海峡快速物流管道展望

袁勇, 柴瑞, 熊欣航

1. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092；2. 香港科技大学（广州）科创领导力中心，广州 511453

引言

提到海峡通道建设时，首先浮现的是“桥隧之争”[1]，抑或是“桥岛隧”（bridge-island-tunnel，BIT）组合工程[2]。就广义的“物流”而言，除广受关注的公路、铁路、水运、空运外，容易忽视与生活息息相关的第5 类运输方式——管道输送（tube transportation），如饮用水的输送管道或可追溯到远古时代；现代社会给排水、原油、燃气、供热均采用管道输送，乃至供电、通信等也可以看作“质能”的管道输送。然而粮油米面、生活用具等杂货，则少有管道输送。

管道输送固态物料的起源难以考证。有研究者查阅到1667年工程师Dennis Papin关于“气动泵”[3]的文章，可谓近代管道气动输送起源之一。Simper和 Baker[4]认为：丹麦工程师Medhurst提出将小直径管道（pipe）用于传送信件（1810年）、2 m直径管道（tube）用于客运（1827年）的设想，是管道运送固体货物的首创者；200年后，Rammell提出地下铁路的设计，Beach依此扩展的“London Pneumatic Dispatch”系统于1869年开放，但1882年因效率低下关闭；Berlier在1885年则提议建设连接巴黎与伦敦的线路，即英法海峡隧道（Channel Tunnel）。1994年美国交通部曾就管道运输进行讨论[5]1-1。20世纪中期，气动物流技术广泛应用于医院、实验室和工厂，以满足高速传输需求。20世纪末，曾经开展过城市间和城市内的地下物流系统研究[6-9]。近年， Cotana和Rossi[10，11]提出“管道网（PipeNet）”概念，拟构建运载胶囊及管道网运输系统，以实现小批量货物的高速运输，并在此基础上提出运载胶囊能量回收技术。

1999 年，美国工程师Oster[12]获得真空管道运输系统发明专利，并注册成立ET3公司。2013年美国特斯拉公司与太空探索技术公司创始人Musk[13]提出“超级高铁（Hyperloop）”的初始方案。近年成立的Virg in Hyperloop One，Hyperloop Transportation Technologies和TransPod[14]等公司，致力于开发真空管道磁悬浮运输客运系统。我国也积极开展真空管道高温超导磁悬浮车动力学[15，16]和气动性能[17]等关键技术研究；2018年孙钧院士[18]提出真空高温超导磁浮高速列车应用于海上交通运输的设想，讨论了建设真空磁悬浮隧道与水中长桥的关键技术。真空管道系统具有高速运行、无大气排放等优势，但尚处于探索阶段，且以客运为主要目标。

本文并非探究管道物流的起源，而是关注探讨数智时代构建跨越海峡高速物流管道（express logistic tube）的合理性与可行性。为此，本文调研管道物流（固态）货物运输的发展，评述若干城际或城市地下管道物流概念方案，探讨建海峡货运管道的技术可行性；进而分析台湾地区海峡货运统计数据与数智时代物流技术发展的动态特征，评价建设海峡快速货运管道的合理性；然后提出海峡高速物流管道系统的概念、初步架构和工程实施途径，以及“双碳”背景下值得拓展的研究方向，以催生跨海物流管道技术的萌芽。

1 管道物流方式

本文将管道货物运输按驱动形式分为气动囊体运输、液动囊体运输、囊式载运车运输、悬浮车运输及真空管道运输。

1.1 管道气动囊体运输

管道气动囊体运输[19]（pneumatic capsule pipelines ，PCP）优点为：安全；无污染；低劳动强度；不占用土地；不影响景观。表1 汇总了Howgego和Roe关于管道运输的评述，荷兰、德国、法国、比利时、瑞士也有应用实例。此外，气动管道运输也应用于药店、银行、厂矿等内部运输，典型系统如图1所示。

