专利名称：真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及真空管道技术和磁悬浮车辆技术领域，具体涉及高速磁悬浮列车的真 空管道系统，尤其是真空管道磁浮列车的快速上下车的对接技术。
背景技术：
磁悬浮列车因其安全、高速、舒适、低噪音的特点曾经倍受人们瞩目。磁悬浮列车 整体与轨道处于悬浮状态，没有机械磨擦，运行磨擦阻力很小，可以达到很高的速度。磁悬 浮车具有能量消耗低，速度快如飞机，安全、节能又环保的优势，运营和维护成本低的优点， 是目前包括飞机和高速轮轨列车在内的其它高速交通工具无法取代的，尤其是磁悬浮车的 显著的节能性对现在石油资源严重敲响警钟的形势下具有深远的现实意义。国内铁路绵延几万公里的快速铁路客运和货运网线的建设需要巨大的投资，预计 到2020年达到4万亿的投资。如此巨大的投资，国家政府始终采取慎而又慎的态度进行决 策，对高速铁路建设是采取高速轮轨技术还是采取磁悬浮技术，曾经历了很长时间的研究 和推敲，甚至唇枪舌战式的公开辩论。高速轮轨技术应用由来已久，技术较简单也相当成 熟，而磁悬浮技术是刚刚兴起，国际上应用还比较少，投入商业运营的只有中国上海的31. 5 公里的电磁悬浮客运复线。在技术先进性的对比上，高速轮轨与轨道的巨大摩擦力和机械 磨损产生的巨大能量损耗，磁悬浮列车与轨道悬空浮起，没有摩擦力，轨道与列车间的能量 损耗很小，所以磁悬浮技术比高速轮轨存在明显的技术优势。由于高速列车在行驶中产生 巨大的空气阻力，在300公里时空气阻力约占80%，500公里以上时空气阻力约占90%以 上，所以磁悬浮技术的技术优势并没有显现出来。由于目前以德国技术为主流的电磁悬浮 和直线同步电机驱动技术的轨道成本高，投资巨大，在与高速轮轨的竞争中处于劣势。使得 这种很有前景的高新技术得不到推广。所以人们一直在期待有成本更低、技术更巧妙的磁 悬浮技术出现。随着技术的不断发展，真空管道技术的应用为磁悬浮的发展扫清了空气阻 力的障碍，在相当于近地稠密大气的百分之一或千分之一的亚真空环境中，空气阻力变得 非常微小，只有近地稠密大气阻力的百分之一或千分之一。由于真空管道内的空气阻力非 常小，此时高速轮轨列车的车轮摩擦阻力占全部阻力的绝大部分比重，高速轮轨列车和磁 悬浮列车摩擦阻力的多与少立时显现出来了，采用真空管道技术的磁悬浮列车比采用真空 管道技术的高速轮轨列车节能97%以上，比飞机节能99%，几乎节省了全部能量。才使得 磁悬浮的低摩擦优势显得格外明显，采用这种真空管道技术的磁悬浮列车才真正达到了显 著节约能源的目的。在十九世纪五十年代，曾经有人提出了建立地下真空管道磁悬浮列车的构想，甚 至已经开始着手实施，但地下挖隧道，再做真空管道，成本高得惊人，而且存在潜在的地下 出现故障无法逃逸的安全隐患。目前进出列车的方式主要采用真空管道的内设置隔离仓门和增减压仓的方式进 出列车，即列车到达目的地停靠站后，整节列车前后两端的隔离仓门将列车所在的长真空 管道密闭，长管道变成增压仓，然后向管道内通入大气，到达标准大气压时需要几分钟时间，增压仓与外界大气平衡后再打开外仓门和列车门开始上下旅客，旅客进入车厢后，关闭 列车门和管道外仓门，再开始对列车所在的长管道抽真空，长管道变成减压仓，抽成要求的 真空状态需要几十分钟时间，再打开两端隔离仓门后列车驶入真空管道，这一系列动作需 要几十分钟的时间，与飞机起落时间差不多，使磁悬浮的高速快捷优势发挥不出来。
发明内容
本项目技术旨在减少上述技术中存在的不足之处，提供一种安全高效、能够快速 上下列车的亚真空管道开关门系统。采用站台与车门快速对接技术，使大于整辆列车的巨 大增减压仓转移到对接车门之间的狭小空间里，增减压仓空间体积缩小了上万倍，车门快 速对接后，对接车门之间的空间内的空气可以很快抽成相当于近地大气百分之一和千分之 一的亚真空状态，也可以在几秒种时间内充入高压气体达到标准大气压。只需几十秒的时 间就可以实现车门快速对接、充气或抽真空，人员可以很快上下列车。技术方案本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种真空管道站车对接技术，真空管道(1)由真空罩(2)、旁通管道(3)、加强筋 (11)组成，其特征是旁通管道(3)内设置伸缩通道(4)，伸缩通道(4)的一端设置弧面门 板(19)，弧面门板(19)再设置通道拉门(22)。通道拉门(22)与弧面门板(19)滑动连接 或通过门轴(43)铰接。伸缩通道(4)的截面是圆形、方形或弧形，弧面门板(19)与列车的两侧弧面相吻 合，伸缩通道⑷的弧面门板(19)内设置夹层空间(30)和拉门机构(31)，夹层空间(30) 内再设置通道拉门(22)。