纵向轨枕.pdf

本发明涉及一种铁路轨道领域的新型轨枕系统，它包括纵梁式轨枕及弹性减振轨道系统。纵梁式轨枕由一个个纵梁式轨枕单元串接而成。纵梁式轨枕的纵向梁之间由连接件横向地固接在一起。相邻纵梁式轨枕单元的相对的纵向梁端部之间由轨枕连接件相连接。弹性减振轨道系统包括支座，纵梁式轨枕安装在支座上，在纵梁式轨枕的底部与所述支座之间布置有减振设施。本发明的纵向式轨枕使轨道抗弯刚性增强了，减小了由重复荷载所引起的轨道变形。又由于纵向梁增大了横向阻力，垂向的轨道不规则减小了，因此减小了维修作业量。由于沿纵向保持连续的纵向梁互相连接，防止了纵向梁端部轨道沉降量过大和易破损。而且通过连续设置轨垫，减少了地基震动、滚动噪音和轨道的波浪变形。

权利要求书
1.  一种纵向轨枕，其特征在于：包括纵梁式轨枕及弹性减振轨道系统，
所述纵梁式轨枕由一个个纵梁式轨枕单元串接而成；纵梁式轨枕单元包括与钢轨的走向一致且分别设置在两根钢轨下面的一对纵向梁，所述的一对纵向梁之间由连接件横向地固接在一起形成框架结构；相邻纵梁式轨枕单元的相对的纵向梁端部之间由轨枕连接件相连接，从而串接组成一体式的纵梁式轨枕；所述弹性减振轨道系统包括支座，所述纵梁式轨枕安装在支座上，在所述纵梁式轨枕的底部与所述支座之间布置有减振设施；
在纵向梁上纵向间隔式地排列有承轨凸台；
承轨凸台边缘设置承轨凸台倒角；
连接件是具有比所述纵向梁柔性更好的结构，其材质为钢材或树脂材料或钢筋混凝土；
相邻纵梁式轨枕单元的相对的纵向梁端部之间的连接方式为：
方式一：在相邻纵梁式轨枕单元相对的纵向梁的端部上设置有端部连接钢板，端部连接钢板两两固定相邻两侧纵向梁的端部，再通过连接螺杆和连接螺母将端部连接钢板固定，使相邻的纵梁式轨枕单元相连接；
方式二：在相邻纵梁式轨枕单元纵向梁的四端之间设置有四端间连接钢板，通过连接螺栓将上述四端和四端间连接钢板一起固定住，使纵梁式轨枕单元连接；
方式三：每一对纵向梁的端部都由端部闭合梁固定相连，相邻两端的端部闭合梁通过端部闭合梁连接钢板、连接螺杆和连接螺母连接在一起；
在所述纵向梁的两侧设置有凸台；
纵向梁一般由预应力混凝土构成，其中布置有多根预拉伸 钢筋；纵向梁也可以由树脂材料构成；
连接件的形状是方形、圆形或工字型形状，在一对纵向梁之间的连接件的数量是2-6根，其数量由所处位置、环境或每一纵梁式轨枕单元的长度而定；纵向梁的高度高于或等于连接件的高度。

2.  根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于：在纵向梁侧面带有吊装孔，在纵向梁内设置有预埋套管；在带有承轨凸台的纵向梁上，预埋套管预埋在承轨凸台及纵向梁内。

3.  根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于：所述弹性减振轨道系统的支座是钢筋混凝土材料制成，或者是铸铁、树脂材料制成；支座是L形，当支座是L形时，所述一对纵向梁分别坐落在相对的支座的底部上，且外侧抵靠支座的侧部。

