中低速磁浮系統軌道f軌接頭結構的制作方法
【專利摘要】中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，以簡化接頭結構，便于安裝和加工，且可自行對中復位的F軌接頭結構，大大提高了軌排鋪設效率，減少了F軌維護成本。在主F軌連接端在外腿與內腿之間的頂部設置相對于頂面下沉的連接凸臺，該連接凸臺的縱向前端具有橫向伸出的主限位扣；所述副F軌外側縱向兩端的底面設置有與連接凸臺相對應的凹腔，凹腔的外端具有橫向內縮的副限位扣，在凹腔的頂壁上橫向間隔開設有兩條縱向延伸的長孔槽；套裝有止退墊圈的螺栓于該兩條長孔槽內使F軌、副F軌形成可拆卸連接，在連接凸臺的兩側設置其兩端分別作用于主限位扣、副限位扣的彈性復位構件。
【專利說明】中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及中低速磁浮軌道交通系統，特別涉及一種中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構。
【背景技術】
[0002]中低速磁浮軌道交通采用常導電磁鐵吸力型懸浮和導向技術，通過車輛懸浮架上的U型電磁鐵與F型鋼軌之間的電磁吸引力，實現車輛的懸浮和導向。目前國內已有應用的中低速磁浮軌道結構，主要采用鋼軌枕型式，軌道自上而下主要由感應板、F軌、伸縮節、連接件及緊固件、H型鋼軌枕、扣件系統、道床(承軌臺)等部分組成，以軌排為單元整體鋪裝。F軌、鋼軌枕和感應板在工廠或現場組裝基地組裝成軌排，軌排在現場通過F軌接頭結構連接起來，以保證軌道垂向、橫向對中和縱向足夠的溫差伸縮位移調節量。F軌接頭結構的設計需充分考慮磁浮軌道的熱脹冷縮特性、F軌不平順要求、行車穩定性需求以及運營維護的便捷性，F軌接頭結構的連接強度、穩定性和可靠性是列車安全、平穩和快速運行的關鍵。
[0003]國內外多個機構都展開了 F軌連接接頭的設計和研究，以日本和中國研究機構居多，日本專利JP04-153401、JP、美國專利US5199674A、中國專利CN200710094043.0、CN201210541691.7、CN201220135832.0 等公開提出了多種不同型式的接頭。
[0004]日本專利JP04-153401和美國專利US5199674分別在1992年和1993年公開了可連接道岔區軌道和小半徑曲線軌道的一種F軌接頭結構，設計了一個副F軌與兩個主F軌相對獨立的連接型式，且主副F軌間可維持一定的轉角，以實現曲線軌道連接。此專利結構在國內外中低速磁浮試驗線和運營線上都有應用。
[0005]日本專利JP在2003年公開了一種對專利JP04-153401的改進結構，主要用于曲線軌道的連接，采用“井”字形鋼軌枕和2個副F軌連接結構以適應較大的軌道伸縮量和曲線軌道連接剛度。此專利結構的應用亦比較廣泛。
[0006]中國專利CN200710094043.0在2009年公開了一種圓弧端面的F軌接頭結構，在兩段F軌端面設計了圓弧端面型凹凸鑲嵌面，以適應被動導向形式的低速磁浮系統。此專利結構還可實現道岔轉向的伸長調整。
[0007]中國專利CN201220135832.0在2012年公開了一種由凸臺、凹槽構成的對中連接副的軌道接頭結構，主F軌和副F軌采用4顆螺釘通過連接孔和連接槽實現連接。此結構在主副F軌連接處設置了由復位孔構成的自動復位連接副，利用彈性復位裝置與復位孔的配合，實現F軌的自動回位。
[0008]中國專利CN201210541691.7在2013年公開了一種凸臺和凹槽連接副連接接頭，在副F軌上設計了內極腹凹槽和外極腹凹槽，主F軌上設計了內極腹凸臺、外極腹凸臺，并通過凹槽上的連接槽實現溫差伸縮量的調節。
[0009]以上描述的接頭結構，理論上均能滿足中低速磁浮軌道的連接要求，但仍存在接頭連接強度、抗扭剛度和限位能力不足的情況，易導致軌道整體精度的下降，影響車輛運行，增加運營維護的成本。