图1 早期的气动管道系统[25]Figure 1 Early pneumatic piping system[25]

表1 气动管道运输案例表[4，5，7，19-24]Table 1 Pneumatic pipeline transportation case list[4,5,7,19-24]

1.1.1 小直径气动管道[3]自19世纪80年代始，小直径气动管道广泛应用于欧洲、美国东海岸的邮件系统，至20世纪60年代被电话网络、明传电报、电传所取代。早期系统既包括单通道系统，也有多通道系统（图1）。其缺陷是：（1）管道运输时必须密封；（2）一次一件；（3）维护成本高；（4）可靠性差。

1.1.2 大直径气动管道[3]20世纪60年代后德国汉堡才出现采用大直径管道运输邮件的案例，此后针对增压泵的研究改进了站间运行方式。这些系统采用直径Φ200～Φ600的管道，将囊体置于滚轮上运输。

苏联曾开发入户杂货管道和废弃物外运管道、工厂矿用管道，应用案例参见表1，其技术还转让给日本，应用示例如图2。

图2 由日本开发和使用的气囊管道（PCP）系统[26]Figure 2 PCP system developed and used by Japan[26]

1.2 管道液动囊体运输[3]

20世纪70年代初加拿大、美国提出使用液动囊体管道（hydraulic capsule pipelines，HCP）运送固体货物的设想，以管道中的水流驱动囊体运动，用于谷物[27]、煤柱条[28]运输，但尚无应用案例。

1.3 管道囊式载运车

采用主动驱动的囊体载运车提升了管道的运输能力。城际物流研究过将货物置于囊体运载车平台，并通过直径2000 mm的“隧道”运输，从而构成管道中的“subtrans”[5]3-1；或者“tubexpresss”[29]。1992年东京提出建设地下自动管道网络的设想，采用地下和地面双模车（dual mode vehicles）以实现货物无转运直送[6]。伦敦构思的地下物流网络采用宽度2000 mm道路隧道，运行自动储存车辆，以避免大型零售商在市内建设仓储设施。

2003年德国的波鸿-鲁尔大学探究建立图3所示的独立地下物流运输系统[9]，其管道采用DN/ID 1600，自动装卸载囊式运输车CargoCap可以搭载2个同欧标载运平台（euro pallet）一致的CCG-1箱体（800 mm×1200 mm×1050 mm）， 从而保证运输过程中各物流系统衔接。该系统在鲁尔区建立了80 km的双向运输示范线路，其流线型的运输车Cap采用三相电机驱动，设计运行时速36 km/h，车体滚轮承载；车载计算机控制侧边转轮导向；运行时可多辆车组成队列，间距由激光雷达控制。随着相关技术进步，可研究在该系统中引入直线电机、磁浮以及非接触输能等技术的适用性。

图3 CargoCap运行示意图[9]1631Figure 3 CargoCap operational diagram[9]1631

1.4 管道悬浮车

减小车辆与轨道间的摩擦阻力是提高道路和轨道运载工具运动速度的重要方式之一。磁悬浮显然是一种有效减少摩擦的方式，常用的磁悬浮方式有常导磁悬浮（electromagnetic suspension，E M S）、低温超导磁悬浮（electrodynamic suspension，EDS）以及高温超导磁悬浮[30，31]三种。已经有若干应用于客运列车的案例[32]。有研究者认为可将磁悬浮技术应用于管道物流运输[3]7，[33]1071，但尚无应用案例。

悬浮车另外一种实现途径为增压气泵从车体向管道侧壁喷射高密度气体，形成气垫使车辆悬浮[34]，Hyperloop[13]早期方案也探究过类似技术。虽然气垫悬浮方式实现原理简单，但稳定性与可靠性尚待证实。

