CN114508005B - 一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程的技术领域，公开了一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，其特征在于：包括相互套装配合的外套筒和内套筒，所述外套筒的顶部通过加料机构与轨枕相连，所述内套筒的内部设置有多个补偿套杆，所有补偿套杆的一端均与加料机构相连，另一端均与内套筒的底部连接，所述内套筒的底部还与道碴连接，所述加料机构用于通过弹性结构，将加料杆推到补偿套杆的正上方，持续增加补偿套杆的长度，以补偿道床的沉降量。本发明的整个装置使用简便，性能可靠，实用性强。

Description

一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置

技术领域

本发明涉及土木工程的技术领域，具体涉及一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置。

背景技术

铁路钢轨是铺设在道床上的，道床是轨道的重要组成部分，是轨道框架的基础，其主要作用是支撑轨枕，把轨枕上部的巨大压力均匀地传递给路基面，并固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动。但是在列车车重与行车速度的影响下，道床会发生沉降，从而引起轨道不平顺，而轨道平顺性不良时，在高速条件下轨道不平顺引起的车辆振动、轮轨噪声和轮轨动作用力将大幅度增加，使平稳、舒适、安全性严重恶化，甚至导致列车脱轨，因此，目前通常使用更换或添加道碴来补偿道床的沉降量，以保障轨道平顺，但更换或添加道碴的工作量大，操作繁琐，效率低下。

发明内容

本发明提供了一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，通过拨片结构和竹节式的补偿杆配合工作，控制补偿杆的单向移动，使整个装置纵向延伸，用以补偿道床沉降量，同时采用弹性结构的加料机构持续增加补偿套杆的长度，以补偿由道床沉降引起的钢轨变形量，从而延长整个装置使用寿命，减少因补偿量不够而拆除补偿装置以及再次安装的人力、物力资源，提高生产效果，另外，整个装置使用简便，性能可靠，实用性强。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，包括相互套装配合的外套筒和内套筒，所述外套筒的顶部通过加料机构与轨枕相连，所述内套筒的内部设置有多个补偿套杆，所有补偿套杆的一端均与加料机构相连，另一端均与内套筒的底部连接，所述内套筒的底部还与道碴连接，所述加料机构用于通过弹性结构，将加料杆推到补偿套杆的正上方，持续增加补偿套杆的长度，以补偿道床的沉降量。

进一步，所述加料机构包括环形通道，将所述环形通道的内部空间沿周向均匀划分为多个部分，每个部分均沿周向顺序填满多个加料杆和一个第一弹簧，所述第一弹簧的一个端部与所在部分内部的加料杆相接触，另一个端部与相邻部分内部最近的加料杆相接触，从而将整个环形通道填满；

每个部分的中央均设置有两个延伸通道，分别为第一延伸通道和第二延伸通道，所述第一个延伸通道向朝向圆心的径向方向延伸，所述第二个延伸通道向远离圆心的径向方向延伸，它们的中心线共线，其内部顺序填满多个加料杆，在所述第二个延伸通道的内部还设置有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵在第二延伸通道的端部，另一端抵在与之最近的加料杆上，在第一个延伸通道的底部设置有与补偿套杆外形配合的开口，所述补偿套杆的顶部正对第一个延伸通道内部的一个加料杆的底部设置，

所述第二弹簧用于推动与之相接触的加料杆沿径向方向运动，所述第一弹簧用于推动与之相接触的加料杆沿周向方向运动，从而实现将径向内部的加料杆推到补偿套杆正上方位置，再将周向内部的加料杆推到径向内部的加料杆位置，以加长补偿套杆的长度。

进一步，在每个所述部分的表面开设一个加料口，以方便手动补充加料杆，所述加料杆的外径与环形通道、第一延伸通道和第二延伸通道的内径均相同，所述第一弹簧、第二弹簧分别通过固定螺栓固定设置在环形通道、第二延伸通道的内壁上。

