专利名称：连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道的制作方法
连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道技术领域
本发明提供一种架设在空中的电气化铁道。特别是一种名称为“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”。属于交通运输领域的一项新的运输技术。
背景技术：
现有在陆地上的交通运输方式主要是公路运输和铁路运输，虽然正在发展的电气化铁路较先进，可都必须在地面上长距离修筑路面占用大量土地，这对当今土地资源保护利用存在很难的问题。而且随着交通运输业的快速发展路网和车辆越来越密集，重特大交通事故的频率越来越高，许多地区交通拥堵的问题越来越多。这些问题影响了人类社会的可持续发展。而在现有技术的中国发明专利名称为“斜拉桥式空中电气化铁路环城公交车”，申请号:201010141146.X,申请日:2010.04.08，主分类号:E61D3/00 (2006.01) I，公开(公告)号:CN102211586A，
公开日:2011.10.12，所述的“斜拉桥式空中电气化铁路环城公交车”，采用斜拉桥构造技术用斜拉索将钢轨固定悬吊在空中的“空铁”客运线路，将公交电车的铁轮子倒置挂在悬吊的钢轨上。其存在的问题:一是这种铁轮子是倒挂在钢轨上的，显然它的车箱是吊挂在铁轮子下的，一旦发生脱轨整车就会坠毁在地面上。所以这种倒挂车箱形式很不安全。二是采用斜拉索式悬吊钢轨超过一定跨度时载重车行驶时将产生晃动产生共振容易造成垮塌，所以采用斜拉桥结构很不稳固也很不安全。
发明目的
本发明的目的是提供一种可避免脱轨长期运行持续稳固安全可靠，可避免交通事故，可设两层以上多层铁道充分利用空中空间，节省土地节省能源，建设工期短投资成本低有利于环境保护发展公共交通，可缓解城市交通拥堵和运输压力的空中电气化铁路。
技术方案
本发明所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，其特征是从地面上设立一排梯形塔架，每个塔架间距50M-100M，每个塔架由2-4个立柱组成，两个立柱从地面上距离10M，上端距离7M形成梯形高度20-30M，视地理环境条件可高低平衡为宜。各塔架之间距离根据实际地理地貌条件跨度在50M-100M，两塔架顶部两侧各设立固定一大跨度弓形主梁，弓形主梁可由大号管钢或方钢，每条弓形主梁每隔IOM距离固定一垂直向下的垂直拉杆，每个垂直拉杆下端连接固定在顺梁上，顺梁采用曹钢构成。顺梁两端各固定在两塔架上端，每个垂直拉杆下部分左右对称从上往下排列多级斜拉杆，每个斜拉杆下端与顺梁平行连接固定，这样构成一由弓形主梁主载垂直拉杆斜拉杆与顺梁结合成一体，具有大跨度稳固承载力的空中铁道。顺梁分为左右各一条，顺梁上每隔一米距离固定一横梁作为道轨枕木，横梁采用槽钢其上铺设两条钢轨，钢轨截面尺度根据设计承载能力而定，须设全程双向行驶的道轨，为增大运力和输送能力及应用潜力设上层和下层两层铁道。
本发明所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，其特征是每层铁道上横梁设有输电线路为小型电力机车有效供电。还须设信号灯、照明灯、电子屏幕和通讯设施。在车站及中途站都设有便于装卸载的电梯。
有益效果
本发明所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，作为一种离开地面较高采用电力运行的铁路。与现有的公路、铁路运输和正在发展的电气化铁路运输方式相比有如下优点:一是可节省土地90%左右，因为采用连续的大跨度弓形拱架可使其主体90%离开地面在空中，可有效节省土地，而且目前空中空间是廉价的，土地越发昂贵。二是有利于缓解交通拥堵和运输压力，减少交通事故，因为空中相对地面空间开阔运动物体少障碍物少安全系数高。三是建设投资小工期短，由于采用的是钢构材料只需塔架基础有土建工程，所以施工量小不需要大面积挖掘填充修筑路基，也不必打隧道，跨河流更是固有优势。按总投资成本比较:现有在地面上修建的“电气化铁道”，每千米占地成本30%、建筑材料成本35%，施工费成本占35%。而本发明每千米占地成本3%、建筑材料占72%，施工费占25%，尽管建筑材料成本高出一倍多可从占地和施工费成本中补回，总成本投入不会高于现有在地面上的电气化铁路，修建工期可缩短40%，可节省土地90%。四是有利于环境保护。由于本发明无需在地面上大面积挖掘和填充修筑路面，所以不破坏地表原生态，又是采用电力运行无废气排放有利于环境保护。
