CN112626937A - 外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道，轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，管道本体具有气密性真空管道腔，轨道梁结构包括：轨道梁本体，轨道梁本体包括第一侧壁、第二侧壁和轨道底部结构，第二侧壁与第一侧壁平行设置，轨道底部结构设置在第一侧壁和第二侧壁之间，在第一侧壁和第二侧壁上均设置有电气线圈；金属膜，金属膜紧密贴合在轨道梁本体的整体外侧，金属膜用于承担由管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中真空管道的结构强度低、线路建设成本高、占地面积大以及施工难度大的技术问题。

Description

外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道

技术领域

本发明涉及磁悬浮真空管道交通系统技术领域，尤其涉及一种外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道。

背景技术

对于高速运行的大众交通工具而言，无论飞机还是高铁，其运行的主要阻力都是空气阻力，空气阻力限制了速度的提升，也形成了巨大的能耗，为了提升运行速度人们早已提出了真空管道+磁悬浮的概念，为了降低车辆运行的空气阻力，将车辆封闭在真空管道内运行以消除空气阻力，同时采用磁悬浮技术代替车轮和钢轨以消除机械摩擦阻力。

所谓真空管道，实际上并不是绝对的真空状态，而是有一定的密度的空气存在于管道之内的，车辆在管道内运行仍然存在空气动力学作用，而且考虑到真空管道的建设成本，管道的断面积不可能比列车的断面积大的太多，这样列车在管道内高速运行时存在“阻塞”效应(业内将列车的断面积与管道的断面积之比称为阻塞比)，阻塞效应的存在使得列车在真空管道内运行时受到较大的空气阻力，并且列车运行速度较高时在列车前方对空气进行压缩从而产生热量。磁悬浮技术取消了车轮和钢轨，消除了机械摩擦，但是带来的一个问题是在轨道上安装的电器线圈在工作过程中会产生热量。在真空管道中由于空气密度极低，对流散热性能极差，由于气动加热和线圈发热致热量累积，从而导致列车、管道及安装在管道上的电器线圈温升，影响到其性能和使用寿命。

真空管道的内外存在一个大气压强的压差，每平方米面积上大约10t，这是一个非常大的载荷，真空管道的强度设计除了传统轨道要考虑的垂向载荷之外，必须考虑压差载荷，这个巨大的空气压差载荷会在真空管道的局部区域形成拉伸应力，而工程上大批量使用的混凝土能够承受较大的压应力但是几乎不能承受拉伸应力。

磁浮列车上装载有强磁体，强磁体随着列车高速运行会在其临近的金属体内形成涡流，从而对列车的高速运行形成阻力。

真空管道的气密性越好维持管道内真空状态所需要的能耗也就越低，所以除了上述对真空管道的散热、强度、涡流等要求之外还要求较高的气密性能。

目前真空管道交通在世界范围内尚没有工程化实施与应用，从国内外有关资料披露的技术方案来看，其基本结构特征是采用整体圆管结构，轨道建筑在圆管内的底部，具体如图10和图11所示。这种整体圆管结构的真空管道能够非常有效地应对大气压差导致的载荷，具体如图12所示，并且气密性能也很好。

然而，现有结构形式的真空管道存在以下几个技术缺点。

第一，没有充分发挥混凝土材料和钢材的强度性能。车辆在真空管道内运行时对管道的作用载荷主要为垂向，这就要求管道断面在垂向上有很高的抗弯刚度，水平方向则不需要太高的刚度，而现有方案的整体圆钢管在垂向和水平方向的抗弯能力是相同的，很不合理。另外，混凝土部分的断面几何形状因为受到圆管的限制而不能设计太高，更多的材料分布在水平方向上，造成这种管道的垂向刚度不足，水平刚度有余，材料强度性能没有充分利用。

第二，在高架桥路段施工困难。真空管道在使用时是做成几十米长的一段，用架桥设备安装在高架桥上，整体圆管结构的管道上侧为圆弧状，并且只有一层钢板，无法承受架桥机自重，所以这种真空管道的工程施工难度大，带来建造成本高的问题。

