一种低真空管道运输系统
技术领域
本申请涉及管道运输技术领域，具体地，涉及一种低真空管道运输系统。
背景技术
目前运输方式主要包括水上运输、公路运输、铁路运输(包含城市内地铁)、航空运输等四种方式。水上运输出现的最早，在航空运输之前人类跨越大洋主要靠水上运输，但其速度低。公路运输的优点是灵活、方便、可从门到门，但其缺点是相对无序性和人为操作的相对不可靠性，导致交通事故较多，且目前交通拥堵严重，石油资源消耗高。铁路运输是适宜远距离、大宗客货运输的陆上运输手段，其影响力位居国民经济各产业首位，但轮轨高铁时速大于400km/h后，列车牵引驱动动力主要用于克服气动阻力，能耗迅速增加，经济性差、噪音和振动高，且高铁站需设置在距离主城区一定距离的位置，需其他交通方式接驳；航空运输作为灵活性很高的运输方式，在跨越海洋、高山等障碍物方面有优势，缺点是高油耗，受天气影响大，机场距离市区较远，进入市区需要其它交通方式接驳，需多次换乘，总耗时依然较长。
因此，急需一种新型的快速、能耗低的运输系统，来缩短长距离运输的时间，方便客流集中的市中心区人员乘坐及换乘。
发明内容
本申请实施例中提供了一种低真空管道运输系统，该低真空管道运输系统具有速度快、能耗低、受外部气候影响小、噪音振动小、方便市区人员乘坐和换乘的特点。
本申请实施例提供了一种低真空管道运输系统，该低真空管道运输系统包括至少一个低真空管道、隧道、轨道、超高速磁悬浮列车、车站、区间密闭门、多个低真空泵站以及控制系统；
所述低真空管道固定安装于所述隧道内，所述低真空管道内为低真空环境，并在所述低真空管道的内底部固定安装有所述轨道；
所述超高速磁悬浮列车用于沿所述轨道运行；
沿所述轨道的延伸方向，在所述轨道的端部和中间部分设置有所述车站；
所述低真空泵站与所述低真空管道连通，用于保持所述低真空管道内的低真空度；
在所述低真空管道与所述车站相连的位置设置有所述区间密闭门；当所述超高速磁悬浮列车进入或离开车站时，所述区间密闭门处于开启状态；当所述超高速磁悬浮列车完全处于所述车站内和离开所述车站后，所述区间密闭门处于关闭状态，所述车站内为常压环境；
所述控制系统与所述低真空泵站和所述区间密闭门信号连接，用于控制所述低真空泵站和所述区间密闭门的动作。
优选地，至少一个所述低真空管道为并排设置的两个；
在每个所述隧道内设置有一个所述低真空管道；
沿所述隧道的延伸方向，在两个所述隧道之间间隔设置有多个联络通道。
优选地，沿所述隧道的延伸方向，还包括与所述隧道连通且间隔设置的多个风井。
优选地，所述低真空泵站安装于所述风井内；
沿所述隧道的延伸方向，所述风井之间间隔为2km～4km。
优选地，还包括设置于所述低真空管道的折叠通道和用于驱动所述折叠通道沿水平方向伸缩的驱动装置；
在所述折叠通道的端部固定安装有对接口和弹性密封圈，所述对接口和所述弹性密封圈用于与所述超高速磁悬浮列车的车门密封对接；
所述低真空管道设置有与所述折叠通道位置对应且能够密封配合的开口、以及用于封闭开口且能够开关的救生门。
优选地，还包括与所述驱动装置信号连接的真空检测装置；
所述真空检测装置用于检测所述对接口和所述车门之间的密封效果，并在所述对接口与所述车门之间缝隙时，控制所述驱动装置向所述折叠通道施加驱动力。
优选地，所述轨道包括道岔结构。
优选地，还包括与所述控制系统信号连接的防灾报警系统，所述防灾报警系统包括安装于所述隧道内的烟雾传感器、报警器以及灭火系统。
优选地，所述低真空管道采用密封连接的金属管、非金属管或复合材料管制成。
优选地，所述复合材料管为高分子复合材料管、碳纤维管、玄武岩纤维管、或钢和混凝土组合管。
优选地，所述超高速磁悬浮列车设置有生命维持系统、照明系统、通信系统以及安防系统。
