CN112626938B - 外包金属膜的双线轨道梁及具有其的单管双线真空管道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种外包金属膜的双线轨道梁及具有其的单管双线真空管道，该轨道梁包括第一轨道、第二轨道、连接盖板和金属膜，第一轨道包括第一、第二侧壁和第一轨道底部结构，第二轨道包括第三、第四侧壁和第二轨道底部结构，第一轨道、连接盖板、第二轨道以及管道上部结构共同围成气密性真空管道腔，金属膜紧密贴合在第一轨道、连接盖板和第二轨道的整体外侧以形成整体承载结构，金属膜用于承担由双线轨道梁的内外大气压差作用所导致的第一轨道、连接盖板和第二轨道的外侧所产生的拉伸应力以及提高双线轨道梁的气密性能。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

外包金属膜的双线轨道梁及具有其的单管双线真空管道

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双线轨道梁及具有其的单管双线真空管道。

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，影响到其能和使用寿命。

真空管道内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设计时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外表面的部分区域形成拉伸应力，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时会在轨道内的金属部件内感应出电涡流，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。

为提高运输效率和降低建线成本，需要将双向通行的轨道并排一同建设，而对于真空管道交通而言，将两条轨道建设在同一真空管道之内能够非常有效降低阻塞比，从而降低列车运行阻力和气动热。

为降低双向通行的列车的相互之间的电磁力和气动力的扰动，并排在一起的两条轨道必须有一定的距离(业内称之为“线间距”)，显然线间距越大这种相互扰动作用越弱。

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，双向通行的两条轨道建筑在圆管内的底部，如图13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，如图14所示，并且气密性能也很好。然而，现有结构形式的单管双线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几何形状的限制，材料分布不合理其强度性能没有充分利用，也就是说这种真空管道的钢材和混凝土材料费用高。

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。

第五，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。

第六，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。

第七，为减弱双向通行的列车的相互之间的电磁力和气动力的扰动，需要增加线间距时，在增加断面宽度尺寸的同时也就增大了断面高度尺寸，造成整个断面规模加大，从而增大建线成本。

发明内容

本发明提供了一种外包金属膜的双线轨道梁及具有其的单管双线真空管道，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双线轨道梁，双线轨道梁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，双线轨道梁包括：第一轨道，第一轨道包括第一侧壁、第二侧壁和第一轨道底部结构，第二侧壁与第一侧壁平行设置，第一轨道底部结构设置在第一侧壁和第二侧壁的下侧以将第一侧壁和第二侧壁连为一体，在第一侧壁和第二侧壁上均安装有电气线圈；第二轨道，第二轨道包括第三侧壁、第四侧壁和第二轨道底部结构，第三侧壁与第四侧壁平行设置，第二轨道底部结构设置在第三侧壁与第四侧壁的下侧以将第三侧壁与第四侧壁连为一体，在第三侧壁与第四侧壁上均安装有电气线圈；连接盖板，连接盖板沿双线轨道梁的长度方向设置，连接盖板用于连接第二侧壁的上部以及第三侧壁的上部，第一轨道、连接盖板、第二轨道以及管道上部结构共同围成气密性真空管道腔；金属膜，金属膜紧密贴合在第一轨道、连接盖板和第二轨道的整体外侧以形成一个整体的承载结构，金属膜用于承担由双线轨道梁的内外大气压差作用所导致的第一轨道、连接盖板和第二轨道的外侧所产生的拉伸应力以及提高双线轨道梁的气密性能。

进一步地，双线轨道梁还包括第一导热加强件、第二导热加强件、第三导热加强件和第四导热加强件，第一导热加强件、第二导热加强件、第三导热加强件和第四导热加强件均固定设置在金属膜上，第一导热加强件位于第一侧壁内，第二导热加强件位于第二侧壁内，第三导热加强件位于第三侧壁内，第四导热加强件位于第四侧壁内，任一导热加强件用于增强其所对应的侧壁与金属膜的连接强度以及所对应的侧壁的散热性能。

