管道悬浮运输工具的线路系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种管道悬浮运输工具的线路系统，包括管道、悬浮轨道系统和主支撑结构，所述的悬浮轨道系统位于管道内部，所述的悬浮轨道系统包括悬浮轨道和轨道支撑结构，所述的轨道支撑结构底部与主支撑结构连接，上部安装悬浮轨道。本实用新型专利技术采用特殊结构的轨道支撑结构，在满足承载强度的前提下，能有效减少运行条件下及环境温度变化所造成的结构变形，满足轨道毫米级变形。

【技术实现步骤摘要】
管道悬浮运输工具的线路系统
本技术涉及管道悬浮运输工具的线路系统，属于管道运输

技术介绍
管道列车利用悬浮技术与地面脱离接触消除摩擦阻力，利用内部接近真空的管道线路大幅减少空气阻力，从而实现列车超声速“近地飞行”。目前悬浮方式可分为电动悬浮、电磁悬浮、永磁悬浮。高速飞行列车行驶速度快，要求悬浮系统的控制尽量简单，浮阻比小、行驶稳定性高，而现有的电磁悬浮技术磁阻高、电动悬浮控制系统复杂，不能满足要求。对于永磁悬浮，传统轨道设计分为两种，一种在车体上方铺设，通过磁体相互吸引使车悬浮，另一种在下方铺设轨道，通过磁体相互的斥力使车悬浮。第一种对管道和轨道的结构强度要求高，且由于真空管道尺寸和结构强度有相应限制，故在上方铺设轨道不适用于高速真空管道列车系统。因此，第二种铺设轨道方式是目前高速飞行列车通常采用的方式。目前，针对在超高速真空管道环境下，采用永磁悬浮并在车体下方铺设轨道设计只是思路或是实验室中进行，将永磁轨道铺设到支撑板上。但若是在工程中运用，由于列车运行速度高，超高速状态下轨道精度和变形对行车安全具有十分重要的作用，因此轨道不仅要保证很高的精度，而且还需满足在运行条件下毫米级的变形要求，同时外界环境温度等也会时轨道变形，这就给轨道设计、加工及施工各个环节带来了很大的挑战。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种满足运行条件下及环境变化的毫米级变形要求的管道悬浮运输工具的线路系统。本技术的技术解决方案：管道悬浮运输工具的线路系统，包括管道、悬浮轨道系统和主支撑结构，所述的悬浮轨道系统位于管道内部，所述的悬浮轨道系统包括悬浮轨道和轨道支撑结构，所述的轨道支撑结构底部与主支撑结构连接，上部安装悬浮轨道；所述的轨道支撑结构由主结构梁和若干加强板组成，所述的主结构梁的主体为空心的箱型等截面梁，在主体上部安装支撑板，与主体组成T字结构，在主体两侧沿长度方向布置若干加强板。本技术通过空心箱型等截面梁的结构及加强设计，在满足承载强度的前提下，能有效减少运行条件下及环境温度变化所造成的结构变形，满足轨道毫米级变形。轨道支撑结构采用的材料、厚度尺寸及加强板布置密度等可以通过力学仿真进行优化设计。所述的悬浮轨道为永磁体制造，安装在轨道支撑结构上表面两侧。进一步，所述的悬浮轨道可以通过工字形钢轨安装在轨道支撑结构上表面两侧，通过间隙可以增大空气流通面积，减小列车通过时的空气阻塞效应。所述的轨道支撑结构两侧设置散热装置，用于将管道内部热量导出到管道外部。由于管道密封，不利于管道内散热，采用沿管道径向布置热管，热管通过内部的冷凝水或冷却介质吸热，冷凝水或冷却介质通往管道外利用外界大气或者其他方式进行冷却。所述的主支撑结构可以是圆柱形、方形等形状，可以直接通过地基固定安装在地面上，也可与桥墩等结构配合，形成高架结构，主支撑结构也可设计为桥墩的一部分，在桥墩制造过程中一起成型。主支撑结构具体形状、尺寸、相邻主支撑结构之间的距离等根据承载设计要求，可借鉴磁悬浮、高铁等支撑结构设计。现有轨道与管道采用承载及密封一体化设计方案，轨道与管道作为一体，如图1所示，使得管道在密封的同时，必须承载轨道对管道的载荷及车辆通过时产生的动态载荷，使得对管道结构强度的要求较高，同时增加了管道密封的难度，使得管道建设的难度与费用大大增加。因此进一步地，为降低管道密封难度及强度要求，轨道与管道采用承载与密封功能分离设计。所述的主支撑结构头部穿入管道内，其顶部安装悬浮轨道系统，悬浮轨道系统位于管道内部，且与管道之间存在不少于20mm的间隙。这样设计，使得管道只需承受自身重力以及真空环境造成的内外压力差，而轨道系统、列车重量及运行动载荷由主支撑结构承担。这种情况下，主支撑结构穿入管道内部的部分可以采用圆柱形等便于与管道在穿壁处密封的形状。进一步，采用承载与密封功能分离设计，所述的管道通过支架支撑在主支撑结构、地基或桥墩上。所述的管道与主支撑结构通过波纹管进行密封。所述的管道至少包括外侧承压管道和内侧密封管道。外侧承压管道承载和抗环境侵蚀，由强度较高的材料制成，如混泥土等，具体采用材料根据设计强度再结合成本确定；内侧密封管道起到密封作用，有密封性能好的材料制成，如碳钢等金属材料，具体采用材料根据设计强度、密封要求和成本确定。