CN101868393B - 在磁悬浮铁路中用于转辙装置的由钢制成的弯曲梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在磁悬浮铁路中用于转辙装置的由钢制成的弯曲梁(31)。所述弯曲梁(31)包括：沿纵向(x)延伸并且沿横向(y)可弯曲的空心型材(32)，所述空心型材具有侧向的腹板(35)和上翼缘(33)；多个沿纵向(x)间隔开的、沿横向(y)延伸并且与腹板(35)的连接的悬臂(38)；以及多个沿纵向(x)相继排列设置的、支承在悬臂(38)上的盖板(42)，其中，所述腹板(35)、悬臂(38)和盖板(42)之间的连接由焊接构成。根据本发明，所述悬臂(38)各具有一个与腹板(35)连接的、从该腹板倾斜向上并向外伸出的压杆(38b)以及在该压杆上成形的、朝向所述空心型材(32)伸出的拉杆(38c)，借助于所述压杆和所述拉杆，所述悬臂与所述盖板(42)以及与所述上翼缘(33)连接。

Description

在磁悬浮铁路中用于转辙装置的由钢制成的弯曲梁

技术领域

本发明涉及一种在磁悬浮铁路中用于转辙装置的由钢制成的弯曲梁。

背景技术

在此所针对类型的一种已知的转辙装置包括所谓的弯曲道岔(例如：达姆斯塔特(Darmstadt)Hestra出版社，1989年的“MagnetbahnTransrapid-Die neue Dimension des Reisens”，第32页至35页、DE 102004 015 495 Al)。这种弯曲道岔的主要组件是上述类型的可弯曲的由钢制成的梁架，该梁架例如78m长或者更长或者更短，并且支承车道或者其设备部件。弯曲梁固定设置在端部上，通常借助于多个支承架和装配在其上的转轮以可移动方式安装在导轨上，导轨横向于其纵向(也就是行驶方向或者说x方向)设置。为了调定道岔，支承架可以沿着导轨往复移动，由此使梁架弹性弯曲并且可选择性地对准由道岔分岔出的多个车道中的一个。此外，梁架可以由多个沿其纵向彼此连接的部分组成。

该弯曲梁通常作为基本原件包含由具有矩形横截面的箱形型材制成的空心体，该空心体由两个侧向腹板、下翼缘和上翼缘组成并且通过内置的横壁(隔板)被加固。弯曲梁还包含安装在隔板延长部中的悬臂(支承板)以及支承在其上的盖板，其上固定着车道的各种功能件，例如滑轨、侧向导轨和用于长定子直线电机的定子叠片的保持元件等。

为使弯曲梁可以弹性变形以调节转辙装置，盖板和功能件包括沿车道纵向相对较短地构造的且构成单个车道元件的部件。这些部件优选具有与磁悬浮铁路的分布间隔有关的例如2064mm的长度，并且通过横向于空心体延伸的狭窄空隙彼此分离。此外，盖板具有一定数量的缝隙，以避免弯曲梁弹性弯曲时盖板垂直于其表面(也就是沿z方向)偏斜扭曲或者交叠折皱，也就是减少道岔围绕z轴的刚性和应力。

尚未完全解决的问题是在这种弯曲梁中实现各个不同的焊接，借助于这些焊接要将腹板、横壁、悬臂、腹板和上翼缘彼此连接。例如，连接悬臂和隔板与腹板的那些焊缝(整个车道实际上支承在其上)形成所谓的交叉接头，这些交叉接头尤其在弯曲梁弹性变形状态下以及在车辆经过时承受很强的负荷并且限定了弯曲梁的疲劳强度。因而在这些焊缝中首先出现疲劳裂缝。尤其是在三路道岔中，强制变形和行驶运行导致较高的应力振幅，这又进一步加大了疲劳危险。此外不利之处还在于，焊缝部分从外部不能轻易看见也不可接近。例如对于上翼缘和盖板之间的连接以及腹板和设置在悬臂上的内棱边之间的终结于上翼缘附近的连接，就是如此。因此无法利用在钢结构中常规的裂缝检查方法和设备来检查以及必要时修补那里存在的焊缝。最后，确定的切口

