CN105421165B - 一种无砟轨道钢轨固定结构及其钢轨支撑装置 - Google Patents

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Abstract

一种无砟轨道钢轨固定结构及其钢轨支撑装置，以有效抑制钢轨弹性振动，并耗散钢轨振动能量，解决由于轮轨振动所引发的轮轨周期性磨耗、轮轨噪音、环境振动污染等问题。钢轨固定结构，包括钢轨和轨下基础，沿钢轨延伸方向间隔设置扣件系统，通过扣件系统使钢轨和轨下基础形成固定连接，钢轨和轨下基础之间在两相邻扣件系统之间设置有钢轨支撑装置，该该钢轨支撑装置具有竖向弹性和耗能结构。钢轨支撑装置包括固定装置、弹性体和调高底座，固定装置与钢轨形成连接，调高底座坐落在轨下基础上，弹性体设置在固定装置下方，耗能结构设置在弹性体和调高底座之间。

Description

一种无砟轨道钢轨固定结构及其钢轨支撑装置
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种无砟轨道钢轨固定结构及其钢轨支撑装置。
背景技术
在城市轨道交通和高速铁路大量采用无砟轨道，钢轨采用离散支撑固定，相较于有砟轨道无砟轨道大大提高了轨道的平顺性，减小了轨道的维修维护量，延长了轨道的维护使用周期。但由于无砟轨道通常为整体道床钢轨和基础结构之间缺少了道砟减振耗能层，这使得轮轨振动难以在轨道内部耗散释放，轮轨振动在沿钢轨方向传播更远，向下传递给基础结构向上传递给车辆结构的能量更大。长时间的振动积累使得轮轨容易出现周期性磨耗，产生钢轨波磨和车轮高阶不圆，从而进一步加剧轮轨高频动作用。
轮轨周期型磨耗引起的高频动作用，加剧轮轨振动和环境振动污染，影响列车的乘坐舒适性和轨道交通线路周围的人居环境质量。另外严重的轮轨周期振动还会引起列车和轨道结构的疲劳破坏，弹条断裂、扣件失效、列车轴箱损坏、构架裂纹时有发生，对列车行车安全造成巨大隐患。为了治理钢轨波磨和车轮不圆铁路轨道管理部门和列车运营部门需要进行大量的人力物力投入。
为了减小轮轨振动噪声，控制轮轨周期性磨耗，工程人员研发了多种减振吸振产品，最为典型的就是钢轨动力吸振器和静音钢轨。譬如，在专利号为ZL201120437186.9的实用新型专利说明书中公开了一种钢轨动力吸振器，在专利号为ZL201520404496.9的实用新型专利说明书中公开了一种轨道交通用钢轨吸振装置，这两种钢轨动力吸振器都利用了调谐质量(TMD)原理，通过在钢轨轨腰两侧设置质量块并将质量块与钢轨弹性连接，形成TMD或多重TMD装置，来吸收钢轨振动，达到减小轮轨周期磨耗的目的。在专利号为ZL201110348940.6的发明专利说明书中则公开了一种交叉式静音钢轨，其原理式是在钢轨表面贴附迷宫式阻尼体，通过阻尼体的剪切变形来耗散钢轨的振动能量，从而到高减小钢轨振动噪声的目的。但上述实用新型专利或者发明专利均是在钢轨本体上设置减振装置，TMD原理的吸振装置只能对单个或多个目标频率的振动实现抑振，对非目标频率的振动难以实现有效抑制，且TMD装置的主要作用是抑制结构谐振，而轮轨振动往往表现为一种非稳态的宽频振动。在钢轨上贴附阻尼层主要作用是抑制钢轨的高频振动噪声，对钢轨低阶结构振动难以起到有效作用。
连续弹性支撑钢轨在减振抑振方面是一种理想钢轨固定结构，不会产生由离散支撑二次弯曲所引起的动应力，降低轮轨噪音，延长了钢轨寿命减少了维护工作量。但常规的连续支撑钢轨调高，调距则比较困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无砟轨道钢轨固定结构，以有效解决由于轮轨振动所引发的轮轨周期性磨耗、轮轨噪音、环境振动污染等问题。
