中低速磁浮系统轨道f轨接头结构的制作方法
【专利摘要】中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，以简化接头结构，便于安装和加工，且可自行对中复位的F轨接头结构，大大提高了轨排铺设效率，减少了F轨维护成本。在主F轨连接端在外腿与内腿之间的顶部设置相对于顶面下沉的连接凸台，该连接凸台的纵向前端具有横向伸出的主限位扣；所述副F轨外侧纵向两端的底面设置有与连接凸台相对应的凹腔，凹腔的外端具有横向内缩的副限位扣，在凹腔的顶壁上横向间隔开设有两条纵向延伸的长孔槽；套装有止退垫圈的螺栓于该两条长孔槽内使F轨、副F轨形成可拆卸连接，在连接凸台的两侧设置其两端分别作用于主限位扣、副限位扣的弹性复位构件。
【专利说明】中低速磁浮系统轨道F轨接头结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及中低速磁浮轨道交通系统，特别涉及一种中低速磁浮系统轨道F轨接头结构。
【背景技术】
[0002]中低速磁浮轨道交通采用常导电磁铁吸力型悬浮和导向技术，通过车辆悬浮架上的U型电磁铁与F型钢轨之间的电磁吸引力，实现车辆的悬浮和导向。目前国内已有应用的中低速磁浮轨道结构，主要采用钢轨枕型式，轨道自上而下主要由感应板、F轨、伸缩节、连接件及紧固件、H型钢轨枕、扣件系统、道床(承轨台)等部分组成，以轨排为单元整体铺装。F轨、钢轨枕和感应板在工厂或现场组装基地组装成轨排，轨排在现场通过F轨接头结构连接起来，以保证轨道垂向、横向对中和纵向足够的温差伸缩位移调节量。F轨接头结构的设计需充分考虑磁浮轨道的热胀冷缩特性、F轨不平顺要求、行车稳定性需求以及运营维护的便捷性，F轨接头结构的连接强度、稳定性和可靠性是列车安全、平稳和快速运行的关键。
[0003]国内外多个机构都展开了 F轨连接接头的设计和研究，以日本和中国研究机构居多，日本专利JP04-153401、JP2003-184006、美国专利US5199674A、中国专利CN200710094043.0、CN201210541691.7、CN201220135832.0 等公开提出了多种不同型式的接头。
[0004]日本专利JP04-153401和美国专利US5199674分别在1992年和1993年公开了可连接道岔区轨道和小半径曲线轨道的一种F轨接头结构，设计了一个副F轨与两个主F轨相对独立的连接型式，且主副F轨间可维持一定的转角，以实现曲线轨道连接。此专利结构在国内外中低速磁浮试验线和运营线上都有应用。
[0005]日本专利JP2003-184006在2003年公开了一种对专利JP04-153401的改进结构，主要用于曲线轨道的连接，采用“井”字形钢轨枕和2个副F轨连接结构以适应较大的轨道伸缩量和曲线轨道连接刚度。此专利结构的应用亦比较广泛。
[0006]中国专利CN200710094043.0在2009年公开了一种圆弧端面的F轨接头结构，在两段F轨端面设计了圆弧端面型凹凸镶嵌面，以适应被动导向形式的低速磁浮系统。此专利结构还可实现道岔转向的伸长调整。
[0007]中国专利CN201220135832.0在2012年公开了一种由凸台、凹槽构成的对中连接副的轨道接头结构，主F轨和副F轨采用4颗螺钉通过连接孔和连接槽实现连接。此结构在主副F轨连接处设置了由复位孔构成的自动复位连接副，利用弹性复位装置与复位孔的配合，实现F轨的自动回位。
[0008]中国专利CN201210541691.7在2013年公开了一种凸台和凹槽连接副连接接头，在副F轨上设计了内极腹凹槽和外极腹凹槽，主F轨上设计了内极腹凸台、外极腹凸台，并通过凹槽上的连接槽实现温差伸缩量的调节。
