[发明专利]具有金属带的双线轨道梁及单管双线真空管道

说明书

本发明提供了一种具有金属带的双线轨道梁及单管双线真空管道，双线轨道梁包括第一、第二轨道、连接盖板和多个金属带，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，各个侧壁均包括多个加强筋，任一金属带设置在第一侧壁的加强筋、第一轨道底部结构、第二侧壁的加强筋、连接盖板、第三侧壁的加强筋、第二轨道底部结构以及第四侧壁的加强筋的外侧，金属带用于抵抗由双线轨道梁的内外大气压差作用所导致的双线轨道梁外侧所产生的拉伸应力。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、电气线圈温升过高、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，尤其涉及一种具有金属带的双线轨道梁及单管双线真空管道。

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12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13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。