CN103088722A - 横向刚度加强型轨道扣件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道附件。其包括底座、锚固螺栓、扣压弹条和弹性支承件，底座通过锚固螺栓固定在轨枕上，特征是还包括导向件，导向件设置在底座与钢轨之间，导向件与底座上分别设有相互配合的导向面，导向面均平行于钢轨垂向设置，弹性支承件设置在底座与导向件之间。本发明能够实现在保证扣件垂向弹性的同时，保持理想的横向刚度，可以有效防止钢轨发生偏转摆振，因此其除了可以实现传统轨道扣件的减振降噪效果外，还可以有效减缓或防止钢轨磨损的发生，有利于大幅提高钢轨的使用寿命。其占用安装空间小，经济实用，扣件结构紧凑，性价比高，市场应用前景十分广阔。

Description

横向刚度加强型轨道扣件

技术领域

本发明属于轨道交通领域，涉及一种轨道扣件，具体为一种可以有效减轻钢轨在工作过程中发生磨损的新型横向刚度加强型轨道扣件。

背景技术

近年来，轨道交通因其具有大运量和快速安全等诸多优点得到了速猛的发展，给人们的生产生活带来极大便利。扣件是轨道结构的重要组成部分，它将钢轨和轨枕组合为轨排结构，承受列车载荷，抵抗纵横向作用力。同时它又是轨道弹性和几何调整能力的提供者，起到一定的减振降噪作用，特别是在轨道交通不断高速化的发展趋势下，对扣件的减振降噪要求日益提高。最初应用的轨道扣件一般垂向刚度在40～70kN/mm，为了提高减振效果，出现了一批弹性较高的扣件，如科隆蛋(轨道减振器)、洛德扣件等，这些扣件的垂向刚度从40kN/mm一直降到10kN/mm左右。由于大幅降低了轨道扣件的垂向刚度，因此扣件减振效果得到了很大提高，较好的解决了轨道交通运营过程中产生的振动和噪声扰民问题。但是，随着这些高弹性扣件的大量使用，逐渐又暴露出一些新的问题，比较典型的例如一些城市的地铁线路上，车内乘客感到晃动，舒适性降低，还有的地方钢轨出现磨损较快的现象，甚至大量出现了严重的波磨。

根据分析，主要原因是：一方面，这些扣件在提高扣件垂向弹性的同时，降低了横向刚度，使得钢轨的垂向振动和横向振动加大，导致轮轨间横向滑移增大，从而导致钢轨磨损增大，甚至出现波磨；另一方面，由于扣件刚度的降低，钢轨轨头偏转刚度随之降低，轮轨相互作用产生的横向力不断往复地作用于钢轨的轨头部分时，带动钢轨在其横向两侧反复发生偏转，钢轨产生摆振，这种摆振进一步加剧了钢轨的波磨现象。

有些扣件为了在增大扣件垂向弹性的同时控制钢轨轨头横向位移，在底座板和轨枕间设置了高弹性垫板，利用锚固螺栓限制钢轨横向位移，虽然钢轨横向位移得到了一定限制，但是存在如下弊病：1)座板下面的垫板较软，锚固螺栓的预紧力较小，垫板与轨枕间的可传递的水平摩擦力较小，横向外力主要靠螺栓承受；2)随着调高垫板的增加，横向外力作用于锚固螺栓的作用点越来越高，作用于锚固螺栓的弯矩越来越大；3)小预紧力、大横向载荷动载反复作用的工况对于锚固螺栓是极为不利的，由于锚固螺栓根部位于弹性尼龙套筒内，经过大水平方向动载的反复晃动，容易松动脱出或疲劳断裂，影响行车安全；4)扣件轨头偏转刚度与底座板下的弹性垫板的垂向刚度仍然密切相关。

科隆蛋一类的现有轨道扣件由于其支承表面与钢轨垂向即不垂直也不平行，而是呈一定的夹角，其横向刚度与垂向刚度由同一弹性元件提供，因此横向刚度与垂向刚度仍然密切相关，难以单独调整，为了调整横向刚度，大都是需要调整扣件的垂向刚度，主要通过调整扣件的整体宽度来实现。但是实际应用中，扣件的可利用安装面积有限，利用这种优化方式无法充分满足使用要求。

根据现有轨道扣件的结构及设计原理，现有轨道扣件为实现较好的减振降噪功能均同时降低了扣件的垂向刚度、横向刚度和偏转刚度，因此现有轨道扣件难以实现既保证减振降噪效果——即保持较低的垂向刚度，又保持较高横向刚度和偏转刚度的技术效果。

综上所述，市场急需一种垂向刚度低、而横向刚度及偏转刚度高，能够有效缓解或解决高减振效果条件下车辆晃动或钢轨过快磨损问题的新型轨道扣件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种在保证扣件垂向高弹性的同时，横向刚度可以显著提高，可以有效抑制钢轨横向振动或偏转摆振的横向刚度加强型轨道扣件。

本发明横向刚度加强型轨道扣件是这样实现的，包括底座、锚固螺栓、扣压弹条和弹性支承件，底座通过锚固螺栓固定在轨枕上，其特征在于还包括导向件，导向件设置在底座与钢轨之间，导向件与底座上分别设有相互配合的导向面，导向面均平行于钢轨垂向或底座垂向设置，弹性支承件设置在底座与导向件之间。

本发明横向刚度加强型轨道扣件中导向面的构成方式可以多种多样，可以在底座上至少设置两根沿钢轨垂向或底座垂向导向柱，导向柱分别位于钢轨两侧，导向面围绕导向柱中心设置在导向柱的侧面，相应的导向件上设置相应的通孔与导向柱配合；也可以在底座上对应钢轨两侧至少局部设置有沿钢轨垂向或底座垂向向上凸起的凸台，凸台的内侧立壁与钢轨轨翼外沿配合表面构成导向面或者凸台内侧立壁与导向件配合表面构成导向面，与凸台的凸起方向对应，导向面平行于钢轨垂向或底座垂向设置；还可以是导向件至少局部设置沿钢轨垂向或底座垂向向下凸起的凸台，凸台的内侧立壁与底座的配合表面构成导向面，与凸台的凸起方向对应，导向面平行于钢轨垂向或底座垂向设置。为了防止导向件受到上拔力时上移过大甚至是与导向柱或凸台脱离，必要时，可以在导向件与底座之间设置限制向上脱离的限位挡块。根据具体结构的不同，限位挡块可以选择设置在导向柱或凸台等不同部位。

为使钢轨顶面在车轮载荷作用下受力合理，还可以直接在本发明横向刚度加强型轨道扣件的导向件上设置轨底坡，从而减小底座或轨枕的加工难度，当然，也可以在底座上设置轨底坡。需要说明的是，由于轨底坡的有无或者轨底坡设置部位的不同，本文中所述的横向、垂向、纵向等方向的基准有所不同。当不设置轨底坡或者轨底坡设在底座上时，是以钢轨为基准的，所述的横向、垂向、纵向等方向分别与钢轨的横向、垂向及纵向相对应，其中所述的钢轨纵向即为钢轨的延伸方向，钢轨垂向即钢轨轨底的垂向，等同于轨道垂向，钢轨横向即钢轨腹板中剖面的垂向；当轨底坡设在导向件上时，是以底座为基准的，底座纵向与钢轨纵向等同，底座垂向即底座底面的垂向，底座横向指垂直于钢轨纵向且平行于底座底面的方向。