进一步，所述部分设置有五个，每个部分的第一个延伸通道内部设置有一个加料杆，第二延伸通道的内部没有加料杆。

进一步，所述补偿套杆包括竹节式结构的补偿杆，所述补偿杆的上部套装有上拨片筒，下部套装有下拨片筒，所述上拨片筒和下拨片筒之间通过第三弹簧连接，所述第三弹簧套装在补偿杆的外侧，所述补偿杆的每个竹节均呈倒圆台体结构，其顶部正对第一个延伸通道内部的一个加料杆的底部设置，在所述上拨片筒、下拨片筒的内部沿轴向方向均匀间隔设置有多个拨片，每个拨片位置对应一个竹节位置，且均呈圆环结构，其上设置有多条切痕，其内圈卡在倒圆台体结构的小头位置，以确保补偿杆在上拨片筒、下拨片筒内部的单向运动。

进一步，所述拨片包括两个相同结构的半圆环片，在每个所述半圆环片上从内圈向外圈沿径向设置有多条切痕，所述切痕没有到达外圈边缘，

所述补偿杆的顶部与加料杆的底部采用铆接结构配合，每一个加料杆的底部与另一个加料杆的顶部也采用铆接结构配合，所述加料杆也采用竹节式结构。

进一步，所述内套筒呈倒T字形结构，其水平部固定埋入道碴内部，其竖直部呈筒状结构，所述下拨片筒、每个补偿杆的底部均固定连接在内套筒的水平部；所述外套筒呈T字形结构，其水平部通过预置螺栓与轨枕连接，其竖直部也呈筒状结构。

进一步，所述外套筒和内套筒相互配合的部分设置有石墨圈。

本发明有益的技术效果在于：

(1)该补偿装置由道床沉降引起的钢轨变形量产生的弹力和弹簧产生的弹力共同作用来实现自动补偿套杆的伸长，通过上拨片筒内的拨片和补偿杆的倒圆台体结构实现拨片相对于补偿杆的单向移动，使整个装置纵向延伸，用以补偿道床沉降量，整个过程由钢轨变形量所产生的弹力和弹簧的弹力的势能转化为补偿杆的动能，使其伸长，其操作过程自动化，无需人力。

(2)装置内含加料机构，在加料机构的加料下，补偿套杆的长度得以不断加长，从而延长装置使用寿命，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的加料机构的结构示意图；

图3为本发明的加料杆的结构示意图；

图4为本发明的加料口的位置示意图；

图5为本发明的补偿套杆的结构示意图；

其中，1-外套筒，2-内套筒，3-加料机构，31-环形通道，32-加料杆，33-第一弹簧，34-第一延伸通道，35-第二延伸通道，36-第二弹簧，37-加料口，38-紧固螺栓，4-补偿套杆，41-补偿杆，42-上拨片筒，43-下拨片筒，44-第三弹簧，45-拨片，5-预置螺栓，6-石墨圈。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，包括相互套装配合的外套筒1和内套筒2，该外套筒1的顶部通过加料机构3与轨枕相连，该内套筒2的内部设置有多个补偿套杆4，该补偿套杆4的一端均与加料机构3相连，另一端均与内套筒2的底部连接，该内套筒2的底部还与道碴连接，该加料机构3用于通过弹性结构，将加料杆推到补偿套杆4的正上方，持续增加补偿套杆4的长度，以补偿道床的沉降量。这样，通过补偿套杆支撑轨枕和道碴之间的空间，再借助加料机构自动持续增加补偿套杆的长度，从而补偿道床的沉降量，确保轨道平顺性，避免在高速条件下由于轨道不平顺引起的车辆振动、轮轨噪声和轮轨动作用力将大幅度增加，使平稳、舒适、安全性严重恶化，甚至导致列车脱轨，提高列车运行的安全质量。具体如下：

