除自行车外,所有交通工具都比它们所承载的东西要重。若非如此,所使用的能源将得到更有效的利用。由真空泵驱动的大气铁路正是如此。
如今,一辆汽车,即使是小型汽车,其重量都远不止一吨。哪怕就载两个人,仅车辆运行仍需近 90% 的能量。在此例中,乘客所需能量仅 10% 多一点。即使是满载情况下,有效载荷和车辆重量之比也很少超过 1:4。我们在飞机上也发现了类似的不利条件,而在铁路上则更糟。
取消车载驱动装置
传统车辆中最重的零件之一始终是驱动装置。自行车之所以效率高,是因为其乘客就是驾驶员。但是,发动机真的需要如影随行吗?实际上,更好的做法是,在路线的某个位置安装发动机,然后将其动力远程传输至车辆。这是上上个世纪工程师们的想法。19 世纪 40 年代,爱尔兰和英格兰修建了第一条大气铁路线。
其基本思路很简单:在轨道之间铺设一根管道,管道顶部开槽并使用柔性密封件密封。管道内部有一个活塞,几乎完全填满管道的直径。管道固定于列车车厢底部,两个管道之间的连接通过管槽上的密封件来实现。真空泵在火车前方产生真空, 活塞被沿着此方向拉动并一同拉动车辆。在背面,一个正压压缩机起辅助作用。
第二次尝试成功
在 19 世纪,材料和工艺尚未达到充分密封管道槽和高效运行真空泵所需的水平。如今,依托现代化技术,这些问题得以解决。巴西工程师奥斯卡·科斯特 (Oskar Coester) 因而得以在 20 世纪 70 年代开发 Aeromovel(气动车辆), 此运输系统的运行原理与 19 世纪的大气铁路相同。
现代化版本的系统在轨道之间有一个矩形轴(而非圆形管道),内部有一个矩形传动板(而非活塞)。固定泵的动力既用于列车前方的真空,也用于列车后方的正压。1980 年在汉诺威展会上驾驶了一台测试驱动装置。目前有两辆 Aeromovel 正在运营:一辆 3.2 公里长的环形铁路在印度尼西亚主题公园内运行,一辆 1000 米长的铁路在巴西阿莱格雷港的机场运行。另有其他安装方案也已制定。当 Aeromovel 满载时,有效载荷与车辆重量之比达到潜在破纪录值,即 1:1。

轻型列车通风驱动装置
带真空驱动装置的铁路车辆
是什么阻碍了首次尝试建造大气铁路的成功 ?
蒸汽机车除了自身的吨位重量外,还需要携带大量的硬煤。而这个替代蒸汽机车的早期产品,实际上有诸多优势。1845 年,伦敦至克罗伊登路线的大气铁路最高时速达到每小时 160 公里, 这一纪录直到约 60 年后才被蒸汽机车打破。然而,大气铁路路线在不久之后近乎全部停止运行。
一个致命弱点就是管槽的密封。密封件通常用牛皮制成,用肥皂、鱼肝油等类似物质润滑。然而,皮革在霜冻时会变得又硬又脆。且使用的润滑剂会吸引老鼠,从而会导致咬坏密封件。真空泵的蒸汽发动机本就效率不高,又没有信号技术来跟踪列车,只是严格按照时间表工作, 如果列车晚点,则会不必要地消耗更多煤。有些列车还很难在月台高度精准地启动和停止, 因此,蒸汽机车的缺点也好,进步也罢,终是使这项充满前景的技术暂时止步于此。
蒸汽机车除了自身的吨位重量外,还需要携带大量的硬煤。而这个替代蒸汽机车的早期产品,实际上有诸多优势。1845 年,伦敦至克罗伊登路线的大气铁路最高时速达到每小时 160 公里, 这一纪录直到约 60 年后才被蒸汽机车打破。然而,大气铁路路线在不久之后近乎全部停止运行。
一个致命弱点就是管槽的密封。密封件通常用牛皮制成,用肥皂、鱼肝油等类似物质润滑。然而,皮革在霜冻时会变得又硬又脆。且使用的润滑剂会吸引老鼠,从而会导致咬坏密封件。真空泵的蒸汽发动机本就效率不高,又没有信号技术来跟踪列车,只是严格按照时间表工作, 如果列车晚点,则会不必要地消耗更多煤。有些列车还很难在月台高度精准地启动和停止, 因此,蒸汽机车的缺点也好,进步也罢,终是使这项充满前景的技术暂时止步于此。