为了节约空间及提高稳定性，导向件或/和底座的局部导向面上沿高于钢轨翼板。导向面在钢轨垂向或底座垂向的最大长度可以大于钢轨高度的1/3。

根据本发明横向刚度加强型轨道扣件的技术原理，可以利用导向件与底座之间相互配合，使导向件可以沿钢轨垂向相对底座滑动，但底座对导向件在钢轨的横向振动和偏摆振动形成约束，从而达到减轻钢轨横向振幅，提高钢轨横向刚度和偏转刚度的作用。可以在导向件与底座的导向面配合表面采取一些耐磨保护措施以提高产品使用寿命，具体可以采用导向件或/和底座的导向面表面设有耐磨材料构成的表面加强元件，导向件可沿导向面与底座之间发生相对滑动的技术方案；或者导向件或/和底座由耐磨材料构成，导向件可沿导向面与底座之间发生相对滑动的技术方案。所述耐磨材料包括铸钢、球墨铸铁、尼龙、四氟乙烯材料、粉未冶金材料、铜材等。

为了实现调节本发明横向刚度加强型轨道扣件横向刚度的目的，可以在导向件与底座的导向面之间设置弹性剪切变形体，从而使导向件与底座之间形成弹性导向，弹性剪切变形体在轨道横向的刚度是其在轨道垂向的刚度的2.5倍以上，导向件可通过弹性剪切变形体与底座之间发生相对运动。所述弹性剪切变形体由橡胶或弹性聚氨酯等弹性材料构成。弹性剪切变形体表面还可以设置联结护板，弹性剪切变形体通过硫化、粘结、或浇注固化的方式与联结护板牢固联结，联结护板与导向面之间再通过定位槽、定位挡肩、定位销或螺栓固定；或者弹性剪切变形体与相邻导向面之间通过硫化、粘结或浇注固化的方式直接牢固联结。当然，还可以在导向件和底座之间设置相互配合的凸凹结构，凸凹结构之间构成的迷宫式间隙中设置弹性剪切变形体。此外，弹性剪切变形体中也可以设置加强板来提高横向刚度，加强板平行于导向面设置，并与周围构成弹性剪切变形体的弹性材料牢固联结，设置加强板后，弹性剪切变形体在轨道横向的刚度可以达到其在轨道垂向的刚度的3～40倍，抗横向振动和抗摆振能力更强。

为提高本发明横向刚度加强型轨道扣件的减振效果，可以在导向件上设置配重。此外，还可以在导向件中或/和导向件与底座之间设置阻尼结构。本发明横向刚度加强型轨道扣件中，导向件的导向面沿钢轨垂向的投影轮廓为连续的或间断的多边形、圆形或椭圆形。

使用本发明横向刚度加强型轨道扣件时，可以将钢轨直接架设在导向件上，或者钢轨与导向件之间设置弹性减振垫。设置弹性减振垫可以降低导向件及其他相邻部件的振动和噪声。为了便于准确调整轨距，钢轨翼板外侧和导向件之间设置轨距件，或者钢轨翼板外侧与底座之间设置轨距件。所述轨距件包括普通轨距件以及既有定距功能又有绝缘保护作用的多功能轨距件。另外，钢轨翼板与底座之间的轨距件外侧还可以设置导向面，根据有无轨底坡或者轨底坡设置的位置不同，与底座中的导向面对应，导向面平行于钢轨垂向或底座垂向设置。扣压弹条固定设置在底座或导向件上，并扣压在钢轨或轨距件上。

作为一种特例，在某些条件下，本发明横向刚度加强型轨道扣件中的弹性剪切变形体和弹性支承件可以是同一个部件，产品的结构更加简单紧凑。此外，在本发明中，底座还可以与轨枕一体化设置。

本发明横向刚度加强型轨道扣件中的弹性支承件可以为金属弹簧或由金属弹簧与弹性高分子材料复合构成，金属弹簧包括螺旋弹簧、碟簧、板簧或金属弹条；此外，弹性支承件还可以是由弹性高分子材料构成的压缩型、剪切型、或发泡型的弹性垫，弹性高分子材料包括橡胶或弹性聚氨酯。为了优化板体的受力，提高弹性支承元件使用过程中防钢轨偏摆的能力，在设计和制造弹性支承件时，可以使沿钢轨横向，弹性支承件中部的单位面积垂向刚度低于弹性支承件两侧的单位面积垂向刚度，这样，在同样的垂向载荷下，可以产生更多的抗偏转弯矩。

本发明横向刚度加强型轨道扣件，通过在钢轨和底座之间增设导向件，利用导向件与底座相互配合，使导向件可以沿钢轨垂向相对底座滑移，但在钢轨横向受到底座的较为严格约束，从而将扣件整体的横向刚度与垂向刚度区别开来，可以分别单独进行调整，或者即使横向刚度与垂向刚度相关，相关度也相对较小，因此可以实现本发明横向刚度加强型轨道扣件在具有较高垂向弹性的同时，具有较高的横向刚度，同时也具有较高的偏转刚度。此外，在本发明专利中锚固螺栓不再作为导向柱使用，底座下方的弹性垫板以调高功能为主，减振功能为辅，锚固螺栓可以施加较大的预紧力，因此扣件在水平方向具有较高的摩擦力，减少了螺栓受的水平力，这种大预紧力、小水平方向动载的工况对锚固螺栓受力极为有利，锚固螺栓牢固、不易松动，且疲劳寿命高。又由于导向件与底座之间以导向面接触配合，接触面积大，因此可以承受钢轨轨头受力时产生的较大的偏转力矩，钢轨偏转摆振的现象得到了极大的抑制。另外，通过在导向件与底座的导向面之间设置弹性剪切变形体，本发明横向刚度加强型轨道扣件的横向刚度可以根据需要进行设计，利用不同材料或不同结构的弹性剪切变形体，使本发明横向刚度加强型轨道扣件的横向刚度达到最佳。综上所述，本发明横向刚度加强型轨道扣件能够实现在保证扣件垂向弹性的同时，保持理想的横向刚度，并且可以有效防止钢轨发生偏转摆振，减少列车横向晃动和振动，提高列车行驶的舒适性和安全性。因此其除了可以实现传统轨道扣件的减振降噪效果外，还可以有效减缓或防止钢轨磨损的发生，有利于大幅提高钢轨的使用寿命。由于本发明横向刚度加强型轨道扣件的另一个优势在于，由于其不是通过调整扣件整体宽度来达到优化垂向刚度与横向刚度的目的，因此其占用安装空间较小，更加经济实用。本发明横向刚度加强型轨道扣件结构紧凑，性价比更高，市场应用前景十分广阔。

附图说明

图1为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之一及其应用示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之二及其应用示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之三及其应用示意图。

图7为图6的俯视图。

图8为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之四及其应用示意图。

图9为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之五及其应用示意图。

图10为图9的俯视图。

图11为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之六及其应用示意图。

图12为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之七及其应用示意图。

图13为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之八及其应用示意图。

图14为图13的B-B剖视图。

图15为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之九及其应用示意图。

图16为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十及其应用示意图。

图17为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十一及其应用示意图。

图18为图17的俯视图。

图19为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十二及其应用示意图。

图20为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十三及其应用示意图。

图21为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十四及其应用示意图。

图22为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十五及其应用示意图。

图23为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十六及其应用示意图。

图24为本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构示意图之十七及其应用示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2和图3所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，包括底座1、锚固螺栓2、扣压弹条3和弹性支承件6，其特征在于还包括导向件5，导向件5设置在底座1与钢轨8之间，导向件5和底座1均由耐磨的铸钢材料制成，底座1上对应钢轨8两侧设置有沿钢轨垂向向上凸起的凸台36，凸台36的内侧立壁与导向件5相互配合的表面构成导向面S，导向面S均平行于轨道垂向设置，弹性支承件6设置在底座1与导向件5之间，具体为上下表面设置有凸凹结构的弹性橡胶垫。应用时，在本发明横向刚度加强型轨道扣件的底座1与轨枕7之间放置橡胶制成的弹性垫板34，扣压弹条3依靠T型螺栓4固定在底座1上，利用扣压弹条3将钢轨8压紧在导向件5上，调整好钢轨的位置后，再利用锚固螺栓2将本发明横向刚度加强型轨道扣件固定在轨枕7上。如图3所示，为了防止使用过程中雨水等进入底座1中用于放置弹性支承件6与导向件5的腔室内，在底座1相应腔室的底部设置有若干个排水孔31。