伸缩通道(4)和列车门(7)周边设置防护槽(28)，防护槽(28) 内安装有伸缩框(29)，伸缩框(29)与防护槽(28)滑动连接。伸缩通道(4)与旁通管道(3)之间设置波纹伸缩节(27)，波纹伸缩节(27)的截面 为波纹形状、锯齿形或方波形。波纹伸缩节(27)两端设置波纹节法兰(26)，分别与伸缩通 道(4)和旁通管道(3)末端的通道法兰(13)相连接。波纹伸缩节(27)的一端设置有电机 (22)、丝杠(23)和螺母(32)，也可以设置伸缩缸(28)和柱塞(29)。伸缩通道⑷与旁通管道(3)之间还可以设置密封圈(18)和密封圈座(17)。伸缩通道(4)与列车门(7)衔接处设置永磁吸盘(20)和吸盘密封条(35)，伸缩通 道(4)的弧面门板(19)与通道拉门(22)衔接处设置永磁吸盘(20)和密封条(21)。永磁 吸盘(20)内设置有圆弧槽，圆弧槽内安装永磁瓣轴(39)，永磁瓣轴(39)为中间开槽的圆柱 体，永磁瓣轴(39)内设置强永磁体(42)，强永磁体(42)是圆柱体两侧截为平面的永久强磁 体，多个永磁瓣轴(39)的两端由万向节(40)连接，永磁吸盘(20)在伸缩通道(4)与列车 门(7)衔接处设置磁隙开口(37)。列车门(7)、车门框(8)、弧面门板(19)、永磁吸盘(20)和吸盘密封条(35)、通道 拉门(22)之间形成封闭的狭小过渡空间(23)，与过渡空间(23)连接有连通管，连通管通过 阀门分别与高压气包、外界标准大气、真空泵分别相连。过渡空间(23)还通过连通管和阀门与真空室相连。真空室(25)的容积远远大于 过渡空间(23)，真空室(25)可以是1个，也可以是2个或2个以上。一种相临真空管道隔离对接技术，在真空管道(1)内部设置两道隔离板(47)，在
5两道隔离板(47)之间设置升降隔门(46)，两道隔离板(47)之间底部为容纳升降隔门(46) 的底仓(49)，升降隔门(46)由隔门边框(50)和隔离盘(52)组成，隔离盘(52)分为双层， 隔离板(47)的形状为圆形，中部为向外凸起的弧面，双层隔离盘(52)之间封闭成中间夹层 (54)，中间夹层(54)抽成0.5个大气压左右的低压，隔门边框(50)外表面与隔离板(47) 之间设置密封垫圈(53)。磁浮轨道(6)与隔离板(47)附近设置活动的轨道滑块(55)。隔门边框(50)的顶部也可以设置切片轨道(51)，隔离板(47)的顶部设置足够空 间的顶仓(48)。真空管道(1)或旁通管道(3)内固定连接波形门框(57)，波形门框(57)的形状为 与真空管道(1)直径略小的圆管被同心圆柱面垂直截切而成的波环形带。波形门框(57) 通过门轴(43)铰接连接弧面隔门(56)，弧面隔门(56)的整体外形为与真空管道直径略小 的圆管被圆柱面垂直截切而成圆弧面形状。弧面隔门(56)的内弧面与波形门框(57)的外 弧面相吻合。磁浮轨道(6)与隔离板(47)附近设置活动的轨道滑块(55)。悬浮系统采用永磁悬浮技术，用上下同心半圆柱形永磁体实现完全永磁完全悬 浮，自动回复功能，使摩擦阻力消失为零。驱动系统采用本发明人的直线永磁驱动机，车载螺线转子在轨道螺线定子内旋转 驱动磁浮列车，驱动力比同步直线电机驱动力更强大，可以达到很高的速度。有益效果本发明的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统的有益效果是1.站车对接技术上下车速度快。本发明可实现真空管道内列车停靠站后，在几 十秒内打开车门，人员上下车后，在几十秒内内快速抽至真空并关闭车门，离开车站高速行 驶。整个上下车时间与通常的列车上下车时间只延长一两分钟，对于长途旅行的总时间来 说几乎不受影响，其余情形几乎完全相同，乘客不会有异样的感觉。2.伸缩门缩可缩回到管道壁附近时，不会超出管道加强筋板，不会影响列车高速 通过。在不需要停靠站时，列车可以800公里以上时速快速通过本城市，不必限速到200公 里时速以内，不会使列车平均时速受到影响。3.伸缩门采用永磁吸盘锁紧，锁紧力不受电力控制，可避免突然断电时锁紧失效 而造成的漏气失压问题。锁紧的区域范围较大，列车停靠位置不必要求很准确，只要伸缩门 的位置罩在列车门的外部都能可靠锁紧。列车的表面不需要突出锁紧结构，可以做得很光 滑，有利于减少空气的阻力。4.显著节能。在真空罩的隔离下，列车在亚真空空间环境中的空气阻力降低到近 地稠密大气环境的百分之一至千分之一，排除了 99%以上的空气阻力，而本发明人的永磁 悬浮技术又消除了列车的全部摩擦阻力，由于不存在磁场变化，没有电磁阻力和涡流损失。 各种综合阻力为零。驱动系统本发明人的直线永磁驱动机又使驱动机与轨道间的传动效率 接近百分之百，驱动机与轨道间的传动效率接近百分之百，螺线转子在螺线定子内旋转驱 动时内部磁场强度不发生变化，几乎没有电磁阻力和轨道涡流损失，采用真空管道技术的 磁悬浮列车比采用真空管道技术的高速轮轨列车节能97%以上，比飞机节能99%以上，几 乎节省了全部能量。铁路在国民经济建设中占有重要比重，铁路运输的节能对全国节能减 排目标的实现具有重要的意义。也是应对未来50年石油消失后，解决能源危机的一个重要 交通对策。
