一种真空管道超高速磁浮车辆用减振系统的制作方法

本发明主要涉及轨道车辆减振技术领域，尤其涉及一种真空管道超高速磁浮车辆用减振系统。

背景技术：

当前，轨道交通车辆正在朝着更高速方向发展，而现有的轨道交通车辆的试验速度还未超过600公里时速，这主要是受限于空气阻力的影响，车辆在更高速运行时需要克服的空气阻力也更大。为了实现更高速运行，轨道交通车辆的高速研究正朝着真空管道高速磁浮方向努力。在世界范围内，1000公里时速、2000公里时速，甚至4000公里时速的真空管道高速磁浮均在规划研究中。而要实现这些超高速磁浮的一个前提就是需要车辆在完全密闭真空的环境中运行。对于高速运行的车辆而言，一个很小的波动都有可能引发较大的振动。现有的高速动车组中，为提高车辆的减振效果均是采用了低刚度的空气弹簧作为减振部件，该减振部件的使用需要压缩空气，并且会随机向外界排放空气，显然，此种使用方式将限制空气弹簧在真空管道超高速磁浮车辆中的使用。而现有的其他橡胶减振部件可提供的垂向刚度相较于空气弹簧减振系统来说大了至少10倍以上，减振效果不佳。有鉴于此，进行真空管道超高速磁浮车辆用减振系统的研制，对于真空管道超高速磁浮车辆的开发具有重要的指导和参考意义。

现有的磁浮车辆在速度小于600公里时速时均采用开放式设计，空气弹簧系统可以将气体排放到大气中，压缩空气的产生也可以从大气中获得所需气源。当磁浮车辆的速度高于600公里时速时，需要考虑在真空管道中运行，则空气弹簧系统所需的压缩气源以及排放的气体均需进行特殊处理。有鉴于此，亟需设计一种空气弹簧减振系统中的空气循环使用方式，以减小用于减振系统的空气对真空管道的影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、安装方便、减振效果好、能够确保减振系统中的气体压力保持平衡、且能够实现气体往复循环使用的真空管道超高速磁浮车辆用减振系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种真空管道超高速磁浮车辆用减振系统，包括：空气弹簧、高度控制阀、空气压缩机和高压储气装置；所述空气压缩机、高压储气装置、高度控制阀和空气弹簧依次连接，所述高度控制阀还与空气压缩机连接；所述高度控制阀用于控制空气弹簧的充气或排气；所述空气压缩机产生的压缩空气依次经过高压储气装置和高压控制阀之后进入空气弹簧，实现空气弹簧的充气；所述空气弹簧排出的气体经过高度控制阀之后进入空气压缩机，实现气体的往复循环使用。

作为本发明的进一步改进，所述高度控制阀与空气压缩机之间设有低压气缸，所述低压气缸用于存储空气弹簧中排出的气体。

作为本发明的进一步改进，所述低压气缸与空气压缩机之间设有压力控制阀一，所述压力控制阀一用于控制空气压缩机的运行。

作为本发明的进一步改进，所述低压气缸中设有过滤装置。

作为本发明的进一步改进，所述空气压缩机与高压储气装置通过气体管道四进行连接，所述高压储气装置与高度控制阀通过气体管道三进行连接，所述高度控制阀与空气弹簧通过气体管道一进行连接，所述高度控制阀与空气压缩机通过气体管道二进行连接。

作为本发明的进一步改进，所述低压气缸和压力控制阀一均设置在气体管道二上。

作为本发明的进一步改进，还包括高度控制杆件，所述高度控制杆件的一端与空气弹簧连接；所述高度控制杆件的另一端与高度控制阀连接；所述高度控制阀与高度控制杆件共同控制空气弹簧的充气或排气。

作为本发明的进一步改进，还包括备用高压储气装置，所述备用高压储气装置与高压储气装置连接。

作为本发明的进一步改进，所述备用高压储气装置与高压储气装置之间设有压力控制阀二，所述压力控制阀二用于控制备用高压储气装置向高压储气装置充气。

作为本发明的进一步改进，完成空气弹簧的充气之后，所述高压储气装置中，剩余压缩气体量不低于总压缩气体量的10％。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的真空管道超高速磁浮车辆用减振系统，通过将空气压缩机、高压储气装置、高度控制阀和空气弹簧依次连接，并将高度控制阀与空气压缩机连接，具有结构简单紧凑、安装方便的优点。空气压缩机产生的压缩空气依次经过高压储气装置和高压控制阀之后进入空气弹簧，实现空气弹簧的充气；空气弹簧排出的气体经过高度控制阀之后进入空气压缩机，实现气体的往复循环使用，避免因用于减振的气体外排而对真空管道造成不利影响，使得空气弹簧作为真空管道中超高速磁浮车辆的减振部件成为可能。利用空气弹簧减振效果显著的优点，提高超高速磁浮车辆的减振效果，进而提高超高速磁浮车辆的运行稳定性和安全性，也有利于促进更高速更平稳的磁浮车辆的设计研究工作。