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，第三侧壁包括第三连续梁和多个第三混凝土肋筋，多个第三混凝土肋筋依次间隔设置在第三连续梁的下部且均与第三连续梁连接，多个第三混凝土肋筋相互平行设置，在各个第三混凝土肋筋上安装有电气线圈；和/或第四侧壁包括第四连续梁和多个第四混凝土肋筋，多个第四混凝土肋筋依次间隔设置在第四连续梁的下部且均与第四连续梁连接，多个第四混凝土肋筋相互平行设置，在各个第四混凝土肋筋上安装有电气线圈。

进一步地，双线轨道梁还包括多个轨底联系梁，多个轨底联系梁均位于双线轨道梁的下部且沿双线轨道梁的长度方向依次间隔设置，各个轨底联系梁分别与第一轨道和第二轨道连接以用于增强双线轨道梁的整体性和抗扭转刚度。

进一步地，各个轨道底部结构均具有轨底空腔和通气孔，轨底空腔沿各个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，双线轨道梁还包括第一防护盖板和第二防护盖板，第一防护盖板设置在第一轨道底部结构的通气孔上，第一防护盖板与第一轨道底部结构之间具有第一通气缝隙；第二防护盖板设置在第二轨道底部结构的通气孔上，第二防护盖板与第二轨道底部结构之间具有第二通气缝隙。

进一步地，第一轨道底部结构具有多个通气孔，多个通气孔沿第一轨道底部结构的长度方向依次间隔设置；第二轨道底部结构具有多个通气孔，多个通气孔沿第二轨道底部结构的长度方向依次间隔设置。

进一步地，第一轨道、第二轨道和连接盖板的材质均包括混凝土，轨底联系梁的材质包括钢筋混凝土或碳钢，金属膜的材质包括碳钢，第一防护盖板和第二防护盖板均为涡流感应板。

根据本发明的另一方面，提供了一种单管双线真空管道，单管双线真空管道包括管道上部结构和外包金属膜的双线轨道梁，管道上部结构和外包金属膜的双线轨道梁相连接以形成管道本体，外包金属膜的双线轨道梁为如上所述的外包金属膜的双线轨道梁。

应用本发明的技术方案，提供了一种外包金属膜的双线轨道梁，该双线轨道梁与管道上部结构相连接以形成一条具有气密性的真空管道，即所谓“单管”，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；将双向通行的两条轨道建设在单条管道内，在增加桥梁垂向刚度的同时，大大降低了建线成本，增加了真空管道的断面积，降低了阻塞比；通过在第一轨道、连接盖板和第二轨道的外侧紧密贴合设置金属膜以共同形成承载结构，并且金属膜处于外侧，能够承担由于大气压差载荷作用导致的第一轨道、第二轨道及连接盖板外侧的拉伸应力，有效地解决了混凝土材料不能承担拉伸应力的问题，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单管双线真空管道结构为分体式管道，因此位于下部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示出了图6中提供的外包金属膜的双线轨道梁的C-C处的剖视图；

图3示出了图6中提供的外包金属膜的双线轨道梁的D-D处的剖视图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的外包金属膜的双线轨道梁断面承受大气压强作用的结构示意图；

图5示出了根据本发明的具体实施例提供的外包金属膜的双线轨道梁的局部俯视图；

图6示出了图2中提供的外包金属膜的双线轨道梁的A-A处的局部剖视图；

图7示出了图2中提供的外包金属膜的双线轨道梁的B-B处的局部剖视图；

图8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9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10和图11示出了根据本发明的具体实施例提供的单管双线真空管道的断面视图；

