CN1260850A - 钢轨的安装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于铁道轨床结构如固定干线上的钢轨安装结构,它包括一个弹性衬板(3),该弹性衬板位于轨底和一个混凝土轨枕形式的硬支座(6)之间,且设有两个用于钢轨固定螺栓(7)的通孔。解决办法是选择串接安装,即,弹性衬板(3)与一个弹性衬垫(1)以这样的方式组合:在衬板上面的附加衬垫直接放在轨底下面,在此,一个用来将钢轨固定的金属底板(2)把衬垫(1)与衬板(3)分隔开。根据本发明,该弹性衬板(3)由一个单件的硫化橡胶组成,它用橡胶混合物制成且具有三个涉及隆起(有效面)和凹座(非有效面)新型排列的结构区,在此,在中区内的非有效面比两个侧区的非有效面深。本发明还涉及弹性衬板(3)的其他结构特征。

Description

钢轨的安装结构
本发明涉及一种用于铁道轨床结构如固定干线上的钢轨安装结构，它包括一个弹性衬板，该弹性衬板位于轨底和一个硬支座(例如，混凝土支板、钢枕、混凝土轨枕)之间，且大多设有两个用于钢轨固定螺栓的通孔，在此，该弹性衬板。
-由一个单件的硫化橡胶组成，它用橡胶混合物制成，特别是以下列材料为基的：天然橡胶(NR)、环氧化天然橡胶(ENR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、丁苯橡胶(SBR)或这类橡胶的下脚料，特别是NR/SBR-或NR/BR-下脚料，以及通常的混合成分，如填料、增塑剂、防老化剂以及必要时用的其他添加剂；
-具有一个基本上平的表面，而其底面则有一个环边，该环边大多设有至少一个沿钢轨横向延伸的排水槽，在此，该环边包括一个由隆起和凹座构成的系统，最好具有大致镜像对称的总结构，而且是相对于沿钢轨横向和钢轨纵向延伸的中间平面，在此，底面大多紧贴着硬支座；
-具有三个基本平行于钢轨纵向延伸的区，其中，关于隆起和凹座构成的系统，中区的结构与两个结构相等的侧区不同，确切地说是这样的：中区的胶弹变形性大于两个侧区。
从EP-A-0541884已知一种这样的钢轨安装结构。例如为此弹性衬板设置些盲孔或之字形槽，其中，在中区内的构成凹座的部分多于在两个侧区内的，由此导致中区的胶弹变形性大于两个侧区。
目前在较多国家，特别是在法国、日本和德国，大部分铁路长途客运都已实现了高速线路。通过新建这种线路向前继续这项发展，也就是说，将欧洲各国的国内高速线路连接成一个国际联合线路，同时也将货运计算在内(线路的混合使用)。
在这种称作“固定干线”的高速线路结构类型中，只有在土工建筑物上、在遂道内以及在桥上才有需要保养费，因此可以不保养而长期使用。
为了达到最佳的行驶舒适性、减小对线路附近居民的振动损害和噪音损害、减小动态的车道应变并提高车道的可作用性，对弹性衬板提出下列要求，即：
-静态正割刚度Cstat＝10-30kN/mm，
 特别是15-25kN/mm
 (下限15kN，上限50kN)
-动态刚性因数≤2.5，特别是≤1.5
这一要求是在考虑了疲劳强度和耐久性(寿命)的情况下做出的，使用以TPE为基材的模制品制成的单件衬板可能不满足这些条件。在TPE材料所要求的寿命期限内，对于Cstat来说，不明显增加结构高度，不可能以合适的动态刚性因数达到上述指标。这种要求只有在与硫化橡胶结合时才可满足，所说的硫化橡胶是由一种橡胶混合物制成的，特别是在使用了NR、ENR、IR、BR、ACM、SBR、NR/SBR或NR/BR几种橡胶情况下，而且弹性衬板同时形成了一个适合结构的单件。
根据权利要求1的特征，本发明的弹性衬板的特点是具有下列结构：
-在三个区内的凹座构成了非有效面，它们共同形成基底，该基底相对于弹性衬板的表面是封闭边界，在此，在中区内的非有效面比两个侧区的非有效面深。
-在中区内的隆起有效面的总面积小于在各侧区内的隆起有效面的总面积。
-两个侧区的面积分别大于中区的面积。
本发明适当的结构变化形式列举在权利要求2-27中。
