一种真空管道中行驶的列车车箱

技术领域

本发明涉真空管道列车技术领域，具体公开了一种真空管道中行驶的列车车箱。

背景技术

真空管道列车，作为下一代陆上快速交通工具，世界上许多国家都投入人力物力对其进行研究。具有最为先进高速铁路网的中国当然也不会落后，但是直到现在我国还没有一种载人车辆，能在真空中行驶。

创造真空管道列车的目的是要把旅客在较短的时间内从甲地运送到乙地，当然用时越少越好。但是就目前的技术水平和能力，目标车速还不能设置太高，当前我国的轮轨式CRH380A型高铁列车在平直的普通350线路上，最高试验车速已达到了670km/h。如果在标淮大气压千分之二到千分之五的低真空管道中行驶，没有了消耗动力近百分之八十的空气阻力，理论上列车采用超高压复动力系统的最新技术，在轮轨上时速是能够达到1200km/h的。但是当管道列车在高速行驶过程中存在以下几大难题；其一，行驶过程的车箱必须是封闭的，要像飞机的机身一样能承受一个大气压的内压，并且不能漏气；其二，由于列车是在真空管道中行驶，每节车箱中至少要带有一定量的清洁压缩空气，供每节车箱中数十名乘客在乘座时呼吸用；其三，由于真空中物体运动不产生风，不能靠风带走列车运动副磨擦产生的热量，从而导致产生的热量聚集，会损坏运动组件，比如：动力导线与受电弓滑板，转向架上的车轮轴承与轴承壳、车轮与钢轨、驱动电机、齿轮箱等部件。因此，欲使得列车在真空管道中达到高速行驶的状态，需要完全解决掉上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有列车在真空管道中高速行驶时存在的上述三大问题，申请人查阅大量资料，设计了一种能够有效解决上述技术问题的真空管道中行驶的列车车箱。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种真空管道中行驶的列车车箱，包括车箱壳体中段、后端垟和前端垟，所述前端垟、后端垟分别与车箱壳体中段的前后两端焊接成一个箱形密封罐体车箱，所述车箱壳体中段上开设有若干组对称的门框，所述门框中设置有密封门，所述门框上贴有橡胶密封门垫，所述密封门设置有减压阀，所述箱形密封罐体车箱的内部还设置有气压检测装置和自动报警装置；

所述箱形密封罐体车箱的箱壁上设置有若干个电线密封出入装置，所述电线密封出入装置包括贯穿箱形密封罐体车箱的箱壁设置的双头螺纹空心套管，所述双头螺纹空心套管中贯穿有电线束，所述双头螺纹空心套管的内腔与电线束之间填充有密封胶，位于所述箱壁内外两侧的双头螺纹空心套管端部均螺接有紧固螺母，位于所述紧固螺母和箱壁之间的双头螺纹空心套管上设置有平垫和密封橡胶垫；

所述密封罐体车箱的底壁上焊接底板支架和铺装底板，在所述箱形密封罐体车箱的下表面安装有承载框架，所述承载框架的下表面安装有下设备仓，所述下设备仓中设置有常压水柜和高压供气罐，所述箱形密封罐体车箱的内部设置有与高压供气罐相连接的车箱换气系统；

所述承载框架的下表面的前后两端分别设置有CRH380A转向架和CRH380A动力转向架，所述CRH380A转向架和CRH380A动力转向架中的运动副与常压水柜之间设置有冷却水循环系统。

作为上述方案的进一步设置，位于所述车箱壳体中段的内壁上设置大量的车身加强筋，所述车箱壳体中段的内部设置有视频框；由于列车在真空管道行驶过程中内外压强差较大，因此需要按车箱强度刚度要求均匀布置加强筋，防止车箱在压强差较大的情况下发生变形；另外，该视频框的设置是由于车箱不留侧窗，通过设置的视频框播放管道外实时视频。

作为上述方案的进一步设置，所述气压检测装置为压强传感器，所述自动警报装置包括PLC、警报灯和蜂鸣器，所述压强传感器与PLC电性连接，所述警报灯、蜂鸣器与PLC之间电性连接；本处通过压强传感器能够实时检测箱形密封罐体车箱内部的压强值，当内部气压低于安全值时，PLC会控制警报灯和蜂鸣器进行报警提醒工作人员，保证列车行驶过程中的安全性。

