CN115110347A - 一种刚度非均匀减振扣件及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刚度非均匀减振扣件及其设计方法；压缩型减振扣件在受到车轮垂向和横向的载荷时，由于弹性减振层受到非均匀载荷(钢轨内侧载荷小，钢轨外侧载荷大)而发生不均匀变形，从而导致钢轨及上铁垫板发生偏转，造成轨头横向位移增大，扣件横向稳定性降低的问题；本方法针对该问题，通过仿真计算和实际测试，对常规刚度均匀化设计的减振扣件钢轨以及上铁垫板偏转情况进行分析；经过计算得出减振垫不同部位的受力情况，对减振垫进行刚度分均匀化设计；从而保证减振扣件具有较好减振效果的同时，大幅提升了线路的安全稳定性，并且结构简单、安装维护方便。

Description

一种刚度非均匀减振扣件及其设计方法

技术领域

本发明涉及轨道交通设备技术领域，尤其涉及一种刚度非均匀减振扣件及其设计方法。

背景技术

在城市轨道交通领域，双层减振扣件是最常用的中等减振。随着社会对减振降噪的重视度日益增加，轨道市场对减振扣件有了更高的减振性能需求。扣件的减振性能与其垂向刚度有着直接关系，刚度越低，减振性能越好。钢轨受到车轮垂向载荷和横向载荷的两重作用，扣件的垂向刚度降低会间接导致钢轨横向稳定性变差，现有双层减振扣件难以满足减振性能和稳定性的双重要求。

目前，在城市轨道交通领域，可采用扣件减振和道床减振两种措施来实现轨道的高等减振。相比道床减振，采用扣件减振有着施工简单、维护方便、造价成本低的优势。现在应用较多的高等减振扣件有浮轨扣件、多层减振扣件和ZK扣件。

对于浮轨扣件，存在波磨问题突出、零部件不通用、施工维护困难以及有缝线路钢轨接头处无法使用的问题。因此，采用压缩型减振扣件更有实用优势。一般来讲，减振扣件刚度越低，减振效果越好。但对于压缩型减振扣件，刚度越低，轨头偏移越大，这两个指标相互矛盾。目前，市场上针对提升压缩型减振扣件横向稳定性的问题基本都采用了增设横向限位装置的办法，在下铁垫板两端向上伸出挡肩，然后在上、下铁垫板之间放置填充块，通过下铁垫板来约束上铁垫板的横向位移以及偏转。采用该设计方案，一方面，并不能限制由于轨下垫非均匀变形而导致的钢轨偏转，提升钢轨横向稳定性作用有限。另一方面，随着填充块的磨损，上、下铁垫板在横向出现配合间隙，此时下铁垫板的挡肩对上铁垫板起不到横向限位功能。再者，采用该结构，额外增加了扣件零部件数量，不利于生产成本控制和后期的维护。目前，市场上均未实现通过扣件刚度非均匀化设计来提升扣件横向稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够有效解决轨道扣件由于受力不均造成部件损伤的刚度非均匀减振扣件。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种刚度非均匀减振扣件，其特征在于：包括轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板、固定装置；所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板自上而下逐层设置；所述的轨下垫为长方体橡胶垫且所述的轨下的下方设置圆形凸点设置；所述的下铁垫板为与上铁垫板形状相同的板，所述的隔振板为对应下铁垫板上安装槽形状的板；所述的板下减振垫为形状与隔振板相同的橡胶垫且所述的板下减振垫安装于安装槽内。

一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，包括：

所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫和下铁垫板的设计步骤包括：

步骤一、整体装置刚度确定

根据钢轨动态下沉量以及减振性能要求确定出减振扣件静刚度的设计范围；

步骤二、减振垫刚度匹配

对所述的轨下垫进行静态刚度确定；

对所述的中减振垫、隔振板、板下减振垫组合进行静态刚度确定；

同时要求所述的轨下垫的静态刚度和所述的中减振垫、隔振板、板下减振垫组合的静态刚度进行组合满足所述的步骤一种确定的整体装置的静态刚度；

步骤三、变形分析

所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫和下铁垫板进行使用时，会受到垂向和横向的载荷，通过测量和计算获得垂向和横向的偏转角；