[0010]在國內既有已投入實際試驗線或運營線的軌道連接接頭中，運用在直線軌道上的雙縫接頭結構，即現有的JII型接頭結構(如圖1所示)。主F軌加工了帶螺孔凸臺和縱向限位扣，并在翼軌上焊接了兩塊翼軌墊塊，以配合副F軌的放置；利用壓板和連接螺釘將帶凹槽和縱向限位扣的副F軌連接到主F軌上，實現軌道的連接。在運營過程中，此結構處曾出現過主副F軌之間垂向不平順(高差)超標的情況，導致車輛直線電機感應線圈和感應板間隙過小，發生過感應線圈與感應板的碰撞；車輛在非懸浮狀態，利用應急支撐輪前行時，每當支撐輪滾動通過軌縫，都要承受較大的軌縫沖擊，且因副F軌長度不足，導致車輛在短時間內承受兩次沖擊振動影響，影響車輛懸浮控制；副F軌兩端4顆螺釘施加到壓板的壓力，在接頭安裝和實際運用過程中較難保持一致，從而導致副F軌容易跑偏，形成單個大軌縫，影響車輛行車。

【發明內容】

[0011]本發明所要解決的技術問題是提供一種中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，以簡化接頭結構，便于安裝和加工，且可自行對中復位的F軌接頭結構，大大提高了軌排鋪設效率，減少了 F軌維護成本。
[0012]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0013]本發明的中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，包括其兩端分別與一段主F軌連接端形成連接的副F軌，其特征是:所述主F軌連接端在外腿與內腿之間的頂部設置相對于頂面下沉的連接凸臺，該連接凸臺的縱向前端具有橫向伸出的主限位扣；所述副F軌外側縱向兩端的底面設置有與連接凸臺相對應的凹腔，凹腔的外端具有橫向內縮的副限位扣，在凹腔的頂壁上橫向間隔開設有兩條縱向延伸的長孔槽；套裝有止退墊圈的螺栓于該兩條長孔槽內使F軌、副F軌形成可拆卸連接，在連接凸臺的兩側設置其兩端分別作用于主限位扣、副限位扣的彈性復位構件。
[0014]所述主F軌連接端在翼軌底面固定設置有縱向伸出的連接塊，該連接塊上開設有縱向延伸的長孔槽，套裝有止退墊圈的螺栓于該長孔槽內使主F軌、副F軌形成可拆卸連接。
[0015]本發明的有益效果是，主副F軌頂部限位扣的定位方式以及限位扣中彈性復位元件的設計，有效地釋放了主F軌因溫差而引起的縱向伸縮變形，并自行實現了副F軌的縱向對中性能，避免了副F軌因兩端接頭處螺釘壓緊力和接觸面摩擦力不同而導致的整體偏移現象；加大了副F軌的整體抗扭剛度，利于接頭平順度的控制。使主副F軌中心線可以形成一定的夾角，通過防轉墊圈巧妙地將副F軌的直線沉孔槽和翼軌連接塊的直線槽孔利用起來釋放曲線段F軌的自由伸縮，基本不影響此結構在曲線上的軌縫調整量，能適應20?40mm的軌縫變化；結構簡單、便于安裝和加工，且易于維護，可極大提高軌排鋪設效率，減少投資和運營維護成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本說明書包括如下七幅附圖:[0017]圖1是現有中低速磁浮系統軌道F軌JII型接頭結構的示意圖；
[0018]圖2是本發明中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構的立體圖；
[0019]圖3是本發明中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構的立體分解圖；
[0020]圖4是本發明中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構中主F軌的立體圖；
[0021]圖5是本發明中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構中副F軌的俯視圖；
[0022]圖6是本發明中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構曲線段的俯視圖；
