高速磁悬浮列车真空管道系统的制作方法

2021-02-04 14:02:54|

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本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种高速磁悬浮列车真空管道系统。

背景技术：

随着科技不断进步，高速磁悬浮列车在社会生活中的使用需求日益增加。高速磁悬浮列车在运行过程中将受到空气阻力，随着车速增加，所受空气阻力的影响不断增大，外形设计优化已经难以满足列车速度需求，特别在跨音速的领域。为解决空气阻力带来的问题，可以在磁悬浮列车系统外设计航行管道，通过抽真空的方式降低列车行进过程中所受空气阻力，进一步提高列车速度。由于磁悬浮列车本身无机械摩擦、无空气阻力的影响使高速磁浮列车运行速度达到超音速具备可行性，所以真空管道技术是超高速磁悬浮列车必不可少的关键技术。

目前，多数设计的真空管道如图1所示(图1为传统高速磁悬浮列车真空管道系统的示意图)。结合目前高速磁浮列车的形式(以日本磁悬浮列车山梨线形式为例)，其具有的问题主要有以下几点：

(1)直线电机定子线圈散热、绝缘问题

高速磁悬浮列车推进系统一般使用高温超导直线同步电机，为提供列车较大推力，轨道梁中定子线圈所通电流较大，线圈本体发热较为严重。在真空中，线圈散热能力降低，同时其匝间绝缘能力变差，为直线电机系统定子线圈的设计带来了难度。

(2)超导磁体与真空钢管的磁损耗问题

为提供列车较大推力，列车一般车载具有较大磁场的车载超导磁体。为支撑由于管道抽真空而带来的内外压差，管道材料一般选择钢等金属材质。动态的超导磁体，在运动过程中将在钢铸的真空管道上产生涡流，进而产生损耗，降低推进系统的效率。

(3)真空管道体积较大，建造成本及抽真空成本较大问题

由图1可以看出，目前设计的真空管道体积较大，主要是真空环境包络了列车运行的轨道系统。较大的真空包络环境不论是从管道的建造角度还是管道的抽真空成本来说，经济性均较差。

技术实现要素：

本发明提供了一种高速磁悬浮列车真空管道系统，能够解决上述现有技术中的问题。

本发明提供了一种高速磁悬浮列车真空管道系统，其中，该系统包括列车部分和轨道梁部分，所述列车部分包括磁悬浮车体和设置在所述磁悬浮车体内两侧壁上的车载超导磁体，所述轨道梁部分包括轨道梁、推进悬浮单元、半包围状管道支撑圈和密封层，所述推进悬浮单元通过嵌入方式设置在所述轨道梁的侧壁上，所述密封层设置在所述推进悬浮单元外表面以及所述轨道梁的侧壁和上表面上，所述半包围管道支撑圈的两端通过与设置在所述轨道梁的上表面的密封层部分连接在所述半包围状管道支撑圈与所述轨道梁之间形成密封管道空间，通过对所述密封空间抽真空形成真空密封管道，所述列车部分设置在真空密封管道内且所述车载超导磁体与所述推进悬浮单元相互作用为所述磁悬浮车体提供推进力和悬浮力。

优选地，所述半包围管道支撑圈的两端与设置在所述轨道梁的上表面的密封层部分通过螺栓把合方式固定在所述轨道梁的上表面，且所述半包围管道支撑圈的两端和与其接触的密封层之间设置有密封圈。

优选地，所述密封圈为o型密封圈。

优选地，设置在所述轨道梁的上表面的密封层部分与所述半包围管道支撑圈的两端为相互配合的齿槽状。

优选地，所述半包围状管道支撑圈的材料为金属。

优选地，所述金属为钢或不锈钢。

优选地，所述密封层为非导磁导电密封层。

优选地，所述密封层的厚度范围为1-5mm。

通过上述技术方案，可以在所述推进悬浮单元外表面以及所述轨道梁的侧壁和上表面上设置密封层，而半包围管道支撑圈的两端可以通过与设置在所述轨道梁的上表面的密封层部分连接在所述半包围状管道支撑圈与所述轨道梁之间形成密封管道空间，通过对所述密封空间抽真空可以形成真空密封管道。由此，真空密封管道可以仅包络高速磁悬浮列车，将推进部分(即，超导直线同步电机定子部分)隔离于真空层以外，能够在为高速磁悬浮列车提供真空运行环境的同时减小真空管道体积，且降低了建造成本及抽真空成本，具有良好的经济性。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种高速磁悬浮列车真空管道系统的示意图

