專利名稱：強穩(wěn)定軌道枕的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
常規(guī)鐵路有碴軌道結(jié)構(gòu)它是由不同力學(xué)性能的材料鋼軌、軌枕、 聯(lián)接扣件、道床、路基等組成。鋼軌的主要作用，它直接承受列車傳來的壓力、沖擊、震動并傳之于軌枕，并引導(dǎo)列車沿運行方向前進(jìn)。軌枕的主要作用承受鋼軌傳來的豎直力、水平力、震動、沖擊，并把這些力分布到道床上，把軌排固定在道床上，保持鋼軌的方向和軌距。 道床的主要作用直接承受由軌排傳來的列車動荷載沖擊、震動，并對軌排提供彈性支承， 保持軌道結(jié)構(gòu)的幾何形位，對列車的動荷載減振、吸振、緩沖、降噪，并消耗列車的部分沖擊動能，再將衰減后的動能擴散分布到路基上?？梢哉f有碴鐵路的許多功效是靠石碴道床來實現(xiàn)的，但石碴道床是由許多石碴顆粒組成，它是一堆散粒體物質(zhì)，它具有散粒體介質(zhì)的力學(xué)性能，在列車動荷載作用下，石碴顆粒之間的擠壓磨耗，石碴之間的孔隙率成為一個變量。這是有碴軌道維修工作量大的根源。聯(lián)扣件是將鋼軌與軌枕牢固地聯(lián)接在一起。路基的主要作用對道床提供支承作用。背景技術(shù)：
對全世界的鐵路而言，已建成和正在修建的，絕大部分都是有碴鐵路，即所謂常規(guī)軌道，這種常規(guī)有碴鐵路總長已超過110萬公里，而新興的無碴鐵路總長尚不足9萬公里，這種新興的無碴鐵路，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價昂貴，施工精度要求高，穩(wěn)定性好。 養(yǎng)護維修工作量小，多用于起載重量小的高速客運專線。而全世界已建成的鐵路總長超過 110萬公里的常規(guī)有碴軌道，它的結(jié)構(gòu)形式簡單、造價低，線路的彈性好，緩沖效果好！對列車動荷載減振、吸振效果好！而且噪音小，其缺陷是軌道結(jié)構(gòu)的橫向抗力小，平衡能力差， 軌向、高低、水平、穩(wěn)定性差，使用周期短，養(yǎng)護維修工作量大，由于有碴道床的隱蔽性、復(fù)雜性，所以全世界的鐵路科研人員尚沒找到科學(xué)的解決方法。目前，全世界的有碴鐵路要解決橫向抗力小的缺陷，通常采用的方法是英國的碴肩堆高，還有少量的曲線地段增設(shè)軌排撐， 在道岔區(qū)增設(shè)地錨拉桿，通過生產(chǎn)實踐的驗證，使用了大量的人力扒碴堆集的碴肩所能提供的橫向抗力是有限的，根本抵御不了高速列車的沖擊。而軌排撐與地錨拉桿，由于軌排的工作高程與路基面的高差在0. 9米左右，即豎向力臂較長，受地形的限制，作用點的密度不足，設(shè)計不合理，效果不好，而且造價高(樁基)。隨著列車重載和高速的發(fā)展，列車對我們的軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊力(與速度V2成正比)成倍增加。有碴軌道結(jié)構(gòu)橫向抗力小的矛盾日益突出，維修好的線路使用周期短，有碴軌道結(jié)構(gòu)，在高速列車的沖擊下，軌排的橫移積累，造成軌向不良，道床阻力下降，軌排橫向擺動是列車晃車的根源，嚴(yán)重時危及行車安全。在我國2003年出現(xiàn)過列車橫擺脫軌的重大行車事故，有碴道床上軌排橫移變化的積累，需要我們工務(wù)系統(tǒng)投入大量的人力，機具 (撥道器或大養(yǎng)機撥道)來校正軌向，維修工作量大。