本发明解决以上技术问题所采取的技术方案如下：
本发明的一种无砟轨道钢轨固定结构，包括钢轨和轨下基础，沿钢轨延伸方向间隔设置扣件系统，通过扣件系统使钢轨和轨下基础形成固定连接，其特征是：所述钢轨和轨下基础之间，在两相邻扣件系统之间设置有钢轨支撑装置，该该钢轨支撑装置具有竖向弹性和耗能结构。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种上述无砟轨道钢轨固定结构所使用的钢轨支撑装置，以有效抑制钢轨弹性振动，并耗散钢轨振动能量。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
本发明的钢轨支撑装置包括固定装置、弹性体和调高底座，固定装置与钢轨形成连接，调高底座坐落在轨下基础上，弹性体设置在固定装置下方，耗能结构设置在弹性体和调高底座之间。
本发明的有益效果是，对传统无砟轨道离散式钢轨支撑方式的革新，通过在相邻扣件之间，轨道板上表面和钢轨间设置支撑装置，改变了钢轨振动形态，有效抑制离散支撑导致的钢轨弯曲振动，可以近似实现钢轨连续支撑；与常规的连续支撑钢轨相比较，调高，调距非常方便；钢轨支撑装置含有耗能结构，有效的提高了无砟轨道系统的耗能能力，对轮轨振动有很强的抑振耗能作用，对改善轮轨周期性磨耗，改善车轮高阶不圆和钢轨波磨，控制轮轨高频动作用具有显著作用，可有效降低铁路运营部门为了治理钢轨波磨和车轮不圆的维护投入；钢轨支撑方式可以对现有无砟轨道结构完全兼容，因此既可以直接应用于已建成的无砟轨道，也可以应用与新设无砟轨道。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本发明中一种无砟轨道钢轨固定结构的轴侧图；
图2是本发明中一种无砟轨道钢轨固定结构的横断面图；
图3是本发明中钢轨支撑装置的轴侧图；
图4是本发明中钢轨支撑装置的横断面图；
图5是本发明中钢轨支撑装置安装方式的横断面图；
图中示出构件名称及所对应的标记：钢轨11，扣件系统12，钢轨支撑装置13，轨下基础14，钢轨连接板21，橡胶体22，摩擦板23，刚性楔块24，橡胶楔块25，调节螺母26，调节螺柱27。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明进行具体描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明的实施例，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1和图2，本发明的一种无砟轨道钢轨固定结构，包括钢轨11和轨下基础14，沿钢轨11延伸方向间隔设置扣件系统12，通过扣件系统12使钢轨11和轨下基础14形成固定连接。扣件系统12起到固定钢轨，调整轨道高度，保持轨距和轨道平顺性的作用。轨下基础14可以采用轨道板、框架板、梯形轨枕或者纵向台等形式。所述钢轨11和轨下基础14之间，在两相邻扣件系统12之间设置有钢轨支撑装置13，该钢轨支撑装置13具有竖向弹性和耗能结构。支撑装置13使得钢轨11的固定方式更加接近于连续支撑，并通过其竖向弹性和摩擦耗能结构耗散轮轨振动能量，减小轮轨周期性磨耗，抑制轮轨噪音。
参照图1，所述相邻两扣件系统12之间，钢轨支撑装置13的设置数量为一个，或者间隔设置多个。
参照图3和图5，本发明的钢轨支撑装置13包括固定装置、弹性体和调高底座，固定装置与钢轨11形成连接，调高底座坐落在轨下基础14上，弹性体设置在固定装置下方，耗能结构设置在弹性体和调高底座之间。
