超高速磁悬浮列车真空管道智能复压方法与流程

本发明涉及超高速磁悬浮列车控制系统，具体涉及列车真空管道智能复压系统。

背景技术：

1、当乘客换乘、运输货物装卸或交通系统检修时，超高速低真空管道磁悬浮交通系统需将列车所处真空管道内的压力从低真空状态恢复到大气压力状态。在复压过程中，列车管道内的压力是不断变化的，并影响着气体流入流量和流速的数值变化。如果气体的流入流量和流速过大，则会产生较大的气流冲击进而导致管道内设施的损坏。如果气体的流入流量和流速过小，则会降低复压工作效率。如果复压系统能够根据复压过程的实时状态数据进行流量补偿，则可减少气流冲击和改善复压工作效率。但是复压过程中气体流量、流速、管道压力和气流冲击之间的关联关系较为复杂，导致难以精确建立力学模型和控制模型，使传统的控制方法难以安全、稳定和快速的完成复压工作。

2、为了解决这个技术问题，业内同志进行过很多研究，例如下述的公开技术方案。

3、申请号为201610587467x的专利申请《用于航天器电子设备泄复压试验的真空与复压系统》：

4、该技术方案采用的是气动插板阀作为复压系统的启闭元件，气动插板阀虽然在一般情况下打开与关闭的响应速度较快，但是在管道内外具有较大压差的情况下其动作可靠性不高，开启响应速度不仅受环境温度影响，而且阀门开度不可调。

5、申请号为201420339339x的专利《真空热沉容器回温复压系统》：

6、该技术方案采用的是真空阀来进行流量控制，控制精度波动较大，不能根据实时状态数据进行准确流量调整，可能造成流入气体流量过高而产生较大气流冲击导致管道内设施损坏；可能造成流入气体流量过低导致复压工作效率降低。

7、申请号为2020109939788的专利申请《一种真空泄复压疲劳试验系统》：

8、该技术方案采用的是流量控制器组连接压力调节阀组，增加了管路压力调解组件，压力与流量联合调整提高了复压控制难度，且由于调整不当而产生流入气体流量过高或过低，不利于保障复压过程的安全与效率。此外，由于诸多工作场所的工作压力不可控不可调，使得该方法不适用这类场景，只局限于压力可调场景。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是提供一种可以确保复压过程高效和安全兼顾的超高速磁悬浮列车真空管道智能复压系统，

2、本发明采用的技术方案是一种超高速磁悬浮列车真空管道智能复压方法，所需设备包括智能复压控制器、至少一条复压阀组和管道内设备传感器；每条复压阀组由前至后包括过滤器、进口压力表、阀门、出口压力表和流量计，进口压力表和出口压力表的检测信号输送给智能复压控制器；管道内设备传感器包括设备流速传感器和设备压力传感器，设备流速传感器和设备压力传感器的检测信号也输送给智能复压控制器；

3、复压启动时，只开启一条复压阀组，管道外的压力大于管道内的压力，气体由管道外流入管道内，复压过程分为两个阶段，第一阶段为超临界流动状态，第二阶段为亚临界流动状态，进口压力表所测p1为进口压力，出口压力表所测p2为出口压力，

4、进出口压力比βio的计算公式如下：

5、

6、空气临界压力比为βair＝0.528，当βio≤0.528，识别为超临界流动状态，当βio≤0.528，识别为亚临界流动状态；

7、复压第一阶段的气体流量计算公式如下:

8、

9、复压第二阶段的气体流量计算公式如下：

10、

11、其中，k＝1.4为绝热系数，r＝287.041j/(kg·k)为空气的气体常数，t1＝20°＝676k为进口温度，m＝28.963g/mol为空气摩尔质量，a为阀口面积；

12、在第一阶段时，智能复压控制器收集主复压阀组上数据传感器、主流量计数据，以及管道内实时流速数据，以保证管道内流速在安全范围为前提，并通过公式(2)计算出合理的气体流入面积，并向阀门发出指令调整到合理的开度值；

13、在第二阶段时，管道内流入气体分为湍流、粘滞流和分子流三种主要流动状态以及湍流-粘滞流和粘滞流-分子流的过渡状态；

14、分子流判别公式为

15、粘滞流判别公式为

16、粘滞-分子流判别公式为

17、d为真空管道直径，为气体的平均压力值；

18、针对不同流动状态通过公式(2)的计算得出补偿流量，第二阶段的是一个复杂的非线性环境，复压补偿流量是一个非线性变量，通过智能复压控制器采用基于无模型的自监督的深度强化学习方法来完成复压系统的流量控制工作。

19、本发明的有益效果是，智能复压系统采用基于自监督的深度强化学习算法实现复压过程的实时流量补偿，实现降低复压过程流入气体对管道内设施的冲击和提高复压工作效率。满足列车检修与换乘的需要，实现列车管道的真空复压。

技术特征：

1.超高速磁悬浮列车真空管道智能复压方法，其特征在于：所需设备包括智能复压控制器、至少一条复压阀组和管道内设备传感器；每条复压阀组由前至后包括过滤器、进口压力表、阀门、出口压力表和流量计，进口压力表和出口压力表的检测信号输送给智能复压控制器；管道内设备传感器包括设备流速传感器和设备压力传感器，设备流速传感器和设备压力传感器的检测信号也输送给智能复压控制器；

2.如权利要求1所述的超高速磁悬浮列车真空管道智能复压方法，其特征在于：复压阀组上的阀门采用真空插板阀，真空插板阀上设有用于闭环的反馈信号，以监测阀门的实际开度。

3.如权利要求1所述的超高速磁悬浮列车真空管道智能复压方法，其特征在于：真空插板阀为电动或手动驱动。

技术总结本发明公开了一种超高速磁悬浮列车真空管道智能复压方法。复压过程分为两个阶段，第一阶段的气体流动状态为超临界流动状态，该阶段主要采用负增量流量补偿方法来降低空气流入产生的冲击，避免管道内的设施因气体冲击而造成损坏。第二阶段的气体流动状态为亚临界流动状态，该阶段主要采用增量流量补偿方法来弥补因流动状态变化而导致的流入流量损失，进而提高复压工作效率。与传统复压系统相比，可提高22.78％的工作效率。技术研发人员：王永志,吕梦璐,吴利平,王云贺,刘伟,高靖梓,闫照明,李强受保护的技术使用者：沈阳航天新光集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/1