CN107953894A - 一种真空列车 - Google Patents

Abstract

一种真空列车，包括真空管道及运行于真空管道内的列车，真空管道和/或列车壳体为夹层结构。本发明密封性好，安全系数高，重量轻，且能够应对各种突发状况。

Description

一种真空列车

技术领域

本发明涉及真空管道列车技术领域，特别是一种真空列车。

背景技术

高速真空列车具有高速和能耗少等众多优点，具有非常广阔的发展空间，在不久的将来可在各城市或各国之间的交通运输中发挥重要作用。真空列车是在密闭的真空管道中行驶的高速列车，一般选用磁悬浮列车，不受空气阻力、摩擦及天气影响，其理论时速可达到 1000-20000公里/时，超过了飞机的数倍，耗能也比飞机低很多倍，这种交通工具可能成为 21世纪人类最快的出行方式。

由于真空列车需处于真空环境下，那么真空的密封、检漏、上下客货、应急、逃生等问题就成为了重要的研究课题。

现有的真空列车主要存在以下缺陷：（1）真空管道和真空列车的壳体均是实心结构，一方面重量大；另一方面，一旦泄漏，危险系数大大提高，影响乘客的安全，且密封性差；（2）不能运输大型货物，只能运输乘客携带的货物；（3）不能实现列车让道；（4）当遇到恐袭或应急时，不能及时隔断或转移乘客；（5）当部分真空管道在施工时，就无法让列车正常运行，即不能使真空管道分期投入运行；（6）当需要逃生时，若真空管道高空架设，就无法使乘客通过舱门和隧门从侧面出去；（7）当大量乘客上下站时，不能保证列车和管道的密封；（8）现有技术不能解决真空管道的热胀冷缩问题；（9）现有的真空泄漏检测准确度低，只是通过压力传感器进行实时检测来判断是否漏气。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种密封性好，安全系数高，重量轻，能应对各种突发状况的真空列车。

本发明的技术方案是：一种真空列车，包括真空管道及运行于真空管道内的列车，真空管道和/或列车壳体为夹层结构。

本发明具有以下优点：（1）将真空管道和/或列车壳体设为夹层结构，单层漏气不影响真空性能；（2）采用夹层结构与现有的真空管道或列车相比，在同等强度下，用料最少；在同等重量下，强度最大；（3）夹层结构能够增大结构的整体强度和稳定性，抗冲击力强，使用寿命长；（4）夹层结构能够起到抗振动和降噪的效果。

本发明的夹层结构可以是：包括上面板和下面板，面板之间设有夹芯层，夹芯层可以是设于面板之间的多个空心管，也可以是瓦楞芯、波浪芯等。其中，空心管的截面形状可以是圆形、椭圆形或N边形，N≥3，也可以是其他异形管。夹层结构还可以是：包括上面板、中间面板和下面板，上面板与中间面板之间以及中间面板与下面板之间均设有夹芯层，从而实现三层密封。夹芯层与上下面板之间可以通过钎焊或者电阻焊进行连接。夹芯层内设有间隙，相比现有的蜂窝芯而言，不仅便于抽真空，

可以理解的是，上述只是本发明夹层结构的优选结构，上述结构并不能具体限定本发明，只要是夹层结构都落入本发明的保护范围中。

本发明中，真空管道的形状可以是圆形或者N边形，N≥3，优选圆形和六边形。列车的形状可以与真空管道相同，也可以是专门的列车结构。

进一步，所述夹层结构为不锈钢、碳钢、钛或合金芯板。合金可以是铜合金、钛合金等。夹层结构优选采用耐高温材料制成，能够起到防火作用，且化学性能稳定、重量轻、耐金属疲劳等。当然，上述材质仅是本发明的几种优选方案，并不限定本发明的材质。

进一步，真空管道上设有闸门。

闸门的功能为：（1）通过关闭闸门隔绝空气，便于真空管道上的活动管道移出、移入；（2）便于维修；（3）当遇到空袭或应急时，通过关断闸门，维持真空状态；（4）对真空管道施工时，可通过关断闸门，使其他管道正常使用，分期投入运行。