1.5 真空管道

空气阻力也是限制管道内车辆运行速度的重要因素。真空管道运输的构想始于一百多年前，相关研究成果和专利也在持续产出。目前，拟进行商业化的真空管道运输系统主要有：美国的ET3[12]、瑞士的Swissmetro AG[35]、美国SpaceX公司的H yperloop[13]以及西南交通大学的“Super Maglev”[36]。部分真空管道运输系统的参数见表2，可见该系统目标为使载运车辆运行速度接近或超过1000 km/h， 且以客运为主要目标。

表2 部分真空管道运输系统参数表[33]1069Table 2 Parameter table for some vacuum pipeline transport systems[33]1069

管道货运历史悠久，应用场景丰富，不仅可用于企业内部的物流调配，也适用于城市内的生活保障，乃至城市间及跨区域的货物运输。随着应用场景变化，管道运输的速度范围从时速数公里向数千公里跨越，运载质量也从数克提升到数十吨。

需注意的是，真空管道运输研究基本以客运为主，近期应开展适用于跨越海峡的远距离管道货运系统研发工作，其中管道直径Φ2000 mm，运载车辆宜采用单车，车辆长度不超过2 倍直径（<4000 mm）， 载运质量不超过5 t。

2 海峡通道的物流需求

2.1 海峡两岸贸易

自海峡两岸恢复交往以来，两岸经济贸易不断增长，根据中华人民共和国商务部2007—2019年中国台湾地区货物贸易及两岸双边贸易概况统计①可以在中华人民共和国商务部国别报告查到。https://countryreport.mofcom.gov.cn/record/index110209.asp。，两岸主要商品贸易情况如图4所示，其中，台湾地区对大陆出口额约600亿美元，近年接近800亿美元，进口额从2007年的200亿增长至450亿美元（2019年），可见两岸经济的紧密程度。

图4 2007—2019年台湾地区与大陆间主要商品贸易统计图Figure 4 Statistical chart of major commodity trade between Chinese mainland and Taiwan region, 2007—2019

两岸主要贸易商品为机电产品与光学、钟表、医疗设备，有一定的运输时效性要求。而塑料、橡胶以及化工产品的贸易量不大，这类易燃物品的运输应该仍然以海运为主。此外，农产品尤其新鲜蔬果属于价值低、但运输时效性高的产品，如能采用管道运输等高速运输方式以保障产品品质，可能会催生额外的运输需求。

2.2 货物运输量

贸易必然带来货运需求。图5汇集的交通部统计数据显示②中华人民共和国交通运输部交通运输行业发展统计公报，https://zs.mot.gov.cn/motxxgk/s。，两岸海运客运年均200万人次，货运量每年基本稳定在5000万吨，日均14万吨，可见两岸交运以货运为主。

图5 2012—2021年台湾地区与大陆间海运客货运量统计图Figure 5 Statistical chart of maritime passenger and freight traffic between Chinese mainland and Taiwan region, 2012—2021

6000TEU载重吨8万吨的巴拿马型全集装箱船，用于海峡两岸货运每日需开行2个航次。海峡两岸平均距离200 km，若航速14节单次跨越海峡航行耗时7 h；计入集装箱港船舶平均在泊（装或卸货）时间1.04 d， 则单次运送耗时可达2.5 d。

海运优势为：（1） 运载量大，运费低廉；（2）不受道路限制，通行能力强；（3）配套设施建设成本低。其缺点是：（1）运输速度最慢；（2）受自然条件影响最大，航期不确定；（3）货物的装卸成本高。综合来看，水路运输适合运距长、运量大、时间上要求不高的货物运输。海峡货运采用海运通航时间较长，货物装卸耗时占运输总时间比重高，运输时效性不强。因此航运并非两岸货物往来最优解。

2.3 未来需求

台湾地区电商市场需求与潜力巨大，台湾资策会产业情报研究所（MIC）调查报告显示，2018年，电子商务交易额已占到台湾零售总额的11%，网购者人数占台湾总人口数比例高达62%， 其中70%的网购消费者通过手机购物[37]。台湾地区居民有强烈的网购意愿，且消费水平高，对高客单价产品接受能力强；而大陆有健全的产品生产体系，电子商务与物流行业发展成熟。受限于两岸货运时效长等因素，两岸跨境电商尚处在起步探索阶段。随着海峡通道建成，两岸间电商物流贸易有望迎来爆发性增长。

