CN105463953B - 钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置及融冰雪的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及融冰雪技术领域，具体涉及钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置和融冰雪方法，其包括：设置于钢混结合轨道梁顶面混凝土中的集肤效应加热组件，集肤效应加热组件包括多根加热钢管和自加热钢管内穿过的电缆；在连接钢混结合轨道梁的导向面和侧面的连接钢板上也设置集肤效应加热组件；电缆通过串联自成回路或利用加热钢管回流，电缆内通有单相交流电。本发明能够快速融化钢混结合轨道梁走行面上的冰雪。

Description

钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置及融冰雪的方法

技术领域

本发明涉及融冰雪技术领域，具体涉及钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置及融冰雪的方法。

背景技术

跨座式轨道交通在寒冷地区冬季运营中，由于冰雪覆盖在轨道的运行表面，减少了橡胶车轮和轨道之间的摩擦，从而阻碍了对列车的控制，造成列车停运及延误等问题。目前，用于跨座式轨道交通的融冰雪技术主要有：

方法一，车辆上装备除雪刷。这种方法对积雪较薄且未结冰的情况较为适用，但对较厚积雪和表面覆冰的去除效果和效率都很低。

方法二，喷洒融雪剂。这种方法虽然能有效的融化冰雪，但融雪剂一般都具有较强的腐蚀性，对梁体钢材的耐久性造成一定的影响，并且对周围环境造成破坏，不利于环保。

方法三，人工除雪。这种方法虽然较为简单，但轨道梁架设位置高，除雪过程中人员比较危险，并且清理积雪需要一定的时间，对列车运营依旧会造成延误。

除此以外，公路桥梁采用的桥面加热融冰雪技术也不适用于轨道梁。轨道梁具有不同于其他桥梁的特点：加热面积大，梁底顶面和侧面都需要除雪，梁体内部加热会对钢板较大的温度应力，降低其安全性能；梁体截面小，管线不易布置，容易对梁体结构构造产生破坏；线路长，目前应用于公路桥梁的桥面加热除冰雪技术仅适用于局部桥面，轨道梁需要全线融冰雪，这就需要克服远距离能量输送的问题。由此可见，现有技术都不能很好解决轨道梁在冬季降雪天气下的运营问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置及融冰雪的方法，能够解决寒冷环境下，钢混结合轨道梁上的积雪快速融化的问题。

根据本发明的提供了一种钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其包括：设置于钢混结合轨道梁顶面混凝土中的集肤效应加热组件，所述集肤效应加热组件包括多根加热钢管和自所述加热钢管内穿过的电缆；在连接钢混结合轨道梁的导向面和侧面的连接钢板上也设置所述集肤效应加热组件；所述电缆通过串联自成回路或利用加热钢管回流，所述电缆内通有单相交流电。

在一些实施例中，优选为，所有所述加热钢管在平行于所述钢混结合轨道梁顶面混凝土表面的平面上等间距均匀布置。

在一些实施例中，优选为，所述集肤效应加热组件的加热钢板和所述连接钢板之间设置导热胶泥。

在一些实施例中，优选为，所述加热钢管为空心无缝钢管。

在一些实施例中，优选为，所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置还包括：变压器，所述变压器连接所述电缆，并根据所述钢混结合轨道梁加热所需电压值进行相应电压值的电压转换。

在一些实施例中，优选为，所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置还包括：控制设备，所述控制设备与所述变压器相连接，所述控制设备用于根据预设方式确定所述单相交流电的电压值，并将所述电压值发送给所述变压器。

在一些实施例中，优选为，所述电缆由多根子电缆串接；串接两根所述子电缆的接线盒设置于钢混结合轨道梁的盖梁上。

本发明另一方面还提供了一种利用所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置进行融冰雪的方法，其包括：

在钢混结合轨道梁的制备过程中，将加热钢管预埋入钢混结合轨道梁顶面混凝土中；

在钢混结合轨道梁的盖梁上预留接线盒安装位；

待钢混结合轨道梁架设到位后，将电缆穿入加热钢管中；电缆可通过串联自成回路或利用加热钢管回流；

向电缆中通电。

在一些实施例中，优选为，所述步骤向电缆中通电包括：根据钢混结合轨道梁的长度确定电缆中的单相交流电的电压值；变压器根据电压值进行相应电压转换后向电缆供电。

通过本发明实施例提供的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置及融冰雪的方法，与现有技术相比，钢混结合轨道梁顶面混凝土中预埋加热钢管，加热钢管中穿有电缆，通电后能产生集肤效应，加热钢管内温度升高，加热钢管释放热量通过混凝土传递至梁体表面，实现对走行面的加热并融化路面冰雪。混凝土具有一定的导热能力，加热钢管通电加热时热量可以较快传递到混凝土表面，融冰雪效果好。而且，走行面雪融水后，水会向两侧流入导向面与连接钢板组成排水槽中，在连接钢板上焊接加热钢管，钢板导热性能较好，热量可以很快使整个水槽升温，保障流水不会再次结冰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是本发明一个实施例中钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置横截面示意图；