第三，这种管道建造的线路占地面积大。因为圆管的横向和垂向尺寸相同，为了增加抗弯垂向刚度，必须增加圆管的直径，横向尺寸的增加加大了这种真空管道线路的占地面积，造成建线成本的增加。

第四，这种管道没有考虑如何进行混凝土部分的结构化设计，轨道侧壁厚度和轨底厚度都采用实体钢筋混凝土，从而增加了混凝土的用量，增加了成本。

第五，这种管道没有考虑线圈部分的散热设计，电气线圈安装的轨道侧壁厚度太大，而混凝土本身导热性能不良，长时间使用会导致线圈温度升高，进而影响到线圈的绝缘性能和使用寿命。

第六，这种管道若要减小阻塞比的话，只能通过增加钢制大圆管的直径，从而增加了自重和管道的占地面积，进而增加了建线成本。

第七，强磁体距离管壁距离较近，而整体管道考虑承载设计要求，其管壁厚度较大，列车高速运行时会产生较大的涡流阻力，运营经济性不好。

第八，这种整体圆管管道非常不利于事故救援，当列车运行中发生故障或事故时这种整体管道无法打开，无法起吊事故车辆。

发明内容

本发明提供了一种外包金属膜的轨道梁结构及具有其的分体式真空管道，能够解决现有技术中真空管道的结构强度低、线路建设成本高、占地面积大以及施工难度大的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种外包金属膜的轨道梁结构，轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，管道本体具有气密性真空管道腔，轨道梁结构包括：轨道梁本体，轨道梁本体包括第一侧壁、第二侧壁和轨道底部结构，第二侧壁与第一侧壁平行设置，轨道底部结构设置在第一侧壁和第二侧壁之间且分别与第一侧壁和第二侧壁连接，在第一侧壁和第二侧壁上均安装有电气线圈；金属膜，金属膜紧密贴合在轨道梁本体的整体外侧以形成一个整体的承载结构，金属膜用于承担由管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。

进一步地，轨道梁结构还包括第一导热加强件和第二导热加强件，第一导热加强件固定设置在金属膜上且位于第一侧壁内，第一导热加强件用于增强第一侧壁与金属膜的连接强度以及第一侧壁的散热性能；第二导热加强件固定设置在金属膜上且位于第二侧壁内，第二导热加强件用于增强第二侧壁与金属膜的连接强度以及第二侧壁的散热性能。

进一步地，第一侧壁包括第一连续梁和多个第一混凝土肋筋，多个第一混凝土肋筋依次间隔设置在第一连续梁的下部且均与第一连续梁连接，多个第一混凝土肋筋相互平行设置，在各个第一混凝土肋筋上安装有电气线圈；和/或第二侧壁包括第二连续梁和多个第二混凝土肋筋，多个第二混凝土肋筋依次间隔设置在第二连续梁的下部且均与第二连续梁连接，多个第二混凝土肋筋相互平行设置，在各个第二混凝土肋筋上安装有电气线圈。

进一步地，轨道梁结构还包括多个第一导热加强件和多个第二导热加强件，多个第一导热加强件间隔设置在第一侧壁内，多个第二导热加强件间隔设置在第二侧壁内。

进一步地，轨道底部结构具有轨底空腔和通气孔，轨底空腔沿轨道底部结构的长度方向设置，通气孔分别与轨底空腔以及气密性真空管道腔连通。

进一步地，轨道梁结构还包括盖板，盖板设置在轨道底部结构的通气孔上，盖板与轨道底部结构之间具有通气缝隙。

进一步地，轨道底部结构具有多个通气孔，多个通气孔沿轨道底部结构的长度方向依次间隔设置。

进一步地，轨道梁本体的材质包括混凝土，盖板为涡流感应板。

根据本发明的另一方面，提供了一种分体式真空管道，分体式真空管道包括管道上部结构和外包金属膜的轨道梁结构，管道上部结构和外包金属膜的轨道梁结构相连接以形成管道本体，外包金属膜的轨道梁结构为如上所述的轨道梁结构。