如图2-4所示，该加料机构3包括环形通道31，将环形通道31的内部空间沿周向均匀划分为多个部分，每个部分均沿周向顺序填满多个加料杆32和一个第一弹簧33，该第一弹簧33的一个端部与所在部分内部的加料杆32相接触，另一个端部与相邻部分内部最近的加料杆32相接触，从而将整个环形通道31填满，此时优选加料杆32和第一弹簧33的外径与环形通道31的内径一致，确保一个挨着一个加料杆32放置，它们被第一弹簧33隔成多个部分，如五个部分，每个部分包含三个加料杆32和一个第一弹簧33，另外依据外套筒1的结构，该环形通道31为扁平式的环状结构，方便两者配合在一起，也方便加料杆32的放置，同时还可以借助紧固螺栓38将第一弹簧33固定在环形通道31的内壁上，方便各个第一弹簧33的弹力施加到对应的加料杆32上。

每个部分的中央均设置有两个延伸通道，分别为第一延伸通道34和第二延伸通道35，该第一个延伸通道34向朝向圆心的径向方向延伸，该第二个延伸通道35向远离圆心的径向方向延伸，它们的中心线共线即设置在同一半径所在的直线上，其内部顺序填满多个加料杆32，优选此时加料杆32的外径与第一延伸通道34和第二延伸通道35一致，它们都和环形通道31的内径一致，方便加料杆一个挨一个排列在第一延伸通道34和第二延伸通道35内部，在第二个延伸通道35的内部还设置有第二弹簧36，该第二弹簧36的一端抵在第二延伸通道35的端部，可以借助紧固螺栓38固定在第二延伸通道35的内壁，另一端抵在与之最近的加料杆上，在第一个延伸通道34的底部设置有与补偿套杆4外形配合的开口，该补偿套杆4的顶部正对第一个延伸通道34内部的一个加料杆32的底部设置，该第二弹簧36用于推动与之相接触的加料杆32沿径向方向运动，该第一弹簧33用于推动与之相接触的加料杆沿周向方向运动，这样，当正对补偿套杆4顶部的加料杆由于道床沉降而下降时，第二弹簧36沿径向将径向内部的加料杆推动补偿套杆的正上方位置，与此同时，第一弹簧33沿周向将加料杆推到径向内部的加料杆位置即刚刚移动出去的径向内部的加料杆位置，以加长补偿套杆的长度。

考虑到第一弹簧33、第二弹簧36的弹性问题，多个加料杆32被消耗掉后，需要再补充加料杆以确保借助第一弹簧33、第二弹簧36的弹力，能够推动加料杆到达指定位置，因此，我们在每个部分的表面开设一个加料口37，以方便手动补充加料杆。

如图5所示，该补偿套杆4包括竹节式结构的补偿杆41，在补偿杆41的上部套装有上拨片筒42，下部套装有下拨片筒43，该上拨片筒42和下拨片筒43之间通过第三弹簧44连接，该第三弹簧44套装在补偿杆41的外侧，该补偿杆41的每个竹节均呈倒圆台体结构，其顶部正对第一个延伸通道34内部的一个加料杆的底部设置，在上拨片筒42、下拨片筒43的内部沿轴向方向均匀间隔设置有多个拨片44，每个拨片44位置对应一个竹节位置，且均呈圆环结构，其上设置有多条切痕，其内圈卡在倒圆台体结构的小头位置，这样，由于补偿杆41需要向下运动以给后续的加料杆32提供空间，带有切痕的拨片45能够增加拨片的整体弹性，将其与倒圆台体结构配合，可以方便上拨片筒42向上运动，而如果上拨片筒42向下运动或者补偿杆41向上运动，拨片45会卡在倒圆台体结构的大头截面，以提供相应的反向作用力，加上两个竹节之间的空间有限，反向作用力会更加明显，因此可以确保补偿杆在上拨片筒42、下拨片筒43内部的单向运动。