图12示出了图10中提供的单管双线真空管道的局部侧视图；

图13示出了现有技术中单管双线轨管结构的断面视图；

图14示出了现有技术中单管双线轨管结构承受大气压强分布的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一轨道；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、第一轨道底部结构；20、第二轨道；21、第三侧壁；211、第三连续梁；212、第三混凝土肋筋；22、第四侧壁；221、第四连续梁；222、第四混凝土肋筋；23、第二轨道底部结构；30、连接盖板；40、金属膜；50、第一导热加强件；60、第二导热加强件；70、第三导热加强件；80、第四导热加强件；90、轨底联系梁；100、第一防护盖板；100a、第一通气缝隙；110、第二防护盖板；110a、第二通气缝隙；200、双线轨道梁；200a、轨底空腔；200b、通气孔；200c、散热间隙；200d、肋筋之间的空档；300、管道上部结构；400、加强筋板；500、电气线圈；600、连接螺栓；700、密封件；800、金属密封配合板；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双线轨道梁，双线轨道梁与管道上部结构相连接以形成管道本体1000，管道本体1000具有气密性真空管道腔1000a，双线轨道梁包括第一轨道10、第二轨道20、连接盖板30和金属膜40，第一轨道10包括第一侧壁11、第二侧壁12和第一轨道底部结构13，第二侧壁12与第一侧壁11平行设置，第一轨道底部结构13设置在第一侧壁11和第二侧壁12的下侧以将第一侧壁11和第二侧壁12连为一体，在第一侧壁11和第二侧壁12上均安装有电气线圈；第二轨道20包括第三侧壁21、第四侧壁22和第二轨道底部结构23，第三侧壁21与第四侧壁22平行设置，第二轨道底部结构23设置在第三侧壁21与第四侧壁22的下侧以将第三侧壁21与第四侧壁22连为一体，在第三侧壁21与第四侧壁22上均安装有电气线圈；连接盖板30沿双线轨道梁的长度方向设置，连接盖板30用于连接第二侧壁12的上部以及第三侧壁21的上部，第一轨道10、连接盖板30、第二轨道20以及管道上部结构共同围成气密性真空管道腔；金属膜40紧密贴合在第一轨道10、连接盖板30和第二轨道20的整体外侧以形成一个整体的承载结构，金属膜40用于承担由双线轨道梁的内外大气压差作用所导致的第一轨道10、连接盖板30和第二轨道20的外侧所产生的拉伸应力以及提高双线轨道梁的气密性能。

应用此种配置方式，提供了一种外包金属膜的双线轨道梁，该双线轨道梁与管道上部结构相连接以形成一条具有气密性的真空管道，即所谓“单管”，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；将双向通行的两条轨道建设在单条管道内，在增加桥梁垂向刚度的同时，大大降低了建线成本，增加了真空管道的断面积，降低了阻塞比；通过在第一轨道、连接盖板和第二轨道的外侧紧密贴合设置金属膜以共同形成承载结构，并且金属膜处于外侧，能够承担由于大气压差载荷作用导致的第一轨道、第二轨道及连接盖板外侧的拉伸应力，有效地解决了混凝土材料不能承担拉伸应力的问题，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单管双线真空管道结构为分体式管道，因此位于下部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，可将第一轨道10、第二轨道20和连接盖板30的材质均配置为包括混凝土，管道上部结构的材质包括钢，金属膜的材质包括碳钢，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孔隙结构，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。再者，外侧的金属膜与钢筋混凝土共同构成承载结构，由于金属膜处于轨道梁的外侧，承担由大气压差作用导致轨道梁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。

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单管双线真空管道为分体式管道，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，可将双线轨道梁配置为还包括第一导热加强件50、第二导热加强件60、第三导热加强件70和第四导热加强件80，第一导热加强件50、第二导热加强件60、第三导热加强件70和第四导热加强件80均固定设置在金属膜40上，第一导热加强件50位于第一侧壁11内，第二导热加强件60位于第二侧壁12内，第三导热加强件70位于第三侧壁21内，第四导热加强件80位于第四侧壁22内，任一导热加强件用于增强其所对应的侧壁与金属膜40的连接强度以及所对应的侧壁的散热性能。

