CN208472472U - 悬挂式空中轨道梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于轨道交通领域，具体涉及一种悬挂式空中轨道梁。本实用新型旨在解决现有技术中拼缝设置于顶板中部的轨道梁力学性能差、安全性差以及轧制困难的问题，本实用新型的轨道梁包括顶板，顶板两侧分别设置有腹板，腹板包括上腹板和下腹板，下腹板下方设置有踏板，顶板和上腹板为一体轧制成型，下腹板和相应侧的踏板为一体轧制成型，上腹板和相应侧的下腹板固定连接。优选地，上腹板和下腹板通过焊接方式固定。此种结构，拼缝处的应力最小，并且拼缝设置在腹板中部，减小了轨道梁轧制成型部分的尺寸，降低了对设备能力的要求，降低了轧制难度。因此，解决现有技术中轨道梁的力学性能差、安全性差以及轧制困难的问题。

Description

悬挂式空中轨道梁

技术领域

本实用新型属于轨道交通领域，具体涉及一种悬挂式空中轨道梁。

背景技术

目前用于悬挂式空中轨道列车行走的轨道梁，多数是由不同规格的钢板拼接焊接而成的。不同规格的钢板先在整块钢板上进行切割下料，切割好的钢板再拼接在一起进行焊接固定而形成轨道梁。在不同规格下料过程中，边角料浪费严重，材料利用率低，并且拼接焊缝数量多，焊材消耗量大，并且不同规格钢板下料、拼接工艺过程复杂，生产周期长，并且拼缝焊接后变形量大，拼焊过程中需要大量的防变形工装，拼焊后需要进行大量的校正工作，因此制造成本较高。另外，拼接焊缝过多，轨道梁自身的焊接残余应力较大，轨道梁的强度和稳定性相对较差，存在一定的安全隐患。

作为一种改进，专利(CN 106812035A)公开了一种组合式悬挂单轨交通轨道梁，它包括第一轨道梁主体和第二轨道梁主体，第一轨道梁主体和第二轨道梁主体组合成一个整的轨道梁主体；所述的第一轨道梁主体和第二轨道梁主体均包括轨道梁腹板、轨道梁顶部内翼缘、轨道梁底部内翼缘和轨道梁底部外翼缘；所述的第一轨道梁主体和第二轨道梁主体均采用轧制成型。可以看出，该方案将轨道梁分为两部分分别轧制成型，两部分的拼接位置设置于轨道梁的顶板上，由于悬挂单轨轨道梁的结构特点，轨道梁截面在拼接位置处受力复杂，应力集中在焊缝处呈线性分布，力学性能差，轨道梁在工作状态下存在较大失稳破坏的风险，安全性差。另外，轨道梁被拼缝分成的左右两部分的尺寸较大，由于生产设备能力有限，该方案轨道梁的两部分轧制存在较大的困难。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决拼缝设置于顶板中部的轨道梁力学性能差、安全性差以及轧制困难的问题，本实用新型提供了一种悬挂式空中轨道梁，所述轨道梁包括顶板，所述顶板的两侧分别设置有腹板，所述腹板包括上腹板和下腹板，所述下腹板的下方设置有踏板，其中，所述顶板和所述上腹板为一体轧制成型，所述下腹板和相应侧的所述踏板为一体轧制成型，所述上腹板和相应侧的所述下腹板固定连接。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述上腹板和相应侧的所述下腹板通过焊接的方式固定连接。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述上腹板和所述下腹板的对接部位分别设置有第一坡口面和第二坡口面，所述上腹板和所述下腹板组装后所述第一坡口面和第二坡口面形成坡口。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述坡口面在轧制所述上腹板和所述下腹板的过程中直接成型。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述坡口为双面坡口。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述双面坡口的内侧坡口角度大于外侧坡口角度。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述双面坡口的内侧坡口深度大于外侧坡口深度。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述轨道梁还包括加强肋单元，所述加强肋单元设置于所述上腹板与相应侧的所述下腹板焊接后形成的焊接接头外侧，所述加强肋单元包括若干个加强肋，所述若干个加强肋沿所述轨道梁的长度方向均匀或者不均匀地分布。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述踏板的底部沿所述轨道梁的长度方向设置有踏板加肋板，相应侧的所述踏板加肋板、所述踏板和所述下腹板为一体轧制成型。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述轨道梁还包括肋箍单元，所述肋箍单元包括设置于所述顶板外侧的顶板加劲肋、设置于所述腹板外侧的腹板加劲肋以及踏板加劲肋，其中，所述踏板加劲肋包括分别设置于所述踏板加肋板外侧的踏板外侧加劲肋和设置于所述踏板加肋板内侧的踏板内侧加劲肋。