为了增加反向作用力的作用效果，该拨片44包括两个相同结构的半圆环片，它们拼在一起，可以不是一个整圆环，在半圆环片上从内圈向外圈沿径向设置有多条切痕，但是这些切痕不能够到达外圈边缘。

为了方便加料杆之间连接或者补偿杆和加料杆之间连接，该补偿杆41的顶部与加料杆32的底部采用铆接结构配合，每一个加料杆32的底部与另一个加料杆32的顶部也采用铆接结构配合，如每个加料杆32的底部设置成铆接头，顶部设置呈于铆接头配合的凹口，同时也在补偿杆的顶部设置相同的凹口，方便它们之间的铆接连接，而加料杆也应当设置成和补偿杆相同的结构即采用竹节式结构，每个竹节也呈倒圆台体结构。

该内套筒2呈倒T字形结构，其水平部固定埋入道碴内部，其竖直部呈筒状结构，该下拨片筒42、每个补偿杆41的底部均固定连接在内套筒2的水平部；该外套筒1呈T字形结构，其水平部通过预置螺栓5与轨枕连接，其竖直部也呈筒状结构，加料机构设置3在竖直部的顶部，该外套筒1和内套筒2相互配合的部分即两个竖直部之间设置有石墨圈6，减少两者之间相对运动的摩擦力，确保运行顺滑。

在使用本发明的埋入式补偿装置时，先将外套筒的水平部通过预置螺栓连接到轨枕上，再将内套筒的水平部埋在道碴内，当道床或者地面沉降时，道碴道床的下部会产生间隙，这样内套筒的水平部下方会产生悬空量，列车经过将钢轨及轨枕时产生下压力，带动外套筒、上拨片筒向下压，由于下套筒埋于道碴中，下压过程中道碴会给装置的向下移动带来一定的阻力，此时上拨片筒内部的各个拨片会向下运动，而拨片卡在补偿杆上各个倒圆台体结构的大头截面上，由于拨片的内圈小于大头截面，会对由于道碴阻力导致补偿杆的向上运动趋势产生反向作用力，促使补偿杆保持单向运动，以使整个装置都会被向下压即道床沉降多少，装置也会随之向下移动相同的量；

列车过后，钢轨弹性恢复力带动轨枕、外套筒向上运动，埋在道碴中的内套筒水平部会被道碴压住，加上自身重力，使内套筒不至于和外套筒一起向上运动，同时在第三弹簧的弹力共同作用下，使外套筒带动上拨片筒向上运动，此时上拨片筒内部的拨片向上，由于各个竹节均为倒圆台体结构，拨片受力变弯，沿倒圆台体结构的小头向大头方向运动，从而使上拨片筒和补偿杆产生相对运动即上拨片盒1逐级向上拨动，同时外套筒在石墨圈的润滑作用下相对于内套筒向上运动，直至钢轨完全回复，此时上拨片筒的顶面高于补偿杆的顶面，使得其内部空了一部分，然后，第二弹簧将会推动径向方向的加料杆进入空的这部分，第一弹簧会推动周向内部的加料杆补充径向方向的加料杆缺失，从而使整个补偿套杆的长度加长，以补偿道床沉降量，重复上述过程，持续增加补偿套杆的长度，以补偿道床沉降量。当然如果道床无沉降，装置内各部件不动。

在上述补偿套杆的工作过程中，由于上拨片筒逐渐拔离补偿杆，与补偿杆相互铆合的加料杆也随之拔离加料机构，待装置使用一段时间后，加料杆随补偿杆完全脱离加料机构，新的加料杆此时在第一弹簧、第二弹簧的弹性压力下挤进上拨片筒里，新旧加料杆的底端、顶端可以通过铆接头和凹口进行铆合，在列车经过轨道时对轨道施加的压力作用下新旧加料杆的底端、顶端进行铆合，使补偿杆的长度得以延伸，从而延长装置使用寿命，随着加料机构里加料杆逐渐拔离，可以人工通过加料口补充加料杆，以确保整个装置运行的稳定性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，其特征在于：包括相互套装配合的外套筒和内套筒，所述外套筒的顶部通过加料机构与轨枕相连，所述内套筒的内部设置有多个补偿套杆，所有补偿套杆的一端均与加料机构相连，另一端均与内套筒的底部连接，所述内套筒的底部还与道碴连接，所述加料机构用于通过弹性结构，将加料杆推到补偿套杆的正上方，持续增加补偿套杆的长度，以补偿道床的沉降量；

