CN103541284B - 道床融冰排水防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于铁路线路的防护装备，具体涉及道床融冰排水防护装置，这种装置采用轨枕护罩、端头护罩、卡板护罩以及可变宽度的排水槽等部件，对轨枕和道碴实行遮蔽防护；其部件种类少，规格统一，制造方便；部件间采用卡条与卡槽结构，利用弹性变形实现卡锁联接，结构简单、联接可靠、拆装容易，便于对道碴的清筛养护；各部件采用玻璃钢夹芯板制成的，具有强度高、重量轻、耐腐蚀、防水、耐老化、寿命长和维护方便等优点；各部件内部铺层中设置了碳纤维电热板，采用微机控温，具有加热融冰功能，可避免冰冻和雪害的发生。本发明适用于铁路煤炭运输抑尘站及冬季易发生积雪灾害的铁路线路道床的融冰排水防护。

Description

道床融冰排水防护装置

技术领域

本发明涉及铁路线路的一种防护装备，具体涉及一种道床融冰排水防护装置。

背景技术

铁路线路（railwayline）由路基、道床、轨枕、钢轨以及连接零件等构成。其中的道床（ballastbed），也称为道碴床，通常指在轨枕下面和路基面上铺设的石碴（道碴）垫层。道床的主要作用是支承轨枕，把来自轨枕上部的巨大荷载，均匀地分布到路基上，从而大大减少了路基的变形，以保证列车的平稳运行。道碴是直径20~70mm的石块，石块与石块之间存在着空隙和摩擦力，使得轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，改善机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，使列车运行平稳并延长铁道的使用寿命，同时，道碴还具有固定轨枕位置和排水等重要功能。铁路线路长年暴露在大自然中，风砂尘土、垃圾污物、货车上散落下来的煤渣、矿粉等，都会侵入道床。再加上因列车的运行冲击而引起碴块间自身的机械磨耗产生的粉末，道碴块之间的空隙逐渐被填塞而变得板结，从而逐步失去了应有的弹性和排水性能，使得承载能力降低，加剧了机车车辆的振动和冲击。如不及时处理，就有可能引发道床永久变形、道床脏污、道碴粉化、道碴坍塌、道床翻浆及道床板结等多种道床病害（beddisease），将严重影响列车的运行安全。因此，定期地对道床进行清筛，剔除污土，补充新碴是一项重要的线路维护保养工作。

2011年我国煤炭产量为35.2亿吨，占全球比重近一半。在这巨大的产量中，有近60%的煤炭需要铁路运输。同期，全国铁路运输煤炭22.7亿吨，占铁路总货运量的40%以上。据统计，采用敞篷列车运输煤炭，平均损耗率为2%。换言之，一年中就有4540万吨煤炭以浮尘形态进入大气或以颗粒状撒在道床上。这不仅仅造成了巨大的经济损失和对环境的严重污染，而且对铁路线路造成了严重的道床病害，使正常的道床清筛周期明显缩短，成倍地加大了线路维护工作量和养护成本。

为防止上述煤尘的飞扬和煤屑的撒落，在煤炭表面喷洒专用抑尘剂，利用抑尘剂具有的凝聚、粘接和固结等性能，在煤炭表面形成具有一定强度和弹性的薄壳，可以有效解决铁路运输煤炭过程中的撒落和扬尘问题。但任何事物都存在着二重性，当列车通过抑尘站进行作业时，喷淋液会不可避免地溅洒到车体和道床上，这些抑尘液夹杂着煤屑不断流入道床的道碴间的缝隙，粘结在道碴表面，并逐步填满缝隙使道床板结，进而会引发相关的道床病害。因此，对既有线路增设防护装置或新建防污排水型道床是非常必要的。经相关文献检索，目前在既有线路上采用的防止道碴污秽，延长清筛周期的主要方法有：改用沥青道床、表层采用石棉道碴、铺设聚氯乙烯软板防护层和菱镁水泥护板等技术方案，这些方案虽然具有一定的防护效果，但因不同程度地存在着施工难度大、造价高、影响环境、使用寿命短和防水性能差等缺陷，而未被推广应用。

我国北方多数地区的冬季平均温度在冰点以下，“三北”高寒地区的铁路线路时有积雪和雪害发生，上述抑尘站洒落的抑尘液也会冻结，这就要求道床的抑尘排水装置能够具有融冰化雪的功能，以保证冬季铁路线路的畅通。