如图2所示，导向件5的导向面沿钢轨垂向的投影为矩形。此外，导向件5和底座1的局部导向面上沿高于钢轨8的翼板K，钢轨8置于导向件5上方的限位槽中，有利于控制本发明横向刚度加强型轨道扣件的总高度，达到节约空间及提高钢轨稳定性的目的。另外，为了便于调整钢轨间距，底座1上设置的用于装配锚固螺栓2的通孔相应的尺寸放大。

与传统扣件不同，本例所述的技术方案中，底座1与轨枕7之间放置的弹性垫板34不再作为钢轨8的主要减振降噪元件使用，钢轨8的减振降噪主要依靠设置在底座1与导向件5之间的弹性支承件6来实现，弹性垫板34更多的是起到保护轨枕7并且防止产生二次噪声的作用，因此，弹性垫板34不需要很高的弹性，其主要起调高垫板的作用，其垂向刚度可以大于弹性支承件6的垂向刚度，对于本发明横向刚度加强型轨道扣件的垂向和横向刚度影响都很小。

本发明横向刚度加强型轨道扣件中增设了导向件5，利用导向件5与底座1的导向面相互配合，使导向件5可以沿钢轨垂向相对底座1滑移，由于底座1与导向件5之间设有弹性支承件6，因此可以保证本发明横向刚度加强型轨道扣件具有良好的垂向弹性，又由于导向件5在钢轨横向受到底座1的严格约束，从而可以保证本发明横向刚度加强型轨道扣件在具有较高垂向弹性的同时，具有很高的横向刚度和较好的偏转刚度。另外，由于导向件5与底座1之间以导向面接触配合，导向件5和底座1的局部导向面上沿高于钢轨8的翼板K，支撑点升高，接触面积较大，减少了轨头处横向作用力对于导向面中心的偏转力矩，减少了导向面的最大压应力和磨损，所以当工作过程中钢轨轨头承受车轮载荷作用时，钢轨的偏转摆振得到了很好的抑制。上述优点使本发明横向刚度加强型轨道扣件可以实现在保持较高垂向弹性的同时，有效降低钢轨的横向位移和轨头的偏转，从而降低轮轨间横向滑移幅度，同时还有效抑制了钢轨的摆振，因此可以有效解决钢轨过快磨损问题。

此外，在本发明专利中锚固螺栓不再作为导向柱使用，底座下弹性垫板以调高功能为主，减振功能为辅，锚固螺栓可以施加较大的预紧力，因此扣件在水平方向具有较高的摩擦力，减少了螺栓受的水平力，大预紧力、小水平方向动载组合工况，对锚固螺栓受力极为有利，螺栓牢固、不易松动，且疲劳寿命高。

本发明横向刚度加强型轨道扣件不但具有普通扣件的所有功能，同时还解决了钢轨过快磨损的难题，有利于大幅提高钢轨的使用寿命，其性价比更高，市场应用前景十分广阔。

需要指出的是，由于未设置轨底坡，本例中所述的横向、垂向等方向的概念，都是以钢轨为基准的，分别与钢轨的横向、垂向相对应，其中所述的钢轨纵向，即为钢轨的延伸方向；钢轨垂向，即钢轨轨底的垂向；钢轨横向，即钢轨腹板中剖面的垂向。另外，弹性支承件可以是由弹性高分子材料构成的压缩型、剪切型、或发泡型的弹性垫，除本例中提到的弹性橡胶垫外，也可以是弹性聚氨酯材料制成的垫板，当然还可以是其他高分子材料制成的弹性垫板，甚至是包含弹性材料的弹性复合垫板，只要能满足钢轨的垂向刚度要求，同时可以提供足够的弹性，都能达到本发明横向刚度加强型轨道扣件的使用要求。

基于本发明的技术原理，本发明中的弹性支承件6可以采用本领域已应用的同类各种弹性支承件，都可以起到很好的效果。

实施例二

如图4、图5所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例一的区别在于，本发明横向刚度加强型轨道扣件中的扣压弹条3还可以使用e型结构的扣压弹条，并且扣压弹条3可以直接插装固定在导向件5上。底座1上设置有1∶40的轨底坡。为了便于调整钢轨间距，在钢轨8与导向件5之间设置轨距件10，扣压弹条3按压在轨距件10上，进而将钢轨8紧压在导向件5上。此外，在钢轨8与导向件5之间还增设弹性减振垫9，弹性减振垫9采用绝缘弹性橡胶材料制成，其一方面可以衰减钢轨向导向件5和扣压弹条3传递的高频应力波，起到一定的缓冲减振作用，另一方面可以实现绝缘保护的作用。另外，为了强化导向作用，底座1的局部对称设置有凸台32，凸台32与导向件5相互配合的导向面S上沿高于钢轨8的翼板K，有效地提高了钢轨的稳定性。如图5所示，本例中导向件5的导向面沿钢轨垂向的投影为椭圆形。相应的底座1与导向件5之间设置的弹性支承件6的轮廓也是椭圆形，为了提高变形能力，增大弹性，其中心还设置有通孔30，此外，为了防止导向件5受上拔力时从底座1中脱出，利用橡胶材料的弹性支承件6的上、下表面分别与导向件5和底座1硫化连接，从而将导向件5和底座1固连在一起。

由于增设了轨距件10，本例所述的本发明横向刚度加强型轨道扣件可以更准确地调整钢轨间距，另外弹性减振垫9的设置可以衰减钢轨8传递至导向件5和扣压弹条3的振动，以及通过钢轨8与导向件5产生的二次噪声。特别是如果轨距件10采用具有绝缘作用的多功能轨距件，与绝缘的弹性减振垫9配合使用后，可以对钢轨形成有效的绝缘隔离保护。扣压弹条3设置在导向件5上使本发明的结构更加简单紧凑。基于与实施例一相同的原理，本发明横向刚度加强型轨道扣件中通过增设导向件5，利用导向件5与底座1的导向面相互配合，使导向件5可以沿钢轨8垂向相对底座1滑移，由于底座1与导向件5之间设有弹性支承件6，因此可以保证本发明横向刚度加强型轨道扣件具有良好的垂向弹性，又由于导向件5在钢轨横向受到底座1的严格约束，从而可以保证本发明横向刚度加强型轨道扣件在具有较高垂向弹性的同时，具有较高的横向刚度和较好的偏转刚度。所以本例所述本发明横向刚度加强型轨道扣件也可以实现在工作过程中有效降低钢轨轨头的横向位移，从而降低轮轨间横向滑移幅度，同时还有效抑制了钢轨的摆振，因此可以有效解决钢轨过快磨损的问题。

由于弹性支承件6中心设置有通孔30，因此沿钢轨横向，弹性支承件中部的单位面积垂向刚度低于弹性支承件两侧的单位面积垂向刚度，这样，在同样的垂向载荷下，可以产生更多的抗偏转弯矩。

