CN1038267C - 支承轨道跟随运输系统的轨道的结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种支承磁浮铁路的轨道的结构包括至少一个支承件，至少一个具有沿轨道方向延伸的工作面的设备元件，和将设备元件固定到支承件的预定位置上的装置。该固定装置包括一个固定地连接在支承件上的连接体和从连接体朝着设备元件突出的凸台装置，凸台装置构成一个在工作面延伸的方向延伸的第一接触面，并在设备元件固定到连接体上时与设置在设备元件上的第二接触面相配合。

Description

支承轨道跟随运输系统的轨道的结构及其制造方法

本发明涉及一种支承轨道跟随运输系统，特别是磁浮铁路，的轨道的结构，它包括至少一个支承件，至少一个具有沿着路线方向延伸的一个工作面的设备元件，和将设备元件按相对于支承件的预定位置固定在支承件上的装置。该固定装置包括一个连接体，连接体上设置有一个沿着设备元件工作面方向延伸的第一接触面，第一接触面与设备元件上形成的第二接触面相配合，还包括将设备元件固定在连接体上的螺栓。本发明还涉及制造本发明支承结构的方法。

轨道跟随运输系统中水泥型或钢型轨道一般包括依次沿首轨道延伸的多个支承结构，在支承结构上装有为操作本系统所必需的所有设备元件，特别是系统中车辆的运输、导向、驱动、制动等所需要的元件。例如在一条磁浮铁路上，每一个支承结构都包括一个其上附加有侧导轨、电动机长形定子的反作用轨道或其类似物形式的设备元件的抗弯支承件，而且，支承件是用以任何适当的方法固定在基础内的双头螺栓支持的。设备部件以这样一种方式连结在支承件上，即当支承件固定在双头螺栓上时，它们的工作面可沿着一条预定的轨道路线，即一条给定的线路延伸。

为了实现在高速度下，即每小时500公里速度下的无振动行驶和避免车辆撞击在工作面上，工作面上一个单独的点的实际坐标最多只能偏离这个点的额定坐标，即理论线路的X-，Y-和Z-坐标，几个毫米。但是，不论是水泥型或钢型支承结构的制造容差都不可能达到这样的精度。因此，制成的支承结构应当可以在支承件固定在双头螺栓上之后，允许调整支承件上设备元件的位置(ZEV—G1as，Ann.105，1986,No.7/8，第205-215页)。这样就有可能应付通常制造上的容差问题以及所引起的事后可通过适当的调整来解决的工作面实际参数偏离理论参数的问题。

上述的调整需要大量的时间，而且不可能在建筑工地所处的各种可能的气候条件下进行。美国专利4698895号提出了解决这一问题的方法，该专利公开了一种支承结构，它可以省去该调整步骤。美国专利4698895号的支承结构的特征在于连接体上设置有凹陷(盲孔)和螺纹孔，利用间隔衬套使设备元件相对于支承件而定位，然后用固定螺栓拧入螺丝孔内将其固定在支承件上。在这里，每一个支承结构上的凹陷和螺纹孔须根据它们相对于双头螺栓的位置，以及相应的线路坐标(工作面的额定坐标，对应轨道段，等等)以这样的方式形成，即利用等长的间隔衬套，各设备元件的工作面就能正确地定位，不论设备元件是在装配之前还是装配以后固定在支承结构上的。这样做的优点是将设备元件根据轨道线路固定到支承结构上所需的所有操作程序都能够在一个工厂内进行，而且设备元件的固定和定位所需要的间隔衬套和固定螺栓都是比较廉价的。

然而，这种已知的支承结构要求设备元件必须平行于凹陷和螺纹孔的轴线安装到支承体上。这就并不总是可能实现的，至少会有一些困难，特别是一种额外多重的和不同的固定体系中需要横向于凹陷或螺纹孔轴线延伸的榫头咬合连接元件，以避免当固定螺栓不起作用时，设备元件从中脱出。此外，使用间隔衬套意味着使用附加的安装元件，这样就会增加整个轨道的制造和装配成本。最后，已知的固定体系并不能获得最佳的动态特性，因为设备元件是利用中间体而不是直接在固定在支承件上的。