若管道采用多层管道，密封时，波纹管分别与各层管道均要紧密相连，保证密封。本技术与现有技术相比的有益效果：(1)本技术采用特殊结构的轨道支撑结构，在满足承载强度的前提下，能有效减少运行条件下及环境温度变化所造成的结构变形，满足轨道毫米级变形；(2)本技术通过将密封功能和承载功能分离，管道只起密封作用，所有承载由主支撑结构实现，减少了对管道的承载需求，从而可以降低真空管道的建设成本；(3)本技术采用密封功能与承载功能的分离，线路与管道之间存在一定间隙，可以增大空气流通面积，减小列车通过时的空气阻塞效应，同时该空间可用于布置相关线缆设备；(4)本技术采用双层管道，内侧密封、外侧承载，进一步降低管道设计难度和成本；(5)本技术采用永磁悬浮方式，结构简单，可应用于超高速、真空管管道环境；(6)本技术在管道内设置散热装置，有利于将管道内热量排出，降低管道内温度。附图说明图1为现有管道轨道密封承载一体化示意图；图2为本技术实施例1悬浮轨道系统结构示意图；图3为本技术轨道支撑结构；图4为本技术磁悬浮系统结构示意图；图5为本技术实施例2悬浮轨道系统结构示意图。具体实施方式下面结合具体实例及附图对本技术进行详细说明。实施例1本技术如图2所示，包括管道1、悬浮轨道系统和主支撑结构3，悬浮轨道系统位于管道1内部，悬浮轨道系统包括悬浮轨道22和轨道支撑结构21，轨道支撑结构21底部通过支座8与主支撑结构3连接，上部通过工字形钢梁9安装悬浮轨道22。轨道支撑结构21如图3所示，由主结构梁211和若干加强板212组成，主结构梁211的主体为空心的箱型等截面梁，在主体上部安装支撑板，与主体组成T字结构，在主体两侧沿长度方向布置若干加强板212。磁悬浮系统如图4所示，包括磁浮轨道22和安装在列车车底的超导体组成，磁浮轨道22用于产生磁场，超导体用来产生感应电流及电磁力，从而实现稳定的悬浮。为便于在真空管道中散热，在轨道旁安装相应散热装置6。管道1与悬浮轨道系统一体化设计，主支撑结构3与桥墩7的一部分，在桥墩制造过程中一起成型。散热装置6采用冷凝水热管，通过冷凝水与管外大气进行热交换，降低管道内温度。采用图2、3、4设计，支撑板采用导磁材料，永磁轨道材料为N52钕铁硼永磁体。轨道支撑结构材料选择Q345，加强板间隔2米布置。按照设计要求的轨道方案参数，分别建立16m，24m(标准跨度)、32m三种跨度的箱梁结构有限元模型，进行载荷与温度对轨道位移的影响计算，结果如表1、2所示。表1跨度/m最大位移/mm160.21240.83322.33表2温度/℃最大位移/mm500.74201.44101.6751.7901.91-52.04-102.16根据表1、2结果，可以得出本技术提出的轨道支撑结构设计能满足能够适应列车超高速运行(1000Km/h)对轨道平顺度的要求。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.管道悬浮运输工具的线路系统，其特征在于：包括管道、悬浮轨道系统和主支撑结构，所述的悬浮轨道系统位于管道内部，所述的悬浮轨道系统包括悬浮轨道和轨道支撑结构，所述的轨道支撑结构底部与主支撑结构连接，上部安装悬浮轨道；所述的轨道支撑结构由主结构梁和若干加强板组成，所述的主结构梁的主体为空心的箱型等截面梁，在主体上部安装支撑板，与主体组成T字结构，在主体两侧沿长度方向布置若干加强板。

【技术特征摘要】
1.管道悬浮运输工具的线路系统，其特征在于：包括管道、悬浮轨道系统和主支撑结构，所述的悬浮轨道系统位于管道内部，所述的悬浮轨道系统包括悬浮轨道和轨道支撑结构，所述的轨道支撑结构底部与主支撑结构连接，上部安装悬浮轨道；所述的轨道支撑结构由主结构梁和若干加强板组成，所述的主结构梁的主体为空心的箱型等截面梁，在主体上部安装支撑板，与主体组成T字结构，在主体两侧沿长度方向布置若干加强板。2.根据权利要求1所述的管道悬浮运输工具的线路系统，其特征在于：所述的悬浮轨道为永磁体制造，安装在轨道支撑结构上表面两侧。3.根据权利要求1或2所述的管道悬浮运输工具的线路系统，其特征在于：所述的悬浮轨道通过工字形钢轨安装在轨道支撑结构上表面两侧。4.根据权利要求1所述的管道悬浮运输工具的线路系统，其特征在于：所述的轨道支撑结构两侧设置散热装置。5.根据权利要求1所述的管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骁，毛凯，张艳清，赵明，李少伟，邹玲，胡良辉，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11