全新的崭新的尝试。现有的技术能力能否支撑这一“真空管道”的实现？在实施过程需要考虑到的主观和客观因素有？在我们现在的环境因素中，对其具有哪些利弊？

成本控制----规划实施的时间和人力资源的投入需要多少；成本的投入和价值产出（即对人们生活质量的提高有多少帮助）是否能平衡；需要对这一技术的发展应用在成本上管理等需要进行什么工作。

协调问题----这一技术的推进，应如何与现有的交通工具间的运用协调平衡？是不是应该为此对所有的交通工具的应用规划进行重新调整？

四．总结

经过这次的头脑风暴，我们小组构思了一个新产品的雏形。

1.产品定位是大众人群

2.产品运用真空没有存在空气阻力原理，采用列车在真空管道行驶，速度非常之快，满足人们到达远距离的地方同时旅途时间很短的需求。真空管道建在偏远地区或者人稀少的地方高空中，从站点到达列车采用类似高空电梯的直达方式。管道采用新型材料如纳米材料等，耐撞击和高压强，可以考虑外面再加一层防护层。

最后，由于会议时间限制，此次新产品构思不够完善，期待下次头脑风暴完善。

张慕萍33

林梦丽5号