本发明涉及真空管道磁悬浮列车技术领域，具体涉及一种真空管道磁悬浮列车真空接驳系统。
背景技术
随着经济快速发展，交通压力变得越来越大，磁悬浮列车具有高速、舒适、安全、能耗低、噪音小等特点而越来越受关注。随着技术的发展，磁悬浮结合真空管道技术的应用克服了高速列车带来的摩擦问题，速度得到大幅度的提升，真空管道磁悬浮技术将是未来交通发展的一个重要方向。
关于真空管道运输的接驳的思路主要是设置隔离舱以便乘客进出，具体增减压仓的布置有两种思路：一、将增减压仓设计成大型隔离舱，具体做法是在车站处管道两端设立隔离门。当磁浮列车减速进入旁道车站部位时，车站处管道两端隔离门降下形成隔离舱。隔离舱的放气阀进行增压操作直至气压与外界平衡，管道打开乘客可以自由进出，乘客上车后真空泵工作管道里气压平衡后管道两端隔离门再打开。这种设置方法可以容纳整节车厢，但是这种方法需要很大空间，抽成真空所需时间长，列车停留时间很长，对真空泵的要求高，能耗高。二、另一种思路是将隔离舱设计成对接结构，磁浮列车减速进入旁道后依靠沿途的传感器进行缓慢降速。停止后与车站上设置的可伸缩接驳走廊系统进行对接，对接机构锁紧后对走廊进行增压操作，气压平衡后打开走廊隔离门乘客进入。这种思路抽真空的耗时少，操作方便并且能耗少，是目前真空磁悬浮驳接系统的发展方向。但是现有的对接式接驳系统存在密封困难、伸缩机构设计不合理等问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种真空管道磁悬浮列车真空接驳系统，乘客能直接进入，能耗低，对接快，换乘效率高，不受真空管道工况影响。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种真空管道磁悬浮列车真空接驳系统，包括过渡舱体、金属波纹管和对接框，过渡舱体的前端设有密封舱门，过渡舱体的后端与金属波纹管的一端连接，金属波纹管的另一端与对接框连接，对接框用于与磁悬浮列车对接，金属波纹管内设有伸缩过道，伸缩过道的一端与对接框连接，过渡舱体的底部设有伸缩过道滑槽，伸缩过道的另一端设置于伸缩过道滑槽内，过渡舱体与对接框之间连接有电动缸，电动缸带动对接框进行位移，使金属波纹管随伸缩过道沿伸缩过道滑槽移动，金属波纹管用于磁悬浮列车和车站的柔性对接。
按照上述技术方案，过渡舱体的后端连接有长方形外壁的一端，长方形外壁的另一端连接有真空管道，过渡舱体通过长方形外壁与真空管道连通，对接框的底部设有承重滚轮，承重滚轮的底部与长方形外壁接触，过渡舱体的侧壁设置有气压平衡阀和真空泵接口。
按照上述技术方案，密封舱门和过渡舱体均为双层结构，且两夹层之间分布有加强筋。
按照上述技术方案，过渡舱体上设有中间固定板，电动缸通过侧向固定法兰固设于中间固定板上，中间固定板与过渡舱体焊接，电动缸与对接框之间连接有空心推杆，过渡舱体的舱壁上固设有直线轴承，直线轴承套装于空心推杆上。
按照上述技术方案，密封舱门的门框上设有密封槽，密封槽内设有橡胶垫圈。
按照上述技术方案，密封舱门通过铰链与过渡舱体连接，密封舱门上还设有锁紧装置。
按照上述技术方案，锁紧装置包括电机、蜗轮蜗杆丝杠机和t型换向器，电机通过t型换向器与蜗轮蜗杆丝杠机连接，蜗轮蜗杆丝杠机连接有压杆，电机的转矩通过t型换向器传递到蜗轮蜗杆丝杠机上，蜗轮蜗杆丝杠机的压杆往前平移提供密封舱门的密封力。
按照上述技术方案，金属波纹管材料为1cr18ni9ti，金属波纹管为u型波纹管。
