专利名称：复合结构工字梁高架列车单轨道系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种属于立体交通系统的高架列车轨道系统。特别涉及一种共设于一根钢—混凝土复合结构工字型梁上的上下行复线式单轨系统的高架单轨列车轨道系统。
背景技术：
现代立体交通系统中的高架轨道是属于造价低、施工期短及占地很少的立体交通系统，在多个方面优于地铁及地面上运行的公交列车。但是这类轨道系统仍可改进，如复线式高架城轨的轨道桥面宽达7.5米以上。过宽的轨道桥面不仅使桥体自身很重，需要使用加粗的重型双柱桥墩，造价很高，同时宽大、笨重的桥体也会对周围空间环境形成遮挡，影响其下面及周围局部地表的植被生长，并造成视觉障碍，直接影响城市景观等。由于这种重型的高架桥轨道交通系统通常仅用于城郊客运目的，较高的造价影响了其运行成本，形成了实际上的效率低下即资源浪费。这种笨重的高架轨道结构很大程度上取决于其上运行的列车的重量等。因此传统高架轨道的使用受到了很大限制，特别在城市中。此外，尽管有许多新的高架或悬空类型的轨道列车系统的设计构想，如通过列车顶上部伸出的悬挂结构沿管状悬空轨道运行的喷气推进悬挂列车等。但是还有技术的、建造成本及运行成本等诸多具体问题需要解决。
发明内容
本实用新型的目的是利用现有的成熟技术，提出一种结构简单的、尤其满足繁华都市立体交通要求的高架列车轨道系统。在以倒置的T型断面混凝土轨道梁架为主承载梁而构成的钢—混凝土复合型材料的工字型梁两侧设置上下行复线单轨道系统。这是一种与传统地铁和传统高架轨道相比低能耗、低运行成本、低建造成本、短施工周期并具有比传统城市高架列车更少占地面积及对周围空间环境更少遮挡的高效、轻型轨道-列车系统。可代替市、郊的大部分公共交通运输系统，特别是大都市中的公共交通。且有更快的运行速度、更低的运行费用及乘车的便利性。没有平面交叉障碍的高架单轨系统使得运输费用及乘车时间均大幅度降低。此外，由于使用大量的、成熟的传统技术，因而还具备很高的可靠性。
由于传统笨重的高架轨道结构很大程度上取决于其上运行的列车的重量等，现代科技、新材料及高架轨道的特点可将客运列车的重量大大减轻，特别是作为都市中公共交通的高架轨道客运列车可使用比传统的列车轻便的底盘、更小的车轮及更轻的车厢结构等等。可使整个系统的重量成倍地减轻，如列车的自重甚至达到轻客运汽车的结构重量。因此这是一种新型客运轨道交通系统，是一种真正的轻型客运轨道交通系统，几乎完全不同于传统的、笨重的客运轨道。
本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。
本实用新型的单轨高架列车轨道系统的主要结构由上下分别设置有主、副钢轨的钢—混凝土复合型结构工字型断面的轨道梁及T形桥墩两部分组成，其中，分别设置在工字梁的左右两侧的上、下行复线，各设一套主副钢轨。这种高架单轨道系统可沿公路设置，建在公路主、辅路之间的窄隔离带上或紧靠公路的人行道一侧。工字型轨道梁由高于4米的T形桥墩支撑。
由于使用了一次性整体浇铸的工字型轨道梁的主承载梁即T型断面混凝土轨道梁架，单轨、窄列车身以及主、副钢轨均铺设在工字型轨道梁上下翼缘的两侧边沿等技术方案，形成了较窄的轨道梁宽度。尤其是2.6米的垂直尺度及两侧较薄的水平翼缘有效地提高轨道系统的强度，并显著降低梁自重及建造成本并缩短施工周期。例如，采用宽度1.7米的窄车身结构列车，工字型轨道梁下部水平翼缘的宽度仅为2.5米，远小于目前造价很高的复线式高架城轨那种重型结构轨道桥的宽度。此外，为减轻自重、增加有效载重量，安装轨道的倒置T型梁水平翼缘是由中间较厚逐渐向边沿减薄的结构。