[0009]以上描述的接头结构，理论上均能满足中低速磁浮轨道的连接要求，但仍存在接头连接强度、抗扭刚度和限位能力不足的情况，易导致轨道整体精度的下降，影响车辆运行，增加运营维护的成本。
[0010]在国内既有已投入实际试验线或运营线的轨道连接接头中，运用在直线轨道上的双缝接头结构，即现有的JII型接头结构(如图1所示)。主F轨加工了带螺孔凸台和纵向限位扣，并在翼轨上焊接了两块翼轨垫块，以配合副F轨的放置；利用压板和连接螺钉将带凹槽和纵向限位扣的副F轨连接到主F轨上，实现轨道的连接。在运营过程中，此结构处曾出现过主副F轨之间垂向不平顺(高差)超标的情况，导致车辆直线电机感应线圈和感应板间隙过小，发生过感应线圈与感应板的碰撞；车辆在非悬浮状态，利用应急支撑轮前行时，每当支撑轮滚动通过轨缝，都要承受较大的轨缝冲击，且因副F轨长度不足，导致车辆在短时间内承受两次冲击振动影响，影响车辆悬浮控制；副F轨两端4颗螺钉施加到压板的压力，在接头安装和实际运用过程中较难保持一致，从而导致副F轨容易跑偏，形成单个大轨缝，影响车辆行车。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题是提供一种中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，以简化接头结构，便于安装和加工，且可自行对中复位的F轨接头结构，大大提高了轨排铺设效率，减少了 F轨维护成本。
[0012]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0013]本发明的中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，包括其两端分别与一段主F轨连接端形成连接的副F轨，其特征是:所述主F轨连接端在外腿与内腿之间的顶部设置相对于顶面下沉的连接凸台，该连接凸台的纵向前端具有横向伸出的主限位扣；所述副F轨外侧纵向两端的底面设置有与连接凸台相对应的凹腔，凹腔的外端具有横向内缩的副限位扣，在凹腔的顶壁上横向间隔开设有两条纵向延伸的长孔槽；套装有止退垫圈的螺栓于该两条长孔槽内使F轨、副F轨形成可拆卸连接，在连接凸台的两侧设置其两端分别作用于主限位扣、副限位扣的弹性复位构件。
[0014]所述主F轨连接端在翼轨底面固定设置有纵向伸出的连接块，该连接块上开设有纵向延伸的长孔槽，套装有止退垫圈的螺栓于该长孔槽内使主F轨、副F轨形成可拆卸连接。
[0015]本发明的有益效果是，主副F轨顶部限位扣的定位方式以及限位扣中弹性复位元件的设计，有效地释放了主F轨因温差而引起的纵向伸缩变形，并自行实现了副F轨的纵向对中性能，避免了副F轨因两端接头处螺钉压紧力和接触面摩擦力不同而导致的整体偏移现象；加大了副F轨的整体抗扭刚度，利于接头平顺度的控制。使主副F轨中心线可以形成一定的夹角，通过防转垫圈巧妙地将副F轨的直线沉孔槽和翼轨连接块的直线槽孔利用起来释放曲线段F轨的自由伸缩，基本不影响此结构在曲线上的轨缝调整量，能适应20?40mm的轨缝变化；结构简单、便于安装和加工，且易于维护，可极大提高轨排铺设效率，减少投资和运营维护成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本说明书包括如下七幅附图:[0017]图1是现有中低速磁浮系统轨道F轨JII型接头结构的示意图；
[0018]图2是本发明中低速磁浮系统轨道F轨接头结构的立体图；
[0019]图3是本发明中低速磁浮系统轨道F轨接头结构的立体分解图；
[0020]图4是本发明中低速磁浮系统轨道F轨接头结构中主F轨的立体图；
[0021]图5是本发明中低速磁浮系统轨道F轨接头结构中副F轨的俯视图；
[0022]图6是本发明中低速磁浮系统轨道F轨接头结构曲线段的俯视图；