6
5.运行速度高。列车在真空管道的亚真空环境中的空气阻力只有近地稠密大气的 至千分之一，其他行驶阻力也降低到很微小，列车以很少的能量就可以实现列车的高速
运行，采用直线永磁驱动机，相同长度驱动力比同步直线电机驱动技术更强大，使永磁悬浮 列车速度可达超音速，通常运行速度可达800公里/小时，超过飞机速度。可进一步拉近城 市与城市、甚至国家与国家的距离。6.线路建设综合造价低。整个轨道上不需要驱动线圈，不需要建设 沿途控制分电 站，也不需要复杂的控制电器系统，真空管道的建设使沿线不再需要建设防护栏，也可省去 沿线的电线杆的建设，铁路沿线建设成本降低，人员维护费用降低。由于传动磁力间隙大， 轨道上螺线定子铁芯的加工精度不需要很高，所以制造工艺简单、制造成本低。这些使得直 线永磁驱动的磁悬浮铁路建设的综合成本下降到与高速轮轨建设成本相当，这将会大大促 进磁悬浮技术的普及和推广。建设真空管道部分的成本只有600万元人民币/公里，却可 以节约90%的空气阻力能耗，而铺设永磁轨道的费用也不到800万元人民币/公里，却可以 节约占真空管道技术下的98%的轮轨列车摩擦能耗。这两种技术结合使用比轮轨列车节能 97%以上，比飞机节能99%，具有巨大的经济价值和社会价值。7.全天侯行驶。高速轨道外部有真空罩的屏蔽，可以防止恶劣天气的影响，使铁路 不再受到暴风雪、冰雹、冰雨、沙尘暴气候的阻隔。不会象飞机遇到雷雨天气必须停飞，不会 象轮船遇到大风大浪天气必须靠岸停航，不会象汽车、客车遇到大风雪、台风、雨、大雾天气 必须降低速度行驶要有明显优势。可以做到全天侯行驶，风雨无阻。8.安全性高。高速轨道外部有真空罩的屏蔽，可以防止飞鸟的碰撞，防止轨道内 高价值的物品(如钕铁硼、控制器等)丢失，可以防止和避免人员拥挤落入轨道内的伤亡现 象，真空罩相当于隔离栏杆，非常安全。高速轮轨列车外围也需要建设围拦和防护拦，所以 建设成本不会有明显差别。采用地上或高架式真空罩方式比采用地下隧道式真空罩方式不但造价低很多，而 且更安全，如有异常情况发生，地上高架式真空罩可以打开，真空罩内迅速与大气相通，旅 客可以安全出仓。比飞机高空遇险几乎无生还希望要安全百倍。永磁浮列车采用环抱式结 构不会脱轨，不会颠覆，比高速轮轨列车如遇微小垫块或颠簸就可能颠覆要安全得多。真空管道对列车和乘客安全防护作用很高，技术管道被破坏漏气，只能增加管道 内气体压力，不会对列车造成任何伤害，所以防止破坏和对抗恐怖分子袭击的安全性更高。9.无噪音。高速轨道外部有真空罩的屏蔽，可以阻隔声音的外传，即使列车以800 公里以上时速快速通过城市，不必限速到200公里时速以内，不会使列车平均时速受到影 响，也不会造成噪声扰民的现象，悄无声息。10.无电磁辐射。高速轨道外部有真空罩的屏蔽，可以屏蔽电磁波的向外辐射，也 可以把内部强磁体的磁场屏蔽到与地球磁场相同。使周围居民无电磁波干扰的后顾之忧， 不会因此而阻挠项目的进行。11.零排放。使用电力驱动，可以不依靠石油和煤碳，没有废气排放，无空气污染。 可以建设成环境友好型磁浮交通系统，这对防止车辆对周围居民的生活造成不良影响，增 进人民身体健康具有很现实的意义。12.促进经济发展。低能耗低成本的交通运输，带来商品流通成本的显著下降，带 动物价的下降，对减轻通货膨胀压力，对促进经济社会又好又快地持续协调发展具有重要意义.列车速度的提高明显缩短了城市之间、国家与国家之间的时空距离。人们出行将 会极为方便快捷，各地区之间的交往将会更加频繁快捷，物质流通速度明显加快，有利于缩 短各地区的物价差距，减少区域经济的差距，对于快速提高全民族经济的发展具有明显的 推动作用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的伸缩拉门式亚真空管道磁浮列车系统及站台的立体结构示意图。图2是本发明的伸缩拉门与列车处于分离状态的剖面图。图3是本发明的伸缩拉门与列车处于对接状态的剖面图。图4是本发明的伸缩拉门左侧通道开通右侧关闭状态的剖面图。图5是本发明的伸缩拉门的立体结构示意图。图6是本发明的永磁吸盘的立体结构示意图。图7是本发明的永磁吸盘的永磁单元立体结构示意图。图8是本发明的永磁吸盘的工作状态的剖面示意图。图9是本发明的永磁吸盘的消磁状态的剖面示意图。图10是本发明的竖开式方形伸缩门的立体结构示意图。图11是本发明的竖开式方形伸缩门及伸缩节的剖面示意图。图12是本发明的横开式圆形伸缩门的开门状态的立体结构示意图。图13是本发明的横开式圆形伸缩门的关门状态的示意图。