以下结合附图和具体内容对本发明做详细说明:
图1是本发明的侧视图
图2是本发明的剖视图
在图1上标注的数字符号分别是:
I是大跨度弓形主梁11是一层顺梁
2是右一级斜拉杆12是左一级斜拉杆
3是主垂直拉杆13是副垂直拉杆
4是右二级斜拉杆14是左二级斜拉杆
5是二层顺梁15是左三级斜拉杆
6是右三级斜拉杆16是二层主垂直拉杆
7是右四级斜拉杆17是左四级斜拉杆
8是两弓形 主梁搭接位置18是副垂直拉杆
9是近缘直拉杆19是靠塔左斜拉杆
10是塔架20是靠塔右斜拉杆
在图2上标注的数字符号分别是:
I是左侧弓形主梁15是二层道轨横梁
2是塔架上横梁16是塔架左梯形立柱
3是在横梁上架设的负极电力线17是塔架横梁
4是受电弓拉杆18是机车左车轮
5是正极受电弓19是机车车轴
6是配电箱20是轴卡及减振体
7是反向行驶的电力机车21是机车右车轮
8是二层中间立柱22是乘客座位
9是负极受电弓23是一层反向机车
10是在横梁上架设的正极电力线24是一层中间立柱
11是受电弓基座25是一层正向机车
12是正向行驶的电力机车26是道轨
13是车厢乘客27是一层道轨横梁
14是右侧弓形主梁28是塔架右梯形立柱
实施方式
根据图1标注的数字符号及名称其具体结构和相互作用方式是:弓形主梁(I)是弓形的，因弓形结构的力学性质是从凸面向凹面是有很强的承重力的，根据这一原理将其用在大跨度的拱架上，将凸面向上凹面向下两端固定在塔架上就形成一大跨度的拱形架。在弓形主梁(I)的中部垂直向下固定一主垂直拉杆(3)，主垂直拉杆(3)设左右两侧对称从上到下1-4级的斜拉杆，实际应用可多设几级。主垂直拉杆(3)和各级斜拉杆都采用方钢组成，可根据实际承载能力采用大、中、小号方钢，主垂直拉杆(3)的长度根据实际需要而定，下端分别固定在二层顺梁(5)和一层顺梁(11)上。左右斜拉杆下端间隔距离在1-1.5M之间，并且平行固定在二层顺梁(5)上，所有直拉杆和斜拉杆的下端都按一定踞离均衡分布固定在二层顺梁(5)上，使二层顺梁(5)和弓形主梁(I)整体之间通过主垂直拉杆和副垂直拉杆及所有斜拉杆的拉力和支撑力相互结合作用构成一大跨度承载力的拱架。而在一层顺梁(11)和二层顺梁(5)之间则是下层铁道，其所有垂直拉杆和斜拉杆的安装固定形式结构形态与二层铁道一样。图1表示一侧组装的形态结构，而实际修建是分左右两侧同样的形态结构才是完整的架构体系。
按图2上显示的数字符号和名称及具体结构组成和相互关系说明如下:左侧弓形主梁(I)和右侧弓形主梁(14)是相对应的，它不但有大跨度拱架的承载和支撑作用而且还是二层铁道两侧的主体部分。上横梁(2)的两端分别固定组装在左侧弓形主梁(I)和右侧弓形主梁(14)上，其作用是支撑左弓形主梁(I)和右弓形主梁(14)使其抗风力晃动和稳固，还可方便架设负极电力线⑶和正极电力线(10)的作用。受电弓拉杆⑷的作用是由正负两极受电弓向上的弹力作用持续紧靠负极电力线(3)和正极电力线(10)，并紧密滑动接触将电能导通到小型电力机车(7`)和(12)的配电箱(6)上，使小型电力机车(7)能起动运行。二层中间立拄(8)是支撑上横梁(2)和二层铁道横梁(15)，受电弓基座(11)固定在配电箱(6)上，其作用是装配受电弓(5)和(9)，小型电力机车(12)的车厢内可乘坐乘客(13)。二层轨道横梁(15)的作用是组装和承载道轨(26)，左梯形塔架立拄(16)和右梯形塔架立柱(28)的组装形式是下端埋设在地面上的混凝土基座上，上端分别与左侧弓形主梁(I)和右侧弓形主梁(14)安装固定是从地面到空中的支撑主体，可由角钢、大号方钢和大号管钢等材料连接组装而成，其下端宽10米上端宽6-7米为梯形结构，其作用是防止侧向的风力和上端机车重力动力造成的横向晃动保证其稳固性。