CN113758113A - 一种真空管道磁浮列车的电磁悬浮装置冷却系统、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却系统，包括：T型轨道，安装在电磁悬浮装置上发热区域内的温度监测装置，用于监测发热区域的表面温度；冷却装置，安装在真空管道的T型轨道内，用于向发热区域喷射用于降温的流体；第一控制装置，与温度监测装置和冷却装置相连，用于根据表面温度判断当前是否需要对发热区域进行降温，且当判断当前需要对发热区域进行降温时，向冷却装置发送第一触发信号，以控制冷却装置向发热区域喷射流体，使得表面温度到预设的安全温度，其中，第一触发信号包括：根据表面温度和安全温度计算所得的流体总用量，以及根据列车的位置、车长和运行速度计算所得的喷射时间，喷射时间包括开始时间和结束时间。

Description

一种真空管道磁浮列车的电磁悬浮装置冷却系统、装置及 方法

技术领域

本发明涉及真空管道磁悬浮列车技术领域，具体涉及一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却系统、装置及冷却方法。

背景技术

目前来看，低真空管道常导电磁悬浮高速列车系统是当下最成熟，最具备工程化潜力的低真空管道高速磁浮列车技术。其核心部件就包括电磁悬浮器。电磁悬浮器工作时，励磁绕组电流通过线圈导体，并在电磁线圈中由电能损耗成热能，使线圈温度升高，一方面，温度过高会使得线圈的电阻增大，电流降低,从而导致磁势减弱，磁力降低，另一方面，线圈温度升高还可能会导致绝缘层的碳化损坏，甚至会出现匝间击穿短路导致电磁铁损毁。

电磁悬浮器的散热，主要依赖于电磁铁表面与周围流体的对流传热，对于真空管道列车，管道内的气体密度较低，气体对流换热的能力也随之降低，无法满足散热需求，对列车运行时的高温区域进行冷却降温。

现有技术中，通常利用热交换原理实现对列车的冷却降温，例如，专利申请号为202110103946.0的发明专利申请提供的一种冷却兼氧气供应系统，通过在列车的发热设备舱的高温区域设置高压冷气喷头，喷射高压冷气实现降温冷却。但是这项技术存在以下缺点，由于需要在每辆列车上设置该冷却兼氧气供应系统，所需成本较高。

或者如专利申请号为202010845177.7的专利申请通过在列车的高温区域上设置冷液管道，将冷液管道与散热器相连接，并设置冷却液温度控制反馈系统、冷却液流速调节系统和控制器，实现循环冷却。但是该方法是通过使得冷却液流经冷液管道对高温区域进行降温，由于高温区域是直接与冷液管道进行热交换，对冷却液的利用效率较低，且冷液管道的管壁存在一定的厚度，冷却液的冷却效果也会受到冷液管道壁厚的影响；另一方面，在列车上设置管道，不仅成本较高，也影响列车的外观和整体结构设计，并且由于列车是在真空管道中运行，列车的结构设计也将大大影响真空管道的结构设计。

或者在进站处的导轨上设置冷却装置，例如，申请号为202010796771.1的发明专利申请公布了一种真空管道磁悬浮列车的进站冷却系统，该申请通过外置的机械臂在列车进站时对高温部件进行冷却降温，但由于真空管道磁浮列车的高密封性要求，以停车进站的方式进行冷却十分不便，一方面，由于磁悬浮列车运行成本较高，列车的站点往往设置在两个城市之间，站点相隔较远，无法及时满足列车散热需求，而散热不及时将会降低列车的使用寿命，甚至可能引起安全事故；另外，列车进站停靠的时间有限，且还需要提供乘客上下车的时间(由于乘客上下车时，需要对列车外部进行加压加氧，不利于冷却装置正常工作)，因此若采用进站冷却的方式还存在耗时长的缺点。

因此，亟需一种能够在列车运行时对列车的高温区域有效降温的方法或系统。

发明内容

为了部分地解决或部分缓解上述技术问题，本发明第一方面在于，提供了一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却系统，包括T型轨道，以及