图14是本发明的升降式隔离仓门的开通状态的立体结构示意图。图15是本发明的带有切片轨道的升降式隔门的立体结构示意图。图16是本发明的带有切片轨道的升降式隔离仓门的剖面图。图17是本发明的升降门隔离仓的立体结构示意图。图18是本发明的升降门隔离仓的开通状态的剖面示意图。图19是本发明的升降门隔离仓的关门状态的剖面示意图。图20是本发明的双层管道的横开式隔离仓门的立体结构示意图。图21是本发明的双层管道的横开式门隔离仓的轴向示意图。图22是本发明的双层管道的横开式隔离仓门开通状态的立体结构示意图。图23是本发明的双层管道的横开式隔离仓门关门状态的立体结构示意图。11-管 道加强筋，12-亚真空空间，图中1-真空管道，2-真空罩，3-旁通道，4-伸缩通道，5-磁悬浮列车，6_磁浮轨 道，7-列车门，8-车门框，9-中间车厢，10-站台，11-永磁浮瓦，12-螺线转子，13-通道法 兰，14-伸缩缸，15-柱塞，16-伸缩门法兰，17-密封圈座，18-密封圈，19-弧面门板，20-永 磁吸盘，21-管道加强筋，22-通道拉门，23-过渡空间，24-外套，25-通道护套，26-波纹 节法兰，27-波纹伸缩节，28-防护槽，29-伸缩框，30-夹层空间，31-拉门机构，32-螺母， 33-丝杠，34-电动机，35-吸盘密封条，36-吸盘边框，37-磁隙开口，38-衬垫，39-永磁瓣 轴，40-万向节，41-侧盖，42-强永磁体，43-门轴，44-气弹簧，45-连接板，46-升降隔门，47-隔离板，48-顶仓，49-底仓，50-隔门边框，51-切片轨道，52-隔离盘，53-密封垫圈， 54-中间夹层，55-轨道滑块，56-弧面隔门，57-波形门框，58-透光窗
具体实施例方式现结合附图对本发明作进一步详细介绍。如图1所示，本发明的真空管道(1)在外部的真空罩(2)的屏蔽下内部抽成亚真 空状态，管道内的压强通常为标准大气压的1/100至1/1000，处于极稀薄大气状态。真空管 道(1)在沿途可根据需要开设分支管道，在需要出仓的真空管道(1)处可横向设置旁通管 道(3)，旁通管道(3)内设置伸缩通道(4)。磁悬浮列车(5)在真空管道(1)内铺设的磁浮 轨道(6)上悬浮。磁悬浮列车(5)两侧有列车门(7)，列车门(7)的四周为车门框(S)0列 车门(7)将磁悬浮列车(5)和中间车厢(9)密封严密，保持1个标准大气压强。由于列车 的空气阻力非常小，磁悬浮列车(5)可在磁浮轨道(6)上高速行驶，列车快到下一站点时减 速后进入车站(10)，列车门(7)对准旁通管道(3)内的伸缩通道⑷停靠在站台(10)。如图2所示，磁悬浮列车(5)底部设置永磁浮瓦(11)，永磁浮瓦(11)内部设置永 久强磁体，磁浮轨道(6)外部设置相对磁极的永久强磁体，靠永久强磁体的同性磁极产生 的强大排斥力产生向上的悬浮斥力，同时实现自动回复力，其回复力几乎是车身自重的一 半，所以即使有弯道或拐弯时都能保持自动回复平衡位置。完全消除了机械摩擦力，也没有 电磁阻力产生，非常节能。磁浮轨道(6)内部设置螺线定子，螺线定子设置按螺旋线排布的 螺旋条，磁悬浮列车(5)底部设置螺线转子，螺线转子为按螺旋线排布的螺旋状永久强磁 体。螺线转子的螺旋磁体和螺线定子的螺旋条的螺距基本相同，螺线转子旋转拉动磁悬浮 列车(5)在磁浮轨道(6)上高速行驶。伸缩通道(4)平时收缩到靠近真空罩(2)的管壁附 近，一般不超出管道加强筋(21)，磁悬浮列车(5)与真空罩(2)之间的距离很大，不会妨碍 磁悬浮列车(5)高速通过。伸缩通道(4)与磁悬浮列车(5)处于分离状态。如图3所示，显示出了站车对接伸缩门的详细结构。伸缩通道(4)与旁通管道(3) 之间滑动连接，伸缩通道⑷与旁通管道⑶之间设置密封圈(18)，密封圈(18)镶嵌在密 封圈座(17)内。密封圈(18)在伸缩通道⑷与旁通管道(3)之间滑动过程中保持密封。 旁通管道(3)末端连接通道法兰(13)，通道法兰(13)外面设置有外套(24)，外套(24)的 外端也连接通道法兰(13)，通道法兰(13)内部设置有通道护套(25)。伸缩通道(4)末端 连接伸缩门法兰(16)。伸缩通道(4)上的伸缩门法兰(16)与通道法兰(13)之间连接有柱 塞(15)和伸缩缸(14)。柱塞(15)和伸缩缸(14)可以带动伸缩通道(4)在旁通管道(3) 内伸缩滑动。本发明又提供了伸缩机构的另一种密封结构。如图4、5所示，伸缩通道(4)上的伸缩门法兰(16)与通道法兰(13)之间设置波纹伸缩节(27)，波纹伸缩节(27)具有可伸 缩的弹性，外面设置有外套(24)。波纹伸缩节(27)将伸缩通道(4)与旁通管道(3)之间 形成严实的密封，并在伸缩过程中保持可靠的密封。波纹伸缩节(27)两端设置伸缩门法兰 (16)，分别与伸缩通道(4)和外套(24)末端的通道法兰(13)相连接。