[發明專利]一種可延伸為應用線的海底真空管道試驗線及其實施方法

在審

• 申請號: 202110508933.1
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113202141A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張耀平
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: E02D29/067
• 分類號: E02D29/067;E02D33/00;E02D19/02
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發明公開了一種可延伸為應用線的海底真空管道試驗線及其實施方法，海底真空管道試驗線包括依次連通設置的陸地段真空管道、近岸海底埋置段真空管道和海底高架段真空管道，以及用于支撐海底高架段真空管道的海底管墩；所述的海底高架段真空管道的終端設置有內移除封頭和延伸對接頭；所述的陸地段真空管道的首端設置有氣閘艙；本發明還公開了該實驗線的實施方法；本發明的海底真空管道斷面遠小于傳統的隧道斷面，建設成本大大低于傳統隧道；本發明在完成試驗任務后，在需要建設跨海通道的線路走向上進一步延伸，使試驗線延伸為應用線，節省建設成本，提高資源利用率，加快跨海通道工程建設進程。

技術領域

本發明屬于海底真空管道交通研究開發與工程建設技術領域，具體涉及一種可延伸為應用線的海底真空管道試驗線及其實施方法。

背景技術

現有的跨海通道工程主要有跨海大橋、海底隧道、沉管隧道三種形式，技術均較成熟，已經有許多工程應用，如日本青函海底隧道、英法海底隧道，中國港珠澳大橋東、西段跨海大橋和中段沉管隧道。跨海大橋、沉管隧道只適合淺海，其中沉管隧道還要求海底地形平緩，不適應海床起伏較大海域。海底隧道即用鉆爆法或盾構法在海床下一定覆蓋層以下開挖形成，可以建設在深海區。跨海大橋、海底隧道、沉管隧道的共同應用模式是，供傳統鐵路列車和汽車通行使用；共同特征是工程量大、施工難度較高、建設成本高，因此眾多有迫切需求的跨海通道工程均望而卻步，建設推進工作十分緩慢，如中國渤海灣大連-煙臺通道、臺灣海峽通道、瓊州海峽通道等，也使得跨海通道工程向更廣闊海域延伸只能是遙遠的未來夢想。

海底真空管道交通的基本特征是，在海床上架設管道，管道內抽成一定真空，專用的密封車輛在其中行駛。基于利用低氣壓環境消除氣動阻力的技術原理與交通設計理念創新，封閉環境中降低車輛氣動阻力不再僅僅依賴減小阻塞比。雖然建設真空環境會增加費用，但真空環境在一次形成后，只要密封足夠良好，真空環境則可長期保持，在真空管道中運行車輛所需克服的氣動能耗則可趨近于無限小，換算成當量可比要素后，真空管道交通跟現有鐵路、公路交通相比，其能耗則會呈某種數量級意義上的降低。

另一方面，真空管道交通通過降低空氣密度減小氣動阻力，不再追求以擴大結構斷面為代價的小阻塞比，于是，真空管道斷面可遠小于傳統的隧道斷面，根據隧道/管道斷面直徑跟工程建設費用呈指數關系的經驗理論，在通過能力相當的前提條件下，真空管道交通的建設成本可大大低于傳統隧道。相應地，基于同樣的原理，海底真空管道交通的建設成本可大大低于傳統跨海大橋、海底隧道和沉管隧道。

因此，海底真空管道交通將是一種有前景的跨海通道新選擇。

目前，海底真空管道處于研究開發階段，尚無現實應用，當務之急是建設工程化試驗線。客運交通工具的加速度，如飛機，一般要求不大于0.2g，經過訓練的試驗人員可承受0.5g加速度，按此推算，40秒可加速到20g，約200m/s，折合720km/h，行駛里程4km。作為試驗線，另需要一半里程用于減速。因此，600～1000km/h載人真空管道工程化試驗線的合理長度為5～10km。

5km以上的海底真空管道工程化試驗線，線路里程較長，工程量較大，成本費用較高，如果僅僅作為一種試驗線進行建設與應用，在完成試驗任務后，會面臨閑置或廢棄的結局，造成資源浪費。如果把試驗線作為將來應用線路的組成部分進行設計與建設，完成試驗任務后，通過延伸轉換成應用線，則可節省工程費用，加快工程進度。

中國渤海灣大連-煙臺通道最短距離約110km，臺灣海峽通道最短距離約128km，瓊州海峽通道最短距離約20km，均超過試驗線的合理長度。但若能把海底真空管道工程化試驗線在上述通道的線路走向上進行建設，完成試驗任務后，將其延伸成為應用線，則可最大限度提高資源利用效率，促進上述通道早日建成。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可延伸為應用線的海底真空管道試驗線及其實施方法，以加快新型跨海通道工程投入現實應用，同時避免資源浪費。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：