按照上述技术方案，对接框的前端设有电磁吸盘，电磁吸盘用于提供对接框与车门的密封力。
按照上述技术方案，过渡舱体的前端设有锁紧系统滑槽，锁紧系统滑槽内设有滑动固定板，锁紧装置固设置于滑动固定板上。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明的过渡舱体通过金属波纹管和伸缩过道形成的柔性伸缩结构，相比容纳整个列车的整体式更节能，换乘时间短，降低了对真空管道工况的要求，可以布置多车门对接适用于多节车厢换乘，换乘效率高，乘客能直接进入，能耗低，对接快，换乘效率高，不受真空管道工况影响，可以布置多车门对接；柔性伸缩部分采用金属波纹管，接触式真空动密封防止相对位移带来的气体泄漏，延长了密封件的寿命，密封功耗损失小，本发明采用金属波纹管的密封作为伸缩机构，金属波纹管能在真空中进行良好的位移运动密封可靠，而且金属波纹管本身传递的位移量、负荷量比较大，传递运动的速度快，符合车站换乘时间要求快、换乘过程安全可靠等要求，本发明采用电动缸推杆伸缩动力机构，这样既保证动力来源又不受真空环境影响。
2.本发明采用的密封门锁紧结构运用的是蜗轮蜗杆、丝杆的自锁性，传递密封力的基础上能保证真空不泄露，适用于开合频繁的车站场合。
附图说明
图1是本发明实施例中真空管道磁悬浮列车真空接驳系统的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图；
图4是本发明实施例中密封门锁紧装置的结构示意图；
图5是本发明实施例中密封前密封舱门的截面示意图；
图6是本发明实施例中密封后密封舱门的截面示意图；
图中，1-过渡舱体，2-密封舱门，3-锁紧装置，4-电动缸，5-中间固定板，6-滑动固定板，7-锁紧系统滑槽，8-伸缩过道滑槽，9-承重柱，10-滑轮，11-伸缩过道，12-承重滚轮，13-真空管道，14-磁悬浮列车，15-对接框，16-t型换向器，17-涡轮丝杠压紧机，18-电机，19-长颈对焊法兰，22-气压平衡阀，23-进气口，24-铰链，25-热轧槽钢，26-直线轴承，27-空心推杆，28-金属波纹管，29-长方形外壁，30-电磁吸盘滑槽，31-法兰，32-联轴器，33-传动轴，34-密封体，35-o形橡胶垫圈，36-燕尾型密封槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图6所示，本发明提供的一个实施例中的真空管道磁悬浮列车真空接驳系统，包括过渡舱体1、金属波纹管28和对接框15，过渡舱体1固定于车站上，过渡舱体1的前端设有密封舱门2，过渡舱体1的后端与金属波纹管28的一端连接，金属波纹管28的另一端与对接框15连接，对接框15用于与磁悬浮列车对接，金属波纹管28内设有伸缩过道11，伸缩过道11的一端与对接框15连接，过渡舱体1的底部设有伸缩过道滑槽8，伸缩过道11的另一端设置于伸缩过道滑槽8内，过渡舱体1与对接框15之间连接有电动缸4，电动缸4带动对接框15进行位移，使金属波纹管28随伸缩过道11沿伸缩过道滑槽8移动，金属波纹管28用于磁悬浮列车和车站的柔性对接。
进一步地，过渡舱体1的后端连接有长方形外壁29的一端，长方形外壁29的另一端连接有真空管道13，过渡舱体1通过长方形外壁29与真空管道13连通，金属波纹管28套设于长方形外壁29内，对接框15的底部设有承重滚轮12，承重滚轮12的底部与长方形外壁29接触，过渡舱体1的侧壁设置有气压平衡阀22和真空泵接口。