综上所述，为减少铁路煤炭运输时的损耗，治理煤尘对环境污染和对道床的病害以及防止冬季线路积雪结冰，在既有线路上设置一种具有防尘、排水和融冰功能的道床防护装置是非常必要的。该装置应具有防护性能可靠、经济适用和便于拆装等特点，适于在抑尘站和冬季雪害多发路段等场合使用，以保证铁路线路的畅通和运输安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有防尘、排水和融冰功能的道床融冰排水防护装置。

实现本发明目的的技术方案：

一种道床融冰排水防护装置，包括卡板护罩、轨枕护罩、排水槽、端头护罩和排水沟，所述的轨枕护罩置于轨枕的中部，端头护罩置于轨枕的两个端头处，排水槽置于相邻两个轨枕之间的石碴道床上，排水沟置于道床外侧与排水槽连通；所述轨枕护罩、端头护罩与排水槽在侧壁交接处采用卡口结构连接；所述轨枕护罩、端头护罩在与之相接触的轨枕和钢轨连接的卡板处，分别装有卡板护罩；所述轨枕护罩、端头护罩和排水槽采用玻璃钢复合夹芯板制成，在轨枕护罩和排水槽的夹芯板内部铺层中均置有可控温度的电加热装置。

如上所述的一种道床融冰排水防护装置，轨枕护罩为开口向下的槽形薄壳结构，其形状与轨枕上两条钢轨之间的中部外形相同；该轨枕护罩的两侧壁下缘设有下卡条，在其两端上表面与钢轨连接卡板处的部位设有矩形开口，开口两侧边向上翻起的部位设有卡槽；在轨枕护罩两端开口的内边的上表面设有平行于该内边且凸起的限位条。

如上所述的一种道床融冰排水防护装置，端头护罩为与轨枕两端部外形一致的帽形薄壳结构；该端头护罩的两侧壁下缘分别设有下卡条，两侧壁与钢轨相接处开有与钢轨外形一致的卡口，上表面与钢轨连接卡板处设有矩形开口，开口两侧边向上翻起的部位设有的卡槽，在开口部的内边的上表面设有平行于该内边且凸起的限位条。

如上所述的一种道床融冰排水防护装置，排水槽（3）为簸箕形薄壳构件，长度与轨枕相同，宽度与相邻轨枕间的距离相等；其两侧壁的上缘设有上卡槽，所述的上卡槽与轨枕护罩的下卡条卡接，所述的上卡槽与端头护罩的下卡条卡接。

如上所述的一种道床融冰排水防护装置，其特征在于：所述的卡板护罩为开口帽形罩，其与钢轨相接的表面为一开口，其两侧壁的下端设有卡条；两侧卡条的间距与轨枕护罩两端部卡槽的间距及端头护罩上部卡槽的间距相同，所述的卡条与轨枕护罩的卡槽及端头护罩的卡槽卡接。

如上所述的一种道床融冰排水防护装置，轨枕护罩、端头护罩和排水槽的外露表面均涂有胶衣层；所述卡板护罩采用玻璃钢板制成，其外露表面涂有胶衣层。

如上所述道床融冰排水防护装置，其特征为：所述可控温度的电加热装置包括测温传感器、加热电路、加热板和温控装置，其中加热板优选采用碳纤维加热板，测温传感器采用热电阻。

本发明的效果在于：本装置包括轨枕护罩、端头护罩、卡板护罩以及可变宽度的排水槽等部件对轨枕和裸露的道床石碴实行遮蔽式防护，其防尘和排水功能良好。

本发明采用了标准化模块设计，部件种类少，规格统一，制造方便，适于批量生产；部件间采用自身具有的卡条和卡槽相互配合，利用部件的弹性变形实现卡锁联接，其结构简单、联接可靠、拆装容易，便于定期对道碴进行清筛等养护作业；主要部件采用了玻璃钢复合夹芯板制造，具有强度高、重量轻、耐腐蚀、防水、耐老化、使用寿命长和维护方便等优点；对应用于冬季严寒地区的本装置，在各部件内部铺层中设置了碳纤维电热板，采用微机控温，具有加热融冰功能，可避免冰冻和雪害的发生。

