CN111501432A - 一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法 - Google Patents

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CN111501432A CN202010471890.XA CN202010471890A CN111501432A CN 111501432 A CN111501432 A CN 111501432A CN 202010471890 A CN202010471890 A CN 202010471890A CN 111501432 A CN111501432 A CN 111501432A
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金陵生
章致
李明耀
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杨铭
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Abstract

本发明公开了一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,自上而下主要由钢桁架式轨排、扣件系统、承轨台等部分组成,其中钢桁架式轨排包括感应板、F型钢、钢桁架轨枕板、钢桁架侧腹板、钢桁架中腹板及钢轨,钢轨纵向焊接为通长钢轨,扣件系统以纵向不限位扣压方式锁定通长钢轨;单榀钢桁架式轨排中相邻段的F型导轨按“零”轨缝密贴组装。钢桁架式轨道结构的主要设计思路是考虑将中低速磁浮轨排按无缝化进行设计,按无缝线路形式进行铺设;轨排之间取值“零”轨缝,以最大程度为悬浮间隙传感器提供一个连续、平整的F轨悬浮检测面,确保悬浮控制系统不用跨越轨缝工作。

Description

一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法
技术领域
本发明属于中低速磁浮交通领域,具体涉及一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法。
背景技术
中低速磁浮交通是一种磁浮列车利用常导电磁铁吸引铁磁材料(F型导轨)原理,依靠电磁力实现磁浮列车的悬浮、支撑及导向,并通过直线异步电机产生的电磁力驱动列车前行,实现列车环抱于轨道无接触运行的交通方式。因其具有绿色环保、安全性高、爬坡能力强、转弯半径小、建设成本低、运营维护成本低等优点,是一种极具竞争力的绿色轨道交通出行工具。
经过近40年的不断探索改进,我国已完全掌握了拥有自主知识产权的中低速磁浮核心技术,并且完全依托自身的科技力量,成功建设了长沙磁浮快线和北京S1线并投入运营,运营状态十分稳定。实践证明,中低速磁浮交通系统完全具备工程化、产业化的实施能力,其综合技术水平已达到了世界先进水平,是轨道交通科技自力更生的杰出代表。然而,国内外的学者对于中低速磁浮交通的轨道结构技术研究较少,造成可应用于工程中的轨道结构类型较单一。目前,日本名古屋东部丘陵线、韩国仁川机场磁浮线、国内相关磁浮试验线(上海临港线、唐山试验线、株洲试验线)、长沙磁浮快线和北京磁浮S1线均采用钢轨枕式轨道结构。该轨道结构基本型式源于HSST技术,自上而下主要由轨排、扣件、承轨台等组成,技术成熟,设计、建设、运营经验丰富。
轨道结构作为中低速磁浮交通的关键设备之一,承担着支承和引导列车运行的重任。与传统轮轨铁路轨道相比,不仅具备承受和传递列车重力、导向力、牵引力和制动力的功能,而且还需要与磁浮车辆上安装的电磁铁、直线感应电机和悬浮间隙传感器构成电磁控制回路,为列车的悬浮、导向、驱动、制动提供支撑。