进一步地，分体式真空管道还包括加强筋板，加强筋板焊接在管道本体的外部，加强筋板用于提高管道本体的强度以及增加管道本体的散热面积。

应用本发明的技术方案，提供了一种外包金属膜的轨道梁结构，该外包金属膜的轨道梁结构与管道上部结构相连接以用于提供气密性真空管道环境，此种方式使得管道结构的高度尺寸与宽度尺寸可以自由设计，互不影响，在增加管道结构垂向刚度的同时不增加管道水平方向的尺寸，不增加占地面积；将双向通行的两条轨道建设在单条管道内，在不增加建线成本前提下增加真空管道的断面积，降低阻塞比；通过在轨道梁本体的整体外侧包覆金属膜，金属膜与轨道梁本体共同构成承载结构，并且由于金属膜处于轨道梁本体的外侧，承担由大气压差作用导致轨道梁本体外侧面产生的拉伸应力，有效地解决了混凝土材料不能承受拉伸应力的问题，并且极大提高了气密性能。此外，在高架路段施工时，由于本发明所提供的分体真空管道结构为分体式管道，因此位于下部的外包金属膜的轨道梁结构在施工时其自身可形成架桥机的工作路线，当外包金属膜的轨道梁结构完成安装后再使用架桥机将管道上部结构逐一安装到位即可，工程施工非常方便，线路建设成本低。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1和图2示出了根据本发明的具体实施例提供的外包金属膜的轨道梁结构的断面视图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的外包金属膜的轨道梁结构承受大气压强作用的示意图；

图4示出了图1中提供的外包金属膜的轨道梁结构的A-A处的剖视图；

图5示出了根据本发明的具体实施例提供的轨道底部结构的局部断面视图；

图6示出了根据本发明的具体实施例提供的轨道底部结构的侧视剖面图；

图7和图8示出了根据本发明的具体实施例提供的分体式真空管道的断面视图；

图9示出了图7中提供的分体式真空管道的局部侧视图；

图10示出了现有技术中提供的真空管道结构的断面视图；

图11示出了图10中提供的真空管道结构的侧视图；

图12示出了现有技术中提供的整体圆管结构的真空管道承受大气压强分布的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、轨道梁本体；11、第一侧壁；111、第一连续梁；112、第一混凝土肋筋；12、第二侧壁；121、第二连续梁；122、第二混凝土肋筋；13、轨道底部结构；13a、轨底空腔；13b、通气孔；20、金属膜；30、第一导热加强件；40、第二导热加强件；50、盖板；50a、通气缝隙；100、轨道梁结构；200、管道上部结构；300、加强筋板；400、密封件；500、连接螺栓；600、电气线圈；1000、管道本体；1000a、气密性真空管道腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图6所示，根据本发明的具体实施例提供了一种外包金属膜的轨道梁结构，轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，管道本体具有气密性真空管道腔1000a，轨道梁结构包括轨道梁本体10和金属膜20，轨道梁本体10包括第一侧壁11、第二侧壁12和轨道底部结构13，第二侧壁12与第一侧壁11平行设置，轨道底部结构13设置在第一侧壁11和第二侧壁12之间且分别与第一侧壁11和第二侧壁12连接，在第一侧壁11和第二侧壁12上均安装有电气线圈，金属膜20紧密贴合在轨道梁本体10的整体外侧以形成一个整体的承载结构，金属膜20用于承担由管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体10外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。

