一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统技术方案

一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统，包括海底管墩、管道、车辆、车轮、轨道、轨撑、直线电机、集电弓、接触网、生命支持系统和车载动力电池，其特征是，管墩设置在海床上，管道架设在管墩上，采用类似高铁轮轨车辆技术方案，轨距700~1000mm，车辆宽/高1.5~2m，客舱为气密性结构，内部设置生命保障系统，运行速度100~1000km/h，采用运行排气方式为管道形成真空。当从电网取电时，采用顶集电或底部集电模式；不从电网取电时，采用车载动力蓄电池或者长定子直线电机模式；采用车轮驱动/制动或者直线电机驱动/制动模式，或二者结合模式。本发明专利技术的优点是，降低海峡通道海底真空管道交通建设与运营成本。

A submarine vacuum pipeline transportation system for wheel and rail vehicles suitable for strait passage

The utility model relates to a submarine vacuum pipeline transportation system for wheel-rail vehicles suitable for channel passages, which comprises a submarine pipe pier, a pipeline, a vehicle, a wheel, a track, a rail brace, a linear motor, a pantograph, a catenary, a life support system and a vehicle-borne power battery. The system is characterized in that the pipe pier is arranged on the sea bed, the pipeline is arranged on the pipe pier, and the pipeline is adopted. Similar to the high-speed railway wheel-rail vehicle technical scheme, the gauge is 700-1000 mm, the width/height of the vehicle is 1.5-2 m, the cabin is airtight structure, the internal life support system is installed, the running speed is 100-1000 km/h, and the running exhaust mode is adopted to form vacuum for the pipeline. When power is taken from the grid, the top or bottom mode is adopted; when power is not taken from the grid, the vehicle power battery or the long stator linear motor mode is adopted; the wheel drive / brake mode or the linear motor drive / brake mode, or the combination of the two modes is adopted. The invention has the advantages of reducing the transportation and construction cost of the submarine vacuum pipeline in the channel channel.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统
本专利技术属于真空管道交通与海洋工程
，具体涉及一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统。
技术介绍
高速铁路、磁悬浮列车因受到空气阻力、气动噪声、气动振动等制约，无法进一步提高速度。飞机和汽车除受空气阻力影响外，其能耗高、碳排放量大，将来发展会受到限制。真空管道高速交通克服上述缺点，是一种能达到超高速度，且能耗很低、环境影响很小的交通模式，可望从根本上解决人类交通所面临的困境。真空管道交通由管道、车辆、供电、通讯、驱动与控制、真空泵、真空计量、监控系统等部分组成，运行时，管道内抽成一定真空，然后车辆在其中行驶。在海峡通道建设领域，跨海大桥、海底隧道已得到普及应用，施工技术成熟。跨海大桥需要高出海平面的桥墩支撑，适合近岸浅海；海底隧道能适应较深海域，但工程造价高，施工风险和运营风险大。另外，沉管隧道结构庞大，要求河床或海床平缓，不能有大起伏，只适合短距离浅水域，不适合距离较长及水深较大的海域；悬浮隧道是被理论界看好的跨海交通新模式，预计建设成本低于跨海大桥、海底隧道，对海域的适应性很强，但目前没有现实应用，建设成本仍然较高、施工难度大。