4.  根据权利要求3所述的纵向轨枕，其特征在于：在纵向梁与支座的底部之间布置减振设施，在纵向梁与支座的侧部之间布置缓冲垫。

5.  根据权利要求4所述的纵向轨枕，其特征在于：所述减振设施和缓冲垫可以由多种弹性材料制得，所述弹性材料是橡胶、塑料或弹簧。

说明书纵向轨枕
技术领域
本发明涉及铁路轨道领域，尤其涉及一种铁路轨道领域的新型轨枕和弹性减振轨道系统。
背景技术
铁路轨道一般包括道床(有碴道床或无碴道床)、轨枕和钢轨。道床形成于路基或桥梁上，轨枕铺设在道床上，钢轨则安装在轨枕上。但无论是何种形式的轨枕，目前大多数铁路采用的还是横向轨枕，即轨枕是沿着铁路或钢轨的横向方向铺设。这种横向轨枕存在诸多缺点与不足：横向轨枕是离散地铺设在道床上，因此不利于对来自钢轨的载荷的分布。当列车通过时，受到冲击轮重的影响，轨枕所受的冲击载荷很大，容易对下面的道床产生破坏，例如导致道碴粉碎、外移等，从而长时间使用后会导致钢轨变形，使行驶的列车发生振动和摆动，加大振动噪音，并严重影响列车的运行稳定性和乘坐舒适性。反过来，由于列车振动和摆动，又会加速铁路状况的恶化。若铁路轨道发生变形(主要是指钢轨变形)，或者混凝土轨枕发生开裂等，则需要耗费大量的人力物力对轨道的变形部位进行校正，或者对混凝土轨枕的开裂部位进行修复。另外，还需要经常对粉碎或者外移的道碴进行养护。铁路的养护工作是极为费时费力的。
随着人们对生活质量需求的提高，城市轨道交通的振动和噪音对生活的干扰亦备受瞩目。
发明内容
本发明的纵梁式轨枕及弹性轨道系统是为解决上述问题而 提出的一种方案，这种轨枕旨在减少所需的维修作业等，它是在通常意义的轨枕中，引用了梁的概念。
其机理和手段为：(1)通过改进列车载荷的分布，减小因重复的列车荷载引起的轨道变形，(2)利用连续的纵向轨枕所提供的大的横向阻力，减小因轨道横向荷载，例如横向推力所引起的变形。本发明另一目的是，提供一种这些轨枕与钢轨连结而成的铁路轨道为实现上述目的，本发明包括沿所述钢轨纵向在各对钢轨的下面设置纵向梁，和将这些纵向梁按设定的间隔相互连接的多个连接件，以及布置于纵向梁下底面和基础道床支座之间的弹性支承。
本发明的目的是通过如下技术实现的：
本发明一种纵梁式轨枕系统，包括纵梁式轨枕及弹性减振轨道系统；所述纵梁式轨枕由一个个纵梁式轨枕单元串接而成。纵梁式轨枕单元包括与钢轨的走向一致且分别设置在两根钢轨下面的一对纵向梁，在所述的一对纵向梁之间由连接件横向地固接在一起形成框架结构。相邻纵梁式轨枕单元的相对的纵向梁端部之间由轨枕连接件相连接，从而串接组成一体式的纵梁式轨枕。弹性减振轨道系统包括支座，所述纵梁式轨枕安装在支座上，在所述纵梁式轨枕的底部与所述支座之间布置有减振设施。
纵梁式轨枕，可按一定长度在工厂预制，在施工现场将纵向上相邻的纵向梁相互连接，实现了长距离轨道刚度均匀的连续轨道结构，该纵梁与钢轨纵向连续定位，形成复合式轨道。由于纵梁可在工厂预制，很大程度上提高了轨道铺设速度。由于沿钢轨方向纵向连续铺设纵梁式轨枕，其枕下布置减振设施，从而支承纵梁式轨枕及弹性轨道系统，使地基震动、滚动噪音和钢轨的波浪变形减小。由于在纵梁上表面设置承轨凸台，以 满足过轨管线顶部距离钢轨轨底的垂直距离最小要求，可有效的使钢轨与过轨管道之间绝缘，给养护和维修带了更大便利。
通过采用在平行于轨道方向上的连续梁结构，设置连续地支承钢轨的连续轨垫和纵梁下的减振设施，能够减小地基震动、滚动噪音和钢轨波浪变形。纵向轨枕的轨道结构，通过提高轨道纵向刚度以及在纵向轨枕下设置的特殊减振结构，最大限度的降低振动和噪声对车内乘客的影响，提高旅客的乘坐舒适度。通过改变减振设施弹性支承的刚度及形式可以满足不同的减振级别的要求，以适应不同地段不同要求。
如上所述，使用本发明的纵向轨枕，由于采用了在钢轨纵向上设置纵向梁的结构，轨道抗弯刚性增强了，列车荷载的分布得到改善，从而减小了由重复荷载所引起的轨道变形，减小了维修作业量。此外，由于纵向梁增大了横向阻力，垂向的轨道不规则减小了，因此也减少了维修作业量。进而，由于沿纵向采用类似于长的焊接钢轨的方式将保持连续的纵向梁互相连接，防止了纵向梁端部轨道毁坏。而且通过连续设置轨垫，减少了地基震动、滚动噪音和轨道的波浪变形。
通过上文所述，本发明的纵向轨枕系统主要包括但不限于这些优点。