本发明的目的是提供一种支承结构，其中设备元件不需用间隔衬套就可直接固定在一个连接件的，并在装配时可以横向于曙纹孔活动，而不致损害到它按轨道线路布置的优点。本发明另一个目的就是提供制造这种支承结构的方法。本发明的目的是这样完成的，即提供一种支承结构，其中的第一接触面在沿设备元件设置的方向延伸并配置在连接体上的凸台上形成，而第二接触面贴合在第一接触面上。

根据本发明的方法，在第一阶段中，钢结构或水泥结构的支承件以通常的制造容差制成，而设备部件以轨道线路规定的容差制成，并在随后的操作工序中，也同样以轨道线路的容差形成连接体上的适当开孔。在第一阶段中，支承件上配置带有凸台的连接体，凸台的长度较它们在轨道上的功能所要求的最大长度长一些。在随后的阶段中，通过以轨道线路规定的容差加工凸台的方式形成第一接触面，在这操作中多余的材料即被除去。

第一接触面形成地连接体的突出凸台上而不再需要附加的间隔衬套或类似物。设备元件只要相对于为固定螺栓而设置的螺纹孔横移就能定位。第一接触面和螺纹孔一般是用以计算机控制的切削加工工具根据轨道线路加工形成的，因而工作面的设备元件用螺栓固定时就自动地根据轨道线路延伸。

本发明的结构和操作方法连同另外的目的和优点，将从下面对具体实施例结合附图所作的详细描述中得到更好的理解。

图1显示一个磁浮铁路及其轨道的示意图；

图2显示一个本发明的钢型支承结构的透视和部分分解图；

图3显示图2中所示支承结构的截面图；

图4显示图3中沿IV-IV截面的截面图；

图5显示图3中沿V-V截面的截面图；

图6显示图3中沿VI-VI截面的截面图；

图7-11显示类似于2-6的本发明支承结构的另一个实施例的视图；

图12显示一个本发明的水泥型支承结构的横向截面图；和

图13显示一个本发明的水泥型支承结构的纵向截面图。

以下将对用于磁浮铁路的支承结构以举例方式予以叙述，磁浮铁路是以一个具有长形定子的电动机驱动的，不过该支承结构经过相应的改变也可以用于其他的轨道运输系统。

图1中所示的带有一个长定子同步电动机的磁浮铁路通常有一个由多个支承结构组件组成的轨道，支承结构组件沿着轨道的纵向依次排列，其长度例如大约有24米。每一个支承结构包括至少一个侧面支承件1，该支承件由固定在基础内的双头螺栓(未显示)所支持。每个支承件通常包括多个设备元件2，设备元件例如由一叠带有槽沟的板片组成，形成电动机的长形定子，其长度例如为2米，在设备元件2的槽沟中有线圈3，一股具有可变振幅和频率的多相电流从该线圈中流过。

长形定子的励磁场由连接在车辆5上的支承磁铁4提供，车辆5沿着轨道行驶，在图1中仅示意地显示。每个支承磁铁是由一个磁铁芯6和一个励磁绕组7组成的。除了磁性地悬起车辆5的功能外，支承磁铁还同时提供电动机长定子的励磁场。通常，设备元件2设置在支承结构的支承件1的两边，而支承磁铁4安排在车辆5的两边。

所有设备元件2的底部都有工作面8，在车辆5悬起和行驶的状态下，工作面8应当与磁铁芯6的外极面相隔开一段的预定的距离9，例如，10mm。为此，工作面8应当安排成平行于理论上的路线，其间允许有很小的容差，并且在单个的设备元件2之间的连接区内必须相互贴近而史允许有极小的偏差或位移。

上面所述类型的支承结构一般都属已知的(请参看美国专利4698895号)，这里不再赘述。

根据本发明，如图2-6所示的钢型的支承件1，其底部配置有连接体11，各连接体沿着轨道的纵向相间隔开。形成横向于轨道的腹板。设备元件2用螺栓12固定在连接体上。连接体11上配置有朝着设备元件2延伸，即从连接体向下突出的凸台14，凸台横向于轨道的方向(如图2)，它的自由端面构成第一接触面15(参看图2和6)。每个凸台14以及相应的连接体11上的相应部分都有一个孔16用于接纳相应的连接螺栓12。孔16最好是带有螺纹的孔，这样螺栓12就可能不用螺母来固定。

