摘 要

中国、美国、瑞士等多个国家正在积极探索的磁悬浮正空管道列车作为一种新型的交通系统，其将磁悬浮列车技术与低气压管道技术相结合。理论上来看，由于磁悬浮技术以及接近真空的列车运行管道可以最大限度的减小列车高速运行时的摩擦阻力和气动阻力，因而有着快速、安全、环保和高效等优势。管道近真空环境所需的过渡仓成了真空管道运输系统一个重要的组成部分，其设计思路一般为电梯式密封仓、大型隔离室及伸缩对接泄复压仓等。其设计将直接影响列车停靠时间、乘客安全、管道稳压等。本次磁悬浮真空管道列车过渡仓结构设计通过查阅相关资料、参考相似结构、计算比较分析等设计为固定-伸缩双仓对接式仓体，通过伸缩对接设计减小泄复压空间，仓体与管壁固定连接保证良好密封性，从而实现结构合理、密封性良好、接驳耗时短的接驳系统结构设计。

关键词：磁悬浮 真空管道 泄复压 对接 密封

Abstract

As a new type of transportation system, maglev positive air tube train, which is being actively explored in China, the United States, Switzerland and other countries, combines maglev technology with low-air-pressure tube technology. In theory, because the magnetic suspension technology and the train running pipeline close to vacuum can minimize the friction resistance and aerodynamic resistance when the train is running at high speed, it has the advantages of fast, safe, environmental protection and high efficiency. The transition chamber required by the pipeline near vacuum environment has become an important part of the vacuum pipeline transportation system, and its design ideas are generally elevator type sealed chamber, large isolation chamber and expansion joint relief surge chamber, etc. Its design will directly affect the train stop time, passenger safety, pipeline stability, etc. The structural design of the transition bin of the maglev vacuum pipeline train is designed as a fixed expansion double bin docking bin by consulting relevant data, finding reference and calculating comparison. The expansion and docking design reduces the space for relief and recompression, and the fixed connection between the bin and the pipe wall ensures good sealing, so as to realize the structural design of the docking system with reasonable structure, good sealing and short connection time.

Key Words: magnetic suspension Vacuum tube Relieving and recombining pressure Docking seal up

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景、目的和意义 1

1.2过渡仓国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 3

1.3设计要求分析与主要内容 4

第2章 过渡仓总体结构设计 5

2.1过渡仓总体结构设计概述 5

2.2总体结构设计系统组成 5

第3章 仓体结构设计与分析 7

3.1仓体结构设计方案及尺寸拟定 7

3.3仓体结构设计分析及确定尺寸 9

3.3仓体固定及连接设计 11

3.4仓体结构有限元分析 11

第4章 对接系统设计 15

4.1对接系统驱动方案设计分析 16

4.1.1对接系统驱动方案拟定及比较分析 17

4.1.2对接系统驱动方案确定及计算 17

4.1.3电机和同步带选型 18

4.1.4对接系统驱动主要部件设计 20

4.1.5对接系统驱动主要部件有限元分析 22

4.2导轨选型 25

4.3支承滚轮设计 26

4.4定位卡紧装置设计 28

4.5对接密封结构设计分析 31

4.5.1密封结构及原理分析 31

4.5.2密封材料选择 31

4.5.3密封结构密封性分析 32

4.6对接系统装配设计 33

第5章 泄复压系统设计 35

5.1泄复压系统设计分析 35

5.2泄复压计算及真空泵选型 35

5.3进出气口设计 36

第6章 总结 37

参考文献 38

致谢 39

绪论

1.1课题研究背景、目的和意义

目前，美国、瑞士等多个国家都在积极探索真空管道运输系统的总体设计，尤其在磁悬浮真空管道列车的研究上，ET3公司、瑞士地铁公司等都取得了很大进展，包括在车辆、管道、驱动及应急设备等方面都有了较成熟的方案。相比于国外国内相关研究起步较晚，但也在一直积极探索，也取得了很大的进展。目前真空管道运输系统尚处于探索和验证阶段，距工程化还有一定距离，以及许多关键问题亟待解决。

作为一种新型的交通运输系统，磁悬浮真空管道列车可以达到很高的速度，可让天涯若比邻变成现实。据专家介绍说，列车时速1000千米/小时还是一个保守数字^[1]。真空管道中列车时速将达到约1600千米/小时^[2]。相比于传统列车磁悬浮真空管道列车不仅能够达到很高的速度还有利于节约能源，由于管道接近真空环境，所以比在常规环境下，磁悬浮真空管道列车在真空管道中所受的阻力将大大减小，因而在能耗方面具有很大的优势。综合来看，其特点为快速、安全、环保、高效，并且受天气等影响小，很好的符合了现今人们对于速度的要求及可持续发展的理念^[3]。因而尽管有很多待解决的难题，相关研究也有很大困难，但磁悬浮真空管道列车的研究是势在必行的。而由于过渡近真空环境所需的磁悬浮真空管道列车过渡仓成了新型真空管道运输系统的关键组成部分。过渡仓实际上是由常压的外部环境过渡近真空环境连通列车内部的接驳系统。由于过渡近真空环境这一特殊性，过渡仓在设计上需要考虑密封等一些不同于一般仓体的结构需要。作为乘客上下列车的通道，其设计结构的优劣在很大程度上影响着安全性及列车的运行效率，因而很好的过渡仓结构设计包括较完善的相关控制系统特别重要。所以本次课题总体结构上参考相似结构，通过计算分析优化完成满足磁悬浮真空管道列车过渡仓过渡近真空环境的接驳系统结构设计与相关分析。

1.2过渡仓国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

美国、瑞士等国家都在积极探索真空管道运输系统。对于磁悬浮真空管道列车过渡仓的结构设计则不尽相同。

1999年，美国工程师达里尔·奥斯特申请并获得真空管道运输（ETT）系统发明专利注册成立了ET3公司^[4]。ET3公司ET3公司较早详细提出真空管道运输这个概念，在专利中全面地介绍了系统各个部分，包括管道、车辆、真空设备、等系统各个部分。该公司采用磁悬浮技术，胶囊状分散式车辆形式。管道列车尺寸较小型设计，管道密封采取较为成熟的航空密封技术 ^[5]。该公司对于过渡仓的设计如图1.1，地面车站用一根竖直大管子与各层次的真空管道连接，进站的列车停靠的连接点处修好密封性很好的过渡舱，过渡舱的连接设备与车厢接好，调整好舱内各条件，打开密封门，人就可以从车站进入过渡舱，再从过渡舱进入车体 ^[6]。反过来也是一样的。