图2是本发明图1中加热钢管和电缆的设置方式细节示意图。

注：1钢混结合轨道梁顶面混凝土；2，导向面；3，连接钢板；4，加热钢管；5电缆；6导热胶泥。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。

考虑到目前寒冷环境下，钢混结合轨道梁上积雪融化方式有的除冰雪效果不好，有的对轨道梁有腐蚀作用，人工除雪又影响车辆的正常运行，走行面融水流入导向面时发生二次结冰的问题，本实施例提供了一种钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置及融冰雪的方法。

该钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其包括：设置于钢混结合轨道梁顶面混凝土中的集肤效应加热组件，集肤效应加热组件包括多根加热钢管和自加热钢管内穿过的电缆；在连接钢混结合轨道梁的导向面和侧面的连接钢板上也设置集肤效应加热组件；电缆通过串联自成回路或利用加热钢管回流，电缆内通有单相交流电。

利用该融冰雪装置进行融冰雪的方法为：

在钢混结合轨道梁的制备过程中，将加热钢管预埋入钢混结合轨道梁顶面混凝土中；

在钢混结合轨道梁的盖梁上预留接线盒安装位；

待钢混结合轨道梁架设到位后，将电缆穿入加热钢管中；电缆可通过串联自成回路或利用加热钢管回流；

向电缆中通电。

钢混结合轨道梁顶面混凝土中预埋加热钢管，加热钢管中穿有电缆，通电后能产生集肤效应，加热钢管内温度升高，加热钢管释放热量通过混凝土传递至梁体表面，实现对走行面的加热并融化路面冰雪。混凝土具有一定的导热能力，加热钢管通电加热时热量可以较快传递到混凝土表面，融冰雪效果好。而且，走行面雪融水后，水会向两侧流入导向面与连接钢板组成排水槽中，在连接钢板上焊接加热钢管，钢板导热性能较好，热量可以很快使整个水槽升温，保障流水不会再次结冰。

另一方面，该融冰雪装置能够促进冰雪天气下轨道梁的正常运营，又具有较低的造价，具有明显的社会效益。

接下来运用多个实施例来详细描述：

一种钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，如图1，2所示，其包括：设置于钢混结合轨道梁顶面混凝土1中的集肤效应加热组件，该集肤效应加热组件包括多根加热钢管4和所述加热钢管4内穿过的电缆5，电缆5沿加热钢管4的延伸方向穿过。电缆5通过串联自成回路或利用加热钢管4回流，电缆5内通有单相交流电。电缆5通电后产生集肤效应，使加热钢管4发热，加热钢管4具有一定导热性。加热钢管4释放热量通过混凝土迅速传递，实现对走行面的加热并融化路面冰雪。因钢材导热系数较大，加热钢管4通电加热时热量可以很快递到混凝土并使梁体表面较快升温，融冰雪效果好。而且，梁体采用钢材与混凝土相结合的方案，混凝土具有较好的摩擦系数，保障雨雪天气下车轮不易打滑。

加热钢管4具有较好的耐久性，一般不需要更换。钢管内部穿电缆5产生集肤效应使加热钢管4发热。加热钢管4既对电缆起到保护作用，又可以方便电缆5的定位、安装和更换。

在一些技术方案中，为了促使加热的均匀性，以及热量传递的同步效果，所有加热钢管4在平行于钢混结合轨道梁顶面混凝土表面1的平面上等间距均匀布置，从而产生的热量也达到均匀分布，而且，热量从同一平面向钢混结合轨道梁顶面混凝土表面1表面同时传递，近乎同时到达。

在其他的技术方案中，考虑到轨道梁的走行面雪融水流经侧面会再次结冰，因此，将走行面雪融水向两侧流入导向面2与连接钢板3组成的排水槽中，在连接钢板3上焊接加热钢管4，加热钢管4与连接钢板3的缝隙中填塞导热胶泥6，增大其传热面积。钢板导热性能较好，热量可以很快使整个水槽升温，保障流水不会再次结冰。

为了产生集肤效应，加热钢管4为空心无缝钢管。

当加热钢管4中穿有电缆5，电缆5通有单相交流电后，会产生集肤效应电伴热。但单相的交变电流经电缆5通过伴热管壁(即加热钢管4)时，在集肤效应和邻近效应的作用下，电流不是均匀沿着管壁流动，而是集中在伴热管内表层通过，在管壁电阻的作用下，通过电流发热，来满足钢混结合轨道梁电伴热(加热)的需要。

