專利名稱：復合結構工字梁高架列車單軌道系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種屬于立體交通系統的高架列車軌道系統。特別涉及一種共設于一根鋼—混凝土復合結構工字型梁上的上下行復線式單軌系統的高架單軌列車軌道系統。
背景技術：
現代立體交通系統中的高架軌道是屬于造價低、施工期短及占地很少的立體交通系統，在多個方面優(yōu)于地鐵及地面上運行的公交列車。但是這類軌道系統仍可改進，如復線式高架城軌的軌道橋面寬達7.5米以上。過寬的軌道橋面不僅使橋體自身很重，需要使用加粗的重型雙柱橋墩，造價很高，同時寬大、笨重的橋體也會對周圍空間環(huán)境形成遮擋，影響其下面及周圍局部地表的植被生長，并造成視覺障礙，直接影響城市景觀等。由于這種重型的高架橋軌道交通系統通常僅用于城郊客運目的，較高的造價影響了其運行成本，形成了實際上的效率低下即資源浪費。這種笨重的高架軌道結構很大程度上取決于其上運行的列車的重量等。因此傳統高架軌道的使用受到了很大限制，特別在城市中。此外，盡管有許多新的高架或懸空類型的軌道列車系統的設計構想，如通過列車頂上部伸出的懸掛結構沿管狀懸空軌道運行的噴氣推進懸掛列車等。但是還有技術的、建造成本及運行成本等諸多具體問題需要解決。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是利用現有的成熟技術，提出一種結構簡單的、尤其滿足繁華都市立體交通要求的高架列車軌道系統。在以倒置的T型斷面混凝土軌道梁架為主承載梁而構成的鋼—混凝土復合型材料的工字型梁兩側設置上下行復線單軌道系統。這是一種與傳統地鐵和傳統高架軌道相比低能耗、低運行成本、低建造成本、短施工周期并具有比傳統城市高架列車更少占地面積及對周圍空間環(huán)境更少遮擋的高效、輕型軌道-列車系統?？纱媸?、郊的大部分公共交通運輸系統，特別是大都市中的公共交通。且有更快的運行速度、更低的運行費用及乘車的便利性。沒有平面交叉障礙的高架單軌系統使得運輸費用及乘車時間均大幅度降低。此外，由于使用大量的、成熟的傳統技術，因而還具備很高的可靠性。
由于傳統笨重的高架軌道結構很大程度上取決于其上運行的列車的重量等，現代科技、新材料及高架軌道的特點可將客運列車的重量大大減輕，特別是作為都市中公共交通的高架軌道客運列車可使用比傳統的列車輕便的底盤、更小的車輪及更輕的車廂結構等等?？墒拐麄€系統的重量成倍地減輕，如列車的自重甚至達到輕客運汽車的結構重量。因此這是一種新型客運軌道交通系統，是一種真正的輕型客運軌道交通系統，幾乎完全不同于傳統的、笨重的客運軌道。
本實用新型的目的通過下述技術方案予以實現。
本實用新型的單軌高架列車軌道系統的主要結構由上下分別設置有主、副鋼軌的鋼—混凝土復合型結構工字型斷面的軌道梁及T形橋墩兩部分組成，其中，分別設置在工字梁的左右兩側的上、下行復線，各設一套主副鋼軌。這種高架單軌道系統可沿公路設置，建在公路主、輔路之間的窄隔離帶上或緊靠公路的人行道一側。工字型軌道梁由高于4米的T形橋墩支撐。
由于使用了一次性整體澆鑄的工字型軌道梁的主承載梁即T型斷面混凝土軌道梁架，單軌、窄列車身以及主、副鋼軌均鋪設在工字型軌道梁上下翼緣的兩側邊沿等技術方案，形成了較窄的軌道梁寬度。尤其是2.6米的垂直尺度及兩側較薄的水平翼緣有效地提高軌道系統的強度，并顯著降低梁自重及建造成本并縮短施工周期。例如，采用寬度1.7米的窄車身結構列車，工字型軌道梁下部水平翼緣的寬度僅為2.5米，遠小于目前造價很高的復線式高架城軌那種重型結構軌道橋的寬度。此外，為減輕自重、增加有效載重量，安裝軌道的倒置T型梁水平翼緣是由中間較厚逐漸向邊沿減薄的結構。