优选地，所述超高速磁悬浮列车为常导磁悬浮列车、高温超导磁悬浮列车或低温超导磁悬浮列车。
优选地，所述低真空管道内的气压为0.01个标准大气压～0.5个标准大气压。
优选地，所述超高速磁悬浮列车与所述低真空管道的阻塞比为0.1～0.3。
优选地，所述低真空泵站包括真空泵、控制阀以及压力变送器；
所述真空泵与所述低真空管道通过管路连通，在所述真空泵与所述低真空管道之间的管路上安装有所述控制阀；
所述压力变送器与所述低真空管道连通，并与所述控制系统信号连接。
采用本申请实施例中提供的低真空管道运输系统，具有以下有益效果：
上述低真空管道运输系统的超高速磁悬浮列车运行于低真空管道内，低真空管道内为低真空环境，在超高速磁悬浮列车运行过程中，运行速度可达600km/h～1000km/h，能够消除大部分空气阻力，降低运行噪音，通过低真空管道能够降低外部的气候影响；在市区等繁华地段，低真空管道可以设置在地下隧道内，方便与城市内的轨道交通网络对接、换乘，不仅方便市区人员乘坐和换乘，还能减少因在地上施工建设导致的征地拆迁多和影响城市景观的问题。因此，上述低真空管道运输系统具有速度快、能耗低、受外部气候影响小、噪音振动小、方便市区人员乘坐和换乘的特点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的低真空管道运输系统在两城市之间的运行平面图；
图2为本申请实施例提供的低真空管道运输系统的车站与隧道的平面示意图；
图3为图2中提供的低真空管道运输系统的A-A向剖视结构示意图；
图4为图3中提供的低真空管道运输系统在紧急状态下折叠通道的使用状态示意图；
图5为图4中提供的低真空管道运输系统的B部分的局部放大结构示意图；
图6为本申请实施例提供的低真空管道运输系统的车站的横截面结构示意图；
图7为图2中提供的低真空管道运输系统中低真空泵站与低真空管道的装配结构示意图。
附图标记：
1-低真空管道运输系统；2-A城市轨道线路网；3-B城市轨道线路网；
11-低真空管道；12-轨道；13-超高速磁悬浮列车；14-车站；15-区间密闭门；16-低真空泵站；17-隧道；18-折叠通道；19-驱动装置；20-地面；
111-救生门；131-车门；141-站台层；142-站厅层；143-楼梯；144-车站出入口；161-真空泵；162-控制阀；163-压力变送器；171-联络通道；172-风井；173-隧道支架；174-支承结构；181-对接口；182-弹性密封圈；183-真空检测装置。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。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。
本申请实施例提供了一种低真空管道运输系统1，如图1结构所示，A城市和B城市之间的长距离运输可以通过低真空管道运输系统1实现，低真空管道运输系统1可以与A城市轨道线路网2和B城市轨道线路网3直接连接，使得乘客在从低真空管道运输系统1中出站后可以直接换乘市区内的轨道12线路；如图2和图3结构所示，该低真空管道运输系统1包括至少一个低真空管道11、隧道17、轨道12、超高速磁悬浮列车13、车站14、区间密闭门15、多个低真空泵站16以及控制系统；上述低真空管道运输系统1可以采用单线往返运营模式，即，低真空管道运输系统1仅包括一条低真空管道11，在低真空管道11内铺设有一条轨道12，超高速磁悬浮列车13沿轨道12往返运行；上述低真空管道运输系统1也可以采用双线双向运营模式或多线双向运营模式，即，低真空管道运输系统1包括两个低真空管道11或多个低真空管道11，在每个低真空管道11中铺设有一条轨道12；在本申请实施例中，以设置有两个低真空管道11的双线双向运行模式为例进行说明；超高速磁悬浮列车13可以为常导磁悬浮列车、高温超导磁悬浮列车或低温超导磁悬浮列车，如：德国TR(Transrapid)系、日本低温超导、中国高温超导等制式的超高速磁悬浮列车13；