要解決有碴軌道結(jié)構(gòu)中軌排的平衡能力差，高低、水平，保持時間短的缺陷，目前， 全世界的現(xiàn)有技術(shù)，只有寬枕和軌枕板(日本的)，鐵道科學(xué)研究院設(shè)計的寬枕和日本的軌枕板，雖然能將軌排的高低平順，水平，保持較長時間，但是寬枕和軌枕板都有一個致命的缺陷，我們的石碴道床在列車動荷載頻繁的作用下，石碴顆粒之間的擠壓磨耗，石碴之間的孔隙率成為一個變量，一旦我們有碴道床上軌排的高低、平順、水平出現(xiàn)幾何超限時，起道、 進(jìn)碴、搗固、維修困難。這是寬枕和軌枕板沒有大量推廣使用的主要原因。據(jù)我所知，單京九線撒換下來的寬枕就有幾萬根，這是多么大的浪費(設(shè)計不當(dāng)造成的損失)。
發(fā)明內(nèi)容
①首先要解決有碴軌道結(jié)構(gòu)橫向抗力小的缺陷。我設(shè)計的方案是 在有碴軌道結(jié)構(gòu)中的主要部件軌道枕的底部合理位置上，設(shè)置插入式橫向抗力擋板，料材為與混凝土軌枕同等級的鋼筋混凝土，這種橫向抗力擋板可根據(jù)鐵路線路等級，線路特征 (直線地段、曲線地段、道岔地段)設(shè)計相應(yīng)的垂直插入道床的深度、寬度、厚度、密度。這種新型的帶橫向抗力擋板的軌道枕，利用枕底橫向抗力擋板與枕底擠壓密實的道床結(jié)成整體提供阻力。由于我的每一根強穩(wěn)定軌道枕都能提供強大的橫向抗力(約960KN)，每公里約有1800根軌枕，作用點的密度有了，所以能將有碴道床上的軌排牢牢地固定在即有的位置上，在高速列車的沖擊下，不會產(chǎn)生軌排的橫移、縱移，徹底消滅了因軌向不良而產(chǎn)生的晃車，大大的保證了高速列車的行車安全。我們鐵路工務(wù)系統(tǒng)再也不用撥道來校正方向，世界上最先進(jìn)的大養(yǎng)機的激光撥道，曲線正矢撥道這些功能都將失業(yè)，今后也可簡化鐵路大養(yǎng)機的設(shè)計、制造。大批的撥道機具都將退出歷史的舞臺，今后再也不用投入人力堆集碴肩。 強穩(wěn)定軌道枕將軌排與道床進(jìn)行了有機的結(jié)合，它產(chǎn)生了一種全新的有碴軌道結(jié)構(gòu)，它的意義是遠(yuǎn)大的，它產(chǎn)生的效益是巨大的。它能簡化減小我們鐵路工務(wù)系統(tǒng)養(yǎng)護維修工作量， 今后只存在起道、搗固作業(yè)，再也不用撥道、改道了，它還可防止無縫線路脹軌跑道，出現(xiàn)碎彎。由于這種全新的有碴軌道結(jié)構(gòu)，大大加強了軌排的橫向穩(wěn)定性，這就為實現(xiàn)在即有鐵路有碴道床上實現(xiàn)高速解決了技術(shù)的難關(guān)。②要解決有碴軌道結(jié)構(gòu)中，軌排平衡能力差，高低、水平兩項指標(biāo)保持時間短的問題，又要保證一旦軌排的高低、水平出現(xiàn)幾何超限時，便于起道修復(fù)。我設(shè)計的方案是延長現(xiàn)有的軌枕長度，增大現(xiàn)有軌枕的工作跨度，增大軌枕在道床兩端的支承面積。根據(jù)鐵路線路等級，線路正線道床的寬度(我國一級鐵路道床的寬度約3. 5m)，根據(jù)現(xiàn)場的需要， 將軌枕的長度由現(xiàn)在國際上常用的2. 6m延長至L(2. 8m-3. 