本发明具有抑尘、集液、排水和融冰化雪等功能，适用于铁路煤炭运输抑尘站、冬季易发积雪灾害的铁路线路的道床融冰排水防护。

附图说明

图1本发明的道床融冰排水防护装置示意图；

图2轨枕护罩示意图；

图3排水槽示意图；

图4本发明的道床融冰排水防护装置A-A剖面示意图；

图5卡板护罩示意图；

图6端头护罩示意图；

图7本发明的道床融冰排水防护装置B-B剖面示意图；

图8本发明的道床融冰排水防护装置双侧排水示意图；

图9双侧排水槽示意图；

图10可调节排水槽的横截面示意图；

图11轨枕护罩中碳纤维电热板和热电阻位置示意图；

图12排水槽中碳纤维电热板和热电阻位置示意图；

图13排水槽C-C剖面示意图。

图中：1.卡板护罩，2.轨枕护罩，3.排水槽，3a.双侧排水槽，3b.可调排水槽，4.端头护罩，5.排水沟，6.轨枕，7.碳纤维电热板，8.电源线插座，9.热电阻，10.控制线插座，11.胶衣层，12.增强层；13.夹心层；101.卡条，201.卡槽，202.下卡条，203.限位条，301.上卡槽，302.上半槽，303.下半槽，304.螺栓，305.密封胶，401.卡槽，402.卡口，403.限位条，404下卡条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本实施例位于华北某地铁路煤炭运输起始点的一个抑尘站。该站对运输煤炭的列车实施喷洒抑尘液。列车为重载运煤专列，喷淋作业时列车速度为10km/h。铁路线路为石碴道床，钢筋混凝土轨枕。设计要求采用本发明的单边排水道床防护装置，不考虑冬季融冰。轨枕横截面为梯形，各部分高度不同；轨枕长度2650mm，轨枕间距（中心距）658mm，相邻两轨枕间侧边的平均距离为405mm。

由图1、图4和图7所示，本实施例由卡板护罩1、轨枕护罩2、排水槽3、端头护罩4和排水沟5等部件组成。轨枕护罩2和端头护罩4分别置于轨枕6的中部和两个端头处，排水槽3置于相邻两个轨枕6之间的石渣道床上；轨枕护罩2及端头护罩4与排水槽3在侧壁交接处采用卡口结构连接；轨枕护罩2和端头护罩4在与之相接触的轨枕6与钢轨连接卡板处，分别装有卡板护罩1；排水槽3与道床外侧的排水沟5相接。

由图2、图3、图5和图6所示轨枕护罩2、端头护罩4和卡板护罩1均为薄由图2、图3、图5和图6所示壳结构；轨枕护罩2的形状与所述轨枕6上两条钢轨之间的中部外形相同；端头护罩4与所述轨枕6的两端部外形一致；卡板护罩1安装在轨枕护罩2及端头护罩4与钢轨接触的部位以遮蔽钢轨联接部件。各个相邻的部件间均采用自身具有的卡条和卡槽相互配合，利用部件的弹性变形实现卡锁联接。

为适应个别轨枕6之间的间隔尺寸偏差较大的现实，采用可调节排水槽3b。由图10所示可调节排水槽3b由相互结合的上半槽302和下半槽303及若干个螺栓304组成，其整体形状与排水槽3相同。通过调节螺栓304调整排水槽3b的宽度，可实现排水槽3b与轨枕间距的准确配合。

各部件的形状及尺寸：卡板护罩1的壁厚为3mm，外形见图5；轨枕护罩2和端头护罩4的壁厚为9mm，纵向轮廓和各个横断面形状与其在轨枕上安装部位的尺寸相匹配；排水槽3的厚度为9mm，宽度与轨枕6间的空隙尺寸相同，长度为2680mm，侧壁高度（闭口边/开口边）50mm/70mm；排水沟采用混凝土预制件，内部深度450mm，开口宽度350mm。

本实施例采用下述制造和安装工序。

1.制造部件

1.1制作木型轨枕护罩2和端头护罩4采用加宽的枕轨木型，该轨枕木型的长度及纵向外形与轨枕实物相同，各个横截面的横向尺寸应增加二个制品的壁厚，为19mm（9mm*2+缩量1mm）；排水槽3的木型为阳模，横截面的形状与轨枕间的断面形状一致，其横向尺寸应减少2个壁厚，为19mm（9mm*2+缩量1mm）；卡板护罩1的木型采用实物的外形和尺寸，见图5。