进一步地，金属波纹管28通过长颈对焊法兰19分别与过渡舱体1和对接框15连接；金属波纹管28伸缩动力由电动缸4推杆提供；伸缩过道11作为乘客过道踏板，采用滑轮10结构和对接框15连接；滑动密封舱门2锁紧装置3采用4联动式蜗轮蜗杆传动，密封舱门2采用4点锁紧结构。
进一步地，密封舱门2和过渡舱体1均为双层结构，且两夹层之间分布有加强筋，加强筋的材质为热轧槽钢25，密封舱门2具有良好的抗压抗冲击性能。
进一步地，过渡舱体1上设有中间固定板5，电动缸4通过侧向固定法兰固设于中间固定板5上，中间固定板5与过渡舱体1焊接，电动缸4与对接框15之间连接有空心推杆27，过渡舱体1的舱壁上固设有直线轴承26，直线轴承26套装于空心推杆27上。
进一步地，密封舱门2的门框上设有密封槽，密封槽内设有橡胶垫圈，过渡舱体1为盒型壳体。
进一步地，橡胶垫圈为o形橡胶垫圈，密封槽为燕尾型密封槽，考虑到过渡仓门竖直放置，燕尾型密封槽可防止o型圈在开关门时脱落，密封门系统、真空法兰、对接框15密封件采用o形橡胶垫圈。
进一步地，过渡舱体1前面板上设计有真空室的舱门开口，密封舱门2通过铰链24与过渡舱体1连接，密封舱门2上还设有锁紧装置3；锁紧装置3设置于密封舱门2的外侧。
进一步地，锁紧装置3包括电机18、蜗轮蜗杆丝杠机和t型换向器16，电机18通过t型换向器16与蜗轮蜗杆丝杠机连接，蜗轮蜗杆丝杠机连接有压杆，电机18的转矩通过t型换向器16传递到蜗轮蜗杆丝杠机上，蜗轮蜗杆丝杠机的压杆往前平移提供密封舱门2的o型橡胶圈密封力。
进一步地，蜗轮蜗杆丝杠机的个数为4个，t型换向器16的个数为3个，电机18通过一个t型换向器16通过传动轴与另外两个t型换向器16连接，另外两个t型换向器16通过传动轴分别与4个蜗轮蜗杆丝杠机连接，4个蜗轮蜗杆丝杠机对称分布于密封舱门2的四周，形成4轴联动式锁紧装置3。
进一步地，金属波纹管28材料为1cr18ni9ti，金属波纹管28为u型波纹管。
进一步地，本接驳系统中金属波纹管28内径设计为2000mm，最大伸缩长度为300mm，波纹数为10。
进一步地，对接框15的前端设有电磁吸盘，电磁吸盘用于提供对接框15与车门的密封力。
进一步地，对接框15的前端设有4个电磁吸盘滑槽30，每个电磁吸盘滑槽30内均设有电磁吸盘。
进一步地，过渡舱体1的前端设有锁紧系统滑槽7，锁紧系统滑槽7内设有滑动固定板6，锁紧装置3固设置于滑动固定板6上。
本发明的工作原理：
本发明的是采用“对接式接驳”技术思路，“对接式接驳”是设计“车门—舱门”的过渡系统，思路是保证对接气密性的情况下，乘客直接进入车体内部，此种方案能耗低，换乘时间快，且不受真空管道13工况影响，在车厢足够长的情况下可以布置多个车门对接装置。其主要组成为：设置在真空管道13外的盒型过渡舱体1，过渡舱体1与长方形外壁29焊接，长方形外壁29前端与真空管道13侧端开口相贯；与盒型过渡舱体1相连的金属波纹管28，金属波纹管28另一端与对接框15相连接，另一端与过渡仓后面板相连；过渡舱体1的前面板设置有密封舱门2开口和密封舱门2铰链24机构，密封舱门2采用双层槽钢结构，具有抗冲击和抗压能力，密封舱门2的门框上设置有燕尾型密封槽，密封槽内的密封材料使用o形橡胶垫圈；密封门锁紧机构使用涡轮丝杠4联动式压紧装置，三相异步电机18提供动力，锁紧装置3固定在过渡舱体1的前面板外滑槽当中；金属波纹管28内部设计有伸缩过道11，伸缩过道滑槽8固定于过渡仓底部，伸缩动力来源于左右两个电动缸4推杆结构，电动缸4带动伸缩推杆运动，伸缩推杆前端与对接框15连接；对接框15前端4个滑槽内设置有电磁吸盘，提供对接框15与车门的密封力。