图2为根据本发明实施例的一种高速磁悬浮列车真空管道系统的示意图；

图3为根据本发明实施例的一种磁悬浮车体和车载超导磁体的示意图；

图4为根据本发明实施例的一种半包围状管道支撑圈和密封层在轨道梁上表面的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2为根据本发明实施例的一种高速磁悬浮列车真空管道系统的示意图。

图3为根据本发明实施例的一种磁悬浮车体和车载超导磁体的示意图。

如图2和3所示，本发明实施例提供了一种高速磁悬浮列车真空管道系统，其中，该系统包括列车部分和轨道梁部分，所述列车部分包括磁悬浮车体1和设置在所述磁悬浮车体1内两侧壁上的车载超导磁体2，所述轨道梁部分包括轨道梁3、推进悬浮单元4、半包围状管道支撑圈5和密封层6，所述推进悬浮单元4通过嵌入方式设置在所述轨道梁3的侧壁上，所述密封层6设置在所述推进悬浮单元4外表面以及所述轨道梁3的侧壁和上表面上，所述半包围管道支撑圈5的两端通过与设置在所述轨道梁3的上表面的密封层6部分连接在所述半包围状管道支撑圈5与所述轨道梁3之间形成密封管道空间，通过对所述密封空间抽真空形成真空密封管道，所述列车部分设置在真空密封管道内且所述车载超导磁体2与所述推进悬浮单元4相互作用为所述磁悬浮车体1提供推进力和悬浮力。

举例来讲，车载超导磁体2可以为低温超导磁体、高温超导磁体或任何可以产生巨大磁场磁体。

根据本发明一种实施例，所述推进悬浮单元4可以包括直线电机定子线圈和悬浮线圈/悬浮板。

举例来讲，密封层6可以以贴合的方式设置在所述推进悬浮单元4外表面以及所述轨道梁3的侧壁和上表面上；可替换地，密封层6也可以与所述推进悬浮单元一体化形成，然后将该一体化单元安装于轨道梁上以实现密封层6在所述推进悬浮单元4外表面以及所述轨道梁3的侧壁和上表面上的设置。

换言之，无论以何种方式，密封层6与所述推进悬浮单元4外表面以及所述轨道梁3的侧壁和上表面紧密贴合以实现密封。

根据本发明一种实施例，半包围状管道支撑圈5的形状可以为满足高速磁悬浮列车的ω半包围形状。

根据本发明一种实施例，所述半包围管道支撑圈5的两端与设置在所述轨道梁3的上表面的密封层6部分通过螺栓把合方式固定在所述轨道梁3的上表面，且所述半包围管道支撑圈5的两端和与其接触的密封层6之间设置有密封圈。

通过设置密封圈可以更好地提升密封效果。

其中，所述密封圈可以为o型密封圈。

图4为根据本发明实施例的一种半包围状管道支撑圈和密封层在轨道梁上表面的示意图。

根据本发明一种实施例，如图4所示，设置在所述轨道梁3的上表面的密封层6部分(即，位于轨道梁的上表面的那一部分密封层)与所述半包围管道支撑圈的两端为相互配合的齿槽状。

也就是，半包围状管道支撑圈与密封层贴合面设计为齿槽结构，以增加密封梯度(即，可以增加密封的可靠性，同时两圈固定面同时与轨道梁上表面把合，固定牢固可靠)。举例来讲，可使用一个或多个齿槽配合面。

根据本发明一种实施例，所述半包围状管道支撑圈5的材料为金属。

其中，所述金属可以为钢或不锈钢。

本领域技术人员应当理解，上述关于半包围状管道支撑圈5的材料的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。例如，只要是具有承载能力的金属材料，均可以用作半包围状管道支撑圈5的材料。

在本发明实施例中，半包围状管道支撑圈5由于与外空气层接触，将受到内外压差不同的气压作用，通过采用金属材料，其金属强度可用来保障整个管道的强度。并且，其固定部分，主要连接于轨道梁上，固定可靠。此外，超导磁体的磁场主要为与轨道梁定子线圈垂直方向。半包围状管道支撑圈5距超导磁体较远，与超导磁体产生的主磁场无正对面，其圈上产生的涡流损耗将远远小于现有技术中的情况。

根据本发明一种实施例，所述密封层6为非导磁导电密封层。

其中，非导磁导电密封层的材料可以为玻璃钢或碳纤维。

举例来讲，所述密封层6在实现密封的同时，还可以用作直线电机定子线圈表面盖板。

根据本发明一种实施例，所述密封层6的厚度范围为1-5mm。

通过从上述范围内选择密封层6的厚度，不会影响直线电机的机械气隙，同时能够有效隔离出直线电机定子线圈部分，让定子线圈置于空气环境之中，保证了其散热能力以及绝缘能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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