近年来越来越受到全世界关注的真空管道交通，断面小、结构轻型、集成度好，当作为跨海通道方案在海底建设时，成本低于跨海大桥、海底隧道、悬浮隧道。在施工技术方面，已经普遍实施的海底输油、输气管道建设经验可提供良好的借鉴。海底环境对真空管道具有特殊优越性，例如海水可以为真空管道降温、提供恒温环境，还可为管道提供均匀浮力，抵消管道自身重力作用，降低结构强度要求，减少工程费用，因此海底真空管道作为真空管道交通先行先试工程具有可行性、可能性。海底真空管道的基本形式为，在海床上修建固定墩台，然后通过水下施工方法，把真空管道管段按要求的精度架设在墩台上，再用水下密封连接方法把所有管道固定连接。海峡、海湾的特点是，跨度、水深通常大于江河湖泊，但小于海洋。对大多数海峡、海湾通道来说，低成本、早日建成和投入使用比超高速更为重要。如中国台湾海峡通道，并不期望能达到超音速，只要能跟高铁、汽车速度相当，或者略高即可；在满足运输能力要求前提下，只要建设成本低于海底隧道、跨海大桥、沉管隧道和磁悬浮真空管道，即能成为优选方案。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统，采用的为了克服跨海大桥、海底隧道、磁悬浮真空管道交通建设难度大、费用高的不足，使海峡、海湾通道以较低成本，较容易实施的技术早日建成和投入应用，本专利技术给出适用于海峡、海湾通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统技术与方案。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统，包括管墩1、管道2、车辆3、车轮31、轨道4、轨撑5、直线电机初级61、直线电机次级62、顶集电弓71，顶接触网缆线72，顶接触网支架73，其特征在于，所述的管墩1修建在海床上，管道2架设在管墩1上，采用双方向双管道并行平铺，车辆3采用窄轨高铁车辆技术，轨道4铺设在轨撑5上；车辆3为气密性结构，内部通过生命保障系统9提供氧气和进行空气调节；所述的车辆3类型分为头车（尾车）和中间车辆，头车（尾车）具有流线形车头/车尾，各节车辆均为独立的气密性客舱；所述的轨撑5下部不接触管道2内壁，便于连续布置线缆和让线缆等设施从轨撑5下部穿过；所述的车辆3顶部的集电弓71和管道顶部的接触网缆线72取得电能。在车辆3下部设置直线电机初级61（动子），在相应位置的轨撑5上设置直线电机次级62（定子），由直线电机驱动车辆3行驶和制动；同时车轮31也具有制动功能，形成双制动系统，为节省电能，优化运行效率，可采用车轮31和直线电机双驱动模式，低速行驶时用车轮31驱动，高速行驶（超过400km/h）时用直线电机驱动；所述的管道2内不设置供电接触网，车辆3上无集电弓，而是在轨撑5上设置由线圈制成的直线电机初级61，在车辆3下部设置直线电机次级62，由直线电机驱动车辆3行驶或实施制动，从而降低建设成本，简化管道2内部结构；所述的车辆3上配置动力蓄电池8、直线电机初级61线圈设置在车辆3上的技术方案，从而避免沿管道2内部在轨撑5上铺设直线电机初级61线圈而导致建设成本增加；所述的直线电机初级61设置在管道2顶部，把直线电机次级62设置在车辆3顶部，让直线电机初级61和直线电机次级62之间的吸引作用力变成对车辆3的提升作用力，从而优化受力结构；所述的直线电机次级62设置在管道2顶部，把直线电机初级61设置在车辆3顶部，在车辆3上携带蓄电池8，为车辆3运行提供主动力电能；所述的管道2底部、轨撑5上设置接触网支架76和接触网线缆75，在车辆3底部设置集电弓74，从电网取电作为主动力电源；所述的轨道4采用每延米30~50kg级轻型标准轨，轨距700~1000mm。所述的轨撑5厚度10~30mm，采用轻质钢材、合金，或强度较高的有机材料制作，每隔50~100cm设置一个。本专利技术的有益效果是：充分利用现有的高铁建设经验和成熟的轮轨车辆技术，合理应用直线电机驱动模式，从而有效降低跨越海峡海底真空管道交通建设与运营成本，降低真空管道交通的技术难度和起始阶段工程实施的不确定性；运行排气形成真空方案可避免在海底真空管道沿线设置真空泵站可能面临的困难，为海峡通道海底真空管道交通给出轮轨车辆方案，有效降低跨越海峡海底真空管道交通建设与运营成本；充分利用现有的高铁建设经验和成熟的轮轨车辆技术，降低真空管道交通的技术难度和不确定性；不仅为海峡通道海底真空管道交通提供更优越的技术方案，也有利于促进真空管道交通早日实现。本专利技术给出的技术方案不仅适用于海峡通道海底真空管道交通，也适用于浅海水域（30~1000m）海岛之间的连接、跨越适当水深环境的江河湖泊等。附图说明图1为一种海峡通道轮轨车辆海底真空管道交通示意图。图2为一种采用窄轨高铁技术方案的海底真空管道交通横断面图。图3为图2的A-A剖视图。图4为一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通横断面图，其中车辆顶部设置有集电弓71，运行电能来自电网，车辆通过直线电机驱动行驶，直线电机次级62设置在管道2底部，直线电机初级61设置在车辆底部。图5为图4的B1-B1剖视图。