磁浮交通的軌道結構及其製造方法
2023-05-05 05:00:21
專利名稱：磁浮交通的軌道結構及其製造方法
技術領域：
本發明總的涉及軌道結構，特別是涉及低速磁浮交通的軌道結構及其製造方法。
背景技術：
在常導線性異步電機驅動磁浮系統中，軌道梁的兩側為懸空的倒「U」形鋼質鐵磁性導軌。固定在磁浮列車上的懸浮兼導向用的電磁鐵正好置於導軌下方，且鐵心呈「U」形，與倒「U」的導軌相對。列車運行時，電磁鐵從下方產生吸引導軌的吸力，列車利用此吸力而懸浮。當車體電磁鐵與導軌發生橫向錯位時，它們之間產生斜向引力，該引力的水平分力將起到糾正錯位的作用，從而實現導向功能。
上述系統採用短定子直線感應電機的驅動方式。即，在倒「U」形導軌的上表面敷設反應板(一般為鋁質)作為直線電機的轉子，在正對其上方的車體上安裝有該直線電機的定子。當對定子通入三相交流電後，產生一個移動磁場，由於該磁場的作用而產生牽引力。
由前述低速磁浮系統的原理可以看出，其中的倒「U」形導軌(因其橫截面像躺倒的「F」，常稱為F鋼板)是該系統軌道結構的關鍵部件。F鋼板除了起到懸浮導向和驅動的作用外，還有支承列車滑撬走行輪並為列車液壓制動鉗的制動提供摩擦面的作用。因此，在工程應用中，將導軌與其支承結構結合在一起從而為列車提供運行軌道就成為磁浮交通系統建設的關鍵技術問題。
就上述的磁浮系統而言，如日本HSST常導低速磁浮線，以及國內低速磁浮試驗線，其採用的軌道結構一般都是將作為軌道的F鋼板通過軌枕支承在軌道梁上。日本專利JP3257201和中國專利CN2584643Y就揭示了這樣的軌枕式磁浮交通軌道結構，其中的軌枕一般由工字鋼或混凝土製成，軌枕通過螺栓連接於預埋在軌道梁頂面的墊板或預製混凝土墊塊上。這種連接採用了傳統鐵路常用的軌枕形式，雖然能夠解決低速磁浮軌道的安裝問題，但其造價高，防腐處理等維護工作量大。此外，由於軌道梁面上設置許多根軌枕，給線路的日常維護以及緊急情況下旅客的疏散都帶來了困難。在車輛高速行進時所產生的氣流還會提高噪聲水平。
日本專利JP3333301揭示了一種「吸引式磁懸浮車輛用的導軌、以及用於該導軌的行進系統」，其提出了一種直接將導軌連接於軌道梁側面的導軌形式，從而解決了上述軌枕形式低速磁浮軌道結構存在的問題。然而，對於曲線線路上的軌道梁，採用該技術方案時，線路的橫坡及橫坡扭轉必須設在軌道梁的梁體上。這樣就需要採用不同的模板來製造具有不同曲線半徑或曲線變化率的軌道梁，從而使軌道梁製造的要求和複雜程度大大提高，因而是非常不經濟的。因此，該技術方案的適用性也受到了很大的限制。
日本專利JP4272301揭示了一種「軌道微調固定結構」，其提出了一種將導軌直接安裝在軌道梁上表面兩側的形式。該技術方案也存在使軌道梁的製造變得複雜的問題。
發明內容
為克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在於，提供一種結構簡單、便於製造和安裝的磁浮交通的軌道結構及其製造方法。
本發明的另一個目的在於，提供一種特別適用於曲線路段的磁浮交通軌道結構及其製造方法。
為實現上述目的，本發明提供了一種磁浮交通的軌道結構，包括軌道梁、位於軌道梁的上表面兩側的導軌、以及將這兩部分連接起來的連接結構，連接結構包括緊固件，其中，連接結構還包括設置在軌道梁與導軌之間作為結構連接件的墊塊。
本發明還提供了一種磁浮交通的軌道結構的製造方法，包括如下步驟製備一軌道梁；製備一導軌，該導軌將被設置到所述軌道梁的上表面的兩側；還包括通過作為結構連接件的墊塊將所述軌道梁和所述導軌固定連接的步驟。
