[实用新型]一种竹增强铁路复合轨枕

说明书

本实用新型公开了一种竹增强铁路复合轨枕，通过道钉与钢轨紧固连接；包括复合轨枕本体和竹竿；复合轨枕本体由生活废弃塑料制成的有机粘合剂为基体，并以有机材料和/或矿物填料作为离散增强相组成；竹竿的数量至少为两根，竹竿沿复合轨枕的轴线方向固定在复合轨枕本体内部。本实用新型以生活废弃塑料作为复合轨枕本体原材料，以有机材料和/或矿物填料作为基体填料，对其进行离散增强，竹竿作为增强构件具有由竹壁和竹节组成的独特天然结构，其中空腔体可以减小复合轨枕的材料用量，通过填充竹竿特定空腔，调节竹竿及轨枕的力学性能，实现根据线路行车荷载差异调整轨枕的承载性能，在实现轨枕优越的工作性能的同时节省材料用量，降低产品成本。

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，更具体的说是涉及一种竹增强铁路复合轨枕。

背景技术

目前，木轨枕在世界上广泛使用，具有诸多优点，如较低的弹性模量有助于减少轨道结构和机车车辆元件磨损，易于制造，便于运输、安装及更换，电绝缘性能良好等。然而，生产木轨枕需使用大量优质木材，而这类木材资源的储量正持续减少。另外，木材中纤维横向抗压性能差，导致木轨枕在压力作用下易于开裂并发生轨下垫板破裂。采用木轨枕的铁路线路需使用短轨条，由于木轨枕质量小而增加了轨道失稳风险，同时其采用木馏油等危险化学品进行防腐处理会导致系列生态问题。此外，废旧木轨枕回收困难且回收价值低，不当的处理方式会对环境造成严重危害。

另一类广泛使用的轨枕型式是钢筋混凝土轨枕，二战后，由于木材资源匮乏，同时随着无缝线路技术的出现和混凝土预应力技术的成熟，这类轨枕迅速发展并被广泛应用于各种类型的铁路线路。钢筋混凝土轨枕具有以下优点，诸如：质量大(200-300千克)，从而保障了铁路线路良好的稳定性；耐生物侵蚀和化学腐蚀；设计服役寿命长；相比敷设木轨枕的铁路线路，能够承受更大的列车荷载；设计精度高，确保了线路的平顺性；易于制造和加工为符合轨道结构受力特点的形状。然而，这种轨枕具有很大刚度，从而导致道床和路基中的高应力(比木轨枕线路高25％)；加速道砟劣化和道床状态恶化；由于必须安装轨下垫板等使得扣件系统更为复杂；铁路轨道和机车车辆，包括钢轨及扣件的过早磨损，使得混凝土轨枕的实际使用寿命相比于50年以上的设计寿命缩减了5-10倍。混凝土轨枕存在诸多缺点：混凝土腐蚀可导致轨枕破坏，如延迟钙矾石生成导致轨枕失效；脆性大而抗冲击性差，使得轨枕在列车脱轨、轨枕装载和卸载、道床捣鼓时易发生破坏；质量大导致高昂的运输和更换成本；废旧混凝土轨枕回收难度大且成本高。另外，混凝土拌和物振捣时的振动及噪音会对工作人员健康造成负面影响，采用混凝土轨枕的铁路线路也会导致轨下基础的更强振动，并向周边环境传播。

复合轨枕是上述轨枕的理想替代产品，其材料力学性能介于木轨枕和钢筋混凝土轨枕材料力学性能之间，在两者之间实现了一定程度的妥协与折中。

竹材作为一种木质材料，可用于复合轨枕的制造。竹子在生长过程中能够快速、持续地产生大量物理力学性能优异的木质材料，故可作为替代木材的优质材料。

但是，现有的重组竹轨枕通过一系列工序制备而成，包括将竹竿压碎为竹条、初步烘干并用树脂浸渍所得竹条、将浸渍后的竹条再次烘干至额定含水率、在模具中铺放竹条、在高温和高压下使其热硬化得到轨枕。该轨枕的劣势在于生产自动化水平低、人工生产劳动繁重以及生产中的高能耗，这些因素使得产品在经济性上与传统轨枕相比缺乏竞争力。此外，该轨枕也具有诸多结构性缺点，其中包括：难以根据线路列车荷载差异调整轨枕的承载性能；扣件安装将破坏轨枕内的竹条；由于轨枕端面未得到良好保护的竹条的膨胀和腐烂，在运营中极可能发生轨枕端部开裂。此外，该轨枕的抗大气侵蚀性能、尺寸稳定性能及抗霉菌性能较差(包括较高的吸水性)，使得该轨枕难以成为铁路轨下基础结构的理想选择。

因此，如何提供一种能够有效利用复合材料和竹材优势的、结构稳定性和承载能力强的轨枕，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容