CN101052766A - 用于为铁路机车的铁轨包裹保护层的方法 - Google Patents

Abstract

为用于铁路机车的铁轨(1)的一些部分包裹有保护层的方法，所述部分并不接触铁路机车，所述方法包括将一个橡胶护套(6)施加到所述部分上并且将该护套固定到铁轨上，所述护套具有沿该铁轨延伸的外部侧向翼，和/或用于所述测量施加在该铁轨上的预定的载荷，确定所述载荷在第一部分和第二部分之间分布，其中所述第一部分施加在铁轨的头部(3)上，该第二部分施加在该铁轨的轨底(4)上，每个侧向翼的几何形状的构造使得形成一个非直线的成形部分，该成形部分允许载荷在该第一和第二部分之间进行的上述分布。

Description

用于为铁路机车的铁轨包裹保护层的方法

技术领域

本发明涉及一种对用于铁路机车的铁轨的一些部分包裹保护层的方法，所述部分并不接触机车的车轮，所述方法包括：将橡胶护套施加在所述部分上，和将所述封套固定在铁轨上，所述封套具有沿该铁轨延伸的外部侧向翼。

这样的方法在专利申请EP0854234中是已知的。该封套由橡胶块形成，所述橡胶块同时施加在铁轨的侧向翼上和铁轨的轨底下面。对所述封套的使用允许了显著降低在地面上由机车在通过所述铁轨时产生的震动。震动的降低降低了对于附近居民的影响和破坏。

已知方法的一个缺点是：整个封套具有相同的构造并且仅仅施加吸收震动的作用。另外，所述已知封套并不通过其与铁轨的几何形状贴和的几何形状允许在机车施加的载荷的分布上起作用，其中所述载荷是由机车在通过包裹有封套的铁轨时施加的。

本发明用于实施一种对铁路机车的铁轨的一些不接触机车车轮的部分包裹保护层的方法，其中可以调整机车施加在铁轨上的载荷的分布。

因此，本发明的方法的特征在于，对于由所述机车在该铁轨上施加的预定的载荷来说，载荷在施加在铁轨头部上的第一部分和施加在铁轨的轨底上的第二部分之间的分布被确定，每个侧向翼的几何形状被构造为使得形成一种非直线的成形部分，所述成形部分允许在上述第一和第二部分之间进行所述分布。该载荷在施加在铁轨的头部上和施加在铁轨的轨底上的部分的分布允许了很好地控制在铁轨上施加的载荷并且因此不仅对机车在地面中产生的震动的降低作出了贡献而且还对使用该机车的乘客的舒适程度以及封套寿命的延长作出贡献。根据载荷的预定分布构造每个侧向翼的几何形状的事实允许赋予所述封套允许所述分布必须的柔性和刚度。

本发明方法的第一优选形式的特征在于，所述几何形状构造为镂空形式。该镂空形式允许引导载荷沿预定的分布朝向铁轨。

最好，所述镂空部分大致形成圆形。该镂空部分的圆形允许在该铁轨的头部上分布大部分载荷。

本发明的方法的第二优选实施例的特征在于，所述镂空部分大致为喇叭口的U形形状。该形状允许达到每米铁轨大约80MN的强度。

本发明的方法的第三优选实施例的特征在于，所述镂空部分成形为使得具有梯形形状。该形状可显著降低通过铁轨的机车在地面中产生的震动。

本发明的第四优选实施例的特征在于，所述铁轨的轨底下面设置一个由比封套的橡胶更加柔韧的橡胶形成的条带，所述条带设置在轨底的下表面和封套之间。该更柔韧的橡胶条带允许在铁轨的轨底上传递70％以便达到每米铁轨15MN的封套的强度。

本发明的第五优选实施例的特征在于，该封套由橡胶颗粒形成，所述橡胶颗粒之间通过弹性体树脂，特别是聚氨基甲酸酯连接，所述颗粒具有0.5-6mm，特别是1-3mm的颗粒度。从而允许产生均匀的封套。