在上述轨道梁的优选技术方案中，所述轨道梁具有设定量的预拱度。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选方案中，由于轨道梁的受力模型为简支梁模型，轨道梁的中性层位于腹板中部区域，此处应力最小，将轨道梁的腹板从中部分为上腹板和下腹板，顶板与设置于顶板两侧的上腹板一体轧制成型，下腹板与相应侧的踏板一体轧制成型，上腹板和下腹板通过焊接方式固定连接。通过这样的结构设置，使轨道梁的拼缝处于轨道梁上应力最小的位置，降低了此处发生失稳破坏的风险，从而解决了轨道梁将拼缝设置在顶板中部而产生的力学性能差、安全性差的问题。此外，将焊缝设置于腹板中部，减小了轨道梁轧制过程中轧制成型部分的尺寸，从而降低了轧制难度以及对轧制设备轧制能力的要求，进而降低了制造成本。另外，拼接形式的轨道梁便于拼装部分运往施工现场进行拼装，能够降低整体运输的难度。

附图说明

下面参照附图并结合通过焊接方式拼装固定的轨道梁来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是现有轨道梁与悬挂装置装配结构的横截面示意图；

图2是现有轨道梁在载荷作用下的状态示意图；

图3是现有轨道梁在载荷作用下腹板的正应力分析图；

图4是现有轨道梁在载荷作用下腹板的弯矩分析图；

图5是现有轨道梁在载荷作用下腹板的剪力分析图；

图6是本实用新型一种实施例的轨道梁主体装配后拼装前的横截面示意图；

图7是图6中局部A的放大示意图；

图8是本实用新型一种实施例的轨道梁的横截面示意图；

图9是本实用新型一种实施例的轨道梁的分解图；

图10A是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第一种结构示意图；

图10B是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第二种结构示意图；

图10C是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第三种结构示意图；

图10D是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第四种结构示意图。

附图标记列表：

11、顶板；12、腹板；121、上腹板；122、下腹板；13、踏板；14、踏板加肋板；15、坡口；151、第一坡口面；152、第二坡口面； 16、焊缝；17、加强肋；171、过焊孔；181、顶部加劲肋；182、腹板加劲肋；183、踏板外侧加劲肋；184、踏板内侧加劲肋；2、转向架；3、行走轮；4、中性层。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。例如，虽然本实用新型是以通过焊接方式拼装固定的轨道梁进行介绍说明的，但是轨道梁拼装部分的固定连接方式还可以是其他合适的方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如待拼装部分可以通过螺栓连接、铆接等形式固定连接，调整后的技术方案仍将落入本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。并且，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图7，图1是现有轨道梁与悬挂装置装配结构的横截面示意图，图2是现有轨道梁在载荷作用下的状态示意图，图3是现有轨道梁在载荷作用下腹板的正应力分析图，图4是现有轨道梁在载荷作用下腹板的弯矩分析图，图5是现有轨道梁在载荷作用下腹板的剪力分析图，图6是本实用新型一种实施例的轨道梁主体装配后拼装前的横截面示意图，图7是图6中局部A的放大示意图。