低真空管道11固定安装于隧道17内，低真空管道11内为低真空环境，并在低真空管道11的内底部固定安装有轨道12；超高速磁悬浮列车13用于沿轨道12运行；如图1结构所示，在A城市与B城市之间建设有低真空管道运输系统1，在两个城市之间的地下建设有隧道17，低真空管道11铺设于地下的隧道17内，以方便进入城市中心区，与城市轨道交通网络换乘，以吸引客流和减少交通运输总时间，并能够解决高架敷设带来影响城市景观、占用城市道路空间、需要征地拆迁等一系列问题；超高速磁悬浮列车13与低真空管道11的阻塞比可以为0.1～0.3，如：0.1、0.15、0.2、0.25、0.3，阻塞比为超高速磁悬浮列车13的横截面积与低真空管道11内轨面以上的净空面积的比值；
沿轨道12的延伸方向，在轨道12的端部和中间部分设置有车站14；如图1结构所示的低真空管道运输系统1可以仅在A城市和B城市设置两座车站14，当在A城市与B城市之间距离较远且具有其它城市时，也可以在A城市与B城市之间的C城市设置车站14；由于低真空管道11全部设置于地下隧道17内，车站14与隧道17适配地设置于地下，用于乘客上下列车和换乘，车站14范围内的气压为标准大气压，即，常压状态，乘客可正常进行上下车，隧道17内的低真空管道11内为低真空状态，而隧道17与低真空管道11之间为常压状态；如图6结构示意了车站14的横截面结构示意图，车站14与隧道17均施工形成于地面20之下，车站14可以为双层结构，包括底层的站台层141、上层的站厅层142、方便乘客在站台层141和站厅层142之间穿梭的楼梯143、以及乘客出入车站14的车站出入口144；
如图7结构所示，低真空泵站16与低真空管道11连通，用于保持低真空管道11内的低真空度；通过低真空泵站16可以将低真空管道11内抽取并维持为低真空状态，低真空管道11内的气压为0.01个标准大气压～0.5个标准大气压，低真空管道11内的气压可以为0.01个标准大气压、0.05个标准大气压、0.1个标准大气压、0.15个标准大气压、0.2个标准大气压、0.25个标准大气压、0.3个标准大气压、0.35个标准大气压、0.4个标准大气压、0.45个标准大气压、0.5个标准大气压；低真空管道11内的低真空环境，即，低真空管道11内的气压为0.01个标准大气压～0.5个标准大气压；
在低真空管道11与车站14相连的位置设置有区间密闭门15，车站14内始终为常压状态，为了保证车站14与低真空管道11的相互隔绝，图2结构所示，在车站14两端的隧道17内均安装有区间密闭门15，当区间密闭门15处于关闭状态时，在相邻的两个区间密闭门15之间形成与车站14连通、且与低真空管道11的低真空环境隔绝的车站14空间；如图2结构所示，在隧道17内低真空管道11与车站14的接口位置分布安装有一个区间密闭门15，当超高速磁悬浮列车13在进站或出站时，区间密闭门15打开，使超高速磁悬浮列车13从车站14外的低真空管道11进入车站14内或从车站14内出站到车站14外的低真空管道11内，车站14两端隧道17内的两个区间密闭门15用于将车站14与低真空管道11之间隔离，避免车站14内的空气进入低真空管道11内，破坏低真空管道11内的低真空环境；超高速磁悬浮列车13在低真空管道11中运行快驶入车站14时，区间密闭门15打开，超高速磁悬浮列车13进入常压车站14后区间密闭门15关闭，旅客上下车完成之后，再打开区间密闭门15，列车驶离车站14，区间密闭门15关闭，整个过程中区间密闭门15开闭过程中低真空管道11内会损失低真空度，此时低真空管道11内的低真空度会通过低真空泵站16进行调节维护；
