CN103890269A - 铁路轨道支撑板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将铁路轨道支撑在轨道支撑构件上的支撑板，所述支撑板包括用于直接或间接地支撑在所述轨道支撑构件的安装表面上的下表面、用于直接或间接地支撑轨道的上表面、以及位于所述上下表面之间的中间区域，所述中间区域用于减小所述支撑板的重量。

Description

铁路轨道支撑板

技术领域

本发明涉及铁路系统建设。具体地，本发明涉及对将铁路轨道紧固至轨道支撑构件的板进行支撑，所述轨道支撑构件例如铁路枕木、混凝土基座或类似物。

优先权

本申请要求申请日为2011年5月25日、申请号为2011902033、题为“铁路轨道支撑板”的澳大利亚临时专利申请的权益。

该申请的全部内容以引用的方式并入本申请。

背景技术

铁路系统涉及多组轨道，每组包括一条或多条铁路轨道。 每条轨道紧固至支持机构，以形成火车可在其上通行的轨道。 支撑机构可包括横跨机构，例如铁路枕木，或是混凝土基座、钢支撑件或类似物。

在实践中，每条轨道可使用支撑板紧固至支撑机构，支撑板位于轨道足部与支撑机构的支撑表面之间。这样的支撑板可包括例如“垫板”（tie plate）或“道岔板”（turnout plate）。在将轨道支撑在铁路枕木上时，使用适当的固定件、例如螺纹紧固件或大钉（大型钉子），将各支撑板固定至枕木上，实际固定方式取决于枕木的外观和材料。随后，使用可包括连接夹的另一固定件，将轨道紧固至支撑板以及枕木上。在操作中，各枕木通常由包括路碴材料的路基所支撑。因此，枕木可包括上表面和下表面，分别用于与垫板和路碴相接触。

铁路系统建设涉及跨越长距离地运输大量部件。通常，部件在大容量容器中进行运输，例如集装箱。这种运输会显著提高运输成本。事实上，部件重量即便有轻微的减少，也能使运输成本显著下降。例如，因为一些运输系统有重量的限制，因此，某个特定部件的重量的减小可能意味着，在给定重量限制下能够运输更多数量的这些部件。

由于承载部件、如支承板具有要满足特定的结构要求并在延长的工作寿命下保持结构完整性的要求，因此，在部件设计时的一个显著挑战是：降低部件重量、同时维持所需求的结构性能。

一种减轻支撑板重量的方法涉及在接触支撑机构的支撑板表面形成一系列凹槽或狭槽，以减少重量。然而，支撑板与支撑机构相接触的表面上的凹槽可能至少会缩短支撑机构的工作寿命。例如，随着列车沿轨道及跨越铁路支撑机构移动，所述支撑机构支撑着列车的重量。列车移动可能导致所述支撑板与所述支撑机构的接触表面之间产生轻微的移动和摩擦力。随着时间的推移，这些摩擦力可能导致支撑板或支撑机构的磨损，而这可能最终导致支撑板或支撑机构需要拆卸和更换，从而限制了工作寿命。支撑板在何种程度上导致产生摩擦力，以及由此的支撑机构变差的程度，至少在一定程度上取决于所述支撑板与所述支撑机构的接口。

正是在存在这些问题和困难的背景下，开发了本发明。

结合附图，从下面的描述中，本发明的特定目的和优点将变得显而易见，其中，通过说明和举例的方式，对本发明的实施例进行了公开。

发明内容

第一方面，本发明提供了一种用于将铁路轨道支撑在轨道支撑构件上的支撑板，所述支撑板包括直接或间接地支撑在轨道支撑构件的安装表面上的下表面、用于直接或间接地支撑轨道的上表面、以及位于上下表面之间的中间区域，该中间区域用于减小支撑板的重量。