由于工字型梁主體結構部分——倒置T型混凝土結構的橫截面結構尺寸(寬×高)約為2.5米×2.6米，因此工字型梁跨度可長達35米，每公里僅28個橋墩，約1.25平方米的橋墩圓斷面加上類似于城市道路過街橋且相當于過街橋2-3倍面積的高架車站使每公里高架軌道的實際占地面積僅約100平方米。方便的上下車及換乘不同線路列車的方式。尤其是換乘不同方向線路的列車，可以采用立交設置線路的方案，在極短距離內完成換乘處在上下不同高度的不同線路方向的列車。由于車身內僅可設置一列座位，因此寬度1.7米的窄車身也象普通公共汽車一樣有較多的站席。輕車身、快加速及立體交通特點，完全沒有傳統交通的高峰堵車等弊端。其最大運行時速可達100公里以上，對于全程50公里左右的較長運行線路來說，運行時間僅需35-40分鐘。
其優(yōu)點在于1.采用大量的傳統及現代的成熟技術，并采用結構簡單的整體T型鋼筋混凝土結構梁為主體部分，具有較高的可靠性；2.較長的跨度，梁的長度可達35米，橋墩數減少到每公里28個；3.結構簡潔輕便，施工周期短、成本低、見效快；4.采用了阻力(矩)較小的單列主車輪及單軌承重結構，能耗較低；5.較窄的車身使得由車身兩側不平衡施加于副軌上的側向力較??；6.單列車輪在鋼軌上運行時阻力矩小于雙軌列車，因此運行噪音較??；7.由于列車被主副鋼軌嚴格限制在上下軌道之間，因此行駛安全，不易發(fā)生脫軌事故；8.由于采用單梁、單橋墩結構，有效地減少了高架軌道系統的占地面積及對地表的遮擋作用；9.方便的上下車及換乘不同線路的方式；10.較輕的車身和立體交通的特點，因此具有快速及準時性；11.由于使用大量的、成熟的傳統技術，易于建造及實現商業(yè)運行；12.由于采用3-4個單列主車輪為一組的底盤設計方案，加上主軌均鋪設在平坦的工字梁下部水平翼緣上，因此由軌間接縫引起的震動及噪音較?。?3.T型梁體上部的副軌支架結構可有效降低列車側面的風阻，減輕梁自重，同時減少梁體對周圍環(huán)境的遮擋和對視覺的影響。


圖1、圖2分別是復合結構工字梁高架列車單軌道系統及列車結構在垂直于軌道軸線的斷面圖和復合結構工字梁高架列車單軌道系統1結構斷面圖，其中8是列車車箱，14、4分別是主、副軌，18是T型橋墩，17是18的上部，7是倒置的T型結構梁1中部豎墻部分，28是1的頂部，10、12及11分別是1的水平翼緣有不同斜角的上表面部分及側面，5是副軌的支架臂，6是其大端的固定螺栓，3是4的固定螺栓，9是T型結構梁1的底面；圖3是僅有副軌的支架臂5的工字型軌道梁結構1在垂直于軌道方向的結構斷面圖，2是副軌4的安裝面，15是14的安裝面；
圖4是倒置的T型軌道梁結構1在垂直于軌道方向的結構斷面圖，16是支架臂5的安裝面，，27是1兩端部的水平底面，22是1底部兩側的斜面；圖5是支架臂5的立體視圖。23為安裝孔，24為安裝面，25是小端副軌的安裝孔，26是5的T型斷面結構；圖6是復合結構工字梁高架列車單軌道系統1的局部結構俯視圖，5是副軌的支架臂的頂部俯視圖，19是梁結構1間的連結板，13是固定螺栓，20是13的安裝孔，21梁1端部間的接縫.