控制系统与低真空泵站16和区间密闭门15信号连接，用于控制低真空泵站16和区间密闭门15的动作，控制系统可以对低真空泵站16和区间密闭门15进行实时控制，以实现低真空管道11内的低真空度符合使用要求，并使区间密闭门15能够自动开闭实现超高速磁悬浮列车13的顺利进出站。
上述低真空管道运输系统1的超高速磁悬浮列车13运行于低真空管道11内，低真空管道11内为低真空环境，在超高速磁悬浮列车13运行过程中，运行速度可达600km/h～1000km/h，能够消除大部分空气阻力，降低运行噪音，通过低真空管道11能够降低外部的气候影响；在市区等繁华地段，低真空管道11可以设置在地下隧道17内，方便与城市内的轨道12交通网络对接、换乘，不仅方便市区人员乘坐和换乘，还能减少因在地上施工建设导致的征地拆迁多和影响城市景观的问题。因此，上述低真空管道运输系统1具有速度快、能耗低、受外部气候影响小、噪音振动小、方便市区人员乘坐和换乘的特点。
一种具体的实施方式中，如图2和图3结构所示，至少一个低真空管道11为并排设置的两个；在每个隧道17内设置有一个低真空管道11；沿隧道17的延伸方向，在两个隧道17之间间隔设置有多个联络通道171，通过联络通道171可以将两个平行设置的隧道17进行连通，通过联络通道171可以实现在其中一个低真空管道11内出现险情时方便对乘客进行紧急救援或自行逃生。
如图2结构所示，沿隧道17的延伸方向，上述低真空管道运输系统1还包括与隧道17连通且间隔设置的多个风井172。低真空泵站16可以安装于风井172内；沿隧道17的延伸方向，风井172之间间隔为2km～4km，如：2km、3km、4km。风井172可以为施工隧道17时盾构机吊装和出土的施工竖井，风井172还可以在超高速磁悬浮列车13运营时兼作低真空泵站16的安装空间、人员疏散逃生至地面20的通道、通风的风井。
如图4和图5结构所示，上述低真空管道运输系统1还包括设置于低真空管道11的折叠通道18和用于驱动折叠通道18沿水平方向伸缩的驱动装置19；在折叠通道18的端部固定安装有对接口181和弹性密封圈182，对接口181和弹性密封圈182用于与超高速磁悬浮列车13的车门131密封对接；低真空管道11设置有与折叠通道18位置对应且能够密封配合的开口、以及用于封闭开口且能够开关的救生门111。也可以将折叠通道18设置于超高速磁悬浮列车13的车门131外周，此时，设置于折叠通道18端部的对接口181和弹性密封圈182与低真空管道11对接。上述低真空管道运输系统1还可以包括与驱动装置19信号连接的真空检测装置183；真空检测装置183用于检测对接口181和车门131之间的密封效果，并在对接口181与车门131之间缝隙时，控制驱动装置19向折叠通道18施加驱动力。
由于在低真空管道11上设置有折叠通道18，在平时不使用的时候，折叠通道18处于折叠状态；当发生火灾等其它紧急情况时，超高速磁悬浮列车13可就近驶入车站14，若动力不足以支持驶入车站14时，可在联络通道171处停车，联络通道171处低真空管道11内侧设置的折叠通道18，在驱动装置19的驱动力作用下朝向超高速磁悬浮列车13的车门131伸展，并使对接口181与车门131密闭对接，弹性密封圈182压紧在对接口181与车体之间，密闭超高速磁悬浮列车13内外的空气，并通过皮拉尼真空检测装置183等真空检测装置183检测车门131处是否有空气泄