CN114059399A - 一种无缝齿条轨道结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铁路轨道技术领域，具体涉及一种无缝齿条轨道结构，包括钢轨、齿条、扣件系统和轨枕，所述钢轨、所述齿条均通过所述扣件系统固定连接于所述轨枕的上方，所述齿条位于两条所述钢轨之间，所述齿条的断面为工字形，所述齿条的齿条轨头设有轮齿，相邻两根所述齿条之间通过焊接进行无缝连接。本发明通过加工工字形轨头形成齿条结构，既增强了齿条结构抗弯性能，又能加长单元齿条的长度，使得单元齿条的末端能通过焊接形成无缝齿条，齿条与钢轨的力学性能更加协调，轨道结构的服役性能更好，提升了列车运行的平稳性。

Description

一种无缝齿条轨道结构
技术领域
本发明涉及铁路轨道技术领域，特别是一种无缝齿条轨道结构。
背景技术
齿轨交通是一种适用于山区中短距离、中小客流量运输的轨道交通系统。相比于传统形式的轨道交通，其显著特点是轨道中间铺设有一条与钢轨平行的齿条或阶梯状齿，同时在转向架车轴上安装有相对应的齿轮。由于齿轨交通系统一般适用于大坡道区间，轨道结构承担着来自列车牵引的纵向力，同时还承担着整个列车-轨道系统重力的纵向分力，以及曲线地段的横向力。因此，轨道结构需要具备较大的纵、横向阻力，以支承列车的平稳运行。
目前，国内外齿轨结构多采用单元式有缝齿轨结构，即采用一定单位长度的齿条，通过接头(接头夹板与螺栓)连接成长齿条。受制于传统齿轨加工工艺，齿条结构的单元长度一般不大于3m。大量齿条接头不仅增加了施工养护成本，同时，接头作为齿轨结构的薄弱环节，也影响了列车运行的平稳性与舒适性。
此外，由于齿轮与齿轨之间啮合传动的高精度要求，以及钢轨-道砟道床-桥梁结构体系纵向力和变形传递的复杂性，单元式有缝齿轨结构对于下部桥梁结构的纵向变形要求极为苛刻，从而导致国内外齿轨铁路至今尚未有大跨桥梁上的应用、即使一般的桥梁也需要采用造价较高的拱桥结构以控制变形。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种无缝齿条轨道结构，通过加工“工”字形轨头形成齿条结构，既增强了齿条结构抗弯性能，又能在单元齿条的末端通过焊接形成无缝齿条，提升列车运行的平稳性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种无缝齿条轨道结构，包括钢轨、齿条、扣件系统和轨枕，所述钢轨、所述齿条均通过所述扣件系统固定连接于所述轨枕的上方，所述齿条位于两条所述钢轨之间，所述齿条的断面为工字形，所述齿条的齿条轨头设有轮齿，相邻两根所述齿条之间通过焊接进行无缝连接。
本发明的无缝齿条轨道结构采用“工”字形断面加工成齿，既提升了齿条的抗弯性能，又能加长单元齿条的长度，保证了齿条沿线路方向直线度的同时，又去除了原有结构齿条接头，可有效降低施工、运营、维护的成本，且无缝结构能大幅提升列车运行时乘客的舒适性。
本发明的无缝齿条轨道结构齿条与齿条通过焊接形成无缝构造，实现了与钢轨相同形式的无缝构造，使得齿条与钢轨的力学性能更加协调，轨道结构的服役性能更好。
作为本发明的优选方案，相邻两根所述齿条之间通过铝热焊进行无缝连接。
焊接位置根据齿条端部结构形式，同位齿顶或齿根部位焊接，作为本发明的优选方案，焊接位置位于齿根部，形成一个完整的齿形，有益于齿条的力学性能。
作为本发明的优选方案，所述齿条采用整体锻造或铸造成齿，所述齿条与所述钢轨等长。
作为本发明的优选方案，所述轨枕为由若干横向钢轨枕、纵向钢轨枕相互连接形成的壳筏结构。
本发明的无缝齿条轨道结构通过纵、横向钢轨枕焊接形成壳筏式框架轨枕，大增强了轨道结构的纵、横向阻力，稳固的基础提升了大坡道地段列车运行的平稳性与舒适性。
作为本发明的优选方案，所述纵向钢轨枕焊接连接于所述横向钢轨枕的两端。
作为本发明的优选方案，所述纵向钢轨枕焊接连接于所述横向钢轨枕的中部。
作为本发明的优选方案，所述横向钢轨枕、所述纵向钢轨枕均为倒U形结构。在倒U形结构中可填充大量的碎石道砟，从而增加壳筏式框架轨枕的纵、横向阻力。
作为本发明的优选方案，所述倒U形结构的两端呈倒刺结构，进一步增强壳筏式框架轨枕的纵、横向阻力。
作为本发明的优选方案，横向钢轨枕顶面设有螺栓孔，所述螺栓孔用于安装所述钢轨和所述齿条。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的无缝齿条轨道结构采用“工”字形断面加工成齿，既提升了齿条的抗弯性能，又能加长单元齿条的长度，保证了齿条沿线路方向直线度的同时，又去除了原有结构齿条接头，可有效降低施工、运营、维护的成本，且无缝结构能大幅提升列车运行时乘客的舒适性。
2、本发明的无缝齿条轨道结构齿条与齿条通过焊接形成无缝构造，实现了与钢轨相同形式的无缝构造，使得齿条与钢轨的力学性能更加协调，轨道结构的服役性能更好。
3、本发明的无缝齿条轨道结构通过纵、横向钢轨枕焊接形成壳筏式框架轨枕，大增强了轨道结构的纵、横向阻力，稳固的基础提升了大坡道地段列车运行的平稳性与舒适性。
4、本发明的无缝齿条轨道结构的横向钢轨枕、纵向钢轨枕均为倒U形结构，在倒U形结构中可填充大量的碎石道砟，从而增加壳筏式框架轨枕的纵、横向阻力。