3 数智时代的物流形态

传统物流为劳动密集型行业：揽件、分派、装载、运输到投递的大量作业均依靠人工完成，投入的人力多、效率低，物流企业的整体利益无法提高。机械化运输、自动化装卸降低了工作的强度，数字化派单又实现了业务分派自动匹配，大幅提升物流的效率。随着科技的不断发展，物流行业需进一步寻求数智化新技术。本节简要探讨物联网、云计算和人工智能等新技术与跨海峡物流系统的智能化管道、车辆和终端等系统组成的关联性。

3.1 货物信息流连续化

智慧物流时代，配送中心已成为物流、商流和信息流的汇集中心，而货运服务与这3流尤其是信息流紧密相关，在实际物流服务中商流和物流的运转均基于信息流进行，只有及时、准确的信息流才能实现高效的商流和物流。货物物流的电子标签化已经是物流的基本标准，并可在云平台上跟踪单件物品的物流轨迹。但目前这一跟踪尚不连续，需在每个物流中转站确认。如通过物联网绑定物流车辆与物品，或应用5G或卫星通信技术实现物品的连续定位，这样可在不改变物流运输的速度的情况下，实现物品运输全程实时跟踪，使货物信息流连续化。

3.2 车辆智能化

载运车辆的智能化不只局限于将运载物品的电子信息与运载车辆绑定实现信息化，更体现在运载车辆决策与运行智能化，相关研究随着自动送货机器人的热潮不断涌起而持续推进。这类送货机器人可获取物品电子信息，并据此自动寻址、送货上门，并具备自主乘坐电梯、呼叫门铃等交互能力。

广义而言，货运管道的载运车辆也应接入信息化的物联网平台以实现自动寻址与行驶，并协同智能仓储实现搭载物品的自主装卸与存储。

3.3 智慧仓储管理

仓储在供应链中起承上启下的作用，是现代物流的核心环节，其中物流信息起着举足轻重的作用，随着物流信息化、数据化的不断发展，对仓储的智能化水平要求也逐步提高。智能物流需要能够对货物进行定量与定性相结合自动化控制和管理的智能物流仓储[38]。

海峡管道系统终端可与智能仓储相结合，运用物联网、云计算以及智能信息管理等技术实现自动化仓储管理，运作时作业层末端的数据直接上传至数据云端进行加工处理，并经过控制系统向下发出系统指令和作业指令，从而大幅提升仓储的效率。

海峡货运管道建设，可吸引物流企业联动发展，通过“共建共享”物流基础设施实现物流资源集约化利用，助力物流企业提质增效与低碳减排，践行绿色循环发展理念；将智能化管道、车辆和终端与5G、物联网等技术结合，形成智能管道物流系统，协同制式化工作模式与智能化调配模式的智慧化管理，优化供应链物流管理水平与运营效率。如此，构建数智时代绿色化、智能化、信息化的物流产业。

4 海峡快速物流管道方案

4.1 系统设计

海峡快速管道物流系统应包括图6所示的各子系统：

图6 海峡快速管道物流系统组成示意图Figure 6 Schematic diagram of the components of the straits express logistic tube system

（1） 运输组织系统

（2） 智能管道系统

（3） 车辆系统

（4） 智能控制系统

4.2 运输组织系统

管道运输组织类似铁路运输，需调配各物流公司（货源）管道车的出发安排。运输组织整体流程如图7所示，货物汇集至物流仓库，由智能仓储管理系统安排运输顺序与衔接通道；待运货物置于装载区，载运车装载后驶入对应衔接通道提速并汇入海峡管道；进入海峡管道后由物联网及控制系统控制管道车辆运行间距和速度，此时管道车在固定线路上运行，无人驾驶系统可充分发挥优势。这类无人驾驶系统在城市轨道交通中已经得到成功应用，但应用于海峡物流管道需建立管道车运行速度与运输组织的关系。

