几种型式钢轨的混凝土轨枕及无螺栓扣件系统.pdf

1.  几种型式钢轨的混凝土轨枕及无螺栓扣件系统，包括两个基本轨(5)、混凝土轨枕(1)、预埋铁座(2)、装在基本轨和预埋铁座之间的轨距块(4)、一端伸入预埋铁座门孔向上压在其内表面，另一端压在轨距块表面的e型弹条(3)、放在基本轨底下的轨底垫板(6)；
其特征是：
1)两基本轨(5)的形状和尺寸为如下五种标准型式之一：
i.中国标准TB/T2344-43kg/m；
或ii.中国标准TB/T2344-50kg/m；
或iii.英国标准BS100A；
或iv.英国标准BS110A；
或v.欧洲标准UIC 54；
2)两个基本轨间的轨距为非标准轨距L，其取值范围为900～1100mm；
3)轨距块内侧斜面的坡度W4和转角圆弧半径R4与所扣压的基本轨底斜面的坡度W₅和转角圆弧半径R₅相配合；
4)轨距块宽度b4选7、9、11、13mm四种规格，每种规格公差均为±0.5mm；
5)与e型弹条一端扣压的轨距块顶部斜面的坡度W4a选择为1∶(7～10)；
6)轨底垫板厚度t6取值范围为4.5～11mm；
7)预埋铁座安装高度：混凝土轨枕表面到预埋铁座平台的高度h21为28±1mm；混凝土轨枕表面到预埋铁座门孔顶的高度h22为35±1mm。

2.  按权利要求1所述轨枕和无螺栓扣件系统，其特征是所述五种基本轨型式中对选择的一种非标准轨距L所对应的轨距块(4)内侧斜面坡度W4、转角圆弧半径R4、顶部斜面坡度W4a以及轨底垫板厚度t6取值列于表1(单位：mm)  表1

 1)基本轨规格    i    ii    iii    iv  v 2)非标准轨距L    900    1067    1000    1100  1000 3)轨距块内侧斜面坡度W4    1∶6    1∶4    1∶9.88    1∶9.77  1∶10 4)轨距块转角圆弧半径R4    3    3    2.5    2.5  2.5 5)轨距块顶部斜面坡度W4a    1∶9    1∶9    1∶9.88    1∶9.77  1∶10 6)轨底垫板厚度t6    5    8    10    8  8.5

3.  按权利要求1所述轨枕和无螺栓扣件系统，其特征是轨距及上述7、9、11、13四种宽度轨距块(4)设如下配置结构：在铁路弯曲段内采用轨距小量平滑改变，弯曲段内每个轨枕上两基本轨外侧的两预埋铁座(2)间距离L0均比直线段加大，其增大值ΔL≤+14mm，弯曲段轨距调整量Δx≤-8至+18mm。