4m)，材料為水泥枕同等級的鋼筋混凝土，這種全新的強穩(wěn)定軌道枕，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，它將現(xiàn)在國際上通用的2. 6m的軌枕延長至我們現(xiàn)場需要的長度L(2. 8m-3. 4m)它增大了現(xiàn)有軌枕在道床上的工作跨度， 增大了軌枕在道床兩端的支承面積，增大了軌枕在道床上的承載能力，可以大大提高軌排在有碴道床上的平衡能力，將軌排的高低、平順、水平等幾何指標(biāo)保持相對較長時間，而且軌排的高低、水平出現(xiàn)幾何超限時又便于起道修復(fù)。還有傳統(tǒng)的軌枕底部都設(shè)計成抗滑面，而我的強穩(wěn)定軌道為了便于起道進(jìn)碴都設(shè)計成光滑平整的底面，底面的最佳寬度是 (300-360mm)。綜上所述，強穩(wěn)定軌道枕它主要解決了有碴軌道結(jié)構(gòu)橫向抗力小，橫向穩(wěn)定性差的缺陷，其次解決了有碴軌道結(jié)構(gòu)平衡能力差、高低、水平保持時間短的問題。對全世界總長已達(dá)110萬公里的有碴鐵路來說，強穩(wěn)定軌道枕的誕生。給傳統(tǒng)的有碴軌道注入了新鮮的血液，隨著有碴軌道結(jié)構(gòu)的功能進(jìn)一步完善，它在與無碴軌道的競爭中又處于優(yōu)勢地位。 它的誕生意義是遠(yuǎn)大的，它產(chǎn)生的效益是巨大的，它的商業(yè)價值是宏大的，它將有碴軌道結(jié)構(gòu)改進(jìn)到了一個全新的境界。四

圖(1)是有碴鐵路直線地段強穩(wěn)定軌道枕長度為:3m時的橫向抗力擋板布置圖。圖(2)是直線地段:3m強穩(wěn)定軌道枕的(I-I)斷面圖。圖(3)是直線地段長度為:3m時的強穩(wěn)定軌道枕的(II-II)斷面圖。圖(4)的強穩(wěn)定軌道枕的橫向抗力擋板正面大樣圖。圖( 是強穩(wěn)定軌道枕的橫向抗力擋板側(cè)面大樣圖。圖(6)是強穩(wěn)定軌道枕的橫向抗力擋板配筋圖。圖(7)是有碴鐵路曲線地段強穩(wěn)定軌道枕的橫向抗力擋板布置圖。 曲線地段可根據(jù)曲線半徑，線路設(shè)計時速，設(shè)計超高、布置橫向抗力擋板的鉛垂位置。圖(8) 是有碴鐵路道岔區(qū)長枕布置圖，可根據(jù)軌枕長度設(shè)計相應(yīng)的插入道床的橫向抗力擋板的密度。圖(9)是有碴鐵路道岔區(qū)短枕橫向抗力擋板布置圖。圖(10)是直線地段強穩(wěn)定軌道枕長度為3. 2米時的橫向抗力擋板布置圖。圖(11)是直線地段強穩(wěn)定軌道枕-長度為3. 2 米時的(I-I)斷面圖。圖(12)是強穩(wěn)定軌道枕長度是3. an時(II-II)斷面圖。圖(13) 是強穩(wěn)定軌道枕直線地段強穩(wěn)軌枕在道床中的工作示圖。 五具體實施例方式與鐵道部科技司、鐵道科學(xué)研究院合作，盡快生產(chǎn)出產(chǎn)品，用于新建鐵路試驗線，即有鐵路線的改建，然后向全世界推廣。
權(quán)利要求