诸如实施例一或实施例二所述的技术方案，导向件均可以实现沿钢轨垂向与底座之间发生相对滑移，为保证产品的使用寿命，导向件在选材过程中应充分考虑到材料的耐磨性，优先选用耐磨性能好的材料，例如铸钢、球墨铸铁等。另外需要指出的是，除实施例一或实施例二的附图所示的扣压弹条外，基于本发明的技术原理，其他种类的扣压弹条也可以应用于本发明中，特此说明，不再一一附图。

基于本发明的技术原理，本发明中的弹性减振垫9可以采用本领域已应用的同类各种弹性减振垫，都可以起到很好的效果。

需要指出的是，由于在底座上设置轨底坡，本例中所述的横向、垂向等方向的概念，都是以钢轨为基准的，分别与钢轨的横向、垂向相对应，其中钢轨纵向，即为钢轨的延伸方向；钢轨垂向，即钢轨轨底的垂向；钢轨横向，即钢轨腹板中剖面的垂向。由于设置了轨底坡，可以使车轮压力集中于钢轨的中轴线上，减小载荷偏心距，降低轨腰应力，避免轨头与轨腰连接处发生纵裂，从运行效果上还可以减轻列车的蛇形运动。根据相关要求，在任何情况下，轨底坡不应大于1∶12或小于1∶60。当然，对于混凝土枕线路，也可以将轨枕的承轨槽按轨底坡的规定做成斜面，这样可以降低底座的加工难度。根据这些要求，也可以对实施例一所述技术方案提供改善的方向，例如可以在底座中增设轨底坡，或者是在混凝土枕线路使用前，将轨枕的承轨槽按轨底坡要求进行预处理等。

实施例三

如图6、图7所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例二的区别在于，导向件5上设置有1∶40的轨底坡，由于轨底坡设在导向件上，本发明横向刚度加强型轨道扣件的纵向、垂向和横向均是以底座为基准的，与底座的纵向、垂向及横向相对应，底座纵向与钢轨纵向等同，底座垂向即底座底面的垂向，底座横向指垂直于钢轨纵向且平行于底座底面的方向。为延长产品的使用寿命，防止工作过程中导向件5相对底座1滑移时产生过快磨损，在底座1的导向面上粘贴设置表面加强元件12，本例中，表面加强元件具体为尼龙材料制成的衬板。为提高本发明横向刚度加强型轨道扣件的阻尼性能和降噪性能，在导向件5中增设空腔，并在空腔内设置阻尼材料11，此处为高阻尼聚氨酯。如图7所示，本例中导向件5的导向面沿底座垂向的投影为八边形。为了方便更换弹性支承件6，同时避免采用硫化等复杂且造价较高的生产工艺，改为在底座1局部对称设置的凸台32顶端增设限位挡块33，利用限位挡块33将导向件5与底座1嵌连在一起，弹性支承件6独立设置。装配时，可以将弹性支承件6先嵌置在导向件5下方，再将二者一起沿限位挡块33侧下方放入底座1的型腔内，在此过程中可以适当对弹性支承件6进行预压缩。

本例所述技术方案，由于设置了限位挡块33，不需要将弹性支承件6与导向件5及底座1分别硫化连接，因此生产工艺更简便，加工成本大大降低。此外由于采用了方便拆分的结构，个别部件发生损坏时，维修更换也更加方便。需要指出的是，也可以仅在凸台32顶端的局部设置限位挡块33，只要强度足够，也能够起到相同的作用，而且适当缩小限位挡块33尺寸，可以降低装配导向件5及弹性支承件6时的操作难度。基于与实施例二相同的原理，本例所述本发明横向刚度加强型轨道扣件也可以实现在工作过程中有效降低钢轨的横向位移，从而降低轮轨间横向滑移幅度，同时还有效抑制了钢轨的摆振，因此可以有效解决钢轨过快磨损的问题。

由于增设了表面加强元件12，可以有效减缓导向件5和底座1的磨损，因此本例所述的横向刚度加强型轨道扣件的使用寿命更长，经济性更好。另外，由于本发明中增加了阻尼结构，设置了阻尼材料11，因此系统阻尼更大，减振降噪效果更好。需要指出的是，为满足不同的使用需要，所述阻尼材料11可以是固体阻尼材料，也可以是液体阻尼材料，当选用液体阻尼材料时导向件5中的空腔应设置成密闭空腔。当然，在采用固体阻尼材料时，也可以设置开放式的空腔，以降低加工难度和成本。此外，为达到提高减振效果的目的，空腔中除了设置阻尼材料外，也可以设置比重较大的材料作为配重，例如可以在腔室中设置混凝土、水泥等。

基于本例所述的技术原理，除已提到的尼龙材料外，本发明中表面加强元件还可以采用的聚四氟乙烯(PTFE)、粉末冶金材料或铜材等材料制成。当然表面加强元件也可以设置在导向件的导向面上，或者导向件及底座的导向面上同时设置。作为一种特例，表面加强元件还可以是利用喷涂、激光烧结或电镀等技术手段设置在导向面上的、较薄的耐磨材料层，所述导向面同样包括导向件或/和底座的导向面。

如图7所示，本例中导向件5的导向面沿底座垂向的投影为八边形。根据需要，本发明横向刚度加强型轨道扣件中，导向件的导向面沿底垂向的投影可以设置成其他多边形、圆形或椭圆形。

在导向件上设置轨底坡，可以降低底座的加工难度，其作用与底座上设置轨底坡相同，同样，在任何情况下，轨底坡不应大于1∶12或小于1∶60。当然基于本例所述技术原理，也可以选择在底座上设置轨底坡。

实施例四

在前三个实施例中，导向件与底座有严格的滑动导向约束，横向刚度和偏转刚度都比较高，但是导向件与底座之间的横向振动是直接传递的，在这种情况下，横向振动的衰减依靠底座下弹性垫板34的弹性，而且锚固螺栓下的垫圈还要有一定的弹性，如弹簧垫圈。为了克服这个缺点，如图8所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例三的区别在于，扣件系统中未设置轨底坡，为了实现适当调节横向刚度的目的，在导向件5与底座1的导向面之间设置弹性剪切变形体14，从而使导向件5与底座1之间形成弹性导向，导向件5通过弹性剪切变形体14可以相对底座1运动。本例中弹性剪切变形体14由橡胶材料制成，其通过硫化的技术手段与导向件5及底座1连成一体，不仅具有弹性导向的功能，还可以承受一定的拉力，防止导向件5在受到上拔力时与底座1脱离。为提高减振效果，在导向件上设置配重13。本例中，配重13具体为浇注在导向件下部凹槽中的一层混凝土。

需要指出的是，由于扣件系统中未设置轨底坡，本例中所述的横向、垂向等方向的概念，都是以钢轨为基准的，分别与钢轨的横向、垂向相对应，其中钢轨纵向，即为钢轨的延伸方向；钢轨垂向，即钢轨轨底的垂向；钢轨横向，即钢轨腹板中剖面的垂向。

在本文中，弹性剪切变形体的垂向刚度定义为单个扣件中钢轨两侧所有弹性剪切变形体同时受到钢轨沿钢轨垂向中心面上下剪切而变形时的剪切刚度，即垂向作用力与垂向位移之比；弹性剪切变形体的横向刚度定义为钢轨两侧所有弹性剪切变形体同时受到钢轨沿钢轨横向作用于弹性剪切变形体垂向中心处横向拉压而变形时的刚度，即横向作用力与该处横向位移之比。此外，在本文中，扣件的刚度除了包含弹性剪切变形体的刚度贡献外，还包含垂向支承件的刚度贡献。扣件的垂向刚度定义为单个扣件中钢轨受到沿钢轨垂向中心面作用的垂向作用力与钢轨垂向位移之比；扣件的横向刚度定义为扣件在轨头受到沿钢轨横向的横向作用力时横向作用力与弹性剪切变形体垂向中心处的横向位移之比。钢轨绕钢轨纵向的偏转影响在横向刚度中不考虑，而是在偏转刚度中考虑。扣件的偏转刚度是指扣件在轨头处受到沿钢轨横向的横向作用力时，横向作用力与轨头处的偏转位移分量之比，其中偏转位移分量为轨头处横向总位移与钢轨在弹性剪切变形体垂向中心处横向位移之差。以上定义仅为更好地理解本发明专利的原理而定义。