作为本发明的一个具体实施例，第一导热加强件50、第二导热加强件60、第三导热加强件70和第四导热加强件80均包括金属钉或剪力板，在金属膜40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50、多个第二导热加强件60、多个第三导热加强件70和多个第四导热加强件80，多个第一导热加强件50间隔设置在第一侧壁11内，多个第二导热加强件60间隔设置在第二侧壁12内，多个第三导热加强件70间隔设置在第三侧壁21内，多个第四导热加强件80间隔设置在第四侧壁22内。

进一步地，在本发明中，为了降低第一轨道的造价以及提高第一轨道的散热性能，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；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。

应用此种配置方式，通过将第一轨道10的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200d辐射到外层金属膜上，进而散失到大气之中，提高了轨道梁的散热性能。

类似地，为了降低第二轨道的造价以及提高第二轨道的散热性能，可将第三侧壁21配置为包括第三连续梁211和多个第三混凝土肋筋212，多个第三混凝土肋筋212依次间隔设置在第三连续梁211的下部且均与第三连续梁211连接，多个第三混凝土肋筋212相互平行设置，在各个第三混凝土肋筋212上安装有电气线圈；和/或第四侧壁22包括第四连续梁221和多个第四混凝土肋筋222，多个第四混凝土肋筋222依次间隔设置在第四连续梁221的下部且均与第四连续梁221连接，多个第四混凝土肋筋222相互平行设置，在各个第四混凝土肋筋222上安装有电气线圈。

此外，在本发明中，为了增强两条轨道的抗扭转刚度，可将双线轨道梁配置为还包括多个轨底联系梁90，多个轨底联系梁90均位于双线轨道梁的下部且沿双线轨道梁的长度方向依次间隔设置，各个轨底联系梁90分别与第一轨道10和第二轨道20连接以用于增强双线轨道梁的整体性和抗扭转刚度。

应用此种配置方式，双线轨道梁的两条轨道呈间隔设置，其相邻的第二侧壁和第三侧壁的上端由连接盖板30连为一体，第二侧壁和第三侧壁的下端由间隔布置的轨底联系梁90相互联系，在连接盖板30和轨底联系梁90之间形成散热间隙200c，此种方式提高了整个轨道梁的抗扭转刚度，节省了钢筋混凝土用量，并且增强了轨道梁的散热性能。金属膜紧密贴合于第一轨道、连接盖板和第二轨道的外侧，轨道梁在大气压作用下(见图4)产生向内弯曲的变形，从而在轨道梁的外侧产生拉伸应力，由于金属膜紧密贴合在第一轨道、连接盖板以及第二轨道的外表面，所以大气压作用下的轨道梁受到的拉伸应力主要由金属膜承担，而金属材料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的双线轨道梁能够有效解决混凝土材料不能承受拉伸应力的问题。

作为本发明的一个具体实施例，轨底联系梁90的材质包括钢筋混凝土或碳钢，安装在第一侧壁11和第四侧壁22上的电气线圈500在工作过程中产生的热量通过肋筋之间的空档辐射到外层金属膜40上，进而散失到大气中，此种方式能够提高真空管道的散热效率，降低电气线圈500的温度。安装在第二侧壁12和第三侧壁21上的电气线圈在工作过程中产生的热量通过肋筋之间的空档辐射到外层金属膜40上，由于多个轨底联系梁90间隔设置，因此外层金属膜40能够通过连接盖板30和轨底联系梁50之间的散热间隙200c与外界冷空气联通，外界的冷空气与外层金属膜40交换热量，从而能够提高真空管道的散热效率，降低电气线圈500的温度。

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，可将各个轨道底部结构均配置为具有轨底空腔200a和通气孔200b，轨底空腔200a沿各个轨道底部结构的长度方向设置，通气孔200b分别与轨底空腔200a以及气密性真空管道腔1000a连通。