配置是困难的，因而，几乎不可能可靠地计算道岔结构的使用寿命，所以要采纳减少的使用寿命来保证安全。

发明内容

由此出发，本发明是基于这样的技术问题，即，尽可能如此改进前述类型的弯曲梁，以提高所述弯曲梁的疲劳强度并且实现更大数量的道岔调节和车辆通行。

为此，本发明提供一种在磁悬浮铁路中用于转辙装置的由钢制成的弯曲梁，所述弯曲梁包括：至少一个沿纵向延伸并且沿横向可弯曲的箱形空心型材，所述空心型材具有侧向的腹板和与所述腹板连接的上翼缘；多个沿纵向间隔开的、沿横向延伸并且与所述腹板的外侧连接的悬臂；以及多个沿纵向相继排列设置的、通过狭窄的空隙彼此分离并且支承在所述悬臂上的盖板，这些盖板各具有一个与所述上翼缘和一个相应配置的悬臂连接的中间接板以及两个与各一个其他的相应配置的悬臂连接的末端部分，其中，在所述腹板、悬臂和盖板之间的连接由焊接构成，其特征在于，所述悬臂各具有一个与所述空心型材连接的、从该空心型材倾斜向上并向外伸出的压杆以及一个在所述压杆的外端部上成形的、朝向所述空心型材伸出的拉杆，借助于所述压杆和所述拉杆，所述悬臂与相应配置的盖板的中间接板或者末端部分连接并且与所述上翼缘连接。

本发明的核心在于，悬臂被划分为各一个压杆(受压支杆)和拉杆(受拉支杆)。这样，由行驶运行和强制变形带来的力可以分为基本仅作用于拉杆并且沿y方向作用的拉力和基本仅作用于压杆并且大体沿z方向作用的压力。因此，这些力不再单单由内棱边或者将其与腹板连接的焊缝来承受。本发明还实现了：使压杆的内棱边和拉杆的与上翼缘连接的端部彼此保持足够间距。由此基本上避免了不可见的和不可接近的焊缝。此外，尤其是可以这样设置承受裂开危险的支承焊缝，即，这些焊缝是很容易看见的并且在需要时可以比先前更好地从外部接近。另外，由于在交叉接头区域中负荷减少，故而可以配置更为有利的切口(

)，也就是说可以这样设计焊缝，即，能够唯一确定地配置按照标准所定义的切口。总而言之，本发明导致：减少焊缝中的应力、提高疲劳强度以及提高整个转辙装置的使用寿命。

进一步地，本发明还提出如下有利设计：

所述盖板的末端部分设有朝向所述空心型材敞开的凹部和伸入该凹部的柔性的系杆，借助于所述凹部和所述系杆，所述盖板与相应配置的悬臂的拉杆连接，并且所述系杆具有与所述上翼缘连接的端部；

