CN110924243B - 一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，包括F形钢轨(1)、感应面伸缩机构和无缝伸缩机构(5)；其中，所述F形钢轨(1)为具有F形截面的钢轨；所述感应面伸缩机构包括固定铝感应板(3)，还包括跨缝铝感应板(2)；限位外壳(503)设于所述F形钢轨(1)首末两端，所述限位外壳(503)内部一端设有端盖板(504)，另一端设有紧固盖板(505)，高韧性卷曲弹簧(502)环绕圆柱状钢棒上，所述高韧性卷曲弹簧(502)的一端与柔性卷板(501)连接。本发明在F形钢轨的轨缝间距范围内形成一个连续的可伸缩的悬浮传感器探测面，而且没有任何轨缝局部凹凸不平或台阶状不平顺，可以使得磁浮列车通过轨缝时的舒适性更好。

Description

一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置

技术领域

本发明属于磁浮轨道设备技术领域，更具体地，涉及一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置。

背景技术

中低速磁浮轨道交通采用常导电磁铁吸力型悬浮和导向技术，通过车辆悬浮架上的U型电磁铁与F型钢轨之间的电磁吸引力，实现车辆的悬浮和导向。中低速磁浮交通现有技术采用有缝轨道，以适应桥梁结构的伸缩变形。

如附图1所示，专利CN201810649690公开了一种连续导磁的磁浮轨道接头，在轨缝位置设置了槽型空腔的连接支架以及填充于槽型空腔内且与连接支架强粘结的导磁弹性体，使得F轨在纵向上不再有断缝，可保证F轨在纵向上连续导磁，可自动适应轨排纵向上的伸缩变形，但是该伸缩接头的导磁弹性体在轨道伸缩时上下平面会发生鼓起或凹陷变形，轨缝局部位置的悬浮传感器探测面不平顺会引起悬浮传感器探测到的轨面高程产生突变，影响磁浮列车的舒适性和悬浮架的悬浮稳定性。由于轨缝中填充的导磁弹性体不可能被无限压缩，为了将导磁弹性体在轨道伸缩时悬浮传感器探测面发生的鼓起或凹陷变形限制在允许范围内，该伸缩装置仅能适应最大不超过40mm的轨缝值，与现有I型伸缩接头的伸缩量相当，无法适应更大的轨缝值。

如附图2所示，专利CN201710266709公开了一种磁浮轨排接头及磁浮轨道，通过主接头和副接头凹凸配合，形成了无间隙过度的磁极面，避免了间隔端面的存在，但是该专利的主接头和副接头凹凸配合构造将导致轨道伸缩时悬浮传感器探测面发生台阶状不平顺，影响磁浮车辆通过轨缝时的悬浮控制稳定性，当此台阶状不平顺与轨道本身的施工不平顺叠加时，容易导致悬浮架无法通过轨缝。

如附图3和附图4所示，专利文献CN201610517393、CN201610517600专利具有保证信号采集连续的轨排连接装置的中低速磁浮轨道，通过在F轨轨缝位置设置悬浮检测面下连接板(一端固定、一端设置长圆孔)实现了轨道在纵向上适应轨排伸缩变形并有效保证磁浮信号的连续不中断，但是该专利的轨缝位置悬浮传感器探测面受下连接板的影响，在轨道伸缩变形时悬浮传感器探测面会在局部有台阶状凹凸不平，影响车辆通过轨缝时的悬浮控制稳定性，而且轨缝宽度越大，需要的下连接板厚度越大，悬浮传感器探测面的台阶状不平顺约严重，当此不平顺超过一定限值(约1mm)时，叠加轨道结构施工误差引起的不平顺，容易导致悬浮架无法通过轨缝。

综上所述，现有专利通过设置导磁弹性体、主接头和副接头凹凸配合构造、悬浮检测面下连接板等方式实现了悬浮传感器通过轨缝时的信号采集连续，但是均存在轨缝局部凹凸不平或台阶状不平顺等问题，影响悬浮控制稳定性和悬浮架的通过性能，而且这些伸缩装置或伸缩接头仅能适应很小的轨缝值(一般不大于40mm)，与现有I型伸缩接头的伸缩量相当，无法适应更大的轨缝值，轨缝极小的可伸缩量最终导致桥梁墩顶纵向位移限值极小(一般不大于10mm)，因此桥墩需要设计的比较粗大，桥梁下部结构经济性很差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，在F形钢轨的轨缝间距范围内形成一个连续不间断的可伸缩的悬浮传感器探测面，而且没有任何轨缝局部凹凸不平或台阶状不平顺，可以使得磁浮列车通过轨缝时的舒适性更好。