针对中低速磁浮的悬浮控制系统,采用主动控制的电磁悬浮方式,其工作原理:利用悬浮间隙传感器测量其与F轨悬浮检测面之间的距离,等效成测量电磁铁与F轨之间的悬浮间隙。基于电磁感应的原理,悬浮间隙传感器的激励线圈产生变化磁场,作用在F轨上并产生涡流;涡流形成的磁场反过来作用在悬浮间隙传感器的检测线圈上,感应出电压,并随着悬浮间隙大小变化而变化。该工作原理可将位移信号转为电信号,实现对悬浮间隙大小的测量。悬浮控制系统有了悬浮间隙的位置反馈,通过调节电磁铁中的电流大小,进而改变电磁力达到主动调节列车悬浮稳定。由此可见,提供一个连续、平整的F轨悬浮检测面,对悬浮控制系统的稳定工作十分重要。
钢轨枕式轨道结构是以磁浮轨排为单元整体铺装而成。为了适应轨排与下部基础在温度变化下引起的伸缩变形,钢轨枕式轨道结构按有缝线路形式铺设轨排,形成相邻轨排间有轨缝。轨排间预留轨缝值的大小,应满足锁定后的轨排在纵向阻力的控制下,有足够的空间来释放温度应力;即锁定后的轨排在达到历史最高温度时,轨缝值不应为零,以确保轨排间不顶紧受力,在达到历史最低温度时,轨缝值不超过构造轨缝,以确保磁浮列车平稳跨越轨缝运行。
为了确保轨排接头处的平顺性及救援模式下列车支撑轮能顺利通过轨缝,预留轨缝的设置,使得相邻轨排之间需采用轨排伸缩接头进行连接,并要求严格控制轨排及其伸缩接头的制造及安装精度,主要是指轨排错位(竖向、水平)精度指标;目前常规的中低速磁浮交通有缝轨道接头包括I型(±20mm的伸缩量)、Ⅱ型(能适应最大±40mm的伸缩量)、Ⅲ型伸缩接头(能适应最大±60mm的伸缩量),I型、Ⅱ型、Ⅲ型伸缩接头的结构和施工装配方法各不同;同时,由于伸缩结构的设置,也使得F轨在铺设一定长度后需断开,无法为悬浮间隙传感器提供一个连续、平整的F轨悬浮检测面,不利于列车悬浮控制系统的稳定工作。
目前,比较典型的中低速磁浮轨道结构形式主要有3种类型:钢轨枕式轨道结构、无轨枕直连式轨道结构和整体道床式轨道结构。
在授权公告号CN 2869102 Y的实用新型专利中公开了一种中低速磁浮列车轨道,直接将轨道功能部件安装在轨道梁的顶部两侧。轨道功能部件主要由感应板、倒U型悬浮轨、固定架结构等部件组成。该方案结构简单,整体刚度强,有利于磁浮列车平稳、可靠运行。不足之处:为确保悬浮轨的铺设精度,除了悬浮轨制造精度及其与固定架之间的安装精度需满足要求外,轨道梁还需要进行精加工打磨,成本较高;轨道功能件安装于轨道梁两侧,安装施工不方便;运营期间,轨道几何平顺性调整需通过在固定架与悬浮轨之间加垫片,或者通过调节桥梁的三维支座,因缺少作业平台,调整作业难度大;采用轨排模块串联而成,避免不了安装轨排伸缩接头,不能无缝化,无法提供连续的F轨悬浮检测面。
在授权公告号CN 101063287 B的发明专利中公开了一种中低速磁浮交通的轨道结构及其制造方法。该轨道结构包括轨道梁、位于轨道梁的上表面两侧的导轨、以及将这两部分连接起来的连接结构。本发明的轨道梁型式统一,节省模板,降低了制造复杂程度和难度。线路曲线纵横坡设置在垫块上,大大方便了调整线路线形,方法简单,成本低。利用工装形成轨排进行导轨定位,便于导轨线形调整,提高施工效率。不足之处:F型钢与轨道梁之间的连接薄弱,类似悬臂结构,受力不合理;因安装空间限制,不同曲线地段,混凝土预制构件的垫块和连接钢腹板类型不一致,增加了设计、制造及施工的难度,对现场施工人员操作极不方便;采用轨排模块串联而成,避免不了安装轨排伸缩接头,不能无缝化,无法提供连续的F轨悬浮检测面。另外,虽然轨道梁线路中间无设备,但梁面窄、无护栏,车门又是侧开门,不可能用于线路日常维护以及紧急情况下旅客的疏散。
在申请公布号CN 110205882 A的发明专利中公开了一种中低速磁浮轨道结构,其包括轨道梁、轨道连接件和F型钢轨;轨道梁上设有倾斜安装面;轨道连接件安装于上述倾斜安装面;F型钢轨固定在轨道连接件的上端。较钢轨枕式轨道结构,本发明提供的中低速磁浮轨道结构省去了H型轨枕、承轨台,其整体结构高度大大降低。不足之处:虽然减少了部件,降低了轨道结构高度,但中低速磁浮的接触轨与F轨之间的安装高度不变,必然造成接触轨安装位置下移,因限界影响,会造成既有轨道梁的高度不够,特别是低置线路地段,增加混凝土的放量。F型钢通过连接件之间安装在轨道梁上,须提高轨道梁的制造精度来满足轨道的安装精度,特别是曲线地段,须通过旋转轨道梁来实现。预埋在轨道梁内的连接件除须高精度预埋外,结构承受较大的剪应力,对安装螺栓很不利,一旦有变形,轨道的几何行为很难保证,特别是轨距、水平。采用轨排模块串联而成,避免不了安装轨排伸缩接头,不能无缝化,无法提供连续的F轨悬浮检测面。