由于设置了弹性剪切变形体14，该扣件的横向刚度比普通扣件可以提高数倍，其原理如下：在常见的普通轨道扣件中，由于没有设置导向面和弹性剪切变形体14，扣件的横向刚度和竖向刚度及其比例横竖向刚度比(横向刚度与垂向刚度之比)主要受设置在底座和轨枕间的弹性垫板的弹性控制，为了简化起见，假设的弹性垫板为均匀的弹性材料，暂不考虑的弹性垫板弹性对轨头的偏转刚度的贡献，根据弹性力学理论，弹性垫板的垂向刚度为其垂向压缩刚度，水平刚度为其水平剪切刚度，其横竖向刚度比推导后为弹性模量E与剪切模量G之比，在弹性小变形范围内为1/〔2*(1+v)〕，其中v为泊松比，对于橡胶材料泊松比约为0.45，因此扣件的横竖刚度比为0.345。也即弹性材料的受压刚度大约是剪切刚度的3倍！根据此原理，弹性剪切变形体14的横向刚度(沿钢轨横向受压)是其垂向刚度(沿钢轨竖向受剪)的3倍，弹性支承件6和弹性剪切变形体14共同作用时，经上述计算，扣件的横竖向刚度比可以由0.345提高到1.0～2.5，即提高3～7倍，而且有以下规律可循：弹性剪切变形体14与弹性支承件6相比越硬，越薄，越高，横竖向刚度比提高越多。实践中，考虑的弹性垫板弹性对轨头偏转刚度的贡献、弹性垫板大变形、弹性垫板上设置凸起等因素时，该比值略有降低，但大致规律不变，在此不一一叙述。

由于本发明横向刚度加强型轨道扣件中设置了弹性剪切变形体14，使得导向件5与底座1之间不再像实施例一至三中那样刚性接触，改为弹性接触，不仅避免了导向面之间的磨损，还进一步衰减了导向件5向底座1传递的振动，提高了产品的减振降噪性能。此外本发明横向刚度加强型轨道扣件还提供了优化扣件横竖向刚度比的可能，只需要根据弹性力学选用不同的弹性材料、高度和厚度的弹性剪切变形体14，就可以达到优化扣件系统横竖向刚度比的目的。另外，由于设置了配重13，本发明横向刚度加强型轨道扣件控制低频振动的能力更强，综合性能更加优越。

需要说明的是，弹性剪切变形体14除了使用橡胶材料制成外，还可以使用弹性聚氨酯等材料制作，也能实现同样的功能。除了已提到的硫化工艺外，弹性剪切变形体14还可以通过粘接或浇注固化等方式与相邻的导向面牢固相连。另外，配重13除使用混凝土材料外，还可以使用水泥、铸铁等材料制成，一般来说，比重大、经济性好的材料都可以用于配重的制作。

实施例五

如图9、图10所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例四的区别在于，底座1上设置有1∶40的轨底坡，所述的横向、垂向等方向的概念，仍是以钢轨为基准的。弹性剪切变形体14中设置钢板制成的加强板15来提高横向刚度，加强板15平行于导向面设置，并与周围构成弹性剪切变形体14的弹性材料牢固联结。此外，如图10所示，在导向件5和底座1的局部设置相互配合的凸凹结构，凸凹结构之间构成的迷宫式间隙中设置弹性剪切变形体14。为提高弹性支承件6的承载能力和使用寿命，在弹性支承件6的上、下表面分别设置表面加强板16和表面加强板17，表面加强板16和表面加强板17均由工程塑料制成，并与弹性支承件6粘接固定成一体，弹性支承件6的弹性体中设置多个相同尺寸的空腔用以提高弹性。另外，在底座1的局部对称设置了凸台32，提高了导向面的高度，导向件5和底座1的局部导向面上沿高于钢轨8的翼板K，支撑点升高，接触面积较大，因此可以承受钢轨轨头受力时产生的较大力矩，所以当工作过程中钢轨轨头承受车轮载荷作用时，钢轨的偏转摆振得到了很好的抑制。

由于导向件5与底座1之间的所有接触表面均设置了弹性材料构成的弹性剪切变形体14，可以有效衰减振动，因此本例所述的技术方案中，底座1与轨枕7之间放置的垫板35采用剑麻织物浸润改性沥青后制成的防滑垫板，垫板35更多的是起到保护轨枕7并且防止产生二次噪声的作用，其弹性较小，其对于本发明横向刚度加强型轨道扣件的垂向刚度影响非常小，主要用于轨道调高。

由于弹性剪切变形体中设置了加强板，加强板相邻的弹性材料在沿加强板平面方向(钢轨垂向)的变形受到约束，受压刚度急剧增大，但沿钢轨垂向受剪的刚度基本不变，因此弹性剪切变形体的横向刚度(沿钢轨横向受压)与竖向刚度(沿钢轨垂向受剪)之比可以高达5～40倍，轨道的抗横移、抗偏摆能力更强，其规律是：在均匀分布的前提下，加强板两侧或之间的弹性材料的厚度与长度和宽度相比越小，弹性剪切变形体14的横竖刚度比越大。另外，通过在同一尺寸及材料的弹性剪切变形体14中设置不同厚度或者是不同数量的加强板，就可以获得具有不同横向刚度的本发明横向刚度加强型轨道扣件，从而满足不同工况的使用需求。

由于在导向件5和底座1之间设置了相互配合的凸凹结构，导向面的有效工作面积大幅增加，因此这种结构的本发明横向刚度加强型轨道扣件的抗钢轨摆振的能力更强。当然，除了在导向件5和底座1的局部配合导向面设置相互配合的凸凹结构外，也可以在导向件5和底座1的所有配合导向面均设置相互配合的凸凹结构。

另外，根据实际需要，加强板15也可以设置多块，而且加强板可以在弹性剪切变形体14中连续设置，也可以间断设置。

基于本例的技术原理，弹性支承件6的弹性板体中空腔的尺寸也可以彼此不同，例如，为了优化板体刚度，也可以使板体上沿钢轨横向的空腔尺寸两边小、中间大，这样，弹性支承件中部的单位面积垂向刚度低于弹性支承件两侧的单位面积垂向刚度，可以对钢轨受力时的偏摆形成抑制，使钢轨工作时的稳定性更好。具体的，沿钢轨横向板体上空腔的尺寸可以由中间向两侧依次连续逐渐变小，也可以由中间向两侧阶段性的逐渐变小。

此外，由于本实施例的扣件的横向刚度可以足够大，因此可以在弹性剪切变形体14的横向刚度固定的前提下，实现采用同一种扣件、只是弹性支承件的垂向刚度不同而构成产品系列，实现垂向刚度的阶梯式过渡，满足过渡段等特殊条件下的垂向变刚度需求，例如钢弹簧浮置板过渡到整体道床的过渡段。

