一种能够缓解壅塞现象的真空管道及真空管道运输系统的制作方法

本发明涉及真空管道运输，特别是一种能够缓解壅塞现象的真空管道及真空管道运输系统。

背景技术：

1、真空管道运输技术是一种跨声速的交通运输方式，一般包含真空管道以及运行于其中的真空列车；真空管道内具有低压或真空环境，从而能降低真空列车运行的阻力，提高真空列车的速度和降低真空列车运行的能耗。

2、然而当真空列车在封闭管道内运行时的阻塞比和速度关系达到kantrowitz(坎特罗维茨)极限，会产生壅塞现象；此时，真空列车前方会产生前驱激波，从而产生高压区，且高压区会不断的向前延伸直到真空管道的终点；当真空列车以高亚声速运行时，亚声速气流在收缩段，即真空列车头部与真空管道之间加速，当达到kantrowitz极限时，喉道，即真空列车与真空管道之前区域面积最小处流量达到最大值，此处的马赫数为1，真空列车前方无法通过喉道的气流会受到真空列车的驱动向前运动。前方受到压缩扰动区域和未扰动区域之间形成前驱激波，且运行速度大于真空列车运行速度。随着时间的推移，真空列车头部与激波之间的高压区不断的累积，并且向前推移，最终会先于真空列车到达终点。一方面，前方高压壅塞气体的不断聚集与压缩会使真空管道的安全性与密封性受到影响；另一方面，真空列车前方高压壅塞气流无处释放，从而导致真空列车运行阻力和能耗增大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：解决现有的真空管道容易发生壅塞现象，从而对真空管道的安全性和密封性造成影响，并导致真空列车运行阻力增大的问题，提供了一种能够缓解壅塞现象的真空管道及真空管道运输系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种能够缓解壅塞现象的真空管道，包含管道本体、真空泵和控制器；所述真空泵和所述控制器通讯连接；所述真空泵的进气口至少设置于所述管道本体沿真空列车行驶方向的端部，所述控制器用于控制所述真空泵启停从而抽取所述管道本体内的壅塞气流并释放到外部大气中。

4、管道本体的具体结构参考现有的真空管道交通系统。

5、真空泵根据实际需求可以采用各种形式，例如射流泵、气体捕捉泵；进气道及其进气口的具体数量、尺寸、分布根据具体情况，例如真空列车运营状况、管道本体尺寸而定，只要具有足够的换气能力以释放壅塞气流即可。

6、进气口设置于管道本体沿列车行驶方向的端部，例如管道本体的端面，或管道本体靠近端面的内壁，如顶面或侧面。

7、控制器可以通过各种方式感知或预测壅塞现象从而控制真空泵的开启和关闭，例如通过真空列车的运行时刻表按时开启或关闭真空泵，或通过高速摄像机实时捕捉前驱激波的影像并实时控制真空泵的开启或关闭。

8、本方案的能够缓解壅塞现象的真空管道增设了一端与外部大气连通，另一端与管道本体内部连通的真空泵；当真空列车在管道本体中高速行驶且速度与阻塞比超出kantrowitz极限，真空列车前方会产生部分高压区和前驱激波，导致管道本体末端的气流压力升高时，控制器能够控制真空泵工作从而将管道本体内的壅塞气流释放到大气环境中，从而消除壅塞现象，并降低管道本体内的气压强度，进而减少壅塞现象对管道本体的安全性和密封性的影像，并减少真空列车运行的阻耗。

9、作为本发明的优选方案，还包含传感器；所述传感器用于检测所述管道本体内对应位置的壅塞现象；所述传感器与所述控制器通讯连接

10、传感器可以是各种能够检测到前驱激波的形式，例如压力传感器、干涉仪、光纤传感器。

11、本方案增设了用于检测壅塞现象的传感器，能够实时检测壅塞现象，从而使控制器能够根据壅塞现象实时控制真空泵的工作；相比于其它方案，例如通过真空列车的运行时刻表按时开启或关闭真空泵，本方案的工作更加可靠。

12、作为本发明的优选方案，所述传感器设置于所述管道本体的侧壁和/或端面。

13、相比于设置于其它位置，例如管道本体的顶面或地面，本方案将传感器设置于管道本体的侧壁和/或端面，能够更方便运维人员对传感器进行检测、安装和维护，具有更好的可维护性。

