专利名称：磁浮交通的轨道结构及其制造方法
技术领域：
本发明总的涉及轨道结构，特别是涉及低速磁浮交通的轨道结构及其制造方法。
背景技术：
在常导线性异步电机驱动磁浮系统中，轨道梁的两侧为悬空的倒“U”形钢质铁磁性导轨。固定在磁浮列车上的悬浮兼导向用的电磁铁正好置于导轨下方，且铁心呈“U”形，与倒“U”的导轨相对。列车运行时，电磁铁从下方产生吸引导轨的吸力，列车利用此吸力而悬浮。当车体电磁铁与导轨发生横向错位时，它们之间产生斜向引力，该引力的水平分力将起到纠正错位的作用，从而实现导向功能。
上述系统采用短定子直线感应电机的驱动方式。即，在倒“U”形导轨的上表面敷设反应板(一般为铝质)作为直线电机的转子，在正对其上方的车体上安装有该直线电机的定子。当对定子通入三相交流电后，产生一个移动磁场，由于该磁场的作用而产生牵引力。
由前述低速磁浮系统的原理可以看出，其中的倒“U”形导轨(因其横截面像躺倒的“F”，常称为F钢板)是该系统轨道结构的关键部件。F钢板除了起到悬浮导向和驱动的作用外，还有支承列车滑撬走行轮并为列车液压制动钳的制动提供摩擦面的作用。因此，在工程应用中，将导轨与其支承结构结合在一起从而为列车提供运行轨道就成为磁浮交通系统建设的关键技术问题。
就上述的磁浮系统而言，如日本HSST常导低速磁浮线，以及国内低速磁浮试验线，其采用的轨道结构一般都是将作为轨道的F钢板通过轨枕支承在轨道梁上。日本专利JP3257201和中国专利CN2584643Y就揭示了这样的轨枕式磁浮交通轨道结构，其中的轨枕一般由工字钢或混凝土制成，轨枕通过螺栓连接于预埋在轨道梁顶面的垫板或预制混凝土垫块上。这种连接采用了传统铁路常用的轨枕形式，虽然能够解决低速磁浮轨道的安装问题，但其造价高，防腐处理等维护工作量大。此外，由于轨道梁面上设置许多根轨枕，给线路的日常维护以及紧急情况下旅客的疏散都带来了困难。在车辆高速行进时所产生的气流还会提高噪声水平。
日本专利JP3333301揭示了一种“吸引式磁悬浮车辆用的导轨、以及用于该导轨的行进系统”，其提出了一种直接将导轨连接于轨道梁侧面的导轨形式，从而解决了上述轨枕形式低速磁浮轨道结构存在的问题。然而，对于曲线线路上的轨道梁，采用该技术方案时，线路的横坡及横坡扭转必须设在轨道梁的梁体上。这样就需要采用不同的模板来制造具有不同曲线半径或曲线变化率的轨道梁，从而使轨道梁制造的要求和复杂程度大大提高，因而是非常不经济的。因此，该技术方案的适用性也受到了很大的限制。
日本专利JP4272301揭示了一种“轨道微调固定结构”，其提出了一种将导轨直接安装在轨道梁上表面两侧的形式。该技术方案也存在使轨道梁的制造变得复杂的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种结构简单、便于制造和安装的磁浮交通的轨道结构及其制造方法。
本发明的另一个目的在于，提供一种特别适用于曲线路段的磁浮交通轨道结构及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种磁浮交通的轨道结构，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，连接结构包括紧固件，其中，连接结构还包括设置在轨道梁与导轨之间作为结构连接件的垫块。
本发明还提供了一种磁浮交通的轨道结构的制造方法，包括如下步骤制备一轨道梁；制备一导轨，该导轨将被设置到所述轨道梁的上表面的两侧；还包括通过作为结构连接件的垫块将所述轨道梁和所述导轨固定连接的步骤。