应用此种配置方式，通过在各个轨道底部结构中设置轨底空腔202a和通气孔202b，轨底空腔202a通过通气孔202b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，可将双线轨道梁配置为还包括第一防护盖板100和第二防护盖板110，第一防护盖板100设置在第一轨道底部结构13的通气孔200b上，第一防护盖板100与第一轨道底部结构13之间具有第一通气缝隙100a；第二防护盖板110设置在第二轨道底部结构23的通气孔200b上，第二防护盖板110与第二轨道底部结构23之间具有第二通气缝隙110a。

作为本发明的一个具体实施例，如图9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第一防护盖板100和第二防护盖板110，在此种方式下，真空管道内的气体和轨底空腔200a内的气体可以通过通气孔200b以及第一防护盖板100(第二防护盖板110)与第一轨道底部结构13(第二轨道底部结构23)之间的第一通气缝隙100a(第二通气缝隙110a)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，可将第一轨道底部结构13配置为具有多个通气孔200b，多个通气孔200b沿第一轨道底部结构13的长度方向依次间隔设置；第二轨道底部结构23具有多个通气孔200b，多个通气孔200b沿第二轨道底部结构23的长度方向依次间隔设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种单管双线真空管道，如图10至图12所示，单管双线真空管道包括管道上部结构300和外包金属膜的双线轨道梁200，管道上部结构300和外包金属膜的双线轨道梁200相连接以形成管道本体，外包金属膜的双线轨道梁200为如上所述的外包金属膜的双线轨道梁200。由于本发明的外包金属膜的双线轨道梁强度高、线路建设成本低、占地面积小、导热性能好且易于施工，因此，将本发明的外包金属膜的双线轨道梁200应用于单管双线真空管道中，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，为了提高单管双线真空管道的强度以及增加单管双线真空管道的散热面积，可将单管双线真空管道配置为还包括加强筋板400，加强筋板400焊接在管道上部结构300的外部，加强筋板400用于提高管道上部结构300的强度以及增加单管双线真空管道的散热面积。作为本发明的一个具体实施例，可采用钢板作为加强筋板400，加强筋板焊接设置在管道本体上。

此外，在本发明中，为了进一步地提高单管双线真空管道的强度以及增加单管双线真空管道的散热面积，可将单管双线真空管道配置为包括多个加强筋板400，多个加强筋板400沿管道本体的长度方向间隔焊接在管道上部结构300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400，如图12所示，单管双线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上部结构300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，为了保证单管双线真空管道的工作性能，防止真空管道在工作过程中空气渗漏，可将单管双线真空管道配置为还包括密封件700和金属密封配合板800，密封件700和金属密封配合板800均设置在管道上部结构300和双线轨道梁200的连接位置，密封件700用于实现管道上部结构和双线轨道梁200之间的密封连接，金属密封配合板800用于实现密封件700与双线轨道梁200之间的密封配合。

应用此种配置方式，通过在管道上部结构和双线轨道梁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700，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300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双线轨道梁200上，能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12对本发明的外包金属膜的双线轨道梁及单管双线真空管道进行详细说明。

如图1至图12所示，根据本发明的具体实施例提供了一种外包金属膜的双线轨道梁及单管双线真空管道，双线轨道梁200与管道上部结构300使用连接螺栓600相连接以形成管道本体1000，双线轨道梁200与管道上部结构300之间使用密封条进行密封，管道本体1000具有气密性真空管道腔1000a，管道上部结构300采用钢板钣金成拱形结构，然后沿管道纵向焊接多道加强筋板400，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。