2.本发明的真空管道超高速磁浮车辆用减振系统，通过设置低压气缸来存储空气弹簧中排出的气体，并在空气压缩机与低压气缸之间设置压力控制阀，压力控制阀根据低压气缸内的气体压力值来控制空气压缩机的运行时机，确保整个减振系统的气体压力保持平衡，实现气体在减振系统中的循环使用，解决了压力气体循环过程中气体外排而对行车安全造成的不利影响，提高了车辆运行的平稳性和安全性。

3.本发明的真空管道超高速磁浮车辆用减振系统，通过设置备用高压储气装置，并通过压力控制阀来控制和调节备用高压储气装置向高压储气装置充气的时机和充气量，具有拆装方便且易于补气操作处理的优点。当车辆到站后，可通过采用向备用高压储气装置中补充气体的方式，对整个减振系统进行补气维护，既便捷又高效，提高了减振系统的使用可靠性和维护便利性。

附图说明

图1为本发明真空管道超高速磁浮车辆用减振系统的结构原理示意图。

图例说明：

1、空气弹簧；2、进气管一；3、高度控制阀；4、排气管；5、低压气缸；6、压力控制阀一；7、空气压缩机；8、高度控制杆件；9、进气管二；10、高压储气装置；11、压力控制阀二；12、备用高压储气装置；13、气体管道四。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例

如图1所示，本发明的一种真空管道超高速磁浮车辆用减振系统，包括：空气弹簧1、高度控制阀3、空气压缩机7和高压储气装置10；空气压缩机7、高压储气装置10、高度控制阀3和空气弹簧1依次连接，高度控制阀3还与空气压缩机7连接；高度控制阀3用于控制空气弹簧1的充气或排气；空气压缩机7产生的压缩空气依次经过高压储气装置10和高压控制阀3之后进入空气弹簧1，实现空气弹簧1的充气；空气弹簧1排出的气体经过高度控制阀3之后进入空气压缩机7，实现气体的往复循环使用。

本实施例中，通过将空气压缩机7、高压储气装置10、高度控制阀3和空气弹簧1依次连接，并将高度控制阀3与空气压缩机7连接，具有结构简单紧凑、安装方便的优点。具体的，在本实施例减振系统的运用过程中，空气压缩机7产生的压缩气体首先会进入高压储气装置10进行存储，然后在高压控制阀3的控制下，压缩气体进入空气弹簧1，实现空气弹簧1的充气；当空气弹簧1中多余的气体需要外排时，在高压控制阀3的控制下，外排的气体会进入空气压缩机7中，经过空气压缩机7压缩之后，压缩气体又会进入到高压储气装置10中存储，之后再进入空气弹簧1中进行充气，如此往复，实现气体在减振系统内的往复循环使用。本实施例的减振系统能够避免因用于减振的气体外排而对真空管道造成不利影响，使得空气弹簧1作为真空管道中超高速磁浮车辆的减振部件成为可能。利用空气弹簧1减振效果显著的优点，提高超高速磁浮车辆的减振效果，进而提高超高速磁浮车辆的运行稳定性和安全性，也有利于促进更高速更平稳的磁浮车辆的设计研究工作。

本实施例中，高度控制阀3与空气压缩机7之间设有低压气缸5，低压气缸5用于存储空气弹簧1中排出的气体。进一步的，低压气缸5与空气压缩机7之间设有压力控制阀一6，压力控制阀一6用于控制空气压缩机7的运行。为提高气体的洁净度，在低压气缸5中设有过滤装置。利用过滤装置将气体中的杂质和水汽进行过滤吸收，既便于空气压缩机7进行气体压缩循环使用，也确保了减振系统中气体的纯净度，避免污浊的气体对空气压缩机7、高压储气装置10和空气弹簧1等重要部件造成腐蚀侵害，提高减振系统的使用寿命。可以理解，关于过滤装置在低压气缸5中的具体安装方式、以及过滤装置的具体结构形式，并不需要进行具体限定，只要能够满足气体的清洁过滤即可。

本实施例中，通过设置低压气缸5来存储空气弹簧1中排出的气体，并在空气压缩机7与低压气缸5之间设置压力控制阀6。现有技术的减振设备中，都是将空气弹簧1排出的气体直接排到大气中，而本实施例的减振系统却能够做到对外排气体的循环利用。具体的，空气弹簧1中外排的气体经由高度控制阀3进入低压气缸5中，压力控制阀6根据低压气缸5内的气体压力值来控制空气压缩机7的运行时机，确保整个减振系统的气体压力保持平衡，很好地实现了气体在减振系统中的循环使用，解决了压力气体循环过程中气体外排而对行车安全造成的不利影响，提高了车辆运行的平稳性和安全性。可以理解，通过预先设定低压气缸5中的压力阈值，当压力控制阀6检测到低压气缸5中的压力值大于阈值时，则控制空气压缩机7运行，进行气体压缩。阈值的具体数值可以根据车辆的实际运行情况进行适应性的选择和调整。