下面将借助附图所示的实施例来阐述本发明。其中：
图1是钢轨安装结构，它包括一个由弹性衬垫和弹性衬板构成的串接结构(横断面视图)；
图2是弹性衬板的底面(平面图)；
图3是另一弹性衬板的底面(平面图)；
图4是弹性衬板的结构参数(平面图)；
图5是目的在于算出静态正割刚度的力-位移-图，确切地说是用图3的弹性衬板测得的。
与这些附图相结合的参考符号表如下：
1       弹性衬垫
2       钢轨固定底板
3，3’  弹性衬板
4       张紧扣件
5       角形导向板
6       混凝土轨枕形式的硬支座(与混凝土底座固定浇铸
        在一起)
7       轨枕螺栓
8       螺栓楔
9，9’  环边
10，10’隆起
11，11’隆起
12，12’隆起(由12a，12b；12’a，12’b，12’c多个部分组成)
13，13’隆起
14，14’凹座
15，15’凹座
16，16’钢轨固定孔
17，17’排水槽
18，18’排水槽
19      基底
20      表面
A       侧区
B      中区
X      中间平面(沿钢轨横向)
Y      中间平面(沿钢轨纵向)
u      衬板的总厚度(有效面的总高度)
v      在侧区A内的非有效面的深度
v’    在中区B内的非有效面的深度
w      在中区B内的基底厚度
图1显示的是一种钢轨的安装结构，其中，弹性衬板3与一个弹性衬垫1组合在串接结构的框架中，确切地说是这样的：在衬板上面的附加衬垫直接放在轨底下面，在此，一个用来将钢轨固定的底板2把衬垫1与衬板3分隔开。弹性衬垫1的宽度大约是轨底的宽度。与衬垫1相比，弹性衬板3大约需要两倍的工作面积，在此，关于两个弹性体的总厚度，则适用下列数值：
-弹性衬垫1：至少7mm
-弹性衬寸板3：至少10mm
紧贴着硬支座6(混凝土轨枕)的弹性衬板3具有用于多段钢轨固定螺栓7的通孔。
尽管串接结构是优选的，但在另一种变化形式的框架中，也可以只装入弹性衬板3而不使用弹性衬垫1。
此外，只要合成刚度总是小于单件最小刚度，则串接结构是有利的。
在进一步探讨本发明的弹性衬板3之前，先描述弹性衬垫1的优选变化形式。它们是：
-衬垫1由一个单件的硫化橡胶组成，特别以与弹性衬板3相同的材料为基。在这种情况下，橡胶部分的重量占45-75％，特别是55-65％。
-衬垫1有一个基本上平的表面，而其底面则有一个环边，该环边大多设有至少一个沿钢轨横向延伸的排水槽，在此，该环边包括一个由隆起和凹座构成的系统，最好具有大致镜像对称的总结构，而且是相对于沿钢轨横向和钢轨纵向延伸的中间平面。形成非有效面的凹座基本上各处都具有相同的深度，而且最小深度为3mm。此外，隆起的有效面和环边的表面是这样形成的，即，在无负荷状态下形成一个基本上平的支承面。
-在衬垫1上，所有隆起的总面积≥所有凹座的非有效面的总面积。
根据图2，弹性衬板3具有三个区A和B，其中，关于隆起和凹座构成的系统，中区B的结构与两个结构相等的侧区A不同，而是具有一个大致镜像对称的总结构，而且是相对于沿钢轨横向和钢轨纵向延伸的中间平面X和Y。
环边9总共设有四个沿钢轨横向延伸的排水槽18，它们可以将可能灌入的水排掉。
环边9还包括一个由隆起和凹座构成的系统。在这种情况下，在中区B的中心区域内有四个彼此分隔开的隆起10。此外，中区B还有两个接片形隆起11，它们被布置在沿钢轨纵向延伸的中间平面Y区域内并且分别与环边9相连接。
两个侧区A分别具有一个大的基础隆起12，它被布置在沿钢轨横向延伸的中间平面X区域内并且与环边9相连接，在此，每个基础隆起都设有一个用于钢轨固定螺栓的通孔16。此外，每个基础隆起还设有两个沿钢轨纵向延伸的排水槽17，从而形成了具有两个部分的基础隆起12a和12b。在基础隆起和环边之间还布置了另一个隆起13，该隆起不与环边连接，并且其最长的延伸尺寸在钢轨横向上。
