摘 要

管道真空磁悬浮列车是很早之前就提出的关于高速运输系统的发展思路，具体的做法是用管道把磁悬浮列车包裹住，管道里设置有磁悬浮系统，将管道中空气抽光之后磁浮列车的速度能得到很大的提升，本文设计的目的是解决管道真空磁悬浮列车在换乘时带来的气压差问题。因为管道真空磁悬浮系统中管道里没有空气或者是空气非常稀薄，而管道外面的乘客是从大气压环境进入管道里的磁浮列车，合理有效的接驳系统关系到磁浮列车的换乘效率和乘客的人身安全。

目前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张种思路：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和伸缩机构设计不合理等问题。

针对目前对接式接驳系统存在的问题，本文在现有对接模式的基础上完成一种管道真空磁悬浮列车真空接驳系统设计。

关键词：管道真空、磁悬浮列车、隔离舱、对接装置

Abstract

Pipeline vacuum maglev train is a long time ago on the development of high-speed transport system ideas, the specific approach is to use the pipeline to wrap the maglev train, the pipeline is equipped with a magnetic levitation system, the air in the pipeline after the maglev train speed Has been greatly improved, the purpose of this design is to solve the pipeline vacuum maglev train in the transfer of the air pressure caused by the problem. Because the pipeline vacuum magnetic levitation system in the pipeline without air or air is very thin, and outside the pipeline passengers from the atmospheric pressure into the pipeline in the maglev train, reasonable and effective connection system is related to the transfer efficiency of the maglev train and the passenger's personal Safety.

At present, the idea of ​​connecting the vacuum pipeline is mainly to set up the isolation compartment so that the passengers can enter and exit, and the specific layout of the pressure tank is two kinds of ideas: First, the design will be designed into large isolation compartment, the specific approach is in the station At both ends of the pipeline to set up isolation doors. When the maglev train decelerates into the bypass station, the isolation doors at both ends of the station are lowered to form a separation compartment. The separation valve of the separation compartment is pressurized until the air pressure is balanced with the outside, and the pipe is opened and the passenger can freely enter and leave the passenger. After the passenger is on the train, the vacuum pump is in the pipeline and the air pressure is balanced. This method can accommodate the whole carriage, but this method requires a lot of space, pumping a vacuum takes a long time, the train stay a long time, the requirements of the vacuum pump, high energy consumption. Second, another idea is to design the isolation compartment into a docking structure, maglev train deceleration into the bypass after relying on the sensor to slow down. After the stop with the station set on the telescopic access corridor system docking, docking mechanism after locking on the corridor to pressurize the operation, air pressure after the opening of the corridor to open the barrier passengers to enter. This idea of ​​vacuum less time-consuming, easy to operate and less energy consumption, is the vacuum magnetic levitation system development direction. However, the existing docking system has the problems of sealing difficulties and unreasonable design of the telescopic mechanism.

Aiming at the problems existing in the docking system, this paper completes the design of a vacuum vacuum levitation train based on the existing docking mode.

Key Words: Pipe vacuum; maglev train,;cofferdam; docking device

目 录

摘 要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2 论文研究的目的和意义 1

1.3国内外现状 1

1.4 论文的主要研究内容 1

2 管道真空磁悬浮列车接驳系统的方案设计 3

2.1 系统总体方案设计 3

2.2 伸缩机构方案设计 4

2.3 过渡仓方案设计 5

2.4 锁紧系统方案设计 6

3管道真空磁悬浮接驳系统设计计算 9

3.1 真空密封设计计算 9

3.1.1 真空可拆卸密封总体设计 9

3.1.2过渡舱门密封设计计算 9

3.1.3法兰密封设计 11

3.1.4对接框密封设计计算 12

3.2锁紧系统设计计算 13

3.21电机选型及扭矩计算 14

3.22丝杠螺纹传动设计 16

3.23蜗轮蜗杆传动设计计算 16

3.2伸缩机构设计计算 21

3.2.1 金属波纹管尺寸设计计算 21

3.2.2 金属波纹管轴向力计算和压力校核 23

3.3过渡仓壳体设计计算 25

4管道真空磁悬浮接驳系统ANSYS仿真分析 28

4.1过渡仓壳体静力学分析 28

4.2密封门体静力学分析 28

4.3电动缸推杆静力学分析 30

5 总结 31

5.1 论文总结 31

5.2 工作小结 31

参考文献 32

致 谢 33

1 绪论

1.1 论文的研究背景

随着经济快速发展，交通压力变得越来越大，磁悬浮列车吧本身具有的速度快、噪音小、拐弯半径小等特点正逐渐受到关注。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。

1.2 论文研究的目的和意义

本文研究的真空管道磁悬浮接驳系统目的是解决磁悬浮列车在真空环境下，停站和靠站时人员进出带来的密封安全问题。真空管道里空气稀薄，人员乘客如果暴露在真空环境则会带来极其严重的后果，本文通过合理的结构的系统设计，设计出一种保证乘客在停站时能够快速进出并且保证真空不泄露的接驳系统，管道真空磁悬浮接驳系统的可靠性对于未来管道真空磁悬浮的研究发展具有重要的意义价值。

1.3国内外现状

由于真空管道（ETT）项目落实困难，直到近几年内才出现了关于ETT的实验项目，之前关于ETT的接驳系统大部分都只停留在理论设想阶段。关于接驳系统最早提出可行性方案的是瑞士的Swissmetro系统，其大致思路是车辆在地下站台停车前先通过闸室，避免真空损失，乘客通过自动闸门和闸室，研究数据是每个车站每小时乘客进出量可达6400人次。1990年成立的ETT项目一直没有得到落实直至国内一批科研机构成立，有关真空管道的技术得到快速发展，以管道真空磁悬浮列车接驳为例，国内出现了诸多相关专利。最新的研究诸如2011年张耀平发表的Some possible station layouts and characteristics of evacuated tube transportation^[8]、奥斯特2016年申请的专利“Evacuated tube transport system with interchange capability”^[9]都给真空管道磁悬浮接驳系统做出了适当参考方向。

综上所述，尽管真空管道磁悬浮设想已经提出近一个世纪，然而技术更新和市场化发展步伐都相对缓慢。主要原因是成本太高和实验比较困难。以真空管道的接驳系统为例，国内外基本上没有实验实物，大部分都只是停留在设想领域，究其原因还是真空管道技术还不完善和成熟。近年国内在真空管道运输研究领域上取得较大的突破，掌握了自己的技术有了自己的研究成果，有希望引领世界前沿技术的发展。

1.4 论文的主要研究内容

管道真空磁悬浮接驳系统的主要研究内容包括以下几个方面：