应用此种配置方式，提供了一种外包金属膜的轨道梁结构，该外包金属膜的轨道梁结构与管道上部结构相连接以用于提供气密性真空管道环境，此种方式使得管道结构的高度尺寸与宽度尺寸可以自由设计，互不影响，在增加管道结构垂向刚度的同时不增加管道水平方向的尺寸，不增加占地面积；将双向通行的两条轨道建设在单条管道内，在不增加建线成本前提下增加真空管道的断面积，降低阻塞比；通过在轨道梁本体的整体外侧包覆金属膜，金属膜与轨道梁本体共同构成承载结构，并且由于金属膜处于轨道梁本体的外侧，承担由大气压差作用导致轨道梁本体外侧面产生的拉伸应力，有效地解决了混凝土材料不能承受拉伸应力的问题，并且极大提高了气密性能。此外，在高架路段施工时，由于本发明所提供的分体真空管道结构为分体式管道，因此位于下部的外包金属膜的轨道梁结构在施工时其自身可形成架桥机的工作路线，当外包金属膜的轨道梁结构完成安装后再使用架桥机将管道上部结构逐一安装到位即可，工程施工非常方便，线路建设成本低。

作为本发明的一个具体实施例，为了适于工业应用以及提高真空管道的工作寿命，可将轨道梁本体10的材质配置为包括混凝土，管道上部结构的材质包括钢，金属膜由较薄的金属板钣金成U型的轨道梁外壳(本发明的金属膜的厚度约为现有技术中整体圆管管壁厚度的1/6至1/2)，在其内浇注钢筋混凝土以形成一种钢筋混凝土外加金属膜的轨道梁结构，这种轨道梁结构能够很好地解决单纯混凝土梁的气密性问题，因为混凝土本身是一种多空隙结构，气密性能极差，通过在混凝土制的轨道梁本体外侧贴覆金属膜，极大地提高了轨道梁结构的气密性。此外，由于金属膜的厚度较薄，能够有效地降低磁悬浮列车高速运行时的涡流阻力。

在本实施例中，车辆在真空管道内运行时对管道的作用载荷主要为垂向，因此要求管道断面在垂向上有较高的抗弯刚度，水平方向则不需要过大的刚度。由于本发明所提供的分体真空管道结构为分体式管道，因此，管道结构的高度尺寸与宽度尺寸可以自由设计，基于此，可根据车辆实际运行中对管道的刚度需求，增大管道在垂向上的抗弯刚度，使得更多的混凝土材料分布在垂直方向上，以充分利用材料的强度性能。

进一步地，在本发明中，为了增强侧壁与金属膜的连接强度以及侧壁的散热性能，可将轨道梁结构配置为还包括第一导热加强件30和第二导热加强件40，第一导热加强件30固定设置在金属膜20上且位于第一侧壁11内，第一导热加强件30用于增强第一侧壁11与金属膜20的连接强度以及第一侧壁11的散热性能；第二导热加强件40固定设置在金属膜20上且位于第二侧壁12内，第二导热加强件40用于增强第二侧壁12与金属膜20的连接强度以及第二侧壁12的散热性能。

作为本发明的一个具体实施例，第一导热加强件30和第二导热加强件40均包括金属钉或剪力板，在金属膜20上焊接或铆接金属钉(也称剪力钉)或者剪力板，这些金属钉或剪力板同时能够增加混凝土的导热性能，而剪力板还能够进一步增强U型轨道梁抵抗大气压的载荷作用。其中，金属膜、金属钉和剪力板均可采用普通碳钢制成。

为了增强整个轨道梁长度方向上侧壁与金属膜的连接强度以及侧壁的散热性能，可将轨道梁结构配置为还包括多个第一导热加强件30和多个第二导热加强件40，多个第一导热加强件30间隔设置在第一侧壁11内，多个第二导热加强件40间隔设置在第二侧壁12内。

进一步地，在本发明中，为了降低轨道梁本体的造价以及提高轨道梁本体的散热性能，可将第一侧壁11配置为包括第一连续梁111和多个第一混凝土肋筋112，多个第一混凝土肋筋112依次间隔设置在第一连续梁111的下部且均与第一连续梁111连接，多个第一混凝土肋筋112相互平行设置，在各个第一混凝土肋筋112上安装有电气线圈600；和/或第二侧壁12包括第二连续梁121和多个第二混凝土肋筋122，多个第二混凝土肋筋122依次间隔设置在第二连续梁121的下部且均与第二连续梁121连接，多个第二混凝土肋筋122相互平行设置，在各个第二混凝土肋筋122上安装有电气线圈600。