温度监测装置，安装在电磁悬浮装置上的发热区域内，用于监测发热区域的表面温度；

冷却装置，安装在T型轨道内，用于向发热区域喷射用于降温的流体；

第一控制装置，与温度监测装置和冷却装置相连，用于根据表面温度判断当前是否需要对发热区域进行降温，且当判断出当前需要对发热区域进行降温时，向冷却装置发送第一触发信号，以控制冷却装置向发热区域喷射流体，使得表面温度降低到预设的安全温度，

其中，第一触发信号包括：根据表面温度和安全温度计算所得的流体总用量，以及根据列车的位置、车长和运行速度计算所得的喷射时间，其中，喷射时间包括开始时间和结束时间。

进一步地，在一些实施例中，冷却装置包括：

冷气射流模块，安装在T型轨道的第一表面，用于向发热区域喷射流体；

供气模块，安装在T型轨道内，分别与冷气射流模块和第一控制装置相连，用于响应于第一触发信号，根据流体总用量和喷射时间向冷气射流模块提供流体。

进一步地，在一些实施例中，第一控制装置包括：

判断模块，用于判断当前是否需要对发热区域进行降温；

第一计算模块，与判断模块相连，用于当判断模块判断当前需要对发热区域进行降温时，根据表面温度和安全温度计算将表面温度降低到安全温度所需的流体总用量；

第二计算模块，用于根据列车的位置、车长和运行速度计算冷却装置喷射流体的喷射时间；

控制模块，与第一、二计算模块以及冷却装置相连，用于根据流体总用量和喷射时间生成第一触发信号，并发送至冷却装置，以控制冷却装置向发热区域定量地喷射流体。

进一步地，在一些实施例中，冷却射流模块包括设置在第一表面的多个射流孔；相应地，第一控制模块还包括：

第三计算模块，与第一、二计算模块以及控制模块相连，根据流体总用量、喷射时间和射流孔的个数计算每个射流孔各自所需的单孔流体用量；其中，第一触发信号还包括单孔流体用量。

进一步地，在一些实施例中，还包括：车-轨间隙传感器，用于采集电磁悬浮装置与T型轨道的第一表面之间的间距H。

进一步地，在一些实施例中，还包括：用于控制温度监测装置的开和关的第二控制装置，第二控制装置与温度监测装置以及车-轨间隙传感器相连，用于根据车-轨间隙传感器所采集的间距H和预设间距阈值判断当前是否需要启动温度监测装置，且当判断出当前需要启动温度监测装置时，向温度监测装置发送第二触发信号，以开启温度监测装置以监测发热区域的表面温度。

进一步地，在一些实施例中，冷却射流模块包括设置在第一表面上的至少两列射流孔。

进一步地，在一些实施例中，在第一表面上的设置有两列射流孔，且两列射流孔在第一表面的分布关系满足以下条件：D＝1/2H～1/5H，L＝7D～10D，3D≤P₁≤5D，2D≤P₂≤4D；

