[发明专利]一种高横向稳定性的轨道减振扣件及其变刚度方法

说明书

本发明属于轨道减振技术领域，具体公开了一种高横向稳定性的轨道减振扣件，包括设于钢轨下端的轨道减振器和位于轨道减振器下方的轨枕，轨道减振器为一体式的金属‑橡胶复合结构，轨道减振器包括金属顶板、金属底板和橡胶硫化体，金属顶板、橡胶硫化体和金属底板包括从内向外相互匹配的倒锥形侧壁一、倒锥形橡胶隔振周壁和倒锥形侧壁二，轨道减振器和轨枕之间设有底支座。本发明可在具有良好减振性能的同时具备较高的横向稳定性，同时轨道减振器可实现非线性变刚度及保护刚度。

技术领域

本发明涉及一种高横向稳定性的轨道减振扣件及其变刚度方法，属于轨道减振技术领域。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的快速发展以及城镇化进程的加快，轨道运输系统，如地铁、高铁、城轨等发展迅速。轨道运输系统的钢轨下方通常设有普通减振扣件，用以降低轨道车辆行走时钢轨的振动及噪声，在实际应用中，为了进一步的降低轨道运输系统造成的声音污染以及提高乘客的舒适度，越来越多的轨道线路在钢轨下方采用高弹性减振扣件取代普通扣件。

由于高弹性减振扣件大幅度降低了轨道扣件的整体垂向刚度，使得扣件的综合减振效果得到了很大的提升，较好的解决了轨道车辆运输过程中产生的振动及噪声问题。但是，随着这些高弹性扣件的大量使用，钢轨逐渐出现了磨损现象，甚至出现了严重的波磨（波磨具体为波浪形磨耗，是钢轨磨耗的主要形式之一,是指钢轨顶面出现的波浪状不均匀磨耗,即波浪形压溃）。形成波磨的主要原因是：1）高弹性减振扣件在降低垂向刚度的同时也降低了横向刚度，使得钢轨的垂向振动及横向振动加大，导致钢轨横向滑移加大，从而导致钢轨磨损增大，进而出现波磨；2）由于高弹性减振扣件的垂向刚度降低，钢轨轨头偏转刚度随之降低，轮轨相互作用产生的横向力不断往复地作用于钢轨的轨头部分，带动钢轨在其横向两侧反复发生偏转，使得钢轨产生摆振，将进一步加剧了钢轨的波磨。

目前轨道钢轨的减振扣件中常用两种减振形式为：

1、组合式减振扣件。如专利公开号为“CN108360309A”，专利名称为“一种加强型轨道减振扣件”的发明专利申请，通过双头螺栓的下端螺纹把下铁垫板和板下垫板锚固在轨枕上，位于下铁垫板的上部设置有浮置铁垫板，隔振橡胶垫板安装于浮置铁垫板和下铁垫板的之间，浮置铁垫板和下铁垫板沿钢轨垂向且平行于钢轨的两侧处分别设置了两个弹性导向组件；浮置铁垫板底部延伸有两个楔形挡肩，楔形挡肩嵌插入下铁垫板的相应矩形槽孔内的弹性滑套内，并相互配合，在钢轨的纵横方向进行限位且上下滑动；通过绝缘衬套、压缩弹簧和防松螺母将浮置铁垫板上的四个通孔套装在双头螺栓的上端；钢轨通过轨下橡胶垫板、绝缘轨垫块、T型螺栓、螺母和弹条而限位扣压在浮置铁垫板上。该发明在整体上实现较高的隔振能力，大大提高使用可靠性。但是该专利的内部结构较为复杂，众多装配零件之间的相互配合使得减振扣件在使用过程中大大增加了零件之间磨损的可能性，不便于后期对产品的维护，且安装拆卸繁琐。

2、硫化一体式减振扣件，这种类型的减振扣件的工作原理通常是通过橡胶受载产生压缩或者剪切变形来实现减振性能，从而削弱轮轨作用传递到路基的振动和冲击。其中压缩型减振扣件的缺点是垂向刚度较大，减振效果有限；剪切型减振扣件的缺点是垂向刚度较小，有较好的减振效果，但是横向刚度有限，横向稳定性不佳，容易出现上述波磨现象，将降低钢轨的使用寿命。

综上所述，如何设计一种具有良好的减振性能，同时兼具较高横向稳定性能，并可避免钢轨出现波磨现象，提高行车安全性的减振扣件，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高横向稳定性的轨道减振扣件，具有良好的减振性能和横向稳定性，可有效控制轨道的横向位移、减小轨道所受的磨损，并通过一体式的轨道减振器来简化部件结构。本发明还提供了轨道减震扣件的变刚度方法，使得轨道减振器可产生非线性变刚度及保护刚度。