如图1和图2所示，轨道梁在实际应用中，悬挂式空中轨道列车的转向架2上设置有行走轮3，行走轮3行走在轨道梁的踏板13上。在空中轨道列车的载荷和轨道梁自重的共同作用下，轨道梁的中部向下弯曲。此时，轨道梁内部将产生较为复杂的内应力。为了提高轨道梁的力学性能和承载能力，延长其使用寿命，在轨道梁的设计阶段需要根据轨道梁在载荷和自重的共同作用下的内应力情况来设计合理的结构。图3至图5分析显示了轨道梁的腹板 12的应力分布情况。如图3所示，腹板12的中性层以上部分受压应力，中性层以下部分受拉应力，并且腹板12上偏离中性层距离越大的位置压应力和拉应力越大；如图4所示，腹板12的中间部位受到的弯矩最大；如图5所示，在竖直方向腹板12的中间部位处的剪力最小；因此，腹板 12中部的内应力最小。如图6所示，本实用新型的轨道梁在腹板12的中部设置拼缝，从而将轨道梁分为第一部分、第二部分和第三部分。第一部分包括顶板11和设置于顶板11两侧的上腹板121，第二部分和第三部分完全相同，包括与上腹板121对应的下腹板122、位于下腹板122下方的踏板13以及位于踏板13下方的踏板加肋板14，第一部分、第二部分和第三部分分别通过轧制成型，上腹板121和下腹板122通过焊接方式固定连接，从而第一部分、第二部分和第三部分固定连接而形成轨道梁。

通过这样的结构设置，轨道梁上的拼缝位于受力较小的位置，降低了轨道梁在拼缝处发生失稳破坏的风险，从而提高了轨道梁的力学性能以及安全性。此外，拼缝设置在腹板12的中部，减小了轨道梁中轧制成型部分的尺寸，从而降低了轧制难度以及对轧制设备轧制能力的要求，进而降低了制造成本。通过焊接方式来固定上腹板121和下腹板122，能够使轨道梁的拼接部分形成为稳定的一体结构，提高了轨道梁的整体刚性。另外，由于焊接材料的力学性能优于母材，因此，拼缝的力学性能良好，强度较高，从而降低了轨道梁在拼接位置发生失稳破坏的风险，延长了轨道梁的使用寿命。此外，踏板13底部设置的踏板加肋板14，增强了踏板13的强度和刚度，在踏板13的长度方向上增强了踏板13的抗弯能力。本领域技术人员可以理解的是，踏板加肋板14的数量不仅仅局限于一条，每个踏板13的底部可以根据强度需要设置两条或者多条踏板加肋板14。本领域技术人员还可以理解的是，轨道梁也可以根据实际需要不设置踏板加肋板14，此时第二部分和第三部分包括下腹板122和踏板13。

优选地，如图7所示，上腹板121和下腹板122通过焊接方式固定连接前在连接端分别设置有第一坡口面151和第二坡口面152，上腹板121和下腹板122组装后形成坡口15。优选地，第一坡口面151和第二坡口面152在轧制上腹板121和下腹板122的过程中直接成型。通过设置坡口，增加了拼缝的焊接质量。将第一坡口面151和第二坡口面 152直接轧制成型，减少了第一部分、第二部分和第三部分在轧制成型后还需要通过刨边机、铣边机、坡口机等机械加工方法加工第一坡口面151 和第二坡口面152的工序，从而避免了占用大量的加工设备和人力、物力，缩短了制造周期，进一步地降低了制造成本。另外，在上腹板121 和下腹板122焊接过程中坡口15能够使焊接电弧深入焊接接头根部，保证焊件根部焊透从而保证焊接质量；同时，起到了调节基本金属和填充金属比例的作用，提高了焊缝的力学性能，进一步地提高了焊接质量。

