一种铁路柔性护轨装置的设计方法

摘要

本发明公开了一种铁路柔性护轨装置的设计方法，将所述护轨设置于所述钢轨外侧，这种设计方法尚属首创，避开了所述钢轨内侧安装的设备，同时所述护轨与所述钢轨之间间距X是根据在不同的轨道地段及不同条件下的轮轨参数轮辋宽度D、钢轨轨头宽度L、轮缘厚d计算得出护轨与钢轨之间距离的平均值，同时采用统计学原理的均方差计算分析出偏离量，进而再以具体柔性护轨装置铺设地段选取不同的保证系数N精确计算出该段X值的设计值大小，能有效的防止动车组车轮的脱轨。

权利要求

1.一种铁路柔性护轨装置的设计方法，其特征在于，所述护轨装置包括护轨(1)，所述护轨(1)位于钢轨(2)外侧，所述护轨(1)与所述钢轨(2)之间的距离X通过以下方程确定：其中，X为所述护轨(1)与所述钢轨(2)之间的设计距离， 为所述护轨(1)与所述钢轨(2)之间的距离的平均值，D为轮辋宽度，L为所述钢轨(2)轨头宽度，d为轮缘厚，σ为均方差，N为保证系数。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述护轨装置设置在桥梁、小半径曲线、高路堤、长大坡道、长大隧道地段时，所述X的值根据设置地段轮轨参数确定。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，相邻设置的连接所述护轨(1)的两个支座(3)处，两个所述X的值的误差为0-±5mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的设计方法，其特征在于，所述护轨(1)上缘顶部高于所述钢轨(2)顶面的距离Y通过以下方程确定：其中，Y为所述护轨(1)上缘顶部高于所述钢轨(2)顶面的设计距离，H1为所述护轨(1)防脱轨的有效高度，h为车轮轮缘高度，ΔL为车轮外侧端部距所述钢轨(2)顶面的距离，Δh为所述钢轨(2)的垂直磨耗，Δs为车轮踏面的垂直磨耗，H2为限界要求最高值。

说明书

一种铁路柔性护轨装置的设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轨道交通领域，特别涉及一种铁路柔性护轨装置及其设计方法。

背景技术

[0002] 现有铁路轨道在一些高危轨道地段为防止动车组车轮脱轨需要安装护轨装置，如在桥梁、长大隧道、高路堤、小半径曲线及长大坡道等高危轨道地段，现有的护轨装置几乎都设置于铁路钢轨内侧，但是随着越来越多的设备(如电气设备、信号设备等)安装于钢轨内侧，钢轨内侧的护轨装置的安装空间有限，甚至难以安装，需要重新设计一种护轨装置。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中所存在的问题，即现有的护轨装置几乎都设置于铁路钢轨内侧，但是随着越来越多的设备安装于钢轨内侧，钢轨内侧的护轨装置的安装空间有限，甚至难以安装的上述不足，提供一种铁路柔性护轨装置及其设计方法。

[0004] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

[0005] 一种铁路柔性护轨装置的设计方法，所述护轨装置包括护轨，所述护轨位于钢轨外侧，所述护轨与所述钢轨之间的距离X通过以下方程确定：

[0006]

[0007]

[0008]

[0009] 其中，X为所述护轨与所述钢轨之间的设计距离， 为所述护轨与所述钢轨之间的距离的平均值，D为轮辋宽度，L为所述钢轨轨头宽度，d为轮缘厚，σ为均方差，N为保证系数。

[0010] 采用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置的设计方法，将所述护轨设置于所述钢轨外侧，这种设计方法尚属首创，避开了所述钢轨内侧安装的设备，同时所述护轨与所述钢轨之间间距X是根据在不同的轨道地段及不同条件下的轮轨参数轮辋宽度D、钢轨轨头宽度L、轮缘厚d计算得出护轨与钢轨之间距离的平均值 同时采用统计学原理的均方差计算分析出偏离量，进而再以具体柔性护轨装置铺设地段选取不同的保证系数N精确计算出该段X值的设计值大小，能有效的防止动车组车轮的脱轨。