步骤四、载荷分析

对所述的步骤三中获得的相关参数进行分析计算；

步骤五、刚度非均匀设计

当整体装置的减振垫刚度为均匀设计时，所述的轨下垫、中减振垫和板下减振垫因受到非均匀载荷而发生非均匀变形，从而导致上铁垫板以及钢轨发生偏转；要使钢轨及上铁垫板不因减振垫非均匀变形而发生偏转，需使所述的轨下垫、中减振垫和板下减振垫在受到非均匀载荷时仍能够均匀变形。

优选的，所述的步骤一、整体装置刚度确定

所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板和绝缘耦合垫板的整体静刚度为6kN/mm时，钢轨的动态下沉量为3.71mm(60kg/m钢轨，车速120km/h)，刚好满足钢轨动态下沉量≤4mm的要求；从而确定出减振扣件静刚度的下限值为6kN/mm；根据减振扣件对比一般弹性分开式扣件减振性能≥10dB要求，得出扣件静刚度的上限值为10kN/mm。

优选的，所述的步骤二、减振垫刚度匹配

所述的轨下垫对钢轨起到直接支撑作用，轨下垫的刚度设计需要考虑多方面问题。轨下垫刚度过低，容易造成弹条振幅大、钢轨旋转角度偏大、轨距块磨损加剧、轨下垫自身强度较低易损坏等问题，从而引起弹条疲劳寿命降低、钢轨稳定性变差、轨距块磨损严重使用寿命降低等问题；轨下垫刚度过高，将使轨下垫的约束阻尼降低，钢轨振动衰减慢，减振效果变差，另外，过高刚度的轨下垫易诱发弹条发生共振，降低弹条寿命，对于减振扣件来说，轨下垫的静刚度设计值为40kN/mm；

所述的中减振垫和板下减振垫的静刚度设计值为40kN/mm的条件下，要实现较低的扣件组装刚度，就要求中间弹性层有着较低的静刚度；在减振扣件组装刚度一致情况下，将中间弹性层设计为两层弹性减振垫的复合结构，减振垫的疲劳寿命有明显优势，根据扣件组装刚度要求，中间弹性层的刚度可设计为7～12kN/mm。

优选的，所述的步骤三、变形分析

通过仿真计算并结合实际测试得出钢轨在受到垂向和横向载荷时钢轨两侧轨脚的垂向位移钢轨内侧d₁和钢轨外侧d₂以及上铁垫板两侧的垂向位移钢轨内侧d₃和钢轨外侧d₄，结合垂向位移取值点的间距就能计算得出钢轨的偏转角α₂以及上铁垫板的偏转角α₁；其中钢轨的偏转角等于上铁垫板偏转角与轨下垫发生的非均匀变形角之和，那么轨下垫发生的非均匀变形角度α＝α₂-α₁。

优选的，所述的步骤四、载荷分析

所述的轨下垫刚度均匀设计的轨下垫在受到钢轨非均匀载荷时，发生一定的非均匀变形；不考虑轨下垫纵向长度，钢轨受到的横向载荷全部传递于上铁垫板弹条座，轨下垫受到的垂向载荷通过上铁垫板全部传递至所述的中减振垫、隔振板、板下减振；

其中，所述的轨下垫整体刚度为K，有效弹性总长度(横向)为L，受到的垂向载荷为F；

计算得到所述的轨下垫自钢轨内侧向钢轨外侧受到的分布载荷为：

同理，对于中减振垫、隔振板、板下减振，自钢轨内侧向钢轨外侧受到的分布载荷为：

其中，中减振垫、隔振板、板下减振作为整体刚度为K₁，有效弹性总长度(横向)为L₁，受到的垂向载荷为F。

优选的，所述的步骤五、刚性非均匀设计

当减振扣件的减振垫刚度为均匀设计时，减振垫因受到非均匀载荷而发生非均匀变形，从而导致上铁垫板以及钢轨发生偏转。要使钢轨及上铁垫板不因减振垫非均匀变形而发生偏转，需使减振垫在受到非均匀载荷时仍能够均匀变形；