为获得上述的轨道结构，本发明提供了三种可实施的方案。
方案一为工厂预制和机加工的钢构件作为垫块。钢构件主体为竖直放置的方钢管，该方钢管两侧通过螺栓连接或焊接角钢，分别连接导轨和混凝土轨道梁，轨道梁上预留有凸起的钢筋，插入方钢管中，在方钢管中浇筑混凝土，从而完成与轨道梁的连接。
方案二为预制混凝土垫块。垫块顶部预埋钢板，导轨与预埋钢板间通过螺栓进行连接；导轨与预埋钢板间除螺栓连接外，还可以附加设置扣件连接；将垫块上预埋的剪力钉以及抗拉螺栓插入轨道梁面预留孔，再浇筑混凝土实现导轨与轨道梁的连接。
方案三的核心部件为工字钢构件，该钢构件上翼缘向外挑出，以螺栓固定连接导轨，该钢构件下翼缘向轨道梁中心线伸出，下翼缘通过螺栓及焊接的剪力钉插入轨道梁内预留孔内，再通过浇筑混凝土实现与轨道梁的连接。
在以上提及的三种方案中，导轨位置的确定可采用以下两种方法方法一为在控制粗略精度的情况下，首先将垫块与轨道梁浇筑成一体，然后在导轨与预埋钢板间增加垫片精确调整位置，安装导轨。
方法二为首先将垫块与导轨固定在一起，利用工装并通过精确测量、调整导轨的空间位置，再将垫块与轨道梁通过灌浆连接起来。
在上述三种方案中，线路曲线横坡设置在所述垫块上，通过调整垫块高度及顶面倾角，与工厂弯曲定型的导轨配合，形成线路曲线线形。垫块在工厂内加工以达到一定的精度要求，由于垫块尺度较小，这是非常易于实现的。
本发明具有如下优点1.轨道梁型式统一，节省模板，降低了制造复杂程度和难度；2.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。
3.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。
图1是根据本发明第一实施例的轨道结构的剖视图；图2是上述轨道结构的局部放大的剖视图；图3是上述轨道结构的俯视图；图4是将上述轨道结构布置在曲线路段时的横坡设置图；图5是根据本发明第二实施例的轨道结构的剖视图；图6是将图5所示的轨道结构布置在曲线路段时的横坡设置图；图7是根据本发明第三实施例的轨道结构的剖视图；以及图8是将图7所示的轨道结构布置在曲线路段时的横坡设置图；
具体实施例方式
请参阅图1～8，图中凡是相同的构件都用相同的标号来表示。从各图中可以看出，本发明的轨道结构主要包括轨道梁2、位于轨道梁2上表面两侧的导轨1、以及将这两部分连接起来的连接结构。连接结构主要包括垫块3和例如螺栓之类的紧固件，还可以根据调整的需要而设置垫片4。本发明与现有技术的区别在于，在轨道梁2与导轨1之间设置了垫块3。这里所谓的“垫块3”不同于以往采用的调整用衬垫构件，而是将导轨1与轨道梁2连接起来的结构连接件。
图1～图4示出了根据本发明第一实施例的轨道结构。在该实施例中，垫块3是工厂预制的钢构件，包括作为主体的钢管34，以及与钢管通过螺栓52连接或者焊接而向轨道梁外侧伸出的角钢(第一延伸件)31。钢管34可以是如图所示的方钢管，也可以采用矩形的或其它适合的多边形形状。角钢31两端焊有加强肋32，导轨1通过螺栓51与角钢31连接。钢管34在靠近轨道梁中心线内侧底部焊有钢板(第二延伸件)35和加强肋33。钢板35上留有螺孔，以通过螺栓53与轨道梁连接。轨道梁上留有凸出的预埋钢筋(抗剪构件)61。在安装导轨时，将预埋钢筋61插入钢管34中，在钢管34和其下部轨道梁2的预留孔6中浇筑混凝土62，从而实现固定连接。