实施例六

如图11所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例四的区别在于，底座1上设置有1∶40的轨底坡。所述弹性剪切变形体14由弹性聚氨酯材料构成，弹性剪切变形体14表面设置钢板制成的联结护板19和20，弹性剪切变形体14通过粘结的方式与联结护板19和20牢固联结，联结护板20与底座1的导向面通过底座1上设置的定位槽固定，另外，导向件5的导向面上设有定位孔，联结护板19上焊接设置定位销21，联结护板20与导向件5的导向面之间通过定位孔和定位销21配合固定。除弹性支承件6外，在导向件5与底座1之间还增设阻尼结构。本例中，阻尼结构具体为浇注在导向件5下方凹槽内的一层固体阻尼材料18。弹性支承件6由金属碟簧及橡胶材料复合而成，为了保证碟簧均匀受力，弹性支承件6的顶面还设有钢板制成的表面加强板16，表面加强板16与橡胶材料硫化成一体。此外，弹性支承件6的中部设置有通孔。与实施例五相似，由于导向件5与底座1之间的所有接触表面均设置了弹性材料，可以有效衰减振动向底座传递，因此本例所述的技术方案中，底座1与轨枕7之间放置的垫板35采用剑麻织物浸润改性沥青后制成的防滑垫板，以调高为主、减振为辅。

根据本例所述的技术原理，可以引申出多个技术方案。例如，所述弹性剪切变形体可以由橡胶或弹性聚氨酯等弹性材料具体构成；根据材料不同，弹性剪切变形体与联结护板的固定连接可以通过硫化、粘结、或浇注固化等方式来实现；联结护板与导向面之间可以通过定位槽、定位挡肩、定位销或螺栓固定。在此，不一一举例附图说明。

另外，本发明横向刚度加强型轨道扣件中的弹性支承件还可以由其他类型的金属弹簧与弹性高分子材料复合构成，如螺旋弹簧、板簧或金属弹条等。

实施例七

如图12所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例四的区别在于，作为一种特例，当弹性剪切变形体14的垂向的弹性支承力足够时，可以将弹性剪切变形体14同时作为弹性支承件使用。这样本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构可以更加简单。另外，导向件5与底座1之间的设置阻尼结构也可以多种多样，本例中阻尼结构具体为迷宫式阻尼板22。迷宫式阻尼结构22包括两块带有相互配合的凸凹结构的连接板，连接板凸凹结构之间构成的迷宫式间隙中设置阻尼材料。此外，在导向件5中，与钢轨8的配合表面还设置有轨底坡，由于轨底坡设在导向件上，本发明横向刚度加强型轨道扣件的纵向、垂向和横向均是以底座为基准的。此外，应用时，底座1与轨枕7之间放置的垫板35采用剑麻织物浸润改性沥青后制成的防滑垫板。

由于增设了迷宫式阻尼板22，系统中增加了阻尼元件，并可以独立优化系统的模态阻尼比，在钢轨发生垂向振动的过程中，反复带动迷宫式阻尼板22中的连接板剪切连接板之间间隙中设置的阻尼材料层，实现耗能，因此本发明横向刚度加强型轨道扣件减振耗能的作用得到了进一步加强，试验表明，这种阻尼结构对于抑制800Hz以下的低频振动都有很好的抑制效果。需要指出的是，在设计扣件时，要考虑迷宫式阻尼结构在横向和竖向的静态刚度、动态刚度。如果采用粘弹性阻尼材料，该结构的横向刚度较高，可以进一步提高扣件的横竖向刚度比。

基于本例所述的技术原理，直接在本发明横向刚度加强型轨道扣件的导向件上设置轨底坡，可以大大减小了底座或轨枕的加工难度，其适用于各种结构的本发明横向刚度加强型轨道扣件。

实施例八

如图13、图14所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例四的区别在于，底座1上固定设置有四个沿钢轨垂向的导向柱23，导向件5上对应设置有通孔与导向柱23配合，相应的弹性剪切变形体14也设置四个，分别设置在导向柱23与导向件5之间，并与相邻的导向柱23与导向件5固连成一体。需要指出的是，为了便于装配扣压弹条，位于钢轨同一侧的两个导向柱的高度有所不同，但沿对角线方向的两个导向柱23完全相同，相应的导向件5中的通孔及弹性剪切变形体14的尺寸与之对应。弹性剪切变形体14由橡胶材料构成，其分别与两侧相邻的导向柱23及导向件5硫化固定在一起，弹性剪切变形体14一方面起到弹性导向的作用，一方面可以承受向上的拉力，防止导向件5在受到上拔力时从导向柱23上拔离。导向柱23与导向件5的配合表面即构成所述导向面，导向面围绕导向柱中心设置在导向柱的侧面。其中，与两侧扣压弹条3插装方向相对的一对导向柱23与相应导向件5的导向面S上沿远高于钢轨8的翼板K，其导向面的总长度大于钢轨高度的三分之一，由于其支撑点高，接触面积较大，整体的横竖向刚度比较高，所以当工作过程中钢轨轨头承受车轮载荷作用时，钢轨的偏转摆振可以得到很好的抑制。另外，弹性支承元件6为橡胶材料制成的垫板，为优化板体的刚度和弹性，板体中还设有不同尺寸空腔，沿钢轨横向，空腔尺寸由板体中部向两侧阶段性的变小。需要说明的是，弹性支承元件6套设在导向柱23上，可以自动实现限位，因此底板1中不需要设置型腔，其结构更简单，也更容易加工制造。与实施例五相似，由于导向件5与底座1之间的所有接触表面均设置了弹性材料，可以有效衰减振动，因此本例所述的技术方案中，底座1与轨枕7之间放置的垫板35采用剑麻织物浸润改性沥青后制成的防滑垫板。

由于设置了导向柱23和弹性剪切变形体14，在工作过程中，导向件5可以沿导向柱23相对底座1作垂向移动，在此过程中弹性剪切变形体14起到了弹性导向的作用。又由于导向件5与底座1之间还设置有高弹性的弹性支承件6，因此可以保证本发明横向刚度加强型轨道扣件具有良好的垂向弹性，可以很好地实现减振降噪的功能。同时，导向柱23可以限制导向件5的水平位移，导向柱23与导向件5之间相互配合，还可以有效地限制导向件5发生倾斜或偏转，所以固定在导向件5上的钢轨8工作过程中状态也更加稳定，因此本例所述本发明横向刚度加强型轨道扣件可以有效降低钢轨的横向位移，从而降低轮轨间横向滑移幅度，同时还有效抑制了钢轨的摆振，可以有效解决钢轨过快磨损等问题。特别是通过改变弹性剪切变形体14的弹性，可以优化整个扣件系统的横向刚度，使本发明在保证安全性能的同时，减振降噪性能更加优越。

基于本发明所述的技术原理，导向柱除本例所述的圆柱体外，也可以设置成圆锥体正方体、长方体等其他形式，根据结构不同，导向柱23和弹性剪切变形体14也可以设置1组、2组或3组，所谓一组即指一个导向柱23和与其配合的一个弹性剪切变形体14，例如，可以仅在扣件对角线方向对称设置2组，只要能起到垂向导向和横向限位的作用，都可以起到同样的作用。当然，根据这种原理，导向柱23和弹性剪切变形体14也可以设置很多组，但为了保证强度和节省空间，一般情况下导向柱23和弹性剪切变形体14不超过4组。

本例所述本发明横向刚度加强型轨道扣件结构简单紧凑，更加安全实用。本例以未设置轨底坡的技术方案进行叙述，因此所述的横向、垂向等方向的概念，仍是以钢轨为基准的，在实际应用中也可以根据需要选择在导向件或底座上设置轨底坡。