对于轨下垫，其整体刚度为K，在受到垂向载荷F时，垂向平均变形量h₀为：

H₀＝F/K

所述的轨下垫在受到非均匀分布载荷q_x时，所有区域保持变形量一致，即均为平均变形量h₀，那么就要求其刚度自钢轨内侧向钢轨外侧的变化规则为：

同理，对于中减振垫、隔振板、板下减振，其刚度自钢轨内侧向钢轨外侧的变化规则为：

在实际生产加工中，考虑到减振垫模具设计和生产工艺，完全按照上述公式对减振垫进行刚度非均匀设计难度较大。钢轨及上铁垫板的偏转主要是沿着中心线进行的，可对减振垫沿中心线分成钢轨内侧和钢轨外侧两个区域进行刚度非均匀设计。

对于轨下垫，以中心线为界限，其钢轨内外两侧的刚度可分别设计为：

所述的轨下垫在钢轨内侧部分的刚度

所述的轨下垫在钢轨外侧部分的刚度

本发明的有益效果在于：在保持压缩型减振扣件低刚度(6kN/mm～10kN/mm)，减振效果≥10dB的同时，有效保证了减振扣件的横向稳定性，将轨头动态横向位移控制在2mm以内；同时本装置还具备以下有益效果

(1)高稳定、高减振效果

本装置采用了三层弹性垫板——“非线性高扭抗橡胶垫板”，这种橡胶弹性垫板具有“低载荷低刚度，高载荷高刚度”的非线性特性，而且橡胶垫板从无负载开始工作，而不受螺栓紧锢力的影响，充分利用了橡胶的弹性，可以最大限度的获得低动态刚度，具有良好的减振降噪效果。该扣件上、下铁垫板直接接触，而无连接套结构，减少了上下铁垫板之间的横向配合数量，并且上、下铁垫板配合区域采用精密加工方式，两者配合间隙极低，这样就有效增强了扣件下铁垫板对上铁垫板的约束，从而提升扣件的横向稳定性。另外该扣件的下铁垫板为一体式非通空式结构，相比于市面上一些采用支撑柱结构或者通空式结构的高等减振扣件有着更好的安全稳定性。

(2)低剪切底板连结结构设计

本装置下铁垫板下只设计了一层低密度聚乙烯垫板，即绝缘耦合垫板，这层垫板仅是对下铁垫板与轨枕顶面的刚性接触起耦合作用，其刚度较大，不是弹性提供元件。在受载时变形极小，绝大部分横向剪切力被耦合垫板与铁垫板、轨枕顶面间摩擦力抵消，有效降低了道钉承受的剪切力，增加了道钉使用寿命和安全性。

(3)调高能力和调距能力设计

为克服由于基础工程施工误差、桥梁徐变上拱、桥墩不均匀沉降和路基不均匀沉降等原因造成的轨道不平顺，要求扣件系统必须具备较大的调整钢轨高低和左右位置的能力。特别是无碴轨道，轨道的调整能力几乎完全由扣件来实现，扣件的调高和调距能力非常关键；本装置通过轨距块及盖板进行调距，最大可实现不小于-12～+8mm的轨距调整量；调高通过在轨下或扣件下加入调高垫板实现，可达0～30mm的调高量，或(-4～+26)mm的调高量，这些设置完全可以满足线路的铺设要求。

附图说明

图1为一种刚度非均匀减振扣件设计方法的流程示意图。

图2为一种刚度非均匀减振扣件的整体装置拆分结构示意图。

图3为一种刚度非均匀减振扣件的整体装置总装结构示意图。

图4为一种刚度非均匀减振扣件设计方法的轨道受力分析示意图。

图5为一种刚度非均匀减振扣件设计方法的轨下垫受力分析示意图。

图6为一种刚度非均匀减振扣件设计方法的整体装置变形受力分析图。

其中：1、轨下垫；2、上铁垫板；3、中减振垫；4、隔振板；5、板下减振垫；6、下铁垫板；7、固定装置。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-3所示，一种刚度非均匀减振扣件，包括轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5、下铁垫板6和固定装置7；轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5和下铁垫板6自上而下逐层设置，其中轨下垫1直接与钢轨接触，实现对钢轨的支撑且起到减振作用，上铁垫板2用于进行钢轨的固定并配合其他结构实现整体轨道扣件的固定功能，中减振垫3、隔振板4和板下减振垫5组合实现对装置减振效果的提高，在保证装置支撑刚性的前提下提高装置的减振效果，下铁垫板6配合上铁垫板2实现整体整体装置的固定；轨下垫1为长方体橡胶垫且轨下的下方设置圆形凸点设置；下铁垫板6为与上铁垫板2形状相同的板，隔振板4为对应下铁垫板6上安装槽形状的板；板下减振垫5为形状与隔振板4相同的橡胶垫且板下减振垫5安装于安装槽内。