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施作進一步的描述。
由于采用了寬度僅1.7米的輕型客車廂的設計方案，因此，鋼—混凝土復合結構工字型軌道梁1的橫截面結構尺寸僅有(寬×高)2.5米×3米。其中，軌道梁1的主體部分——下部的倒置T型混凝土結構的橫截面結構尺寸為(寬×高)2.5米×2.6米，因此可采用長度約35米左右的超長混凝土軌道梁1，單橋墩18的數量減少到28根，也減少了施工周期及工程建造費用等。每根軌道梁1的自重約140噸，1的中部豎墻7的橫截面成下大上小的梯形，其厚度為上部約260毫米、接近10處的下部約400毫米，高度約有2.2米。為減少軌道梁的側向風壓及對列車的風阻，中間豎墻7上開設有結構孔，通常為橢圓形，孔的垂直向尺寸約為豎墻7高度的0.65倍，水平間距相當于約為1.5倍孔長的尺寸。軌道梁1的上部28兩側的兩個對稱分布的副軌支架臂5是鑄鋼材料，整體成向上彎曲狀，其大端面24尺度約為195毫米×230毫米(寬×高)，其上的安裝孔23為垂直向加長的孔，長寬比約為2∶1-3∶1，其大端24用螺栓6安裝固定在安裝面16上；小端面2尺度約為150毫米×135毫米(寬×高)，其上的安裝孔25間距約為110毫米。臂5的T字型橫截面結構尺寸從大端面24到小端面2逐漸變細，T形斷面的下部橫截面結構尺寸為190毫米×200毫米、上部橫截面結構尺寸約為150毫米×130毫米，相應的橫截面結構的壁厚約10±3毫米，5的間距為2±0.5米，但是副軌的支架臂5在軌道梁1兩端連結處的間距較小，此處的間距約為500毫米。
軌道梁1下部水平結構10、12間中部的厚度約為420毫米，兩側安裝主軌15處的厚度約為160毫米，軌道梁1兩端長度約1.2米處的兩側11處的厚度約為280毫米，軌道梁1其余部分的下部兩側均設有減重斜面(倒角)22。因此除梁1兩端外，11兩側邊緣處實際的厚度為165毫米。
軌道梁下部水平結構邊緣上的主軌14可使用22公斤/米的輕軌，其頭寬50.8毫米、腰厚10.7毫米，底部有安裝孔便于穿過固定螺栓。主軌間的連接與通常輕軌接頭連接方式相同。
副軌4的斷面結構類似為T形結構的水平頂部附加了一個半圓柱體，水平向安裝的固定螺栓3穿過副軌4的安裝孔，安裝孔為沿4軸線方向加長的水平向長孔，其長寬比約為2∶1-3∶1。
共有兩對主、副軌道對稱分布在1的兩側翼緣的邊緣，形成上下行復線軌道結構。其中14鋪設于軌道梁1的主體部分——倒置的T型混凝土結構1下部水平翼緣結構上的兩側邊緣安裝面15上，4鋪設固定于軌道梁1上部的兩個對稱分布的副軌支架臂5的小端的垂直面2上。
橋墩18的下部為圓柱體，其余部分包括上部橫梁及地面以下基礎等與通常道路橋梁的類似結構相同。
軌道梁1間由連結板19連結固定，其作用是對正軌道梁。連結板19的尺寸約為700×240×30毫米，19上有四個沿1軸線方向加長1-2倍的安裝長孔20，13是M24-M30固定螺栓。
權利要求1.一種復合結構工字梁高架列車單軌道系統，由倒置T型斷面的混凝土軌道梁為主承載梁架而構成的復合型材料的工字型軌道梁、分設于工字梁上下兩側翼緣邊緣的副、主鋼軌及T形橋墩三部分組成，其技術特征在于工字型軌道梁的下部為T型斷面結構的主承載梁(1)、頂部為一定間隔的副軌道(4)的支架臂(5)。
2.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，復合結構工字梁首尾兩端的頂部(28)處設有對正軌道梁(1)的梁結構間連結板(19)。
3.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，上、下行復線的主、副單軌分別設置在同一個工字型梁(1)斷面左右兩側的上、下翼緣結構的專用安裝面(2)、(15)處。
4.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，T型斷面結構的主承載梁(1)中間的豎墻(7)斷面為上窄下寬的梯形。
5.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，倒置T型混凝土軌道梁下部結構(12)是中央加厚，兩側翼逐漸減薄的結構。
6.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，T型斷面結構的主承載梁(1)兩側下部水平翼緣結構與中間豎墻(7)之間有過渡連結面(10)。
7.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，梁下部水平翼緣部分的平均厚度是中間豎墻(7)水平向平均厚度的1±0.25倍。
8.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，梁(1)下部兩側的水平翼緣結構邊緣處的主軌道專用安裝面(15)略低于其周圍的表面。
9.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，中間豎墻(7)上開設有結構孔。
10.根據權力要求1所述的復合結構工字梁高架列車單軌道系統，其技術特征在于，主承載梁(1)頂部兩側的支架臂(5)的大端安裝面(24)上設有垂直向加長的安裝孔(23)。
專利摘要本實用新型公開了一種復合結構工字梁高架列車單軌道系統，這是一種上下行復線單軌道同設于一根工字型軌道梁兩側的立體軌道系統。其主體結構由下部為主承載結構梁體的倒置T型斷面的混凝土結構梁，頂部為間隔約2±0.5米的鑄鋼材料副軌支架臂而構成鋼—混凝土復合型材料的工字型軌道梁。整復合結構工字梁高架列車單軌道系統包括工字型斷面的鋼—混凝土軌道梁，分設于工字型軌道梁上下兩側翼緣邊緣的副、主鋼軌及T型混凝土單橋墩。
文檔編號E01B25/08GK2675726SQ20032010250
公開日2005年2月2日 申請日期2003年11月3日 優(yōu)先權日2003年11月3日
發(fā)明者董偉 申請人:艾喬喬