法兰之间安装密封 垫片(17)。在伸缩门法兰(16)与通道法兰(13)之间设置电动机(34)和丝杠(33)、螺母 (32)，电动机(34)转动丝杠(33)可带动伸缩通道(4)在旁通管道(3)内伸缩滑动。如图4、5所示，伸缩通道⑷的前端为弧面门板(19)，弧面门板(19)上设置永磁吸盘(20)和吸盘密封条(35)。弧面门板(19)内设置夹层空间(30)和拉门机构(31)，夹层 空间(30)内再设置通道拉门(22)。拉门机构(31)控制通道拉门(22)可在弧面门板(19) 内水平拉动，使伸缩通道(4)开启或关闭。磁悬浮列车(5)和中间车厢(9)的列车门(7)对正伸缩通道⑷的通道拉门(22) 后停稳。电动机(34)转动丝杠(33)带动螺母(32)及伸缩通道⑷在旁通管道(3)内伸缩 滑动。伸缩通道(4)的永磁吸盘(20)与磁悬浮列车(5)的车门框(8)靠在一起，永磁吸盘 (20)将伸缩通道⑷与车门框⑶牢固地吸合连接在一起。列车门(7)、车门框(8)、伸缩 通道⑷的永磁吸盘(20)、通道拉门(22)之间形成封闭的过渡空间(23)，过渡空间(23)设 置得非常狭小，与过渡空间(23)连接有连通管和阀门，分别与高压气包、外界标准大气、真 空泵分别相连。过渡空间(23)此时与亚真空管道的压强相同，都是亚真空状态，需要开门 时，过渡空间(23)与外界大气相连通的阀门打开，过渡空间(23)很快就和外界大气压强相 同，列车门(7)和通道拉门(22)两侧压力都达到外界大气压强，两侧压力平衡，列车门(7) 和通道拉门(22)由拉门机构(31)很轻松打开。如图4左侧所示，伸缩通道⑷和列车门(7)周边设置防护槽(28)，防护槽(28) 内安装有伸缩框(29)，伸缩框(29)由伸缩机构从防护槽(28)内推出，将列车门(7)和通道 拉门(22)封闭，形成全封闭的通道，旅客便可以安全上下车。如图3所示，旅客上下车后，伸缩框(29)由伸缩机构拉回到防护槽(28)内，列车 门(7)和通道拉门(22)拉出来将列车门(7)和伸缩通道⑷封闭。伸缩通道⑷与列车 门(7)需要分离时，过渡空间(23)与真空泵相连通的阀门打开，过渡空间(23)很快就被抽 成亚真空状态，当与真空管道(1)内压强相同时，永磁吸盘(20)转动到消磁位置，伸缩通道 (4)与车门框(8)的永磁吸力消失，柱塞(15)收缩或电动机(34)转动丝杠(33)带动螺母 (32)及伸缩通道(4)在旁通管道(3)内收缩回滑，伸缩通道(4)与列车门(7)分开，并缩回 到旁通管道⑶内靠近真空罩⑵的管壁附近，如图2所示，磁悬浮列车(5)与站台分离， 迅速驶离并高速行驶到下一站点。完成磁悬浮列车(5)到站上下车和离站的全过程。本发明还提供了一种快速抽真空的方案。上述过渡空间(23)还通过连通管和阀 门与真空室(25)相连。真空室(25)的容积远远大于过渡空间(23)，是过渡空间(23)的 100倍到1000倍以上，真空室(25)事先被抽成真空，真空室(25)的压强达到I-IOPa左右， 过渡空间(23)与真空室(25)连通后，过渡空间(23)内的气体迅速向真空室(25)内扩散， 过渡空间(23)的压强被迅速降低到标准大气的1/100 1/1000。真空室(25)可以是1 个，也可以是2个或2个以上，顺次开启抽真空，真空度可以达到更高，过渡空间(23)的压 强可降低到标准大气的1/10000。如图5所示，是本发明的伸缩拉门的立体结构示意图。外套(24)内部是伸缩密封 机构，波纹伸缩节(27)结构与波纹管结构类似，其截面为波纹形状，截面也可以是锯齿形 或方波形。波纹伸缩节(27)的两端有波纹节法兰(26)分别与伸缩通道(4)上的伸缩门法 兰(16)和通道法兰(13)相连，保持良好密封。法兰之间安装密封垫片，由紧固件连接，便 于更换和维护。伸缩通道(4)的前端连接弧面门板(19)，弧面门板(19)内中央位置为通道拉门 (22)的通道口，通道口周围设置有永磁吸盘(20)和吸盘密封条(35)。如图6、7所示，是永磁吸盘的立体结构示意图。吸盘边框(36)内设置有圆弧槽，圆弧槽内安装永磁吸盘单元，永磁吸盘单元主要由永磁瓣轴(39)和强永磁体(42)组成，永 磁瓣轴(39)为中间开槽的圆柱体，永磁瓣轴(39)内设置强永磁体(42)，强永磁体(42)是 圆柱体两侧截为平面的永久强磁体，如钕铁硼，磁极方向为大面方向。组合后镶嵌在吸盘边 框(36)内，永磁瓣轴(39)的两端连接万向节(40)，可以连在一起联动转动，永磁吸盘单元 沿着吸盘边框(36)四周的直边和圆弧面排布。永磁瓣轴(39)的强永磁体(42)的磁极方 向在转动过程中是一致的。永磁瓣轴(39)的外部设置吸盘侧盖(41)，吸盘侧盖(41) (41) 和吸盘边框(36)之间设置不导磁的衬垫(38)。如图8所示，永磁吸盘(20)与车门框(8)衔接处存在磁隙开口(37)，永磁瓣轴