闸门的一个优选结构为：闸门包括闸壳和设于闸壳内的闸板；闸壳的内腔与真空管道连通，闸板可沿闸壳进行移动实现关断与开启。

可以理解的是，本发明对闸门的结构不作具体限定。

进一步，真空管道上设有膨胀节，以吸收真空管道的热胀冷缩。

本发明的膨胀节是指可伸缩结构，膨胀节的形状不作限定，例如波纹管，或者管上设凹槽等，只要能实现伸缩即可。

真空管道由多段管道连接而成，每段管道的长度相同或者不同。膨胀节设置于相邻两管道之间，通过膨胀节将相邻两管道连接在一起。

进一步，所述膨胀节为内外环结构，以实现至少双层密封。

膨胀节内外环之间的腔体与管道的夹芯层连通；或者膨胀节内外环之间的腔体与一管道的夹芯层连通，且与另一管道的夹芯层不连通，这样可使得膨胀节的腔体与至少一管道的夹芯层共真空状态，实现双层密封。如果管道为三层夹芯结构，也可将膨胀节设置为三层结构。

另外，连接膨胀节的两管道之间还可通过带阀组管道连接，且带阀组管道上连接有可收缩管道，以随真空管道的热胀冷缩而变化。带阀组管道上设有第一阀门，通过第一阀门的闭合或断开实现两管道之间的连通或断开；第一阀门优选为电动阀。带阀组管道可通过第二阀门连接抽真空装置，通过打开第一阀门和第二阀门，可对相邻两管道同时抽真空，或者通过断开第一阀门，可对相邻两管道分别抽真空。带阀组管道上还可设置检测阀，可对第一阀门断开后的漏气情况进行检测。带阀组管道上还设有压力检测装置，压力检测装置为压力表和/或压力传感器。上述的阀门可以是手动阀或电动阀。

每段管道的两端连接有支架，管道的底部设有底座，支架与管道固定连接，至少一端的支架与底座活动连接，以随真空管道的热胀冷缩而移动。活动连接的方式可以是滚轮连接、滑动螺等任何活动方式。

进一步，真空管道的侧壁设有隧门，列车上设有对应的舱门。隧门和舱门一方面用于上下客，另一方面，便于较小尺寸货物的输入和输出。

进一步，真空管道上设有逃生口，列车上设有对应的逃生口。逃生口可设于侧壁或顶部，当遇到突发状况时便于人们逃生。本发明优选将逃生口设于顶部，因为真空管道处于离地架设时，列车处于悬空状态，两侧没有道路，因此从顶部更便于逃出。

进一步，所述舱门与列车之间设有隔气罩。隔气罩用于将舱门与列车的增压舱隔离，当打开舱门时，能够保持列车的增压舱内仍处于大气压状态，对不需下车的乘客不会产生影响。

进一步，所述逃生口与列车之间设有隔气罩。

进一步，所述隔气罩通过手动、电动方式旋出或旋入。

进一步，列车壳体夹层内的气压小于大气压，且大于真空管道腔体内的压力。由于真空管道内的列车内腔为增压舱，即列车内的压强为大气压，外部为真空；本发明将列车壳体设置为夹层结构，通过判断夹层内的压强变化，来判断是外层漏气还是内层漏气 。该泄漏的判断方法能够精确和快速判断出漏气位置，大大提高安全系数。

进一步，真空管道夹层内的气压小于大气压，且大于真空管道腔体内的压力。

进一步，所述真空管道在位于站点的位置设有活动管道，真空管道在与活动管道连接的端口处设有闸门。通过关闭闸门，使活动管道移出、移入；对移入的活动管道抽真空，开启闸门形成贯通的真空管道。

活动管道的底部设有滑轨，滑轨通过电动、气动或液压机构进行驱动。

当真空管道只有一条时，真空管道在位于站点的位置设有两排连接成一体的活动管道；当真空管道至少有两条时，真空管道在位于站点的位置设有至少三排连接成一体的活动管道。当将一个活动管道移出时，另外的活动管道补缺空位，再次形成贯通的真空管道，通入其他列车。至少两条真空管道之间并排排列，例如上下排列或水平排列。

