[发明专利]分体式单管双线真空管道结构及使用其的磁悬浮高速列车

说明书

本发明提供了一种分体式单管双线真空管道结构及使用其的磁悬浮高速列车，真空管道结构包括第一结构和第二结构，第二结构包括第一轨道和第二轨道，第一轨道和第二轨道用于供列车双向通行，第二结构设置在第一结构的下部，第一结构与第二结构相连接以形成真空管道本体，真空管道本体用于为列车提供气密性真空管道环境。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中双线管道线路建设成本高、占地面积大及施工难度大的技术问题。

技术领域

本发明涉及真空管道交通系统技术领域，尤其涉及一种分体式单管双线真空管道结构及使用其的磁悬浮高速列车。

背景技术

对于高速运行的大众交通工具而言，无论飞机还是高铁，其运行的主要阻力都是空气阻力，空气阻力限制了速度的提升，也形成了巨大的能耗，为了提升运行速度人们早已提出了真空管道的概念，就是把车辆运行的线路轨道置于封闭的管道之内，并将管道抽真空。

所谓真空管道，并不是完全的真空状态，而是有一定的密度的空气存在的，车辆在管道内运行仍然存在空气动力学作用，并且考虑到真空管道的建设成本，管道的断面积不可能比列车的断面积大的太多，这样列车在管道内高速运行时存在“阻塞”效应(业内将列车的断面积与管道的断面积之比称为阻塞比)。阻塞效应的存在使得列车即使在真空管道内运行时也会受到较为明显的气动作用，包括气动力以及气动温升。

目前，真空管道交通在世界范围内均没有进入工程化实施运用阶段，从国内外有关资料所披露的技术方案来看，现有常见的双线管道结构具体如图5至图8所示，其中，图5和图6示出了垂向排布的双线真空管道的结构，图7和图8示出了水平排布的双线真空管道的结构。这两种类型的双线真空管道的断面形状都是两个完整的圆管结构，每个大圆管的基本结构特征是采用整体圆管结构形成密封密闭的空间，轨道建筑在圆管内的底部，具体如图9所示，这种圆管结构的真空管道不利于提高断面的垂向刚度，并且水平方向占地面积大，管道架设难度大，两条圆管结构呈现水平或者垂向排布，只是共用了桥墩，总的来看这种真空管道的建设投资成本高。

另外现有资料披露的方案中，每条真空管道内只设计一条轨道，管道的断面积较小，列车运行时的“阻塞”效应明显，运行阻力大并且气动作用导致的管道内温升剧烈。若采用增大管道的断面积的方式来降低阻塞效应则增大了线路的建设成本。

由上可知，现有技术中的双线真空管道在使用时存在以下缺点。

第一，现有技术中构成两条管线的大圆管只能共用桥墩，桥梁部分无法共用，相比两条单线而言只能节省部分桥墩的建造费用。

第二，针对每条管道而言，没有充分发挥混凝土材料和钢材的强度性能。车辆在真空管道内运行时对管道的作用载荷主要为垂向，这就要求管道断面在垂向上有很高的抗弯刚度，水平方向则不需要太高的刚度，而现有方案的整体圆钢管在垂向和水平方向的抗弯能力是相同的，很不合理。另外，混凝土部分的断面几何形状因为受到圆管的限制而不能设计太高，更多的材料分布在水平方向上，造成这种管道的垂向刚度不足，水平刚度有余，材料强度性能没有充分利用。

第三，在高架桥路段施工困难。真空管道在使用时是做成几十米长的一段，用架桥设备安装在高架桥上，整体圆管结构的管道上侧为圆弧状，并且只有一层钢板，无法承受架桥机自重，特别是针对垂向排布的双线管道形式，施工难度更大，工程施工难度大最终带来的结果是建造成本高。

第四，双线管道建造的线路占地面积大。特别针对水平排布的双线管道形式，因为每个大圆管的横向和垂向尺寸相同，为了增加抗弯垂向刚度，必须增加圆管的直径，横向尺寸的增加加大了这种真空管道线路的占地面积，造成建线成本的增加。

第五，由于每条管道的断面积有限，所以列车运行时存在明显的“阻塞”效应，运行阻力大并且气动作用导致的管道内温升剧烈。若采用增大管道的断面积的方式来降低阻塞效应则必须增加管径，势必增大线路的建设成本。

发明内容