进一步参照图7，坡口15为双面坡口。具体地，坡口15为双V坡口，坡口15的内侧坡口角度α1大于外侧坡口角度α2。优选地，坡口15的内侧坡口深度h1大于外侧坡口深度h2。在焊接过程中，先在坡口15的内侧坡口角度为α1的一侧进行第一层焊接，再从坡口角度为α2的一侧进行清根，清根后两侧的坡口深度基本一致，随后在坡口15的两侧进行交替焊接。通过这样的坡口结构设计，减小了交替焊接过程中坡口15两侧的深度差异，使两侧的焊接收缩量和散热效率趋于一致，从而避免了交替焊接过程中因散热效率相差较大引起两侧焊接收缩量不均而出现较大的角变形情况，避免了后续大量的校正工作，从而进一步地降低了生产成本。此外，填充内侧坡口的焊缝金属体积大于填充外侧坡口的焊缝金属，焊缝金属的力学性能优于母材，因此提高了焊接接头抵抗腹板向外侧弯曲的能力。本领域技术人员可以理解的是，坡口15也可以采用双U坡口、UV坡口等或者其他合适的坡口形式。

参照图8、图9、图10A至图10D，图8是本实用新型一种实施例的轨道梁的横截面示意图，图9是本实用新型一种实施例的轨道梁的分解图，图10A是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第一种结构示意图，图10B是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第二种结构示意图，图10C是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第三种结构示意图，图10D是本实用新型一种实施例的轨道梁中加强肋的第四种结构示意图。优选地，如图8和图9所示，焊接后坡口15被焊接金属填充而形成为焊缝16，在焊接接头的外侧设置有加强肋单元，加强肋单元包括若干个加强肋17，若干个加强肋17沿轨道梁的长度方向均匀分布，若干个加强肋17焊接固定至腹板12。通过加强肋17的设置，进一步地增强了拼缝处的强度和刚度，能够有效地防止轨道梁在拼缝处发生失稳破坏。优选地，轨道梁还包括肋箍单元，肋箍单元包括设置于顶板11外侧的顶板加劲肋181、设置于腹板12外侧的腹板加劲肋182以及踏板加劲肋，踏板加劲肋包括分别设置于踏板加肋板14外侧的踏板外侧加劲肋183和设置于踏板加肋板14内侧的踏板内侧加劲肋184，顶板加劲肋181、腹板加劲肋182、踏板外侧加劲肋183和踏板内侧加劲肋184 焊接固定至轨道梁上。

通过肋箍单元的设置，提高了顶板11、腹板12、踏板13的刚度，进而提高了轨道梁的整体刚度和强度，从而防止轨道梁在长期使用过程中发生徐变，延长轨道梁的使用寿命。同时，肋箍单元的设置也提高了腹板12与踏板13整体抵抗向外侧翻转的能力，避免了拼缝处的扭矩因腹板12与踏板13整体向外侧翻转而增大的发生，进一步提高了轨道梁的力学性能。本领域技术人员可以理解的是，若干个加强肋17也可以沿轨道梁的长度方向不均匀分布。

如图10A所示，加强肋17与焊缝16接触部位设置有过焊孔171。加强肋17和过焊孔171的轮廓均为矩形。优选地，如图10B所示，在加强肋17和过焊孔171的矩形尖角处进行倒角过渡。进一步地优选，如图10C所示，将加强肋17的外轮廓进一步地圆滑过渡而形成圆弧状。进一步地优选，如图10D所示，将过焊孔171的轮廓进一步地圆滑过渡而形成圆弧状。通过在加强肋17上设置过焊孔171，避免了加强肋 17焊接固定后形成交叉焊缝以及交叉焊缝造成的应力集中，进而提高了轨道梁的焊接强度和力学性能。通过倒角、圆弧进行过渡，弱化了加强肋17上的应力集中，从而提高了加强肋17的强度。