其中，D为射流孔的直径，L为射流孔的孔深，H为电磁悬浮装置与所述T型轨道之间的距离，P₁为横向孔间距，P₂为纵向孔间距。

本发明第二方面在于，提供了一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却的方法，包括步骤：

通过温度监测装置监测列车的发热区域的表面温度；

通过第一控制装置根据表面温度判断当前是否需要对发热区域进行降温，且

当判断出当前需要对发热区域进行降温时，第一控制装置生成并向冷却装置发送第一触发信号，以控制冷却装置向发热区域喷射流体，使得表面温度降低到预设的安全温度；

其中，第一触发信号包括根据表面温度和安全温度计算所得的流体总用量，以及根据列车位置、车长和运行速度计算所得的喷射时间，喷射时间包括开始时间和结束时间。

进一步地，在一些实施例中，第一控制装置生成第一触发信号的步骤，具体包括步骤：

根据表面温度和安全温度计算进行降温所需的流体总用量；

根据列车的位置、车长和运行速度计算喷射流体的喷射时间；

根据流体总用量和喷射时间生成第一触发信号。

进一步地，在一些实施例中，冷却装置包括多个射流孔，相应地，生成第一触发信号的步骤，还包括步骤：

根据流体总用量、喷射时间和射流孔的个数计算每个射流孔各自所需的单孔流体用量；

基于流体总用量、喷射时间和单孔流体用量生成第一触发信号。

本发明第三方面在于，还提供了一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置的冷却装置，包括：

冷气射流模块，用于向电磁悬浮装置的发热区域喷射用于降温的流体；

供气模块，与冷气射流模块相连，用于向冷气射流模块提供流体，

其中，冷气射流模块包括：多个射流孔，且多个射流孔在真空管道中T型轨道的第一表面的分布关系满足以下条件：D＝1/2H～1/5H，L＝7D～10D，3D≤P₁≤5D，2D≤P₂≤4D；

其中，D为射流孔的直径，L为射流孔的孔深，H为电磁悬浮装置与T型轨道之间的距离，P₁为横向孔间距，P₂为纵向孔间距。

有益效果：

本发明提供的一种真空管道中磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却系统、装置及方法，通过在真空管道的T型轨道的第一表面上设置若干冷却射流孔，当需要对电磁悬浮装置的发热区域进行降温时，冷却射流孔向发热区域喷射流体进行降温，并通过第一控制装置控制冷却射流孔喷射流体的流量和喷射时间。相较于现有技术，本发明一方面在于，能够在列车运行期间及时地实现对列车电磁悬浮装置的降温冷却，避免长时间高温运行降低电磁悬浮装置的使用寿命，或由于温度过高造成电磁悬浮装置损毁，影响列车行车安全；另一方面，本发明通过设置冷气射流孔喷射流体与列车的发热区域直接进行热交换，提高了冷却效率，冷却效果较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一示例性实施例的一种冷却系统的装置示意图；

图2是本发明一示例性实施例的冷却装置安装位置示意图；

图3是本发明一示例性实施例的冷却装置的结构示意图；

图4是本发明一示例性实施例的射流孔分布关系示意图；

图5是本发明一示例性实施例的方法流程示意图；

图6是本发明一示例性实施例的冷却方法流程示意图。

1-列车(高速磁浮车体)，2-T型轨道，3-真空管道，4-冷却装置的安装区域，5-供气腔，6-射流孔(冲击射流孔)，7-发热区域，8-高压冷气储气罐，9射流孔入口面，10-射流孔出口面，11车-轨间隙传感器，12-温度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”、“相连”等，应做广义理解，例如“相连”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是无线连接，也可以是无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1，为本发明一示例性实施例的一种真空管道磁悬浮列车的冷却系统，包括：

安装在真空管道内的T型轨道，用于向磁悬浮列车提供行驶轨道；

温度监测装置，安装在电磁悬浮装置上发热区域7内，用于监测发热区域7的表面温度；

冷却装置，安装在真空管道3的T型轨道2内，用于向发热区域7喷射用于降温的流体；

第一控制装置，与温度监测装置和冷却装置相连，用于根据表面温度判断当前是否需要对发热区域7进行降温，且当判断当前需要向发热区域7进行降温时，向冷却装置发送第一触发信号，以控制冷却装置向发热区域7喷射流体，使得表面温度降低到预设的安全温度。

在一些实施例中，第一控制装置根据表面温度和安全温度计算，将上述发热区域7从所监测到的表面温度降低到该安全温度总共所需的流体总用量，相应地，上述第一触发信号包括(或携带有)：根据该表面温度和安全温度计算所得的流体总用量，以及根据列车的位置、车长和运行速度计算所得的喷射时间，喷射时间包括开始时间和结束时间。

在一些实施例中，温度监测装置采用温度传感器12监测电磁悬浮装置发热区域7的表面温度，优选地，采用热电偶传感器。具体地，温度传感器12安装位置参见图3。

在一些实施例中，冷却装置安装在T型轨道上，具体地，冷却装置的安装区域4参见图2。

在一些实施例中，列车1的位置通过列车1车头距离冷却装置的距离S进行表征，列车1运行过程中与第一控制装置保持无线通信连接，将车头与冷却装置之间的距离S和行车速度V传输至第一控制装置中，用于后续计算用于降温的流体用量(流体总用量和单孔流体用量)和喷射时间。