如图1所示，一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，包括：

轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5和下铁垫板6的设计步骤包括：

步骤一、整体装置刚度确定

根据钢轨动态下沉量以及减振性能要求确定出减振扣件静刚度的设计范围；

步骤二、减振垫刚度匹配

对轨下垫1进行静态刚度确定；

对中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5组合进行静态刚度确定；

同时要求轨下垫1的静态刚度和中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5组合的静态刚度进行组合满足步骤一种确定的整体装置的静态刚度；

步骤三、变形分析

轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5和下铁垫板6进行使用时，会受到垂向和横向的载荷，通过测量和计算获得垂向和横向的偏转角；

步骤四、载荷分析

对步骤三中获得的相关参数进行分析计算；

步骤五、刚度非均匀设计

当整体装置的减振垫刚度为均匀设计时，轨下垫1、中减振垫3和板下减振垫5因受到非均匀载荷而发生非均匀变形，从而导致上铁垫板2以及钢轨发生偏转；要使钢轨及上铁垫板2不因减振垫非均匀变形而发生偏转，需使轨下垫1、中减振垫3和板下减振垫5在受到非均匀载荷时仍能够均匀变形。

步骤一、整体装置刚度确定中，轨下垫1、上铁垫板2、中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5、下铁垫板6和绝缘耦合垫板的整体静刚度为6kN/mm时，钢轨的动态下沉量为3.71mm(60kg/m钢轨，车速120km/h)，刚好满足钢轨动态下沉量≤4mm的要求；从而确定出减振扣件静刚度的下限值为6kN/mm；根据减振扣件对比一般弹性分开式扣件减振性能≥10dB要求，得出扣件静刚度的上限值为10kN/mm。

步骤二、减振垫刚度匹配中，轨下垫1对钢轨起到直接支撑作用，轨下垫1的刚度设计需要考虑多方面问题。轨下垫1刚度过低，容易造成弹条振幅大、钢轨旋转角度偏大、轨距块磨损加剧、轨下垫1自身强度较低易损坏等问题，从而引起弹条疲劳寿命降低、钢轨稳定性变差、轨距块磨损严重使用寿命降低等问题；轨下垫1刚度过高，将使轨下垫1的约束阻尼降低，钢轨振动衰减慢，减振效果变差，另外，过高刚度的轨下垫1易诱发弹条发生共振，降低弹条寿命，对于减振扣件来说，轨下垫1的静刚度设计值为40kN/mm；

中减振垫和板下减振垫5的静刚度设计值为40kN/mm的条件下，要实现较低的扣件组装刚度，就要求中间弹性层有着较低的静刚度；在减振扣件组装刚度一致情况下，将中间弹性层设计为两层弹性减振垫的复合结构，减振垫的疲劳寿命有明显优势，根据扣件组装刚度要求，中间弹性层的刚度可设计为7～12kN/mm。

步骤三、变形分析中，通过仿真计算并结合实际测试得出钢轨在受到垂向和横向载荷时钢轨两侧轨脚的垂向位移钢轨内侧d₁和钢轨外侧d₂以及上铁垫板两侧的垂向位移钢轨内侧d₃和钢轨外侧d₄，结合垂向位移取值点的间距就能计算得出钢轨的偏转角α₂以及上铁垫板2的偏转角α₁；其中钢轨的偏转角等于上铁垫板2偏转角与轨下垫1发生的非均匀变形角之和，那么轨下垫1发生的非均匀变形角度α＝α₂-α₁。