為獲得上述的軌道結構，本發明提供了三種可實施的方案。
方案一為工廠預製和機加工的鋼構件作為墊塊。鋼構件主體為豎直放置的方鋼管，該方鋼管兩側通過螺栓連接或焊接角鋼，分別連接導軌和混凝土軌道梁，軌道梁上預留有凸起的鋼筋，插入方鋼管中，在方鋼管中澆築混凝土，從而完成與軌道梁的連接。
方案二為預製混凝土墊塊。墊塊頂部預埋鋼板，導軌與預埋鋼板間通過螺栓進行連接；導軌與預埋鋼板間除螺栓連接外，還可以附加設置扣件連接；將墊塊上預埋的剪力釘以及抗拉螺栓插入軌道梁面預留孔，再澆築混凝土實現導軌與軌道梁的連接。
方案三的核心部件為工字鋼構件，該鋼構件上翼緣向外挑出，以螺栓固定連接導軌，該鋼構件下翼緣向軌道梁中心線伸出，下翼緣通過螺栓及焊接的剪力釘插入軌道梁內預留孔內，再通過澆築混凝土實現與軌道梁的連接。
在以上提及的三種方案中，導軌位置的確定可採用以下兩種方法方法一為在控制粗略精度的情況下，首先將墊塊與軌道梁澆築成一體，然後在導軌與預埋鋼板間增加墊片精確調整位置，安裝導軌。
方法二為首先將墊塊與導軌固定在一起，利用工裝並通過精確測量、調整導軌的空間位置，再將墊塊與軌道梁通過灌漿連接起來。
在上述三種方案中，線路曲線橫坡設置在所述墊塊上，通過調整墊塊高度及頂面傾角，與工廠彎曲定型的導軌配合，形成線路曲線線形。墊塊在工廠內加工以達到一定的精度要求，由於墊塊尺度較小，這是非常易於實現的。
本發明具有如下優點1.軌道梁型式統一，節省模板，降低了製造複雜程度和難度；2.線路曲線縱橫坡設置在墊塊上，大大方便了調整線路線形，方法簡單，成本低。
3.利用工裝形成軌排進行導軌定位，便於導軌線形調整，提高施工效率。
圖1是根據本發明第一實施例的軌道結構的剖視圖；圖2是上述軌道結構的局部放大的剖視圖；圖3是上述軌道結構的俯視圖；圖4是將上述軌道結構布置在曲線路段時的橫坡設置圖；圖5是根據本發明第二實施例的軌道結構的剖視圖；圖6是將圖5所示的軌道結構布置在曲線路段時的橫坡設置圖；圖7是根據本發明第三實施例的軌道結構的剖視圖；以及圖8是將圖7所示的軌道結構布置在曲線路段時的橫坡設置圖；
具體實施例方式
請參閱圖1～8，圖中凡是相同的構件都用相同的標號來表示。從各圖中可以看出，本發明的軌道結構主要包括軌道梁2、位於軌道梁2上表面兩側的導軌1、以及將這兩部分連接起來的連接結構。連接結構主要包括墊塊3和例如螺栓之類的緊固件，還可以根據調整的需要而設置墊片4。本發明與現有技術的區別在於，在軌道梁2與導軌1之間設置了墊塊3。這裡所謂的「墊塊3」不同於以往採用的調整用襯墊構件，而是將導軌1與軌道梁2連接起來的結構連接件。
圖1～圖4示出了根據本發明第一實施例的軌道結構。在該實施例中，墊塊3是工廠預製的鋼構件，包括作為主體的鋼管34，以及與鋼管通過螺栓52連接或者焊接而向軌道梁外側伸出的角鋼(第一延伸件)31。鋼管34可以是如圖所示的方鋼管，也可以採用矩形的或其它適合的多邊形形狀。角鋼31兩端焊有加強肋32，導軌1通過螺栓51與角鋼31連接。鋼管34在靠近軌道梁中心線內側底部焊有鋼板(第二延伸件)35和加強肋33。鋼板35上留有螺孔，以通過螺栓53與軌道梁連接。軌道梁上留有凸出的預埋鋼筋(抗剪構件)61。在安裝導軌時，將預埋鋼筋61插入鋼管34中，在鋼管34和其下部軌道梁2的預留孔6中澆築混凝土62，從而實現固定連接。
圖4示出了根據本發明第一實施例的軌道結構應用於曲線路段的情況。從圖中清楚可見，可按照線路要求，將工廠預製的墊塊3、3』製造成具有不同高度且頂面有一定傾斜角，該傾斜角可例如可通過對角鋼31進行加工而實現。