应用此种配置方式，通过将左右侧壁的中下段设置为非连续的混凝土肋筋构成，电气线圈安装在这些混凝土肋筋上，如此，一方面减少了钢筋混凝土的用量，降低轨道梁本体的造价；另一方面，电气线圈产生的热量通过混凝土肋筋之间的空档辐射到外层金属膜上，进而散失到大气之中，提高了轨道梁本体的散热性能。

进一步地，在本发明中，为了降低列车高速运行时产生的气动热以及降低列车受到的气动阻力，可将轨道底部结构13配置为具有轨底空腔13a和通气孔13b，轨底空腔13a沿轨道底部结构13的长度方向设置，通气孔13b分别与轨底空腔13a以及气密性真空管道腔1000a连通。

应用此种配置方式，通过在轨道底部结构13中设置轨底空腔13a和通气孔13b，轨底空腔13a通过通气孔13b与气密性真空管道腔1000a相互连通，此种方式相当于提高了真空管道的断面积，降低了阻塞效应，从而降低了列车高速运行时产生的气动热以及降低了列车受到的气动阻力。

此外，在本发明中，由于轨底是作为检修人员及逃生乘客的行走的通道，为了安全考虑，可将轨道梁结构配置为还包括盖板50，盖板50设置在轨道底部结构13的通气孔13b上，盖板50与轨道底部结构13之间具有通气缝隙50a。

作为本发明的一个具体实施例，如图6所示，为了简化真空管道结构，提高管道结构的紧凑性，可将列车紧急制动用的涡流感应板兼作盖板50，在此种方式下，真空管道内的空气和轨底空腔13a内的空气可以通过通气孔13b以及盖板50与轨道底部结构13之间的通气缝隙50a自由流动。

此外，在本发明中，为了进一步地降低列车在整条真空管道内高速运行时产生的气动热以及降低列车受到的气动阻力，可将轨道底部结构13配置为具有多个通气孔13b，多个通气孔13b沿轨道底部结构13的长度方向依次间隔设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种分体式真空管道，如图7至图9所示，该分体式真空管道包括管道上部结构200和外包金属膜的轨道梁结构100，管道上部结构200和外包金属膜的轨道梁结构100相连接以形成管道本体，外包金属膜的轨道梁结构100为如上所述的外包金属膜的轨道梁结构100。由于本发明的外包金属膜的轨道梁结构强度高、线路建设成本低、占地面积小、导热性好且易于施工，因此，将本发明的外包金属膜的轨道梁结构100应用于真空管道中，能够极大地降低真空管道的建设成本，提高使用性能。

进一步地，在本发明中，为了提高真空管道结构的强度以及增加分体真空管道结构的散热面积，可将分体真空管道结构配置为还包括加强筋板300，加强筋板300焊接在管道本体的外部，加强筋板300用于提高管道本体的强度以及增加管道本体的散热面积。作为本发明的一个具体实施例，可采用钢板作为加强筋板300，加强筋板焊接设置在管道本体上。

此外，在本发明中，为了进一步地提高分体式真空管道的强度以及增加分体式真空管道的散热面积，可将分体式真空管道配置为包括多个加强筋板300，多个加强筋板300沿管道本体的长度方向间隔套设在管道本体上。作为本发明的一个具体实施例，可采用钢板作为加强筋板300，如图9所示，分体式真空管道包括多个钢板，多个钢板沿管道本体的长度方向均匀间隔地焊接设置在管道本体上。此种方式既能够节省钢材用量，同时也能够增加分体真空管道结构的刚度和强度，此外，加强筋板结构还能够增加管道的散热面积，起到散热格栅的作用。