为了实现上述目的，本发明提供一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，包括F形钢轨、感应面伸缩机构和无缝伸缩机构；其中，

所述F形钢轨为具有F形截面的钢轨，其顶端面为感应面，其底端面为磁极面，F形开口的内槽面为悬浮传感器探测面，其一侧面为夹钳制动面，其F形尾侧顶端面为滑撬及支撑轮走行面；

所述感应面伸缩机构包括设于所述F形钢轨顶端面的固定铝感应板，还包括设于所述F形钢轨一端的矩形板状的跨缝铝感应板，所述跨缝铝感应板的一侧设有长圆孔，在其内部设有圆柱状感应板滑动轴，所述感应板滑动轴一端固定设于所述F形钢轨顶端面上，以满足相邻两个所述F形钢轨的感应面纵向伸缩同时保持连续；

所述无缝伸缩机构设于所述F形钢轨的首末两端，中空方管状的限位外壳为所述无缝伸缩机构的固定与支撑构件，其固定设于所述F形钢轨首末两端，所述限位外壳中空内部一侧设有带有圆柱状钢棒的端盖板，其另一端设有紧固盖板，高韧性卷曲弹簧环绕设于所述端盖板的圆柱状钢棒上，所述高韧性卷曲弹簧的一端与柔性卷板固定连接，所述柔性卷板的另一端与相邻的无缝伸缩机构的高韧性卷曲弹簧一端固定连接。

进一步的，所述F形钢轨的顶端面的首尾部分未设置所述固定铝感应板，所述跨缝铝感应板沿纵向方向跨设于相邻两个所述F形钢轨之间的缝隙处。

进一步的，所述F形钢轨的首末两端均设有用于所述无缝伸缩机构安装的安装槽。

进一步的，所述无缝伸缩机构还包括固定所述限位外壳的固定螺杆，所述限位外壳的一端面向两侧延伸为带圆孔的矩形板，在其底端边设有用于所述柔性卷板伸缩的方孔。

进一步的，所述端盖板的圆柱状钢棒沿其中轴线方向开有用于所述高韧性卷曲弹簧安装的缝，所述圆柱状钢棒的一端设有螺栓孔。

进一步的，所述无缝伸缩机构还包括拉紧螺杆，所述紧固盖板中部设有贯穿孔，所述拉紧螺杆将所述紧固盖板和所述端盖板连接为一个整体。

进一步的，所述高韧性卷曲弹簧的一端设于所述端盖板的圆柱状钢棒的缝内，其另一端与所述柔性卷板的一端连接。

进一步的，所述柔性卷板为柔性材料，由所述高韧性卷曲弹簧为所述柔性卷板提供内缩力，使其在伸缩过程能够始终保持自身的平整度。

进一步的，所述感应面伸缩机构设于相邻两个所述F形钢轨缝隙上方，避免所述无缝伸缩机构承受自其顶部的额外荷载。

进一步的，所述无缝伸缩机构的安装高度由所述柔性卷板和磁浮列车底部的检测装置的感应距离确定，保持悬浮传感器探测面的连续。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明在F形钢轨的轨缝间距范围内形成一个连续不间断的可伸缩的悬浮传感器探测面，而且没有任何轨缝局部凹凸不平或台阶状不平顺，可以使得磁浮列车通过轨缝时的舒适性更好。

(2)本发明的本发明结构简单，造价低廉，可在单个轨缝范围内实现280mm以内的最大轨缝值，即可以在单个轨缝范围内实现±140mm以内的伸缩量，较现有技术单个轨缝±20mm(最大轨缝不大于40mm)的伸缩量有了大幅度提高。

(3)本发明的采用本发明后，中低速磁浮轨道伸缩量为±40mmⅡ型伸缩接头以及伸缩量为±80mmⅢ型伸缩接头可以取消，从而可以节省轨道工程的制造与施工难度，也可以节省轨道工程投资。