由于工字型梁主体结构部分——倒置T型混凝土结构的横截面结构尺寸(宽×高)约为2.5米×2.6米，因此工字型梁跨度可长达35米，每公里仅28个桥墩，约1.25平方米的桥墩圆断面加上类似于城市道路过街桥且相当于过街桥2-3倍面积的高架车站使每公里高架轨道的实际占地面积仅约100平方米。方便的上下车及换乘不同线路列车的方式。尤其是换乘不同方向线路的列车，可以采用立交设置线路的方案，在极短距离内完成换乘处在上下不同高度的不同线路方向的列车。由于车身内仅可设置一列座位，因此宽度1.7米的窄车身也象普通公共汽车一样有较多的站席。轻车身、快加速及立体交通特点，完全没有传统交通的高峰堵车等弊端。其最大运行时速可达100公里以上，对于全程50公里左右的较长运行线路来说，运行时间仅需35-40分钟。
其优点在于1.采用大量的传统及现代的成熟技术，并采用结构简单的整体T型钢筋混凝土结构梁为主体部分，具有较高的可靠性；2.较长的跨度，梁的长度可达35米，桥墩数减少到每公里28个；3.结构简洁轻便，施工周期短、成本低、见效快；4.采用了阻力(矩)较小的单列主车轮及单轨承重结构，能耗较低；5.较窄的车身使得由车身两侧不平衡施加于副轨上的侧向力较小；6.单列车轮在钢轨上运行时阻力矩小于双轨列车，因此运行噪音较小；7.由于列车被主副钢轨严格限制在上下轨道之间，因此行驶安全，不易发生脱轨事故；8.由于采用单梁、单桥墩结构，有效地减少了高架轨道系统的占地面积及对地表的遮挡作用；9.方便的上下车及换乘不同线路的方式；10.较轻的车身和立体交通的特点，因此具有快速及准时性；11.由于使用大量的、成熟的传统技术，易于建造及实现商业运行；12.由于采用3-4个单列主车轮为一组的底盘设计方案，加上主轨均铺设在平坦的工字梁下部水平翼缘上，因此由轨间接缝引起的震动及噪音较小；13.T型梁体上部的副轨支架结构可有效降低列车侧面的风阻，减轻梁自重，同时减少梁体对周围环境的遮挡和对视觉的影响。
图1、图2分别是复合结构工字梁高架列车单轨道系统及列车结构在垂直于轨道轴线的断面图和复合结构工字梁高架列车单轨道系统1结构断面图，其中8是列车车箱，14、4分别是主、副轨，18是T型桥墩，17是18的上部，7是倒置的T型结构梁1中部竖墙部分，28是1的顶部，10、12及11分别是1的水平翼缘有不同斜角的上表面部分及侧面，5是副轨的支架臂，6是其大端的固定螺栓，3是4的固定螺栓，9是T型结构梁1的底面；图3是仅有副轨的支架臂5的工字型轨道梁结构1在垂直于轨道方向的结构断面图，2是副轨4的安装面，15是14的安装面；
图4是倒置的T型轨道梁结构1在垂直于轨道方向的结构断面图，16是支架臂5的安装面，，27是1两端部的水平底面，22是1底部两侧的斜面；图5是支架臂5的立体视图。23为安装孔，24为安装面，25是小端副轨的安装孔，26是5的T型断面结构；图6是复合结构工字梁高架列车单轨道系统1的局部结构俯视图，5是副轨的支架臂的顶部俯视图，19是梁结构1间的连结板，13是固定螺栓，20是13的安装孔，21梁1端部间的接缝.