图4示出了根据本发明第一实施例的轨道结构应用于曲线路段的情况。从图中清楚可见，可按照线路要求，将工厂预制的垫块3、3’制造成具有不同高度且顶面有一定倾斜角，该倾斜角可例如可通过对角钢31进行加工而实现。
图5、图6示出了本发明的第二实施例。在该实施例中，垫块3为混凝土预制构件，其包含有预埋的顶面钢板38，以及焊接在顶面钢板38底面并从混凝土块伸出一段的剪力钉或抗拔螺栓(抗剪构件)37。垫块3与轨道梁2的连接固定是通过将垫块3底部的剪力钉或抗拔螺栓37伸入轨道梁上的预留孔6中后再浇筑混凝土而实现的。导轨1通过螺栓51与垫块顶面钢板38连接，两者之间视需要可以设置垫片4，以精密调整导轨位置。为了增加导轨1与垫块3之间连接的可靠性和安全性，还可设置扣件8以及连接扣件与垫块3的螺栓53。
图6示出了第二实施例的轨道结构应用于曲线路段的情况。从图中清楚可见，该曲线路段的横坡是通过在轨道梁2的顶面两侧设置具有不同高度且顶面有一定倾斜角的垫块3，3’来实现。
图7、图8示出了本发明的第三实施例。在该实施例中，垫块3是工厂焊制的工字形钢构件，其包含有向外侧伸出的上顶板31a、向内侧伸出的下底板35a、连接上顶板和下底板的腹板36、位于腹板两侧的加强肋板32、34、以及焊接在下底板35a底部的剪力钉或抗拔螺栓37。导轨1通过螺栓51及垫片4连接在垫块3的上顶板31a上。垫块3通过将剪力钉或抗拔螺栓37伸入轨道梁上的预留孔6中后再浇筑混凝土而与轨道梁2连接固定。为增加连接的可靠性，还可以在垫块下底板35a的靠近轨道梁中心线的一侧设置螺栓53。
图8为第三实施例中导轨连接形式在曲线路段的实施形式。线路横坡通过轨道梁2的顶面两侧设置不同高度垫块3，3’和相应的顶面倾斜角实现。工厂预制垫块3、3’时，通过改变腹板36高度以及上顶板31a的倾斜角制造不同规格的垫块。
采用上述三个实施例或其它类似形式的垫块以实现导轨1与轨道梁2之间的连接，例如可以使用以下所述两种不同的方式。
导轨1与轨道梁2的连接可以采用的一种方式如下。在架设轨道梁2之前，先将按线路线形要求的基本尺寸制造的垫块3以粗略的精度放置于轨道梁2上，并以如前所述的方式完成垫块3与轨道梁2的连接固定。在将固定了垫块3的轨道梁2架设到线路上之后，用特制工装固定两侧导轨1的相对位置，形成轨排。精密调整确定轨排位置后，再在导轨1与垫块3之间插入适当的垫片4，最后插入螺栓51，使导轨1固定。
导轨1与轨道梁的连接可以采取的另一种方式如下。将垫块3直接与临时固定在轨排上的两侧导轨1、1’用螺栓51连接固定。为便于将来调整导轨，导轨1与垫块4之间仍然可以设置垫片4。接着，将连同垫块3的轨排放置到轨道梁2的相应位置，将凸出的预埋钢筋61伸入方钢管34(第一实施例)，或者将剪力钉或抗拔螺栓37伸入轨道梁2上的预留孔6中(第二、第三实施例)。精确调整轨排位置(满足导轨1的位置安装精度要求)后，在方钢管34或预留孔6中浇筑混凝土，使垫块3与轨道梁2形成固定连接。
虽然以上结合较佳实施例对本发明的轨道结构作了详细的描述。但应该理解，熟悉本领域的普通技术人员应该可以在以上揭示内容的基础上作出各种等同的变换和改动。例如在承载不大的情况下，完全可以不采用预埋钢筋61和剪力钉或抗拔螺栓37，直接用水泥浇筑即可；所述的预埋钢筋61和剪力钉或抗拔螺栓37可以任意地设置在垫块和轨道梁之一上；第二实施例中所述的扣件8也可以应用于第一和第三实施例的轨道结构；还有，垫片4也可以根据需要任意地选用。因此，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种磁浮交通的轨道结构，包括轨道梁(2)、位于所述轨道梁(2)的上表面两侧的导轨(1)、以及将这两部分连接起来的连接结构，所述连接结构包括紧固件，其特征在于，所述连接结构还包括设置在所述轨道梁(2)与所述导轨(1)之间作为结构连接件的垫块(3)。