(4)本发明的采用本发明后，在满足强度要求的前提下，中低速磁浮桥梁的桥墩允许发生的最大墩顶纵向位移限值可由10mm提高至130mm，从而可以大大减小桥墩截面尺寸，节省桥梁下部结构工程投资。

附图说明

图1为现有的F形钢轨截面图；

图2为现有技术CN201810649690结构示意图；

图3为现有技术CN201710266709结构示意图；

图4为现有技术CN201610517393结构示意图；

图5为现有技术CN201610517600结构示意图；

图6为本发明实施例一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置沿图8中Ⅰ-Ⅰ剖面示意图；

图7为本发明实施例一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置沿图8中Ⅱ-Ⅱ剖面示意图；

图8为图6沿Ⅲ-Ⅲ断面处的剖面示意图；

图9为图6沿1-1断面处的剖面示意图；

图10为图6中沿2-2断面处的剖面示意图；

图11为图6中沿3-3断面处的剖面示意图；

图12为图6中沿4-4断面处的剖面示意图；

图13为图7中沿5-5断面处的剖面示意图；

图14为图7中沿6-6断面处的剖面示意图；

图15为图7中沿7-7断面处的剖面示意图；

图16为图8中的A区域局部大样图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-F形钢轨、2-跨缝铝感应板、3-固定铝感应板、4-感应板滑动轴、5-无缝伸缩机构、101-夹钳制动面、102-感应面、103-滑撬及支撑轮走行面、104-磁极面、105-悬浮传感器探测面、501-柔性卷板、502-高韧性卷曲弹簧、503-限位外壳、504-端盖板、505-紧固盖板、506-拉紧螺杆、507-固定螺杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图6、图7和图8所示，本发明公开一种中低速磁浮轨道传感器探测面，该传感器探测面无缝伸缩装置包括F形钢轨1、感应面伸缩机构和无缝伸缩机构5。在两相邻的F形钢轨1之间通过设置感应面伸缩机构和无缝伸缩机构5来保持两相邻的F形钢轨1的顶端面和底端面的连续，感应门伸缩机构设有F形钢轨1端面上，无缝伸缩机构5设于F形钢轨1底端面。本感器探测面无缝伸缩装置能够提供一个平顺的、连续的、适应轨道伸缩变形的悬浮传感器探测面105，无论轨道怎样伸缩，轨缝之间的悬浮传感器探测面105都能与其两端的F形钢轨1的悬浮传感器探测面105实现连续和平顺的连接，不发生台阶状不平顺也不发生凹凸不平顺，从而确保磁浮列车悬浮架的可通过性和通过轨缝时的舒适性。

如图1所示，F形钢轨1为截面为F形的钢轨，其F形开口指向地面，在该F形钢轨1的两个竖向伸出肢的底端面为磁极面104，在该两个磁极面104之间的F形钢轨1开口的顶端面为悬浮传感器探测面105；同时，在两磁极面104之间的F形钢轨1顶端面设有固定铝感应板3，该固定铝感应板3的顶端面为感应面102，用于与列车底部的检测装置相配合进行检测；在F形钢轨1与钢轨枕连接端的水平钢板上平面为滑撬及支撑轮走行面103，此外，在F形钢轨1外侧竖向伸出肢的两个竖向斜表面为夹钳制动面101。在该F形钢轨1的首末两端自感应面102起相下均设有长方体槽口，以便于无缝伸缩机构5的安装。

如图6至图8和图13至图15所示，感应面伸缩机构设于相邻两F形钢轨1的顶端面位置，由该感应面伸缩机构来完成对相邻两F形钢轨1的顶端面的连接。该感应面伸缩机构包括跨缝铝感应板2、固定铝感应板3和感应板滑动轴4。其中，固定铝感应板3设于F形钢轨1的顶端面上，该固定铝感应板3整体为矩形板状结构，除F形钢轨1沿纵向方向的首端和尾端位置没有铺设该固定铝感应板3外，其他地方都铺设有该固定铝感应板3，该固定铝感应板3用于和设于列车底部的检测装置相配，完成对列的相关检测，以便于保障列车的正常运行，提高该传感器探测面无缝伸缩装置的安全性和可靠性。同时，感应板滑动轴4整体设于F形钢轨1顶端面的圆柱状构件，该感应板滑动轴4沿横向对称固定设于F形钢轨1的末端，以便于跨缝铝感应板2的安装与运作。跨缝铝感应板2整体矩形板状结构，其设于F形钢轨1沿纵向方向的首端，在该矩形板状结构的两侧设长圆孔，该长圆孔与感应板滑动轴4配合作用，以保证该跨缝铝感应板2能够沿纵向伸缩滑动，进而，保障相邻两F形钢轨1的感应面102能够保持连续，以便于列车的正常运行。同时，该跨缝铝感应板2还能够为设于其底部的无缝伸缩机构5提供防护，使其不受积水、积雪和杂物等可能产生额外载荷的物体对无缝伸缩机构5造成影响，以保证该无缝伸缩机构5的正常自由的进行伸缩，进一步的提高该传感器探测面无缝伸缩装置的适用性和可靠性。

