一种椭圆形单管双向真空管道交通系统的制作方法

本发明属于真空管道交通技术领域，具体涉及一种椭圆形单管双向真空管道交通系统。

背景技术：

真空管道交通是一种即将实施的超高速新型交通方式，可望从根本上解决人类交通所面临的各种困境。这种交通方式由管道、磁悬浮车辆、驱动与控制、真空泵、真空测量、远程监控系统等部分组成，运行时，管道内抽成真空，然后车辆在其中行驶。由于同时消除了机械摩擦和空气阻力，不仅所需驱动力很小，而且速度可以很快。

合理的管道断面能够有效提升管道承受外部压力的水平，减少材料用量、降低建设成本。为达到此目标，最有效的途径是在保证运输能力的前提下，尽可能减小管道断面。然而，在车辆断面一定时，减小管道断面会使真空管道系统阻塞比提高，从而在相同真空度水平时的车辆运行空气阻力增加。另外，对于圆形管道，当内径小于2.6m时，在安装了轨道、线缆、传感器、探测装置等设备后，管道有效净空将十分狭小，在其中开展人工作业、机械作业以及检修维护等会相当困难。

现有技术给出了圆形管道结构，每个管道内只供一个方向的车辆行驶。上述管道结构与车辆运行方式的不足是，当车辆断面面积一定时，车辆与管道断面之比的阻塞比较高，车辆运行气动阻力较高，增加运营能耗与成本。当为双方向运行车辆提供两个管道时，管道材料消耗较高，增加建设成本；两个管道断面积之和较高，增加形成真空和真空维持成本。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种椭圆形单管双向真空管道交通系统，对于相同断面的车辆，比双方向双管道(即一个管道只供一个方向车辆行驶)内的阻塞比有所减小，列车运行气动阻力减小；管道制造材料减少，管道架设工序减少，使真空管道建设总成本降低。尤其是，管道内有效净空大幅度增加，方便施工安装和检查维修。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种椭圆形单管双向真空管道交通系统，包括椭圆形管道1，椭圆形管道1内设有双方向运行车辆2，运行车辆2的两侧设有车上悬浮磁极3，车上悬浮磁极3分别和外侧悬浮轨道41、内侧悬浮轨道42配合，外侧悬浮轨道41连接在椭圆形管道1内壁上，内侧悬浮轨道42通过轨道第一支撑5支撑在椭圆形管道1内壁上。

所述的椭圆形管道1断面长轴与短轴长度之比为1.5～1.9，其中短轴即管道内高度为2.2～3.4m，长轴即管道内宽度4.2～5.2m。

所述的运行车辆2外径(外轮廓)1.8～2.4m，车头车尾均为流线形设计；双方向两运行车辆2外轮廓相邻侧最小间距0.8～1.6m。

所述的第一支撑5间距0.5～1.5m，在满足受力要求的前提下，第一支撑5间距应尽可能大。

所述的椭圆形管道1椭圆断面短轴位置设有支撑杆6，支撑杆6的两端或顶端设置可伸缩旋钮61，可伸缩旋钮61、伸缩顶杆62和橡胶垫63配合实现对椭圆形管道1的支撑；橡胶垫63能够预先粘贴安装在椭圆形管道1内壁相应位置，跟支撑杆6接触端预留凹形圆槽，圆槽直径大小跟伸缩顶杆62顶端直径相同，支撑杆6沿椭圆形管道1延伸方向布置，间距1～5m。

对于跨越海峡的海底悬浮真空管道，当速度要求100～350km/h时，运行车辆2不用磁悬浮列车，而采用高铁轮轨模式，运行车辆2设置转向架及车轮，外侧轨道8靠近管壁布置，内侧轨道9通过第二支撑10架设，各相邻第二支撑10之间间距0.5～1.5m；在满足受力要求前提下，第二支撑10间距应尽可能大。

所述的沿椭圆形管道1外每隔10～30m距离设置半椭圆槽形支座11，槽形支座11上部沿椭圆形管道1断面长轴线在管道外两侧水平位置设置顶紧夹12，通过调节螺栓13进行调节和固定，顶紧夹12跟椭圆形管道1管壁接触端设置橡胶垫，当椭圆形管道1高架时，槽形支座11布置在桥墩14上。

本发明的有益效果是：

对于相同断面的车辆，比双方向双管道(即一个管道只供一个方向车辆行驶)内的阻塞比有所减小，列车运行气动阻力减小；管道制造材料减少，管道架设工序减少，使真空管道建设总成本降低。尤其是，管道内有效净空大幅度增加，方便施工安装和检查维修。

本发明给出的支撑杆6可提高管壁强度和管道稳定性，防止车辆倾覆跟另一方向车辆相撞。橡胶垫能避免顶杆对管壁直接作用时管壁接触点处发生应力集中和引起破坏。橡胶垫预留的凹形圆槽则便于安装支撑杆，同时保证支撑杆位置的安装精度。