作为上述方案的进一步设置，高压供气罐为高压空气罐，所述车箱换气系统包括连接在高压空气罐上的空气排管，所述空气排管伸入箱形密封罐体车箱的内部，且所述空气排管上设置有调节阀，所述箱形密封罐体车箱的后端设置有排气泵，所述排气泵将箱形密封罐体车箱内部多余的空气排出；上述为列车中车箱换气的一种设置方式，具体换气过程是每分钟将一个立方米的空气分别从车箱中座位上方向下流出，而车箱中多余的空气从车箱后端被排气泵抽出，然后直接排放到真空管道中，最后再由真空管道中的真空泵将其从真空管道中抽出，排到真空管道外的空气中；上述的的车箱换气系统整体方案的结构简单，但真空管道中的真空泵会频繁启动，存在一定缺陷。

作为上述方案的进一步设置，所述高压供气罐为高压氧气罐，所述车箱换气系统包括抽气泵、二氧化碳去除装置、空气压缩装置和储气罐，所述抽气泵设置在箱形密封罐体车箱的后端，所述抽气泵与二氧化碳去除装置相连接，所述高压氧气罐上连接有与二氧化碳去除装置尾端相连接的管道，所述空气压缩装置将去除二氧化碳后的空气和高压氧气罐中排出的氧气进行压缩后存入储气罐中，所述储气罐上连接有伸入箱形密封罐体车的内部的空气排管；上述为列车中车箱换气的第二种设置方式，具体换气过程是乘客呼出的空气混在车箱中，由抽气泵抽出后通过二氧化碳去除装置，进行除去二氧化碳，然后将除去二氧化碳过滤后的空气定量与高压氧气罐中排出的氧气混合，再压缩储存，按一定流量吹入车箱中，循环使用；上述方案中列车携带的压缩空气可以少点，但是要增加抽气泵、二氧化碳去除装置、空气压缩装置和储气罐等设备，也存在一定不足。

作为上述方案的进一步设置，所述冷却水循环系统包括压力软管、水泵和回液管，所述CRH380A转向架和CRH380A动力转向架中的运动副均包括车轮箍轴承壳、驱动电机和齿轮箱，所述常压水柜中设置有低温水，所述压力软管与常压水柜相连通，所述水泵设置在压力软管上，所述压力软管的端部与车轮箍轴承壳、驱动电机和齿轮箱的壳体中冷却通道相连通，所述回液管将冷却通道的出水端与常压水柜相连通；上述冷却水循环系统分别通过压力软管、回液管和水泵给车箱的两台转向架车轮箍轴承壳、驱动电机、齿轮箱等降温，降温水通过特殊设计的轴承壳中，或在轴承内圈空心固定轴、及电机壳、齿轮箱壳内流动而达到带走热量；而壳体类零件像内燃机缸体一样缸体壁内带有能流通的水道，与水泵泵出的水密封连接，流进内水道，再从水道另一端密封流出，带走壳体热量。

作为上述方案的进一步设置，所述箱形密封罐体车箱的上表面还设置有受电弓滑板，所述受电弓滑板的背面设置有背面储水层，其中一个所述压力软管与背面储水层相连通，同时在所述背面储水层和常压水柜之间也设置有回液管；上述受电弓滑板通过水泵把水通过压力软管送到受电弓滑板背面储水层，对滑板降温，水通过水泵在系统中循环流动，带走受电弓滑板热量，而导线通过支架把热量传到真空管道外散热。

作为上述方案的进一步设置，所述车箱壳体中段的上端还设置有上设备仓，所述设备仓设置有覆盖装饰板；由于高铁列车的设备仓安装的设备较多，欲想安装几个常压水柜、高压供气罐等是很困难的，因此还可在其上端设置一个上设备仓，并将下设备仓中较轻的设备，安置在车箱的顶部的上设备仓中。

本发明的有益效果是：

1）本发明公开的真空管道列车车箱通过前端垟、后端垟分别与车箱壳体中段的前后两端焊接成一个箱形密封罐体车箱，其能够使得整个车箱内部形成密封空间，并且密封门闭合在门框上时，由于门框上贴有可靠的橡胶密封门垫，车箱进入真空管道后会在车箱内的一个大气压下压紧车门，保证整个车箱不漏气；在门上装有减压阀，可手动减圧，在列车故障戓停电时，管道进气后手动打开车门；另外，还通过设置的气压检测装置，能够使得当车箱内部气压低于安全值时能自动报警，其有效保证了列车在真空管道中行驶时的可行性；同时，还在车箱中设置车箱换气系统，并且车箱换气系统的两种设置方式均能够供给每节车箱中数十名乘客呼吸用的清洁压缩空气，其满足了列车在真空管道中行驶时车箱中乘客呼吸的必要条件。