通过设置活动管道，主要有以下优点：（1）便于让道；（2）便于列车的出入；（3）便于大量乘客以及大型货物的出入；（4）便于维修（5）用于应急。

本发明的站点可以是上下客站点、货物输送站点、维修站点或应急站点等。

进一步，真空管道可以离地架设，也可以设于海底隧道中等。

本发明的有益效果：

（1）真空管道和/或真空列车的壳体采用夹芯结构，不仅提高轻量化，而且单层泄漏，不会影响真空性能，大大提高安全系数；并且实现至少双层密封；

（2）通过设置可移入移出的活动管道，相比单独设置隧门、舱门而言，能够让大量乘客上下站，且能够运输大型货物，而舱门由于空间有限，只能让部分乘客进入进出；

（3）通过设置可移入移出的活动管道，当某一列车需要让道时，将其移出即可；

（4）当遇到恐袭或应急时，可通过闸门隔断或者活动管道移出，保护乘客安全；

（5）当部分真空管道在施工时，通过关断闸门，使施工部分的真空管道与未施工的管道隔开，进而让真空管道分期投入运行；当站点处的管道进行施工时，通过将活动管道移出，另一活动管道补入即可实现正常运行；

（6）通过优选将逃生口设于列车顶部，即使真空管道高空架设，乘客也可从顶部逃出，且顶部设有护栏，避免乘客从列车上坠落；

（7）当大量乘客上下站时，通过关闭闸门，移出活动管道，保证其他管道的密封；或者通过设置隔气罩，实现舱门或逃生口与列车之间的隔离，保证列车的密封性；

（8）通过设置膨胀节，一方面能够解决真空管道的热胀冷缩问题；另一方面，能够实现活动管道与真空管道本体之间的连接与脱离；

（9）通过判断夹芯层内的压强变化，能够精确和快速判断出漏气位置，大大提高安全系数。

附图说明

图1是本发明实施例1的夹层结构示意图；

图2是本发明实施例1的整体结构示意图；

图3是本发明实施例1的闸门结构示意图；

图4是本发明实施例2和实施例3的结构示意图；

图5是本发明实施例4的结构示意图；

图6是本发明实施例4活动管道移出的结构示意图；

图7是本发明实施例5的结构示意图；

图8是本发明实施例6的结构示意图；

图9是本发明实施例7的结构示意图；

图10是本发明实施例8的结构示意图；

图11是本发明实施例11的结构示意图；

图12是本发明实施例11钎料的结构示意图；

图13是本发明实施例13的结构示意图；

图14是本发明实施例14的结构示意图；

图15是本发明实施例15的结构示意图；

图16是本发明实施例16的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1~图3所示：一种真空列车，包括真空管道1及运行于真空管道内的列车2，真空管道1和列车壳体均为夹层结构3。夹层结构包括第一面板31、第二面板32和设于两面板之间的夹芯层33。

真空管道1由多段管道连接而成，为了防止真空管道的热胀冷缩，每相邻两管道之间均设有膨胀节4。膨胀节4为内外环结构，以实现双层密封。膨胀节内外环之间的腔体与一管道的夹芯层33连通，且与另一管道的夹芯层不连通，使得膨胀节的腔体与相连通的那一段管道的夹芯层之间共真空状态。

真空管道1上设有闸门5，闸门可设于管道上，也可设于膨胀节上，或者设于管道与膨胀节之间。本实施例中优选将闸门5设于膨胀节4的中部，即闸门5的两侧均连接膨胀节4。闸门5为电动控制，通过控制闸门5关断，使相邻两管道隔断；通过打开闸门5，使相邻两管道连通。