步骤四、载荷分析中，轨下垫1刚度均匀设计的轨下垫1在受到钢轨非均匀载荷时，发生一定的非均匀变形；不考虑轨下垫1纵向长度，钢轨受到的横向载荷全部传递于上铁垫板2弹条座，轨下垫1受到的垂向载荷通过上铁垫板2全部传递至中减振垫3、隔振板4、板下减振；

其中，轨下垫1整体刚度为K，有效弹性总长度(横向)为L，受到的垂向载荷为F；

计算得到轨下垫1自钢轨内侧向钢轨外侧受到的分布载荷为：

同理，对于中减振垫3、隔振板4、板下减振，自钢轨内侧向钢轨外侧受到的分布载荷为：

其中，中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5作为整体刚度为K₁，有效弹性总长度(横向)为L₁，受到的垂向载荷为F。

步骤五、刚性非均匀设计中，当减振扣件的减振垫刚度为均匀设计时，减振垫因受到非均匀载荷而发生非均匀变形，从而导致上铁垫板2以及钢轨发生偏转。要使钢轨及上铁垫板2不因减振垫非均匀变形而发生偏转，需使减振垫在受到非均匀载荷时仍能够均匀变形；

对于轨下垫1，其整体刚度为K，在受到垂向载荷F时，垂向平均变形量h₀为：

H₀＝F/K

轨下垫1在受到非均匀分布载荷q_x时，所有区域保持变形量一致，即均为平均变形量h₀，那么就要求其刚度自钢轨内侧向钢轨外侧的变化规则为：

同理，对于中减振垫3、隔振板4、板下减振，其刚度自钢轨内侧向钢轨外侧的变化规则为：

对于轨下垫1，以中心线为界限，其钢轨内外两侧的刚度可分别设计为：

轨下垫1在钢轨内侧部分的刚度

轨下垫1在钢轨外侧部分的刚度

示例：将前面的轨下垫1示例参数代入式中，得到在该工况条件下轨下垫1内外两侧的刚度可分别设计为13.89kN/mm和26.11kN/mm来达到轨下垫1在受到非均匀载荷时能够均匀变形，抑制钢轨偏转的目的。

同理，可计算得出中减振垫3、隔振板4、板下减振垫5钢轨内侧和外侧的刚度分布。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种刚度非均匀减振扣件，其特征在于：包括轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板、固定装置；所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板自上而下逐层设置；所述的轨下垫为长方体橡胶垫且所述的轨下的下方设置圆形凸点设置；所述的下铁垫板为与上铁垫板形状相同的板，所述的隔振板为对应下铁垫板上安装槽形状的板；所述的板下减振垫为形状与隔振板相同的橡胶垫且所述的板下减振垫安装于安装槽内。

2.根据权利要求1所述的一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，其特征在于：所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫和下铁垫板的设计步骤包括：

步骤一、整体装置刚度确定

根据钢轨动态下沉量以及减振性能要求确定出减振扣件静刚度的设计范围；

步骤二、减振垫刚度匹配

对所述的轨下垫进行静态刚度确定；

对所述的中减振垫、隔振板、板下减振垫组合进行静态刚度确定；

同时要求所述的轨下垫的静态刚度和所述的中减振垫、隔振板、板下减振垫组合的静态刚度进行组合满足所述的步骤一种确定的整体装置的静态刚度；

步骤三、变形分析

所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫和下铁垫板组成的扣件系统在工作时会受到车轮垂向和横向的载荷。通过测量和计算获得钢轨以及上铁垫板的偏转角；

步骤四、载荷分析

对所述的步骤三中获得的相关参数进行分析计算；

步骤五、刚度非均匀设计

当整体装置的减振垫刚度为均匀设计时，所述的轨下垫、中减振垫和板下减振垫因受到非均匀载荷而发生非均匀变形，从而导致上铁垫板以及钢轨发生偏转；要使钢轨及上铁垫板不因减振垫非均匀变形而发生偏转，需使所述的轨下垫、中减振垫和板下减振垫在受到非均匀载荷时仍能够均匀变形。

3.根据权利2所述的一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，其特征在于：所述的步骤一、整体装置刚度确定