设备元件2在其靠近连接体11的边上，在其上表面上设置有横档17，横档的上表面构成第二接触面18(图2和图6)，它平行于相应的设备元件2的工作表面8延伸。横档17最好借助，例如，槽舌榫头咬合连接外加胶合将其固定连接在相应的设备元件2上。接触面18与工作面8之间最好都是等距离间隔开的。横档17之间的轨道纵向距离相当于连接体11或凸台14之间的距离。

横档17在其突出于设备元件之外有侧端上开有孔19(图2)以备接纳螺栓12。最好每个设备元件2(如图2所示)都配置有两个横档17，而每个横档都开有两个孔19。每个横档17上的孔19之间的距离相当于相应的连接体11上孔16之间的距离。因而，每个设备元件2都用四个螺栓12固定在相应的支承件1上。

在安装设备元件2时，接触面15和18相互贴近，孔16与19对准，然后将螺栓12拧入，直到它们的螺栓头牢固地贴靠在横档17的底面上。将设备元件靠近凸台14实际上可以从任一希望的方向进行。

为了保证任何支承结构的所有设备元件2的工作面8在安装后都能自动地在允许的容差内根据给定路线的选定位置沿着轨道安排就位，所有的设备元件2都需制成基本上同样大小，而相应的第一接触面15和孔16需根据路线，也就是它们必须满足路线的规定而形成。这意味着在图2-6所示的实施例中任何一个支承结构的所有接触面15都安排在一个面上，它与专门指定给这一特定支承结构的路线部分有着相同的走向。因此，在所有的设备元件2的都固定在这特定的支承结构上之后，相应的工作面8所形成的面也有一个与相应的路线部分相同的走向。最后，在每个支承件上的凸台14的相应位置是这样选定的，即在所有的支承件以正确的顺序或序列沿着轨道依次排列之后，并在支承件被固定之后，所有设备元件2的工作面8都位于一个由路线规定的平面之内，除了在允许的容差范围内之外，在单个设备元件或支承件的连接区内任何方向都不存在错位。在这个程度上，侧面的错位应当很小(一般不超边几个毫米)而高度上的错位则更小。

实际上，单个设备元件2的工作面8以及与此相关的接触面15和18最好位于各个平面内，因而每个支承结构总的工作面形成一个由多个平坦工作面8构成的多边的走向。由此而产生的实际值与额定值的偏离鉴于不同轨道的曲率半径很大，所以是可以接受的。对应于一个设备元件2的各个接触面15，可以位于同一平面内，也可以位于不同的平面内。在后者的情况下，接触面18应当也位于相应的不同平面内。

制造出第一接触面15作为工作面定位的参考面，其步骤如下：在制造工序的最后阶段，支承件1上配有具有凸台14的连接体11。各个凸台14的长度大于一个凸台14在轨道内所需要的最大长度。然后凸台14在下一个操作工序中，最好利用一个相似于已知方法(参看美国专利468985号)的方法，用计算机控制的工具予以加工。这样做的优点在于该已知的方法和实行该方法的设备只需稍加改变，这包括提供一个立铣刀形式之类的附加工具将每个单个的凸台14机械加工至所要求的长度，从而使由此所得到的接触面15为相对于一个固定坐标体系所要求的角度位置提供一个固定的参考面，在同一操作工序中使用一个锪孔钻/立铣刀的复合工具或类似的工具，可以将孔16加工成其轴线垂直于接触面15而且该孔可以配上螺纹。这些操作步骤可以挨次进行或者，至少是部分地同时进行，并且最好是在受控状态下在气候得到控制的环境中进行，并注意控制所有那些对路线至关重要的参数(参看美国专利4698895号)。设备元件2的固定工序可以任意地在工厂内进行或者必要时也可在建造现场装好支承件之后进行，因为这里是不需调整工作的。