需要特别强调的是，在本发明的不同实施方式中，上述各个特征可以单独使用，也可以通过任意可行的组合方式进行使用(只要这种组合是可能的或者是不矛盾的)，由此所得到的所有的实施方式都将落入本发明的保护范围之内。为了避免赘述，本发明不再对各种可能的组合方式进行详细说明。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的纵向轨枕的示意性立体图。
图2是图1所示实施方式的纵向轨枕的俯视示意图。
图3是图1所示实施方式的纵向轨枕的侧视示意图。
图4是图2中的A-A截面图。
图5是图2中的B-B截面图。
图6是本发明另一种实施方式的纵向轨枕的俯视示意图。
图7是图6所示实施方式的纵向轨枕的侧视示意图。
图8是图6中A的放大图。
图9是图7中B的放大图。
图10为图6的C-C断面图。
图11为本发明纵梁端部相连的形式一。
图12为图11的A-A断面图。
图13为图11的侧面图。
图14为本发明纵梁端部相连的形式二。
图15为图14的A-A断面图。
图16为图14的侧面图。
图17为本发明纵梁端部相连的形式三。
图18为图17的A-A断面图。
图19为图17的侧面图。
图20是包括图1所示纵向轨枕的弹性减振轨道系统的平面示意图。
图21是图20中弹性减振轨道系统的侧向断面示意图。
图22是包括图6所示纵向轨枕的弹性减振轨道系统的平面示意图。
图23是图22中弹性减振轨道系统的侧向断面示意图。
图中：
1纵向梁，2连接件，3减振设施，4支座，5预埋套管，6支座侧部，7支座底部，8缓冲垫，9扣件，10钢轨，11倒角， 12凸台，13吊装孔，14承轨凸台，15承轨凸台倒角，16端部连接钢板，17连接螺母，18连接螺杆，19四端间连接钢板，20连接螺栓，21端部闭合梁连接钢板，22端部闭合梁。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
首先，将参照图1至图5来描述本发明的纵向轨枕。
本发明一种纵梁式轨枕系统，包括纵梁式轨枕及弹性减振轨道系统；如图1和图2所示，根据本发明一种实施方式的纵梁式轨枕，由一个个纵梁式轨枕单元串接而成。纵梁式轨枕单元包括分别沿钢轨的纵向设置在钢轨10下面的一对纵向梁1，纵向梁1一般由预应力混凝土构成，为提高纵向轨枕的强度和刚度，纵向梁1中可以布置有多根预拉伸钢筋。但纵向梁1的材料不限于此，纵向梁1也可以由树脂材料或其他材料构成。所述一对纵向梁1之间由连接件2横向地固接在一起，使纵向梁1和连接件2形成框架结构。连接件2是具有比所述纵向梁1柔性更好的结构，其材质为钢材或树脂材料或钢筋混凝土，用于保持纵梁式轨枕的稳定及抗振动，并同时严格保持一对纵向梁1之间的轨距。连接件2的宽度根据荷载及刚度要求进行设计，形状可以是方形、圆形、工字型等形状。在一对纵向梁1之间的连接件2的数量根据具体需要可以是2-6根，其数量由所处位置、环境或每一纵梁式轨枕单元的长度而定。纵向梁1的高度高于或等于连接件2的高度。
纵向梁1与钢轨10纵向多点联接。纵梁式轨枕可以铺设在有碴道床或者无碴道床上，置于纵梁式轨枕下的道床为道碴、水泥沥青砂浆，橡胶或合成树脂，或上述材料的混合体。为了保证纵梁式轨枕结构稳定和受力均衡，纵梁式轨枕整体上沿其 长度方向的中心线对称布置。
图3中，在纵向梁1侧面，带有吊装孔13，用于通过起重机械等来升降纵梁式轨枕以进行安装铺设、养护维修及施工辅助用支架安装等。
如图2～图5所示，在纵向梁1内设置有预埋套管5，以便利用扣件连接到预埋套管5，将钢轨安装到纵向轨枕上，以完成轨道的铺设。
如图5所示，纵向梁1的边缘都设置成倒角11，一方面便于轨枕生产时脱模，另一方面在现场安装时，如果边缘不设置成倒角，容易磕碰或应力集中。
在所述纵向梁1的两侧设置有凸台12。该凸台12和纵向梁1所坐落的支座4上的外凸槽座相匹配，以实现纵向轨枕在列车行进中的防爬功能。
在图6～图10所示的又一优选实施例中，在纵向梁1上纵向间隔式地排列有承轨凸台14。该承轨凸台14的设置是一个重要的技术，它利于钢轨与过轨管线之间的绝缘，便于运营单位养护和维修。见图8和图9所示，承轨凸台14边缘设置承轨凸台倒角15，一方面是为了脱模方便，另一方面避免直角时应力集中。如图10～14所示，预埋套管5预埋在承轨凸台14和纵向梁1内，可以通过扣件9和所述的预埋套管5的接合，将所述钢轨10通过扣件9安装到所述纵梁式轨枕的承轨凸台14上。