列车2在每列车厢上均设有舱门21，真空管道1的侧壁上均设有相对应的隧门11，且隧门11设于相应的站点或临时站点处，这样可便于上下客。列车2在每列车厢的顶部均设有至少一个逃生口22，每段管道上也设有相对应的逃生口。舱门21与列车2之间以及逃生口22与列车2之间均设有隔气罩。本实施例通过手动旋出隔气罩，使舱门或者逃生口与列车的增压舱相隔离，从而避免不下车的乘客受到气压冲击。乘客下车后，可关闭舱门，手动旋入隔气罩。

列车2的顶部还设有护栏23，当乘客从逃生口出去后，可通过扶住护23栏，避免从列车1的顶部坠落。列车1的内部设有爬梯，可通过爬梯爬至逃生口22处，并通过逃生梯24从列车2上爬下。

每段管道的两端连接有支架6，管道的底部设有底座7，支架6与管道固定连接，至少一端的支架6与底座7活动连接，以随真空管道的热胀冷缩而移动。

列车的底部设有滚轮，真空管道内设有轨道。

实施例2

如图4所示：与实施例1的基础之上，连接膨胀节4的相邻两管道之间还可通过带阀组管道8连接，且带阀组管道8上连接有可收缩管道81，以随真空管道的热胀冷缩而变化。

带阀组管道8上设有第一电动阀82，通过第一电动阀82的闭合或断开实现两管道之间的连通或断开；带阀组管道8可通过第二电动阀与抽真空装置管道连接，通过打开第一电动阀82和第二电动阀，可对相邻两管道同时抽真空；或者通过断开第一电动阀82，对相邻两管道分别抽真空。

带阀组管道8上还设有压力检测装置，压力检测装置包括压力表83和压力传感器84，压力表83可直接显示压力，压力传感器84可将检测到的压力数据通过控制系统传输至终端，如驾驶室和每节车厢的显示屏上，或者站点工作台的显示屏上，供乘客或工作人员了解管道夹芯层内的压强。

一段管道一端的支架6与底座7通过滑动螺61活动连接，与该段管道相邻的另一段管道的支架6与底座7固定连接。

实施例3

如图4所示：在实施例2的基础之上，带阀组管道8上还可设置检测阀85，当第一电动阀82断开后，通过打开检测阀85检查第一电动阀82是否漏气。本实施例的检测阀85优选为手动阀。

实施例4

如图5和图6所示：与实施例1的区别在于，真空管道1在位于站点的位置设有两排连接成一体的活动管道12，真空管道1在与活动管道连接的端口处设有隔绝空气的闸门5；通过关闭闸门5，使活动管道12移出、移入；对移入的活动管道12抽真空，开启闸门形成贯通的真空管道1。其中闸门5设于膨胀节4上。

本实施例中，两排活动管道12的底部设有滑轨8，可通过电机控制滑轨8带动活动管道12进行水平移动。活动管道12上设有与大气通断的阀门。

活动管道的移出包括以下步骤：

A1：关闭闸门、开启活动管道与大气连通的阀门，使得活动管道内的压强接近或等于大气压；

A2：将包含列车的活动管道向右移出，另一活动管道同步移动补缺空位；

A3：对补缺后的活动管道抽真空；

A4：打开闸门，使补缺后的活动管道与真空管道连通，再次形成贯通的真空管道。

若列车移出需要检修时，可从活动管道的一侧驶出。

活动管道的移进包括以下步骤：

B1：关闭闸门；

B2：将包含列车的活动管道移进，另一活动管道同步移动；

B3：对活动管道进行抽真空，打开闸门，再次形成贯通的真空管道。

本实施例中，包含列车的活动管道通12过与膨胀节4断开，实现移出；或者当包含列车的活动管道移入真空管道后，通过与膨胀节4连接成一体，打开闸门，再次形成贯通的真空管道。