圖5、圖6示出了本發明的第二實施例。在該實施例中，墊塊3為混凝土預製構件，其包含有預埋的頂面鋼板38，以及焊接在頂面鋼板38底面並從混凝土塊伸出一段的剪力釘或抗拔螺栓(抗剪構件)37。墊塊3與軌道梁2的連接固定是通過將墊塊3底部的剪力釘或抗拔螺栓37伸入軌道梁上的預留孔6中後再澆築混凝土而實現的。導軌1通過螺栓51與墊塊頂面鋼板38連接，兩者之間視需要可以設置墊片4，以精密調整導軌位置。為了增加導軌1與墊塊3之間連接的可靠性和安全性，還可設置扣件8以及連接扣件與墊塊3的螺栓53。
圖6示出了第二實施例的軌道結構應用於曲線路段的情況。從圖中清楚可見，該曲線路段的橫坡是通過在軌道梁2的頂面兩側設置具有不同高度且頂面有一定傾斜角的墊塊3，3』來實現。
圖7、圖8示出了本發明的第三實施例。在該實施例中，墊塊3是工廠焊制的工字形鋼構件，其包含有向外側伸出的上頂板31a、向內側伸出的下底板35a、連接上頂板和下底板的腹板36、位於腹板兩側的加強肋板32、34、以及焊接在下底板35a底部的剪力釘或抗拔螺栓37。導軌1通過螺栓51及墊片4連接在墊塊3的上頂板31a上。墊塊3通過將剪力釘或抗拔螺栓37伸入軌道梁上的預留孔6中後再澆築混凝土而與軌道梁2連接固定。為增加連接的可靠性，還可以在墊塊下底板35a的靠近軌道梁中心線的一側設置螺栓53。
圖8為第三實施例中導軌連接形式在曲線路段的實施形式。線路橫坡通過軌道梁2的頂面兩側設置不同高度墊塊3，3』和相應的頂面傾斜角實現。工廠預製墊塊3、3』時，通過改變腹板36高度以及上頂板31a的傾斜角製造不同規格的墊塊。
採用上述三個實施例或其它類似形式的墊塊以實現導軌1與軌道梁2之間的連接，例如可以使用以下所述兩種不同的方式。
導軌1與軌道梁2的連接可以採用的一種方式如下。在架設軌道梁2之前，先將按線路線形要求的基本尺寸製造的墊塊3以粗略的精度放置於軌道梁2上，並以如前所述的方式完成墊塊3與軌道梁2的連接固定。在將固定了墊塊3的軌道梁2架設到線路上之後，用特製工裝固定兩側導軌1的相對位置，形成軌排。精密調整確定軌排位置後，再在導軌1與墊塊3之間插入適當的墊片4，最後插入螺栓51，使導軌1固定。
導軌1與軌道梁的連接可以採取的另一種方式如下。將墊塊3直接與臨時固定在軌排上的兩側導軌1、1』用螺栓51連接固定。為便於將來調整導軌，導軌1與墊塊4之間仍然可以設置墊片4。接著，將連同墊塊3的軌排放置到軌道梁2的相應位置，將凸出的預埋鋼筋61伸入方鋼管34(第一實施例)，或者將剪力釘或抗拔螺栓37伸入軌道梁2上的預留孔6中(第二、第三實施例)。精確調整軌排位置(滿足導軌1的位置安裝精度要求)後，在方鋼管34或預留孔6中澆築混凝土，使墊塊3與軌道梁2形成固定連接。
雖然以上結合較佳實施例對本發明的軌道結構作了詳細的描述。但應該理解，熟悉本領域的普通技術人員應該可以在以上揭示內容的基礎上作出各種等同的變換和改動。例如在承載不大的情況下，完全可以不採用預埋鋼筋61和剪力釘或抗拔螺栓37，直接用水泥澆築即可；所述的預埋鋼筋61和剪力釘或抗拔螺栓37可以任意地設置在墊塊和軌道梁之一上；第二實施例中所述的扣件8也可以應用於第一和第三實施例的軌道結構；還有，墊片4也可以根據需要任意地選用。因此，本發明的保護範圍應由所附權利要求書來限定。
權利要求