图3显示的是另一种改进的弹性衬板3’。依此，在中区B内的四个中央隆起10’以及两个接片形隆起11’的有效面都大大小于图2所示实施例框架中的。而与此同时，这里的凹座14’的非有效面则明显变大了。
在两个结构相等的侧区A内的隆起情况的特点是这样的：具有通孔16’的基础隆起12’在此总共设有五个排水槽17’，从而形成了具有五个部分的基础隆起12’a和12’b和12’c。另外，在基础隆起和环边9’之间还有两个彼此分隔开的隆起13’，必要时还可有第三隆起13’(虚线所示)。在侧区A内的隆起13’分别具有尺寸大致相等的有效面，该有效面与中区B的每个隆起10’的有效面又大致相同。
根据图2和3的弹性衬板3、3’的特点是具有下列结构特征：
-在三个区A、B内的凹座14、15或14’、15’的非有效面共同形成基底，该基底相对于弹性衬板的表面是封闭边界，在此，在中区B内的非有效面比两个侧区A的非有效面深。与此有关的结构细节还将结合图4进行详细阐述。
-在中区B内的隆起10、11或10’、11’的有效面的总面积小于在各侧区A内的隆起12、13或12’、13’的有效面的总面积。在这—面积问题上，不考虑环边9、9’。
-两个侧区A的面积分别大于中区B的面积，在此，在面积问题上包括了环边9、9’。
-在三个区A、B内的所有隆起10、11、12、13或10’、11’、12’、13’的有效面的总面积≤在三个区A、B内的所有凹座14、15或14’、15’的非有效面的总面积。
-中区B在钢轨横向上的宽度小于轨底的宽度。
-隆起10、11、12、13或10’、11’、12’、13’的有效面和环边9、9’的表面是这样形成的，即，在无负荷状态下形成—个基本上平的支承面。
图4显示了图2弹性衬板3的一些结构参数。其中：
-与隆起10和12b有效面的总高度有关的总厚度u至少为10mm，而特别为10-12mm。
-在侧区A内的凹座15的非有效面的最小深度v为3mm，特别为4mm，而且具有基本相等的深度v。
-在中区B内的凹座14的非有效面的最小深度v’至少为1mm，特别至少为2mm，大于在侧区A内的，而且在此同样具有基本相等的深度v’。
-在中区B内的凹座14的非有效面和表面20之间的基底19的最小厚度w为2mm，特别为3mm。
图5记录了图3的弹性衬板3’的测量结果(从三次测量中取的中间值)，而且没有第三隆起13’(虚线所示)，在此，纵坐标为力[kN]，而横坐标为位移[mm]。从15kN(下限)和50kN(上限)区域的曲线算出静态正割刚度为20.3kN/mm。
作为测量依据的弹性衬板由一种其橡胶部分的重量占55-65％的NR/SBR-下脚料组成。在板的尺寸为160mm×290mm情况下，环边的宽度为10mm。而有关结构参数u、v、v’和w则为下列数值：
u＝10mm
v＝6mm
v’＝8mm
w＝2mm
正如测量结果所清楚表示的那样，已经实现了开始所要求的静态正割刚度。
此外，另一试验表明，关于动态刚性因数，本发明的弹性衬板也满足开始所说的轮廓要求。

Claims (27)

1.一种用于铁道轨床结构如固定干线上的钢轨安装结构，它包括一个弹性衬板(3、3’)，该弹性衬板位于轨底和一个硬支座(6)之间，且大多设有两个用于钢轨固定螺栓(7)的通孔(16、16’)，在此，该弹性衬板(3、3’)
-由一个单件的硫化橡胶组成，它用橡胶混合物制成，特别是以下列材料为基的：天然橡胶(NR)、环氧化天然橡胶(ENR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、丁苯橡胶(SBR)或这类橡胶的下脚料，特别是NR/SBR-或NR/BR-下脚料，以及通常的混合成分，如填料、增塑剂、防老化剂以及必要时用的其他添加剂；
-具有一个基本上平的表面(20)，而其底面则有一个环边(9，9’)，该环边大多设有至少一个沿钢轨横向延伸的排水槽(18、18’)，在此，该环边包括一个由隆起(10、11、12、13；10’、11’、12’、13’)和凹座(14、15；14’、15’)构成的系统，最好具有大致镜像对称的总结构，而且是相对于沿钢轨横向和钢轨纵向延伸的中间平面(X、Y)，在此，底面大多紧贴着硬支座(6)；