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施作进一步的描述。
由于采用了宽度仅1.7米的轻型客车厢的设计方案，因此，钢—混凝土复合结构工字型轨道梁1的横截面结构尺寸仅有(宽×高)2.5米×3米。其中，轨道梁1的主体部分——下部的倒置T型混凝土结构的横截面结构尺寸为(宽×高)2.5米×2.6米，因此可采用长度约35米左右的超长混凝土轨道梁1，单桥墩18的数量减少到28根，也减少了施工周期及工程建造费用等。每根轨道梁1的自重约140吨，1的中部竖墙7的横截面成下大上小的梯形，其厚度为上部约260毫米、接近10处的下部约400毫米，高度约有2.2米。为减少轨道梁的侧向风压及对列车的风阻，中间竖墙7上开设有结构孔，通常为椭圆形，孔的垂直向尺寸约为竖墙7高度的0.65倍，水平间距相当于约为1.5倍孔长的尺寸。轨道梁1的上部28两侧的两个对称分布的副轨支架臂5是铸钢材料，整体成向上弯曲状，其大端面24尺度约为195毫米×230毫米(宽×高)，其上的安装孔23为垂直向加长的孔，长宽比约为2∶1-3∶1，其大端24用螺栓6安装固定在安装面16上；小端面2尺度约为150毫米×135毫米(宽×高)，其上的安装孔25间距约为110毫米。臂5的T字型横截面结构尺寸从大端面24到小端面2逐渐变细，T形断面的下部横截面结构尺寸为190毫米×200毫米、上部横截面结构尺寸约为150毫米×130毫米，相应的横截面结构的壁厚约10±3毫米，5的间距为2±0.5米，但是副轨的支架臂5在轨道梁1两端连结处的间距较小，此处的间距约为500毫米。
轨道梁1下部水平结构10、12间中部的厚度约为420毫米，两侧安装主轨15处的厚度约为160毫米，轨道梁1两端长度约1.2米处的两侧11处的厚度约为280毫米，轨道梁1其余部分的下部两侧均设有减重斜面(倒角)22。因此除梁1两端外，11两侧边缘处实际的厚度为165毫米。
轨道梁下部水平结构边缘上的主轨14可使用22公斤/米的轻轨，其头宽50.8毫米、腰厚10.7毫米，底部有安装孔便于穿过固定螺栓。主轨间的连接与通常轻轨接头连接方式相同。
副轨4的断面结构类似为T形结构的水平顶部附加了一个半圆柱体，水平向安装的固定螺栓3穿过副轨4的安装孔，安装孔为沿4轴线方向加长的水平向长孔，其长宽比约为2∶1-3∶1。
共有两对主、副轨道对称分布在1的两侧翼缘的边缘，形成上下行复线轨道结构。其中14铺设于轨道梁1的主体部分——倒置的T型混凝土结构1下部水平翼缘结构上的两侧边缘安装面15上，4铺设固定于轨道梁1上部的两个对称分布的副轨支架臂5的小端的垂直面2上。
桥墩18的下部为圆柱体，其余部分包括上部横梁及地面以下基础等与通常道路桥梁的类似结构相同。
轨道梁1间由连结板19连结固定，其作用是对正轨道梁。连结板19的尺寸约为700×240×30毫米，19上有四个沿1轴线方向加长1-2倍的安装长孔20，13是M24-M30固定螺栓。
权利要求1.一种复合结构工字梁高架列车单轨道系统，由倒置T型断面的混凝土轨道梁为主承载梁架而构成的复合型材料的工字型轨道梁、分设于工字梁上下两侧翼缘边缘的副、主钢轨及T形桥墩三部分组成，其技术特征在于工字型轨道梁的下部为T型断面结构的主承载梁(1)、顶部为一定间隔的副轨道(4)的支架臂(5)。
2.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，复合结构工字梁首尾两端的顶部(28)处设有对正轨道梁(1)的梁结构间连结板(19)。
3.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，上、下行复线的主、副单轨分别设置在同一个工字型梁(1)断面左右两侧的上、下翼缘结构的专用安装面(2)、(15)处。
4.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，T型断面结构的主承载梁(1)中间的竖墙(7)断面为上窄下宽的梯形。
5.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，倒置T型混凝土轨道梁下部结构(12)是中央加厚，两侧翼逐渐减薄的结构。
6.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，T型断面结构的主承载梁(1)两侧下部水平翼缘结构与中间竖墙(7)之间有过渡连结面(10)。
7.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，梁下部水平翼缘部分的平均厚度是中间竖墙(7)水平向平均厚度的1±0.25倍。
8.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，梁(1)下部两侧的水平翼缘结构边缘处的主轨道专用安装面(15)略低于其周围的表面。
9.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，中间竖墙(7)上开设有结构孔。
10.根据权力要求1所述的复合结构工字梁高架列车单轨道系统，其技术特征在于，主承载梁(1)顶部两侧的支架臂(5)的大端安装面(24)上设有垂直向加长的安装孔(23)。
专利摘要本实用新型公开了一种复合结构工字梁高架列车单轨道系统，这是一种上下行复线单轨道同设于一根工字型轨道梁两侧的立体轨道系统。其主体结构由下部为主承载结构梁体的倒置T型断面的混凝土结构梁，顶部为间隔约2±0.5米的铸钢材料副轨支架臂而构成钢—混凝土复合型材料的工字型轨道梁。整复合结构工字梁高架列车单轨道系统包括工字型断面的钢—混凝土轨道梁，分设于工字型轨道梁上下两侧翼缘边缘的副、主钢轨及T型混凝土单桥墩。
文档编号E01B25/08GK2675726SQ20032010250
公开日2005年2月2日 申请日期2003年11月3日 优先权日2003年11月3日
发明者董伟 申请人:艾乔乔