进一步地，在本发明中，为了保证分体真空管道结构的工作性能，防止真空管道结构在工作过程中空气渗漏，可将分体真空管道结构配置为还包括密封件400，密封件400设置在管道上部结构和外包金属膜的轨道梁结构的连接位置，密封件400用于实现管道上部结构和外包金属膜的轨道梁结构之间的密封连接。

应用此种配置方式，通过在管道上部结构和外包金属膜的轨道梁结构的连接位置处设置密封件，能够有效地防止空气渗漏，提高真空管道的工作性能。作为本发明的一个具体实施例，可采用橡胶条作为密封件400，在此种方式下，当真空管道内抽真空后，大气压强会在每米长度的上部结构上产生数十吨的下压力，通过密封橡胶条结构紧紧压在下部的外包金属膜的轨道梁结构100上，能够起到非常良好的密封效果。作为本发明的其他实施例，也可采用其他低刚度、密封性的材料作为密封件700。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图9对本发明的外包金属膜的轨道梁结构及分体式真空管道进行详细说明。

如图1至图9所示，根据本发明的具体实施例提供了一种外包金属膜的轨道梁结构及分体式真空管道，轨道梁结构100与管道上部结构200使用连接螺栓500相连接以形成管道本体，管道本体具有气密性真空管道腔1000a，轨道梁结构100包括轨道梁本体10和金属膜20，轨道梁本体10包括第一侧壁11、第二侧壁12和轨道底部结构13，第二侧壁12与第一侧壁11平行设置，轨道底部结构13设置在第一侧壁11和第二侧壁12之间且分别与第一侧壁11和第二侧壁12连接，在第一侧壁11和第二侧壁12上均安装有电气线圈600，金属膜20紧密贴合在轨道梁本体10的整体外侧以形成一个整体的承载结构，金属膜20用于承担由管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体10外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。

轨道梁本体10的材质包括混凝土，管道上部结构的材质包括钢，金属膜由较薄的金属板钣金成U型的轨道梁外壳(本发明的金属膜的厚度约为现有技术中整体圆管管壁厚度的1/6至1/2)，在其内浇注钢筋混凝土以形成一种钢筋混凝土外加金属膜的轨道梁结构，这种轨道梁结构能够很好地解决单纯混凝土梁的气密性问题，因为混凝土本身是一种多空隙结构，气密性能极差，通过在混凝土制的轨道梁本体外侧贴覆金属膜，极大地提高了轨道梁结构的气密性。

如图3所示，轨道梁本体在大气压作用下产生向内弯曲的变形，从而在轨道梁本体的外侧产生拉伸应力，由于外层为金属膜，而金属材料的能够承受比混凝土大得多的拉伸应力，如此这种外包金属膜结构的轨道梁结构可有效地抵抗大气压导致的载荷。

为了降低轨道梁本体的造价以及提高轨道梁本体的散热性能，将左右侧壁的中下段设置成为非连续的混凝土肋筋构成，第一侧壁11包括第一连续梁111和多个第一混凝土肋筋112，多个第一混凝土肋筋112依次间隔设置在第一连续梁111的下部且均与第一连续梁111连接，多个第一混凝土肋筋112相互平行设置，在各个第一混凝土肋筋112上安装有电气线圈600；第二侧壁12包括第二连续梁121和多个第二混凝土肋筋122，多个第二混凝土肋筋122依次间隔设置在第二连续梁121的下部且均与第二连续梁121连接，多个第二混凝土肋筋122相互平行设置，在各个第二混凝土肋筋122上安装有电气线圈600。在此种方式下，一方面减少了钢筋混凝土的用量，另一方面，电气线圈产生的热量通过肋筋之间的空档辐射到外层金属膜上，进而散失到大气之中。

在本实施例中，为了降低轨道梁结构的造价，将轨道底部结构13设计为空腔结构，在基本不降低轨道梁的断面抗弯刚度的同时，减少混凝土的使用量。

为了增加混凝土与外包金属膜之间的结合强度，可以在金属膜上焊接或铆接金属钉(业内称之为剪力钉)或者剪力板，这些金属钉或金属板同时能够增加混凝土的导热性能，而金属板还能够进一步增强U型轨道梁抵抗大气压的载荷作用。其中，金属膜、金属钉和剪力板均可采用普通碳钢制成。

