CN106012710B - 栅栏结构、风沙处理设施及路基系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栅栏结构、风沙处理设施及路基系统，涉及铁路风沙防治领域，用以在实现防风的同时减小沙等物质沉积。该栅栏结构包括挡风板和用于将风导向地面的导风板，挡风板设有允许流体穿过的中空部，导风板的设置位置低于挡风板。上述技术方案，栅栏结构的挡风板带有中空部，具有疏透性，可以允许一部分气流过去，这样会使大风在其迎风侧减速，而不会在栅栏上方和前方形成加速区；同时该中空部疏透结构可以消耗风能，避免在挡风板背风侧产生涡旋，从而减小了对列车造成的危害，同时也避免沙物质大量堆积。再则，由于导风板的作用，风在导风板以及导风板下方形成加速区，风能够快速带着积沙，避免沙等沉积。

Description

栅栏结构、风沙处理设施及路基系统

技术领域

本发明涉及铁路风沙防治领域，具体涉及一种栅栏结构、风沙处理设施及路基系统。

背景技术

戈壁大风区给铁路安全运营造成危险的原因主要有两方面，一是大风灾害，二是沙害。目前戈壁大风区铁路在设置防风措施时，方法如下：在大风路段，在靠近轨道的上风侧设置高度不低于3m的挡风墙，挡风墙可以明显减小大风对列车的威胁。针对积沙，则采用人工或机械的方式清沙、运走。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：现有技术中采用的防风措施违背了防沙体系的设计原则。从防沙角度分析，铁路轨道、道床刚好位于挡风墙的积沙区范围内(背风侧的积沙范围约为挡风墙高度的4–5倍，约12–15m)，导致铁路轨道、道床大量积沙。而且由于挡风墙阻挡作用，积沙只能靠人工清除，这给防沙工作带来很大困难。另一方面，戈壁大风地区具有风速大、能量强、沙粒弹跳高等特点，风沙灾害较一般沙漠地区更具危害性，而且新疆戈壁大风地区地表沙物质里红层物质、盐粉尘含量高，其粒径小，易悬移，目前的挡风墙容易造成气流加速，沙在大风作用下很容易翻越挡风墙，并且在挡风墙背风侧风影区沉积。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种栅栏结构、风沙处理设施及路基系统，用以在实现防风的同时减小沙等物质沉积。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种栅栏结构，包括挡风板和用于将风导向地面的导风板，所述挡风板设有允许流体穿过的中空部，所述导风板的设置位置低于所述挡风板。

在可选的实施例中，所述挡风板包括内凹弧面，且凸起方向朝着钢轨。

在可选的实施例中，所述挡风板还包括连接板，所述连接板位于所述内凹弧面的顶端和/或底端。

在可选的实施例中，所述内凹弧面的横截面为半圆形。

在可选的实施例中，所述挡风板的数量至少为两块，各所述挡风板上、下布置。

在可选的实施例中，所述导风板的数量至少为两块，各所述导风板倾斜且相互平行地上、下布置；所述导风板位于钢轨的一侧低于所述导风板远离钢轨的一侧。

在可选的实施例中，所述导风板全部位于所述挡风板背风侧，或者所述导风板部分位于所述挡风板背风侧。

在可选的实施例中，栅栏结构还包括支撑柱，所述挡风板和所述导风板都设于所述支撑柱。

在可选的实施例中，栅栏结构还包括第一立柱和第二立柱，所述挡风板设于所述第一立柱，所述挡风板的下方为允许空气流通的开口；所述导风板设于所述第二立柱，所述导风板的顶部低于所述挡风板的底部。

在可选的实施例中，所述第二立柱位于所述第一立柱靠近钢轨的一侧。

在可选的实施例中，所述中空部的轮廓线圆滑。

在可选的实施例中，所述中空部为圆孔或长圆孔。

在可选的实施例中，各所述挡风板上的中空部数量至少为两个，且各所述中空部的形状相同或不同。

在可选的实施例中，所述内凹弧面呈长条形。

在可选的实施例中，所述导风板的底端距离钢轨所在的道床平面之间为开口通风结构。

本发明另一实施例提供一种风沙处理设施，包括本发明任一技术方案所提供的栅栏结构。

在可选的实施例中，风沙处理设施还包括槽，所述槽位于所述栅栏结构的底部。

在可选的实施例中，所述栅栏结构包括支撑柱，所述槽的中心位于所述挡风板的正下方；或者，所述栅栏结构包括第一立柱和第二立柱，所述槽的中心位于所述挡风板的背风侧。

本发明又一实施例提供一种路基系统，包括本发明任一技术方案所提供的风沙处理设施。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案，导风板具有将风导向地面的作用，同时具有加速气流的作用。栅栏结构的挡风板带有中空部，具有疏透性，可以允许一部分气流过去，这样会使大风在其迎风侧减速，而不会在栅栏结构上方和前方形成加速区；同时该中空部疏透结构可以消耗风能，避免在挡风板背风侧产生涡旋，从而减小了对列车造成的危害，同时也避免沙物质大量堆积。