-具有三个基本平行于钢轨纵向延伸的区(A、B)，其中，关于隆起和凹座构成的系统，中区(B)的结构与两个结构相等的侧区(A)不同，确切地说是这样的：中区(B)的胶弹变形性大于两个侧区(A)；
其特征在于：
-在三个区(A、B)内的凹座(14、15；14’、15’)构成了非有效面，它们共同形成基底(19)，该基底相对于弹性衬板的表面(20)是封闭边界，在此，在中区(B)内的非有效面比两个侧区(A)的非有效面深；
-在中区(B)内的隆起(10、11；10’、11’)有效面的总面积小于在各侧区(A)内的隆起(12、13；12’、13’)有效面的总面积；
-两个侧区(A)的面积分别大于中区(B)的面积。
2.根据权利要求1所述的钢轨安装结构，其特征在于：在弹性衬板(3、3’)上，一个区(A、B)内的非有效面具有基本相等的深度(v、v’)。
3.根据权利要求1或2所述的钢轨安装结构，其特征在于：在弹性衬板(3、3’)上，两个侧区(A)内的非有效面(凹座15、15’)的最小深度(v)为3mm，特别为4mm。
4.根据权利要求1至3之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：在弹性衬板(3、3’)上，中区(B)内的非有效面(凹座14、14’)的最小深度(v’)至少为1mm，特别至少为2mm，大于在两个侧区(A)内的。
5.根据权利要求1至4之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬板(3、3’)具有一个与隆起(10、11、12、13；10’、11’、12’、13’)有效面的总高度有关的总厚度(u)，至少为10mm，特别是总厚度(u)为10-12mm。
6.根据权利要求1至5之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：在中区(B)内的凹座(14、14’)的非有效面和弹性衬板(3、3’)的表面(20)之间的基底(19)的最小厚度(w)为2mm，特别为3mm。
7.根据权利要求1至6之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：在弹性衬板(3、3’)上，隆起(10、11、12、13；10’、11’、12’、13’)的有效面和环边(9、9’)的表面是这样形成的，即，在无负荷状态下形成一个基本上平的支承面。
8.根据权利要求1至7之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：在弹性衬板(3、3’)上，在三个区(A、B)内的所有隆起(10、11、12、13；10’、11’、12’、13’)的有效面的总面积≤在三个区(A、B)内的所有凹座(14、15；14’、15’)的非有效面的总面积。
9.根据权利要求1至8之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬板(3、3’)的中区(B)至少具有一个布置在中间区域且不与环边(9、9’)相连的隆起。
10.根据权利要求9所述的钢轨安装结构，其特征在于：中区(B)具有四个彼此分隔开的隆起(10、10’)。
11.根据权利要求1至10之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬板(3、3’)的中区(B)还有两个接片形隆起(11、11’)，它们被布置在沿钢轨纵向延伸的中间平面(Y)区域内并且分别与环边(9、9’)相连接。