漏，若有空气泄漏，真空检测装置183可以通过无线信号传递到驱动装置19，使驱动装置19向折叠通道18继续施加紧固力，直至车门131处空气不再泄漏，此时打开超高速磁悬浮列车13的车门131和低真空管道11上的救生门111，车门131可以为内侧滑动门，救生门111可以为设置于低真空管道11外侧的滑动门，超高速磁悬浮列车13内的人员可通过伸展的折叠通道18形成的救生通道到达隧道17内的联络通道171，还可以在隧道17内设置疏散平台，通过疏散平台和/或联络通道171向风井172疏散，实现紧急情况下的人员逃生。
上述低真空管道运输系统1还可以包括与控制系统信号连接的防灾报警系统，防灾报警系统包括安装于隧道17内的烟雾传感器、报警器以及灭火系统，在隧道17或低真空管道11内可以设置多个烟雾传感器，烟雾传感器将检测的信号发送到控制系统，控制系统根据检测结果控制对应位置的灭火系统进行灭火，并控制报警器进行报警；通过防灾报警系统能够第一时间检测到火灾，便于及时进行警报，以使乘客进行逃生。
上述低真空管道11采用密封连接的金属管、非金属管或复合材料管制成；金属管可以为铁管、钢管、不锈钢管等；非金属管可以为玻璃钢管、混凝土管等；复合材料管可以为高分子复合材料管、碳纤维管、玄武岩纤维管、或钢和混凝土组合管；低真空管道11在隧道17内可以通过支承结构174固定在隧道17内，将低真空管道11纵向通过法兰进行密封连接。
为了进一步满足乘客的乘坐舒适性和安全性，上述超高速磁悬浮列车13还可以设置有生命维持系统、照明系统、通信系统以及安防系统，如：提供生命所需正常生存的大气压、车身密闭门、事故及火灾情况下可短时适应低真空环境的特殊服装、便携式氧气呼吸瓶等。
在上述各种实施例的基础上，低真空泵站16包括真空泵161、控制阀162以及压力变送器163；真空泵161可以为水(液)环真空泵161和/或螺杆式真空泵161；真空泵161与低真空管道11通过管路连通，在真空泵161与低真空管道11之间的管路上安装有控制阀162；控制阀162可以为插板阀和/或挡板阀；压力变送器163与低真空管道11连通，并与控制系统信号连接，通过压力变送器163检测低真空管道11内的气压，并将检测到的气压信号发送给控制系统，以便控制系统根据设定的气压值控制真空泵161和控制阀162进行动作，维持低真空泵站16内的气压稳定。
为了提高轨道12的利用效率，轨道12还可以包括道岔结构。
如图2和图3结构所示，在隧道17内还设置有隧道支架173，通过隧道支架173可以在隧道17内布设各种管线，如：电线、信号线等。
在超高速磁悬浮列车13运行中发生事故但没有完全失去动力的情况下，若能将超高速磁悬浮列车13驶至下一个最近的车站14时，应将超高速磁悬浮列车13驶向最近的车站14，人员的疏散和救援在地下常压车站14内展开；若超高速磁悬浮列车13发生事故时有火灾并部分失去动力，则在联络通道171处停车，联络通道171处的低真空管道11内侧设置有固定的折叠通道18，通过驱动装置19驱动折叠通道18与车门131进行密封对接可以在车内与隧道17之间形成逃生通道，超高速磁悬浮列车13内的人员可通过逃生通道到达疏散平台、联络通道171，通过联络通道171到达相邻隧道17通过救援车疏散，也可通过联络通道171、疏散平台到达每隔2km～4km设置的风井172上到地面20，完成事故及火灾情况下疏散救援；在超高速磁悬浮列车13运行中发生事故完全失去动力的情况下，车内人员通过列车内生命维持系统维持生命，同时通过接援列车来推动13进入车站或到联络通道171处实现疏散救援。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