塔架横梁(17)的两端固定组装在左梯形立拄(16)和右梯形立柱(28)的顶端，主要作用是支撑和固定左梯形立柱(16)和右梯形立柱(28)将两者连为一体。机车轮(18)和(21)是承载小型电力机车行驶的铁轮子，和现有机车轮结构一样只是按设计体积小。机车车轴(19)两端装配机车轮(18)和(21)，还装配有轴卡减振体(20)。乘客座位(22)供乘客乘坐。一层反向机车厢(23)供返回客运。二层中间立柱(24)的作用是支撑二层道轨横梁(15)，二层正向机车厢(25)供正向行驶。道轨(26)固定在道轨横梁上设左右两条与机车轮(18)和(21)相互匹配，其形态结构与现有的铁路道轨相同，只是按实际应用在截面上小许多。
本发明所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，主要采用了大跨度弓形主梁与多条垂直拉杆和多级斜拉杆配合的技术方法，结合了现有电气化铁路模式集合在一起形成了可在空中运行的电气化铁路。作为一种新的交通运输方式可为诸多领域带来积极影响如:一是节省土地资源，利用本发明可将地面上的铁路运输转移到空中，因目前空中空间广阔而廉价，而士地资源日趋昂贵而紧张，所以开发空中空间势在必行。二是合理利用能源，因为电力可由其它多种能源转化获得，有利于能源的综合利用和可持续发展。三是缓解交通拥堵和运输压力摆脱交通事故，由于空中空间环境障碍物少又很开阔，而在地面上目前路网和车辆越来越密集，交通拥堵和交通事故频发，而采用本发明可有效解决这些问题。
权利要求
1.一种由从地面上树立安装的一排梯形塔架和架设在梯形塔架顶端(8)的弓形主梁(I)及其垂直向下固定的主垂直拉杆(3)，副垂直拉杆(13)和(18)，在每条主、副垂直拉杆下部分左右两侧按从上到下对称排列多级斜拉杆⑵、(4)、(6)、(7)、(12)、(14)、(15)、(17)，每条斜拉杆下端都与顺梁(5)平行连接，使顺梁(5)与弓形主梁(I)结合成一连续大跨度拱架多级斜拉结构的具有长距跨度承载力的，可供小型电力机车平稳行驶的空中电气化铁道。
2.根据权利要求1所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，可设为上下两层铁道即一层和二层，每层都有全程双向往返的铁道。
3.根据权利要求1所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，其弓形主梁(I)、顺梁(5)、道轨(26)都设为分左右两侧各一条。
4.根据权利要求1、2、3所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，其顺梁(5)上每隔I米左右安装固定道轨横梁(15)，道轨横梁(15)是连接固定左右两条顺梁(5)的主要组件，又是作为道轨的枕木。
5.根据权利要求1和2所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，其一层二层铁道塔架上横梁⑵和(10)、(15)和(17)上都布设有电力线(3)和(10)为小型电力机车(7)、输送电能。
6.根据权利要求1和2所述的“连续大跨度拱架多级斜拉空中电气化铁道”，其始发站和终点站及中途停靠站点都设有供装卸载的电梯，以及照明设备、信号设备、通讯设备。
全文摘要
本发明提供一种连续大跨度拱架多级斜拉架设在空中的电气化铁道。主要采用了大跨度弓形主梁(1)，并在弓形主梁(1)上装配有主垂直拉杆(3)和副垂直拉杆(13)和(18)，在主、副垂直拉杆上分左右对称设置多级斜拉杆(2)、(4)、(6)、(7)、(12)、(14)、(15)、(17)，所有垂直拉杆和斜拉杆的下端都平行的固定在顺梁(5)和(11)上，形成了架设在空中大跨度承载力的电气化铁道，可供小型电力机车平稳行驶。可实现节省土地90％，缓解交通拥堵和运输压力减少交通事故，有利于能源综合利用，有利于环境保护和可持续发展。
文档编号B61C3/00GK103144639SQ201110419680
公开日2013年6月12日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者延乃范 申请人:延乃范