[0023]图7是本发明中低速磁浮系统轨道F轨接头结构直线段的立体图；
[0024]图中示出构件名称及所对应的标记:主F轨10、外腿101、内腿102、翼轨103、凸台
11、主限位扣12、连接块13、长孔槽131 JIjF轨20、长孔槽21、凹腔22、副限位扣23、轨缝通孔24;弹性复位构件30。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0026]参照图2，本发明的中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，包括其两端分别与一段主F轨10连接端形成连接的副F轨20。参照图3和图4，所述主F轨10连接端在外腿101与内腿102之间的顶部设置相对于顶面下沉的凸台11，该连接凸台11的纵向前端具有横向伸出的主限位扣12。参照图3和图5，所述副F轨20外侧纵向两端的底面设置有与连接凸台11相对应的凹腔22，凹腔22的外端具有横向内缩的副限位扣23，在凹腔22的顶壁上横向间隔开设有两条纵向延伸的长孔槽21。参照图3，套装有止退垫圈的螺栓于该两条长孔槽21内使F轨10、副F轨20形成可拆卸连接，在连接凸台11的两侧设置其两端分别作用于主限位扣12、副限位扣23的弹性复位构件30。
[0027]参照图4，连接凸台11上设置有两个位置与两条长孔槽21对应的螺纹孔，该两个螺纹孔尽量布局在连接凸台11两侧，间距加大以加强副F轨20的抗扭刚度。主F轨上水平方向布置的2处主限位扣12，一方面可充分利用主F轨10的顶部空间，且不影响悬浮控制对F轨外腿101、内腿102的功能需求，另一方面还可以加强两段主F轨10纵向连接的可靠性。此凸台与F轨仍然呈一体，保证了悬浮间隙传感器所需要探测的轨面的完整性。参照图4，在主限位扣12根部设计了退刀槽，增大了弹性复位元件30与主限位扣12在纵向的接触面积，同时也降低了主限位扣12的加工难度。为避免应力集中，并保护作业人员安全，在主F轨10连接凸台11根部和凸部相应地设计圆角和倒角。
[0028]参照图3和图5，副F轨20上的副限位扣23，主要是与主F轨10的限主限位扣12进行配合，并在横向留有一定的间隙，一方面实现主F轨10、副F轨20之间可靠的纵向限位，限制主F轨10上过大的纵向伸缩量；另一方面满足适应曲线段连接的主F轨10、副F轨20间的旋转需求。弹性复位构件30的可压缩量至少应达到接头的轨缝预留量，弹性复位元件构件30既可以吸收主F轨10、副F轨20的纵向伸缩能量，亦可以实现副F轨20的纵向对中，避免副F轨20因两端接头处螺钉压紧力和接触面摩擦力不同而导致的整体偏移现象。副F轨20纵向长度的确定，既要结合中低速磁浮系统悬浮控制器控制策略和要求，亦需结合曲线轨道特性(曲线半径等)和接头地理布局信息。
[0029]参照图5，所述凹腔22内端的顶部开设有轨缝通孔24。轨缝通孔24的设置主要是为了不影响悬浮间隙传感器的数据来源，即悬浮间隙传感器通过接头时，其探测面情况只能有两种，一种是主F轨10的下表面(反映实际真实的悬浮间隙)，另一种是无法反馈信号的通孔，从而保证了传感器信号的单一性，便于悬浮控制器的设计。在副F轨20副限位扣23根部也设计了退刀槽，尽可能增大了弹性复位构件30端面与副限位扣23的接触面积。并在副F轨10凹腔22的根部和凸部等位置也设计了相应的圆角和倒角，以避免应力集中，满足接头结构实用性。主F轨10、副F轨20凸部倒角的设置，还利于副F轨在曲线轨道上使用时，加大主副F轨之间的偏转角度。
[0030]参照图3和图5，所述主F轨10连接端在翼轨103底面固定设置有纵向伸出的连接块13，该连接块13上开设有纵向延伸的长孔槽131，套装有止退垫圈的螺栓于该长孔槽131内使主F轨10、副F轨20形成可拆卸连接，从而加大了副F轨20的整体抗扭刚度，并更好地控制了接头平顺度。
