有砟道床结构

摘要

本发明实施例提供了一种有砟道床结构。包括：第一道砟胶喷施区域、第二道砟胶喷施区域、轨枕和钢轨，第一道砟胶喷施区域位于轨枕端头的两侧，第二道砟胶喷施区域位于轨枕中心两侧，除了第一道砟胶喷施区域、第二道砟胶喷施区之外的其它区域为非道砟胶喷施区域。本发明实施例提供的可维修的有砟道床结构，在保持轨道结构可捣固、起道、拨道维修情况下，提高轨枕纵横向阻力，保持无缝线路稳定性，尤其是高速铁路时速350km/h及以上线路，同时固化易飞砟位置道砟颗粒，防治飞砟。有砟道床结构布置灵活，便于施工与铺装，节约能源，与全断面喷涂方法相比，大幅度降低道砟胶用量，降低成本。

权利要求

1.一种有砟道床结构，其特征在于，包括：第一道砟胶喷施区域、第二道砟胶喷施区域、轨枕和钢轨，所述第一道砟胶喷施区域位于轨枕端头的两侧，所述第二道砟胶喷施区域位于轨枕中心两侧，除了所述第一道砟胶喷施区域、第二道砟胶喷施区之外的其它区域为非道砟胶喷施区域。

2.根据权利要求1所述的有砟道床结构，其特征在于，所述有砟道床结构还包括道床可捣固维修区域，所述道床可捣固维修区域位于所述钢轨两侧的道床轨枕槽内。

3.根据权利要求2所述的有砟道床结构，其特征在于，所述第一道砟胶喷施区域为梯形喷施区域，所述梯形喷施区域与轨枕端头的道床破裂面契合。

4.根据权利要求3所述的有砟道床结构，其特征在于，所述梯形喷施区域的上边长为

0.3-0.4m，下边长为0.6-0.8m，梯形高度为0.2-0.3m，道砟胶的喷施深度为0.1-0.2m。

5.根据权利要求3所述的有砟道床结构，其特征在于，所述第二道砟胶喷施区域的长度大于N1、小于N2，所述N1根据所述轨枕道床中部轨枕槽内横向切应力值的变化而确定，在轨枕的中心线两侧宽度为0-N1的轨枕槽范围内切应力值小于设定的切应力阈值，所述N2

6.根据权利要求5所述的有砟道床结构，其特征在于，所述第二道砟胶喷施区域的长度为0.4-0.8m，宽度为0.05-0.1m，喷施道砟胶深度为0.1-0.2m。

7.根据权利要求5所述的有砟道床结构，其特征在于，所述钢轨两侧的道床可捣固维修区域的长度为0.6m，宽度为0.3-0.4m。

说明书

有砟道床结构

技术领域

[0001] 本发明涉及有砟轨道技术领域，尤其涉及一种有砟道床结构。

背景技术

[0002] 高速铁路是从轨道结构形式来看，分为有砟轨道和无砟轨道两大类，均可满足300km/h及以上运营。但相较于有砟轨道，无砟轨道由于其本身材料、结构以及铁道工程运营的特殊性，其破损修复较为困难。另一方面，有砟轨道结构更具有灵活性，易于养护维修、适用范围广、建造成本低、速度快等，具有旺盛生命力。当然，高速铁路有砟轨道也存在飞砟(迁移)，指当高速列车通过有砟道床地段的瞬间，在高速列车周围列车风和列车与轨道动力振动的共同作用下，表层道砟打道床表面，进而损害列车裙板、风挡、底盘和钢轨等轨道零部件，并引起列车和轨道损伤的现象，严重影响列车运营安全性与可靠性。目前,高速铁路有砟道床的飞砟防治方法主要是通过采取全断面喷施聚氨酯道砟胶方法，通过对道砟之间深度粘结和加固，粘结道床表面的道砟。道砟胶通过对道砟表面的加固粘结，阻止道砟在道床表面移动，比如喷射道砟胶4-7cm深度(超过一个道砟平均粒径)。

