[发明专利]具有金属带的轨道梁结构及分体式真空管道

说明书

本发明提供了一种具有金属带的轨道梁结构及分体式真空管道，轨道梁结构包括第一侧壁、第二侧壁、轨道底部结构和多个金属带，第一侧壁包括第一侧壁本体和多个第一加强筋，多个第一加强筋沿轨道梁结构的长度方向间隔设置在第一侧壁本体的一侧，第二侧壁包括第二侧壁本体和多个第二加强筋，多个第二加强筋沿轨道梁结构的长度方向间隔设置在第二侧壁本体的一侧，多个金属带分别与多个第一加强筋以及多个第二加强筋一一对应设置，任一金属带紧密贴合设置在第一加强筋、轨道底部结构和第二加强筋外侧。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中真空管道的结构强度低、电气线圈温升过高、线路建设成本高、占地面积大以及施工难度大的技术问题。

技术领域

本发明涉及磁悬浮真空管道交通系统技术领域，尤其涉及一种具有金属带的轨道梁结构及分体式真空管道。

背景技术

对于高速运行的大众交通工具而言，无论飞机还是高铁，其运行的主要阻力都是空气阻力，空气阻力限制了速度的提升，也形成了巨大的能耗，为了提升运行速度人们早已提出了真空管道+磁悬浮的概念，为了降低车辆运行的空气阻力，将车辆封闭在真空管道内运行以消除空气阻力，同时采用磁悬浮技术代替车轮和钢轨以消除机械摩擦阻力。

所谓真空管道，实际上并不是绝对的真空状态，而是有一定的密度的空气存在于管道之内的，车辆在管道内运行仍然存在空气动力学作用，而且考虑到真空管道的建设成本，管道的断面积不可能比列车的断面积大的太多，这样列车在管道内高速运行时存在“阻塞”效应(业内将列车的断面积与管道的断面积之比称为阻塞比)，阻塞效应的存在使得列车在真空管道内运行时受到较大的空气阻力，并且列车运行速度较高时在列车前方对空气进行压缩从而产生热量。磁悬浮技术取消了车轮和钢轨，消除了机械摩擦，但是带来的一个问题是在轨道上安装的电器线圈在工作过程中会产生热量。在真空管道中由于空气密度极低，对流散热性能极差，由于气动加热和线圈发热致热量累积，从而导致列车、管道及安装在管道上的电器线圈温升，影响到其性能和使用寿命。

真空管道的内外存在一个大气压强的压差，每平方米面积上大约10t，这是一个非常大的载荷，真空管道的强度设计除了传统轨道要考虑的垂向载荷之外，必须考虑压差载荷，这个巨大的空气压差载荷会在真空管道外表面的部分区域形成拉伸应力，而工程上大批量使用的混凝土能够承受较大的压应力但是几乎不能承受拉伸应力。

磁浮列车上装载有强磁体，强磁体随着列车高速运行会在其临近的金属体内形成涡流，从而对列车的高速运行形成阻力。

真空管道的气密性越好维持管道内真空状态所需要的能耗也就越低，所以除了上述对真空管道的散热、强度、涡流等要求之外还要求较高的气密性能。

目前真空管道交通在世界范围内尚没有工程化实施与应用，从国内外有关资料披露的技术方案来看，其基本结构特征是采用整体圆管结构，轨道建筑在圆管内的底部，具体如图9和图10所示。这种整体圆管结构的真空管道能够非常有效地应对大气压差导致的载荷，具体如图11所示，并且气密性能也很好。

然而，现有结构形式的真空管道存在以下几个技术缺点。

第一，没有充分发挥混凝土材料和钢材的强度性能。车辆在真空管道内运行时对管道的作用载荷主要为垂向，这就要求管道断面在垂向上有很高的抗弯刚度，水平方向则不需要太高的刚度，而现有方案的整体圆钢管在垂向和水平方向的抗弯能力是相同的，很不合理。另外，混凝土部分的断面几何形状因为受到圆管的限制而不能设计太高，更多的材料分布在水平方向上，造成这种管道的垂向刚度不足，水平刚度有余，材料强度性能没有充分利用。

第二，在高架桥路段施工困难。真空管道在使用时是做成几十米长的一段，用架桥设备安装在高架桥上，整体圆管结构的管道上侧为圆弧状，并且只有一层钢板，无法承受架桥机自重，所以这种真空管道的工程施工难度大，带来建造成本高的问题。

第三，这种管道建造的线路占地面积大。因为圆管的横向和垂向尺寸相同，为了增加抗弯垂向刚度，必须增加圆管的直径，横向尺寸的增加加大了这种真空管道线路的占地面积，造成建线成本的增加。