2）本发明通过对CRH380A转向架和CRH380A动力转向架进行散热性改进，在其两者上均设置一个冷却水循环系统，通过水泵将设备仓中常压水柜的低温水不断地通过CRH380A转向架和CRH380A动力转向架上的运动副，从而实现将运动副中产生的摩擦热进行散去，极大延长了CRH380A转向架和CRH380A动力转向架中的各组件使用寿命；另外，列车上表面的受电弓滑板也经过改进，将其与冷却水循环系统相连接，能够对受电弓滑板也进行快速散热；同时，本发明中的常压水柜等较重的设备是设置在下设备仓中，使得整个列车重心降低，对高速行驶的车辆，转向时能起一定的稳定作用。

3）本发明中在车箱的箱壁上设置有电线密封出入装置，其车箱中所有电线在进出车箱均需从电线密封出入装置中出入，而电线密封出入装置的设置能够严格保证电线出入车箱时的密封性，进一步提高了列车内部的气密性，其结构设计新颖、密封性能优异。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中箱形密封罐体车箱的主视图；

图2为本发明图1中A-A处的截面图；

图3为本发明中电线密封出入装置的平面结构示意图；

图4为本发明实施例2中的设备仓设置的平面结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~4，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

本实施例1介绍了一种真空管道中行驶的列车车箱，参考附图1和附图2，其主体结构包括车箱壳体中段1、后端垟2和前端垟3，其前端垟3、后端垟2分别与车箱壳体中段1的前后两端焊接成一个箱形密封罐体车箱。在车箱壳体中段1上开设有2个或4个门框4，并且每两个门框4对称设置。在门框4中设置有密封门5，门框4上贴有橡胶密封门垫。正常时，密封门5受液压戓气压推动沿门框4上下槽平行滑入门框5的位置，门框4上设置的橡胶密封门垫能够使得车箱进入真空管道后会在车箱内的一个大气压下压密封门5，保证车箱内不漏气，完全处于密封状态。密封门5设置有减压阀6，该减压阀6可手动减圧，在列车故障戓停电时，真空管道进气后，手动打开密封门5。同时，还在箱形密封罐体车箱的内部还设置有气压检测装置和自动报警装置；具体地该气压检测装置为压强传感器，自动警报装置包括PLC、警报灯和蜂鸣器，并将压强传感器与PLC电性连接，将警报灯、蜂鸣器与PLC之间电性连接，当车箱内部的气压低于安全值时能自动报警。另外，还在位于车箱壳体中段1的内壁上设置大量的车身加强筋19，该车身加强筋19能够增加车箱的抗压强度。在车箱壳体中段1的内部设置有视频框20，由于车箱不留侧窗，通过设置的视频框20播放管道外实时视频。

参考附图3，由于列车车箱上有较多贯穿车箱的电缆线，在电缆线出入车箱的箱壁12时容易造成漏气，从而严重影响了车箱的密封性，因此还在箱形密封罐体车箱的箱壁12上设置有若干个电线密封出入装置，电线密封出入装置包括双头螺纹空心套管13，该双头螺纹空心套管1贯穿箱形密封罐体车箱的箱壁12设置，在双头螺纹空心套管13中贯穿有电线束14，并且该电线束选用h级，同时还在双头螺纹空心套管13的内腔与电线束14之间填充有密封胶15，具体地该密封胶15可选用高温腊对双头螺纹空心套管13的内腔进行封堵。在位于箱壁12内外两侧的双头螺纹空心套管13端部均螺接有紧固螺母16，位于紧固螺母16和箱壁12之间的双头螺纹空心套管13上设置有平垫17和密封橡胶垫18。其电线密封出入装置的设置有效解决了电缆线在贯穿车箱时的密封性问题。

参考附图1和附图2，密封罐体车箱的底壁上焊接底板支架7和铺装底板8，铺装底板8的上表面设置有多排座椅（图中未画出），具体设置时其车箱中的座椅按24排设计长度，宽度按中间过道.0.8米加两椅长尺寸设计，在两车头端均安装自动驾驶装置，按照真空管道中信号和道基上安装的应答器，共同指挥行驶。在箱形密封罐体车箱的下表面安装有承载框架9，承载框架9的下表面安装有下设备仓10，下设备仓10中设置有常压水柜和高压供气罐（图中未画出），箱形密封罐体车箱的内部设置有与高压供气罐相连接的车箱换气系统。