[0011] 优选地，所述护轨装置设置在桥梁、小半径曲线、高路堤、长大坡道、长大隧道等地段时，所述X的值根据设置地段轮轨参数确定，起到防止动车组车轮脱轨、提高轨道结构纵横向刚度增强稳定性、减少工务维修工作量的作用，正常工况条件下动车组车轮不与柔性护轨装置发生接触，只有在动车组车轮处于非正常工况条件，出现动车组车轮有爬上钢轨的趋势时，动车组车轮轮辋外侧将与柔性护轨装置发生接触，柔性护轨装置分担一部分动车组车轮作用于钢轨的横向力，使车轮脱轨系数降低，同时柔性护轨装置引导非正常工况的车轮恢复到正常的运行轨迹，起到防止动车组车轮发生脱轨的功能。

[0012] 优选地，相邻设置的连接所述护轨的两个支座处，两个所述X的值的误差为0-±5mm。

[0013] 优选地，所述护轨上缘顶部高于所述钢轨顶面的距离Y通过以下方程确定：

[0014]

[0015] 其中，Y为所述护轨上缘顶部高于所述钢轨顶面的设计距离，H1为所述护轨防脱轨的有效高度，h为车轮轮缘高度，ΔL为车轮外侧端部距所述钢轨顶面的距离，Δh为所述钢轨的垂直磨耗，Δs为车轮踏面的垂直磨耗，H2为限界要求最高值。

[0016] 铁路柔性护轨装置护轨上缘顶部高于钢轨顶面的设计距离Y是根据在不同的轨道地段及不同条件下护轨防脱的有效高度H1、车轮轮缘高度h、车轮外侧端部距所述钢轨顶面的距离ΔL、钢轨的垂直磨耗Δh、车轮踏面的垂直磨耗Δs计算得出，能够有效的防止动车组车轮减载(或悬浮)工况下发生的爬(跳)轨脱轨事故。

[0017] 采用该铁路柔性护轨装置，护轨工作边上缘高出钢轨顶面Y，当动车组车轮出现减载(或悬浮)工况发生的爬(跳)轨时，动车组车轮爬(或跳)轨的高度须超过柔性护轨装置的有效高度H1才有可能发生脱轨，目前所研究的脱轨没有超过H1这种情况发生，因此能够有效的防止动车组车轮爬(或跳)轨脱线事故的发生。

[0018] 本发明还提供了一种铁路柔性护轨装置，采用如以上任一项所述的铁路柔性护轨装置的设计方法设计制造，包括若干个支座，每个所述支座为悬臂结构件，每个所述支座一端连接所述钢轨，另一端连接所述护轨。

[0019] 所述护轨与所述钢轨之间的距离X按照大(入轨段)→小(固定段)→大(出轨段)设置。

[0020] 采用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置，将所述护轨设置于所述钢轨外侧，避开了所述钢轨内侧安装的设备，同时可精确确定所述护轨与所述钢轨之间间距的设置大小，防止列车组的脱轨，提高轨道结构纵横向刚度增强稳定性，减少轨道工务维修工作量，该护轨装置结构简单，安装方便，效果良好。

[0021] 优选地，该护轨装置还包括若干个压板，每个所述压板对应一个所述支座，每个所述压板螺栓连接对应的所述支座，将所述支座卡接于所述钢轨上。

[0022] 优选地，所述支座与所述钢轨之间、所述压板与所述钢轨之间均设有绝缘片。

[0023] 优选地，所述护轨和所述支座之间设有橡胶套筒。

[0024] 采用这种结构设置，所述橡胶套筒能够在车轮轮辋外侧与所述护轨接触时，使所述护轨具有缓冲的作用，缓冲车轮在不利工况条件下对所述护轨的冲击荷载，延长所述护轨的使用寿命。

[0025] 优选地，所述橡胶套筒前后两工作面的等级厚度不同，便于所述X的值的调整。

[0026] 优选地，所述护轨通过螺栓连接所述支座。

[0027] 优选地，所述支座侧面设有隔振垫。

[0028] 优选地，所述护轨与所述钢轨之间的距离X为41-60mm。

[0029] 优选地，在长大坡道轨道上，所述支座侧面紧贴轨枕安装设置，防止所述钢轨纵向爬行。

[0030] 优选地，在高架桥梁、小半径曲线、高路堤、长大隧道等轨道上，所述支座安装设置于相邻两个轨枕之间。

[0031] 优选地，所述护轨装置安装后，轨道结构是由两根钢轨和所述护轨装置构成框架结构，未安装所述护轨装置前，轨道结构主要是由两根钢轨构成的框架结构，安装所述护轨装置后，轨道结构提供抵抗轨道横向变形的能力提高41.4％，相当于提高了轨道结构的刚度，增强了轨道结构稳定性，从而降低了动车组对轨道的破坏，减少了轨道工务的养护与维修工作量。