参照图4和图5，所述固定装置为与钢轨11底部形成卡接的钢轨连接板21，所述弹性体为底面具有倒锥形楔形斜面的橡胶体22，橡胶体22底面外设置同样具有倒锥形楔形斜面的摩擦板23，钢轨连接板21、橡胶体22和摩擦板23固定连接为一体。所述调高底座包括沿钢轨11横向相间隔的左侧支座、右侧支座，左侧支座、右侧支座的顶面各具有一与摩擦板23底面相对应的楔形斜面，左侧支座、右侧支座由沿钢轨11延伸方向间隔设置的螺栓组件连接为一体。左侧支座、右侧支座各包括多块沿钢轨11横向间隔设置的刚性楔块24，以及设置在相邻两块刚性楔块24之间的橡胶楔块25，各刚性楔块24、橡胶楔块25连接为一体，各刚性楔块24的顶面与摩擦板23的底面形成摩擦耗能结构。
参照图5，螺栓组件包括调节螺母26和调节螺柱27。通过调节调节螺母26可以调整左侧支座、右侧支座之间的距离，进而调整钢轨支撑装置13的高度，安装后通过调整调高螺母26使得钢轨支撑装置13和钢轨11之间产生一定的预紧力。当钢轨11发生振动时会导致橡胶体22发生弹性变形，进而带动摩擦板23发生振动，通过摩擦板23底面的摩擦面传递作用力推动左侧支座、右侧支座中的橡胶楔块25发生变形。橡胶体22和橡胶楔块25共同作用，对钢轨11起到弹性支撑作用，抑制轮轨动作用引起的钢轨弹性振动。
参照图5，摩擦耗能结构由摩擦板23的底面和各刚性楔块24的顶面组成。当钢轨11发生弹性振动，带动橡胶体22发生弹性变形，从而引起摩擦板23底面和各刚性楔块24的顶面之间产生相对滑动，其摩擦作用将会吸收耗散钢轨振动能量达到减振吸振作用。
本发明一种无砟轨道钢轨固定结构及其钢轨支撑装置不仅局限于实施例给出的结构，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的技术原理范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种无砟轨道钢轨固定结构，包括钢轨(11)和轨下基础(14)，沿钢轨(11)延伸方向间隔设置扣件系统(12)，通过扣件系统(12)使钢轨(11)和轨下基础(14)形成固定连接，其特征是：所述钢轨(11)和轨下基础(14)之间，在两相邻扣件系统(12)之间设置有钢轨支撑装置(13)，该该钢轨支撑装置(13)具有竖向弹性和耗能结构。
2.如权利要求1所述的一种无砟轨道钢轨固定结构，其特征是：所述相邻两扣件系统(12)之间，钢轨支撑装置(13)的设置数量为一个，或者间隔设置多个。
3.用于如权利要求1所述一种无砟轨道钢轨固定结构的钢轨支撑装置，其特征是：所述钢轨支撑装置(13)包括固定装置、弹性体和调高底座，固定装置与钢轨(11)形成连接，调高底座坐落在轨下基础(14)上，弹性体设置在固定装置下方，耗能结构设置在弹性体和调高底座之间。
4.如权利要求3所述的钢轨支撑装置，其特征是：所述固定装置为与钢轨(11)底部形成卡接的钢轨连接板(21)，所述弹性体为底面具有倒锥形楔形斜面的橡胶体(22)，橡胶体(22)底面外设置同样具有倒锥形楔形斜面的摩擦板(23)，钢轨连接板(21)、橡胶体(22)和摩擦板(23)固定连接为一体。
5.如权利要求4所述的钢轨支撑装置，其特征是：所述调高底座包括沿钢轨(11)横向相间隔的左侧支座、右侧支座，左侧支座、右侧支座的顶面各具有一与摩擦板(23)底面相对应的楔形斜面，左侧支座、右侧支座由沿钢轨(11)延伸方向间隔设置的螺栓组件连接为一体；左侧支座、右侧支座各包括多块沿钢轨(11)横向间隔设置的刚性楔块(24)，以及设置在相邻两块刚性楔块(24)之间的橡胶楔块(25)，各刚性楔块(24)、橡胶楔块(25)连接为一体，各刚性楔块(24)的顶面与摩擦板(23)的底面形成摩擦耗能结构。
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