(39)转到图8所示位置时，强永磁体(42)的磁路内部为断开，永磁吸盘(20)与车门框(8) 衔接后强永磁体(42)的磁路闭合，产生强大的磁性吸引力，将永磁吸盘(20)与车门框(8) 牢固地吸合在一起。永磁瓣轴(39)转到图9所示位置时，强永磁体(42)的磁路内部为闭 合，外部的磁力几乎为零，不产生吸引力，很容易分开。永磁瓣轴(39)的驱动装置可以是电 机或电磁铁，也可以是气缸或液压缸。永磁锁紧装置由电磁控制器自动控制锁紧和开启。如图10、11所示，是本发明的竖开式方形伸缩门的立体结构示意图。伸缩通道(4) 的横截面是矩形。伸缩通道⑷末端连接伸缩门法兰(16)。伸缩通道⑷上的伸缩门法兰 (16)与通道法兰(13)之间连接有柱塞(15)和伸缩缸(14)。柱塞(15)和伸缩缸(14)可 以带动伸缩通道(4)在旁通管道(3)内伸缩滑动。伸缩通道(4)的伸缩门法兰(16)与旁 通管道(3)的通道法兰(13)由波纹伸缩节(27)连接和密封。波纹伸缩节(27)两端设置 伸缩门法兰(16)，分别与伸缩门法兰(16)和通道法兰(13)相连接。伸缩通道⑷的另一 端为弧面门板(19)，弧面门板(19)与列车的两侧弧面相吻合。弧面门板(19)的一侧安装 有水平轴线的门轴(43)，弧面门板(19)内再设置通道拉门(40)，通道拉门(40)与弧面门 板(19)上的门轴(43)铰接，通道拉门(40)沿门轴(43)上下翻转，开门方式为上下开门。 通道拉门(40)两侧安装气弹簧(44)，气弹簧(44)支撑着弧面门板(19)，使开关通道拉门
(40)更省力。如图12、13所示，为横开式圆柱形伸缩门的立体结构示意图。伸缩通道⑷的截 面形状为圆形。与前述不同之处在于，开门方式不同，为横向开门形式。弧面门板(19)内 部开设方形通道，弧面门板(19)的右侧安装有竖直轴线的门轴(43)。通道拉门(40)固定 连接有连接板(45)，门轴(43)和连接板(45)把通道拉门(40)铰接连接在弧面门板(19) 上。通道拉门(40)的内弧面与弧面门板(19)的外弧面相吻合，之间用密封条密封。通道 拉门(40)采用横开门结构，沿水平方向开关门较为省力。如图13所示，通道拉门(40)水 平转动到与弧面门板(19)贴合的位置，处于关门状态。如图12所示，通道拉门(40)水平 转动到与旁通管道(3)贴合的位置，处于开门状态。上述的旁通管道(3)、伸缩通道(4)和列车门(7)的结构可以互换，即列车门(7) 内安装伸缩通道(4)，伸缩通道(4)与旁通管道(3)衔接处由永磁吸盘(20)锁紧装置联接。以下公布了本发明的相临真空管道隔离对接系统的结构方案。在真空管道(1)内每隔一定距离需要设置隔离仓门，以便在需要维护或发生异常 情况时隔离各段真空管道。本发明公开了下列几种隔离仓门结构方案。如图14、15所示，为本发明的一种升降式隔离仓门的立体结构示意图。在真空管 道⑴内设置两道隔离板(47)，两道隔离板(47)之间相距一定距离，外部周边密封严密。在两道隔离板(47)之间设置升降隔门(46)，升降隔门(46)由隔门边框(50)和隔离盘(52)组成，隔离盘(52)分为双层，隔离盘(52)可以是金属或非金属。如图16所示，每个隔离盘(52)是中部向外凸起的弧面，两个隔离盘(52)之间为 密闭的中间夹层(54)抽成大约0.5个大气压左右的低压，这样每个隔离盘(52)的两侧压 力差都不超过0.5个大气压，压力降低了一半，减小了隔离盘(52)的变形和应力。隔门边 框(50)与隔离板(47)之间设置密封垫圈(53)，保持良好的密封。隔门边框(50)和隔离盘(52)为金属材料时也可以焊接为一体。隔门边框(50)的顶部设置切片轨道(51)，切片轨道(51)的厚度与隔门边框(50) 的厚度基本相同。真空管道的双层隔离板(47)之间安放升降隔门(46)，底部为平时安放升降隔门 (46)的底仓(49)。为了容纳隔门边框(50)顶部的切片轨道(51)，隔离板(47)的顶部设置 足够中空的顶仓(48)，顶仓(48)的截面形状可以作成椭圆形，也可以作成圆形或弧形。如图14所示，在车辆正常通行时，升降隔门(46)处于下降位置，隔门边框(50)和 隔离盘(52)都下降到隔离板(47)下部的底仓(49)内。隔门边框(50)顶部的切片轨道 (51)恰好和轨道接合成完整的轨道，列车可以在隔离仓门处同其他路段一样高速通过。需要隔离真空管道时，隔门边框(50)由升降装置提升到顶部，把真空管道封闭， 由密封材料严密密封。隔门边框(50)顶部的切片轨道(51)停留在顶仓(48)内。如图17所示，为本发明的另外一种升降式隔离仓门的立体结构示意图。将隔门边框(50)的顶部的切片轨道(51)去掉，隔离板(47)的顶部不必设置顶仓 (48)，外表没有突出物体，简洁美观。