在一种形式中，所述支撑板还包括具有下表面的基座、位于所述基座上并包括上表面的甲板，其中所述中间区域介于基座与甲板之间并使基座和甲板分开。

在一种形式中，所述中间区域是或包括中空区域。

该中间（且在一些情形中是空心的）区域可以如此宽，以在很大程度上填充了支撑板（或很大程度上使支撑板成为空心的）。此外，中间区域可以是外部可见的或基本封闭的，从而大部分（如果不是完全的）是隐蔽的。

在一种形式中，所述中间区域包括一个或多个用于支撑甲板的支撑构件。

在一种形式中，所述或各支撑构件从基座延伸至甲板。

在一种形式中，所述中间区域至少部分地由从甲板到基座具有不同材料性质的材料所占据。

另一方面，本发明提供了一种用于将铁路轨道支撑在轨道支撑构件上的支撑板，所述支撑板包括：

基座，其包括用于与支撑机构的安装表面相接触的下表面；

甲板，其包括用于支撑轨道足部的上表面，所述甲板位于所述基座上；以及

中间区域，其置于所述甲板与所述基座之间，所述中间区域包括一个或多个支撑构件，用于支撑甲板。

在一种形式中，所述支撑板是将轨道支撑在轨道支撑构件上的板组件中的一块板。

在一种形式中，所述支撑板可包括垫板或道岔板。

在一种形式中，所述支撑板是所述组件的最下面板或基座板。

所述支撑机构可包括铁路枕木、混凝土基座（例如混凝土板）或钢结构。

本发明的实施例可包括一个或多个肩部，所述肩部从所述基座向上延伸。优选地，所述肩部被布置以将足部定位在上表面上。在一个实施例中，所述支撑板包括一对肩部，在其之间延伸有甲板。

中间区域可包括中空的区域或部分中空的区域。中间区域可包括一个或多个通道，所述通道穿过支撑板延伸，以允许水分排出，例如在使用时用于水从支撑板中排出。

在一种形式中，所述支撑构件配置为将上表面上的力传递并分散至（可选地）并跨越基座。在一种形式中，每一支撑构件从基座延伸至甲板。

所述支撑构件可包括柱（或列）状构件。然而，在替代性实施例中，支撑构件可具有其他配置。例如，在一个实施例中，支撑构件包括一个或多个大致为纵向的构件，例如肋状构件，其跨中间区域的水平宽度而延伸。其他配置也是可能的。

在一个包括柱状构件形式的支撑构件的实施例中，柱状构件可具有大致相同的水平横截面。然而，柱状构件具有大致相同的水平横截面这一特征并不是必须的，因为在其他实施例中，柱状构件可具有取决于中间区域内的位置的横截面，这也是可能的。

柱状构件可包括大致圆筒形的主体。该大致圆柱形的主体可具有4mm以上的直径，但通常在4到20mm范围内。圆筒形柱状构件预计将提供强度/重量比与制造成本之间的适当平衡。然而，其他几何形状也是可能的，例如，有分面或多面几何形状。其他合适的几何形状包括菱形、方形或截头圆锥形的支撑构件。

柱状构件的横截面应当足够大，以方便制造及承载预期负荷，同时要足够小，以减轻支撑板的重量，同时提供想要的结构特征。

在一种形式中，柱状构件大致均匀地布置。即，柱状构件大致均匀地间隔分布在中间区域内。然而，柱状构件无需一定要这样分布，因为在其他实施例中，柱状构件的布置可取决于上表面上的负荷的预期分布，这样，例如，在较高负荷区域中，柱状构件有更大的密度。类似地，柱状构件的几何形状无需一定是均匀的，而可根据整个上表面上的预期载荷分布而有所变化，从而使得，例如，较高预期负载区域的柱状构件可具有比较低预期负荷区域的那些大的横截面。根据上表面上的预期分布，对柱状构件的布置和/或几何形状进行优化，可进一步减轻重量。