另外，本发明实施例的优选技术方案中，导风板下方与道床之间为开口通风结构，其可以允许风沙通过。导风板的加速气流与其下方的开口通风结构的大风气流在导风板背风侧形成汇聚气流，使气流在钢轨及轨道板附近产生一个加速区，可以使沙物质吹离轨道板，而不会在其堆积。

上述技术方案适用于高速铁路无砟轨道，尤其适合用于戈壁大风区的铁路风沙路段。高速铁路采用的是无砟轨道，其不同于以往普速铁路。无砟轨道是采用混凝土、沥青等整体基础取代散粒碎石道床的轨道，其轨道本身是由混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，钢轨和轨枕直接铺在混凝土路基上。所以，无砟轨道路基边坡没有碎石，粗糙度小，其轨枕下没有道砟，道床平整易于风沙流通过。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的栅栏结构处于使用状态剖面示意图；

图2为图1的侧视示意图；

图3为图1中挡风板结构示意图；

图4为图1中挡风板安装示意图；

图5为图1中两个挡风板通过固定卡片连接的示意图；

图6为图1中固定卡片平面示意图；

图7为图1中立柱俯视示意图；

图8为图1中导风板安装示意图；

图9为图8中合口固定片结构示意图；

图10为图8中开口固定片结构示意图；

图11为图8中支撑柱N侧螺孔及卡槽平面示意图；

图12为图8中支撑柱M侧螺孔及卡槽平面示意图；

图13为本发明实施例二提供的栅栏结构处于使用状态剖面示意图；

图14为本发明实施例三提供的栅栏结构处于使用状态剖面示意图；

图15为图14局部放大示意图；

图16为本发明实施例四提供的栅栏结构挡风板结构示意图。

附图标记：

1-道床；2-轨道板；3-钢轨；4-路基；5-边坡；6-支撑柱；7-挡风板；8-导风板；9-立柱地基；10-槽；11-条形螺孔；12-条形螺孔；13-圆形螺孔；14-条形透风孔；15-圆形透风孔；16-连接板；17-内凹弧面；18-固定卡片；19-螺孔；20-开口固定片；21-合口固定片；22-圆形螺孔；23-圆形螺孔；24-圆形螺孔；25-圆形螺孔；26-条形螺孔；27-圆形螺孔；28-卡槽；29-条形螺孔；30-圆形螺孔；31-卡槽；32-第二立柱；33-立柱地基；34-第一立柱；35-开口通风结构。

具体实施方式

下面结合图1～图16对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本文中的方向以此为参照：迎风侧即主风向先经过的一侧，即图1、图4、图7、图8、图13、图14、图15中的箭头N方向一侧；背风侧即主风向后经过的一侧，即图1、图4、图7、图8、图13、图14、图15中的箭头M方向一侧。

参见图1至图2，本发明实施例提供一种栅栏结构，适用于高速铁路无砟轨道，尤其适合用于戈壁大风区的铁路风沙路段。该栅栏结构包括挡风板7和用于将风导向地面的导风板8，挡风板7设有允许流体穿过的中空部71，导风板8的设置位置低于挡风板7。

中空部71是穿透挡风板7厚度方向的通孔、通槽或其他结构。该中空部71使得风能够穿过挡风板7。导风板8将风导向地面，且使得风加速通过。进一步地，参见图1，导风板8的底端距离钢轨3所在的道床平面之间为开口通风结构35，其可以允许风沙通过。导风板8的加速气流与其下方的开口通风结构的大风气流在导风板8背风侧形成汇聚气流，使气流在钢轨3及轨道板2附近产生一个加速区，可以使沙物质吹离钢轨3及轨道板2，而不会在其堆积。

本实施例中，挡风板7和导风板8都通过支撑柱6安装于立柱地基9。栅栏结构位于铁路路基的迎风侧的路肩位置。栅栏结构距离道床表面总高度为3.5m-4.5m。

上述技术方案，栅栏结构的挡风板7带有中空部71，中空部71具有疏透性，可以允许一部分气流过去，这样会使大风在其迎风侧减速，而不会在栅栏结构上方和前方形成加速区；同时该中空部71疏透结构可以使栅栏结构背风侧风速减弱，从而避免沙物质大量堆积。再则，由于导风板8的作用，风在导风板8以及导风板8下方形成加速区，风能够快速带走积沙，避免沙等沉积。