所述上翼缘设有在侧向上成形的、沿纵向间隔开的第一凸出部及第二凸出部，并且所述上翼缘借助于第一凸出部与所述系杆连接、借助于第二凸出部与所述中间接板连接；

所述第一凸出部及第二凸出部和所述拉杆的面对这些凸出部的端部沿着倒斜的贴合面彼此连接；

在所述压杆的固定于所述腹板上的内棱边和所述拉杆的与所述上翼缘连接的各端部之间均设有能接近焊接位置的间距。

附图说明

以下结合附图根据实施例进一步说明本发明。附图中：

图1和图2分别以一个示意性侧视图和俯视图示出已知的确定用于磁悬浮铁路的转辙装置，带有弯曲梁；

图3以示意性俯视图示出弯曲梁以及根据图1和图2的转辙装置的固定在弯曲梁上的设备部件；

图4和图5是沿着图3的线IV-IV和V-V的剖视图；

图6对应于图3示出本发明弯曲梁的示意性俯视图；

图7和图8是沿着图6的线VII-VII和VIII-VIII的剖视图；

图9是根据图6的弯曲梁的单个盖板的俯视图；

图10以沿着图7的线X-X的剖视图单独示出上翼缘和悬臂的与之连接的拉杆；以及

图11以沿着图7的线XI-XI的剖视图单独示出盖板的系杆和悬臂的与之连接的拉杆。

具体实施方式

按照图1至图5，磁悬浮铁路的形式上为弯曲道岔的常规的转辙装置包括可弯曲的由钢制成的且在道岔整个长度上延伸的例如大约78m长的弯曲梁1。弯曲梁1包括空心型材2形式的沿纵向或者说行驶方向(＝x方向)延伸的支承元件，该支承元件优选由具有矩形横截面的箱形型材构成，其中，垂直于假想坐标系的x方向或者平行于假想坐标系的z方向延伸的高度大于宽度。根据图4和图5，空心型材2由上翼缘3、下翼缘4以及连接上翼缘3和下翼缘4的两个侧向部分或者说腹板5构成，侧向部分或者说腹板5在安装状态下基本是竖直取向并且垂直于上翼缘3和下翼缘4。在腹板5之间设置有用于加固的横壁或者说隔板6和7，其中，根据图4和图5，隔板6从上翼缘3出发，大约在空心型材2的一半高度上延伸，而隔板7在空心型材2的整个高度上延伸。此外，沿y方向向右或者向左垂直突出于各个腹板5的支承板或者悬臂8被固定在各个腹板5上，接板9固定在支承板或者悬臂8的端部。在接板9上固定平行于悬臂8和优选设置在其延长部(y方向)中的肋片10，在其外端面上安装用于控制车辆方向的侧导轨形式的设备部件11。在本实施例中，在弯曲梁1的各个纵向侧面上分别设置了一个侧向导轨，其中，这种设置方式相对假想坐标系的xz平面优选是镜像对称的。

盖板12在空心型材2的两侧以对称设置方式支承在悬臂8的上表面上，滑轨形式的其他未示出的设备部件可以固定在盖板12上，这些设备部件用于车辆停放并且同设备部件11一样在弯曲梁1的整个长度上延伸。最后，弯曲梁1在接板9的底侧设有定子支架形式的设备部件14，该设备部件14例如用于固定长定子直线电机的定子叠片。

所述部件1至14由钢制成，并且通过焊接以不可松开的方式彼此连接，构成由图1至4所示的弯曲梁1。

如图2所示，为了调节转辙装置，弯曲梁1从直通的车道部分A连续地弯过最大例如大约3.65m至分岔的车道部分B上。为此弯曲梁1支承在例如六个支柱16至21上，其中，弯曲梁1与第一支柱(这里为支柱16)固定连接，与此同时，弯曲梁1能够在其他支柱17至21上以已知方式横向于纵向(也就是在y方向上)并且基本水平地来回运动。

图4和图5所示的设备部件10和14以及盖板12在操作转辙装置时不随空心型材2一起弯曲。具体而言，它们包括例如仅大约2m长的部分，这些部分在装配状态下沿x方向相继排列地设置并且通过狭窄的空隙22(图3)彼此分离，因而这些部分在空心型材2弯曲时自动地沿循多边形导线形式(Polygonzug)排列。此外盖板12适宜设有平行于x轴和y轴延伸的缝隙12a，从而使得空心型材2更易于弯曲并且避免由于其连接在悬臂8上可能会出现的盖板12沿z方向扭曲或者交叠。

所述类型的具有弯曲梁1的转辙装置尤其通过文献DE 202 08 421U1和DE 10 2004 015 495 A1为本领域技术人员所公知，为避免重复，通过参引将其作为本发明公开内容的一部分。

所述弯曲梁1的前言所述问题主要是由在腹板5的内侧和外侧、隔板6、7和悬臂8的内棱边8a之间的交叉接头区域中的在图3和图4中局部以附图标记24示出的焊缝所产生。这些焊缝24不仅支承悬臂8和与其连接的设备部件11和14，而且也承担在车辆驶过时出现的负荷。盖板12也几乎完全支承在悬臂8上并且沿着较短的中间接板12b且在形成其他焊缝25的情况下也与空心型材2或者说空心型材2的上翼缘3连接(参见图3和图5)。而盖板12的同样与各个相应配置的悬臂8连接的末端部分12c则不与空心型材2连接，而是通过另一些空隙26(图3和图4)与之分离。焊缝25和交叉接头的焊缝24的上端部并非可以从所有需要的侧面看到和靠近，这妨碍或者说阻碍了必需的维护和保养工作。

与此不同，根据图6至图11的本发明弯曲梁31虽然包含了如同以往那样的空心型材32以及悬臂38，其中，空心型材32由上翼缘33、下翼缘34、腹板35和隔板36、37组合而成，在悬臂38上固定接板39、肋片40、设备部件41，以及具有缝隙42a、中间部分42b和末端部分42c的盖板42以及设备部件44，然而悬臂38和盖板42的构造方式不同于以往的现有技术。