当四个螺栓12用于固定每个设备元件2时，不用设置另外的固定装置，且整个体系是多重的。即便任何一个螺栓12失效，也不会出现功能故障。当每个横档17中的一个螺栓失灵时，情况同样如此，如果在横档17的同一端上的两个螺栓12全都失效，那末设备元件2由于其本身具有相当重的重量，所以将会坠下，或者由于车辆5沿着轨道行驶所产生的力，它在这些力的作用方向上会产生偏移。结果，另外的两个螺栓12可能会折断或者弯曲。在每种情况下，在靠近受影响的设备元件2的连接区内，将会出现在邻近的工作面8之间发生较大偏移这种形式的功能性故障。

为了避免这一不能接受的不适当作用，根据本发明如图6-11所示的另一实施例，固定装置不仅是多重的而且还是多样化的，并且除了图2-6中所示的实施例外，另有装置，这种装置即便在所有螺栓12全部失效时，也能将设备元件本身的坠下或者偏移限制在预定的大小内。这种装置最好包括榫头咬合固定元件，这种元件在正常的运行下不受载，只是在固定螺栓失效时才起作用。

在图7-11显示的实施例中，几与图2-6中相同的部件都给以相同的标号。在图7-11的实施例中的设备元件2的支承件1上的位置基本上与图2-6的实施例相同，只是凸台和第一接触面并不是直接形成在连接体上的，而是在连接体21上开有孔22，杆23，例如用焊接法固定在孔内。杆23的从孔22中突出的自由端形成延伸至连接体21之外的凸台24(图7和图11)。这些凸台24的端面形成第一接触面25。此前有关凸台14和第一接触面15的叙述，都同样适用于凸台24和接触面25，因此只是在制造支承件1的第一阶段中有一些小的变化。此外，连接体21上有两个开孔26，其轴线平行于接触面25。杆23内钻有孔27，其轴线横向于接触面25。孔27最好配有螺纹。

设备元件2上配置有限定第二接触面29(图11)的横档28。横档28与横档17相似，但横档28另外有与其形成整体或者也可以连接在其上的竖直构件30(图11)，竖直构件横向于接触面29但平行于连接体21。其轴线平行于接触面29的螺栓状保险元件31，通过焊接固定在竖直构件30上。保险元件31的轴线与接触面29之间的距离相当于开孔26的轴线至其相应的接触面的距离。连接体21的位置是这样选定的，即在安装设备元件2而将保险元件31插入开孔26内时，保险元件需与接触面25和29平行。当接触面25和29相贴在一起时，固定螺栓12就穿入孔27中并固定在其内。

开孔26的截面应稍大于保险元件31的截面。这在一方面使安装设备元件的工作容易，另一方面，万一两个螺栓12都失效，可以将横档28的下坠或偏移限制在一预定的数值内，如2-3mm。因此，在设备元件的连接区内的毗邻的工作面8之间不会出现较大的错位。在两个相关的固定螺栓12都失效时，这也可加快修复工作。另外也可以在每节车箱上装一个距离传感器，它可以检测到设备元件2连接区内较大的错位，从而使轨道上的每节车箱都能自动地检测出可能的故障。

保险元件31是这样形成的，使得它们对所有的设备元件2都定位在同样的位置，并具有同样的形状和大小。开孔26最好利用一个计算机控制的工具，如一个钻孔器，在形成孔27和接触面25的同时形成。这样就保证开孔26的轴线平行于接触面25，而且其间的距离相当于保险元件31的轴线与第二接触面29之间的距离。这可以很简便地利用一种已知设备(参看美国专利4698895号)连同一个附带工具来实现。并在随后的操作程序中当形成连接体21的开孔26时，利用此连接体的接触面25作为相关工具的控制坐标的基准。

在水泥型结构中，带有未紧固钢筋34的支承件35在其底部，如图12和13所示，具有沿轨道纵向间隔开的连接体36。这些连接体36最好用钢以横向于轨道延伸的腹板的形式制成。连接体36在其一端有法兰状的安装板38，在其另一端有限定第一接触面并相当于凸台14和24的凸台39。设备元件2就是连接在这些凸台39上的。与图1至11的钢型结构不同，安装板38在形成支承件35时就埋置在水泥中，并且如图12和13中标号40所示，最好与钢筋34固定地连结在一起。在所有其他方面，图12和13的安排都与图1至11的安排差不多。