[0003] 上述现有技术中的高速铁路有砟道床的飞砟防治方法的问题为：

[0004] 1.全断面喷涂，用量巨大，成本高，道砟胶造价超过轨道结构本身；

[0005] 2.全断面喷涂后，由于强度高，整体性强，无法捣固维修，无法调整轨道几何位置。

发明内容

[0006] 本发明的实施例提供了一种有砟道床结构，以实现有效地防治高速铁路有砟道床的飞砟。

[0007] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

[0008] 一种有砟道床结构，包括：第一道砟胶喷施区域、第二道砟胶喷施区域、轨枕和钢轨，所述第一道砟胶喷施区域位于轨枕端头的两侧，所述第二道砟胶喷施区域位于轨枕中心两侧，除了所述第一道砟胶喷施区域、第二道砟胶喷施区之外的其它区域为非道砟胶喷施区域。

[0009] 进一步地，所述有砟道床结构还包括道床可捣固维修区域，所述道床可捣固维修区域位于所述钢轨两侧的道床轨枕槽内。

[0010] 进一步地，所述第一道砟胶喷施区域为梯形喷施区域，所述梯形喷施区域与轨枕端头的道床破裂面契合，所述梯形喷施区域的侧面倾角与道砟内摩擦角之间的差值小于设定的数值。

[0011] 进一步地，所述梯形喷施区域的上边长为0.3-0.4m，下边长为0.6-0.8m，梯形高度为0.2-0.3m，道砟胶的喷施深度为0.1-0.2m。

[0012] 进一步地，所述第二道砟胶喷施区域的长度大于N1、小于N2，所述N1根据所述轨枕道床中部轨枕槽内切应力的变化而确定，在轨枕的中心线两侧宽度为0-N1的轨枕槽范围内切应力值小于设定的切应力阈值，所述N2

[0013] 进一步地，所述第二道砟胶喷施区域的长度为0.4-0.8m，宽度为0.05-0.1m，喷施道砟胶深度为0.1-0.2m。

[0014] 进一步地，所述钢轨两侧的道床可捣固维修区域的长度为0.6m，宽度为0.3-0.4m。

[0015] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的可维修的有砟道床结构，在保持轨道结构可捣固、起道、拨道维修情况下，提高轨枕纵横向阻力，保持无缝线路稳定性，尤其是高速铁路时速350km/h及以上线路，同时固化易飞砟位置道砟颗粒，防治飞砟。

[0016] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1为本发明实施例的有砟道床的结构俯视图，图中，轨枕端头的两侧道砟胶喷施区域1、轨枕中心两侧道砟胶喷施区域2、道床可捣固维修区域3、轨枕4和钢轨5；

[0019] 图2为本发明实施例的有砟道床的结构主视图，从图2中可以看出道砟胶在喷施区域1或2的垂向深度；

[0020] 图3a为轨枕端头道床的纵向破裂面，图3b为枕端道床横向破裂面；

[0021] 图4为喷洒道砟胶前后枕端受力变化及破裂面数值计算结果；

[0022] 图5为喷施道砟胶前后枕端道床细观受力图；

[0023] 图6为道床表面切应力等值线图；

[0024] 图7为捣固作业流程图，道砟胶道床结构应不影响捣固作业；

[0025] 图8为喷施道砟胶前后轨枕所受横向阻力变化图。

具体实施方式

[0026] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0027] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

[0028] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

[0029] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

[0030] 本发明实施例只在有砟道床的关键位置喷施道砟胶，图1为本发明实施例的有砟道床的结构俯视图，图中，包括第一道砟胶喷施区域1、第二道砟胶喷施区域2、可捣固维修区域3、轨枕4和钢轨5。第一道砟胶喷施区域位于轨枕端头的两侧，所述第二道砟胶喷施区域位于轨枕中心两侧，除了所述第一道砟胶喷施区域、第二道砟胶喷施区之外的其它区域为非道砟胶喷施区域。上述道砟胶可以为聚氨酯道砟胶或者发泡道砟胶等。

[0031] 本发明实施例在混凝土轨枕端头两侧设置道砟胶的梯形喷施区域，梯形喷施区域与轨枕端头的道床破裂面契合，所述梯形喷施区域的侧面倾角与道砟内摩擦角之间的差值小于设定的数值,即梯形喷施区域的侧面倾角与道砟内摩擦角基本相等。梯形喷施区域的上边长为0.3-0.4m，下边长为0.6-0.8m，梯形高度为0.2-0.3m，喷施深度0.1-0.2m。图2为本发明实施例的有砟道床的结构主视图，从图2中可以看出道砟胶在喷施区域1或2的垂向深度。