在一个实施例中，所述中间区域至少部分地由从甲板到基座具有不同材料特性的材料占据。该材料可形成甲板与基座之间的层。所述材料可包括以下至少之一：

a. 橡胶复合物；

b. 塑料；

c. 复合材料；

d.  金属；

e. 混凝土；

f.  泡沫；或

g. 环氧树脂基材料；

h. 沙子。

在一些实施方案中，所述材料包括弹性材料，该弹性材料插入在中间区域中，以提高支承板的压缩和拉伸性能。

根据一个实施例的支撑板可利用适当的制造工艺，用具有适当机械性能的材料制成为单件式部件。适当的制造方法的一个例子是砂型铸造。在一些实施例中，支撑板是铸铁品。然而，可以理解，也可使用其他的制造工艺和材料。例如，在其他实施例中，垫板可以是机械加工、锻造、或焊接产品。其他适当的材料和制造工艺也是本领域的技术人员的知识范围内的。

附图说明

结合附图，以下将讨论本发明的示例性实施例，其中：

图1是根据本发明第一实施例的垫板的顶部等距视图；

图2是图1所示的垫板的端视图；

图3是图1所示的垫板沿线A-A的剖视图；

图4是图1所示的垫板沿线B-B的剖视图；

图5是图1所示的垫板的底视图；

图6是形成支撑轨道的组件的一部分的、如图1所示的垫板的顶部等距视图；

图7是图6所示的组件的端视图；

图8是图6所示的垫板沿线C-C的剖视图；

图9是图6所示的组件的顶部等距视图，其进一步包括支撑垫板和轨道的附加机构；

图10是图9所示的组件的端视图；

图11是图10所示的垫板沿线D-D的剖视图；

图12是根据本发明第一实施例的垫板的顶部等距视图；

图13是图12所示的垫板沿线E-E的剖视图；

图14是图12所示的垫板沿线F-F的剖视图。

 在以下说明书中，附图中相似的附图标记指代相似或相应的部件。

具体实施方式

本申请的附图及其相应的详细描述仅针对本发明的实施例。为简洁起见，使用了本发明原理的本发明的其他实施例并不具体地描述在本申请中，并非由附图具体示出。

以下描述的本发明的实施例涉及一种支撑板，其是垫板的形式，用于将轨道紧固至枕木形式的铁路轨道支撑机构上。然而，应当理解，本发明并非旨在被限定于垫板，也不限于与特定类型的轨道支撑构件一起使用。例如，本发明的其他实施例提供了其他形式的支撑板，例如道岔板，或用于与其他轨道支撑构件一起使用的支撑板，例如当支撑板是将轨道支撑在轨道支撑构件上的组件中的一个的情形，且支撑板是组件中的板中任何之一时。

因此，尽管以下描述涉及的是固定板，然而应当理解，本发明并不限于此。还应当理解，根据本发明实施例的支撑板可以与多种轨道支撑构件一起使用。

图1至图5展示了根据本发明实施例的垫板100。图6至图8展示了垫板100，其将轨道102支撑在铁路枕木104上，所述铁路枕木位于下方并与垫板100相接触，以将通行的列车的重量传递至枕木104上。

图1至图5展示的垫板100使用砂型铸造工艺由单件金属、如铁制成。然而，垫板100也可使用其他材料制成，如橡胶、复合材料、其他金属，或足以承受由火车和在使用中连接至或安装在垫板100上的任何其他设备施加在其上的负荷的任何其他材料制成。另外，在替代性实施例中，垫板100可由材料的各单件组装而成。

垫板100包括基座106和位于基座106上方并与基座106隔开设置的甲板110。基座106包括下表面112 （展示为连续的平面表面），用于接触枕木104的相应成形的安装面。甲板110包括上表面118（展示为连续的平面表面），用于支撑轨道102的足部116，如图6中到图8所示 。中间区域120介于甲板110与基座106之间。