双线轨道梁200包括第一轨道10、第二轨道20、连接盖板30、金属膜40、第一导热加强件50、第二导热加强件60、第三导热加强件70、第四导热加强件80和多个轨底联系梁90，第一轨道10包括第一侧壁11、第二侧壁12和第一轨道底部结构13，第二侧壁12与第一侧壁11平行设置，第二轨道20包括第三侧壁21、第四侧壁22和第二轨道底部结构23，第三侧壁21与第四侧壁22平行设置，连接盖板30沿双线轨道梁的长度方向设置，连接盖板30用于连接第二侧壁12的上部以及第三侧壁21的上部，第一轨道10、连接盖板30、第二轨道20以及管道上部结构300共同围成气密性真空管道腔1000a；金属膜40紧密贴合在第一轨道10、连接盖板30和第二轨道20的整体外侧以形成一个整体的承载结构。

第一导热加强件50、第二导热加强件60、第三导热加强件70和第四导热加强件80均固定设置在金属膜40上，第一导热加强件50位于第一侧壁11内，第二导热加强件60位于第二侧壁12内，第三导热加强件70位于第三侧壁21内，第四导热加强件80位于第四侧壁22内，任一导热加强件用于增强其所对应的侧壁与金属膜40的连接强度以及所对应的侧壁的散热性能。多个轨底联系梁90均位于双线轨道梁的下部且沿双线轨道梁的长度方向依次间隔设置，各个轨底联系梁90分别与第一轨道10和第二轨道20连接以用于增强双线轨道梁的整体性和抗扭转刚度。

在本实施例中，在轨道梁结构的制作过程中，首先通过金属板的裁剪、焊接、钣金制成W型金属膜模板，在W型金属膜模板内浇注钢筋混凝土以形成外包金属膜结构的双线轨道梁。轨道梁在大气压作用下产生向内弯曲的变形，从而在轨道梁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可有效地解决混凝土材料不能承担拉伸应力的问题。

进一步地，为了降低轨道梁的造价，将四个侧壁的中下段设置成为非连续的混凝土肋筋结构，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，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。

为了减弱两条轨道上运行的列车之间的相互的气动扰动和电磁扰动，线间距必须大于一定数值，这样在第二侧壁12和第三侧壁21之间形成间隔，为了保证轨道梁的气密性能，将第二侧壁12和第三侧壁21上端以连续设置的连接盖板30进行连接，另外为了增强轨道梁的抗扭转刚度，在第二侧壁12和第三侧壁21下端以间隔设置的轨底联系梁90相互联系。由第二侧壁12、第三侧壁21、连接盖板30和轨底联系梁90形成散热间隙200c，由于轨底联系梁90是间隔设置的，散热间隙200c是和大气联通的，以便进行散热。考虑施工方便和增强轨道梁的气密性能，轨底联系梁90可以采用钢板焊接结构。

为了增加轨底部分抵抗大气压作用的弯曲刚度，并降低轨道梁造价，将任一轨道底部结构均设计为空腔结构。为了增加混凝土与金属膜之间的结合强度，以及增加金属膜的刚度，第一导热加强件50、第二导热加强件60、第三导热加强件70和第四导热加强件80均包括金属钉或剪力板，在金属膜40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。为了方便与管道上部结构300的连接与密封，在连接部位预埋连接螺栓600及金属密封配合板800。

单管双线真空管道总体上分为上下两大部分：管道上部结构300和双线轨道梁200，两部分之间使用密封条进行密封，使用连接螺栓600进行连接，从而形成气密性真空管道腔1000a。管道上部结构300采用钢板钣金成n型拱形结构，然后沿管道上部结构300纵向焊接多道加强筋板400，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。

在任一轨道底部结构的轨底空腔200a的上部设计通气孔200b，从而将轨底空腔200a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200b上必须有盖板，作为列车紧急制动只用的涡流感应板可以兼做盖板，这样管道内的空气和空腔内的空气可以通过通气孔200b以及盖板与轨道底部结构之间的缝隙自由流动，如图9所示。

管道上部结构300和双线轨道梁200之间采用若干连接螺栓600连接，连接螺栓600预埋在下部的混凝土结构中，根据实际测试螺栓的间距尺寸，在上部的钢结构中钻孔，控制螺栓与螺栓孔的间隙，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管道上部结构300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双线轨道梁结构200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双线轨道梁及单管双线真空管道，其与现有技术相比，具有以下优点。