优选地，在一些实施例中，该第一控制装置为铁路通信系统。

进一步地，在一些实施例中，冷却装置包括：

冷气射流模块，安装在T型轨道的第一表面，用于向发热区域7喷射流体；其中，第一表面指T型轨道2横梁上左右两端的下端面；

供气模块，安装在T型轨道内，分别与冷气射流模块和第一控制装置相连，用于响应于上述第一控制装置所发送的第一触发信号，根据该第一触发信号中的流体总用量和喷射时间向冷气射流模块提供流体。

优选地，在一些实施例中，用于降温的流体可选用高压冷气。

进一步地，在一些实施例中，该第一控制装置包括：

判断模块，用于判断当前是否需要对发热区域7进行降温；

第一计算模块，与判断模块相连，用于当判断模块判断出当前需要对发热区域7进行降温时，根据表面温度和安全温度计算将表面温度降低到安全温度所需的流体总用量；

第二计算模块，用于根据列车1的位置、车长和运行速度计算冷却装置喷射流体的喷射时间；

控制模块，与第一、二计算模块以及冷却装置相连，用于根据流体总用量和喷射时间生成第一触发信号，并发送至冷却装置，以控制冷却装置向发热区域7定量地喷射流体。

具体地，在一些实施例中，当温度监测模块所监测到的表面温度超过预设的安全温度时，判断当前需要对发热区域7进行降温，并触发第一控制装置计算流体的用量和喷射时间；否则，判断当前不需要对发热区域7进行降温，并向温度监测发送相应的控制信号，以控制其继续监测上述发热区域7的表面温度。

在一些实施例中，安全温度为能够保证列车在真空管道内安全行驶时的最高表面温度，优选地，安全温度低于最高表面温度，例如，安全温度＝最高表面温度×0.85。

在一些实施例中，该第一计算模块具体包括：

换热量计算单元，用于根据上述表面温度T和预设的安全温度T₀计算将电磁悬浮装置冷却到安全温度T₀所需的换热量Q(具体地，根据发热区域的面积(即换热面积)、发热区域的材料的导热系数以及发热区域需要降低的温度计算得到该换热量Q)；

流体用量计算单元，用于根据换热量Q、冲击冷却的表面换热系数h(或对流换热系数)以及表面温度与安全温度的差值△T，计算将电磁悬浮装置冷却到安全温度所需的流体总用量，计算公式如下：

当然，在另一些实施例中，为了进一步保证列车的安全运行，当列车的电磁悬浮装置的发热区域的表面温度超过安全温度时，可将发热区域的温度降低到指定温度(低于安全温度)以下，例如，指定温度＝安全温度×0.8，相应地，上述公式(1)中的差值△T为表面温度和指定温度之差。

在一些实施例中，列车与第一控制装置保持无线通信连接，将t₀时刻列车车头距离冷却装置(冷却射流孔)的距离S和行车速度V实时传输至第一控制装置，列车的车长X可预存于第一控制装置中，当t₀时刻监测到表面温度大于安全温度时，计算喷射的开始时间为：

t₁＝t₀+S/V (2)

喷射的结束时间为：

t₂＝t₁+X/V (3)

优选地，在一些实施例中，冷却射流模块包括设置在第一表面的多个射流孔；相应地，该第一控制装置还包括：第三计算模块，该第三计算模块与第一、二计算模块以及控制模块相连，根据流体总用量q、喷射时间(开始时间t₁和结束时间t₂)和射流孔的个数N计算每个射流孔各自所需的单孔流体用量；相应地，控制模块中生成的第一触发信号还包括单孔流体用量。

