影響真空管道交通建設(shè)成本與運營成本的因素很多，其中管道斷面尺寸是最主要的影響因素。管道斷面越小，顯然建設(shè)成本越低。但小管道斷面意味著阻塞比增加和空氣阻力增大，對運營成本的影響并非顯然。通過對真空管道中不同阻塞比、不同真空度時列車空氣阻力的計算與比較，可知對于相同的空氣阻力工況，減小斷面所節(jié)省的抽真空能耗大于因提高真空度而增加的抽真空能耗。因此，當不考慮真空度提高所造成的維持真空成本的增加時，減小管道斷面既是降低真空管道交通建設(shè)成本的有效途徑，也是降低真空管道交通運營成本的有效途徑。

　　真空管道交通是一種清潔、低能耗，可望達到超高速且相對安全的交通模式，美國、瑞士和我國相關(guān)領(lǐng)域的科研人員已經(jīng)開始了面向工程化的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。其中成本是最受關(guān)注的問題之一。

　　真空管道交通的成本構(gòu)成主要有建設(shè)成本和運營成本兩大類。建設(shè)成本要素有：支撐管道的基礎(chǔ)（如路基、橋梁、墩臺、隧道等），管道主體，導(dǎo)軌，車站，車輛，以及真空泵站、過渡艙、隔離門、檢查口、逃逸/救援口、通訊與供電設(shè)施等。運營成本素主要有：車輛動力消耗，抽真空和維持真空的費用，日常檢查維修成本，運行管理成本等。其中，管道斷面對建設(shè)成本和運營成本均有影響，管道斷面加大，不僅增加管道自身的材料用量和加工安裝費用，也會相應(yīng)增加管道基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)格，提高費用。管道斷面的大小還直接影響運營過程中抽真空、維持真空的費用。然而，管道斷面縮小并非必然減少形成真空和維持真空的成本，因為管道斷面減小意味著阻塞比增大，為平衡由此而增加的列車空氣阻力，則必須降低管道中氣壓標準，即保持較高的真空度，這會相應(yīng)地增加形成和維持真空的費用。

　　本文就管道斷面尺寸對真空管道交通建設(shè)與運營成本的影響進行研究。

　　管道斷面對真空管道交通建設(shè)成本的影響

　　真空管道建設(shè)成本數(shù)學模型

　　假設(shè)軌道和車輛規(guī)格已經(jīng)確定，每公里真空管道線路的建設(shè)成本則為管道斷面直徑（內(nèi)徑）的函數(shù)：

結(jié)論

　　真空管道交通系統(tǒng)的總成本主要由建設(shè)成本和運營管理成本兩部分構(gòu)成。管道斷面尺寸對建設(shè)成本和運營管理成本均有影響，對建設(shè)成本的影響十分顯然。斷面越大，建設(shè)成本越高，而對運營成本的影響并非顯然，這種不明確性主要體現(xiàn)在對抽真空能耗的影響上。管道斷面越小，即管道內(nèi)部容積越小，就確定的目標真空度而言，抽真空的能耗顯然越低。但對于確定尺寸的車輛而言，減小管道斷面意味著阻塞比增加，在真空度不變的情況下，車輛運行氣動阻力會增加。為避免這種情況的發(fā)生，需要進一步提高真空度（降低管道內(nèi)氣體壓強），而提高真空度會增加能耗，這跟減小斷面降低抽真空能耗的目的相矛盾。

　　本文的計算分析表明，管道斷面減小所帶來的抽真空能耗降低幅度大于阻塞比增加造成的抽真空能耗提高幅度，因此，減小管道斷面不僅能降低真空管道交通建設(shè)成本，而且能降低運營管理成本。

　　抽真空時間由（5）式計算，式中Vt 和dt 是管道直徑的函數(shù)。從式（4）可以明顯看出，管道容積Vt 與管道直徑dt 的平方成正比。而管道內(nèi)目標壓強p1 與管道直徑dt 之間是復(fù)雜的非線性關(guān)系。本文運用Fluent 軟件，通過試取由目標壓強確定的氣體密度，對列車空氣阻力Fg 進行數(shù)值計算。因此，本文結(jié)論是在數(shù)值分析基礎(chǔ)上得出的，以后的研究工作應(yīng)該作進一步的嚴格證明，或者尋找可能的解析表達式予以確認。

　　另外，本文只考慮管道斷面減小后需要提高真空度，從而增加抽真空的能耗。然而，真空度的提高對密封和真空維持會提出很高的技術(shù)要求，如果這一項的折算費用增加幅度高于因為斷面減小帶來的真空維持費用的節(jié)省幅度的話，則本文的管道斷面減小能降運營費用的結(jié)論就不一定成立。