1.一種磁浮交通的軌道結構，包括軌道梁(2)、位於所述軌道梁(2)的上表面兩側的導軌(1)、以及將這兩部分連接起來的連接結構，所述連接結構包括緊固件，其特徵在於，所述連接結構還包括設置在所述軌道梁(2)與所述導軌(1)之間作為結構連接件的墊塊(3)。
2.如權利要求1所述的軌道結構，其特徵在於，所述墊塊(3)是鋼構件，其包括作為主體的鋼管(34)，以及連接在所述鋼管兩側的第一延伸件(31)和第二延伸件(35)，所述導軌(1)通過螺栓(51)與所述第一延伸件(31)連接，所述軌道梁(2)通過螺栓(53)與所述第二延伸件(35)連接，所述鋼管(34)與所述軌道梁(2)通過澆築混凝土固定連接。
3.如權利要求1所述的軌道結構，其特徵在於，所述墊塊(3)為混凝土預製構件，其包含混凝土主體以及預埋的頂面鋼板(38)，所述導軌(1)通過螺栓(51)與所述頂面鋼板(38)連接，所述混凝土主體與所述軌道梁(2)通過澆築混凝土固定連接。
4.如權利要求1所述的軌道結構，其特徵在於，所述墊塊(3)是工字形鋼構件，其包含有向外側伸出的上頂板(31a)、向內側伸出的下底板(35a)、連接上頂板和下底板的腹板(36)、以及連接於所述下底板的抗剪構件(37)，所述導軌(1)通過螺栓連接於上頂板(31a)，所述墊塊(3)通過澆築混凝土而與軌道梁(2)連接固定。
5.如權利要求1-4中任一項所述的軌道結構，其特徵在於，在所述軌道梁(2)和所述墊塊(3)之一上設置有凸出的抗剪構件(37、61)，該抗剪構件被插入所述軌道梁(2)和所述墊塊(3)中的另一個，以加強所述軌道梁(2)與所述墊塊(3)之間的連接。
6.如權利要求1-4中任一項所述的軌道結構，其特徵在於，還設置有扣置於所述導軌(1)的扣件(8)，所述扣件通過螺栓(53)連接於所述墊塊(3)。
7.如權利要求1-4中任一項所述的軌道結構，其特徵在於，所述墊塊(3)具有不同高度且頂面有一傾斜角。
8.一種磁浮交通的軌道結構的製造方法，包括如下步驟製備一軌道梁(2)；製備一導軌(1)，該導軌將被設置到所述軌道梁(2)的上表面的兩側；其特徵在於，還包括通過作為結構連接件的墊塊(3)將所述軌道梁和所述導軌固定連接的步驟。
9.如權利要求8所述的軌道結構的製造方法，其特徵在於，所述通過作為結構連接件的墊塊(3)將所述軌道梁和所述導軌固定連接的步驟包括先將所述墊塊(3)固定連接於所述軌道梁(2)，而後再將導軌(1)固定連接於所述墊塊。
10.如權利要求8所述的軌道結構的製造方法，其特徵在於，所述通過作為結構連接件的墊塊(3)將所述軌道梁和所述導軌固定連接的步驟包括先將所述墊塊(3)固定連接於所述導軌(1)，而後再將所述墊塊(3)固定連接於所述軌道梁(2)。
全文摘要
本發明提供了一種磁浮交通的軌道結構，包括軌道梁、位於軌道梁的上表面兩側的導軌、以及將這兩部分連接起來的連接結構，連接結構包括緊固件，其中，連接結構還包括設置在軌道梁與導軌之間作為結構連接件的墊塊。本發明還提供了製造上述軌道結構的方法。本發明的優點如下軌道梁型式統一，節省模板，降低了製造複雜程度和難度。線路曲線縱橫坡設置在墊塊上，大大方便了調整線路線形，方法簡單，成本低。利用工裝形成軌排進行導軌定位，便於導軌線形調整，提高施工效率。
文檔編號E01B25/30GK101063287SQ200610026309
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月30日 優先權日2006年4月30日
發明者曾國鋒, 曹雪峰, 朱志偉, 李三珍, 袁亦竑 申請人:上海磁浮交通工程技術研究中心