本实施例中，空气压缩机7与高压储气装置10通过气体管道四13进行连接，高压储气装置10与高度控制阀3通过气体管道三9进行连接，高度控制阀3与空气弹簧1通过气体管道一2进行连接，高度控制阀3与空气压缩机7通过气体管道二4进行连接。进一步的，低压气缸5和压力控制阀一6均设置在气体管道二4上。可以理解，在空气弹簧1中还可以设置附加气室和压差装置(图中未示出)，通过附加气室提高空气弹簧1的充气、排气稳定性，通过压差装置实时监测空气弹簧1中的压力变化，提高空气弹簧1的使用安全性。

本实施例中，还包括高度控制杆件8，高度控制杆件8的一端与空气弹簧1连接；高度控制杆件8的另一端与高度控制阀3连接；高度控制阀3与高度控制杆件8共同控制空气弹簧1的充气或排气。通过高度控制杆件8实时监测空气弹簧1的高度变化，当空气弹簧1的高度高于或低于预设的阈值时，高度控制杆件8可以将相关信息反馈至高度控制阀3，高度控制阀3则控制空气弹簧1进行充气或排气。通过高度控制阀3与高度控制杆件8的共同配合，提高对空气弹簧1随车辆高度变化过程中进行充气或排气的控制精准度，提高减振系统的整体减振性能。可以理解，在实际应用过程中，空气弹簧1的高度阈值可以根据车辆的结构设置、车辆的载重设定以及行驶路线的路况等具体情形而进行设计调整，以最大限度地拓宽减振系统的适用范围。

本实施例中，还包括备用高压储气装置12，备用高压储气装置12与高压储气装置10连接。进一步的，备用高压储气装置12与高压储气装置10之间设有压力控制阀二11，压力控制阀二11用于控制备用高压储气装置12向高压储气装置10充气。

本实施例中，通过设置备用高压储气装置12，并通过压力控制阀二11来控制和调节备用高压储气装置12向高压储气装置10充气的时机和充气量，确保了减振系统中的压缩气体量能够持续满足车辆运行过程中的减振需求，并且还具有拆装方便和易于补气操作处理的优点。当车辆到站后，通过采用向备用高压储气装置12中补充气体的方式，对整个减振系统进行补气维护，既便捷又高效，提高了减振系统的使用可靠性和维护便利性。可以理解，预先设定高压储气装置10中压缩气体满足车辆减振需求时的压力阈值，当压力控制阀二11检测到高压储气装置10中的压缩气体压力低于阈值时，则控制高压储气装置12向高压储气装置10中补充气体。阈值的具体数值可以根据车辆的实际运行情况进行适应性的选择和调整。

本实施例中，完成空气弹簧1的充气之后，在高压储气装置10中，剩余压缩气体量不低于总压缩气体量的10％。在高压储气装置10中保留一部分压缩气体，主要是为了便于空气压缩机7中产生的压缩气体能够顺利进入高压储气装置10中，确保减振系统的平稳持续运行。可以理解，完成空气弹簧1充气后，设置高压储气装置10中剩余压缩气体的含量是在合理考虑装置的总体积量后确定的。要保证最终能够实现向空气弹簧1中充入压缩气体，至少需要9bar的压力空气。本实施例中，在高压储气装置10中预留至少10％的压缩空气即能够保证气体在减振系统内部的正常循环。

工作原理，车辆运行过程中，当高度控制杆件8检测到空气弹簧1的高度低于阈值时，将信息反馈至高度控制阀3，高度控制阀3控制高压储气装置10向空气弹簧1中充入压缩气体。当高度检测杆件8检测到空气弹簧1的高度达到阈值时，将相关信息反馈至高度控制阀3，高度控制阀3控制高压储气装置10停止向空气弹簧1中充入压缩气体。当高度检测杆件8检测到空气弹簧1的高度高于阈值时，将相关信息反馈至高度控制阀3，高度控制阀3则控制空气弹簧1将多余的气体排入低压气缸5中。压力控制阀一6检测到低压气缸5内的气体压力值达到预设值时，控制空气压缩机7运行，空气压缩机7中产生的压缩气体进入高压储气装置10中储存，以备空气弹簧1的充气需求。如此，即完成气体在减振系统中的循环使用。特别地，当压力控制阀二11检测到高压储气装置10中的压缩气体含量低于阈值时，则控制高压储气装置12向高压储气装置10充入压缩气体，以确保减振系统内部的压力气体持续满足车辆平稳运行的减振需求。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

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