图6为一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通横断面图，其中车辆3通过直线电机驱动行驶，直线电机初级61设置在管道2底部，直线电机次级62设置在车辆3底部。图7为图6的B2-B2剖视图。图8为一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通横断面图，其中车辆3通过直线电机驱动行驶，直线电机初级61设置在车辆3底部，直线电机次级62设置在管道2底部，车辆3上携带蓄电池8，为车辆3运行提供电能。图9为图8的B3-B3剖视图。图10为一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通横断面图，其中直线电机设置在车辆顶部，直线电机初级61设置在管道2顶部，直线电机次级62设置在车辆3顶部。图11为图10的C1-C1剖视图。图12为一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通横断面图，其中直线电机设置在车辆顶部，直线电机初级61设置在车辆3顶部，直线电机次级62设置在管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统，包括管墩（1）、管道（2）、车辆（3）、车轮（31）、轨道（4）、轨撑（5）、直线电机初级（61）、直线电机次级（62）、顶集电弓（71），顶接触网缆线（72），顶接触网支架（73），其特征在于，所述的管墩（1）修建在海床上，管道（2）架设在管墩（1）上，采用双方向双管道并行平铺，车辆（3）采用窄轨高铁车辆技术，轨道（4）铺设在轨撑（5）上；车辆（3）为气密性结构，内部通过生命保障系统（9）提供氧气和进行空气调节；所述的车辆（3）类型分为头车（尾车）和中间车辆，头车（尾车）具有流线形车头/车尾，各节车辆均为独立的气密性客舱；所述的轨撑（5）下部不接触管道（2）内壁，便于连续布置线缆和让线缆等设施从轨撑（5）下部穿过；所述的车辆（3）顶部的集电弓（71）和管道顶部的接触网缆线（72）取得电能，在车辆（3）下部设置直线电机初级（61）（动子），在相应位置的轨撑（5）上设置直线电机次级（62）（定子），由直线电机驱动车辆（3）行驶和制动；同时车轮（31）也具有制动功能，形成双制动系统，为节省电能，优化运行效率，可采用车轮（31）和直线电机双驱动模式，低速行驶时用车轮（31）驱动，高速行驶（超过400km/h）时用直线电机驱动；所述的管道（2）内不设置供电接触网，车辆（3）上无集电弓，而是在轨撑（5）上设置由线圈制成的直线电机初级（61），在车辆（3）下部设置直线电机次级（62），由直线电机驱动车辆（3）行驶或实施制动，从而降低建设成本，简化管道（2）内部结构；所述的车辆（3）上配置动力蓄电池（8）、直线电机初级（61）线圈设置在车辆（3）上的技术方案，从而避免沿管道（2）内部在轨撑（5）上铺设直线电机初级（61）线圈而导致建设成本增加；所述的直线电机初级（61）设置在管道（2）顶部，把直线电机次级（62）设置在车辆（3）顶部，让直线电机初级（61）和直线电机次级（62）之间的吸引作用力变成对车辆（3）的提升作用力，从而优化受力结构；所述的直线电机次级（62）设置在管道（2）顶部，把直线电机初级（61）设置在车辆（３）顶部，在车辆（3）上携带蓄电池（8），为车辆（3）运行提供主动力电能；所述的管道（2）底部、轨撑（5）上设置接触网支架（76）和接触网线缆（75），在车辆（3）底部设置集电弓（74），从电网取电作为主动力电源。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于海峡通道的轮轨车辆海底真空管道交通系统，包括管墩（1）、管道（2）、车辆（3）、车轮（31）、轨道（4）、轨撑（5）、直线电机初级（61）、直线电机次级（62）、顶集电弓（71），顶接触网缆线（72），顶接触网支架（73），其特征在于，所述的管墩（1）修建在海床上，管道（2）架设在管墩（1）上，采用双方向双管道并行平铺，车辆（3）采用窄轨高铁车辆技术，轨道（4）铺设在轨撑（5）上；车辆（3）为气密性结构，内部通过生命保障系统（9）提供氧气和进行空气调节；所述的车辆（3）类型分为头车（尾车）和中间车辆，头车（尾车）具有流线形车头/车尾，各节车辆均为独立的气密性客舱；所述的轨撑（5）下部不接触管道（2）内壁，便于连续布置线缆和让线缆等设施从轨撑（5）下部穿过；所述的车辆（3）顶部的集电弓（71）和管道顶部的接触网缆线（72）取得电能，在车辆（3）下部设置直线电机初级（61）（动子），在相应位置的轨撑（5）上设置直线电机次级（62）（定子），由直线电机驱动车辆（3）行驶和制动；同时车轮（31）也具有制动功能，形成双制动系统，为节省电能，优化运行效率，可采用车轮（31）和直线电机双驱动模式，低速行驶时用车轮（31）驱动，高速行驶（超过400km/h）时用直线电机驱动；所述的管道（2）内不设置供电接触网，车辆（3）上无集电弓，而是在轨撑（5）上设置由线圈制成的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀平，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61