在橡胶颗粒中的铁质材料，纺织材料和塑料材料的浓度最好小于1％。铁质材料如此小的浓度允许产生一种弱导电性的封套，从而有利于降低电流损失。纺制材料和塑料材料的小浓度导致了该封套的均匀性。

最好，构成封套的材料的密度大于950kg/m3，特别是等于1150kg/m3。这样的密度可以生产一种特别耐用于轨道交通的封套。

本发明的方法的第六优选实施例的特征在于，该铁轨设置在模具中并且颗粒和树脂彼此混合并且在高压下注入到该模具中。所述高压注入允许生产一种高密度材料的封套。

本发明还涉及一种铺设两个铁轨的方法，以便形成一种铁路，在所述铁路中，使用本方法包裹保护层的铁轨被使用。这样的方法的特征在于，所述铁轨安装在铺设横架中以便以间隔距离设置所述铁轨，所述铁轨然后借助所述横架设置在预先准备的底座上，然后至少在所述两个铁轨之间的空间中浇铸一个颗粒聚合体，所述颗粒通过连接剂连接。从而允许快速有效地铺设铁轨。

最后，本发明涉及一种移走实施上述方法铺设的铁轨的方法。这样的方法的特征在于，该封套在移走铁轨之前在高度上切割侧向翼，剩余部分施加到封套的铁轨上。因此需要切割该封套，移走切割组件并且设置新的包裹有封套的新的铁轨。

本发明下面将借助本发明方法的实施例的附图进行详细描述。附图包括：

图1示出了实施本发明方法包裹铁轨的第一实施例；

图2示出了图1所示的实施例的替换形式；

图3示出了实施本发明方法包裹铁轨的第二实施例；

图4示出了实施本发明方法包裹铁轨的第三实施例；

图5示出了不用去除覆盖层更换铁轨的包裹有封套的铁轨；

图6示出了用于具有3个零件的铁轨的实施例；

图7示出了铺设两个被包裹的铁轨的方法；

图8示出了覆盖层的抵靠金属扁平部分的封套；

图9示出了复合铁轨一封套的变形(mm为单位)与施加在所述复合件上的载荷(kN为单位)的关系；

图10示出了该复合件的动力强度；和

图11示出了机车转向架的变形。

在附图中，同样的附图标记用于同样的元件或者类似元件。

图1示出的铁轨1是一种包括凹槽2的铁轨，而图2示出的铁轨并不包括这样的凹槽。当然，本发明并不局限于一种特定类型的铁轨而是同样用于具有凹槽的铁轨和不具有凹槽的铁轨以及其它类型的铁轨，例如图6示出的具有3个零件的铁轨。每个铁轨包括铁轨的头部3和轨底4，它们之间通过支柱5连接。

所述封套6可以由单一零件构成或者由3个零件7，8，9构成。该封套包裹了用于铁路机车的铁轨的不与车轮接触的部分。与车轮接触的部分事实上必须保持自由以便不会影响车轮经过。当封套由多部分构成时，它最好粘结在铁轨上。相反，当封套由单一部分构成时，它通过在模具中的注入而获得，正如下面将要描述的那样。

为了赋予封套所必须的性能，封套用橡胶生产，最好用再生橡胶生产，这样的橡胶是通过对用过的轮胎进行粉碎和筛选而获得。所述封套由具有0.5-6mm特别是1-3mm颗粒度的橡胶颗粒形成。颗粒细度允许压缩形成所述封套的材料，并且因此可降低在封套内部形成气孔的几率。所述橡胶颗粒彼此间通过弹性体树脂，特别是聚氨基甲酸酯连接。为了允许借助树脂进行很好的颗粒连接，重要的是所述颗粒是干净的并且去除了灰尘或者其他的油脂材料。

为了降低封套的导电性，铁质材料的浓度小于总质量的1％。这样允许降低朝向地面的电流泄漏，因此允许电隔离所述铁轨。纺织材料和/或橡胶塑料材料的浓度也最好小于总质量的1％。事实上，这些材料形成了封套的橡胶中的污染源并且能够降低颗粒间的连接。