如在图12中特别显示的那样，安装板38最好以这样一种方式埋置在水泥中，即它的底面与支承件35的底面相平齐。在这种情况下，连接体36的中间部分37可以非常短，甚至可以完全取消，而凸台39就能直接形成在安装板38上，在后者的情况下，就可以获得一个非常结实且机械上稳定的结构。

如果需要的话，支承件35在凸台39的区域处或以设有几个凹槽以便放置用于形成凸台39的工具。

本发明并不仅限于所描述的实施例，而是可以对其做出各种不同的改变。例如，接纳螺栓12的孔16和27并不一定要形成在凸台14或杆23中。它们可以形成在连接体11、21和设备元件2的区域内，这些地方都是在接触面15和25之外的。也有可能使用多于或少于四个螺栓12或多于两个用于连接一个设备元件2的横档17，28。还有，每个支承件拥有设备元件2的数目也可以变化。除了设备元件2之外，其他的设备元件，例如，如图3和8中所示的侧导轨32可以连接在支承结构上。在这种情况下，榫头咬合固定元件的榫头咬合连接最好在正常运行作用中所产生的力的同样方向起作用。此外，接触面15和18或25和28的形状和位置也可以改变，只要它们不改变设备元件2在支承件1和和36上的预定位置。

一般说来，本发明并不打算只限于这里所描述的详细情况，因为只要不背离本发明的精神和范围是可以做出各种不同的修改和结构上的变化。

无需再作分析，前面所叙述的已完全展现出本发明的精神，其他人应用目前的知识在没有略去某些特征的条件下可以很快地使其适合用于不同的用途，这些特征，从现有技术的观点来看正好构成本发明一般或特殊方面的主要特征。

Claims (12)

1.一种支承轨道跟随运输系统的轨道的结构，所述支承结构包括至少一个支承件；至少一个设备元件，设备元件有一个根据一条给定路线的选定路段沿轨道安排在一个位置上的工作面；和将所述设备元件固定到所述支承件上相对于所述支承件的一个预定位置上的装置，所述位置取决于所述路线的选定路段，其特征在于：所述固定装置包括一个固定地连接在所述支承件上的连接体，从所述连接体朝着所述设备元件突出且有沿着根据安排所述工作面相对于所述支承件的位置所选定的方向延伸的第一接触面装置的凸台装置，和将所述设备元件固定到所述连接体上的螺栓装置，所述设备元件固定到所述连接体上螺栓装置，所述设备元件有第二接触面装置，当所述设备元件固定在所述连接体上时，第二接触面就紧贴在所述第一接触面上。

2.如权利要求1所述的支承结构，其特征在于它还包括固定地连接在所述设备元件上并构成所述第二接触面装置的横档装置。

3.如权利要求1所述的支承结构，其特征在于其中所述连接体包括固定在所述支承件上的腹板装置。

4.如权利要求1所述的支承结构，其特征在于所述支承件由钢筋水泥形成，所述连接体埋置在所述支承件内并与水泥中的钢筋相连接。

5.如权利要求3所述的支承结构，其特征在于它还包括固定在所述连接体上并构成所述凸台装置的杆装置。

6.如权利要求1所述的支承结构，其特征在于其中所述连接装置包括标榫头咬合固定元件。

7.如权利要求6所述的支承结构，其特征在于其中所述榫头咬合固定装置包括至少一个在所述连接体上形成的开孔，开孔的轴线根据所述工作面延伸方向所选定的方向延伸，和一个固定地连接在所述设备元件上并接纳在所述开孔中的保险元件。

8.如权利要求7所述的支承结构，其特征在于其中所述保险元件连接在所述横档装置上。

9.一种制造权利要求1所述的支承轨道跟随运输系统的轨道的结构的方法，该方法包括：至少一个第一阶段，使用通常的制造容差制造所述钢结构和/或水泥结构的支承件和并在所述支承件上装设连接体，连接体有凸台装置，其长度大于其在轨道的功能所要求的长度；和至少一个第二阶段，使用由路线走向规定的容差在凸台装置上以切削加工形成所述第一接触面装置。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于其中第一接触面装置是通过铣削形成的。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于其中连接体在所述第二阶段中开有开孔，开孔的轴线平行于所述第一接触面装置。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于其中连接体上的开孔是通过钻削形成的。

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