主题：“胶囊高铁”是未来超高速轨道交通的正确方向 -- 陈经

管道客运是一个有趣的话题。

首先，我们抛开工程角度，单纯从理论角度来看一下

航空/天器是目前可见最快的客运手段，但是其潜力显然受到第一宇宙速度的限制，而且，为了能够在这个速度巡航，需要先垂直上升数十乃至上百公里，再入时候则需要减速，所以上升时候消耗能量获得的势能只能白白浪费掉，甚至需要消耗额外的能量去消耗掉这些势能（软着陆不是没有代价的）。

而管道运输只受到人体的加速度耐受能力的限制，可以想象在车辆中，座椅是装在万向支架上的，所以可以保证乘客始终以最佳姿势承受正过载。记得即使是训练有素的飞行员，坐姿加抗荷服也只能承受3g的负过载和9g的正过载。我们先以飞行员为例计算，最佳姿势+抗荷服，持续5g似乎是可以想象的

地球半径：r=40000*1000/2/pi=6366200

可接受最高持续速度：v=sqrt(r*(5+1)g)=19544

大约每秒20公里。

可接受加速度，加速度是个变值，最初是按照合加速度5g,运动方向和指向地心的重力加速度矢量合成后小于5g,即最初：a^2+g^2<25*g^2 也就是a<sqrt(24)*g =4.9

随着速度不断加大，向心加速度和重力加速度的合成值日逐渐由1g变为-1g，但是在这个过程中，由于在万向支架上的座椅方向调整，乘客的加速度方向仍然指向最佳承受方向。

由于这段时间最大允许加速度在4.9g到5g之间变化，我们近似取5g，这段时间最后达到-1g过载，也就是向心加速度2g,那么v=sqrt(r*2g)=11280

所以，加速时间大约t=11280/5g=225秒

减速的过程是相同的，那么在以限制加速度5g来看，达到-1g过载则最小航程为 0.5*(5g)*(225)^2*2=2531250也就是2500公里。

同样计算，从-1g到-2g,这段时间最大允许加速度在4.6g到4.9g之间变化，我们近似取4.7g,最终速度v=sqrt(r*3g)=13820，则加速时间大约t=13820/4.7g=294秒,则这段时间最小航程为 (11280*294+0.5*(4.7g)*(294)^2)*2=10695132也就是10695公里。

所以，即使过载限制允许最高巡航速度达到每秒20公里，实际上却因为地球周长有限，总共也就4万公里，达到2万公里也就可以达到地球上任何一个点,所以并不会真能加速到每秒20km的最高过载限制速度。

我们再用普通人来看，我们假设人的过载承受能力和现代的民航客机一致。民航客机一般在1000米跑道上加速到300km/h(每秒80多米左右)起飞，

1/2*a*t^2 = 1000

t=v/a

则1/2*a*t^2 = 1/2*v/t*t^2=1/2*v*t=1000

t=25秒

a=3m/s^2

也就是大约重力加速度的1/3左右。

那么，我们可以看一下在这个加速度上运行到20000km，最高速度是多少：

加速和减速相同，所以算的是10000km

s=1/2*a*t^2

t=sqrt(2*s/a)=2582

全程5000多秒,1个半小时左右,最终速度3*2582=7746,接近第一宇宙速度。

这也就是地球上管道运输的理想运行情况，身体条件可以承受民航客机旅行的乘客，可以在1个半小时内到达地球的任何一个点。

这是管道客运的第一个优点，快，真得很快。

管道客运的第2个优点，节省能源。实际上我们看看自己现在的旅行方式，在能量分配上是很荒谬的。我们从0m/s的速度开始，最终以0m/s的速度结束，可是在旅行中我们要不断输入能量以克服空气阻力（如果不是磁悬浮还要克服摩擦阻力）。

而管道客运则可以改变这一点，管道客运时候空气阻力为接近0的一个数值（如此高的速度必然要求用某种方式悬浮，并且把管道抽接近真空来避免空气阻力）,这样，固然把列车从速度0提高到很高的速度需要比较大的能量输入，但是在达到巡航速度后就不再需要输入更多能量，而且好处不仅如此，在半程或者不到半程的位置，列车开始减速，但是如此巨大的动能白白浪费掉是荒谬的，我们完全可以用电磁减速，把这些动能再转化为电能。结果就是，在管道运输成熟后，只有管道和列车的建设费用，运行维护费用取决于将来的结构，材料技术的发达程度，而能源费用则几乎可以忽略不计。