实际工作过程为：
磁浮列车停站：磁悬浮列车进入真空旁道之后开始缓慢减速，列车缓慢减速进入旁道车站，列车在借助管道沿途位移传感器收集信息并由列车自带的运动控制系统控制停站的位置，依据现有的技术可以将列车相对于对接口的位移误差控制在10mm之内。对接框15的内径长2500mm，列车停稳之后，接驳系统中的电动缸4开始工作，电机18推杆推动和波纹管相连的对接框15向前移动直至和列车车门外框相接触，此时对接框15上的电磁吸盘上电。
其中，电磁吸盘固定位置有一定的位移量空间，当电动缸4到位之后，电磁吸盘上电和列车车门对接框15紧密贴合，电磁吸盘的吸紧力提供密封力，此时，对接完成。
对接完成过程，过渡舱体1上的放气阀开始工作，大气通过放气阀进入舱内，此时过渡舱体1内气压得到平衡，气压平衡之后磁浮列车车门打开，密封舱门2外的锁紧机构释放锁紧力后打开密封舱门2，乘客通过过渡舱体1内伸缩踏板进入磁浮列车内部。
磁浮列车出站：待到磁浮列车中乘客就位之后，磁浮列车车门和密封舱门2同时关闭，放气阀关闭，过渡舱体1中真空泵开始工作，真空泵将过渡舱体1内气体抽到管道内中的气体真空度，由于过渡舱体1内体积很小，有效解决了整体式磁浮列车过渡舱体1带来的抽气速度缓慢的问题。待到过渡舱体1中真空度和管道内一致后真空泵停止工作，电磁吸盘断电，电动缸4开始回程，推杆带动波纹伸缩机构和伸缩踏板回程至初始位置，过渡舱门关闭，锁紧装置3锁紧保证舱门气密性。此时，换乘结束。
每个部件的具体说明：图1正视局部剖视图，其组成为：固定在车站的过渡舱体1前后开口，前面板开口设置有密封舱门2，密封舱门2结构为双层结构，中间有热轧槽钢25加强筋，密封门具有良好的抗压抗冲击性能；过渡舱体1前置面板对应密封舱门2的门框处设置有密封槽，密封材料为丁基橡胶o形橡胶垫圈，密封力由锁紧装置3提供，锁紧装置3固定在滑动固定板6上，滑动固定板6可以在前面板上的锁紧系统滑槽7中滑动，前面板滑槽与固定过渡舱体1前面板相焊接固定；对接框15和磁悬浮列车14进行对接，对接框前进动力由电动缸4提供，电动缸4带动对接框15进行位移，对接框15底部设置有承重滚轮12；其中，电动缸4通过侧向固定法兰固定在过渡舱体1的中间固定板5上，中间固定板5与过渡舱体1连接方式为焊接；过渡舱体1底部固定有伸缩过道滑槽8，伸缩过道滑槽8下底面设计有承重柱9，伸缩过道11下端设置有滑轮10，对接框15与磁悬浮列车对接过程中伸缩过道11在电动缸4推力作用下滑出，对接完毕气压平衡后人员可从伸缩过道11进入磁浮列车内部。
图2是左视局部剖视图，过渡舱体1就是真空室，本专利所设计的过渡仓的工作环境为：不换乘的情况下，接驳系统中过渡仓内部是真空，外部是大气压，磁悬浮列车对接完毕后，气压平衡阀22使接驳系统过渡舱体1内充满空气，此时不受压强。过渡舱体1的设计拟采用盒型壳体设计，四周设置有加强筋。过渡舱体1前面板上设计有真空室的舱门开口，舱门开口旁设计有舱门铰链24，舱门外设计有锁紧系统滑槽7，滑槽7与真空室1相连。过渡舱体1后面板设置有波纹管通道开口，后面板与法兰颈部相焊接，之后再与金属波纹管28相连。