实施例九

作为一种特例，如图15所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例八的区别在于，导向件5上设置有1∶35的轨底坡，所述的横向、垂向等方向的概念，是以底座为基准的。当弹性剪切变形体14的弹性和承载力足够时，可以直接利用弹性剪切变形体14作为弹性支承件使用，同时为了实现对整个扣件系统的垂向刚度及横向刚度的比例控制，在弹性剪切变形体14中增设筒状加强板38，加强板38由钢板制成。该加强板的设置，可以使扣件的横竖向刚度比可以在3～40倍之间根据需要任意变化。

本例所述技术方案，可以进一步简化本发明横向刚度加强型轨道扣件的结构，对节省安装空间也更加有利。当然，除了在导向件上设置轨底坡外，也可以选择在底座上设置轨底坡。

实施例十

如图16所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例八的区别在于，底座1与轨枕7集成为一体，并且在底座上设置有1∶35轨底坡，除四根导向柱23为钢制锚固件预埋在轨枕7中以外，底座1的其他部分与轨枕7一样由钢筋混凝土材料构成。由于底座上设置有的轨底坡，所述的横向、垂向等方向的概念与实施例八相同，仍是以钢轨为基准的，应注意四根导向柱23需要沿钢轨垂向设置。利用导向柱23和导向件5配合，形成垂向的滑动导向和横向限位，此时导向柱23和导向件5的配合表面即为所述的导向面S。为延长产品的使用寿命，防止工作过程中导向件5相对底座1滑移时产生过快磨损，在导向件5的导向面表面增设耐磨材料制成的表面加强元件37，其具体为铜制滑动导套，导向件5通过滑动导套在导向柱23的导向面上滑动。为了防止导向件5受到上拔力时上移过大甚至是与导向柱23脱离，较高的二根导向柱23顶端还设置有限位挡块50，限位挡块50利用紧固件51与导向柱固连在一起。当然必要时可以在所有的导向柱顶端均固定设置限位挡块50。弹性支承元件6为弹性聚氨酯材料制成的垫板，为优化板体的刚度和弹性，板体中还设有不同尺寸空腔，沿钢轨横向，空腔尺寸由板体中部向两侧依次的逐渐变小。

同样也可以在在导向柱23的导向面上设置表面加强元件37，也可以起到同样的效果。基于本例所述的技术原理，除已提到的铜材外，本发明中表面加强元件还可以采用的聚四氟乙烯(PTFE)、粉末冶金材料或尼龙等材料制成。当然表面加强元件也可以在导向件及底座的导向面上同时设置。作为一种特例，表面加强元件还可以是利用喷涂、激光烧结或电镀等技术手段设置在导向面上的、较薄的耐磨材料层，所述导向面同样包括导向件或/和底座的导向面。

本例所述的技术方案，由于将底座1集成于轨枕中，本发明横向刚度加强型轨道扣件与轨枕无需再利用锚固螺栓进行固定，装配过程更简单，系统的整体性更好，而且用钢量更少，有利于全面降低生产及应用成本。

实施例十一

如图17和18所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例一的不同之处在于，底座1上还设置有轨底坡，所述的横向、垂向等方向的概念是以钢轨为基准的。采用图17所示的导向件5，底座1的局部设置沿钢轨垂向向上凸起的凸台36，凸台的内侧立壁与钢轨9轨翼外沿配合表面构成导向面，该导向面上沿高于钢轨8底面。钢轨8置于导向件5上、底座1两侧导向面构成的限位槽中，其中导向件5与底座1的配合表面同样构成本发明所述的导向面，所述限位槽在钢轨的延伸方向开放设置，因此不会存水，无需考虑排水。此外，在钢轨8与导向件5之间还增设弹性减振垫9，弹性减振垫9采用绝缘弹性橡胶材料制成，其一方面可以起到一定的缓冲减振作用，另一方面可以实现绝缘保护的作用。直接采用金属碟簧作为弹性支承件6，弹性支承件6设置在导向件5与底座1之间，底座1上对应设置用于为弹性支承件6对中定位用的定位凸台39，碟簧套设在定位凸台39上。

与弹性垫相比，金属弹簧具有承载力强、垂向刚度稳定且易于设计、使用寿命长等特点，因此使用金属弹簧作为本发明横向刚度加强型轨道扣件的弹性支承件，有利于提高本发明产品的使用寿命及性能。本例所述的技术方案表明，本发明横向刚度加强型轨道扣件中的弹性支承件6也可以由金属弹簧构成，除碟簧外，所述金属弹簧还包括螺旋弹簧、板簧或金属弹条，只要弹性适合，使用寿命足够，也都可以满足本发明的需要。

实施例十二

如图19所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例十一的不同之处在于，为了便于调整钢轨间距，也可以在钢轨8与底座1之间设置轨距件10，轨距件10外侧设置与凸台36相互配合的导向面，该导向面平行于钢轨垂向设置，为了增大导向面面积，轨距件10上还局部设置有沿钢轨垂向向上的凸起56，凸起56与凸台36的配合表面同样构成导向面，导向面总长度大于钢轨8高度的三分之一。

由于底座1上设置有轨底坡，所述的横向、垂向等方向的概念是以钢轨为基准的，因此轨距件10中包括凸台36与底座1接触配合的导向面均是平行于钢轨垂向设置的。当轨底坡设置在导向件上时，由于所述的横向、垂向等方向的概念是以底座为基准的，因此轨距件10中包括凸台36与底座1接触配合的导向面应该平行于底座垂向设置，特此说明，不再另外附图。

实施例十三

如图20所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例二的区别在于，导向件5上局部设置沿钢轨垂向向下方延伸的凸台52，凸台52的内侧立壁与底座1的配合表面构成导向面S，导向面S均平行于钢轨垂向设置。此外，为了提高耐磨性能，导向面上还利用激光烧结设置有耐磨材料薄层。同样，为了防止导向件5受到向上的外力作用时，向上的位移过大甚至与底座脱离，利用橡胶材料的弹性支承件6的上、下表面分别与导向件5和底座1硫化连接，从而将导向件5和底座1固连在一起。

与实施例二的工作原理相似，导向件5可以沿导向面S相对底座1滑移，由于底座1与导向件5之间设有弹性支承件6，因此可以保证本发明横向刚度加强型轨道扣件具有良好的垂向弹性，又由于导向件5在钢轨横向受到底座1的严格约束，从而可以保证本发明横向刚度加强型轨道扣件在具有较高垂向弹性的同时，具有较高的横向刚度和偏转刚度。通过调整导向件和底座配合的具体结构，可以实现导向面在钢轨垂向的总长度大于钢轨8高度的三分之一。

由于本例所述技术方案中仍在底座上设置轨底坡，因此所述的横向、垂向等方向的概念是以钢轨为基准的，实际应用中，也可以选择在导向件上设置轨底坡，都能实现同样的效果。当然，根据实际应用中的具体需要不同，本例所述的本发明横向刚度加强型轨道扣件中还可以不设置轨底坡。

实施例十四

如图21所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例十三的区别在于，在凸台52上局部设置限位挡块53，利用限位挡块53将底座1与导向件5连接在一起，这样，弹性支承件6可以不必与底座1及导向件5固连在一起，其选材范围更广，整个扣件系统的生产工艺也更简单。

实施例十五

如图22所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例十三的不同之处在于，为了实现适当调节横向刚度的目的，在导向件5与底座1的导向面之间设置弹性剪切变形体54，从而使导向件5与底座1之间形成弹性导向。基于与实施例四相同的原理，通过合理的参数设计，可以实现将扣件系统的横竖向刚度比控制在1～2.5。本例中弹性剪切变形体54由橡胶材料制成，其通过硫化的技术手段与导向件5及底座1连成一体。另外，弹性支承元件6为弹性聚氨酯材料制成的垫板，其独立设置。