构成封套的材料的密度大于950kg/m3，特别是等于1150kg/m3。因为所述封套与包裹该封套的铁轨一起被设置在机车经过的路线中，重要的是这些封套在轨道交通中是耐用的。大于950kg/m3的密度保证了对这种交通的良好耐用性。

所述封套具有大于5Mpa的杨氏静力模数和小于20Mpa的杨氏动力模数。

构成封套的材料最好还包括一些诸如抗UV(紫外线)的粘合剂和一些抑制着火的物质。事实上，所述封套暴露于日光下，最好加入一些抗紫外线物质以便防止光线逐渐破坏封套的结构。加入抑制着火的物质允许在着火的机车位于铁轨上的情况下保护所述封套。

该封套具有多种功能。它将铁轨固定在其支架中并且对铁轨进行电隔离和声音隔离。当通过在恢复封套形状的模具中进行注射而将封套生产为单一零件时，铁轨首先设置在该模具中。然后于粘合剂混合并且设有必须的添加剂的橡胶被高压注射到该模具中。所述高压防止在不同颗粒之间形成气泡，因此获得了一种高密度的压缩材料。

根据不同应用的特定需要，所述封套可以具有多种形式。图2示出了一种用于具有轮缘车辙10的对称铁轨的封套6。该封套的下部分9以期望的倾斜度保持所述铁轨。该封套的上表面被加工为允许机车车轮不接触所述覆盖层地通过，因此考虑铁轨和车轮的多种累计磨损。

该封套的内部型面贴和该铁轨的型面，该封套应用在所述铁轨上。该封套的沿铁轨延伸的侧向翼的外型面本身通过机车经过铁轨时按期望分布机车施加的载荷而确定。事实上，包裹了所述封套的铁轨被铺设的地面的构造，建筑物的靠近度，铁轨在现场是干净的或者是不干净的事实等要求特别的分布机车在铁轨上产生的载荷。施加在铁轨上的载荷组合的传递必须沿该封套的外周进行以便最大地降低在地面中产生的震动。该封套的外部侧向翼的几何形状允许通过选择特别的形状不同地分布载荷。

为了达成所述分布，根据地面和其他上述的参数确定载荷在施加在铁轨的头部3上的第一部分和施加在铁轨的轨底4的第二部分之间的分布。所述在铁轨头部和轨底之间的分布允许沿垂直方向或者沿水平方向根据铁轨和其封套将被铺设的环境引导震动。在载荷分布已经被确定之后，每个侧向翼的几何形状构造成使得形成一种非直线的型面，该型面允许了进行所述2确定的分布。

在图1示出的实施例中，该封套在外部侧向翼中具有圆形镂空部分11和12、所述镂空部分在该铁轨的支柱5的高度上延伸。所述几何形状允许分布用于第一部分的升力，即施加在铁轨头部上的大约60％-80％，特别是70％部分。对于所述第二部分来说，所述几何形状承载了该载荷的40％-20％，特别是30％。这样就允许了达到每米铁轨35MN/m的复合铁轨-封套的总强度。正如图9所示，其示出了符合铁轨-封套的变形(用mm表示)和施加在所述复合件上的载荷(用kN表示)之间的关系，该符合铁轨-封套的静力强度符合一个连续的曲线，因此限定了在铁轨上形式的机车在地面中产生的震动。图10示出了该复合件的动力强度。所述动力强度遵循大致线性的过程。所述复合铁轨-封套的性能还导致了乘客的舒适性。事实上，如图11所示，其示出了转向架的变形，该转向架受到了大致正弦的弯曲。

正如图1所示，该封套位于轨底4附近的部分宽于位于该铁轨头部3的高度处的部分。这样允许形成良好的支撑在地面上的底座。另外，在该支柱5的该封套的厚度高度上大于该头部的高度上的厚度，从而允许有利地导致最大部分的载荷分布在该铁轨的头部上。该封套还在该头部的高度的厚度非对称。沿轮缘延伸的部分比位于相对侧的部分窄，从而允许朝向位于所述铁轨之间的体积的更大的柔韧性。