参见图1和图5，进一步地，挡风板7包括内凹弧面17，且内凹弧面17的凸起方向朝着钢轨3。内凹弧面17可以使风在其里面产生涡旋，消减风能，这样会使大风在其迎风侧减速，而不会在栅栏上方和前方形成加速区。

参见图2和图3，更进一步地，内凹弧面17结构呈长条形，可以使风沿其长条形内凹里水平纵向流动，从而改变了风向，起到导风作用。

参见图4和图5，内凹弧面17的横截面为半圆形，半圆形便于加工制造。

参见图5，为便于安装，挡风板7还包括连接板16，连接板16位于内凹弧面17的顶端和/或底端。通过连接板16便于将挡风板7与别的挡风板7或者其他部件连接。

参见图1和图5，挡风板7的数量可以为两块或两块以上，各挡风板7上、下布置。本实施例中设有多块挡风板7，上、下相邻的两块挡风板7之间通过连接板16、固定卡片18相连。

参见图1、图3和图4，挡风板7由金属材料制成，具体为钢板材质，厚度为3mm-8mm。挡风板7总体呈半圆形结构，每个挡风板7的垂直方向高度，即半圆形结构的直径为30cm-50cm。栅栏结构的挡风板部分总高度为1.5m-2.5m。

参见图5和图6，相邻挡风板7之间由固定卡片18固定起，固定卡片18上有两个螺孔19，分别与相邻挡风板7的圆形螺孔相接，并通过螺丝固定起来。

参见图7，支撑柱6包括竖直设置的两部分，其中迎风一侧为N侧部分、背风一侧为M侧部分。参见图3、图4、图11和图12，挡风板7安装在支撑柱6上，参见图3和图11，挡风板7连接板16两侧的条形螺孔11与支撑柱6的N侧部分平面上的条形螺孔26相吻合，并通过螺丝固定起来。参见图3和图12，挡风板7的内凹弧面17中线上的条形螺孔12与支撑柱6的M侧部分平面上的条形螺孔29相吻合，并通过螺丝固定起来。

下面介绍挡风板7上中空部71的结构。参见图3，中空部71的轮廓线圆滑，以使得流体能够顺利通过。为降低加工难度，中空部71具体为圆孔或长圆孔。

参见图3，各挡风板7上的中空部71数量至少为两个，且各中空部71的形状相同或不同。

参见图2和图3，挡风板7表面分布有大量的中空部71，中空部71作为透气孔隙，有圆形透风孔15和条形透风孔14两种形状，其中圆形透风孔15位于内凹弧面17中间位置的1/3位置处，内凹弧面17上面和下面的各1/3位置为条形透风孔14。相邻两列条形透风孔14之间中轴位置也设置1-2个圆形透风孔15。

参见图2和图3，圆形透风孔15的直径为6mm-20mm，圆形透风孔15边缘之间间距为其直径的1.5-2倍距离。

参见图2和图3，条形透风孔14的宽度与圆形透风孔15的直径保持一致，长度为三个并列的圆形透风孔15的距离，条形透风孔14之间的间距与圆形透风孔15的间距一致。

下面介绍导风板8的结构。

参见图1，导风板8的数量至少为两块，各导风板8倾斜且相互平行地上、下布置；导风板8位于钢轨3的一侧低于导风板8远离钢轨3的一侧。以图1所示方向为例，导风板8的N侧高、M侧低。

参见图2和图8，导风板8由金属材料制成，可选为钢板材质，厚度为5mm-10mm。导风板8总体呈斜面布置，导风板8的两端均伸出支撑柱6，导风板8中心位置位于支撑柱6侧面左右距离的中心位置，导风板8与水平方向夹角γ为25°-35°，每个导风板8的平面宽度为0.8m-1m，相邻两导风板8之间距离L为0.4m-0.6m。