在图示实施例中，中间区域120是外部可见的，但中间区域120可“作为铸件”隐藏，或可通过进一步的制造工艺隐藏，例如通过将盖板焊接在通向中间区域120的任何开口上。

所示实施例还包括一对肩部108,108'，用于将轨道足部116定位在上表面118上 。在本例中，肩部108,108'从基座106向上延伸，并横向越过垫板100的宽度。肩部108,108 '包括相互面对的壁114,114'，所述壁隔开分布，二者之间的距离大致等于要置于上表面118上的轨道足部116的宽度。应当注意，本发明的实施例不必一定包括肩部108,108'，因为在一些实施例中，要将轨道足部116定位在甲板110的上表面118上，可能不需要肩部。然而，优选的是提供肩部108,108'。应当注意，在本发明包括肩部的实施例中，肩部的数量、形状和排布都可以不同于肩部108,108'。

如图1的实施例所示，甲板110延伸在肩部108,108’之间。甲板110的上表面118配合肩部108,108’的壁114,114'，以形成用于接纳轨道102的足部116的接纳区域115或“座”。在本实施例中示出的上表面118是相对于基座106倾斜约1.4度的，以便当安装在枕木104上时，垫板100坐落于轨道102的斜面上。倾斜程度可以设置，以适合预期应用，但最常见的是1到3度范围内的倾斜。如图所示，甲板110设置在基座106上方并与基座106隔开，以形成位于二者之间的中间区域120，在本例中，该中间区域120是甲板110的下侧或下表面122与基座106的上表面124之间的锥形区域。

如图3所示，多个支撑构件126位于中间区域120内。在图示的实施例中，多个支撑构件126在垫板100的制造过程中一体式形成。然而，在其他实施例中，一个或多个支撑构件126可单独形成并插入或以其他方式位于中间区域120内 。例如，一个或多个支撑构件126可单独或共同插入或以其他方式位于中间区域120内，以支撑甲板110。适当的支撑构件可包括棒、轨道、肋、带、柱、球、片、网格、格、梁、杆或空心结构。

虽然在本例中，支撑构件126由与甲板110和基座106相同的材料支撑，然而，也有可能使用其他材料。适当材料的例子包括橡胶复合物、泡沫、混凝土、塑料、复合材料、金属或环氧树脂基材料。在一些实施例中，所述材料可包括在压缩时插入到中间区域120中的弹性材料。

在本例中，支撑构件126是从基座106延伸至甲板110的柱（或支柱）状构件 。该柱状构件128配置为在使用时支撑甲板110 。虽然在本例中，支撑构件126被示出和描述为柱状构件128，然而应当理解，可以使用其他类型的支撑构件，包括以上提到的那些。其他适当的支撑构件包括肋状部件、支柱、带子或类似物。通过使用中间区域120内的适当的支撑构件126，而不是固体材料块，垫板100的重量可以减小，而不会过度影响结构性能。

如图2和图3中更清楚地展示的，柱状支撑构件126包括近似圆柱形的主体部分129。基座130和头部132分别位于主体部分129的底端和顶端。基座130和头部132从主体部分129朝外倾斜，以在与基座106的上表面124和与甲板110的下表面122的交界处分别形成围绕圆柱形主体部分129周向延伸的片134。片134减少了应力集中点，并可能提高可制造性。

在图示实施例中，多个支撑构件126以统一的位置分布进行排布，从而使所述支撑构件126大致为等间隔分布的。此外，多个支撑构件126具有大致相同的水平横截面。支撑构件126无需一定以统一的位置分布进行排布，也无需一定具有大致相同的水平横截面。这是因为其他的排布和配置也是可能的，仍能形成中间区域120 ，以提供所需的机械特性，而使重量减轻。

