[发明专利]具有上下双铰盘的车间连接结构及具有其的真空管道列车

说明书

本发明公开了具有上下双铰盘的车间连接结构及具有其的真空管道列车，所述车间连接结构包括上连接点和下连接点；上下连接点均采用铰接连接方式，上连接点成为上铰盘，下连接点称为下铰盘；所述上铰盘包括外柱盘、内柱盘和第一弹性元件；所述下铰盘包括凹盘、凸盘和第二弹性元件；该结构有效的解决了相互贯通的各节车厢之间由于列车内外压差导致的纵向载荷不平衡问题，实现了车厢之间的铰接连接方式，提高了列车高速运行时的安全性；增大了车厢之间的连接强度，大大提高了发生故障时的安全性；增加了列车的整体性，振动幅度变小，有利于提高列车的平稳性和舒适度。

技术领域

本发明属于真空管道交通系统，尤其是涉及一种具有上下双铰盘的车间连接结构及包括该车间连接结构的真空管道列车。

背景技术

在地球表面稠密大气中高速运行的高铁列车，其运行的主要阻力是空气阻力，空气阻力限制了速度的提升，也形成了巨大的能耗。从理论上，为了提升运行速度，降低运行能耗，可将列车运行的轨道置于管道之内，并把管道抽成真空，把列车至于真空管道之内运行，称为“真空管道列车”。

从工程实践角度而言，所谓真空管道内并不是完全的真空状态，管道内仍然存在极低压强的空气，在此极低压强的空气中，人会在十秒左右时间内失去意识，并在几分钟内因为缺氧而致死，所以，真空管道列车车体的客舱内仍然需要保持0.8至1个标准大气压。也就是说，真空管道内运行的列车的各节车体是需要承受0.8-1个大气压的内外压差的。

由于真空管道列车的客舱内为有氧环境，且客舱内的座椅、内饰及乘客行李往往具有可燃性，所以客舱内的存在发生火灾的可能性，与在开放的大气环境中运行的高铁不同，在管道内运行的列车发生火灾时，人员的逃生和疏散极为困难。

如图1和图2所示，目前已经公开的胶囊列车，胶囊列车实际上并不编组成列，或者即使编组成列，各节车厢之间并不联通，即乘客不能由一节车厢进入另一节车厢。

由于胶囊列车实际上并不编组成列，所以不存在车间连接问题。在目前的高速列车领域，与日本新干线、德国ICE及中国和谐号动车组不同，如图3所示，法国TGV 高铁列车采用铰接技术，即相邻两节车体100共用一个走行部101，走行部的空气弹簧102支撑在其中一节车体100上，另外一节车体100通过设置在车体下侧的铰盘 200与该节车体相连接。

如图4-图7所示，为连接相邻两节车体100的铰盘结构200，包括凹盘201、凸盘202、环形橡胶件203、转动轴承、螺栓205组成；所示凹盘201、凸盘202、环形橡胶件203、转动轴承均具有圆锥形的配合面，这样的铰盘结构既能够传递沿铰盘径向的载荷又能够传递垂向载荷。所述凹盘201和凸盘202通过螺栓205连接、铆接或焊接等方式分别固定设置在相邻的两节车体上。所述凹盘201内安装环形橡胶件203，环形橡胶件203的外环2031与凹盘201固定设置在一起。环形橡胶件203的内环2032 与转动轴承外圈固定设置在一起，或者直接使用环形橡胶件203的内环2032作为转动轴承的外圈。如图8所示，转动轴承204的内圈与凸盘202固定设置在一起，或者直接使用凸盘202的圆锥形配合面2021作为转动轴承的内圈。如图6所示，螺栓205 固定凹盘201和凸盘202上，限制凸盘202的过大的垂向相对运动，起到安全保护作用。如此一来，相邻的两节车体100之间只具有绕竖直方向转动的相对自由度而在其它自由度上只能发生小幅度相对运动，大大增强了两节车体100之间的关联性和整体性，从而大大提高了列车的运行安全性，法国TGV高铁一直是轮轨列车最高试验速度的保持者。

现有高铁列车或胶囊列车的车体结构若直接应用于真空管道列车存在如下问题：

1.若将多节车厢连接在一起，并且车厢之间进行连通的话，由于车厢内外存在大约1个大气压的压差，这个压差会在各节车厢之间形成大约10t的拉伸载荷，此载荷的作用线大约在车间贯通道高度的中心，现有的车间连接只是设置在车厢下侧，载荷不平衡，会导致相邻车厢之间的相对回转运动。