其中，车箱换气系统中的高压供气罐为高压空气罐，还包括连接在高压空气罐上的空气排管，将空气排管伸入箱形密封罐体车箱的内部，并在空气排管上设置有调节阀，再箱形密封罐体车箱的后端设置有排气泵，排气泵将箱形密封罐体车箱内部多余的空气排出。具体换气过程是每分钟将一个立方米的空气分别从车箱中座位上方向下流出，而车箱中多余的空气从车箱后端被排气泵抽出，并直接排放到真空管道中，最后再由真空管道中的真空泵将其从真空管道中抽出，排到真空管道外的空气中。

参考附图1，在承载框架9的下表面的前后两端分别设置有CRH380A转向架11和CRH380A动力转向架12，其CRH380A转向架11和CRH380A动力转向架12的具体结构为现有技术，本处不对其内部结构进行图示。但是由于列车在真空管道中行驶时，物体运动不产生风，不能靠风带走列车运动副摩擦产生的热量，因此本实施例对CRH380A转向架11和CRH380A动力转向架12进行散热改进，即在CRH380A转向架11和CRH380A动力转向架12中的运动副与常压水柜之间设置有冷却水循环系统。

具体地，其冷却水循环系统包括压力软管、水泵和回液管，CRH380A转向架11和CRH380A动力转向架12中的运动副均包括车轮箍轴承壳、驱动电机和齿轮箱，在常压水柜中设置有低温水，将压力软管与常压水柜相连通，水泵设置在压力软管上，然后将压力软管的端部与运动副中的车轮箍轴承壳、驱动电机和齿轮箱的壳体中冷却通道相连通，回液管将冷却通道的出水端与常压水柜相连通，从而构成一个冷却水的循环管路，并由水泵驱动。

在实际设计过程中，降温水通过特殊设计的轴承壳中，或在轴承内圈空心固定轴、及电机壳、齿轮箱壳内流动而达到带走热量。而壳体类零件像内燃机缸体一样缸体壁内带有能流通的水道，与水泵泵出的水密封连接，流进内水道再从水道另一端密封流出，带走壳体热量。设计原则是有三点：其一，压力软管只能是装在相对于车箱为静止件；其二，水在系统内密封循环流动；其三，常压水柜必须有足够的容量，能保证被冷水的量，在一定里程（比如1200公里）升温小于定值，升温时体积基本不增大，但接近沸点时体积增加很快。因此一定要把水温控制在体积澎胀点之前。而对于车轮，由于其是运动件，无法用液体降温，只能从材料和热处理工艺上对其进行改进，增加其耐高温性。

最后，在箱形密封罐体车箱的上表面还设置有受电弓滑板（由于为现有技术，本处未做图示），受电弓滑板的背面设置有背面储水层，其中一个压力软管与背面储水层相连通，同时在背面储水层和常压水柜之间也设置有回液管；上述受电弓滑板通过水泵把水通过压力软管送到受电弓滑板背面储水层，对滑板降温，水通过水泵在系统中循环流动，带走受电弓滑板热量，而导线通过支架把热量传到真空管道外散热。

实施例2

实施例2是基于实施例1的基础上做出的改进，其主要针对实施例1中车箱换气系统在运行过程中，真空管道中的真空泵需要频繁启动的不足。

本实施例2中的高压供气罐为高压氧气罐，该车箱换气系统包括抽气泵、二氧化碳去除装置、空气压缩装置和储气罐，将抽气泵设置在箱形密封罐体车箱的后端，抽气泵与二氧化碳去除装置相连接，高压氧气罐上连接有与二氧化碳去除装置尾端相连接的管道，空气压缩装置将去除二氧化碳后的空气和高压氧气罐中排出的氧气进行压缩后存入储气罐中，储气罐上连接有伸入箱形密封罐体车的内部的空气排管。上述为列车中车箱换气的改进后的设置方式，具体换气过程是乘客呼出的空气混在车箱中，由抽气泵抽出后通过二氧化碳去除装置，进行除去二氧化碳，然后将除去二氧化碳过滤后的空气定量与高压氧气罐中排出的氧气混合，再压缩储存，按一定流量吹入车箱中，循环使用，其有效解决了实施例1中换气系统在运行过程中，需要频繁启动真空管道中真空泵的不足。

另外，由于本实施例2中的车箱换气系统设备复杂，本实施例2还可在车箱壳体中段1的上端还设置有上设备仓21，把原先下设备仓10中较轻的设备安置在车箱顶部的上设备仓21，最后再在上设备仓21的上端设置有覆盖装饰板22。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。