尤其如图6至图8所示，其中，与图3不同，在图6中在空心型材2的两个侧面上仅示出相应一个盖板42，悬臂38具有两个彼此交接的部分，即，构造作为压杆38b(其设有内棱边38a)的下部分和作为拉杆38c的上部分。压杆38b以其内棱边38a连接在对应的腹板35上并且通过焊接与其连接。压杆38b从内棱边38a进而从空心型材32倾斜向上延伸并且向外延伸直至与接板39焊接在一起的过渡区域38d。拉杆38c在该过渡区域38d处成形，拉杆38c基本沿y方向从此处开始延伸并且朝向空心型材2延伸，与压杆38b成一锐角。如图6所示，部件38a至38d优选设置在平面平行且一体制成的板件上。此外相互比较地示出图7和图8，在图7中，在空心型材2的大约一半高度上延伸的隔板6上支承的压杆38b终结于相应较短的内棱边38a；而在图8中，与基本在空心型材32的整个高度上延伸的隔板37邻接的压杆38b具有沿z方向延伸的延长部38e并且因而具有相应被延长的内棱边38a(图8)，相应延长的内棱边38a延伸至下翼缘4附近。

尤其根据图9(其是图6中的左侧盖板的细节图)可以看到，根据特别优选以及目前本发明最好的实施例，盖板42在其两个末端部分42c的区域中各设有一个朝向空心型材32敞开的凹部42d，在盖板42上成形的且基本沿y方向延伸的一个系杆42e分别伸入相应的凹部42d。

基于与现有技术的所述区别，此外基本类似于图1至图5的结构设计带来了下面的、通过焊缝实现的、由图6至图11示出的悬臂38和盖板42的彼此连接以及在上翼缘3和腹板35上的连接：

1.腹板35的外侧仅与悬臂38的压杆38b的内棱边38a连接。

2.配置于盖板42的末端部分42c的悬臂38(图6和图7)以其拉杆38c固定在盖板42的系杆42e的下侧上。

3.配置于盖板42的中间接板42b的悬臂38(图6和图8)以其拉杆38c固定在该中间接板42b的下侧上。

4.中间接板42b的面对空心型材32的端部以及盖板42的系杆42d的面对空心型材32的端部沿着较短的焊缝45和46与空心型材32的上翼缘33连接。为实现此目的，上翼缘33优选设有在侧向上成形的凸出部33a和33b，这些凸出部33a和33b彼此沿x方向间隔开，所述间距相当于中间接板42b和系杆42e彼此间的间距。此外，所述凸出部33a、33b朝向盖板42的方向稍稍前伸，这是因为中间连接片42b和系杆42e的端部终结在盖板42的内侧纵向棱边42f(图9)稍前一点。

5.悬臂38的拉杆38c利用其面对空心型材32的端部与上翼缘33焊接。为实现此目的，一方面上翼缘33的凸出部33a和33b在其下侧，另一方面拉杆38c的面对空心型材32的端部在其上侧，以根据图7和图8所示的方式被倒斜，或者设有倾斜延伸的贴合面，这些贴合面在弯曲梁31组装的情况下相对贴靠并且构成相应倾斜设置的边界面47。如图10以剖视图示出优选在凸出部33a和33b的两侧进行的焊接，该剖视图明显放大地仅示出了拉杆38c以及在边界面47区域中上翼缘的附属的凸出部33a。在此，以附图标记48示出施加在凸出部33a两侧的焊缝。

图11则以放大的示意性剖视图示出盖板42的系杆42e和所配置悬臂38的拉杆38c的连接区域，其中，对应于图9，在系杆42e的两侧可以看到安置在盖板42中的凹部42d的附属部分。同样示出了沿y方向延伸的焊缝49。