4.  按权利要求1所述轨枕和扣件系统，其特征是轨底垫板(6)为橡胶垫板、高密度聚乙烯板、复合材料板或多层叠合板。

5.  按权利要求1所述轨枕和无螺栓扣件系统，其特征是每个预埋铁座(2)的埋入部分采用一个或二个支腿(2.1)。

6.  按权利要求1所述轨枕和扣件系统，其特征是基本轨两侧两个预埋铁座(2)的埋入部分采用一块铁垫板(2.2)。

7.  按权利要求1所述轨枕和扣件系统，其特征是两基本轨间增设两个护轨(8)，其邻近四个预埋铁座(4)的埋入部分采用一块铁垫板(2.3)。

8.  按权利要求6或7所述轨枕和扣件系统，其特征是铁垫板(2.2、2.3)下面加铺厚度t7可变的塑料板或橡胶衬垫(7)。

几种型式钢轨的混凝土轨枕及无螺栓扣件系统
(一)技术领域：
本实用新型涉及在有碴轨道碴上的支撑钢轨的轨枕和连接轨枕与钢轨的扣件系统。属铁路轨道类(E01B)。其作用是将铁道钢轨的纵、横向承力通过轨枕分散到道床和路基上，同时给列车运行提供平顺、稳定的轨道。
(二)背景技术
中国铁路的轨道系统主要是混凝土轨枕配有螺栓扣件，少数是混凝土轨枕配无螺栓扣件。而无螺栓扣件系统在中国国内铁路上已应用的也只有配铁标TB-60kg/m型式钢轨的扣件系统(即钢轨规格为每米长名义重量为60kg)，轨距也只有国际标准的1435mm。中国国内铁路上也没有其它型式钢轨的非标轨距的无螺栓扣件系统。
世界各个国家铁路轨道系统的钢轨型式有多种标准，而轨距也存在标准和非标准的多种规格，随着援助国外铁路工程的日益增多，设计和开发用于多种标准型式钢轨和非标轨距的混凝土轨枕及相配合的无螺栓扣件系统，便提上日程，由此可以满足国外铁路工程的多型式钢轨、多规格轨距的需求，并可填补国内空白。
(三)发明内容
本实用新型提出的几种型式钢轨用混凝土轨枕及无螺栓扣件系统，其目的是满足国外铁路工程的多型式钢轨、多规格轨距的需求和填补国内空白。其技术方案如下：
几种型式钢轨的混凝土轨枕及无螺栓扣件系统，包括两个基本轨5、混凝土轨枕1、预埋铁座2、装在基本轨和预埋铁座之间的轨距块4、一端伸入预埋铁座门孔向上压在其内表面，另一端压在轨距块表面的e型弹条3、放在基本轨底下的轨底垫板6，其特征是
1)两基本轨5的形状和尺寸为如下五种标准型式之一：
i.中国标准TB/T2344-43kg/m；
或ii.中国标准TB/T2344-50kg/m；
或iii.英国标准BS100A；
或iv.英国标准BS110A；
或v.欧洲标准UIC 54。
2)两个基本轨5间的轨距为非标准轨距L，其取值范围为900～1100mm；
3)轨距块4内侧斜面坡度W4和转角圆弧半径R4与所扣压的基本轨底斜面的坡度W5和转角圆弧半径R5相配合；
4)轨距块宽度b4选7、9、11、13mm四种规格，每种规格公差均为±0.5mm；
5)与e型弹条一端扣压的轨距块顶部斜面的坡度W4a选择为1∶(7～10)；
6)轨底垫板厚度t6取值范围为4.5～11mm；
7)预埋铁座安装高度：混凝土轨枕表面到预埋铁座平台的高度h21为28±1mm；混凝土轨枕表面到预埋铁座门孔顶的高度h22为35±1mm；
对上述五种型式钢轨的混凝土轨枕及无螺栓扣件系统(以下简述为轨枕及扣件系统)，在所选择的一种非标准轨距L，所对应轨距块4内侧斜面坡度W4、转角圆弧半径R4、顶部斜面坡度W4a、轨底垫板厚度t6取值范围见表1(单位：mm)    表1