1.全世界已建成總長超過110萬公里的有碴鐵路，它存在軌道結(jié)構(gòu)橫向抗力小，軌排平衡能力差，軌向、高低、水平等幾何指標(biāo)，保持時間短的缺陷。在高速列車的沖擊下，有碴軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生橫移、縱移造成軌向不良，是列車晃車的根源，嚴(yán)重時危及行車安全。要解決有碴軌道結(jié)構(gòu)橫向抗力小，軌向保持時間短的缺陷。我的設(shè)計方案是在有碴軌道結(jié)構(gòu)中的主要部件，軌枕的底部合理位置上設(shè)置插入式橫向抗力擋板，這種橫向抗力擋板可根據(jù)鐵路線路等級，線路特征(直線地段、曲線地段、道岔地段)設(shè)計相應(yīng)的垂直插入道床的深度、 寬度、厚度、密度。這種橫向抗力擋板與枕底擠壓密實的道床結(jié)成整體提供阻力，將軌枕象釘子一樣牢牢固定在即有的位置上，每公里約有1800根軌枕，作用點的密度有了，所以能保證有碴軌道結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定。從而大大的提高了列車的運行安全。現(xiàn)在全世界的鐵路工作者還沒有人想到在軌枕上設(shè)置橫向抗力擋板，所以凡是在軌枕上設(shè)置橫向抗力裝置，無論其形狀、大小、長度、名稱、材質(zhì)如何，均屬侵權(quán)。
2.要解決有碴軌道結(jié)構(gòu)的平衡能力差、高低、水平保持時間短的缺陷，我設(shè)計的方案是將現(xiàn)在國際上通用的2. 6米長的軌枕延長至我們現(xiàn)場需要的長度L(L的取值范圍在 2. 8-3. 4米)，由于軌枕的長度增加，軌枕在道床上工作跨度加大了，同時還加大了軌枕在道床兩端的支承面積，增大了軌枕在道床上的承載能力，將軌排的高低、水平保持相對較長時間，大大的提高軌排在道床上的平衡能力。我的強穩(wěn)定軌道枕的底部都設(shè)計成光滑平整的底面，當(dāng)枕排的高低、水平出現(xiàn)幾何超限時又便于起道修復(fù)。現(xiàn)在，全世界的鐵路工作者還沒有人想到將國際上通用的長度為2. 6米的軌枕延長，來強加軌道結(jié)構(gòu)和平衡能力。所以，凡是軌枕長度超過2. 8米的，都屬侵權(quán)。
全文摘要
強穩(wěn)定軌道枕屬于有碴軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。要解決有碴軌道結(jié)構(gòu)橫向抗力小的缺陷，我的設(shè)計方案是在有碴軌道結(jié)構(gòu)中的主要部件，軌枕的底部合理位置上設(shè)置插入式橫向抗力擋板，這種橫向抗力擋板，可根據(jù)鐵路線路等級、線路特征(直線地段、曲線地段、道岔地段)設(shè)計相應(yīng)的垂直插入道床的深度、寬度、厚度、密度。這種橫向抗力擋板與軌底擠壓密實的道床結(jié)成整體提供阻力，所以能保證有碴軌道結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定。要解決有碴軌道結(jié)構(gòu)平衡能力差，高低、水平兩項指標(biāo)保持時間短的缺陷，我的設(shè)計方案是將現(xiàn)在國際上通用的2.6m長的軌枕，延長至我們現(xiàn)場需要的長度L(2.8m-3.4m)，由于軌枕長度的增加，軌枕在道床上的工作跨度加大了，同時還加大了軌枕在道床兩端的支承面積，增大了軌枕在道床上的承載能力，所以能大大提高軌排在道床上的平衡能力，將軌排的高低、水平保持相對較長的時間。
文檔編號E01B3/00GK102486015SQ200910221188
公開日2012年6月6日 申請日期2009年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月31日
發(fā)明者李忠華, 黃玉華 申請人:李忠華, 黃玉華