铁路的整体轨枕由一个个纵梁式轨枕单元串接在一起组成。下面公开三种连接方式，但不限于这几种方式。
方式一：如图11～图13，为施工现场纵梁式轨枕单元的相连形式。在相邻纵梁式轨枕单元相对的纵向梁1的端部上设置有端部连接钢板16，端部连接钢板16两两固定相邻两侧纵向梁1的端部，再通过连接螺杆18和连接螺母17将端部连接钢板16 固定，使相邻的纵梁式轨枕单元相连接。通过其有效组合就形成了“无缝轨枕”，实现了长距离轨道刚度均匀的连续轨道结构，更加利于行车的平顺性。
方式二：如图14～图16，为施工现场纵梁式轨枕单元又一的相连形式。在相邻纵梁式轨枕单元纵向梁1的四端之间设置有四端间连接钢板19，通过连接螺栓20将上述四端和四端间连接钢板19一起固定住，使纵梁式轨枕单元连接。
方式三：如图17～19，为施工现场有碴道床纵梁式轨枕单元的再一相连形式。在此实施例中，每一对纵向梁1的端部都由端部闭合梁22固定相连，相邻两端的端部闭合梁22通过端部闭合梁连接钢板21、连接螺杆18和连接螺母17连接在一起，从而达到纵梁式轨枕单元相连的目的。
上面对本发明的纵向轨枕的多种实施方式进行了详细说明，但本发明不限于此。此外，需要重点指出的是，本发明上述的各种实施方式可以采用各种可行的方式进行组合使用，所有这些可行的组合方式都应当被认为是本发明公开内容的一部分，同样落入到本发明的范围之内。
本发明还提供一种弹性减振轨道系统，下面将参照图20图～图21对本发明的弹性减振轨道系统的典型实施方式进行详细说明。
图20是根据本发明图1所示实施方式的弹性减振轨道系统的平面示意图。图21是图20中弹性减振轨道系统的侧面示意图。图22是根据本发明图6所示实施方式的弹性减振轨道系统的平面示意图。图23是图22中弹性减振轨道系统的侧面示意图。
根据图20和图21所示的一种实施方式，本发明的弹性减振轨道系统包括具有底部7和侧部6的L形支座4。所述一对纵向梁 1分别坐落在相对的所述支座4的底部7上，且外侧抵靠所述支座4的侧部6。通过该支座4，不仅可以支撑纵梁式轨枕1，而且可以起到纵向轨枕或弹性减振轨道系统的横向限位作用。沿纵向轨枕的长度方向在纵向纵梁式轨枕的纵向梁1上分别安装有钢轨10，可以通过扣件9和所述纵向梁1内的预埋套管5的接合，将所述钢轨10通过扣件9安装到所述纵向梁1上。所述一对纵向梁1分别坐落在一对所述支座4的底部7上，且外侧抵靠所述支座4的侧部6。通过该支座4，不仅可以支撑纵梁式轨枕1，而且可以起到纵向轨枕或弹性减振轨道系统的横向限位作用。需要指出的是，L形支座4仅仅是本发明纵向轨枕所应用的使用实施方式，本发明并不限于此，例如还可以使用其他形状的支座等。支座4可以是钢筋混凝土材料制成，也可以是铸铁、树脂等材料制成。
另外，可以在所述纵向梁1与所述支座4的底部7之间布置减振设施3，在纵向梁1与支座4的侧部6之间布置缓冲垫8，以获得减振和缓冲效果，减轻轨道振动对构造物受到的冲击力，减少了构造物的振动，延长构造物的使用寿命。同时根据作用力与反作用力的原理，同样可以减少对弹性减振轨道系统的冲击力。对弹性减振轨道系统而言，减振设施和缓冲垫可以减轻其受力情况。由于采用了对轮轨受力能够进行纵向分散的纵向轨枕，因此弹性减振轨道系统整体上受冲击力的影响较小。所述减振设施3和缓冲垫8可以由多种弹性材料制得，例如橡胶、塑料、弹簧等。在本发明中，还可以使用其他的减振装置来代替上述的减振设施和/或缓冲垫。如减振设施可以包括至少两块板件以及位于板件之间的弹簧，弹性支撑方式不限于此。其结构对于本领域技术人员而言是容易实现的，本发明不再赘述。
图22和图23所示的是带有承轨凸台14的减振轨道系统，与 图20和图21所示的减振轨道系统一致，不再赘述。
上文中通过多种实施方式对本发明的纵梁式轨枕及弹性减振轨道系统进行了详细说明，该弹性减振轨道系统原则上可以采用本发明的各种各样的纵向轨枕。
需要强调的是，已经参照附图和多种实施方式对本发明的纵向轨枕和弹性减振轨道系统进行了详细说明，但是本发明并不限于这些具体的实施方式，并且这些实施方式可以通过各种各样的可行的组合方式予以采用，本发明对此不作任何限制。所有这些可行的组合方式都应当理解为属于本发明公开的一部分，同样落入到本发明的范围之内。