管道上部结构200采用钢板钣金成n型拱形结构，然后沿管道纵向焊接多道加强筋板300，这样节省了钢材用量同时增加了结构的刚度和强度，另外这些加强筋板结构还增加了管道的散热面积，起到散热格栅的作用。

在轨道梁结构100的轨道底部结构13的上部设计通气孔13b，从而将轨底空腔13a与气密性真空管道腔1000a相互连通，这种设计相当于增加了真空管道的断面积，从而降低了列车运行时的阻塞效应。

由于轨道底部结构13是作为检修人员及逃生乘客的行走的通道，为安全考虑通气孔13b上必须有盖板，作为列车紧急制动用的涡流感应板可以兼做盖板，这样真空管道内的空气和轨底空腔13a内的空气可以通过通气孔13b以及盖板50与轨道底部结构13之间的通气缝隙50a自由流动。

轨道梁结构100与管道上部结构200之间采用若干连接螺栓500连接，连接螺栓500预埋在下部的混凝土结构中，根据实际测试连接螺栓500的间距尺寸，在上部的钢结构中钻孔，控制连接螺栓500与螺栓孔的间隙，增强上下部的连接刚度，提高了管道的承载的一体性。

在本实施例中，采用密封条作为密封件，密封条采用橡胶等低刚度、密封性材料制成，管道内抽真空后，大气压强会在每米长度的上部结构上产生数十吨的下压力，从而将密封条结构紧紧压在下部的钢筋混凝土结构上，能起到非常良好的密封效果。

综上所述，本发明提供了一种外包金属膜的轨道梁结构及分体式真空管道，其与现有技术相比，具有以下优点。

第一，本发明的轨道梁结构由较薄的金属板钣金成U型的轨道梁外壳，在其内浇注钢筋混凝土，形成一种钢筋混凝土外加金属膜的轨道梁结构，这种轨道梁结构能够很好地解决单纯混凝土梁的气密性问题。

第二，本发明的金属膜紧密贴合包裹在钢筋混凝土的外侧，两者共同构成承载结构，并且由于金属膜处于轨道梁本体的外侧，承担由大气压差作用导致轨道梁本体外侧面产生的拉伸应力，有效地解决了混凝土材料不能承受拉伸应力问题，并且极大提高了气密性能。

第三，金属膜与电器线圈之间的侧壁结构采用结构化设计，减少了钢筋混凝土用量，降低了轨道梁结构的成本，同时又可以将线圈的热量以辐射散热的方式，辐射到金属膜上，进而散失到外界大气中。

第四，轨道梁结构的轨道底部结构设计为空腔结构，并且该空腔与真空管道相互连通，相当于提高了真空管道的断面积，降低了阻塞效应，从而降低了列车高速运行时产生的气动热以及降低了列车受到的气动阻力。

第五，本发明的分体式真空管道由管道上部结构和轨道梁结构两部分连接而成，这种分体式真空管道结构高度尺寸与宽度尺寸完全可以自由设计，互不影响，在有效增加管道的垂向刚度的同时，不增加横向尺寸和线路的占地面积。

第六，本发明的分体式管道结构在高架路段施工时也非常方便，首先将使用架桥机将下部的混凝土结构顺序吊装到桥墩上，这些下部结构本身就形成了架桥机的工作线路，下部混凝土结构安装完成后再使用架桥机将上部结构逐一安装到位即可，工程施工非常方便。

第七，本发明的分体式真空管道非常有利于事故救援，因为该真空管道的上下两部分之间采用螺栓连接，将上部拆除后，即可对事故车辆进行起吊等救援工作。

第八，由于本发明的轨道梁本体外侧的金属膜厚度较薄，因此能够有效地降低磁悬浮列车高速运行时的涡流阻力。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁结构与管道上部结构相连接以形成管道本体，所述管道本体具有气密性真空管道腔，所述轨道梁结构包括：

