[发明专利]加强筋式分体真空管道结构及具有其的磁悬浮高速列车

说明书

本发明提供了一种加强筋式分体真空管道结构及具有其的磁悬浮高速列车，该结构包括第一结构和第二结构，第一结构与第二结构相连接以形成管道本体，管道本体具有气密性真空管道腔，管道本体的横截面高度大于横截面宽度；第二结构包括平行设置的第一和第二侧壁，各个侧壁均包括多个加强筋，多个加强筋沿各个侧壁的长度方向依次间隔设置在各个侧壁的远离气密性真空管道腔的一侧，任意相邻的两个加强筋之间形成侧壁凹槽，电气线圈设置在各个侧壁的靠近气密性真空管道腔的一侧。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中电气线圈温升过高、线路建设成本高、占地面积大以及施工难度大的技术问题。

技术领域

本发明涉及磁悬浮真空管道交通系统技术领域，尤其涉及一种加强筋式分体真空管道结构及具有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+磁悬浮的概念，为了降低车辆运行的空气阻力，将车辆封闭在真空管道内运行以消除空气阻力，同时采用磁悬浮技术代替车轮和钢轨以消除机械摩擦阻力。

所谓真空管道，实际上并不是绝对的真空状态，而是有一定的密度的空气存在于管道之内，车辆在管道内运行仍然存在空气动力学作用，而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，阻塞效应的存在使得列车在真空管道内运行时受到较大的空气阻力，并且列车运行速度较高时在列车前方对空气进行压缩从而产生热量，这些热量会导致管道和列车表面温度升高，进而影响相关电器设备和机械结构的性能。

磁悬浮技术取消了车轮和钢轨，消除了机械摩擦，但是带来的一个问题是在轨道上安装的电器线圈在工作过程中会产生热量，在真空管道中由于空气密度极低，对流散热性能极差，导致这些电器线圈产生的热量难以散失，进而导致线圈温升，影响到其绝缘性能和使用寿命。

目前真空管道交通在世界范围内尚没有工程化实施与应用，从国内外有关资料披露的技术方案来看，其基本结构特征是采用整体圆管结构，轨道建筑在圆管内的底部，如图7和图8所示。

现有结构形式的真空管道存在以下几个技术缺点。

第一，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。

第二，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，所以这种真空管道的工程施工难度大，带来建造成本高的问题。

第三，这种管道建造的线路占地面积大。因为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。

第四，这种管道没有考虑如何进行混凝土部分的结构化设计，轨道侧壁厚度和轨底厚度都采用实体钢筋混凝土，从而增加了混凝土的用量，增加了成本。

第五，这种管道没有考虑线圈部分的散热设计，电气线圈安装的轨道侧壁厚度太大，而混凝土本身导热性能不良，长时间使用会导致线圈温度升高，进而影响到线圈的绝缘性能和使用寿命。

第六，这种管道若要减小阻塞比的话，只能通过增加钢制大圆管的直径，从而增加了自重和管道的占地面积，进而增加了建线成本。

发明内容