 1)基本轨规格    i    ii    iii    iv    v 2)非标准轨距L    900    1067    1000    1100    1000 3)轨距块内侧斜面坡度W4    1∶6    1∶4    1∶9.88    1∶9.77    1∶10 4)轨距块转角圆弧半径R4    3    3    2.5    2.5    2.5 5)轨距块顶部斜面坡度W4a    1∶9    1∶9    1∶9.88    1∶9.77    1∶10 6)轨底垫板厚度t6    5    8    10    8    8.5
安装过程是：预埋铁座在轨枕预制时按L0值预先固定在混凝土中，在承轨槽1.1(见图3)中安放轨底垫板6，将钢轨5落到轨底垫板上后，然后根据轨距L的要求卡入轨距块4；最后用专用工具安装e型弹条，使弹条产生形变，通过轨距块对钢轨施加扣压力。初始扣压力在8-16KN范围内，需根据线路的要求调整。弹条的弹性范围应满足扣压力的要求。
表2为现有的五种国内、外标准型式的钢轨横截面形状中部分部位尺寸。同时见图3，图4，若采用不同型式基本轨5，其底部坡度W5、转角圆弧半径R5、底部高度h5，均发生变化，由此设计的轨距块内侧斜面坡度W4、转角圆弧半径R4需与基本轨相配合，用以有效传递扣压力。    表2
    序号    五种钢轨横截面形状中部分部位尺寸    底部高度    h5(mm)    底部坡度    W5  底部转角圆  弧半径R5    底部宽度    B5(mm)    顶部宽度    b5(mm)    i    11    1∶6  4    114    70    ii    10.5    1∶4  4    132    70    iii    9.52    1∶9.88  3.17    133.35    69.85    iv    11.11    1∶9.77  3.17    139.70    69.85    v    11    1∶10  3    140    70
由于高度h5变化，e型弹条两端高度位置分别随轨距块顶部高度和斜面坡度W4a、预埋铁座的安装高度h21、h22升降而变化，为使e型弹条能有效所施扣压力，无论埋入部分为支腿2.1或铁垫板2.2和2.3，对不同型式钢轨均要配用不同厚度轨底垫板6、不同形状的轨距块4以及一定的预埋铁座的安装高度h21、h22。
轨距L按标准规定为两基本轨内侧轨顶面以下16mm处间测量的垂直间距。
见图1、图2、图3、图4，由上述结构可以获得两基本轨轨距。
L＝L0±2Δ2-2b4-(B5+b5)…………………(A)
L1＝L0+2L11…………………………………(B)
上式(A)和(B)中：
(B5+b5)：为每种钢轨底面和顶面宽之和，对上述五种规格钢轨中每一种钢轨为一常数(见图3和表2)。
Δ2：为预埋铁座安装间隙一般也控制为一常值。
b4：两基本轨外侧两轨距块宽度(见表3中b42)，现设有7、9、11、13mm四种规格。
L0：为两基本轨外侧两预埋铁座2间的安装距离。
L1：混凝土轨枕1或1A的总长度。
L11：一个外侧预埋铁座2至混凝土轨枕长度边缘距离。一般为常数，也可少量调整。
由上式(A)和(B)可以得出：对同一种型式的基本轨，若需改变轨距L，一是调整L0数值即可；同时也可用现有的四种宽度轨距块4用作细化调整。
上述四种宽度轨距块及两基本轨外侧两预埋铁座间距离L₀的配置结构如下：见表3，①轨距块标准宽度选为9和11；(即是当每个基本轨两轨距块宽度内侧b41＝11和外侧b42＝9时，此时直线段轨距调整量Δ0＝0；弯曲段轨距调整量Δ14＝14mm)②在铁路直线段，每处轨距调整量Δx为-8至+4mm；(Δx＝2×b41-2×11)③在铁路弯曲段内采用轨距小量平滑改变，弯曲段内每处距离L₀均比直线段加大，其增大值ΔL≤+14mm，<对应增大轨距调整量Δx为(-8+ΔL)至(+4mm+ΔL)>，综合后弯曲段轨距调整量Δx≤-8至+18mm。
表3列出的是上述弯曲段间距L₀比直线段加大值ΔL＝14mm，<对应增大轨距调整量Δx为6至18>，综合后弯曲段轨距调整量Δx为-8至+18mm的配置结构。    表3