其中单孔(单位时间)流体用量的计算公式为：

参见图5，在一些实施例中，该第一控制装置的工作流程为：

获取温度传感器12监测到的表面温度，根据表面温度判断当前是否需要对发热区域7进行降温，若判断出当前需要对发热区域7进行降温，进一步地，根据表面温度T和安全温度计算降温所需的流体总用量，具体地，根据表面温度T和安全温度的温度差与换热量Q、冲击冷却的表面换热系数h(或对流换热系数)计算所需的流体总用量(当然，在另一些实施例中，本领域技术人员还可以根据L，D，P₁，P₂，T结合本领域的公知常识计算降温所需的流体总用量q)，然后控制高压冷气储气罐8开始向供气腔5放气，且放气量即为q；并且，根据t₀时刻列车1的行车速度、车长以及车头距离冷却装置的距离计算喷射流体的开始时间t₁和结束时间t₂，相应地，在t₁时刻开启射流孔，在t₂时刻关闭射流孔。

具体地，在一些实施例中，冷气射流模块包括设置在第一表面的若干射流孔6，供气模块包括高压冷气储气罐8(存储有高压冷气，例如，高压液氧)和供气腔5。其中，高压冷气储气罐8与供气腔5通过冷气管路连接，供气腔5与若干射流孔入口面9相连，且高压冷气储气罐8和供气腔5之间设有电磁流量阀(与第一控制装置相连)，用于控制流体的用量。

当需要对发热区域7进行降温时，高压冷气储气罐在电磁流量阀(接收第一控制装置的触发信号)的控制下，向供气腔定量地(即，向供应腔供应一定量的流体，流体的用量即为计算所得的流体总用量)供应流体，流体流经冷气管路到达供气腔，最后通过若干射流孔向发热区域7喷射，对发热区域7进行降温。

在一些实施例中，该系统还包括：车-轨间隙传感器11，用于测量电磁悬浮器与T型轨道的第一表面之间的间距H。

进一步地，在一些实施例中，还包括用于控制温度监测装置的开和关的第二控制装置，该第二控制装置与温度监测装置、车-轨间隙传感器相连，车-轨间隙传感器将所采集的间距H(即车轨间距)实时上传到第二控制装置中，第二控制装置用于根据车轨间距H和预设间距阈值判断当前是否需要启动温度监测装置，且判断出当前需要启动温度监测装置时，向温度监测装置发送第二触发信号，以开启温度监测装置以监测发热区域的表面温度；

具体地，在一些实施例中，当所采集到的间距H≤预设间距阈值(根据列车安全运行的标准进行设定)时，第二控制装置向温度检测装置发送第二触发信号，以开启温度监测装置。

在一些实施例中，第一控制装置和第二控制装置为同一控制装置，参见图1。

由于不同列车的结构存在一定差异，因此，不同列车与T型轨道间的车轨间距H不同，目前的列车车型的车轨间距H一般在10mm-50mm的范围以内。

优选地，在一些实施例中，冲击射流孔6为可伸缩孔，当车轨间距H较大时，可以适当伸展冲击射流孔6，减小射流孔出口面10与发热区域7的间距。

在一些实施例中，该车-轨间隙传感器11安装在列车上与T型轨道2的第一表面相对应的位置，参见图3。

在一些实施例中，在T型轨道的第一表面设有多个射流孔6，射流孔6在第一表面上的分布关系与该系统的冷却效果存在定量的关系式：

Nu＝f(Re_D,D,L,P₁,P₂,H) (5)

其中，Nu为冷却效果(即努赛尔数)，Re_D为雷诺系数(或雷诺数)，D为冷却射流孔的直径，L为射流孔的孔深，H为所述列车的电磁悬浮装置与T型轨道之间的距离，P₁为横向孔间距，P₂为纵向孔间距。

上述定量关系式和表面换热系数h可通过数值仿真或实验测量确定。

其中，

ρ为流体密度，v为流体流速，D为冲击射流孔的直径，r为流体的动力粘度。

参见图4，优选地，在一些实施例中，冷却射流装置包括设置在第一表面上的两列冲击射流孔6(或冷却射流孔)，且两列冲击射流孔6在第一表面上的分布关系满足以下条件：D＝1/2H～1/5H，L＝7D～10D，3D≤P₁≤5D，2D≤P₂≤4D；