2.如权利要求1所述的轨道结构，其特征在于，所述垫块(3)是钢构件，其包括作为主体的钢管(34)，以及连接在所述钢管两侧的第一延伸件(31)和第二延伸件(35)，所述导轨(1)通过螺栓(51)与所述第一延伸件(31)连接，所述轨道梁(2)通过螺栓(53)与所述第二延伸件(35)连接，所述钢管(34)与所述轨道梁(2)通过浇筑混凝土固定连接。
3.如权利要求1所述的轨道结构，其特征在于，所述垫块(3)为混凝土预制构件，其包含混凝土主体以及预埋的顶面钢板(38)，所述导轨(1)通过螺栓(51)与所述顶面钢板(38)连接，所述混凝土主体与所述轨道梁(2)通过浇筑混凝土固定连接。
4.如权利要求1所述的轨道结构，其特征在于，所述垫块(3)是工字形钢构件，其包含有向外侧伸出的上顶板(31a)、向内侧伸出的下底板(35a)、连接上顶板和下底板的腹板(36)、以及连接于所述下底板的抗剪构件(37)，所述导轨(1)通过螺栓连接于上顶板(31a)，所述垫块(3)通过浇筑混凝土而与轨道梁(2)连接固定。
5.如权利要求1-4中任一项所述的轨道结构，其特征在于，在所述轨道梁(2)和所述垫块(3)之一上设置有凸出的抗剪构件(37、61)，该抗剪构件被插入所述轨道梁(2)和所述垫块(3)中的另一个，以加强所述轨道梁(2)与所述垫块(3)之间的连接。
6.如权利要求1-4中任一项所述的轨道结构，其特征在于，还设置有扣置于所述导轨(1)的扣件(8)，所述扣件通过螺栓(53)连接于所述垫块(3)。
7.如权利要求1-4中任一项所述的轨道结构，其特征在于，所述垫块(3)具有不同高度且顶面有一倾斜角。
8.一种磁浮交通的轨道结构的制造方法，包括如下步骤制备一轨道梁(2)；制备一导轨(1)，该导轨将被设置到所述轨道梁(2)的上表面的两侧；其特征在于，还包括通过作为结构连接件的垫块(3)将所述轨道梁和所述导轨固定连接的步骤。
9.如权利要求8所述的轨道结构的制造方法，其特征在于，所述通过作为结构连接件的垫块(3)将所述轨道梁和所述导轨固定连接的步骤包括先将所述垫块(3)固定连接于所述轨道梁(2)，而后再将导轨(1)固定连接于所述垫块。
10.如权利要求8所述的轨道结构的制造方法，其特征在于，所述通过作为结构连接件的垫块(3)将所述轨道梁和所述导轨固定连接的步骤包括先将所述垫块(3)固定连接于所述导轨(1)，而后再将所述垫块(3)固定连接于所述轨道梁(2)。
全文摘要
本发明提供了一种磁浮交通的轨道结构，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，连接结构包括紧固件，其中，连接结构还包括设置在轨道梁与导轨之间作为结构连接件的垫块。本发明还提供了制造上述轨道结构的方法。本发明的优点如下轨道梁型式统一，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。
文档编号E01B25/30GK101063287SQ200610026309
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者曾国锋, 曹雪峰, 朱志伟, 李三珍, 袁亦竑 申请人:上海磁浮交通工程技术研究中心