如图6至图12和图16所示，在两相邻的F形钢轨1预留长方体槽口内部均设有无缝伸缩机构5，相邻的两无缝伸缩机构5通过其内部的设置的柔性卷板501完成连接，以保证相邻两F形钢轨1之间的联系，该无缝伸缩机构5的顶端面与固定铝感应板3的底端面平齐，其底端面可根据柔性卷板501与列车的检测装置之间正常检测距离来确定该无缝伸缩机构5的底端面的位置。该无缝伸缩机构5包括柔性卷板501、高韧性卷曲弹簧502、限位外壳503、端盖板504、紧固盖板505、拉紧螺杆506和固定螺杆507。其中，限位外壳503整体为设于F形钢轨1长方体槽口的中空方管，其为该无缝伸缩机构5的安装基础，该中空方管的一侧端面的两端向外延伸形成两块安装矩形板，在该安装矩形板的中部设有预留螺孔，通过固定螺杆507将其固定安装与F形钢轨1的中空方管槽口内部，进而为该无缝伸缩机构5提高稳定可靠的防护和支撑。同时，在该限位外壳503设有安装矩形板的一侧面的底部边上设有一条矩形孔，以便于柔性卷板501安装。端盖板504设于限位外壳503中空面的一端，该端盖板504的一端为设有单侧螺孔的圆柱状钢棒，另一端为矩形凸台，圆柱状钢棒和矩形凸台固定连接，同时，在该圆柱状钢棒沿中轴相开有一条贯穿圆柱状钢棒棒体的缝，用于安装高韧性卷曲弹簧502。紧固盖板505整体为矩形台状结构，其设于限位外壳503中空面的另一端，同时，在该矩形台状结构的中部位置设有一个贯穿矩形台体的螺孔，通过该螺孔由拉紧螺杆506将该紧固盖板505和端盖板504的圆柱状钢棒的一端固定连接，以便于高韧性卷曲弹簧502的安装。高韧性卷曲弹簧502为设于端盖板504圆柱状钢棒上的多层卷曲状弹簧，该高韧性卷曲弹簧502位于内环的首端固定安装与圆柱状钢棒的缝内，同时，在其位于外环的末端与柔性卷板501的一端固定连接，该柔性卷板501在完成一端的连接之后，可通过限位外壳503上预留的矩形孔伸出，直至与其相邻的另一个无缝伸缩机构5中的限位外壳503上预留矩形孔伸入，与其内部的高韧性卷曲弹簧502位于外环的首端固定连接。在轨道发生纵向伸缩变形而导致两F形钢轨1之间的间接发生变化时，该无缝伸缩机构5能够通过该柔性卷板501保障F形钢轨1的悬浮传感器探测面105的连续性，同时，在高韧性卷曲弹簧502的内缩力的作用下，能够保障该柔性卷板501始终处于绷紧状态，能够有效的避免F形钢轨1轨缝的局部凹凸不平或台阶状不平顺，在保障列车的正常稳定的运行的同时能够有效的提高该列车通过轨缝时的舒适性，进一步的提高该传感器探测面无缝伸缩装置的安全性和适应性。且该缝伸缩机构5能够具有较大的伸缩量，进而使得中低速磁浮桥梁的桥墩允许发生的最大墩顶纵向位移限值能够得到明显的提升，达到减少桥墩截面尺寸，节省梁下部结构工程投资，提高该传感器探测面无缝伸缩装置的经济性。

