[发明专利]一种道岔区域扣件刚度均匀化设计方法和系统

说明书

本发明提供了一种道岔区域扣件刚度均匀化设计方法和系统，其中钢轨的位移与受力点载荷和受力面积相关，通过控制各钢轨扣压点位移相同保证刚度均匀性。使用上述方法的系统包括扣件本体和钢轨下部的弹性层，所述弹性层上设置弹性结构单元，所述弹性结构单元提供扣件的弹性和刚度。本发明所述的道岔区域扣件刚度均匀化设计方法不仅适用于双层可拆卸扣件，而且同样适用于单层分离式扣件，不仅可用于扣件的中间弹性层，也可用于轨下弹性垫，有效保证道岔区域减振性能的同时，保持不同区域的刚度一致性，提高车辆过岔区的平顺性，减小钢轨磨耗程度，降低道岔区域养护成本，提高乘车舒适性。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种道岔区域扣件刚度均匀化设计方法和系统。

背景技术

我国目前的道岔扣件主要有两种结构型式，分别是硫化式道岔扣件和单层铁垫板道岔扣件。

单层铁垫板道岔扣件即采用单层铁垫板作为钢轨连接和承载部件，铁垫板下铺设弹性减振单元。硫化式道岔扣件分为整体硫化式与硫化底座+铁垫板式扣件两种。整体硫化式即将道岔铁垫板与弹性材料整体硫化为一体，铁垫板上设置与钢轨的连接机构，利用弹性材料起减振作用。硫化底座+铁垫板式扣件即采用硫化粘接型的减振底座作为减振单元，采用道岔扣件铁垫板作为钢轨联结单元。

由于道岔区域结构较为复杂，钢轨出现并行、交错等多种形式，在钢轨交错区域，相邻扣件上钢轨间距均不同，根据线路设计特点，对应的扣件的设计长度不一，单个扣件上承载的钢轨数量不同，且钢轨扣压点也不一样。若扣件的刚度设计不合理，则列车经过岔区时，道岔区域沿钢轨横向、纵向均存在刚度不均匀性，列车经过扣压点时的位移量不均匀，由此会带来列车运行平稳性差、钢轨磨耗程度不一、道岔区域养护量大、乘坐舒适性差等系列问题。简单地控制钢轨扣件的整体刚度对线路刚度均匀性意义不大，需要保证钢轨扣压点处纵向、横向的刚度均匀，才可保证道岔区域线路的刚度均匀性。

随着城市轨道交通的快速发展，道岔区域刚度均匀化设计已引起越来越多建设单位、运营单位的重视。目前市场采用的上述扣件型式在生产实施及现场使用过程中均未实现刚度均匀化设计。

在专利(ZL201220682492.3)中，提出了一种用于普通轨道路段的易拆卸分离式双层减振扣件。该结构采用上下铁垫板自锁连接，易拆卸、制造简单，但未涉及道岔减振路段，也未提及如何解决道岔区域刚度均匀化设计问题。

在专利(ZL201420515221.8)中，提出一种减振道岔基座系统。该系统重点解决了零部件更换问题，但是其采用了三层铁垫板结构，成本高、零部件多、结构复杂，也未提及如何解决道岔区域刚度均匀性问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种道岔区域扣件刚度均匀化设计方法，以解决现有技术中列车经过道岔区域时运行平稳性差、钢轨磨耗程度不一、道岔区域养护量大、乘坐舒适性差等系列问题

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种道岔区域扣件刚度均匀化设计方法，其中钢轨的位移与受力点载荷和受力面积相关，通过控制各钢轨扣压点位移相同保证刚度均匀性。

进一步的，所述道岔区域扣件刚度均匀化设计方法包括如下步骤：

(1)根据列车运行工况计算单个扣件整体所受载荷；

(2)根据项目要求或安全及减振量要求确定扣件受压点刚度范围；

(3)根据受压点在扣件上的位置和受压点刚度范围确定扣件整体刚度；

(4)根据车辆运行工况下扣件节点载荷和扣件整体刚度确定整体有效受压面积；

(5)根据扣件受压点刚度和整体有效受压面积确定弹性结构的数量和排布。