[0031]参照图6，本发明可以用于曲线轨道段的连接。在曲线轨道上，副F轨20中心线和主F轨10中心线之间形成了夹角α，角度大小可根据线路特点(曲线半径、接头地理布局
息)进行调节等。
[0032]本发明在F轨翼轨处轨缝的布局方式上，设计了两种接缝方式，都较既有的平行布局方式有了很大的改动。
[0033]参照图7，第一种接缝布局方式采用直角轨缝过渡结构，即所述翼轨103纵向端面与相对应的副F轨20内侧端面为相配合的直角折面，当支撑轮在设计位置(悬浮架未产生横向偏移的情况)沿纵向方向滚动经过此轨缝时，首先主F轨10与半个滚轮接触，并承受其滚动前行；待车轮滚过轨缝，即可以由副F轨20承受另一半轮子前行，从而使得支撑轮过轨缝时，支撑轮的碰撞面仅有半个支撑轮宽度，缓解了支撑轮在轨缝处面临的接触面突变的情况，可减小了支撑轮承受的冲击振动。当悬浮架允许的横向运动量小于支撑轮宽度一半时，此轨缝过渡结构的设计思路都是有效的，仅两段直角过渡段承受的支撑轮面积有所不同，亦是能缓解既有平行接缝引起的冲击。
[0034]参照图2，所述翼轨103纵向端面与相对应的副F轨20内侧端面为相配合的斜角面。当支撑轮滚动经过此轨缝时，支撑轮与主F轨10的翼轨103接触平面的变化是渐变的，逐渐增大，可很大程度地减少支撑轮接触面突变引起的冲击振动，有效减小了支撑轮过轨缝时的振动。对于车辆悬浮架整体出现偏大的横向运动时，此过渡结构对应急支撑轮的接触面缓变效应依然有效。
[0035]以上所述只是用图解说明本发明中低速磁浮系统轨道F轨接头结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
【权利要求】
1.中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，包括其两端分别与一段主F轨(10)连接端形成连接的副F轨(20)，其特征是:所述主F轨(10)连接端在外腿(101)与内腿(102)之间的顶部设置相对于顶面下沉的凸台(11)，该连接凸台(11)的纵向前端具有横向伸出的主限位扣(12);所述副F轨(20)外侧纵向两端的底面设置有与连接凸台(11)相对应的凹腔(22)，凹腔(22)的外端具有横向内缩的副限位扣(23)，在凹腔(22)的顶壁上横向间隔开设有两条纵向延伸的长孔槽(21);套装有止退垫圈的螺栓于该两条长孔槽内(21)使F轨(10)、副F轨(20)形成可拆卸连接，在连接凸台(11)的两侧设置其两端分别作用于主限位扣(12)、副限位扣(23)的弹性复位构件(30)。
2.如权利要求1所述的中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，其特征在于:所述主F轨(10)连接端在翼轨(103)底面固定设置有纵向伸出的连接块(13)，该连接块(13)上开设有纵向延伸的长孔槽(131)，套装有止退垫圈的螺栓于该长孔槽(131)内使F轨(10) ^iJF轨(20)形成可拆卸连接。
3.如权利要求1所述的中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，其特征在于:所述凹腔(22)内端的顶部开设有轨缝通孔(24)。
4.如权利要求1所述的中低速磁浮系统轨道F轨接头结构，其特征在于:所述翼轨(103)纵向端面与相对应 的 副F轨(20)内侧端面为相配合的斜角面或者直角折面。
【文档编号】E01B25/32GK103938506SQ201410203178
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】李艳, 蔡文锋, 颜华, 林红松, 张雷, 余浩伟 申请人:中铁二院工程集团有限责任公司