本发明给出的椭圆形单管双向轮轨模式真空管道系统适合用于海底悬浮真空管道，穿越海水深度小于500m的海峡和浅海海域，如台湾海峡、大连-烟台跨海通道等。建设成本低于海底隧道、跨海大桥和悬浮隧道。

本发明给出的半椭圆槽形支座11，及布置在管道两侧的顶紧夹12，可对管道进行固定、定位、位置调节，还能对管壁稳定提供支持，有效防止管壁失稳，省去沿管道周线布置肋箍对管道进行固定，简化施工工艺，节省工程成本。

附图说明

图1为椭圆形单管双向真空管道交通系统横断面图，图中车辆为磁悬浮模式。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为设置有支撑杆6时的椭圆形单管双向真空管道交通系统横断面图，图中车辆为磁悬浮模式。

图4为图3的b-b剖视图。

图5为图4的d局部放大图。

图6为采用轮轨模式的椭圆形单管双向真空管道系统。

图7为图6的c-c剖视图。

图8为在桥墩14上设置有顶紧夹12的半椭圆槽形支座11及椭圆形单管双向真空管道交通系统横断面图，图中车辆为磁悬浮模式。

图9为在桥墩14上设置有顶紧夹12的半椭圆槽形支座11及椭圆形单管双向真空管道交通系统的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1、图2所示，一种椭圆形单管双向真空管道交通系统，包括椭圆形管道1，椭圆形管道1内设有双方向运行车辆2，运行车辆2的两侧设有车上悬浮磁极3，车上悬浮磁极3分别和外侧悬浮轨道41、内侧悬浮轨道42配合，外侧悬浮轨道41连接在椭圆形管道1内壁上，内侧悬浮轨道42通过轨道第一支撑5支撑在椭圆形管道1内壁上。

所述的椭圆形管道1断面长轴与短轴长度之比为1.5～1.9，其中短轴即管道内高度为2.2～3.4m，长轴即管道内宽度4.2～5.2m。

所述的运行车辆2外径(外轮廓)1.8～2.4m，车头车尾均为流线形设计；双方向两运行车辆2外轮廓相邻侧最小间距0.8～1.6m。

所述的第一支撑5间距0.5～1.5m，如图2所示，在满足受力要求的前提下，第一支撑5间距应尽可能大，以节省材料成本、工程费用；更重要的是，有利于减小管道内车辆高速运行时的压力波和气动阻力。

为防止管道在外压作用下管壁屈服、翘曲，可设置可调节加强支撑杆6，以提高管壁强度和稳定性，如图3、图4所示，椭圆形管道1椭圆断面短轴位置设有支撑杆6，支撑杆6的两端或顶端设置可伸缩旋钮61，可伸缩旋钮61、伸缩顶杆62和橡胶垫63配合实现对椭圆形管道1的支撑，如图5所示；当需要调节对管壁的支撑力大小时，旋转伸缩旋钮61，伸缩顶杆62或伸长、或缩短，使支撑杆6对管道的支撑力或增加、或减小；橡胶垫63的作用是避免顶杆对管壁直接作用时管壁接触点处发生应力集中和引起破坏；橡胶垫63可预先粘贴安装在椭圆形管道1内壁相应位置，跟支撑杆6接触端预留凹形圆槽，圆槽直径大小跟伸缩顶杆62顶端直径相同，其作用是便于安装支撑杆6，同时保证必要的定位精度；可只在支撑杆6上端设置伸缩旋钮61及伸缩顶杆62，也可上下均设置；支撑杆6沿椭圆形管道1延伸方向布置，间距1～5m。

对于跨越海峡的海底悬浮真空管道，如台湾海峡海底悬浮真空管道、大连-烟台海底悬浮真空管道，当速度要求100～350km/h时，运行车辆2不用磁悬浮列车，而采用如crh或“复兴号”的高铁轮轨模式，如图6、图7所示；车辆设置转向架及车轮，外侧轨道8靠近管壁布置，内侧轨道9通过第二支撑10架设，各相邻第二支撑10之间间距0.5～1.5m；在满足受力要求前提下，第二支撑10间距应尽可能大，以节省材料成本、工程费用；更重要的是，有利于减小管道内车辆高速运行时的压力波和气动阻力。

为防止管道在外压作用下管壁屈服、翘曲，提高管壁强度和稳定性，可沿椭圆形管道1外每隔10～30m距离设置半椭圆槽形支座11，如图8、图9所示；槽形支座11上部沿椭圆形管道1断面长轴线在管道外两侧水平位置设置顶紧夹12，通过调节螺栓13进行调节和固定，顶紧夹12跟椭圆形管道1管壁接触端设置橡胶垫，防止引起管壁应力集中和损伤管道，该橡胶垫也可预先粘贴在管道外壁相应位置；顶紧夹12除可对管道进行固定、定位、位置调节外，还能对管壁稳定提供支持，有效防止管壁失稳。当椭圆形管道1高架时，槽形支座11布置在桥墩14上即可。设置顶紧夹12的情况下，可省去沿管道周线布置肋箍对管道进行固定，简化施工工艺。