通过采用电伴热(加热)方式，能够使梁体表面温度升高，使列车运行轨道梁面的冰雪融化，达到跨座式单轨轨道交通能适应低温冰雪条件下运营环境的目的。

基于常规用电均为三相电，在使用中需要将其转换为单相电，而且轨道梁的长度不同，需要加热的电压值也不同，轨道梁越长，电压值越高；轨道梁越短，电压值越低。因此，钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置还设置了变压器，变压器根据钢混结合轨道梁加热所需电压值进行相应电压值的电压转换。

钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪所需电压值可根据经验值进行人为设定，也可以编制为程序进行自动化调整，相对来说，自动化调整更节省人力，同时也设定更准确，基于这种分析，融冰雪装置还设置了控制设备，控制设备与变压器相连接，控制设备用于根据预设方式确定单相交流电的电压值，并将电压值发送给变压器。

电缆由多根子电缆串接；串接两根子电缆的接线盒设置于钢混结合轨道梁的盖梁上。钢管在梁端向下走出梁体，在盖梁上设置接线盒，通过接线盒把每根梁的加热电缆串联起来。

为了利用上述钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置进行融冰雪处理，需要在钢混结合轨道梁制备之时开始相应部件的布置。因此，融冰雪方法可以追溯到钢混结合轨道梁的制备，因此，具体的步骤为：

步骤101，在钢混结合轨道梁的制备过程中，将加热钢管预埋入钢混结合轨道梁顶面混凝土中；

步骤102，在钢混结合轨道梁的盖梁上预留接线盒安装位；

步骤103，待钢混结合轨道梁架设到位后，将电缆穿入加热钢管中；电缆可通过串联自成回路或利用加热钢管回流；

步骤104，向电缆中通电

通电后产生集肤效应电伴热，实现加热功能。

具体到向电缆中通电，其可以分解为：

步骤1041，根据钢混结合轨道梁的长度确定电缆中的单相交流电的电压值；

步骤1042，变压器根据电压值进行相应电压转换后向电缆供电。

总起来说，本发明的优点在于：

1、温度应力很小，不会对结构安全造成影响。

2、热量直接流向梁体表面，加热快，热量损失少。

3、构造简单合理，对钢混结合轨道梁的原始结构基本没有改变；施工方便，便于加热装置的安装以及维修更换。

4、加热系统既保证了冰雪天气下，轨道梁的正常运营，又具有较低的造价，具有明显的社会、经济效益。

本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。

显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型。如果对本发明的这些改动和变型是在本发明的权利要求及其等同方案的范围之内，则本发明也将包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其特征在于，包括：设置于钢混结合轨道梁顶面混凝土中的集肤效应加热组件，所述集肤效应加热组件包括多根加热钢管和自所述加热钢管内穿过的电缆；在连接钢混结合轨道梁的导向面和侧面的连接钢板上也设置所述集肤效应加热组件，排水槽由导向面和连接钢板组成，所述集肤效应加热组件的加热钢板和所述连接钢板之间设置导热胶泥；所述电缆通过串联自成回路或利用加热钢管回流，所述电缆内通有单相交流电。

2.如权利要求1所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其特征在于，所有所述加热钢管在平行于所述钢混结合轨道梁顶面混凝土表面的平面上等间距均匀布置。

3.如权利要求1所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其特征在于，所述加热钢管为空心无缝钢管。

4.如权利要求1-3任一项所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其特征在于，还包括：变压器，所述变压器连接所述电缆，并根据所述钢混结合轨道梁加热所需电压值进行相应电压值的电压转换。

5.如权利要求4所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其特征在于，还包括：控制设备，所述控制设备与所述变压器相连接，所述控制设备用于根据预设方式确定所述单相交流电的电压值，并将所述电压值发送给所述变压器。

6.如权利要求4所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置，其特征在于，所述电缆由多根子电缆串接；串接两根所述子电缆的接线盒设置于钢混结合轨道梁的盖梁上。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的钢混结合轨道梁加热钢管融冰雪装置进行融冰雪的方法，其特征在于，包括：

在钢混结合轨道梁的制备过程中，将加热钢管预埋入钢混结合轨道梁顶面混凝土中，在连接钢混结合轨道梁的导向面和侧面的连接钢板上也设置所述集肤效应加热组件，排水槽由导向面和连接钢板组成，所述集肤效应加热组件的加热钢板和所述连接钢板之间设置导热胶泥；

在钢混结合轨道梁的盖梁上预留接线盒安装位；

待钢混结合轨道梁架设到位后，将电缆穿入加热钢管中；电缆可通过串联自成回路或利用加热钢管回流；

向电缆中通电。

8.如权利要求7所述的融冰雪的方法，其特征在于，

所述步骤向电缆中通电包括：

根据钢混结合轨道梁的长度确定电缆中的单相交流电的电压值；

变压器根据电压值进行相应电压转换后向电缆供电。