1.2翻制成型模具成型模具采用玻璃钢模具。其中：卡板护罩1、轨枕护罩2和端头护罩4的成型模具为阴模，直接由木型翻制；排水槽3的成型模具为阳模，采用从木型上翻制过渡模（阳模），然后再从过渡模上翻制成型模具。

1.3部件成型各部件均采用接触成型方法制造，外露表面具有耐磨防老化胶衣树脂层，本实施例的外表面颜色为中灰色；轨枕护罩2、端头护罩4和排水槽3的铺层结构为：0.5mm耐磨防老化胶衣层11+3mm增强层12+3mm夹芯层13+3mm增强层12；卡板护罩1的铺层结构为：0.5mm耐磨防老化胶衣层11+3mm增强层12；所述耐磨防老化胶衣层11由间苯新戊二醇型胶衣树脂加入重量比5%的金刚砂组成，增强层12采用300g/m²×3层无碱玻璃纤维毡，夹芯层13为厚度3mm强芯毯，成型树脂为阻燃不饱和聚酯树脂，成型采用通用手糊工艺，室温固化；成型后修整打磨，机械加工各个供相互连接用的卡条和卡槽；各部件通过加工检验后为成品，备用。

2.现场安装

2.1清理道碴按规定间隙清理并平整轨枕6间的道碴，使得排水槽3能够从钢轨下方装入；填充并捣固已装入的排水槽3下的道碴，使得排水槽3的侧壁上缘贴紧钢轨下平面；按此方法将其他排水槽3逐个装入。

2.2安装护罩在两面已经装好排水槽3的轨枕上卡入轨枕护罩2，调整轨枕护罩2与排水槽3的纵向相互位置；在轨枕6两侧的端头上分别装入端头护罩4，并与排水槽3的相应部位卡紧，调整各个部件间的相互位置；随后，分别在轨枕护罩2和端头护罩4与钢轨紧固弹簧卡板相接的部位，装入卡板护罩1。

3.调整密封

3.1检查调整防护装置安装完毕后，按技术要求对本装置进行尺寸、装配牢固程度、排水斜度及水密性能等方面进行整体检查和调整，再次捣固填实排水槽3底部的道碴，确保本装置的装配牢固。

3.2密封处理认真检查各个联结处，对影响水密性的局部施以硅烷型密封胶密封，确保水密性。

实施例2

本实施例应用在我国北方高寒地区的一条铁路的依山路段。该路段夏季局部有瀑布流水溅落在道床上，冬季多发生积雪，采用本发明对其道床采用融冰、化雪和排水防护。

本实施例的道床、轨枕和各部件的技术参数与实施例1相同。

本实施例提出冬季需要融冰化雪的技术要求。由图11~图13所示，在轨枕护罩2和排水槽3这两种部件的夹芯层13中间，加入了碳纤维电热板7，铺层结构为：0.5mm耐磨防老化胶衣层11+3mm增强层12+3mm（夹芯层13/碳纤维电热板7）+3mm增强层12。本实施例采用的碳纤维电热板7的规格为厚度3mm，标准试样电阻22Ω（300*300mm）。

轨枕护罩2中碳纤维电热板7位于其上面板铺层结构的中间，热电阻9的位置在上面板的边部。电源线插座8和控制线插座10分别在轨枕护罩2一个端头的二个侧板上，由绝缘导线引出。电源引线与碳纤维电热板7之间采用薄铜片夹持并焊接的连接工艺。轨枕护罩2的两组引线分别套入玻璃钢短管内从夹芯板中引出，套管外部采用成型中溢出的树脂密封，套管与引线的绝缘层之间采用橡胶密封件密封；外露引线端用密封插接组件相互联接。

排水槽3中碳纤维电热板7位于其底板铺层结构的中间，热电阻9的位置在底板的边部。电源线插座8和控制线插座10分别固结在排水槽3的封闭端头侧板的下部夹层板中，与排水槽3粘接为一体。

本实施例的电源线插座8和控制线插座10均采用防水型插座。

本实施例采用的加热电压为交流50V，轨枕护罩2和排水槽3的加热功率均为5~10W。一根轨枕上的轨枕护罩2及与其卡接的一个排水槽3为一组并联加热回路，电源进出线口在无排水沟侧；各个加热回路与主供电线路采用并联连接。测温采用温度传感器，温度数据传至微机，按预设程序进行加热控制。本实施例采用热电阻9为温度传感器。