第一，本发明的双线轨道梁由较薄(约为现有技术中整体圆管管壁厚度的1/6至1/2)的金属板钣金成W型的轨道梁外部金属膜，在其内浇注钢筋混凝土，形成一种钢筋混凝土外包金属膜的轨道梁，这种轨道梁能够很好地解决单纯混凝土梁的气密性问题。并且，外侧的金属膜与钢筋混凝土共同构成承载结构，由于金属膜紧密贴覆于轨道梁的外侧，承担由大气压差作用导致轨道梁外侧面产生的拉伸应力，有效地解决了大气压差导致的结构强度问题。

第二，本发明的双线轨道梁的两条轨道呈间隔布置，其相邻的侧壁上端由连接盖板连为一体，侧壁下端由间隔布置的轨底联系梁相互联系，在连接盖板和轨底联系梁之间形成散热间隙，从而在提高了整个轨道梁的抗扭转刚度，节省了钢筋混凝土用量，并且增强了轨道梁的散热性能。

第三，金属膜与电气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，降低了轨道梁的成本，同时又可以将电气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，双线轨道梁的轨道底部结构设计为空腔结构，并且该空腔与气密性真空管道腔相互连通，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，本发明的单管双线真空管道由管道上部结构和双线轨道梁两部分连接而成，这种单管双线真空管道的高度尺寸与宽度尺寸完全可以自由设计，互不影响，为增大线间距而增加断面宽度的同时可以不增加断面的高度尺寸，不会大规模增加建线成本。

第六，本发明的单管双线真空管道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，本发明的单管双线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，由于本发明的下部轨道梁外表面的金属膜厚度较薄，能够有效地降低磁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双线轨道梁，其特征在于，所述双线轨道梁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，所述双线轨道梁包括：

第一轨道(10)，所述第一轨道(10)包括第一侧壁(11)、第二侧壁(12)和第一轨道底部结构(13)，所述第二侧壁(12)与所述第一侧壁(11)平行设置，所述第一轨道底部结构(13)设置在所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)的下侧以将所述第一侧壁(11)和所述第二侧壁(12)连为一体，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；

第二轨道(20)，所述第二轨道(20)包括第三侧壁(21)、第四侧壁(22)和第二轨道底部结构(23)，所述第三侧壁(21)与所述第四侧壁(22)平行设置，所述第二轨道底部结构(23)设置在所述第三侧壁(21)与所述第四侧壁(22)的下侧以将所述第三侧壁(21)与所述第四侧壁(22)连为一体，在所述第三侧壁(21)与所述第四侧壁(22)上均安装有电气线圈；

连接盖板(30)，所述连接盖板(30)沿所述双线轨道梁的长度方向设置，所述连接盖板(30)用于连接所述第二侧壁(12)的上部以及所述第三侧壁(21)的上部，所述第一轨道(10)、所述连接盖板(30)、所述第二轨道(20)以及所述管道上部结构共同围成所述气密性真空管道腔；

金属膜(40)，所述金属膜(40)紧密贴合在所述第一轨道(10)、所述连接盖板(30)和所述第二轨道(20)的整体外侧以形成一个整体的承载结构，所述金属膜(40)用于承担由所述双线轨道梁的内外大气压差作用所导致的第一轨道(10)、所述连接盖板(30)和所述第二轨道(20)的外侧所产生的拉伸应力以及提高双线轨道梁的气密性能。