在授权公告号CN 103485244 B的发明专利中公开了一种中低速磁浮交通整体道床式轨道结构,包括感应板、F型钢、弹性支承调整单元、双块式轨枕及道床等。采用双块式轨枕将F型钢连接成轨排,通过浇筑整体道床及预埋连接钢筋将轨排与轨道梁连接,形成整体结构。结构简单,整体性强,稳定性好。不足之处:采用角钢构件安装F型钢,悬臂结构薄弱,受力不太合理;弹性支承调整单元三维可调节能力有限,不利于轨道几何平顺性调整;轨道梁梁面铺设整体道床,道床面宽且结构高度不会太低(轨枕高度及枕下混凝土最小厚度要求),轨道二期恒载稍大;整体道床整洁、平整,但直接作为线路日常维护以及紧急情况下旅客疏散的通道,可实施性较差且不安全。采用轨排模块串联而成,避免不了安装轨排伸缩接头,不能无缝化,无法提供连续的F轨悬浮检测面。
在授权公告号CN 105019319 B的发明专利中公开了一种中低速磁浮交通轨道系统,包括若干的串行连接的轨排模块,每个轨排模块独立固定在轨道梁上;每个轨排模块包括轨枕、钢轨、承压弹性体、地脚螺套;轨枕上面安装钢轨,轨道与轨枕之间固定连接,构成轨排模块上部;所述承压弹性体位于轨枕底部的安装孔内,用于将轨枕固接在地脚螺套内;所述承压弹性体又包括弹性阻尼装置、高度调节装置,弹性阻尼装置为轨道系统起到竖向横向纵向定位、限位作用,高度调节装置为轨道系统起到竖向定位和固定作用。本发明能够保证中低速磁浮列车的平稳性、安全性和可靠性,各个调节装置简单、可靠,调整精准且操作方便,铺设、安装、维护和保养十分方便。该方案较优,技术成熟。不足之处:承压弹性体系统较复杂,零部件多;轨道梁预制时须为地脚螺栓准确预留安装孔洞,增加预制难度;采用轨排模块串联而成,避免不了安装轨排伸缩接头,不能无缝化,无法提供连续的F轨悬浮检测面。
在授权公告号CN 106120489 B的发明专利中公开了一种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结构。在既有中低速磁浮钢轨枕式轨道结构的基础上,轨排伸缩接头处增设一块呈U形连接板,使得F轨的悬浮检测面沿线路方向保持连续。该方案构思新型,安装简单,可完全适应于轨排的伸缩变形的同时有效保证磁浮信号的连续不中断,从而保证列车的平顺稳定运行。不足之处:轨排错位指标在±1mm以内,因此U形连接板的厚度必须小于1mm,构件轻薄,长期受温度变化伸缩作用,强度及稳定性难以维持。另外,同理还是无法取消轨排接头的安装。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种,本发明提供了一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,自上而下主要由钢桁架式轨排、扣件系统、承轨台等部分组成,其中钢桁架式轨排包括感应板、F型钢、钢桁架轨枕板、钢桁架侧腹板、钢桁架中腹板及钢轨组成。通过焊接或铆接将钢桁架式轨枕板、侧腹板、中腹板与钢轨进行牢固连接,形成钢桁架式轨排的骨架;再通过连接螺栓将F型导轨固定在骨架上,形成钢桁架式轨排。扣件系统包括扣压式和弹条式扣件系统,将钢桁架式轨排固定在承轨台上,可实现轨道几何状态的三维调整。承轨台采用预埋连接钢筋与承轨梁进行可靠牢固连接。除此之外,钢桁架式轨排采用无缝化设计,实现单榀轨排的F轨“零”轨缝密贴组装;按无缝线路形式进行现场铺设,采用闪光焊将钢轨焊接成通长钢轨,利用扣件纵向不限位扣压处理轨排与下部基础之间在温度变化下引起的不同伸缩变形,实现F轨之间“零”轨缝的铺设,能为悬浮间隙传感器提供一个连续、平整的F轨悬浮检测面,有利于悬浮控制系统的工作,使得磁浮列车运行更稳定、更舒适、更安全。同时,轨道结构可取消轨排伸缩接头设置,简化轨排制造及安装,提高轨排的生产及施工效率,减少轨排的技术薄弱点。该轨道结构形式新颖、结构简单、外形美观,构架加工与施工铺装技术成熟,经济性好,可促进中低速磁浮轨道技术发展,具有十分重要的意义。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,自上而下依次设有钢桁架式轨排、扣件系统、承轨台;