如图2和图3更清楚地展示的，多个支撑构件126的排布形成了支撑构件126之间的间隙136。在本例中，这些间隙136一起形成格状空隙，使得中间区域120是部分中空的，因此，垫板100比等效的实心垫板更轻。然而，在其他实施例中，间隙136也可由与垫板100不同的材料制成的一个或多个附加支撑构件占据，例如插入件或填充物。适当的材料可包括橡胶复合物、塑料、复合材料、金属、泡沫、混凝土、沙子或环氧类树脂材料。填充物可提供声音衰减，或有助于使水流出间隙136 ，以提高耐腐蚀性。

在中间区域120内包括一个或多个附加的支撑构件，可进一步加强甲板110，从而在使用过程中进一步支持甲板110，并进一步提高垫板100从轨道102传递和分配重量至枕木104的能力。

固定板100还包括常规类型的凸缘138。如图所示，每个凸缘138包括一对孔140 ，用于接纳以已知方式将垫板100紧固至枕木104上的常规紧固装置，例如钉子、螺栓或销子。应当注意，本发明的其他实施例可不包括孔，这是因为在其他实施例中，可使用其他装置，如弹簧夹或类似物紧固至支撑机构上。

参见图6至图8，垫板100也包括着陆件142，用于定位轨道保持装置144，将轨道102紧固至垫板100。在本例中，着陆件142简化展示为台面状区域。然而，可以理解，其他适当的着陆构造也可以使用。本领域技术人员将能很好地理解此处使用的适当的着陆配置和保持装置。

着陆件142适于提供基座，以锚定轨道保持装置144的第一端部146，从而在使用时，轨道保持装置144的第二端部148压靠在轨道102上，以对轨道足部116施加保持力。所述保持力应足以使轨道102保持在甲板110的上表面118上 ，即使在炎热的天气下导轨102变形时也是如此。在本例中，导轨夹持装置144是有弹性的夹式保持器。然而，本领域技术人员应当了解其他合适的轨道保持装置。

在图6所示的实施例中，垫150位于轨道足部116与甲板110的上表面118之间。垫150可包括例如橡胶垫或基于聚合物的垫。

以下附图展示了本发明的其他实施方案。由于下图中所示的大多数特征与上述的相同，因此用相同的附图标记表示，并将不再对其进行详细说明。

参见图9到图11，其中以上讨论及在图6到图8中展示的组件还包括用于与枕木（图9至图11中未示出）接触的基板160，以及介于基板160与垫板之间的噪声衰减材料的薄片170。

所示基板160是实心的（见图11），根据本文所公开的本发明的概念，其可以制造为具有介于其上下表面之间的、减轻（即重量减少）的中间区域。

参见图12到图14 ，其中展示了根据本文所公开的本发明的另一实施例的垫板200。垫板200在结构上与垫板100具有很大的相似性，但在两个关键方面有所不同。

首先，垫板200的中间区域120是通过大致由垫板200封闭的方式来隐藏的。因此，垫板200的中间区域120在图12中是不可见的，但在图13和图14提供的剖视图中是可见的。如前面所讨论的，该中间区域120可在“铸造时”隐藏，或可由另一制造工艺隐藏，例如通过将盖板焊接在通向中间区域120的任何开口上。

其次，如图14中最佳示出的，垫板200的中间区域120是如此宽，以在很大程度上使垫板200具有用于中间区域120的壳 。多个支撑构件126在基座106与甲板110之间用于接纳轨道102的足部116的接纳区域115或“座”下方的区域内延伸，但除此之外垫板200基本上是中空的，尽管替代性地，其可填充有与形成垫板200的不同的材料。例如，当使用铸造工艺来制造垫板200时，通过在铸造过程中原位地留出用于界定中间区域120的芯（未示出），垫板200可“铸造”为具有隐蔽的中间区域120。这样，得到明显比等效的实心铸铁垫板要轻的垫板200。

鉴于本文提供的公开，本领域技术人员将能理解，本发明可以用在各种铁路构造中。例如，本发明可与不同类型的支撑机构连接使用，例如混凝土枕木、木材枕木、或塑料枕木，或其他类型的轨道支撑构件，如混凝土板或类似物。