2.根据权利要求1所述的外包金属膜的双线轨道梁，其特征在于，所述双线轨道梁还包括第一导热加强件(50)、第二导热加强件(60)、第三导热加强件(70)和第四导热加强件(80)，所述第一导热加强件(50)、所述第二导热加强件(60)、所述第三导热加强件(70)和所述第四导热加强件(80)均固定设置在所述金属膜(40)上，所述第一导热加强件(50)位于所述第一侧壁(11)内，所述第二导热加强件(60)位于所述第二侧壁(12)内，所述第三导热加强件(70)位于所述第三侧壁(21)内，所述第四导热加强件(80)位于所述第四侧壁(22)内，任一所述导热加强件用于增强其所对应的侧壁与所述金属膜(40)的连接强度以及所对应的侧壁的散热性能。

3.根据权利要求2所述的外包金属膜的双线轨道梁，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双线轨道梁，其特征在于，所述第三侧壁(21)包括第三连续梁(211)和多个第三混凝土肋筋(212)，多个所述第三混凝土肋筋(212)依次间隔设置在所述第三连续梁(211)的下部且均与所述第三连续梁(211)连接，多个所述第三混凝土肋筋(212)相互平行设置，在各个所述第三混凝土肋筋(212)上安装有电气线圈；和/或所述第四侧壁(22)包括第四连续梁(221)和多个第四混凝土肋筋(222)，多个所述第四混凝土肋筋(222)依次间隔设置在所述第四连续梁(221)的下部且均与所述第四连续梁(221)连接，多个所述第四混凝土肋筋(222)相互平行设置，在各个所述第四混凝土肋筋(222)上安装有电气线圈。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的外包金属膜的双线轨道梁，其特征在于，所述双线轨道梁还包括多个轨底联系梁(90)，多个所述轨底联系梁(90)均位于所述双线轨道梁的下部且沿所述双线轨道梁的长度方向依次间隔设置，各个所述轨底联系梁(90)分别与所述第一轨道(10)和所述第二轨道(20)连接以用于增强所述双线轨道梁的整体性和抗扭转刚度。

6.根据权利要求5所述的外包金属膜的双线轨道梁，其特征在于，各个所述轨道底部结构均具有轨底空腔(200a)和通气孔(200b)，所述轨底空腔(200a)沿各个所述轨道底部结构的长度方向设置，所述通气孔(200b)分别与所述轨底空腔(200a)以及所述气密性真空管道腔连通。

7.根据权利要求6所述的外包金属膜的双线轨道梁，其特征在于，所述双线轨道梁还包括第一防护盖板(100)和第二防护盖板(110)，所述第一防护盖板(100)设置在所述第一轨道底部结构(13)的通气孔(200b)上，所述第一防护盖板(100)与所述第一轨道底部结构(13)之间具有第一通气缝隙(100a)；所述第二防护盖板(110)设置在所述第二轨道底部结构(23)的通气孔(200b)上，所述第二防护盖板(110)与所述第二轨道底部结构(23)之间具有第二通气缝隙(110a)。

8.根据权利要求6所述的外包金属膜的双线轨道梁，其特征在于，所述第一轨道底部结构(13)具有多个所述通气孔(200b)，多个所述通气孔(200b)沿所述第一轨道底部结构(13)的长度方向依次间隔设置；所述第二轨道底部结构(23)具有多个所述通气孔(200b)，多个所述通气孔(200b)沿所述第二轨道底部结构(23)的长度方向依次间隔设置。

9.根据权利要求7或8所述的外包金属膜的双线轨道梁，其特征在于，所述第一轨道(10)、所述第二轨道(20)和所述连接盖板(30)的材质均包括混凝土，所述轨底联系梁(90)的材质包括钢筋混凝土或碳钢，所述金属膜(40)的材质包括碳钢，所述第一防护盖板(100)和所述第二防护盖板(110)均为涡流感应板。

10.一种单管双线真空管道，其特征在于，所述单管双线真空管道包括管道上部结构(300)和外包金属膜的双线轨道梁(200)，所述管道上部结构(300)和所述外包金属膜的双线轨道梁(200)相连接以形成管道本体，所述外包金属膜的双线轨道梁(200)为权利要求1至9中任一项所述的外包金属膜的双线轨道梁(200)。

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