所述钢桁架式轨排包括F型导轨、钢桁架T型轨枕及钢轨,所述钢桁架T型轨枕沿线路横向设置,其两端分别固定沿线路纵向的所述F型导轨,且与沿线路纵向的所述钢轨固定;所述钢轨的下端通过所述扣件系统连接所述承轨台;
所述钢轨纵向焊接为通长钢轨,所述扣件系统以纵向不限位扣压方式锁定所述通长钢轨;
单榀所述钢桁架式轨排中相邻段的F型导轨按“零”轨缝密贴组装。
优选地,所述钢桁架T型轨枕包括钢桁架式轨枕板、钢桁架式腹板;
所述钢桁架式轨枕板水平设置,其上表面两端固定所述F型导轨,其下表面固定所述钢桁架式腹板;
所述钢轨的上部穿过所述钢桁架式腹板固定于所述钢桁架式轨枕板的下表面。
优选地,所述钢桁架式腹板包括钢桁架式侧腹板、钢桁架式中腹板;
所述钢桁架式中腹板设置在两个所述钢轨的内侧之间,所述钢桁架式侧腹板设置在两个所述钢轨的外侧。
优选地,所述钢桁架式轨枕板在线路纵向上的间距为1m~1.2m。
优选地,单榀所述钢桁架式轨排的长度为所述钢桁架式轨枕板间距的整数倍。
优选地,所述F型导轨包括感应板、F型钢;
所述感应板固定在所述F型钢上,单榀所述钢桁架式轨排中相邻段的感应板、F型钢均按“零”轨缝密贴组装。
优选地,所述钢轨为工字型钢,或者钢轮轮轨系统的钢轨。
优选地,所述扣件系统为扣压式或弹条式扣件系统。
优选地,所述扣件系统扣压钢轨的方式采用弹片式扣压、压板式扣压或者弹条式扣压。
为实现上述目的,按照本发明的另一个方面,还提供了一种如前所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构的施工方法,包括如下步骤:
S1、轨排厂内组装时,将感应板和F型钢连接形成F型导轨;通过焊接或铆接的连接方式,将钢桁架T型轨枕与钢轨牢固连接,形成钢桁架式轨排的骨架;再将F型导轨固定在钢桁架式轨排的骨架上,最终形成钢桁架式轨排;
S2、轨排现场铺设时,首先将存储在铺轨基地的钢桁架式轨排,运输、吊装到承轨梁上部的安装位置,进行轨排初铺;其次,根据设计要求将扣件系统安装到钢桁架式轨排上,并拧紧螺母达到设计扭矩值;再者,通过CPIII精测技术及轨排架法施工,将钢桁架式轨排的三维坐标精调到设计位置,浇筑承轨台混凝土,确保扣件系统的锚固螺栓锚入到承轨台道床内或者预埋套管内;通过预埋连接钢筋,承轨台与承轨梁进行可靠、牢固连接;
S3、轨排按无缝线路形式进行铺设:轨排精调铺设完成后,再进行无缝线路施工,即,首先,松开至少相邻轨排范围内的扣件系统,将钢轨焊接形成通长钢轨,再按设计锁定轨温要求,将扣件系统以纵向不限位扣压方式重新锁定通长钢轨;相邻轨排之间仅通过通长钢轨进行连接,F型导轨按“零”轨缝密贴组装。
上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
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,具有以下有益效果:
1、本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,自上而下主要由钢桁架式轨排、扣件系统、承轨台等部分组成,其中钢桁架式轨排包括感应板、F型钢、钢桁架轨枕板、钢桁架侧腹板、钢桁架中腹板及钢轨组成。通过焊接或铆接将钢桁架式轨枕板、侧腹板、中腹板与钢轨进行牢固连接,形成钢桁架式轨排的骨架;再通过连接螺栓将F型导轨固定在骨架上,形成钢桁架式轨排。轨排结构受力合理,稳定性好,制造及组装技术成熟,现场安装空间大、作业方便,维修少,使用寿命长。扣件系统将钢桁架式轨排固定在承轨台上,间隔有序,可实现轨道几何状态的三维调整,有利于轨排现场精调铺设及后期养护维修。承轨台采用预埋连接钢筋与承轨梁进行可靠、牢固连接。曲线超高采用旋转轨排、设置不同承轨台高度实现,避免承轨梁的空间扭转,简化了承轨梁的设计,经济性好。采用轨排架法和CPIII精测技术施工,简单、实用、高效、快捷,技术成熟,能有效保证轨道结构的良好施工性能,有利于保证磁浮轨排的高精度施工要求。该轨道结构形式新颖、结构简单、外形美观,构件加工与施工铺装技术成熟,经济性好。