所述的轨下垫、上铁垫板、中减振垫、隔振板、板下减振垫、下铁垫板和绝缘耦合垫板的整体静刚度为6kN/mm时，钢轨的动态下沉量为3.71mm(60kg/m钢轨，车速120km/h)，满足钢轨动态下沉量≤4mm的要求；从而确定出减振扣件静刚度的下限值为6kN/mm；根据减振扣件对比一般弹性分开式扣件减振性能≥10dB要求，得出扣件静刚度的上限值为10kN/mm。

4.根据权利2所述的一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，其特征在于：所述的步骤二、减振垫刚度匹配

所述的轨下垫对钢轨起到直接支撑作用，轨下垫的刚度设计需要考虑多方面问题。轨下垫刚度过低，钢轨旋转角度偏大、轨距块磨损加剧、轨下垫自身强度较低易损坏等问题，钢轨稳定性变差、轨距块磨损严重使用寿命降低等问题；轨下垫刚度过高，将使轨下垫的约束阻尼降低，钢轨振动衰减慢，减振效果变差，另外，过高刚度的轨下垫易诱发弹条发生共振，降低弹条寿命，对于减振扣件来说，轨下垫的静刚度设计为40kN/mm；

所述的中减振垫和板下减振垫的静刚度设计值为40kN/mm的条件下，要实现较低的扣件组装刚度，就要求中间弹性层有着较低的静刚度；在减振扣件组装刚度一致情况下，将中间弹性层设计为两层弹性减振垫的复合结构，减振垫的疲劳寿命有明显优势，根据扣件组装刚度要求，中间弹性层的刚度可设计为7～12kN/mm。

5.根据权利2所述的一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，其特征在于：所述的步骤三、变形分析

通过仿真计算并结合实际测试得出钢轨在受到垂向和横向载荷时钢轨两侧轨脚的垂向位移钢轨内侧d₁和钢轨外侧d₂以及上铁垫板两侧的垂向位移钢轨内侧d₃和钢轨外侧d₄，结合垂向位移取值点的间距就能计算得出钢轨的偏转角α₂以及上铁垫板的偏转角α₁；其中钢轨的偏转角等于上铁垫板偏转角与轨下垫发生的非均匀变形角之和，那么轨下垫发生的非均匀变形角度α＝α₂-α₁。

6.根据权利2所述的一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，其特征在于：所述的步骤四、载荷分析

所述的轨下垫刚度均匀设计的轨下垫在受到钢轨非均匀载荷时，发生一定的非均匀变形；不考虑轨下垫纵向长度，钢轨受到的横向载荷全部传递于上铁垫板弹条座，轨下垫受到的垂向载荷通过上铁垫板全部传递至所述的中减振垫、隔振板、板下减振；

其中，所述的轨下垫整体刚度为K，有效弹性总长度(横向)为L，受到的垂向载荷为F；

计算得到所述的轨下垫自钢轨内侧向钢轨外侧受到的分布载荷为：

同理，对于中减振垫、隔振板和板下减振垫组成的复合弹性层，自钢轨内侧向钢轨外侧受到的分布载荷为：

其中，中减振垫、隔振板、板下减振作为整体刚度为K₁，有效弹性总长度(横向)为L₁，受到的垂向载荷为F。

7.根据权利2所述的一种刚度非均匀减振扣件的设计方法，其特征在于：所述的步骤五、刚性非均匀设计

当减振扣件的减振垫刚度为均匀设计时，减振垫因受到非均匀载荷而发生非均匀变形，从而导致上铁垫板以及钢轨发生偏转。要使钢轨及上铁垫板不因减振垫非均匀变形而发生偏转，需使减振垫在受到非均匀载荷时仍能够均匀变形；

对于轨下垫，其整体刚度为K，在受到垂向载荷F时，垂向平均变形量h₀为：

H₀＝F/K

所述的轨下垫在受到非均匀分布载荷q_x时，所有区域保持变形量一致，即均为平均变形量h₀，那么就要求其刚度自钢轨内侧向钢轨外侧的变化规则为：

同理，对于中减振垫、隔振板和板下减振垫组成的复合弹性层，其刚度自钢轨内侧向钢轨外侧的变化规则为：

对于轨下垫，以中心线为界限，其钢轨内外两侧的刚度可分别设计为：

所述的轨下垫在钢轨内侧部分的刚度

所述的轨下垫在钢轨外侧部分的刚度

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