14、作为本发明的优选方案，所述传感器为压力传感器；所述传感器用于检测所述管道本体内对应位置的气压从而检测壅塞现象。

15、由于前驱激波会造成高压区域不断在管道本体内的端部累积，本方案选择压力传感器，并通过检测气压从而检测壅塞现象，检测结果可靠性高，从而能避免在发生壅塞现象时真空泵不工作，导致无法消除壅塞现象的情况，或在未发生壅塞现象时真空泵工作，导致能耗增加的情况。

16、作为本发明的优选方案，所述进气口数量大于一；所述进气口沿所述管道本体的周向间隔分布，和/或，所述进气口沿所述管道本体的纵向间隔分布。

17、进气口沿管道本体周向分布的间距，以及进气口沿管道本体纵向分布的间距可以是等间距，也可以是不等间距；进气通道的数量可以与进气口的数量对应，例如一个进气通道包含一个进气口，也可以不对应，例如一个进气通道包含多个进气口。

18、本方案的进气口数量大于一且沿管道本体的周向和纵向中的至少一个方向间隔分布，相比于只设置一个进气口的方案，能够更充分和更均匀地抽取壅塞气流，从而能够提升本方案消除壅塞现象的效果。

19、作为本发明的优选方案，所述真空泵的数量大于一。

20、真空泵的数量可以与进气口的数量对应，例如一个进气口与一个真空泵连通，也可以不对应，例如多个进气口与一个真空泵连通。

21、本方案对应进气口数量大于一的情况，采用了复数个真空泵，能够减少单个真空泵的功率需求，从而降低真空泵的选型难度；同时也更方便减少真空泵至进气口之间的进气通道长度，从而减少真空泵的功率损失，提高抽气效率。

22、作为本发明的优选方案，所述进气口设置于所述管道本体的侧壁和/或端面。

23、相比于设置于其它位置，例如管道本体的顶面或地面，本方案将进气口设置于管道本体的侧壁和/或端面，能够更方便运维人员对进气口进行安装和维护，具有更好的可维护性。

24、作为本发明的优选方案，所述真空泵为旋片泵。

25、本方案采用旋片泵作为真空泵，具有工作可靠、价格低廉的优势。

26、作为本发明的优选方案，所述真空泵还包含电机；所述电机用于驱动所述真空泵。

27、本方案采用电机驱动真空泵，电机具有高可靠性和低维护成本，且控制简易，更适合本方案需要真空泵频繁开启和关闭的使用情形。

28、一种真空管道运输系统，包含真空列车和本发明的一种能够缓解壅塞现象的真空管道。

29、本方案的真空管道运输系统由于采用了本发明的能够缓解壅塞现象的真空管道，当真空列车的前方由于壅塞现象产生部分高压区和前驱激波时，能够通过真空泵将壅塞气流释放至大气环境，从而消除壅塞现象，并降低管道本体内的气压强度，进而减少壅塞现象对管道本体的安全性和密封性的影像，并减少真空列车运行的阻耗；即本方案的真空管道运输系统相比于现有技术具有更好的安全性、密封性和更低的能耗。

30、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

31、1、本方案的能够缓解壅塞现象的真空管道增设了一端与外部大气连通，另一端与管道本体内部连通的真空泵；当真空列车在管道本体中高速行驶且速度与阻塞比超出kantrowitz极限，真空列车前方会产生部分高压区和前驱激波，导致管道本体末端的气流压力升高时，控制器能够控制真空泵工作从而将管道本体内的壅塞气流释放到大气环境中，从而消除壅塞现象，并降低管道本体内的气压强度，进而减少壅塞现象对管道本体的安全性和密封性的影像，并减少真空列车运行的阻耗。

32、2、本方案的真空管道运输系统由于采用了本发明的能够缓解壅塞现象的真空管道，当真空列车的前方由于壅塞现象产生部分高压区和前驱激波时，能够通过真空泵将壅塞气流释放至大气环境，从而消除壅塞现象，并降低管道本体内的气压强度，进而减少壅塞现象对管道本体的安全性和密封性的影像，并减少真空列车运行的阻耗；即本方案的真空管道运输系统相比于现有技术具有更好的安全性、密封性和更低的能耗。