图7 海峡货运管道运输组织的整体流程图Figure 7 Overall flow chart for the organisation of freight the straits express logistic tube system

4.3 跨海管道系统

4.3.1 管道设置形式 架设跨海管道的可能方式有如下5种。（1）海上高架管道：建设方式类似于跨海大桥，即在海中修建桥墩（或称管墩）并将管道架设在管墩上。该方案适用于水深不大于30 m的海峡通道。

（2）海底沉管：若海水深度不大、海床较平缓，则可在海床上开挖基槽，利用沉管安装设备将管道铺设在海床基槽中，如图8，油气管道采用类似方法铺设。

图8 海底沉管管道示意图Figure 8 Diagram of subsea immersed pipeline

（3）海底隧道中管道：海峡管道可采用海底开挖隧道，再把管道铺设在隧道内的建设方案[39]，如图9。该方式适用面广，但是建设成本高。

图9 海底隧道中管道示意图Figure 9 Schematic diagram of the pipeline in the sub-sea tunnel

（4）水中管桥：在海床上修建固定墩台（管墩），通过浮运和水下施工把管道架设在墩台上，再用水下密封方法连接于固定管道，如图10。这类管道归为固定支承式悬浮隧道[40，41]。

图10 水下桥管道示意图Figure 10 Diagram of the underwater bridge pipeline

（5）悬浮管道：悬浮管道（或隧道），即所谓“阿基米德桥”，如图11，其主要由提供悬浮力的管体、限制隧道过大位移的锚固装置以及衔接两岸的驳岸段组成，锚固系统可以为悬浮式或海床锚定式。如果管道置于海面浮式锚固系统顶部，其效果类似于海上浮桥（浮式管道桥）。

图11 悬浮隧道示意图Figure 11 Diagram of the suspension tunnel

海上高架管道需要修建高管墩，对抗风要求较高，在水深大于 30 m 的海域管墩建设综合成本高；浮式管道桥需要考虑风、浪、流的耦合作用；水下桥（悬浮）管道是可行的跨海交通模式，但尚需解决若干理论与设计难题。海床上铺设油气管道的沉埋管道方法技术已十分成熟，如果采用的管道断面尺度基本相当，可借鉴应用于海峡快速物流管道建设。需要注意的是，“北溪”输气管道的破坏表明，应该重视防止外部冲击作用。

4.3.2 平纵曲线 高速轨道交通列车对平纵曲线尤其是纵断面最大纵坡有特定要求，而海峡典型地形断面如图12，近岸处坡度大，海峡物流运输管道的平纵曲线要求应有所不同，但目前并无可循准则。海底油气输送管道的布置几乎不受海峡地形起伏影响，可以借鉴。货运管道纵曲线应考虑车体长度及负载能力、运行速度、车辆间距等因素。

图12 海峡典型地形断面图Figure 12 Typical topographic cross-section of the strait

4.3.3 货运管道断面 从管道物流发展历程看，管线（pipeline）适合小型物品近距离运送，管道（tube）运送范围扩大至数百公里，负载能力达数吨，尤其前述CargoCaps管道（Φ1600）的标准货箱（800 mm×1200 mm×1050 mm）与载运平台可以容易地转移到20GP普通集装箱，参考表3。初步构想的海峡快速货运管道横断面如图13，内部空间布置车辆运行装置和驱动供电设施，车辆可考虑悬浮与轮轨双模式，便于在终端衔接管道常速运行与海峡管道高速运行的切换。这样，管道内径的确定方式如下：

图13 管道及悬浮囊式车横断面图Figure 13 Cross-sectional diagram of pipeline and suspended balloon vehicle