其中，D为冷却射流孔的直径，L为冷却射流孔的孔深，H为所述列车的电磁悬浮装置与T型轨道之间的距离，P₁为横向孔间距，P₂为纵向孔间距。

优选地，在一些实施例中，根据冲击射流孔6的冷却效果确定冲击射流孔6的分布位置和数量，例如，若是两列射流孔无法满足列车的冷却需求，还可以在第一表面上设置多列冲击射流孔6(例如，设置三列冲击射流孔)，多列冲击射流孔的列间距和孔间距可以参照两列射流孔的参数进行设置。

由于列车1的各个发热区域7之间存在温度差，或者同一发热区域7存在发热不均匀的现象，优选地，在一些实施例中，对应不同发热区域7，或对应同一发热区域7的不同位置的冲击射流孔6的流体用量不同。

冲击射流孔的冷却效果受到众多因素的影响，例如，流体的种类、孔深L、射流孔的直径D、流体流速v以及冲击射流孔的分布位置，优选地，在一些实施例中，为了增大冲击射流孔的冷却效果，可适当地扩大冲击射流孔的直径。

例如，当发热区域7的一侧温度高于另一侧的温度时，与发热区域中温度高的一侧相对应的一列射流孔(即第一列射流孔)的直径大于另一侧的射流孔(即第二列射流孔)的直径，相应的，为了向第一列和第二列射流孔提供不同量的流体，采用不同供气腔向该冲击射流孔供应流量。具体地，分别设置有与第一列射流孔和第二列射流孔相连的第一供气腔和第二供气腔(第一、二供气腔均与高压冷气储气罐相连通)，其中第一供气腔中的流体含量大于第二供气腔中的流体含量，也即是说，高压冷气储气罐8向第一供气腔提供的流体量大于向第二供气腔的提供的流体量，使得第一列射流孔的冷却效果比第二列射流孔冷却效果好。

实施例二

本发明第二方面在于，提供了一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却的方法，该方法所采用的相关装置或结构参见实施例一，包括步骤：

S101，通过温度监测装置监测发热区域的表面温度。

S103，通过第一控制装置根据表面温度判断是否对发热区域7进行降温，且当判断当前需要对发热区域进行降温时，执行步骤S105；否则，继续监测。

S105，第一控制装置向冷却装置发送第一触发信号，以控制冷却装置向发热区域7喷射流体，使得表面温度降低到预设的安全温度。

在本发明的一些实施例中，该第一触发信号包括根据表面温度和安全温度计算所得的流体总用量，以及根据列车1位置、车长和运行速度计算所得的喷射时间，喷射时间包括开始时间和结束时间。

具体地，在一些实施例中，当温度监测模块所监测到的表面温度超过预设的安全温度时，判断当前需要对发热区域7进行降温，并触发第一控制装置计算流体的用量和喷射时间；否则，判断当前不需要对发热区域7进行降温，继续监测表面温度。

进一步地，在一些实施例中，第一控制装置向冷却装置发送第一触发信号的步骤，具体包括步骤：

步骤1：根据表面温度和安全温度计算进行降温所需的流体总用量。

具体地，在一些实施例中，根据表面温度和安全温度计算所需的流体总用量的步骤，具体包括步骤：

根据所监测到的表面温度T和预设的安全温度T₀计算将电磁悬浮装置冷却到安全温度T₀所需的换热量Q；

根据换热量Q、冲击冷却的表面换热系数h以及表面温度与安全温度的差值△T，计算将电磁悬浮装置冷却到安全温度所需的流体总用量，计算公式如下：

步骤2：根据列车的位置、车长和运行速度计算冷却装置喷射流体的喷射时间。

在一些实施例中，列车1与第一控制装置保持无线通信连接，列车将t₀时刻列车车头距冷却装置的距离S和行车速度V实时传输至第一控制装置，列车的车长X可预存于第一控制装置中，当t₀时刻监测到表面温度大于安全温度时，计算喷射的开始时间为：

t₁＝t₀+S/V (2)

喷射的结束时间为：

t₂＝t₁+X/V (3)