正如图2所示，该封套还可以具有非对称的镂空部分。图2示出了通过赋予位于该轨底4下面的封套的部分9一斜度可以调节该铁轨的斜度。还可以通过在封套下面设置一个支撑板13更多地降低隔声效果。

图3示出了镂空部分15和16具有大致喇叭口U形的封套的实施例。该实施例允许在该头部和轨底4之间有大致相等的载荷分布。这样允许达到每米铁轨80MN/m复合铁轨-封套的总强度。该技术方案大致用于建筑物密度小的环境中。图3示出的构造还示出了在该封套的两个侧向翼上的非对称形状。

图4示出了镂空部分成形为使得具有梯形形状的封套的实施例。该几何形状允许分布20-40％的第一部分的升力。对于第二部分来说，该几何形状承载了60-80％，特别是70％的载荷。这样允许达到每米铁轨25MN/m的复合铁轨-封套的总强度。

如图4所示，该实施例允许生产一种仅仅包括两个部分7和8的封套。另外，密封件19可以沿该铁轨的头部浇铸。

图5示出了几何形状形成有突起部分20和21的封套的实施例。该几何形状允许相等的分布载荷到该封套的组合件上。

图6a示出了用于具有3个组成部件22，23和24的铁轨1的实施例。如图6b所示，正是该封套将所述铁轨的组成部件保持。

图8示出了装备有封套以及抵抗该覆盖物的金属板32和33的铁轨。所述板允许形成在该覆盖物和该封套之间的中间零件，以此保护所述封套。

还可以在该铁轨的轨底下面设置一个由橡胶形成的条带，该橡胶比构成封套的橡胶更加柔韧。该条带设置在轨底的下表面和封套之间并且能够更大地降低所述震动。

所述突出部分或者镂空部分不仅用于允许分布载荷，而且还用于形成用于混凝土、沥青或者其他颗粒聚集物的支撑，所述颗粒通过粘合剂连接。事实上，当该铁轨被包裹在其封套中时，可以不用螺钉固定到铁轨上的铁横梁，以间隔距离实施所述封套。复合铁轨-封套的设置是借助铺设架实施的。如图7所示，铺设架25包括横向臂26，所述横向臂26上安装了一些钳子27和28以便建立铁轨之间的间隔。所述钳子27和28装有支撑元件29，其构造为于实施在该封套的外部翼中的型面对应。因此，所述元件29可以固定在所述封套上。最后，该铺设架包括两个侧向螺丝30和31。该铺设架通过钳子保持铁轨-封套组合件并且插入到在该封套的翼中留出的侧向空间中。合适的间隔装置保持待铺设的两个铁轨良好的间隔。所述两个侧向螺丝30和31产生。该组合件的良好位置。

其他的铺设系统通过一个钢的扁平部分保持该铁轨，所述钢的扁平部分通过相同的密封件(iso scelle)并且通过两个螺栓连接该铺设架。

为了更快速的现场实施，该复合铁轨-封套插入到预制的并且干燥后运到现场的梁。这些元件具有根据需要可变的长度并且可以达到25米长。这些梁元件被装备成能够允许支撑在每隔3米的支撑上滚动的设备的通过。拥有两个侧向跨度的所述梁可以接收一些覆盖的预制元件。该梁的可见部分构思用于容纳组合类型的覆盖元件(砖，混凝土铺块，小的设备)或者用于从放置沥青覆盖层或者其他覆盖层所必须的高度被取出。

构成梁的框架可以超出构成梁的材料以便用在固定混凝土中。为了降低现场实施的时间，一些覆盖预制件插入到该梁之间并且在该梁的外部以便完全实施该轨道的组合件。一旦被调节好，这些预制件通过注射水泥而被固定在预制件的组合件的下面。在所述模块之间的空间被合适的密封件封闭。所述预制覆盖物可以包括任何类型的常用于轨道中的覆盖物。