表3 常用集装箱规格表Table 3 Common container specifications

式中，Di为管道内径；Dc为货运车体外径；g为车体与管道内壁间隙。货运车体的外径由车壳厚度、货箱尺寸、载运平台尺寸、货箱固定装置、容差等确定，其中车壳厚度与车体承受的货物荷载与运行荷载有关；车-管间隙由采用的车辆系统确定，也与车速、阻塞比、空气压力变化等相关。

可供参考的是，海底油气输送管道为直径Φ600～Φ1200的钢管，城市输水工程的水中支墩架空管道为直径Φ2000以上的管道。

4.4 车辆系统

4.4.1 车辆运行阻力 在车辆系统中，阻力是限制速度提升和影响稳定性的重要因素，明线中列车的运动总阻力可表示为：

式中，v为列车与空气的相对速度，m/s；A为固有阻力，N；B为机械摩擦阻力系数，N·m/s；C为空气阻力系数。

其外部气动阻力计算的经验式为：

式中，ρ为空气密度，正常的干燥空气可取1.293 g/L；S为车辆迎风面积，m2；C为阻力系数，表示受空气阻力的影响程度。

在地表稠密大气层中运行的地面高速交通，德国磁浮列车和日本新干线轮轨列车实测所得空气阻力与总阻力占比如表4所示，可以看出当速度达到300 km/h以上，空气阻力所占比重就超过70%，而400 km/h以上，占比将超过 80%。可见，最高经济速度不宜超过400 km/h。

表4 空气阻力占比表 %Table 4 Air resistance ratio table

相较明线，当高速车辆在隧道中运行时，其空气阻力会进一步增加[42]，减小空气阻力除采用流线型车体外，同等车型下减小空气密度——真空管道——是必然的选择。

4.4.2 运行速度 真空管道运输系统作为新型交通系统，在运行速度与效率上具有显著优势。在地表稠密大气中运行的高速交通工具，最高经济速度不宜超过400 km/h， 而低压环境使载运车辆的气动阻力减小，车辆行驶速度上限将进一步提高，在0.1 atm （1 atm=101325 Pa）下真空管道系统中的车辆速度可以达到600～800 km/h，穿越海峡将只需要25 min。真空管道运输系统可有效弥补水运与空运之间巨大的速度空白，与现有的跨海峡水运及空运形成互补。

4.4.3 货运管道真空环境 真空管道系统的基本原理是建立密闭管道，利用抽气设备降低管道内气压，创造出低介质密度的运行环境，以减小列车运行的空气阻力与气动噪声，从而进一步提高列车的行驶速度。

发展真空管道高速交通的可行性探究主要包括技术与经济两方面。技术层面，让无人驾驶的智能化货运车辆在密闭真空状态管道中高速运行完全可行；当代高能粒子加速器所加速的接近光速的粒子，已能在长达几十公里的真空管道里长期运行，真空度能长期维持在10-6atm甚至更高的范围。真空管道高速交通所需要的真空度在10-1atm量级，不存在原则性技术困难。

经济方面，维持真空状态支出在真空管道的建设运营费用中占比高，而针对ET3特定车型所做的计算表明[43]，采用80%效率的压缩风机，使一条长达800 km的地下管道中实现0.2～0.3 atm低压，所需能耗只有飞机达到并保持万米高度所需能耗的1/40。可见，真空货运管道系统因其不载客无通风等需求，能耗可进一步降低，其经济效益相当可观。

4.4.4 运送能力 运送能力与经济运送距离和速度有关，是海峡管道货物运输方式必须考虑的重要方面。以每吨公里单位运价为标准，海峡管道运输能力应与铁路运输持平，在运输时效上高于公路。据此初步拟定货运管道中载运车平均运行速度不应低于500 km/h，采用低真空管道、悬浮式车辆可以较好地实现这一目标。则海峡货运管道200 km左右的最大运距，单车单向25 min即可达。配合智能调度与到发站设计，理论上可实现24 h不间断运行。