实施例5

如图7所示：与实施例4的区别在于，真空管道1有两条，且水平排列，两条真空管道在位于站点的位置共设三排连接成一体的活动管道12。三排活动管道12的底部设有滑轨8。

当一条真空管道上的活动管道移出或移入时，另外两条活动管道同步移动补缺空位。

原理同实施例4，此处不再赘述。

实施例6

如图8所示：与实施例5的区别在于，真空管道有两条，两条真空管道在位于站点的位置共设四排连接成一体的活动管道。四排活动管道的底部设有滑轨。

例如：活动管道1#与活动管道2#分别与两条真空管道连接，活动管道3#与活动管道4#并列设在活动管道2#的一侧。列车驶入活动管道1#内准备进站时，活动管道1#向左移出，其他活动管道同步移动，即活动管道2#移动至活动管道1#的原始位置，活动管道3#移动至活动管道2#的原始位置，活动管道4#移动至活动管道3#的原始位置。

当上述列车上下客结束后，而另一辆列车驶入活动管道3#内之前，还需进行一次空移，即四排活动管道向左同步移动，使得活动管道3#和活动管道4#分别与两条真空管道连接，活动管道1#和活动管道2#位于活动管道3#的一侧。当列车驶入活动管道4#内准备进站时，活动管道4#向右移出，活动管道1#、活动管道2#与活动管道3#同步移动补缺空位即可。

总之，可通过四排活动管道的不断移入移出，实现各个列车的出入隧。

实施例7

如图9所示：与实施例1的区别在于，真空管道为六边形，真空管道有两条，且上下排列。

其他同实施例1。

实施例8

如图10所示：在实施例1中，列车壳体夹层内的压强小于大气压，且大于真空管道腔体内的压强。由于真空管道内的列车内腔为增压舱，即列车内的压强为大气压，外部为真空；本发明将列车壳体设置为夹层结构，通过判断夹层内的压强变化，来判断是外层漏气还是内层漏气 。

具体的增压舱泄露判断方法包括：

C1：获取管道壳体夹芯层内的标定压强值；

C2：实时检测夹芯层内的压强值，若检测到某一时刻的压强值大于标定压强值，则列车壳体的内层发生泄漏；若检测到某一时刻的压强值小于标定压强值，则列车壳体的外层发生泄漏。

真空管道夹层内的压强小于大气压，且大于真空管道腔体内的压力。由于真空管道内为真空，外部为大气压，将真空管道设置为夹层结构，当检测到夹层的压强大于标定压强值，表明真空管道的外层漏气；若夹层的压强小于标定压强值，则表明内层漏气。

上述的标定压强值为控制器中预设的阈值范围，控制器将获取的夹芯层内压强值与阈值范围进行对比，来判断真空管道或者列车是否泄漏。该阈值范围介于真空与大气压之间。

例如：真空管道夹层内的压强P1为1KPa，真空管道内腔的压强P2为0.1KPa，真空管道外部的压强P3为100KPa。当检测到某一时刻夹层内的压强P1突然升至50KPa时，则说明列车壳体的外层面板漏气，需要关闭闸门，进行检查；当检测到某一时刻夹层内的压强P1突然降至0.5KPa时，则说明列车壳体的内层面板漏气。

又例如：列车增压舱内的压强P4为100KPa，列车壳体夹层内的压强P5为10KPa，真空管道内腔的压强P2为0.1KPa。当检测到某一时刻夹层内的压强P5突然升至30KPa时，则说明列车壳体的内层面板漏气，需要关闭闸门，进行检查；当检测到某一时刻夹层内的压强P5突然降至0.5KPa时，则说明列车壳体的外层面板漏气。

本实施例的阈值范围的误差优选为±10 KPa。

实施例9

与实施例1的区别在于，真空管道采用夹层结构，而列车外壳采用非夹层结构。

其他同实施例1。

实施例10

与实施例9的区别在于，列车外壳采用夹层结构，而真空管道采用非夹层结构。

其他同实施例9。

实施例11

如图11和图12所示：实施例1中，夹芯层33包括设于两面板之间的多个空心管331，空心管与面板之间通过钎焊连接。空心管331的截面为圆形，具有受力均匀、不易变形、稳定性高等优点，且制作工艺简单，成本低廉。多个空心管间隔排列，即夹芯层设有间隙，相比现有的蜂窝板而言，便于抽真空，实现双层密封。空心管331的两端设有翻边332，能够增大空心管与面板之间的钎焊面积，提高整体结构的强度和稳定性。本发明的翻边是指设于空心管上的接触面，以增大空心管与面板之间的接触面积，接触面的形状不作具体限定。