2、本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,钢桁架式轨排采用无缝化思路进行设计,实现厂内单榀轨排的F轨“零”轨缝密贴组装,对F型钢长度无限制,有利于F型钢原材料下料切割,有效提高了原材料的使用效率,节约了材料。
3、本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,钢桁架式轨排采用无缝线路形式进行现场铺设,采用闪光焊技术将钢轨焊接成通长钢轨,将F轨在温度变化下的伸缩问题转化成整个轨排基于钢轨的伸缩问题;利用扣件纵向不限位扣压方式,有效解决了轨排与下部基础之间在温度变化下引起的不同伸缩变形问题,简化了轨排的设计、施工难度。轨排按无缝线路施工后,F轨之间实现“零”轨缝,为悬浮间隙传感器提供一个连续、平整的F轨悬浮检测面,有利于悬浮控制系统的工作,提高了列车悬浮的稳定性,使得磁浮列车运行更稳定、更舒适、更安全。
4、本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,较轮轨系统,中低速磁浮列车对轨道结构施加均布荷载,且荷载较小,钢桁架式轨排可调整钢桁架轨枕板的间距来实现受力稳定,一般按1m~1.2m距离设置。相邻钢桁架式轨排之间通过焊接长钢轨及扣件系统进行连接及锁定,结构稳定,可取消既有轨道结构中的轨排伸缩接头。取消轨排伸缩接头的设置,减少了轨排的技术薄弱点,除节省其本身配件材料外,还大大降低了轨排的制造难度,减少了轨排端头的加工量,提高了轨排的生产效率;同理,现场施工减少了轨排伸缩接头的安装,简化了施工工艺,提高了施工效率。
5、本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,钢桁架式轨排采用无缝化的设计,按无缝线路形式进行施工,使得磁浮轨排的形式和种类更简化,可以进一步提升轨排的标准化、模块化,能为轨排生产获得最佳生产秩序和社会经济效益,能促进中低速磁浮产业的高质量发展,具有十分重要的意义。
6、结合轮轨铁路桥上无缝线路的工作原理,本发明的钢桁架式轨道结构按无缝线路形式铺设,能适应轨排与桥梁之间的相对位移,在一定温度跨度的桥梁范围内,可作为解决中低速磁浮交通以大跨度桥梁形式跨越江河、湖泊的一种技术手段。
附图说明
图1是本发明实施例的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构的示意图;
图2是本发明实施例的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构的俯视图;
图3是本发明实施例的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构的横断面示意图。
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。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
作为本发明的一种较佳实施方式,如图1-3所示,本发明提供一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,自上而下依次设有钢桁架式轨排、扣件系统8、承轨台9;所述钢桁架式轨排包括F型导轨、钢桁架T型轨枕及钢轨7,所述钢桁架T型轨枕沿线路横向设置,其两端分别固定沿线路纵向的所述F型导轨,且与沿线路纵向的所述钢轨7固定;所述钢轨7的下端通过所述扣件系统8连接所述承轨台9;所述钢轨7纵向焊接为通长钢轨,所述扣件系统8以纵向不限位扣压方式锁定所述通长钢轨;单榀所述钢桁架式轨排中相邻段的F型导轨按“零”轨缝密贴组装。