假设货运管道单车载重取1 t；海峡平均距离200 km，单次通行时间25 min；运载车保持50 m安全间距，系统单向满载编组4000组。则每日24 h保持满载运行的极限运送能力（单向）为：

其运输能力超过每天约14万吨的运输需求。只用3/5的运转时间足以完成日常运输工作。双管设计运力的富余度和冗余度显而易见。

显然，货运通道作为大陆与台湾地区间物流往来的中转站，能够极大缩短两岸物流往来耗时，为台湾地区与大陆的电商市场对接创造便利条件，充分发挥台湾地区人口的强大消费力，通过电商贸易创造新的货运需求；同时货运提速能够创造更多的运输需求，例如运输时效性要求高的新鲜蔬果农产品货运量可能会大幅提升。

4.4.5 无人驾驶管道载运车 随着自动驾驶技术愈加成熟，两条货运管道间起疏散作用的联络通道可以取消；同时，无司乘人员，既没有强制通风需求，也无需考虑运行风压变化，管道消压通风可简化；维修服务也可通过智能感应手段实施。简化货运管道构成，大幅降低工程规模和投资，建设技术风险也容易控制。显然，无人驾驶管道货运车可极大降低通风和防灾疏散需求，是未来发展的方向。

4.5 智能控制系统

离开智慧化的管道，管道车辆则无法实现自动驾驶。这需要两个方面的支持：一是通信支持，管道内必须采用物联网技术引入与智慧车辆相融合的交互通信技术，以实现车辆的实时定位与自动驾驶；另一方面是管道状态的智慧感知，即管道情况与设备状态实时自主监控，这是车辆自动驾驶的前提。

智慧管道的内涵还涉及车-管协同、能量存储与供给等。相对而言，管道运输的单向交通流形态容易实现车-管协同，但终端仓库的调度安排就需要借助运输规则和智能化的管控平台，分配属于不同物流企业的衔接通道。

利用管道结构储存电能或热能，应该是管道物流未来的重要探索方向。如果管道车采用电池供电，配合无线充电技术，则管道内可以免除架设供电线路，并能够在用电低谷期利用管道存储电能，可较好地平衡用电高峰。

埋置于海峡地层中的隧道，如果地层为地热活跃地层，可以利用热泵技术将热能取出，如果是一般的稳定温度地层，也可以利用相变材料制作复合管材，存储车辆运行产生的废热。总而言之，可以通过全面平衡能量的供给与提取实现低碳发展。

4.6 管道安全性

管道应布置在非船舶停住锚区，为防止船舶走锚拖曳或意外沉船坠物撞击应有一定的埋置深度，可参照油气管道的设计标准，无需达到海底铁路或公路隧道的要求；施工也可以参照油气管道的方式直接在海底开槽铺设，在管道关键部位采用固定压块等方式回填与加固以提高安全性，如图14所示。由于管道为柔性体系，具有适应地层条件和抵御地震等灾害作用优势。

图14 海底管道加固示意图[44]Figure 14 Schematic diagram of subsea pipeline reinforcement[44]

5 结语

本文提出海峡管道货运高速运输系统的概念设计，包括管道系统、运载车辆系统、运输组织系统、智能管控系统，管道系统设计不仅与运载车辆有关，还与运输组织方式、依赖物联网技术建立的车-管道协同智慧管道系统、供电与能量管理、机电系统等不可分离；运输组织方式不仅与管道纵向功能分区与转换、物流企业及其智慧仓储等节点要素有关，还需要开发适用的型式车辆、运行组织智能化管控。管道横断面尺寸应根据拟载货物、装载平台、标准箱尺寸、装运方式等综合设计。同时，悬浮式装载车辆的长度不宜超过横向尺寸太多，以利于管道平纵布局。尽管所有这些方面尚需要逐项进行专题研究，并确立各系统间的相互联系，但设立专用的低真空无人物流智能管道系统是可以预见的高效物流运输模式。