空心管的翻边332与第一面板31、第二面板32之间通过钎料34钎焊相接，通过钎焊，能够使整体结构受力更加均匀，整体结构更加稳固。钎料冲孔翻边，该翻边是沿钎料的孔垂直向下翻，使得空心管套在钎料的翻边上定位，这样，就能防止空心管在钎焊过程中移位，大大提高空心管位置的准确度。

本实施例中，第一面板31、第二面板32和空心管331均为不锈钢材质，钎料34采用铜钎料。夹层结构为弧形结构，即第一面板31和第二面板32均为弧形板。真空管道1由多块夹层结构板通过焊接、铆接、螺接、榫接、插接或套接等方式拼接形成截面形状为圆形的管道以及列车外壳结构。

实施例12

与实施例11的区别在于，真空管道为六边形，夹层结构为平面结构，即第一面板31和第二面板32均为平面板。

实施例13

如图13所示:与实施例11或实施例12的区别在于，夹芯层包括设于两面板之间且间隔设置的多块瓦楞板333，瓦楞板333竖向设于两面板之间，瓦楞板333带有一定的厚度，可增大与面板之间的连接面积。瓦楞板333与两面板之间钎焊连接。

瓦楞板333和两个面板的材质均为钛，钎料采用铝钎料。钎料直接铺于多块瓦楞板上。

实施例14

如图14所示:与实施例13的区别在于，夹芯层包括设于两面板之间且间隔设置的多块波浪板334。

其他结构同实施例13，此处不再赘述。

实施例15

如图15所示:与实施例13的区别在于，夹芯层的每个瓦楞芯均是由两块瓦楞芯板相对称连接组成，形成截面形状为六边形的芯管335。多个六边形的芯管335间隔排列。

其他结构同实施例13，此处不再赘述。

实施例16

如图16所示:与实施例13的区别在于，瓦楞板333横向设于两面板之间，瓦楞板333的平面处与面板之间钎焊连接。相比与实施例13，本实施例可降低瓦楞板的板厚，且连接更加稳定。

实施例17

与实施例13的区别在于，瓦楞板与面板之间采用电阻焊连接成一体。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种真空列车，包括真空管道及运行于真空管道内的列车，其特征是：真空管道和/或列车壳体为夹层结构，单层漏气不影响真空性能。

2.根据权利要求1所述的一种真空列车，其特征是：所述夹层结构为不锈钢、碳钢、钛或合金芯板。

3.根据权利要求1或2所述的一种真空列车，其特征是：真空管道上设有闸门。

4.根据权利要求1或2所述的一种真空列车，其特征是：真空管道上设有膨胀节，以吸收真空管道的热胀冷缩。

5.根据权利要求4所述的一种真空列车，其特征是：所述膨胀节为内外环结构，以实现双层密封。

6.根据权利要求1或2所述的一种真空列车，其特征是：真空管道的侧壁设有隧门，列车上设有对应的舱门。

7.根据权利要求1或2所述的一种真空列车，其特征是：真空管道上设有逃生口，列车上设有对应的逃生口。

8.根据权利要求6所述的一种真空列车，其特征是：所述舱门与列车之间设有隔气罩；或者所述逃生口与列车之间设有隔气罩。

9.根据权利要求8所述的一种真空列车，其特征是：所述隔气罩通过手动、电动方式旋出或旋入。

10.根据权利要求1或2所述的一种真空列车，其特征是：列车壳体夹层内的气压小于大气压，且大于真空管道腔体内的压力。

11.根据权利要求1或2所述的一种真空列车，其特征是：真空管道夹层内的气压小于大气压，且大于真空管道腔体内的压力。

12.根据权利要求1或2所述的一种真空列车，其特征是：所述真空管道在位于站点的位置设有活动管道，真空管道在与活动管道连接的端口处设有闸门。