磁浮轨道(6)靠近隔离板(47)处需要做出一段活动 的轨道滑块(55)，轨道滑块(55)与磁浮轨道(6)之间由滑槽连接，可以斜向滑移。如图18所示，正常工作时，轨道滑块(55)在隔离板(47)处与磁浮轨道(6)衔接 成完整的轨道，隔门边框(50)和隔离盘(52)都下降到隔离板(47)下部的底仓(49)内。如图19所示，需要隔离真空管道时，隔门边框(50)轨道滑块(55)向斜下方滑动， 到达底部并让开隔门边框(50)的上升路径，隔门边框(50)由升降装置提升到顶部，把真空 管道封闭。如图20所示，本发明还提供了横开式隔离仓门结构。在上下布置的双层真空管道 (1)内每隔一定距离固定设置波形门框(57)。相距一定距离相向布置一对波形门框(57)。 波形门框(57)通过门轴(43)铰接连接弧面隔门(56)，弧面隔门水平旋转，重心不上下变 化，打开或关闭都很轻松省力。弧面隔门(56)向外开启的路径附近的磁浮轨道(6)需要做 出一段活动的轨道滑块(55)，两段轨道滑块(55)可以相向相内滑动后再向远离弧面隔门 (56)的方向滑动，藏在磁浮轨道(6)中间，让开弧面隔门(56)水平旋转经过的路径，弧面隔 门(56)可以方便打开和关闭。弧面隔门(56)打开后，靠近真空管道(1)壁并由锁紧机构 锁紧，不会超出环形加强筋(11)内边。磁浮轨道(6)中间的两段轨道滑块(55)向隔门边 框(50)的方向滑动，再向外滑动分开后与磁浮轨道(6)接合成完整的轨道。在车辆正常通 行时，弧面隔门(56)处于图22所示位置。弧面隔门(56)靠在真空管道的管壁附近，不影 响磁悬浮列车(5)的高速通过。如图22、23所示，波形门框(57)的形状为与真空管道直径略小的圆管被同心圆柱 面垂直截切而成的波环形带，波形门框(57)的一侧设置有竖直的门轴(43)，弧面隔门(56)的一侧也安装有竖直的门轴(43)，弧面隔门(56)通过门轴(43)与波形门框(57)铰接连 接。弧面隔门(56)的整体外形为与真空管道直径略小的圆管被圆柱面垂直截切而成圆弧 面形状。如图21所示，弧面隔门(56)和波形门框(57)从侧面看为半圆弧形，从端面看为 圆形和同心圆环形。弧面隔门(56)的内弧面与波形门框(57)的外弧面相吻合。这种横开式隔离仓门结构完全在真空管道(1)内部，管道为完整连续的封闭管道，非常适合上下布置的双层真空管道布局。这种上下布局的多层真空管道不仅占地面积 省，而且管道的强度高，尤其是不阻碍观光视线，真空管道设置透光窗(58)，紧密安装防弹 玻璃，真空管道(1)内光线明亮，透过玻璃窗可以观看快速后移的景物和沿途的风光，符合 长途旅行观光需要。列车进站后也便于观察列车位置。磁浮轨道(6)上没有线圈和导线，所以更便于制作和控制道岔。磁悬浮列车(5)配备车载电源系统，可以为列车提供加速能源，磁悬浮列车(5)配 备发电装置，利用再生制动节能技术回收列车制动的能量，再次充回车载电源。能量利用非 常高，配电系统也简化很多。每个站台都设有快速充电装置，利用上下乘客的时间实现快速 充电，只需要补充到达下一站点消耗的能量即可，由于在真空管道内的能量消耗极低，所以 车载电源的重量不需要很大。真空管道的顶部可设置电源导入线，磁悬浮列车(5)可随时 升起受电器为车载电源充电并提供动力电。管道内气体虽然很稀薄，但车速很高，气体对列车上的电器设施仍有一定的冲刷 冷却降温作用。为增强列车的安全性，列车和真空罩(2)内都设置气压传感器和信号发生装置， 随时感知列车和真空罩(2)内的气压状况。列车内设置气体补充装置，当列车出现泄露使 列车内气压下降时补充气体到正常大气压。列车设有快速换气系统，在列车停靠站时交换 列车内外空气，保持车内空气的新鲜。真空管道每隔适当距离设置安全通气口和安全门，当列车出现超量漏气时可以采 用冗余技术可靠发出信号，迅速打开安全通气口，空气充入真空管道，使列车周围真空管道 与大气相通，也有利于列车减速，人员可以从附近的安全门安全疏散，确保乘客安全。
权利要求
一种真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，真空管道(1)由真空罩(2)、旁通管道(3)、加强筋(11)组成，其特征是旁通管道(3)内设置伸缩通道(4)，伸缩通道(4)的一端设置弧面门板(19)，弧面门板(19)内设置通道拉门(22)。通道拉门(22)与弧面门板(19)滑动连接或通过门轴(43)铰接。
2.根据权利要求1所述的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是伸缩 通道(4)的截面是圆形、方形或弧形，弧面门板(19)与列车的两侧弧面相吻合，伸缩通道 ⑷的弧面门板(19)内设置夹层空间(30)和拉门机构(31)，夹层空间(30)内再设置通道 拉门(22)。伸缩通道(4)和列车门(7)周边设置防护槽(28)，防护槽(28)内安装有伸缩 框(29)，伸缩框(29)与防护槽(28)滑动连接。
