外包金属膜的双线轨道梁及具有其的单管双线真空管道制造技术

本发明专利技术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。应用本发明专利技术的技术方案，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。

【技术实现步骤摘要】
外包金属膜的双线轨道梁及具有其的单管双线真空管道
本专利技术涉及磁悬浮真空管道交通系统
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。根据本专利技术的一方面，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/n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；/n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；/n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；/n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。/n...

【技术特征摘要】
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。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德刚，毛凯，张艳清，李少伟，贾允祥，任晓博，薄靖龙，刘骁，查小菲，张娜，李萍，余笔超，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11