由于本发明横向刚度加强型轨道扣件中设置了弹性剪切变形体54，只需要根据使用要求选用不同弹性的材料和尺寸制成弹性剪切变形体54，就可以达到优化扣件系统横向刚度，进而优化钢轨横向刚度的目的，有利于提高产品的减振降噪性能。

实施例十六

如图23所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，与实施例十五的不同之处在于，基于实施例五的技术原理，也可以在弹性剪切变形体54中设置钢板制成的加强板55来提高横向刚度，加强板55平行于导向面设置，并与周围构成弹性剪切变形体54的弹性材料牢固联结。通过设置加强板，加强板相邻的弹性材料在钢轨垂向的变形受到约束，横向刚度与竖向刚度之比可以更高，使用后轨道的抗偏摆能力更强。另外，通过在同一尺寸及材料的弹性剪切变形体54中设置不同厚度或者是不同数量的加强板，就可以获得具有不同横向刚度的本发明横向刚度加强型轨道扣件，从而满足不同工况的使用需求。

实施例十七

结合实施例十五及实施例六所述相关技术原理，如图24所示本发明横向刚度加强型轨道扣件，在导向件5上设置轨底坡，所述的纵向、横向、垂向等方向的概念是以底座为基准的，分别对应底座的纵向、横向和垂向。在弹性剪切变形体54两侧表面硫化固定设置钢板制成的联结护板55，联结护板55平行于底座垂向设置，弹性剪切变形体54两侧的联结护板55分别嵌置在底座1及导向件5的导向面上设置的定位槽内。这种技术方案中弹性剪切变形体54对磨损极不敏感，使用寿命很长，但是为了防止导向件5受到向上的外力作用时，向上的位移过大甚至与底座脱离，仍需要利用橡胶材料的弹性支承件6与导向件5和底座1硫化连接，从而将导向件5和底座1固连在一起。另外，由于设置了弹性剪切变形体54和弹性支承元件6，导向件与底座之间无法直接传递横向振动，在这种情况下，横向振动的衰减不依靠底座下垫板的弹性，因此垫板35的弹性可以较小，本例中底座1与轨枕7之间的垫板35采用剑麻织物浸润改性沥青后制成的防滑垫板，垫板35更多的是起到保护轨枕7并且防止产生二次噪声的作用，其对于本发明横向刚度加强型轨道扣件的垂向刚度影响非常小，主要用于轨道调高。

当然基于本例所述的技术原理，还可以象实施例十六中那样，在弹性剪切变形体54中设置加强板，以提高横向刚度。

基于上述实施例所阐述的技术原理可以看出，本发明横向刚度加强型轨道扣件相比现有扣件的最大优势在于，本发明扣件系统整体的横向刚度与垂向刚度被区别开来，可以分别单独进行调整，或者即使横向刚度与垂向刚度相关，相关度也相对较小。本发明横向刚度加强型轨道扣件都可以实现在工作过程中有效降低钢轨的横向位移，从而降低轮轨间横向滑移幅度，同时还有效抑制了钢轨的摆振，因此可以减少列车行驶时的横向晃动和振动，提高列车运行的舒适性和安全性，有效解决钢轨过快磨损的问题，甚至可以缓解或避免波磨的发生。此外，根据弯道等不同工况使用需要，在上述实施例所阐述的本发明横向刚度加强型轨道扣件中，均可以在导向件或者是底座上设置轨底坡，或是不设置轨底坡。

Claims (26)

1.一种横向刚度加强型轨道扣件，包括底座、锚固螺栓、扣压弹条和弹性支承件，底座通过锚固螺栓固定在轨枕上，其特征在于还包括导向件，导向件设置在底座与钢轨之间，导向件与底座上分别设有相互配合的导向面，导向面均平行于钢轨垂向或底座垂向设置，弹性支承件设置在底座与导向件之间。

2.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于底座上设置至少两根沿钢轨垂向或底座垂向的导向柱，导向柱分别位于钢轨两侧，导向面围绕导向柱中心设置在导向柱的侧面，导向件上设置相应的通孔与导向柱配合。

3.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于在底座上对应钢轨两侧至少局部设置有沿钢轨垂向或底座垂向向上凸起的凸台，凸台的内侧立壁与钢轨轨翼外沿配合表面构成导向面或者凸台内侧立壁与导向件配合表面构成导向面，与凸台的凸起方向对应，导向面平行于钢轨垂向或底座垂向设置。

4.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于在导向件至少局部设置沿钢轨垂向或底座垂向向下凸起的凸台，凸台的内侧立壁与底座的配合表面构成导向面，与凸台的凸起方向对应，导向面平行于钢轨垂向或底座垂向设置。

5.根据权利要求2、3、或4所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件与底座之间设有限制向上脱离的限位挡块。

6.根据权利要求2或3所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件或/和底座的至少局部导向面上沿高于钢轨翼板。

7.根据权利要求2、3或4所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向面沿钢轨垂向或底座垂向的最大长度大于钢轨高度的1/3。

8.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件或/和底座的导向面表面设有耐磨材料构成的表面加强元件，导向件可沿导向面与底座之间发生相对滑动。

9.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件或/和底座由耐磨材料构成，导向件可沿导向面与底座之间发生相对滑动。

10.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件与底座的导向面之间设有弹性剪切变形体，弹性剪切变形体在钢轨横向的刚度是其在钢轨垂向的刚度的2.5倍以上，导向件可通过弹性剪切变形体与底座之间发生相对运动。

11.根据权利要求10所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于弹性剪切变形体表面设置联结护板，弹性剪切变形体通过硫化、粘结、或浇注固化的方式与联结护板牢固联结，联结护板与导向面之间再通过定位槽、定位挡肩、定位销或螺栓固定。

12.根据权利要求10所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于弹性剪切变形体与相邻导向面之间通过硫化、粘结或浇注固化的方式牢固联结。

13.根据权利要求10所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件和底座之间设置相互配合的凸凹结构，凸凹结构之间构成的迷宫式间隙中设置弹性剪切变形体。

14.根据权利要求10所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于弹性剪切变形体中设有加强板，加强板平行于导向面设置，并与周围构成弹性剪切变形体的弹性材料牢固联结。

15.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于钢轨直接设置在导向件上，或者钢轨与导向件之间设置弹性减振垫。

16.根据权利要求15所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于在钢轨翼板外侧和导向件之间设置轨距件，或者钢轨翼板外侧与底座之间设置轨距件。

17.根据权利要求16所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于钢轨翼板与底座之间的轨距件外侧设置导向面，与底座中的导向面对应，轨距件的导向面平行于钢轨垂向或底座垂向设置。

18.根据权利要求1或15所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于扣压弹条固定设置在底座或导向件上，并扣压在钢轨或轨距件上。

19.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件上设置配重。

20.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件中或/和导向件与底座之间设置阻尼结构。

21.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于弹性支承件为金属弹簧或由金属弹簧与弹性高分子材料复合构成，金属弹簧包括螺旋弹簧、碟簧、板簧或金属弹条。

22.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于弹性支承件是由弹性高分子材料构成的压缩型、剪切型、或发泡型的弹性垫，弹性高分子材料包括橡胶或弹性聚氨酯。

23.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于沿钢轨横向，弹性支承件中部的单位面积垂向刚度低于弹性支承件两侧的单位面积垂向刚度。

24.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件的导向面沿钢轨垂向的投影轮廓为连续的或间断的多边形、圆形或椭圆形。

25.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于导向件或底座上设置轨底坡。

26.根据权利要求1所述的横向刚度加强型轨道扣件，其特征在于底座与轨枕一体化设置。

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