3.根据权利要求1所述的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是伸缩 通道⑷与旁通管道⑶之间设置波纹伸缩节(27)，波纹伸缩节(27)的截面为波纹形状、 锯齿形或方波形。波纹伸缩节(27)两端设置波纹节法兰(26)，分别与伸缩通道(4)和旁 通管道⑶末端的通道法兰(13)相连接。波纹伸缩节(27)的一端设置有电机(22)、丝杠 (23)和螺母(32)，也可以设置伸缩缸(28)和柱塞(29)。
4.根据权利要求1所述的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是伸缩 通道⑷与旁通管道⑶之间还可以设置密封圈(18)和密封圈座(17)。
5.根据权利要求1所述的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是伸缩 通道⑷与列车门(7)衔接处设置永磁吸盘(20)和吸盘密封条(35)，伸缩通道⑷的弧面 门板(19)与通道拉门(22)衔接处设置永磁吸盘(20)和密封条(21)。永磁吸盘(20)内设 置有圆弧槽，圆弧槽内安装永磁瓣轴(39)，永磁瓣轴(39)为中间开槽的圆柱体，永磁瓣轴 (39)内设置强永磁体(42)，强永磁体(42)是圆柱体两侧截为平面的永久强磁体，多个永磁 瓣轴(39)的两端由万向节(40)连接，永磁吸盘(20)在伸缩通道(4)与列车门(7)衔接处 设置磁隙开口(37)。
6.根据权利要求1所述的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是列车 门(7)、车门框(8)、弧面门板(19)、永磁吸盘(20)和吸盘密封条(35)、通道拉门(22)之间 形成封闭的狭小过渡空间(23)，与过渡空间(23)连接有连通管，连通管通过阀门分别与高 压气包、外界标准大气、真空泵分别相连。
7.根据权利要求1所述的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是过渡 空间(23)还通过连通管和阀门与真空室相连。真空室的容积远远大于过渡空间(23)，真空 室(25)可以是1个，也可以是2个或2个以上。
8.一种真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是在真空管道(1)内部设 置两道隔离板(47)，在两道隔离板(47)之间设置升降隔门(46)，两道隔离板(47)之间底 部为容纳升降隔门(46)的底仓(49)，升降隔门(46)由隔门边框(50)和隔离盘(52)组 成，隔离盘(52)分为双层，隔离板(47)的形状为圆形，中部为向外凸起的弧面，双层隔离盘 (52)之间封闭成中间夹层(54)，中间夹层(54)抽成0.5个大气压左右的低压，隔门边框 (50)外表面与隔离板(47)之间设置密封垫圈(53)。磁浮轨道(6)与隔离板(47)附近设 置活动的轨道滑块(55)。
9.根据权利要求8所述的真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是隔 门边框(50)的顶部也可以设置切片轨道(51)，隔离板(47)的顶部设置足够空间的顶仓(48)。
10. 一种真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，其特征是真空管道(1)或旁通管 道(3)内固定连接波形门框(57)，波形门框(57)的形状为与真空管道(1)直径略小的圆 管被同心圆柱面垂直截切而成的波环形带。波形门框(57)通过门轴(43)铰接连接弧面隔 门(56)，弧面隔门(56)的整体外形为与真空管道直径略小的圆管被圆柱面垂直截切而成 圆弧面形状。弧面隔门(56)的内弧面与波形门框(57)的外弧面相吻合。
全文摘要
本发明提供一种真空管道对接技术及永磁浮高速列车系统，站车对接技术使真空管道内的磁浮列车开关门时间缩短到几十秒，可以实现快速上下车。伸缩门和隔离仓门缩回到真空管道壁附近时，不会影响列车高速通过。伸缩门采用永磁吸盘锁紧，锁紧力不受电力控制，可避免突然断电时锁紧失效而造成的漏气失压问题。显著节能，比高速轮轨列车节能97％以上，比飞机节能99％以上。
文档编号B61B13/08GK101823488SQ20091012644
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者刘忠臣 申请人:刘忠臣