优选地，轨道梁具有设定量的预拱度。在轨道梁设计阶段，可以根据轨道梁的所要承载的载荷和自身的重力等数据，计算出轨道梁需要的预拱度，以便在制造阶段直接制造出具有合适预拱度的轨道梁，从而避免了轨道梁在现场架设阶段需要不断地调整轨道梁的拱度而带来的困难和麻烦，加快了施工进度，降低了施工难度，从而进一步地降低了成本。

通过上述描述可以看出，在本实用新型的优选技术方案中，轨道梁通过在腹板12的中部设置拼缝而使轨道梁分为第一部分、第二部分和第三部分，第一部分包括顶板11和设置于顶板11两侧的上腹板121，第二部分和第三部分完全相同，包括与上腹板121对应的下腹板122、位于下腹板122下方的踏板13以及位于踏板13下方的踏板加肋板14，上腹板121和下腹板122通过焊接固定使第一部分分别与第二部分和第三部分连接成整体而形成轨道梁。拼缝设置在腹板12的中部，避开了轨道梁中应力较大的位置，从而提高了轨道梁的力学性能以及安全性，解决了轨道梁将拼缝设置在顶板11中部而产生的力学性能差、安全性差的问题；同时，减小了轨道梁中轧制成型部分的尺寸，减小了轧制成型的困难，从而降低了制造成本。优选地，在上腹板121和下腹板122的对接部位分别设置有第一坡口面151和第二坡口面152而形成坡口15，第一坡口面151和第二坡口面152在第一部分、第二部分和第三部分轧制过程中直接成型，减少了第一坡口面151和第二坡口面152的加工工序，从而避免了占用大量的加工设备和人力、物力，缩短了制造周期，降低了制造成本。

以上实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种悬挂式空中轨道梁，其特征在于，所述轨道梁包括顶板，所述顶板的两侧分别设置有腹板，所述腹板包括上腹板和下腹板，所述下腹板的下方设置有踏板，

其中，所述顶板和所述上腹板为一体轧制成型，所述下腹板和相应侧的所述踏板为一体轧制成型，所述上腹板和相应侧的所述下腹板固定连接。

2.根据权利要求1所述的轨道梁，其特征在于，所述上腹板和相应侧的所述下腹板通过焊接的方式固定连接。

3.根据权利要求2所述的轨道梁，其特征在于，所述上腹板和所述下腹板的对接部位分别设置有第一坡口面和第二坡口面，在所述上腹板和所述下腹板组装后所述第一坡口面和所述第二坡口面形成坡口。

4.根据权利要求3所述的轨道梁，其特征在于，所述第一坡口面和所述第二坡口面在轧制所述上腹板和所述下腹板的过程中直接成型。

5.根据权利要求4所述的轨道梁，其特征在于，所述坡口为双面坡口，所述双面坡口的内侧坡口角度大于外侧坡口角度。

6.根据权利要求5所述的轨道梁，其特征在于，所述双面坡口的内侧坡口深度大于外侧坡口深度。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的轨道梁，其特征在于，所述轨道梁还包括加强肋单元，所述加强肋单元设置于所述上腹板与相应侧的所述下腹板焊接后形成的焊接接头外侧，

所述加强肋单元包括若干个加强肋，所述若干个加强肋沿所述轨道梁的长度方向均匀或者不均匀地分布。

8.根据权利要求1所述的轨道梁，其特征在于，所述踏板的底部沿所述轨道梁的长度方向设置有踏板加肋板，相应侧的所述踏板加肋板、所述踏板和所述下腹板为一体轧制成型。

9.根据权利要求8所述的轨道梁，其特征在于，所述轨道梁还包括肋箍单元，所述肋箍单元包括设置于所述顶板外侧的顶板加劲肋、设置于所述腹板外侧的腹板加劲肋以及踏板加劲肋，

其中，所述踏板加劲肋包括分别设置于所述踏板加肋板外侧的踏板外侧加劲肋和设置于所述踏板加肋板内侧的踏板内侧加劲肋。

10.根据权利要求1所述的轨道梁，其特征在于，所述轨道梁具有设定量的预拱度。