外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道制造技术

本发明专利技术提供了一种外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道，轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，管道本体具有气密性真空管道腔，轨道梁结构包括：轨道梁本体，轨道梁本体包括第一侧壁、第二侧壁和轨道底部结构，第二侧壁与第一侧壁平行设置，轨道底部结构设置在第一侧壁和第二侧壁之间，在第一侧壁和第二侧壁上均设置有电气线圈；金属膜，金属膜紧密贴合在轨道梁本体的整体外侧，金属膜用于承担由管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中真空管道的结构强度低、线路建设成本高、占地面积大以及施工难度大的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道
本专利技术涉及磁悬浮真空管道交通系统
，尤其涉及一种外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道。
技术介绍
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的局部区域形成拉伸应力，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10和图11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12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。第四，这种管道没有考虑如何进行混凝土部分的结构化设计，轨道侧壁厚度和轨底厚度都采用实体钢筋混凝土，从而增加了混凝土的用量，增加了成本。第五，这种管道没有考虑线圈部分的散热设计，电气线圈安装的轨道侧壁厚度太大，而混凝土本身导热性能不良，长时间使用会导致线圈温度升高，进而影响到线圈的绝缘性能和使用寿命。第六，这种管道若要减小阻塞比的话，只能通过增加钢制大圆管的直径，从而增加了自重和管道的占地面积，进而增加了建线成本。第七，强磁体距离管壁距离较近，而整体管道考虑承载设计要求，其管壁厚度较大，列车高速运行时会产生较大的涡流阻力，运营经济性不好。第八，这种整体圆管管道非常不利于事故救援，当列车运行中发生故障或事故时这种整体管道无法打开，无法起吊事故车辆。
技术实现思路
本专利技术提供了一种外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道，能够解决现有技术中真空管道的结构强度低、线路建设成本高、占地面积大以及施工难度大的技术问题。根据本专利技术的一方面，提供了一种外包金属膜的轨道梁结构，轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，管道本体具有气密性真空管道腔，轨道梁结构包括：轨道梁本体，轨道梁本体包括第一侧壁、第二侧壁和轨道底部结构，第二侧壁与第一侧壁平行设置，轨道底部结构设置在第一侧壁和第二侧壁之间且分别与第一侧壁和第二侧壁连接，在第一侧壁和第二侧壁上均安装有电气线圈；金属膜，金属膜紧密贴合在轨道梁本体的整体外侧以形成一个整体的承载结构，金属膜用于承担由管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。进一步地，轨道梁结构还包括第一导热加强件和第二导热加强件，第一导热加强件固定设置在金属膜上且位于第一侧壁内，第一导热加强件用于增强第一侧壁与金属膜的连接强度以及第一侧壁的散热性能；第二导热加强件固定设置在金属膜上且位于第二侧壁内，第二导热加强件用于增强第二侧壁与金属膜的连接强度以及第二侧壁的散热性能。进一步地，第一侧壁包括第一连续梁和多个第一混凝土肋筋，多个第一混凝土肋筋依次间隔设置在第一连续梁的下部且均与第一连续梁连接，多个第一混凝土肋筋相互平行设置，在各个第一混凝土肋筋上安装有电气线圈；和/或第二侧壁包括第二连续梁和多个第二混凝土肋筋，多个第二混凝土肋筋依次间隔设置在第二连续梁的下部且均与第二连续梁连接，多个第二混凝土肋筋相互平行设置，在各个第二混凝土肋筋上安装有电气线圈。进一步地，轨道梁结构还包括多个第一导热加强件和多个第二导热加强件，多个第一导热加强件间隔设置在第一侧壁内，多个第二导热加强件间隔设置在第二侧壁内。进一步地，轨道底部结构具有轨底空腔和通气孔，轨底空腔沿轨道底部结构的长度方向设置，通气孔分别与轨底空腔以及气密性真空管道腔连通。进一步地，轨道梁结构还包括盖板，盖板设置在轨道底部结构的通气孔上，盖板与轨道底部结构之间具有通气缝隙。进一步地，轨道底部结构具有多个通气孔，多个通气孔沿轨道底部结构的长度方向依次间隔设置。进一步地，轨道梁本体的材质包括混凝土，盖板为涡流感应板。根据本专利技术的另一方面，提供了一种分体式真空管道，分体式真空管道包括管道上部结构和外包金属膜的轨道梁结构，管道上部结构和外包金属膜的轨道梁结构相连接以形成管道本体，外包金属膜的轨道梁结构为如上所述的轨道梁结构。进一步地，分体式真空管道还包括加强筋板，加强筋板焊接在管道本体的外部，加强筋板用于提高管道本体的强度以及增加管道本体的散热面积。应用本专利技术的技术方案，提供了一种外包金属膜的轨道梁结构，该外包金属膜的轨道梁结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，所述管道本体具有气密性真空管道腔，所述轨道梁结构包括：/n轨道梁本体(10)，所述轨道梁本体(10)包括第一侧壁(11)、第二侧壁(12)和轨道底部结构(13)，所述第二侧壁(12)与所述第一侧壁(11)平行设置，所述轨道底部结构(13)设置在所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)之间且分别与所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)连接，在所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)上均安装有电气线圈；/n金属膜(20)，所述金属膜(20)紧密贴合在所述轨道梁本体(10)的整体外侧以形成一个整体的承载结构，所述金属膜(20)用于承担由所述管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体(10)外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。/n

【技术特征摘要】
1.一种外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，所述管道本体具有气密性真空管道腔，所述轨道梁结构包括：
轨道梁本体(10)，所述轨道梁本体(10)包括第一侧壁(11)、第二侧壁(12)和轨道底部结构(13)，所述第二侧壁(12)与所述第一侧壁(11)平行设置，所述轨道底部结构(13)设置在所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)之间且分别与所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)连接，在所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)上均安装有电气线圈；
金属膜(20)，所述金属膜(20)紧密贴合在所述轨道梁本体(10)的整体外侧以形成一个整体的承载结构，所述金属膜(20)用于承担由所述管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体(10)外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。


2.根据权利要求1所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁结构还包括第一导热加强件(30)和第二导热加强件(40)，所述第一导热加强件(30)固定设置在所述金属膜(20)上且位于所述第一侧壁(11)内，所述第一导热加强件(30)用于增强所述第一侧壁(11)与所述金属膜(20)的连接强度以及所述第一侧壁(11)的散热性能；所述第二导热加强件(40)固定设置在所述金属膜(20)上且位于所述第二侧壁(12)内，所述第二导热加强件(40)用于增强所述第二侧壁(12)与所述金属膜(20)的连接强度以及所述第二侧壁(12)的散热性能。


3.根据权利要求2所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述第一侧壁(11)包括第一连续梁(111)和多个第一混凝土肋筋(112)，多个所述第一混凝土肋筋(112)依次间隔设置在所述第一连续梁(111)的下部且均与所述第一连续梁(111)连接，多个所述第一混凝土肋筋(112)相互平行设置，在各个所述第一混凝土肋筋(112)上安装有电气线圈；和/或所述第二侧壁(12)包括第二连续梁(121)和多个第二混凝土肋筋(122)，多个所述第二混凝土肋筋(122)依次间隔设置在所述第二连续梁(121)的下部且均与所述第二连续梁(121)连接，多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德刚，毛凯，张艳清，李少伟，贾允祥，任晓博，薄靖龙，刘骁，查小菲，张娜，李萍，余笔超，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11