12.根据权利要求1至11之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬板(3、3’)的两个侧区(A)分别具有一个大的基础隆起(12、12’)，它被布置在沿钢轨横向延伸的中间平面(X)区域内并且与环边(9、9’)相连接，在此，每个基础隆起都设有一个用于钢轨固定螺栓(7)的通孔(16、16’)。
13.根据权利要求12所述的钢轨安装结构，其特征在于：基础隆起(12、12’)设有至少一个沿钢轨纵向和/或钢轨横向延伸的排水槽(17、17’)，从而形成了一个具有多个部分的基础隆起(12a、12b；12’a、12’b、12’c)。
14.根据权利要求12或13所述的钢轨安装结构，其特征在于：在基础隆起(12、12’)和环边(9、9’)之间还分别布置了另一个隆起(13、13’)，该隆起最好不与环边(9、9’)相连接。
15.根据权利要求14所述的钢轨安装结构，其特征在于：在基础隆起(12)和环边(9)之间只有一个唯一的隆起(13)，最好是其最长的延伸尺寸在钢轨横向上。
16.根据权利要求14所述的钢轨安装结构，其特征在于：在基础隆起(12’)和环边(9’)之间分别有两到三个彼此分隔开的隆起(13’)。
17.根据权利要求16所述的钢轨安装结构，其特征在于：在基础隆起(12’)和环边(9’)之间分别具有尺寸大致相等的有效面，该有效面最好还与中区(B)的中间区域内的各隆起(10’)的有效面大致相同。
18.根据权利要求1至17之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬板(3、3’)的中区(B)在钢轨横向上的宽度小于轨底的宽度。
19.根据权利要求1至18之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬板(3、3’)的橡胶部分的重量占45-75％，特别是55-65％。
20.根据权利要求1至19之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：可以不使用其他的弹性衬垫而将弹性衬板(3、3’)布置在轨底和硬支座(6)之间。
21.根据权利要求1至19之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬板(3、3’)与一个弹性衬垫(1)组合在串接结构的框架中，确切地说是这样的：在衬板上面的附加衬垫直接放在轨底下面，在此，一个用来将钢轨固定的金属底板(2)把衬垫(1)与衬板(3、3’)分隔开。
22.根据权利要求21所述的钢轨安装结构，其特征在于：附加弹性衬垫(1)由一个单件的硫化橡胶组成，最好是以与弹性衬板(3、3’)相同的材料为基的。
23.根据权利要求21或22所述的钢轨安装结构，其特征在于：附加弹性衬垫(1)有一个基本上平的表面，而其底面则有一个环边，该环边大多设有至少一个沿钢轨横向延伸的排水槽，在此，该环边包括一个由隆起和凹座构成的系统，最好具有大致镜像对称的总结构，而且是相对于沿钢轨横向和钢轨纵向延伸的中间平面，其中，形成非有效面的凹座基本上到处都具有相同的深度，此外，隆起的有效面和环边的表面是这样形成的，即，在无负荷状态下形成一个基本上平的支承面。
24.根据权利要求23所述的钢轨安装结构，其特征在于：附加弹性衬垫(1)的总厚度至少为7mm，而大多小于弹性衬板的总厚度(u)，非有效面的最小深度为3mm。
25.根据权利要求23或24所述的钢轨安装结构，其特征在于：弹性衬垫(1)上，所有隆起的有效面的总面积≥所有凹座的非有效面的总面积。
26.根据权利要求21至25之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：与弹性衬垫(1)相比，弹性衬板(3、3’)大约需要两倍的工作面积。
27.根据权利要求21至26之一所述的钢轨安装结构，其特征在于：合成刚度总是小于单件最小刚度。
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