根据流体总用量和喷射时间生成第一触发信号，并发送至冷却装置，以控制冷却装置向发热区域7定量地进行喷射流体。

优选地，在一些实施例中，冷却装置包括设置在真空管道的T型轨道2的第一表面上的多个射流孔6，相应的，生成第一触发信号的步骤，具体包括步骤：

根据流体总用量、喷射时间和喷射过程中所用的射流孔的个数计算单个每个射流孔各自所需的单孔流体用量；

基于流体总用量、喷射时间和单孔流体用量生成第一触发信号。

其中单孔(单位时间)流体用量的计算公式为：

实施例三

本发明第三方面在于，提供了一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却装置，该装置包括：

冷气射流模块，用于向电磁悬浮装置的发热区域7喷射用于降温的流体；

供气模块，与冷气射流模块相连，用于向冷气射流模块提供流体。

在一些实施例中，上述冷气射流模块包括：多个射流孔，且多个射流孔在真空管道中T型轨道的第一表面的分布关系满足以下条件：D＝1/2H～1/5H，L＝7D～10D，3D≤P₁≤5D，2D≤P₂≤4D。

其中，D为射流孔的直径，L为射流孔的孔深，H为电磁悬浮装置与T型轨道之间的距离，P₁为横向孔间距，P₂为纵向孔间距。

由于冲击射流孔对列车1的发热区域7的冷却效果受到众多因素的影响，例如，流体的种类、孔深L、射流孔的直径D、流体流速v以及冲击射流孔的分布位置，因此，优选地，在一些实施例中，为了增大冲击射流孔的冷却效果，可适当地扩大冲击射流孔的直径。

例如，当发热区域7的一侧温度高于另一侧的温度时，与发热区域中温度高的一侧相对应的一列射流孔(即第一列射流孔)的直径大于另一侧的射流孔(即第二列射流孔)的直径，相应的，为了向第一列和第二列射流孔提供不同量的流体，采用不同供气腔向该冲击射流孔供应流量。具体地，分别设置有与第一列射流孔和第二列射流孔相连的第一供气腔和第二供气腔(第一、二供气腔均与高压冷气储气罐相连通)，其中第一供气腔中的流体含量大于第二供气腔中的流体含量，也即是说，高压冷气储气罐8向第一供气腔提供的流体量大于向第二供气腔的提供的流体量，使得第一列射流孔的冷却效果比第二列射流孔冷却效果好。

优选地，在一些实施例中，根据冲击射流孔6的冷却效果确定冲击射流孔6的分布位置和数量，例如，若是两列射流孔无法满足列车的冷却需求，还可以在第一表面上设置多列冲击射流孔6(例如，设置三列冲击射流孔)，多列冲击射流孔的列间距和孔间距可以参照两列射流孔的参数进行设置。

优选地，在一些实施例中，冲击射流孔6为可伸缩孔，当车轨间距H较大时，可以适当伸展冲击射流孔6，减小射流孔出口面10与发热区域7的间距，当车轨间距较小时，可以适应性地收缩冲击射流孔，避免射流孔的出口面与发热区域距离过小甚至直接接触，引发安全事故。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却系统，其特征在于，包括T型轨道，以及

温度监测装置，安装在所述电磁悬浮装置上的发热区域内，用于监测所述发热区域的表面温度；

冷却装置，安装在所述T型轨道内，用于向所述发热区域喷射用于降温的流体；

第一控制装置，与所述温度监测装置和所述冷却装置相连，用于根据所述表面温度判断当前是否需要对所述发热区域进行降温，且当判断出当前需要对所述发热区域进行降温时，向所述冷却装置发送第一触发信号，以控制所述冷却装置向所述发热区域喷射所述流体，使得所述表面温度降低到预设的安全温度，其中，所述第一触发信号包括：根据所述表面温度和所述安全温度计算所得的流体总用量，以及根据所述列车的位置、车长和运行速度计算所得的喷射时间，所述喷射时间包括开始时间和结束时间。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却装置包括：冷气射流模块，安装在所述T型轨道的第一表面，用于向所述发热区域喷射所述流体；

供气模块，安装在所述T型轨道内，分别与所述冷气射流模块和所述第一控制装置相连，用于响应于所述第一触发信号，根据所述流体总用量和所述喷射时间向所述冷气射流模块提供所述流体；和/或，