5、本发明的无缝齿条轨道结构从根本上解放机械精度的齿条系统对于下部基础结构的约束，能显著控制工程投资，提高齿轨铁路在不同地形地质地貌条件下的适应性。
附图说明
图1是无缝齿条轨道结构示意图；
图2是实施例1所述壳筏式框架轨枕结构示意图；
图3是实施例2所述壳筏式框架轨枕结构示意图；
图4是纵、横向钢轨枕断面示意图；
图5是横向钢轨枕示意图；
图6是齿条断面示意图；
图7是齿条侧面示意图；
图8是无缝齿条焊接示意图。
图标：1-钢轨，2-齿条，21-齿条轨头，22-齿条焊缝，3-扣件系统，4-轨枕，41-横向钢轨枕，411-钢轨扣件螺栓孔，412-齿条扣件螺栓孔，42-纵向钢轨枕。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1、2所示，一种无缝齿条轨道结构包括壳筏式框架轨枕4、扣件系统3、钢轨1和齿条2，壳筏式框架轨枕4由若干横向钢轨枕41通过两侧焊接纵向钢轨枕42形成壳筏结构(钢轨枕纵、横向相互连接形成筏形结构)。钢轨1沿线路方向布置在壳筏式框架轨枕4上方两侧，通过扣件系统3与壳筏式框架轨枕4连接；齿条2沿线路方向布置在壳筏式框架轨枕4上方两根钢轨1中间，通过扣件系统3与壳筏式框架轨枕4连接。
横向钢轨枕41、纵向钢轨枕42之间的焊接优选角缝焊，确保焊接之后壳筏式框架轨枕4连接的可靠性与稳定性。
如图4所示，横向钢轨枕41、纵向钢轨枕42的断面为倒U形构造，下部开口两侧呈倒刺结构，在倒U形构造中可填充大量的碎石道砟，从而增加壳筏式框架轨枕4的纵、横向阻力。
如图5所示，横向钢轨枕41顶部与钢轨1、齿条2安装的对应位置分别设置钢轨扣件螺栓孔411、齿条扣件螺栓孔412。根据扣压方式的选择，选用合理的扣件系统3，钢轨1与齿条2的扣件系统优选相同类形的扣件系统3，减小扣件种类的同时也能降低施工养护工作量，减少相应成本。
如图6、7所示，齿条2断面为工字形，齿条轨头21根据车辆齿轮结构形式设置相应高度，一般地，齿条轨头21高出普通钢轨1轨头约75mm，齿条轨头21部位根据车辆齿轮设置齿形相同的轮齿，单元齿条的长度根据齿形参数确定，优选与钢轨等长(12.5m或者25m)，且齿条端部优选加工为齿根部分的1/2。
如图8所示，齿条整体结构优选锻造或铸造成齿，通过铣削加工保证精度要求。相邻两根齿条2之间通过焊接(优选铝热焊)形成长条，实现无缝齿条结构(图8中标记22为齿条焊缝)。焊接位置根据齿条端部结构形式，同位齿顶或齿根部位焊接，优选齿根部位焊接，形成一个完整的齿形，有益于齿条的力学性能。
实施例2
如图3所示，区别于实施例1，实例2中壳筏式框架轨枕4由若干横向钢轨枕41通过中间位置焊接纵向钢轨枕42形成壳筏结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，包括钢轨(1)、齿条(2)、扣件系统(3)和轨枕(4)，所述钢轨(1)、所述齿条(2)均通过所述扣件系统(3)固定连接于所述轨枕(4)的上方，所述齿条(2)位于两条所述钢轨(1)之间，所述齿条(2)的断面为工字形，所述齿条(2)的齿条轨头(21)设有轮齿，相邻两根所述齿条(2)之间通过焊接进行无缝连接。
2.根据权利要求1所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，相邻两根所述齿条(2)之间通过铝热焊进行无缝连接。
3.根据权利要求2所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，焊接位置位于齿根部。
4.根据权利要求1所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，所述齿条(2)采用整体锻造或铸造成齿，所述齿条(2)与所述钢轨(1)等长。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，所述轨枕(4)为由若干横向钢轨枕(41)、纵向钢轨枕(42)相互连接形成的壳筏结构。
6.根据权利要求5所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，所述纵向钢轨枕(42)焊接连接于所述横向钢轨枕(41)的两端。
7.根据权利要求5所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，所述纵向钢轨枕(42)焊接连接于所述横向钢轨枕(41)的中部。
8.根据权利要求5所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，所述横向钢轨枕(41)、所述纵向钢轨枕(42)均为倒U形结构。
9.根据权利要求8所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，所述倒U形结构的两端呈倒刺结构。
10.根据权利要求5所述的一种无缝齿条轨道结构，其特征在于，横向钢轨枕(41)顶面设有螺栓孔，所述螺栓孔用于安装所述钢轨(1)和所述齿条(2)。
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