[发明专利]一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构

权利要求书

1.一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，包括地热循环泵动力系统、地热吸收系统、温-湿度联合感应系统、循环回路控制系统、热传递循环系统，所述地热吸收系统以地下常温层的土体作为热源，以系统内部的液体作为热量传递的载体，通过热传递的形式汲取热量；所述地热泵循环动力系统可提供动力使系统内的液体循环流动；所述温-湿度联合感应系统沿走向方向分别位于基床和路肩正下方，分层设置；所述循环回路控制系统可根据温-湿度联合感应系统获取不同深度基床的温度和湿度，来控制热传递循环系统循环回路的工作状态以及调节系统内液体的流速；所述热传递循环系统为分布在基床表层和基床底层的热传递循环回路管，可将管内液体热量以热传递形式传递给基床。

2.根据权利要求1所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述地热循环泵动力系统下端与地热吸收系统相连，上端与循环回路控制系统相连，循环回路控制系统下端坐落于地热循环泵动力系统上，侧面与热传递循环系统相连，循环回路控制系统可根据基床不同深度处的温度情况，调节热传递循环系统的回路个数以及各个回路的流速情况。

3.根据权利要求1所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述地热吸收系统沿着线路方向按照单元布置，每个单元的地热吸收系统埋设于地下常温层，其埋置深度根据不同深季冻土区地下常温层的深度以及当地平均气温综合考虑，以常温层的土体作为热源，系统内的液体通过热传递的形式从周围的土体内吸收热量，提高自身温度。

4.根据权利要求1所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述温-湿度联合感应系统采用布置在基床内的温-湿度传感器实时获取基床不同深度的温度和湿度，并根据温度和时间的曲线预测基床内部水分即将发生冻结的时间点，温-湿度传感器具体布置层数需综合考虑基床表层和基床底层高度以及填料热传导性能确定。

5.根据权利要求4所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述温-湿度传感器自基床表层顶面沿基床深度方向分层成对布设，具体布设位置、层数结合工程所在区域的气候环境、基床结构特征、基床填料湿热传导性质以及填料冻胀性综合考虑，在轨道中心线、路肩位置各布设一套温-湿度联合感应系统；温-湿度传感器层与层之间的间距结合基床结构特征、冻结深度综合决定，基床表层布置一层，基床底层布置三层。

6.根据权利要求1所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述循环回路控制系统可根据温-湿度联合感应系统预测的基床内部水分即将发生冻结时间点来自动控制热传递循环系统循环回路的工作状态以及调节系统内液体的流速。

7.根据权利要求1所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述热传递循环系统为布置在不同基床高度的热传递循环回路管，基床表层和基床底层内循环回路布设层数需综合考虑基床所在地区、基床补水条件以及填料热传导性能因素确定，各个循环回路独立工作并受循环回路控制系统的控制。

8.根据权利要求7所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述基床热传递循环回路管布设方案结合工程所在区域的气候环境、基床填料湿热传导性质、填料冻胀启动条件、基床结构特征综合考虑，表层布置一个热传递循环回路管，基床底层均匀布置三个热传递循环回路管。

9.根据权利要求1所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述循环回路的液体需结合高铁基床所在地区气温环境特点合理选择，循环回路的液体冰点温度低于基床所在地区地表最低温度，防止液体冻结，采用水和乙二醇的混合物，冰点可降至零下30摄氏度，既有效防止冻结又可作为热量传递的载体。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种深季节性冻土区的抗冻胀高速铁路能源基床结构，其特征在于，所述热传递循环系统内的循环回路的液体流动为顺时针闭式循环，热传递循环回路管采用S型循环，可有效防止循环回路内液体的挥发和泄露。