轨道梁本体(10)，所述轨道梁本体(10)包括第一侧壁(11)、第二侧壁(12)和轨道底部结构(13)，所述第二侧壁(12)与所述第一侧壁(11)平行设置，所述轨道底部结构(13)设置在所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)之间且分别与所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)连接，在所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)上均安装有电气线圈；

金属膜(20)，所述金属膜(20)紧密贴合在所述轨道梁本体(10)的整体外侧以形成一个整体的承载结构，所述金属膜(20)用于承担由所述管道本体的内外大气压差作用所导致的轨道梁本体(10)外侧所产生的拉伸应力以及提高轨道梁结构的气密性能。

2.根据权利要求1所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁结构还包括第一导热加强件(30)和第二导热加强件(40)，所述第一导热加强件(30)固定设置在所述金属膜(20)上且位于所述第一侧壁(11)内，所述第一导热加强件(30)用于增强所述第一侧壁(11)与所述金属膜(20)的连接强度以及所述第一侧壁(11)的散热性能；所述第二导热加强件(40)固定设置在所述金属膜(20)上且位于所述第二侧壁(12)内，所述第二导热加强件(40)用于增强所述第二侧壁(12)与所述金属膜(20)的连接强度以及所述第二侧壁(12)的散热性能。

3.根据权利要求2所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述第一侧壁(11)包括第一连续梁(111)和多个第一混凝土肋筋(112)，多个所述第一混凝土肋筋(112)依次间隔设置在所述第一连续梁(111)的下部且均与所述第一连续梁(111)连接，多个所述第一混凝土肋筋(112)相互平行设置，在各个所述第一混凝土肋筋(112)上安装有电气线圈；和/或所述第二侧壁(12)包括第二连续梁(121)和多个第二混凝土肋筋(122)，多个所述第二混凝土肋筋(122)依次间隔设置在所述第二连续梁(121)的下部且均与所述第二连续梁(121)连接，多个所述第二混凝土肋筋(122)相互平行设置，在各个所述第二混凝土肋筋(122)上安装有电气线圈。

4.根据权利要求2所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁结构还包括多个第一导热加强件(30)和多个第二导热加强件(40)，多个所述第一导热加强件(30)间隔设置在所述第一侧壁(11)内，多个所述第二导热加强件(40)间隔设置在所述第二侧壁(12)内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道底部结构(13)具有轨底空腔(13a)和通气孔(13b)，所述轨底空腔(13a)沿所述轨道底部结构(13)的长度方向设置，所述通气孔(13b)分别与所述轨底空腔(13a)以及所述气密性真空管道腔连通。

6.根据权利要求5所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁结构还包括盖板(50)，所述盖板(50)设置在所述轨道底部结构(13)的通气孔(13b)上，所述盖板(50)与所述轨道底部结构(13)之间具有通气缝隙(50a)。

7.根据权利要求6所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道底部结构(13)具有多个所述通气孔(13b)，多个所述通气孔(13b)沿所述轨道底部结构(13)的长度方向依次间隔设置。

8.根据权利要求6所述的外包金属膜的轨道梁结构，其特征在于，所述轨道梁本体(10)的材质包括混凝土，所述盖板(50)为涡流感应板。

9.一种分体式真空管道，其特征在于，所述分体式真空管道包括管道上部结构(200)和外包金属膜的轨道梁结构(100)，所述管道上部结构(200)和所述外包金属膜的轨道梁结构(100)相连接以形成管道本体，所述外包金属膜的轨道梁结构(100)为权利要求1至8中任一项所述的外包金属膜的轨道梁结构(100)。

10.根据权利要求9所述的分体式真空管道，其特征在于，所述分体式真空管道还包括加强筋板(300)，所述加强筋板(300)焊接在所述管道本体的外部，所述加强筋板(300)用于提高所述管道本体的强度以及增加所述管道本体的散热面积。

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