 轨距调整量Δx  轨距块宽b4(左侧基本轨)  轨距块宽b4(右侧基本轨)  外侧轨距块  b42  内侧轨距块  b41  内侧轨距块  b41  外侧轨距块  b42  直线段 -8  13  7  7  13 -6  13  7  9  11 -4  11  9  9  11 -2  11  9  11  9 0(Δ₀)  9  11  11  9 +2  7  13  11  9 +4  7  13  13  7  弯曲段 +6  13  7  7  13 +8  13  7  9  11 +10  11  9  9  11 +12  11  9  11  9 +14(Δ₁₄)  9  11  11  9 +16  7  13  11  9 +18  7  13  13  7
上述轨底垫板6可用橡胶垫板、高密度聚乙烯板、复合材料板或多层叠合板。
上述每个预埋铁座2的埋入部分可采用一个或二个支腿2.1。
上述基本轨两侧的两个预埋铁座2的埋入部分采用一块铁垫板2.2。这种结构可用于混凝土轨枕或普通木枕。
上述两个基本轨间增设两个护轨8，其邻近四个预埋铁座4的埋入部分采用一块铁垫板2.3。这种结构可用于桥上的混凝土桥枕或木桥枕。护轨8的钢轨型式和无螺拴扣件系统与基本轨相同。
上述铁垫板2.2、2.3下面可加铺厚度t7可变的塑料或橡胶衬垫7。
本实用新型有益效果：
1)本专利设计中，为了获得上述五种型式钢轨的非标轨距L在900～1100mm范围内的各种尺寸的混凝土轨枕及无螺栓扣件系统，仅需修改轨距块形状、轨底垫板厚度t6、两外端预埋铁座之间的距离等即可实现，其余构件混凝土轨枕、预埋铁座、e型弹条的形状尺寸等均可不变，而轨距块宽仍仅用原有的四种。由此可方便的满足国内外铁路工程的多型式钢轨、多规格轨距的需求。
2)对300～500米小半径基本轨弯曲段的轨枕，因受列车作用侧向压力大，一般使用木枕。若列车的轴重轻、速度低，采用混凝土轨枕时，本专利设计的弯曲段混凝土轨枕及无螺栓扣件系统，采用平滑小量调整轨距方式实现，仍选用四种宽度轨距块，采用本专利提出的配置结构，实现弯曲段轨距调整量大(-8～+18)，国内无先例。
3)采用塑料衬垫7，可保护混凝土表面，又可增大磨阻，还可用于轨道调高。
(四)附图说明：
图1本实用新型正剖视图(左边埋入为支腿2.1，右边埋入为铁垫板2.2)
图2图1俯视图
图3图1局部放大图A
图4图3局部放大图B
图5图3的俯视图
图6本实用新型用于桥上的混凝土桥枕和扣件系统示图
图7本实用新型用于弯曲段轨枕中两基本轨5俯视示意图
(五)具体实施方式：
实施例1：见图1左侧剖视，图2～5，图7。
本实施例1的混凝土轨枕及无螺栓扣件系统，如下组成：
见图1、图2、图3，两个基本轨5、混凝土轨枕1、预埋铁座2、装在基本轨和预埋铁座之间的绝缘轨距块4、一端伸入预埋铁座门孔向上压在其内表面，另一端压在轨距块表
面的e型弹条3、放在基本轨底下的轨底垫板6。其中：
1)两个基本轨5的型式为国标ii.P50kg/m，其截面形状中部分部位尺寸如表2中ii。
2)两个基本轨间的轨距选择为非标准轨距L＝1067mm。
3)轨距块内侧斜面坡度W4(见表1)＝1∶4＝基本轨底斜面的坡度W5＝1∶4(见表2)；转角圆弧半径R4＝3mm(见表1)，它小于基本轨底转角圆弧半径R5＝4(见表2)；由此两者间形状相配合，传递扣压力。
4)轨距块的标准宽度b4取为9和11mm，设7、9、11、13mm四种规格用于调节轨距。
5)与e型弹条一端扣压的轨距块顶部斜面的坡度W4a选择为1∶9(见表1)。
6)轨底垫板厚度t6取值为8mm(见表1)。
7)预埋铁座安装高度：混凝土轨枕表面到预埋铁座平台的高度h21取为28±0.8mm；混凝土轨枕表面到预埋铁座门孔顶的高度h22取为35±0.8mm；
8)上述轨距块4采用塑料的绝缘轨距块。上述轨底垫板6采用高密度聚乙烯板。上述预埋铁座2的埋入部分采用单支腿2.1(见图1左边剖视和图3)。
9)上述四种宽度轨距块及两基本轨外侧两预埋铁座距离L₀有如下的配置结构：直线段和弯曲段的具体配置：见表3及说明。本实施例1配置结构如下：(见表3)
对铁路直线段：非标轨距L＝1067mm；轨距块标准宽为9和11mm，设7、9、11、13mm四种规格调节。直线段轨枕1中两预埋铁座距离L₀＝1304mm；每处轨距调整量Δx为-8至+4mm。此外，轨枕1总长L₁＝2057mm，总高H1＝230mm、总宽B1＝254mm(见图1，图2)。对铁路弯曲段：轨距块标准宽为9和11mm，设7、9、11、13mm四种规格调节；弯曲段轨枕1A两预埋铁座间距离L₀＝直线段L₀+增大值Δ_L＝1304+14＝1318mm；每处轨距调整量Δx为(-8+14)至(+4+14)＝6至18mm，综合后弯曲段轨距调整量Δx为-8至+18mm，即见图7，弯曲段轨枕为1A；弯曲段轨距最大Lmax＝L+18mm，最小Lnin＝L-8mm，L＝1067mm。此外，弯曲段轨枕1A，其总长L₁、总高H1、总宽B1与直线段轨枕1相同。