[0023]圖7是本發明中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構直線段的立體圖；
[0024]圖中示出構件名稱及所對應的標記:主F軌10、外腿101、內腿102、翼軌103、凸臺
11、主限位扣12、連接塊13、長孔槽131 JIjF軌20、長孔槽21、凹腔22、副限位扣23、軌縫通孔24;彈性復位構件30。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0026]參照圖2，本發明的中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，包括其兩端分別與一段主F軌10連接端形成連接的副F軌20。參照圖3和圖4，所述主F軌10連接端在外腿101與內腿102之間的頂部設置相對于頂面下沉的凸臺11，該連接凸臺11的縱向前端具有橫向伸出的主限位扣12。參照圖3和圖5，所述副F軌20外側縱向兩端的底面設置有與連接凸臺11相對應的凹腔22，凹腔22的外端具有橫向內縮的副限位扣23，在凹腔22的頂壁上橫向間隔開設有兩條縱向延伸的長孔槽21。參照圖3，套裝有止退墊圈的螺栓于該兩條長孔槽21內使F軌10、副F軌20形成可拆卸連接，在連接凸臺11的兩側設置其兩端分別作用于主限位扣12、副限位扣23的彈性復位構件30。
[0027]參照圖4，連接凸臺11上設置有兩個位置與兩條長孔槽21對應的螺紋孔，該兩個螺紋孔盡量布局在連接凸臺11兩側，間距加大以加強副F軌20的抗扭剛度。主F軌上水平方向布置的2處主限位扣12，一方面可充分利用主F軌10的頂部空間，且不影響懸浮控制對F軌外腿101、內腿102的功能需求，另一方面還可以加強兩段主F軌10縱向連接的可靠性。此凸臺與F軌仍然呈一體，保證了懸浮間隙傳感器所需要探測的軌面的完整性。參照圖4，在主限位扣12根部設計了退刀槽，增大了彈性復位元件30與主限位扣12在縱向的接觸面積，同時也降低了主限位扣12的加工難度。為避免應力集中，并保護作業人員安全，在主F軌10連接凸臺11根部和凸部相應地設計圓角和倒角。
[0028]參照圖3和圖5，副F軌20上的副限位扣23，主要是與主F軌10的限主限位扣12進行配合，并在橫向留有一定的間隙，一方面實現主F軌10、副F軌20之間可靠的縱向限位，限制主F軌10上過大的縱向伸縮量；另一方面滿足適應曲線段連接的主F軌10、副F軌20間的旋轉需求。彈性復位構件30的可壓縮量至少應達到接頭的軌縫預留量，彈性復位元件構件30既可以吸收主F軌10、副F軌20的縱向伸縮能量，亦可以實現副F軌20的縱向對中，避免副F軌20因兩端接頭處螺釘壓緊力和接觸面摩擦力不同而導致的整體偏移現象。副F軌20縱向長度的確定，既要結合中低速磁浮系統懸浮控制器控制策略和要求，亦需結合曲線軌道特性(曲線半徑等)和接頭地理布局信息。
[0029]參照圖5，所述凹腔22內端的頂部開設有軌縫通孔24。軌縫通孔24的設置主要是為了不影響懸浮間隙傳感器的數據來源，即懸浮間隙傳感器通過接頭時，其探測面情況只能有兩種，一種是主F軌10的下表面(反映實際真實的懸浮間隙)，另一種是無法反饋信號的通孔，從而保證了傳感器信號的單一性，便于懸浮控制器的設計。在副F軌20副限位扣23根部也設計了退刀槽，盡可能增大了彈性復位構件30端面與副限位扣23的接觸面積。并在副F軌10凹腔22的根部和凸部等位置也設計了相應的圓角和倒角，以避免應力集中，滿足接頭結構實用性。主F軌10、副F軌20凸部倒角的設置，還利于副F軌在曲線軌道上使用時，加大主副F軌之間的偏轉角度。
[0030]參照圖3和圖5，所述主F軌10連接端在翼軌103底面固定設置有縱向伸出的連接塊13，該連接塊13上開設有縱向延伸的長孔槽131，套裝有止退墊圈的螺栓于該長孔槽131內使主F軌10、副F軌20形成可拆卸連接，從而加大了副F軌20的整體抗扭剛度，并更好地控制了接頭平順度。