为了更快实施所述工程，特别是在十字路口实施，或者为了使居民可以优先通过，相同的轨道的两个铁轨包含在混凝土板中，在该混凝土板中还包含了末端位置的边缘和扁平形式的头部。当实施轨道的护面的土方作业时，在护面的底部实施次地基。一旦实施完，铺设并且大致调节固定打底灰泥层。

交叉平板被设置在固定打底灰泥层上并且通过插入厚度可变化的平板被调节。可以用两个或者单个平板在宽度上处理该交叉。可以用多个平板沿它们的长度处理所述交叉。留出平板之间的空间以便在不同的模块之间实施铁轨的焊接。在该位置上，更小的平板被插入到轨道平板上以便确保覆盖的连续性。

一旦所述平板设置好，实施了所述焊接并且设置了中间平板，则流体混凝土就被注入构成轨道的元件组件下面并且限定地固定了所述元件。如果在所述预制的轨道模块两侧不同地铺设轨道，则加入过渡区域以便确保在强度方面的过渡并且还允许在铺道渣的轨道情况下填充相邻的轨枕。

复合铁轨-封套还允许较容易地移走铁轨。事实上，只需切割在侧向翼的高度上的封套，然后该铁轨和保持与铁轨粘合的部分被去除，例如借助吊车进行。装备了一部分封套的新的铁轨可以被铺设到去除了切割部分之后获得的开口中。

Claims (18)

1.一种包裹用于铁路机车的铁轨的不予机车车轮接触的部分的方法，所述方法包括：在所述部分上施加橡胶封套和固定所述封套到该铁轨上，所述封套具有一些沿铁轨延伸的外部侧向翼，其特征在于，对于所述机车在铁轨上施加的预定的载荷来说，在施加在铁轨头部上的第一部分和施加在该铁轨轨底的载荷的第二部分之间的载荷分布是被确定的，每个侧向翼的几何形状构造为使得形成非直线的型面，该型面允许在上述第一部分和第二部分之间进行所述分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何形状构造为镂空部分的形式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述镂空部分大致为圆形。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述镂空部分大致为带喇叭口的U形。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述镂空部分形成为具有梯形几何形状。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何形状构造为含有至少一个边的突出部分形式。

7.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述第一部分位于载荷的60％-80％，特别是70％，第二部分位于所述载荷的40％-20％，特别是30％。

8.根据权利要求1，2或者5所述的方法，其特征在于，所述第一部分位于载荷的20-40％，特别是30％，所述第二部分位于载荷的60-80％，特别是70％。

9.根据权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，在所述铁轨的轨底下面设置了由比封套的橡胶更加柔韧的橡胶形成的条带，所述条带设置在轨底的下表面和封套之间。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述封套彼此通过弹性体树脂，特别是聚氨基甲酸酯连接的橡胶颗粒构成，所述颗粒具有0.5-6mm，特别是1-3mm的颗粒度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，铁质、防止和塑料材料在该橡胶颗粒中的浓度分别小于1％。

12.根据权利要求10或者11所述的方法，其特征在于，构成封套的材料的密度大于950kg/m3，特别是1150kg/m3。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其特征在于，该封套具有大于5Mpa的杨氏静力模数和小于20Mpa的杨氏动力模数。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其特征在于，为了形成所述封套，在连接所述颗粒之前加入了抗紫外线的物质，抑制着火的物质。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，其特征在于，铁轨铺设在一种模具中，颗粒和树脂彼此混合并且在高压下注射到所述模具中。

16.铺设两个铁轨的方法，以便形成一种铁路轨道，其中通过应用根据权利要求1-15中任一项所述的方法包裹的铁轨使用，其特征在于，所述铁轨安装在铺设架中以便将它们间隔设置，所述铁轨然后借助所述铺设架设置在预先制备的底部上，至少在所述两个铁轨之间的空间中浇铸一种通过粘合剂连接的颗粒集合体。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在干燥集合体之后，道路覆盖层铺设在所述集合体上。

18.去除通过实施根据权利要求16所述的方法铺设的铁轨的方法，其特征在于，所述封套在去除该铁轨和保持施加在该封套的铁轨上的部分之前被在侧向翼的高度上切割。

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