所述F型导轨包括感应板1、F型钢2;所述感应板1固定在所述F型钢2上,单榀所述钢桁架式轨排中相邻段的感应板1、F型钢2均按“零”轨缝密贴组装。
所述钢桁架T型轨枕包括钢桁架式轨枕板4、钢桁架式腹板;所述钢桁架式轨枕板4水平设置,其上表面两端固定所述F型导轨,其下表面固定所述钢桁架式腹板;所述钢轨7的上部穿过所述钢桁架式腹板固定于所述钢桁架式轨枕板4的下表面。
所述钢桁架式腹板包括钢桁架式侧腹板5、钢桁架式中腹板6;所述钢桁架式中腹板6设置在两个所述钢轨7的内侧之间,所述钢桁架式侧腹板5设置在两个所述钢轨7的外侧。所述钢桁架式侧腹板5、钢桁架式中腹板6与所述钢轨7焊接连接。
所述钢桁架式轨枕板4在线路纵向上的间距为1m~1.2m。单榀所述钢桁架式轨排的长度为所述钢桁架式轨枕板4间距的整数倍。所述钢桁架式轨枕板4采用钢板材制造,可以采用不同宽度、不同厚度、不同材质的板材。所述钢桁架式侧腹板5和钢桁架式中腹板6均采用钢板材切割制造,除图中所示形状外,还可以是三角形、梯形、长方形等角钢支撑形式;可以采用不同厚度、不同材质的板材。
所述钢轨7可采用各种型号的H型钢或者工字型钢。同时,在技术成熟条件下,不排除采用钢轮钢轨系统中的钢轨。
所述扣件系统8可以是扣压式或弹条式扣件系统。扣压钢轨的方式可采用弹片式扣压、压板式扣压或者弹条式扣压。安装完成后的磁浮轨排,需要通过扣件调整轨道几何尺寸时,应有选择地、有间隔地、有顺序地进行扣件调整操作。针对具体单组扣件,首先旋下塑料护套和螺母,松开扣压件,让单组扣件零部件处于放松状态。通过调节轨距挡块,实现横向调整;通过抽换钢轨底下的调高垫板,实现垂直调整;通过重新安装锁定,实现纵向调整。借助轨排安装工具调整完成后,按设计要求依次恢复所有零部件,最终完成轨道几何尺寸的调整。同理,针对扣件零部件的维修更换也是采取同样的更换调整措施。
本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构的施工方法,包括如下步骤:
S1、轨排厂内组装时,所述感应板1和F型钢2通过螺钉11连接,形成F型导轨。通过焊接或铆接的连接方式,将所述钢桁架式轨枕板4、钢桁架式侧腹板5、钢桁架式中腹板6与钢轨7牢固连接,形成钢桁架式轨排的骨架。再通过所述连接螺栓3,将F型导轨固定在钢桁架式轨排的骨架上,最终形成钢桁架式轨排。磁浮轨排按无缝化进行设计,单榀轨排中相邻段的F轨按“零”轨缝密贴组装,如图1中A所示。磁浮轨排无缝化的设计思路,使得磁浮轨排更有利于开展标准化、模块化设计及组装;单榀轨排标准长度一般为所述钢桁架式轨枕板4间距1m~1.2m的整数倍。
S2、轨排现场铺设时,首先将存储在铺轨基地的钢桁架式轨排,通过汽车及吊车运输、吊装到所述承轨梁10上部的安装位置,进行轨排初铺;其次,根据设计要求将所述扣件系统8安装到钢桁架式轨排上,并拧紧螺母达到设计扭矩值;再者,通过CPIII精测技术及轨排架法施工,将钢桁架式轨排的三维坐标精调到设计位置,浇筑所述承轨台9混凝土,确保扣件系统8的锚固螺栓锚入到承轨台道床内或者预埋套管内。通过预埋连接钢筋,所述承轨台9与承轨梁10进行可靠、牢固连接。
S3、轨排按无缝线路形式进行铺设:轨排精调铺设完成后,再进行无缝线路施工,即,首先,松开一定范围内(至少相邻轨排范围内)的扣件系统8,将钢轨7采用闪光焊技术形成通长钢轨,再按设计锁定轨温要求,将扣件系统8重新锁定通长钢轨。利用扣件纵向不限位扣压方式,解决了轨排与下部基础之间在温度变化下引起的不同伸缩变形问题。相邻轨排之间仅通过通长钢轨进行连接,可取消轨排伸缩接头设置。铺设完成后的轨道结构,F轨之间实现“零”轨缝,为悬浮间隙传感器提供一个连续、平整的F轨悬浮检测面。