[0031]參照圖6，本發明可以用于曲線軌道段的連接。在曲線軌道上，副F軌20中心線和主F軌10中心線之間形成了夾角α，角度大小可根據線路特點(曲線半徑、接頭地理布局
息)進行調節等。
[0032]本發明在F軌翼軌處軌縫的布局方式上，設計了兩種接縫方式，都較既有的平行布局方式有了很大的改動。
[0033]參照圖7，第一種接縫布局方式采用直角軌縫過渡結構，即所述翼軌103縱向端面與相對應的副F軌20內側端面為相配合的直角折面，當支撐輪在設計位置(懸浮架未產生橫向偏移的情況)沿縱向方向滾動經過此軌縫時，首先主F軌10與半個滾輪接觸，并承受其滾動前行；待車輪滾過軌縫，即可以由副F軌20承受另一半輪子前行，從而使得支撐輪過軌縫時，支撐輪的碰撞面僅有半個支撐輪寬度，緩解了支撐輪在軌縫處面臨的接觸面突變的情況，可減小了支撐輪承受的沖擊振動。當懸浮架允許的橫向運動量小于支撐輪寬度一半時，此軌縫過渡結構的設計思路都是有效的，僅兩段直角過渡段承受的支撐輪面積有所不同，亦是能緩解既有平行接縫引起的沖擊。
[0034]參照圖2，所述翼軌103縱向端面與相對應的副F軌20內側端面為相配合的斜角面。當支撐輪滾動經過此軌縫時，支撐輪與主F軌10的翼軌103接觸平面的變化是漸變的，逐漸增大，可很大程度地減少支撐輪接觸面突變引起的沖擊振動，有效減小了支撐輪過軌縫時的振動。對于車輛懸浮架整體出現偏大的橫向運動時，此過渡結構對應急支撐輪的接觸面緩變效應依然有效。
[0035]以上所述只是用圖解說明本發明中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構的一些原理，并非是要將本發明局限在所示和所述的具體結構和適用范圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本發明所申請的專利范圍。
【權利要求】
1.中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，包括其兩端分別與一段主F軌(10)連接端形成連接的副F軌(20)，其特征是:所述主F軌(10)連接端在外腿(101)與內腿(102)之間的頂部設置相對于頂面下沉的凸臺(11)，該連接凸臺(11)的縱向前端具有橫向伸出的主限位扣(12);所述副F軌(20)外側縱向兩端的底面設置有與連接凸臺(11)相對應的凹腔(22)，凹腔(22)的外端具有橫向內縮的副限位扣(23)，在凹腔(22)的頂壁上橫向間隔開設有兩條縱向延伸的長孔槽(21);套裝有止退墊圈的螺栓于該兩條長孔槽內(21)使F軌(10)、副F軌(20)形成可拆卸連接，在連接凸臺(11)的兩側設置其兩端分別作用于主限位扣(12)、副限位扣(23)的彈性復位構件(30)。
2.如權利要求1所述的中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，其特征在于:所述主F軌(10)連接端在翼軌(103)底面固定設置有縱向伸出的連接塊(13)，該連接塊(13)上開設有縱向延伸的長孔槽(131)，套裝有止退墊圈的螺栓于該長孔槽(131)內使F軌(10) ^iJF軌(20)形成可拆卸連接。
3.如權利要求1所述的中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，其特征在于:所述凹腔(22)內端的頂部開設有軌縫通孔(24)。
4.如權利要求1所述的中低速磁浮系統軌道F軌接頭結構，其特征在于:所述翼軌(103)縱向端面與相對應 的 副F軌(20)內側端面為相配合的斜角面或者直角折面。
【文檔編號】E01B25/32GK103938506SQ201410203178
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】李艷, 蔡文鋒, 顏華, 林紅松, 張雷, 余浩偉 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司