本实施例1由以上结构和要素变化获得的这个基本轨型式为TB-50kg/m和非标轨距规格为1067mm的轨枕及扣件系统，是满足安哥拉国家铁路的要求设计的。目前该产品设计已通过了安哥拉国家铁路的审查，通过试制、试验产品满足设计要求和使用要求。填补了国内空白。
实施例2：见图1左侧剖视、图1～5，图7，其中：
1)基本轨规格为铁标i.TB-P43kg/m，其截面形状中部分部位尺寸如表2中i的数值。
2)两个基本轨间的轨距选择为非标准轨距L＝900mm。
3)轨距块内侧斜面坡度W4＝1∶6(见表1)＝基本轨底斜面的坡度W5＝1∶6(见表2)；转角圆弧半径R4＝3(见表1)，它小于基本轨底转角圆弧半径R5＝4(见表2)；
4)轨距块标准宽度b4取为9和11mm，并设7、9、11、13mm四种规格用于调节轨距。
5)与e型弹条一端扣压的轨距块顶部斜面的坡度W4a选择为1∶9(见表1)。
6)轨底垫板厚度t6取值为5mm(见表1)。
该混凝土轨枕及无螺栓扣件系统中其余结构形状和尺寸等与实施例1相同。
实施例3：见图1左侧剖视、图1～5、图7，其中：
1)基本轨5的规格为iii.英国标准BS100A，其截面形状中部分尺寸如表2中iii的数值。
2)两个基本轨间的轨距择为非标准轨距L＝1000mm。
3)轨距块内侧斜面坡度W4＝1∶9.88(见表1)＝基本轨底斜面的坡度W5＝1∶9.88(见表2)；转角圆弧半径R4＝2.5(见表1)，它小于基本轨底转角圆弧半径R5＝3.17(见表2)。
4)轨距块标准宽度b4取为9和11mm，并设7、9、11、13mm四种规格用于调节轨距。
5)与e型弹条一端扣压的轨距块顶部斜面的坡度W4a选择为1∶9.88(见表1)。
6)轨底垫板厚度t6取值为10mm(见表1)；该混凝土轨枕及无螺栓扣件系统中其余结构形状和尺寸等与实施例1相同。
实施例4：见图1左侧剖视、见图1～5、图7，其中
1)基本轨5的规格为iv.英国标准BS110A，截面形状中部分尺寸如表2中iv的数值。
2)两个基本轨间的轨距选择为非标准轨距L＝1100mm。
3)轨距块内侧斜面坡度W4＝1∶9.77(见表1)＝基本轨底斜面的坡度W5＝1∶9.77(见表2)；转角圆弧半径R4＝2.5(见表1)，它小于基本轨底转角圆弧半径R5＝3.17(见表2)；
4)轨距块标准宽度b4取为9和11mm，并设7、9、11、13mm四种规格用于调节轨距。
5)与e型弹条一端扣压的轨距块顶部斜面的坡度W4a选择为1∶9.77(见表1)。
6)轨底垫板厚度t6取值为8mm(见表1)。
该混凝土轨枕及无螺栓扣件系统中其余结构形状和尺寸等与实施例1相同。
实施例5：见图1左侧剖视、见图1～5、图7，其中
1)基本轨5的规格为v.欧洲标准UIC 54，截面形状中部分部位尺寸如表2中v的数值。
2)两个基本轨间的轨距选择为非标准轨距L＝1000mm。
3)轨距块内侧斜面坡度W4＝1∶10(见表1)＝基本轨底斜面的坡度W5＝1∶10(见表2)；转角圆弧半径R4＝2.5(见表1)，它小于基本轨底转角圆弧半径R5＝3(见表2)。
4)轨距块的标准宽度b4取为9和11mm，并设7、9、11、13mm四种规格用于调节轨距。
5)与e型弹条一端扣压的轨距块顶部斜面的坡度W4a选择为1∶10(见表1)。
6)轨底垫板厚度t6取值为8.5mm(见表1)。
该混凝土轨枕及无螺栓扣件系统中其余结构形状和尺寸等与实施例1相同。
实施例6：见图1右侧剖视
见图1右侧剖视，基本轨5两侧的两个预埋铁座2的埋入部分采用一块铁垫板2.2。这种结构可用于混凝土轨枕或普通木枕。且铁垫板2.2下部加铺塑料衬垫7，塑料衬垫7也可采用不同厚度t7，用于调节钢轨轨面标高。该系统中其余结构形状和尺寸要素等分别可与实施例1～5中任意一种与它相配套的系统相同，仅需用本系统中预埋的一块铁垫板2.2替代两处的预埋支腿2.1。可用于钢厂的重载轨道或木枕系统。
实施例7：见图6。
当用于桥上的混凝土桥枕或木桥枕时，采用两基本轨5间增设两个护轨8，每侧四个预埋铁座2的埋入部分采用一块铁垫板2.3，铁垫板2.3下面加铺可调塑料衬垫7。护轨8的钢轨型式和无螺拴扣件系统与基本轨相同。该系统中其余结构形状和尺寸要素等可与实施例1～5中任意一种与它相配套的系统相同，仅用预埋的一块铁垫板2.3替代四个预埋支腿2.1。