本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,自上而下主要由钢桁架式轨排、扣件系统、承轨台等部分组成,其中钢桁架式轨排包括感应板、F型钢、钢桁架轨枕板、钢桁架侧腹板、钢桁架中腹板及钢轨组成。通过焊接或铆接将钢桁架式轨枕板、侧腹板、中腹板与钢轨进行牢固连接,形成钢桁架式轨排的骨架;再通过连接螺栓将F型导轨固定在骨架上,形成钢桁架式轨排。轨排结构受力合理,稳定性好,制造及组装技术成熟,现场安装空间大、作业方便,维修少,使用寿命长。扣件系统将钢桁架式轨排固定在承轨台上,间隔有序,可实现轨道几何状态的三维调整,有利于轨排现场精调铺设及后期养护维修。承轨台采用预埋连接钢筋与承轨梁进行可靠、牢固连接。曲线超高采用旋转轨排、设置不同承轨台高度实现,避免承轨梁的空间扭转,简化了承轨梁的设计,经济性好。采用轨排架法和CPIII精测技术施工,简单、实用、高效、快捷,技术成熟,能有效保证轨道结构的良好施工性能,有利于保证磁浮轨排的高精度施工要求。该轨道结构形式新颖、结构简单、外形美观,构件加工与施工铺装技术成熟,经济性好。
本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,钢桁架式轨排采用无缝化思路进行设计,实现厂内单榀轨排的F轨“零”轨缝密贴组装,对F型钢长度无限制,有利于F型钢原材料下料切割,有效提高了原材料的使用效率,节约了材料。
本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,钢桁架式轨排采用无缝线路形式进行现场铺设,采用闪光焊技术将钢轨焊接成通长钢轨,将F轨在温度变化下的伸缩问题转化成整个轨排基于钢轨的伸缩问题;利用扣件纵向不限位扣压方式,有效解决了轨排与下部基础之间在温度变化下引起的不同伸缩变形问题,简化了轨排的设计、施工难度。轨排按无缝线路施工后,F轨之间实现“零”轨缝,为悬浮间隙传感器提供一个连续、平整的F轨悬浮检测面,有利于悬浮控制系统的工作,提高了列车悬浮的稳定性,使得磁浮列车运行更稳定、更舒适、更安全。
本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,较轮轨系统,中低速磁浮列车对轨道结构施加均布荷载,且荷载较小,钢桁架式轨排可调整钢桁架轨枕板的间距来实现受力稳定,一般按1m~1.2m距离设置。相邻钢桁架式轨排之间通过焊接长钢轨及扣件系统进行连接及锁定,结构稳定,可取消既有轨道结构中的轨排伸缩接头。取消轨排伸缩接头的设置,减少了轨排的技术薄弱点,除节省其本身配件材料外,还大大降低了轨排的制造难度,减少了轨排端头的加工量,提高了轨排的生产效率;同理,现场施工减少了轨排伸缩接头的安装,简化了施工工艺,提高了施工效率。
本发明的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构及其施工方法,钢桁架式轨排采用无缝化的设计,按无缝线路形式进行施工,使得磁浮轨排的形式和种类更简化,可以进一步提升轨排的标准化、模块化,能为轨排生产获得最佳生产秩序和社会经济效益,能促进中低速磁浮产业的高质量发展,具有十分重要的意义。
结合轮轨铁路桥上无缝线路的工作原理,本发明的钢桁架式轨道结构按无缝线路形式铺设,能适应轨排与桥梁之间的相对位移,在一定温度跨度的桥梁范围内,可作为解决中低速磁浮交通以大跨度桥梁形式跨越江河、湖泊的一种技术手段。
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,并不用以限制本发明,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)

1.一种无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:自上而下依次设有钢桁架式轨排、扣件系统(8)、承轨台(9);
所述钢桁架式轨排包括F型导轨、钢桁架T型轨枕及钢轨(7),所述钢桁架T型轨枕沿线路横向设置,其两端分别固定沿线路纵向的所述F型导轨,且与沿线路纵向的所述钢轨(7)固定;所述钢轨(7)的下端通过所述扣件系统(8)连接所述承轨台(9);