所述加料机构包括环形通道，将所述环形通道的内部空间沿周向均匀划分为多个部分，每个部分均沿周向顺序填满多个加料杆和一个第一弹簧，所述第一弹簧的一个端部与所在部分内部的加料杆相接触，另一个端部与相邻部分内部最近的加料杆相接触，从而将整个环形通道填满；

每个部分的中央均设置有两个延伸通道，分别为第一延伸通道和第二延伸通道，所述第一个延伸通道向朝向圆心的径向方向延伸，所述第二个延伸通道向远离圆心的径向方向延伸，它们的中心线共线，其内部顺序填满多个加料杆，在所述第二个延伸通道的内部还设置有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵在第二延伸通道的端部，另一端抵在与之最近的加料杆上，在第一个延伸通道的底部设置有与补偿套杆外形配合的开口，所述补偿套杆的顶部正对第一个延伸通道内部的一个加料杆的底部设置，

所述第二弹簧用于推动与之相接触的加料杆沿径向方向运动，所述第一弹簧用于推动与之相接触的加料杆沿周向方向运动，从而实现将径向内部的加料杆推到补偿套杆正上方位置，再将周向内部的加料杆推到径向内部的加料杆位置，以加长补偿套杆的长度；

在每个所述部分的表面开设一个加料口，以方便手动补充加料杆，所述加料杆的外径与环形通道、第一延伸通道和第二延伸通道的内径均相同，所述第一弹簧、第二弹簧分别通过固定螺栓固定设置在环形通道、第二延伸通道的内壁上；

所述补偿套杆包括竹节式结构的补偿杆，所述补偿杆的上部套装有上拨片筒，下部套装有下拨片筒，所述上拨片筒和下拨片筒之间通过第三弹簧连接，所述第三弹簧套装在补偿杆的外侧，所述补偿杆的每个竹节均呈倒圆台体结构，其顶部正对第一个延伸通道内部的一个加料杆的底部设置，在所述上拨片筒、下拨片筒的内部沿轴向方向均匀间隔设置有多个拨片，每个拨片位置对应一个竹节位置，且均呈圆环结构，其上设置有多条切痕，其内圈卡在倒圆台体结构的小头位置，以确保补偿杆在上拨片筒、下拨片筒内部的单向运动。

2.根据权利要求1所述的用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，其特征在于：所述部分设置有五个，每个部分的第一个延伸通道内部设置有一个加料杆，第二延伸通道的内部没有加料杆。

3.根据权利要求1所述的用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，其特征在于：所述拨片包括两个相同结构的半圆环片，在每个所述半圆环片上从内圈向外圈沿径向设置有多条切痕，所述切痕没有到达外圈边缘，

所述补偿杆的顶部与加料杆的底部采用铆接结构配合，每一个加料杆的底部与另一个加料杆的顶部也采用铆接结构配合，所述加料杆也采用竹节式结构。

4.根据权利要求1所述的用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，其特征在于：所述内套筒呈倒T字形结构，其水平部固定埋入道碴内部，其竖直部呈筒状结构，所述下拨片筒、每个补偿杆的底部均固定连接在内套筒的水平部；所述外套筒呈T字形结构，其水平部通过预置螺栓与轨枕连接，其竖直部也呈筒状结构。

5.根据权利要求4所述的用于轨交道床沉降的埋入式补偿装置，其特征在于：所述外套筒和内套筒相互配合的部分设置有石墨圈。

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