参见图1和图2，栅栏结构的导风板8部分总高度为1.5m-2.5m。

如上述，参见图1，栅栏结构还包括支撑柱6，挡风板7和导风板8都设于支撑柱6。

参见图8至图12，导风板8固定在支撑柱6上，导风板8两侧卡进支撑柱6的卡槽28、卡槽31中，然后通过开口固定片20和合口固定片21将导风板8与支撑柱6固定起来。

参见图9、图10、图11和图12，其中开口固定片20的夹角为α，α即为导风板8与水平方向夹角γ的直角三角形的外角，即α＝γ+90°。合口固定片21的夹角为β，β即为导风板8与水平方向夹角γ的余角，即β＝90°-γ，开口固定片20两片分别有圆形螺孔22和圆形螺孔23，合口固定片21两片分别有圆形螺孔24和圆形螺孔25。开口固定片20固定在支撑柱M侧上，合口固定片21固定在支撑柱N侧上，圆形螺孔22与支撑柱N侧上的圆形螺孔27相吻合，圆形螺孔24与支撑柱M侧上的圆形螺孔30相吻合，并通过螺丝固定起来。

参见图11和图12，本实施例中提供的支撑柱6由钢型材质构成，具体为H型钢，其迎风侧，即N侧具有条形螺孔26，圆形螺孔27及卡槽28，其背风侧，即M侧具有条形螺孔29，圆形螺孔30及卡槽31。

参见图4，本实施例中提供的支撑柱6两部分之间间距为2.5m-4m。

参见图1和图2，支撑柱6下端设置有立柱地基9，立柱地基9由混凝土浇注而成，埋于道床下。

实施例二

参见图13，本实施例的技术方案与上述实施例的技术方案具有以下不同，本实施例中，导风板8的安装位置不同。本实施例中，导风板8全部位于挡风板7的背风侧。以图13所示方向来看，导风板8的最右侧与支撑柱6的最右侧基本平齐，不伸出或略微伸出支撑柱6的最右侧。其他内容参见上文所述，此处不再重复。

参见图13，导风板8总体呈斜面结构，但其中心位置位于支撑6的背风一侧，即M侧。导风板8高的一侧通过卡槽28凸出大概1cm-3cm。其可采用两个开口固定片20固定，其中一个开口固定片20在支柱背风侧M侧，另一个在支柱迎风侧N侧的内侧固定。

栅栏结构的底部设有槽10，槽10用于容纳挡风板7阻挡的沙物质。

本实施例提供的导风板8可以更大程度地将其上方的挡风板7阻挡的沙物质顺利的垂直掉入槽10中，可以避免由于导风板8迎风一端伸出支撑柱6的N侧太长而造成大量来自挡风板7阻挡的沙物质堆积在导风板8，由于风力和斜面作用而进入栅栏结构内侧，这样就可以从源头上减少进入栅栏结构内侧的沙源。

实施例三

参见图14和图15，本实施例的技术方案与上述实施例的技术方案具有以下不同：挡风板7和导风板8安装在不同的部件上。本实施例中，栅栏结构还包括第一立柱34和第二立柱32，挡风板7设于第一立柱34，挡风板7的下方为允许空气流通的开口；导风板8设于第二立柱32，导风板8的顶部低于挡风板7的底部。其他内容参见上文所述，此处不再重复。

参见图14和图15，第一立柱34、第二立柱32之间距离为1m-1.5m。

参见图14和图15，第一立柱34和第二立柱32可以共用同一个立柱地基33，或者分别设置立柱地基33。

本实施例栅栏结构为两道，第一道栅栏用于挡风，第二道栅栏用于导风，而且第一道栅栏本身也具有导风作用。同时两道栅栏将防护范围进一步扩大，使受栅栏阻挡作用而沉积下来的沙物质更多地掉进槽10中，并且不影响导风作用。

实施例四

参见图16，本发明实施例四的技术方案与上述实施例的技术方案具有以下不同：挡风板7上中空部71的形状不同。本实施例中，中空部71为长条状结构。当挡风板7采用这种结构的中空部71时，不影响其固定方式，即可以采用实施例一所述的支撑柱6安装挡风板7，也可以采用第一立柱34安装挡风板7。其他内容参见上文所述，此处不再重复。需要说明的是，中空部71的轮廓线也可以为波浪形、弧形等。

上述技术方案，中空部71加工简单，生产效率高。

实施例五

参见图1、参见图14和图15，本发明实施例五提供一种风沙处理设施，其包括栅栏结构和槽10，槽10位于栅栏结构的底部。

以将槽10应用于实施例三所示的栅栏结构为例，参见图14和图15，当栅栏结构包括第一立柱34和第二立柱32时，槽10的中心略微位于挡风板7的背风侧。槽10宽度可为1m-1.4m，深度为0.7m-1.2m，其靠近路基路肩的一侧距离边坡5距离为0.8m-1.2m，其另一侧距离超出第一立柱34距离为0.4m-0.6m。槽10用于容置沙物质，尤其是被拦截的沙物质。