所述钢轨(7)纵向焊接为通长钢轨,所述扣件系统(8)以纵向不限位扣压方式锁定所述通长钢轨;
单榀所述钢桁架式轨排中相邻段的F型导轨按“零”轨缝密贴组装。
2.如权利要求1所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
所述钢桁架T型轨枕包括钢桁架式轨枕板(4)、钢桁架式腹板;
所述钢桁架式轨枕板(4)水平设置,其上表面两端固定所述F型导轨,其下表面固定所述钢桁架式腹板;
所述钢轨(7)的上部穿过所述钢桁架式腹板固定于所述钢桁架式轨枕板(4)的下表面。
3.如权利要求2所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
所述钢桁架式腹板包括钢桁架式侧腹板(5)、钢桁架式中腹板(6);
所述钢桁架式中腹板(6)设置在两个所述钢轨(7)的内侧之间,所述钢桁架式侧腹板(5)设置在两个所述钢轨(7)的外侧。
4.如权利要求2所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
所述钢桁架式轨枕板(4)在线路纵向上的间距为1m~1.2m。
5.如权利要求4所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
单榀所述钢桁架式轨排的长度为所述钢桁架式轨枕板(4)间距的整数倍。
6.如权利要求1所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
所述F型导轨包括感应板(1)、F型钢(2);
所述感应板(1)固定在所述F型钢(2)上,单榀所述钢桁架式轨排中相邻段的感应板(1)、F型钢(2)均按“零”轨缝密贴组装。
7.如权利要求1所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
所述钢轨(7)为工字型钢,或者钢轮轮轨系统的钢轨。
8.如权利要求1所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
所述扣件系统(8)为扣压式或弹条式扣件系统。
9.如权利要求8所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构,其特征在于:
所述扣件系统(8)扣压钢轨的方式采用弹片式扣压、压板式扣压或者弹条式扣压。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的无缝化磁浮轨排的钢桁架式轨道结构的施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、轨排厂内组装时,将感应板(1)和F型钢(2)连接形成F型导轨;通过焊接或铆接的连接方式,将钢桁架T型轨枕与钢轨(7)牢固连接,形成钢桁架式轨排的骨架;再将F型导轨固定在钢桁架式轨排的骨架上,最终形成钢桁架式轨排;
S2、轨排现场铺设时,首先将存储在铺轨基地的钢桁架式轨排,运输、吊装到承轨梁(10)上部的安装位置,进行轨排初铺;其次,根据设计要求将扣件系统(8)安装到钢桁架式轨排上,并拧紧螺母达到设计扭矩值;再者,通过CPIII精测技术及轨排架法施工,将钢桁架式轨排的三维坐标精调到设计位置,浇筑承轨台(9)混凝土,确保扣件系统(8)的锚固螺栓锚入到承轨台道床内或者预埋套管内;通过预埋连接钢筋,承轨台(9)与承轨梁(10)进行可靠、牢固连接;
S3、轨排按无缝线路形式进行铺设:轨排精调铺设完成后,再进行无缝线路施工,即,首先,松开至少相邻轨排范围内的扣件系统(8),将钢轨(7)焊接形成通长钢轨,再按设计锁定轨温要求,将扣件系统(8)以纵向不限位扣压方式重新锁定通长钢轨;相邻轨排之间仅通过通长钢轨进行连接,F型导轨按“零”轨缝密贴组装。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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