所述第一控制装置包括：

判断模块，用于判断当前是否需要对所述发热区域进行降温；

第一计算模块，与所述判断模块相连，用于当所述判断模块判断当前需要对所述发热区域进行降温时，根据所述表面温度和所述安全温度计算将所述表面温度降低到所述安全温度所需的所述流体总用量；

第二计算模块，用于根据所述列车的位置、车长和运行速度计算所述冷却装置喷射流体的喷射时间；

控制模块，与第一、二计算模块以及所述冷却装置相连，用于根据所述流体总用量和所述喷射时间生成第一触发信号，并发送至所述冷却装置，以控制所述冷却装置向所述发热区域定量地喷射所述流体。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却射流模块包括设置在所述第一表面的至少一列多个射流孔；相应地，所述第一控制装置还包括：

第三计算模块，与第一、二计算模块以及所述控制模块相连，根据所述流体总用量、所述喷射时间和所述射流孔的个数计算每个射流孔各自所需的单孔流体用量；其中，所述第一触发信号还包括所述单孔流体用量。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，设置在所述第一表面上的所述多个射流孔为两列，且两列所述多个射流孔在所述第一表面的分布关系满足以下条件：D＝1/2H～1/5H，L＝7D～10D，3D≤P₁≤5D，2D≤P₂≤4D；

其中，D为所述射流孔的直径，L为所述射流孔的孔深，H为所述电磁悬浮装置与所述T型轨道之间的距离，P₁为横向孔间距，P₂为纵向孔间距。

5.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：车-轨间隙传感器，用于采集所述电磁悬浮装置与所述T型轨道的所述第一表面之间的间距H。

6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，还包括：用于控制所述温度监测装置的开和关的第二控制装置，所述第二控制装置与所述温度监测装置和所述车-轨间隙传感器相连，用于根据所述车-轨间隙传感器所采集的所述间距H和预设间距阈值判断当前是否需要启动所述温度监测装置，且当判断出当前需要启动所述温度监测装置时，向所述温度监测装置发送第二触发信号，以开启所述温度监测装置以监测所述发热区域的表面温度。

7.一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置冷却的方法，其特征在于，包括步骤：

通过温度监测装置监测所述列车的发热区域的表面温度；

通过第一控制装置根据所述表面温度判断当前是否需要对所述发热区域进行降温，且

当判断出当前需要对所述发热区域进行降温时，所述第一控制装置生成并向冷却装置发送第一触发信号，以控制所述冷却装置向所述发热区域喷射所述流体，使得所述表面温度降低到预设的安全温度；

其中，所述第一触发信号包括根据所述表面温度和所述安全温度计算所得的流体总用量，以及根据所述列车位置、车长和运行速度计算所得的喷射时间，所述喷射时间包括开始时间和结束时间。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一控制装置生成所述第一触发信号的步骤，具体包括步骤：

根据所述表面温度和所述安全温度计算进行降温所需的所述流体总用量；

根据所述列车的位置、车长和运行速度计算喷射流体的喷射时间；根据所述流体总用量和所述喷射时间生成所述第一触发信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述冷却装置包括多个射流孔，相应地，生成所述第一触发信号的步骤，还包括步骤：根据所述流体总用量、所述喷射时间和所述射流孔的个数计算每个射流孔各自所需的单孔流体用量；

基于所述流体总用量、所述喷射时间和所述单孔流体用量生成所述第一触发信号。

10.一种真空管道磁悬浮列车的电磁悬浮装置的冷却装置，其特征在于，包括：

冷气射流模块，用于向所述电磁悬浮装置的发热区域喷射用于降温的流体；

供气模块，与所述冷气射流模块相连，用于向所述冷气射流模块提供所述流体，

其中，所述冷气射流模块包括：多个射流孔，且多个所述射流孔在所述真空管道中T型轨道的第一表面的分布关系满足以下条件：

D＝1/2H～1/5H，L＝7D～10D，3D≤P₁≤5D，2D≤P₂≤4D；

其中，D为所述射流孔的直径，L为所述射流孔的孔深，H为所述电磁悬浮装置与所述T型轨道之间的距离，P₁为横向孔间距，P₂为纵向孔间距。

Images