[发明专利]一种∪∩型真空管道梁

说明书

本发明公开了一种∪∩型真空管道梁，包括上部的∩型管道盖和下部的∪型轨道梁；所述∪型轨道梁包括左侧壁、右侧壁和轨底；所述∪型轨道梁的左侧壁和右侧壁的上端面靠近边缘处设有密封连接槽；所述上部的∩型管道盖的下端部与∪型轨道梁的左侧壁和右侧壁上端面上的密封连接槽匹配紧密扣合，形成中空的管道。本发明能够减少钢筋、混凝土等材料用量，有利于降低真空管道成本；也解决了单纯混凝土梁的气密性问题，同时能够有效地降低磁浮列车高速运行时的涡流阻力；还有效地解决了大气压差导致的结构强度问题；并可以有效地将电器线圈的发热传导到外界大气中。

技术领域

本发明属于真空管道磁悬浮交通系统领域，尤其是涉及一种∪∩型真空管道梁。

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，并且，以磁悬浮技术替代轮轨技术来消除机械摩擦阻力，即在列车上安装强磁体，在轨道上安装电气线圈，依靠强磁体与电气线圈之间的电磁作用力来提供列车运行所需要的悬浮力、导向力、牵引力和制动力。

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载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。磁悬浮列车技术取消了车轮和钢轨，消除了机械摩擦，但是需要在轨道上安装电气线圈，而电气线圈在通电工作过程中会发热。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计，从而致使列车、管道及安装在管道上的电器线圈温升，不仅恶化其工作性能，而且缩短其使用寿命。

其次，真空管道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要考虑传统轨道的垂向载荷之外，还必须考虑压差载荷，巨大的空气压差载荷会在真空管道的局部区域形成拉伸应力，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。

再次，磁悬浮列车上装载有强磁体，强磁体随着列车高速运行会在其临近的金属体内形成涡流，从而对列车的高速运行形成阻力。

此外，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。

目前，真空管道交通在世界范围内尚未能成熟地工程化实施与应用。从国内外有关资料披露的技术方案来看，参见图1所示，其基本结构特征为采用整体圆管结构，轨道建筑在圆管内的底部或顶部。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，且真空管道的气密性能也很好。

例如：中国专利CN1111123C、CN102361775A、CN107176173A等都公开整体圆管结构的真空管道。

但是，现有结构的真空管道存在以下几个技术缺陷：

1)现有真空管道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的限制而不能设计太高，更多的材料分布在水平方向上，造成这种管道的垂向刚度不足，水平刚度有余，材料强度性能没有充分利用。

2)在高架桥路段施工困难。现有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。