在说明书通篇以及权利要求中，除非上下文另有要求，否则词语“包含”和“包括”及其词形变化将被理解为暗示包括所称的整体或整体的组，但不排除任何其他整体或整体的组。

对本说明书中任何现有技术的参考并非、且不应当被视为承认这样的现有技术形成公知常识的一部分。

本领域技术人员将理解，本发明的用途并不限于所述的特定应用。本发明也不限于其优选实施例中的那些特定构件和/或特征。应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是能够做出多种重设、修正和替代，而不脱离由以下权利要求给出的本发明的范围。

Claims (25)

1.用于将铁路轨道支撑在轨道支撑构件上的支撑板，所述支撑板包括直接或间接地支撑在所述轨道支撑构件的安装表面上的下表面、用于直接或间接地支撑轨道的上表面、以及位于所述上、下表面之间的中间区域，所述中间区域用于减小所述支撑板的重量。

2.根据权利要求1所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板还包括具有下表面的基座、位于所述基座上并包括上表面的甲板，其中所述中间区域介于所述基座与所述甲板之间并使所述基座和所述甲板分开。

3.根据权利要求1或2所述的支撑板，其特征在于，所述中间区域是或包括中空区域。

4.根据权利要求2或3所述的支撑板，其特征在于，所述中间区域包括一个或多个用于支撑甲板的支撑构件。

5.根据权利要求4所述的支撑板，其特征在于，所述或各支撑构件从所述基座延伸至所述甲板。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述中间区域至少部分地由从所述甲板到所述基座具有不同材料性质的材料所占据。

7.根据权利要求4到6中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述或各支撑构件是柱或柱状构件。

8.根据权利要求4到7中任一项所述的支撑板，其特征在于，对于多个支撑构件，各支撑构件具有大致相同的水平横截面。

9.根据权利要求4到7中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述或各柱状构件具有水平横截面，所述水平横截面随所述柱状构件在所述中间区域内的位置而不同。

10.根据权利要求 7到9中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述或各柱状支撑构件包括大致为圆柱形的主体。

11.根据权利要求4到10中任一项所述的支撑板，其特征在于，多个支撑构件大致均匀地分布在中间区域内。

12.根据权利要求4到6中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述或各支撑构件包括一个或多个纵向构件，所述纵向构件延伸跨越所述中间区域的水平程度。

13.根据权利要求12中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述或各支撑构件包括肋状构件。

14.根据权利要求6中所述的支撑板，其特征在于，所述材料在所述甲板与所述基座之间形成层。

15.根据权利要求6到14中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述材料包括以下各项中的至少一项：

a.  橡胶复合物；

b.  塑料；

c.  复合材料；

d.  金属；

e. 混凝土；

f.  泡沫；或

g.  环氧树脂基材料；

h.  沙子。

16.根据以上任一项权利要求所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板是铸造结构。

17.根据权利要求1到15中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板是装配式结构。

18.根据以上任一项权利要求所述的支撑板，其特征在于，所述中间区域是大致隐藏的。

19.根据以上任一项权利要求所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板是将轨道支撑在轨道支撑构件上的板组件中的一块板。

20.根据以上任一项权利要求所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板是垫板。

21.根据项权利要求20所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板还包括一个肩部，所述肩部从所述基座向上延伸，用于将轨道的足部定位在所述上表面上。

22.根据权利要求21所述的支撑板，其特征在于，所述肩部包括第一和第二定位装置，用于将所述足部定位在所述上表面上。

23.根据权利要求22所述的支撑板，其特征在于，各定位装置包括从所述上表面朝上延伸的唇部。

24.根据权利要求1到19中任一项所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板是道岔板。

25.根据权利要求19所述的支撑板，其特征在于，所述支撑板是所述组件的最下面板或基座板。

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