本实施例的温控程序中增设了环境温度限制和加热表面过热二项保护控制措施。其环境温度限制保护的控制点温度为4℃，再次加热温度为0℃，控温数据为现场环境温度；加热表面过热保护的控制点温度为20℃，再次加热温度为4℃，控温数据为加热表面温度。

本实施例的制造和安装工艺与实施例1相同。

实施例3

本实施例采用双侧排水，由图8所示，本实施例的道床两侧均设置有排水沟5；轨枕间设置双侧排水槽3a。

本实施例的道床、轨枕和各部件的技术参数与实施例1相同。

本实施例的制造和安装工艺与实施例1相同。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种道床融冰排水防护装置，其特征在于：包括卡板护罩(1)、轨枕护罩(2)、排水槽(3)、端头护罩(4)和排水沟(5)，所述的轨枕护罩(2)置于轨枕(6)的中部，端头护罩(4)置于轨枕(6)的两个端头处，排水槽(3)置于相邻两个轨枕(6)之间的石碴道床上，排水沟(5)置于道床外侧与排水槽(3)连通；所述轨枕护罩(2)、端头护罩(4)与排水槽(3)在侧壁交接处采用卡口结构连接；所述轨枕护罩(2)、端头护罩(4)在与之相接触的轨枕(6)和钢轨连接的卡板处，分别装有卡板护罩(1)；所述轨枕护罩(2)、端头护罩(4)和排水槽(3)采用玻璃钢复合夹芯板制成，在轨枕护罩(2)和排水槽(3)的夹芯板内部铺层中均置有可控温度的电加热装置。

2.按照权利要求1所述的一种道床融冰排水防护装置，其特征在于：所述轨枕护罩(2)为开口向下的槽形薄壳结构，其形状与轨枕(6)上两条钢轨之间的中部外形相同；该轨枕护罩(2)的两侧壁下缘设有下卡条(202)，在其两端上表面与钢轨连接卡板处的部位设有矩形开口，开口两侧边向上翻起的部位设有卡槽(201)；在轨枕护罩(2)两端开口的内边的上表面设有平行于该内边且凸起的限位条(203)。

3.按照权利要求1所述的一种道床融冰排水防护装置，其特征在于：所述的端头护罩(4)为与轨枕(6)两端部外形一致的帽形薄壳结构；该端头护罩(4)的两侧壁下缘分别设有下卡条(404)，两侧壁与钢轨相接处开有与钢轨外形一致的卡口(402)，上表面与钢轨连接卡板处设有矩形开口，开口两侧边向上翻起的部位设有的卡槽(401)，在开口部的内边的上表面设有平行于该内边且凸起的限位条(403)。

4.按照权利要求1所述的一种道床融冰排水防护装置，其特征在于：所述的排水槽(3)为簸箕形薄壳构件，长度与轨枕(6)相同，宽度与相邻轨枕(6)间的距离相等；其两侧壁的上缘设有上卡槽(301)，所述的上卡槽(301)与轨枕护罩(2)的下卡条(202)卡接，所述的上卡槽(301)与端头护罩(4)的下卡条(404)卡接。

5.按照权利要求1所述的一种道床融冰排水防护装置，其特征在于：所述的卡板护罩(1)为开口帽形罩，其与钢轨相接的表面为一开口，其两侧壁的下端设有卡条(101)；两侧卡条(101)的间距与轨枕护罩(2)两端部卡槽(201)的间距及端头护罩(4)上部卡槽(401)的间距相同，所述的卡条(101)与轨枕护罩(2)的卡槽(201)及端头护罩(4)的卡槽(401)卡接。

6.按照权利要求1所述的一种道床融冰排水防护装置，其特征在于：所述的轨枕护罩(2)、端头护罩(4)和排水槽(3、3a)的外露表面均涂有胶衣层(11)；所述卡板护罩(1)采用玻璃钢板制成，其外露表面涂有胶衣层(11)。

7.根据权利要求1所述道床融冰排水防护装置，其特征为：所述可控温度的电加热装置包括测温传感器、加热电路、加热板和温控装置，其中加热板采用碳纤维加热板(7)，测温传感器采用热电阻(9)。