以将槽10应用于实施例一、二、四所示的栅栏结构为例，参见图1、图2和图13，当栅栏结构包括支撑柱6时，槽10的中心位于挡风板7的正下方，槽10的中心与支撑柱6的中心基本位于同一铅垂线上。槽10宽度为0.6m-1m，深度为0.7m-1.2m，其靠近路基4路肩的一侧距离边坡距离为0.5m-1m，其另一侧距离超出支撑柱6距离为0.2m-0.4m。

本发明实施例提供的槽10位于栅栏的迎风侧下方的路肩位置，该位置处于风速减小区，一方面该位置受栅栏对气流的阻挡作用，形成风速减小区；另一方面该位置靠近路肩，边坡对气流有个加速作用，而该风沙处理设施的垂直结构与边坡形成一个整体，槽10相对于边坡的加速作用形成风速减弱区域。这样会将受栅栏阻挡作用而沉积下来的沙物质掉进风沙处理设施中，也可以将贴地面风沙流中的沙物质由于风沙处理设施区域风速减小而掉进风沙处理设施中。这样就从源头上减小了进入栅栏结构的沙物质，从而保证了铁路的安全。

本发明另一实施例还提供一种路基系统，包括本发明任一技术方案所提供的栅栏结构、风沙处理设施。

进一步地，路基结构的两列轨道板2之间设有沿着铁轨长度方向的内凹部，同时轨道板2可以设置成平面结构，即轨道板2内嵌入道床板内，使整个道床1与轨道板2是一个平面。

本实施例提供的路基结构使整个道床1与轨道板2是一个平面，这样使整个道床面呈流体平面，易于风沙通过，同时利于栅栏结构将大风引导过来，作为一个综合整体防沙防风效果更好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (18)

1.一种栅栏结构，其特征在于，包括挡风板(7)和用于将风导向地面的导风板(8)，所述挡风板(7)设有允许流体穿过的中空部(71)，所述导风板(8)的设置位置低于所述挡风板(7)；

所述挡风板(7)包括内凹弧面(17)，且所述内凹弧面(17)的凸起方向朝着钢轨(3)。

2.根据权利要求1所述的栅栏结构，其特征在于，所述挡风板(7)还包括连接板(16)，所述连接板(16)位于所述内凹弧面(17)的顶端和/或底端。

3.根据权利要求1所述的栅栏结构，其特征在于，所述内凹弧面(17)的横截面为半圆形。

4.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，所述挡风板(7)的数量至少为两块，各所述挡风板(7)上、下布置。

5.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，所述导风板(8)的数量至少为两块，各所述导风板(8)倾斜且相互平行地上、下布置；所述导风板(8)位于钢轨(3)的一侧低于所述导风板(8)远离钢轨(3)的一侧。

6.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，所述导风板(8)全部位于所述挡风板(7)背风侧，或者所述导风板(8)部分位于所述挡风板(7)背风侧。

7.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，还包括支撑柱(6)，所述挡风板(7)和所述导风板(8)都设于所述支撑柱(6)。

8.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，还包括第一立柱(34)和第二立柱(32)，所述挡风板(7)设于所述第一立柱(34)，所述挡风板(7)的下方为允许空气流通的开口；所述导风板(8)设于所述第二立柱(32)，所述导风板(8)的顶部低于所述挡风板(7)的底部。

9.根据权利要求8所述的栅栏结构，其特征在于，所述第二立柱(32)位于所述第一立柱(34)靠近钢轨(3)的一侧。

10.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，所述中空部(71)的轮廓线圆滑。

11.根据权利要求10所述的栅栏结构，其特征在于，所述中空部(71)为圆孔或长圆孔。

12.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，所述内凹弧面(17)呈长条形。

13.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，所述导风板(8)的底端距离钢轨(3)所在的道床平面之间为开口通风结构(35)。

14.根据权利要求1-3任一所述的栅栏结构，其特征在于，各所述挡风板(7)上的中空部(71)数量至少为两个，且各所述中空部(71)的形状相同或不同。

15.一种风沙处理设施，其特征在于，包括权利要求1-14任一所述的栅栏结构。

16.根据权利要求15所述的风沙处理设施，其特征在于，还包括槽(10)，所述槽(10)位于所述栅栏结构的底部。

17.根据权利要求15所述的风沙处理设施，其特征在于，所述栅栏结构包括支撑柱(6)，所述槽(10)的中心位于所述挡风板(7)的正下方；或者，所述栅栏结构包括第一立柱(34)和第二立柱(32)，所述槽(10)的中心位于所述挡风板(7)的背风侧。

18.一种路基系统，其特征在于，包括权利要求15-17任一所述的风沙处理设施。