本发明实施例一种中低速磁浮轨道悬浮传感器探测面无缝伸缩装置，工作原理及其具体实施步骤如下：

当F形钢轨1由于车辆活载、温度等外部荷载作用下或者伴随着桥梁的伸缩变形而发生纵向伸缩变形时，使得两相邻F形钢轨1之间的间隙发生变化，柔性卷板501将在高韧性卷曲弹簧502的内缩力作用下卷入或伸出限位外壳503，并始终保持张紧状态。当磁浮列车的传感器通过轨缝时，无论轨缝增大或缩小，无缝伸缩装置5在轨缝之间形成了连续、平顺的悬浮传感器探测面105，即使在轨缝较大时，磁浮列车仍可以顺利通过。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，包括F形钢轨(1)、感应面伸缩机构和无缝伸缩机构(5)；其中，

所述F形钢轨(1)为具有F形截面的钢轨，其顶端面为感应面(102)，其底端面为磁极面(104)，F形开口的内槽面为悬浮传感器探测面(105)，其一侧面为夹钳制动面(101)，其F形尾侧顶端面为滑撬及支撑轮走行面(103)；

所述感应面伸缩机构包括设于所述F形钢轨(1)顶端面的固定铝感应板(3)，还包括设于所述F形钢轨(1)一端的矩形板状的跨缝铝感应板(2)，所述跨缝铝感应板(2)的一侧设有长圆孔，在其内部设有圆柱状感应板滑动轴(4)，所述感应板滑动轴(4)一端固定设于所述F形钢轨(1)顶端面上，以满足相邻两个所述F形钢轨(1)的感应面(102)纵向伸缩同时保持连续；

所述无缝伸缩机构(5)设于所述F形钢轨(1)的首末两端，中空方管状的限位外壳(503)为所述无缝伸缩机构(5)的固定与支撑构件，其固定设于所述F形钢轨(1)首末两端，所述限位外壳(503)中空内部一端设有带有圆柱状钢棒的端盖板(504)，其另一端设有紧固盖板(505)，高韧性卷曲弹簧(502)环绕设于所述端盖板(504)的圆柱状钢棒上，所述高韧性卷曲弹簧(502)的一端与柔性卷板(501)固定连接，所述柔性卷板(501)的另一端与相邻的无缝伸缩机构(5)的高韧性卷曲弹簧(502)一端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述F形钢轨(1)的顶端面的首尾部分未设置所述固定铝感应板(3)，所述跨缝铝感应板(2)沿纵向方向跨设于相邻两个所述F形钢轨(1)之间的缝隙处。

3.根据权利要求1所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述F形钢轨(1)的首末两端均设有用于所述无缝伸缩机构(5)安装的安装槽。

4.根据权利要求1或3所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述无缝伸缩机构(5)还包括固定所述限位外壳(503)的固定螺杆(507)，所述限位外壳(503)的一端面向两侧延伸为带圆孔的矩形板，在其底端边设有用于所述柔性卷板(501)伸缩的方孔。

5.根据权利要求1所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述端盖板(504)的圆柱状钢棒沿其中轴线方向开有用于所述高韧性卷曲弹簧(502)安装的缝，所述圆柱状钢棒的一端设有螺栓孔。

6.根据权利要求1或5所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述无缝伸缩机构(5)还包括拉紧螺杆(506)，所述紧固盖板(505)中部设有贯穿孔，所述拉紧螺杆(506)将所述紧固盖板(505)和所述端盖板(504)连接为一个整体。

7.根据权利要求5所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述高韧性卷曲弹簧(502)的一端设于所述端盖板(504)的圆柱状钢棒的缝内，其另一端与所述柔性卷板(501)的一端连接。

8.根据权利要求5所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述柔性卷板(501)为柔性材料，由所述高韧性卷曲弹簧(502)为所述柔性卷板(501)提供内缩力，使其在伸缩过程能够始终保持自身的平整度。

9.根据权利要求1所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述感应面伸缩机构设于相邻两个所述F形钢轨(1)缝隙上方，避免所述无缝伸缩机构(5)承受自其顶部的额外荷载。

10.根据权利要求1所述的一种中低速磁浮轨道传感器探测面无缝伸缩装置，其特征在于，所述无缝伸缩机构(5)的安装高度由所述柔性卷板(501)和磁浮列车底部的检测装置的感应距离确定，保持悬浮传感器探测面(105)的连续。

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