过渡舱体1壳体结构为双层结构，中间有热轧槽钢25进行加固，既能有效承受大气压力及内部压力又能减少钢材消耗。过渡舱体1上设置有进气口23，进气口23外安装气压平衡阀22；气压平衡阀22工作描述为：当对接框15和磁悬浮车体进行对接完成后，气压平衡阀22打开，大气压进入过渡仓和人行通道，此时锁紧装置3释放，密封舱门2打开，乘客进入；当乘客就位之后，磁悬浮车门关闭，密封舱门2关闭，锁紧装置3上锁，气压平衡阀22外接真空泵进行抽真空，抽完真空结束后电动缸4带动对接框15回程。锁紧系统包括真空室的密封舱门2和密封门锁紧装置3，过渡仓密封门与真空室相连接，密封门采用活动铰链结构24连接。
图3是俯视半剖图，金属波纹管28可以实现在真空中的弯曲、伸缩和偏心作用，具有良好的密封性能和位移性能，本专利将金属波纹管28用在真空管道磁悬浮接驳系统中，用于磁悬浮列车和车站的柔性对接部分；金属波纹管28前后端均与长颈对焊法兰19颈部焊接，配套的长颈对焊法兰19分别与过渡舱体1后面板、对接框15焊接，这样既保证气密性、对材料损耗小而且拆装方便。过渡舱体1前端与长方形外壁29焊接并与真空管道13相贯焊接，这样管道中的机械运动不影响整个系统的密封性，整个系统处于绝对可控的密封状态。一对在过渡舱体1中间水平布置的电动缸4传递的推力通过空心推杆27传递到对接框15上，空心推杆27前端与电动缸4轴螺纹配合，过渡仓壁处安装有直线轴承26用于支撑和传递动力，空心推杆27后端用法兰31固定于对接框15上。对接框15四周设置有电磁吸盘滑槽30，电磁吸盘固定位置有一定的位移量空间，当电动缸4到位之后，电磁吸盘上电和列车车门对接框15紧密贴合，电磁吸盘的吸紧力提供密封力。
图4是锁紧装置3示意图，本接驳系统锁紧机构运用的是蜗轮蜗杆、丝杆的自锁性，适用于开合频繁的车站场合。本专利针对真空管道磁悬浮的设计需求设计了一种联动式电动丝杠压紧装置，锁紧装置3由三相异步电机18、t型换向器16、涡轮丝杠压紧机17组成，具体工作原理为：三相异步电机18、t型换向器16、涡轮丝杠压紧机17用联轴器32和传动轴33连接固定在滑动固定板6上，当密封门关闭时，滑动固定门6滑动到限定位置时电机18开始工作，电机18通过转轴33传递扭矩，3个t型换向器16将扭矩均匀传递到四个涡轮丝杠压紧机17的蜗杆上，蜗杆带动涡轮转，涡轮带动丝杠转，4根丝杠向前位移，带动4个压紧盘提供足够的压紧力使密封门压缩o型橡胶圈紧密贴合在门框上。
图5和图6是燕尾型密封槽示意图，密封体34将o形橡胶垫圈35压紧在燕尾型密封槽36中，在保证密封性的同时o型密封圈不会脱落。
综上所述，采用对接式，即过渡舱体1加柔性伸缩结构的方案比容纳整个列车的整体式更节能，换乘时间短，对真空管道13工况要求更低，可以布置多车门对接适用于多节车厢换乘，换乘效率高；柔性伸缩部分采用金属波纹管28，接触式真空动密封防止相对位移带来的气体泄漏主要是通过怎加接触面的压紧力来保证，由此产生摩擦力过大而带来的发热量大，功耗损失大，使用寿命短，且密封垫圈要经常更换，对于真空管道磁悬浮接驳系统来说，接触式密封不适用，而非接触真空密封不利于传递轴向运动。本发明采用金属软件密封作为伸缩机构，金属波纹管28能在真空中进行良好的位移运动密封可靠，而且金属波纹管28本身传递的位移量、负荷量比较大，传递运动的速度快，符合车站换乘时间要求快、换乘过程安全可靠等要求；针对真空环境中液压、气动结构失效的缺陷，本发明采用电动缸4推杆伸缩动力机构，这样既保证动力来源又不受真空环境影响；本发明采用的密封门锁紧结构运用的是蜗轮蜗杆、丝杆的自锁性，传递密封力的基础上能保证真空不泄露，适用于开合频繁的车站场合。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。