6.最后，尤其如图6至图8所示，悬臂38利用其过渡区域38d或者拉杆38c的外置延长部与盖板42的位于凹部42d和中间接板42b后面的部件焊接。

弯曲梁32的所述结构设计带来大量优点。首先，基于悬臂38的所述形式，所有作用于车道上的、由行驶运行和强制变形带来的力(例如图7中箭头F)分布在拉杆和压杆38b、38c上，如通过图7和图8中箭头50所示的那样。由此，在交叉接头区域中，使得对应于焊缝24(图3)的、连接压杆38b与腹板35(图6)的焊缝51的负荷被显著降低。此外有利的是，承载焊缝(焊缝48和51尤其属于承载焊缝)沿z方向彼此保持相对较大的间距。尤其是，在拉杆38c的面对上翼缘33的端部和压杆38b的内棱边38a的沿z方向的上端部之间的间距根据图7和图8优选如此大地选择，即，不仅可以从所有需要的侧面看到焊缝48、51，而且也可以更容易地使用常规的检查或者维护设备接近这些焊缝。由此例如更易于修复裂缝或者检查焊缝。此外避免了不期望的较大的缺口应力，这对转辙装置的疲劳强度和可预见的使用寿命在整体上产生有利影响。另外边界面47可以具有特别的曲率，这种曲率极大地避免了在该区域中出现不利的缺口应力。最后，另一主要优点在于，弯曲梁31的弯曲导致盖板42的系杆42e发生弹性强制变形，这有利于弯曲过程的灵活性并且可靠地避免了盖板42的扭曲。仍然可以不受其影响地制造各种车道部件。

本发明并不局限于所述实施例，所述实施例能够以多种方式进行变化。对于盖板42中缝隙42a和凹部42d的根据图6和图9所示的形状和大小以及对于盖板42和悬臂38与设备部件41和44的连接，尤其如此。此外，还可以将盖板42以及悬臂38和其压杆和拉杆38b、38c的特定形状与针对个别情况的需求联系起来。最后可以理解的是，这些不同特征也可以应用于与所描述和所图示方式不同的组合之中。

Claims (5)

1.在磁悬浮铁路中用于转辙装置的由钢制成的弯曲梁，所述弯曲梁包括：至少一个沿纵向(x)延伸并且沿横向(y)可弯曲的箱形空心型材(32)，所述空心型材具有侧向的腹板(35)和与所述腹板连接的上翼缘(33)；多个沿纵向(x)间隔开的、沿横向(y)延伸并且与所述腹板(35)的外侧连接的悬臂(38)；以及多个沿纵向(x)相继排列设置的、通过狭窄的空隙(22)彼此分离并且支承在所述悬臂(38)上的盖板(42)，这些盖板各具有一个与所述上翼缘(33)和一个相应配置的悬臂(38)连接的中间接板(42b)以及两个与各一个其他的相应配置的悬臂(38)连接的末端部分(42c)，其中，在所述腹板(35)、悬臂(38)和盖板(42)之间的连接由焊接构成，其特征在于，所述悬臂(38)各具有一个与所述空心型材(32)连接的、从该空心型材倾斜向上并向外伸出的压杆(38b)以及一个在所述压杆(38b)的外端部上成形的、朝向所述空心型材(32)伸出的拉杆(38c)，借助于所述压杆和所述拉杆，所述悬臂与相应配置的盖板(42)的中间接板(42b)或者末端部分(42c)连接并且与所述上翼缘(33)连接。

2.根据权利要求1所述的弯曲梁，其特征在于，所述盖板(42)的末端部分(42c)设有朝向所述空心型材(32)敞开的凹部(42d)和伸入该凹部的柔性的系杆(42e)，借助于所述凹部和所述系杆，所述盖板与相应配置的悬臂(38)的拉杆(38c)连接，并且所述系杆(42e)具有与所述上翼缘(33)连接的端部。

3.根据权利要求2所述的弯曲梁，其特征在于，所述上翼缘(33)设有在侧向上成形的、沿纵向(x)间隔开的第一凸出部(33a)及第二凸出部(33b)，并且所述上翼缘借助于第一凸出部(33a)与所述系杆(42e)连接、借助于第二凸出部(33b)与所述中间接板(42b)连接。

4.根据权利要求3所述的弯曲梁，其特征在于，所述第一凸出部(33a)及第二凸出部(33b)和所述拉杆(38c)的面对这些凸出部的端部沿着倒斜的贴合面彼此连接。

5.根据权利要求1至4之一所述的弯曲梁，其特征在于，在所述压杆(38b)的固定于所述腹板(35)上的内棱边(38a)和所述拉杆(38c)的与所述上翼缘(33)连接的各端部之间均设有能接近焊接位置的间距。

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