[0032] 图3a为轨枕端头道床的纵向破裂面，由图3a可推导出砟肩-轨枕作用力RW。图3b为枕端道床横向破裂面，上述轨枕端头两侧梯形喷施区域1与轨枕端头的道床破裂面契合，梯形滑动体(即喷施区域)的侧面倾角α与道砟内摩擦角Φ相近似，约为35°～50°。

[0033] 本领域技术人员应能理解上述梯形喷施区域的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的其它形状的喷施区域应用类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

[0034] 所述第二道砟胶喷施区域的长度大于N1、小于N2，所述N1根据所述轨枕道床中部轨枕槽内切应力值的变化而确定，在轨枕的中心线两侧宽度为0-N1的轨枕槽范围内切应力值小于设定的切应力阈值，所述N2

[0035] 对本发明实施例的有砟道床的效果进行PFC3D(Particle Flow Code 3D，三维颗粒流数值平台)仿真，得到图4所示的喷洒道砟胶前后枕端受力变化及破裂面数值计算结果，图5所示的喷施道砟胶前后枕端道床细观受力图。由图4或图5所示，滑动体侧面倾角α和内摩擦角Φ在喷施道砟胶后变大，根据力的平衡可得到滑动体的宽度b和砟肩-轨枕作用力RW：

[0036]

[0037]

[0038] W为轨枕的高度，Rb为剪切面道砟内部接触应力。

[0039] 滑动体的宽度b和砟肩-轨枕作用力RW在喷施道砟胶后变大，道床横向阻力相应提高，提高值与道砟胶强度相关，一般横向阻力提升值在50％以上。

[0040] 本发明实施例提供的一种可维修的有砟道床的道砟胶道床结构可以有效预防道砟飞溅，图6为道床表面切应力等值线图，有砟道床的道床表面的切应力： 由图6所示，道床表面中部轨枕槽横向0.4m范围内切应力范围为0.5-1.5，钢轨两侧轨枕槽内的切应力范围为0-0.5，在钢轨底部轨枕槽内切应力接近零，道床中线切应力最高，向外围两侧逐渐递减。设定切应力阈值为0.5，轨枕中心两侧道砟胶喷施区域2的长度N1应大于0.4m。

[0041] 比如，N1＝0.4m，N2＝0.8m,上述轨枕中心两侧道砟胶喷施区域2的长度为0.4-0.8m，宽度为0.05-0.1m，喷施聚氨酯道砟胶深度为0.1-0.2m。

[0042] 图7为捣固作业流程图，道砟胶道床结构不会影响捣固作业，道床可捣固维修区域3位于道床轨枕槽内，因此可进行正常维修作业、如捣固等。

[0043] 比如国产燃油捣固机尺寸为：1420㎜×680㎜×1550㎜，根据施工位置，钢轨两侧预留道床可捣固维修区域的宽度M为0.3-0.4m，根据N2

[0044] 比如，钢轨一侧的道床可捣固维修区域的宽度M＝0.3m,道床可捣固维修区域的位置位于钢轨两侧的道床轨枕槽内，长度为0.6m，宽度为0.3-0.4m，满足捣固机施工要求。

[0045] 图8为在轨枕两端和中部位置喷施道砟胶前后轨枕横向阻力变化示意图，由图8所示，喷施道砟胶后轨枕中部的横向阻力由道砟与光滑轨枕面摩擦力转变为道砟与道砟间的锯齿状咬合力，同时轨枕两侧道砟粘连会对轨枕端产生更大作用力，横向推动轨枕时候，道床横向阻力增幅较大，特别有利于无缝线路稳定性。

[0046] 综上所述，本发明实施例提供的可维修的有砟道床结构，在保持轨道结构可捣固、起道、拨道维修情况下，提高轨枕纵横向阻力，保持无缝线路稳定性，尤其是高速铁路时速350km/h及以上线路，因此可以降低道床砟肩堆高。轨道道床中心线附近(轨枕两侧位置)以及砟肩附近，列车动力和空气动力复合效应显著，容易飞砟，因此本发明实施例提供可维修有砟道床结构，固化易飞砟位置道砟颗粒，防治飞砟。

[0047] 本发明实施例提供的可维修的有砟道床结构布置灵活，便于施工与铺装，节约能源，与全断面喷涂方法相比，大幅度降低道砟胶用量，初步测算，降低道砟胶用量70％左右，显著降低成本。

[0048] 本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

[0049] 通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

[0050] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0051] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。