[0032] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0033] 1、运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置的设计方法，将所述护轨设置于所述钢轨外侧，这种设计方法尚属首创，避开了所述钢轨内侧安装的设备，同时所述护轨与所述钢轨之间间距X是根据在不同的轨道地段及不同条件下的轮轨参数轮辋宽度D、钢轨轨头宽度L、轮缘厚d计算得出护轨与钢轨之间距离的平均值X，同时采用统计学原理的均方差计算分析出偏离量，进而再以具体柔性护轨装置铺设地段选取不同的保证系数N精确计算出该段X值的设计值大小，能有效的防止动车组车轮的脱轨；

[0034] 2、运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置的设计方法，所述护轨装置设置在桥梁、高路堤、长大坡道、长大隧道等地段时，所述X的值根据设置地段轮轨参数确定，起到防止动车组车轮脱轨、提高轨道结构纵横向刚度增强稳定性、减少工务维修工作量的作用；

[0035] 3、运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置的设计方法，护轨上缘顶部高于钢轨顶面的设计距离Y能够有效的防止动车组车轮减载(或悬浮)工况下发生的爬(跳)轨脱轨事故；

[0036] 4、运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置，将所述护轨设置于所述钢轨外侧，避开了所述钢轨内侧安装的设备，同时可精确确定所述护轨与所述钢轨之间间距的设置大小，防止列车组的脱轨，提高轨道结构纵横向刚度增强稳定性，减少轨道工务维修工作量，该护轨装置结构简单，安装方便，效果良好；

[0037] 5、运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置，所述护轨和所述支座之间设有橡胶套筒，采用这种结构设置，所述橡胶套筒能够在车轮轮辋外侧与所述护轨接触时，使所述护轨具有缓冲的作用，缓冲车轮在不利工况条件下对所述护轨的冲击荷载，延长所述护轨的使用寿命；

[0038] 6、运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置，所述橡胶套筒前后两工作面的等级厚度不同，便于所述X的值的调整。

附图说明

[0039] 图1为本发明所述的一种铁路柔性护轨装置的结构示意图；

[0040] 图2为图1的局部放大图；

[0041] 图3为所述支座的结构示意图；

[0042] 图4为所述橡胶套筒的结构示意图；

[0043] 图5为所述支座贴合轨枕设置的平面结构示意图；

[0044] 图6为所述支座设于两个轨枕之间的平面结构示意图。

[0045] 图中标记：1-护轨，2-钢轨，3-支座，4-压板，5-绝缘片，6-橡胶套筒，7-隔振垫，8-轨枕。

具体实施方式

[0046] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

[0047] 实施例1

[0048] 如图1-6所示，本发明所述的一种铁路柔性护轨装置的设计方法，所述护轨装置包括护轨1，所述护轨1位于钢轨2外侧，所述护轨1与所述钢轨2之间的距离X和所述护轨1上缘顶部高于所述钢轨2顶面的距离Y通过以下方程确定：

[0049]

[0050]

[0051]

[0052]

[0053] 其中，X为所述护轨1与所述钢轨2之间的设计距离， 为所述护轨1与所述钢轨2之间的距离的平均值，D为轮辋宽度，L为所述钢轨2轨头宽度，d为轮缘厚，σ为均方差，N为保证系数，Y为所述护轨1上缘顶部高于所述钢轨2顶面的设计距离，H1为所述护轨1防脱轨的有效高度，h为车轮轮缘高度，ΔL为车轮外侧端部距所述钢轨2顶面的距离，Δh为所述钢轨2的垂直磨耗，Δs为车轮踏面的垂直磨耗，H2为限界要求最高值；相邻设置的连接所述护轨1的两个支座3处，两个所述X的值的误差为0-±5mm。

[0054] 作为本实施例的一个优选方案，所述护轨装置设置在桥梁、小半径曲线、高路堤、长大坡道、长大隧道等地段时，所述X的值根据设置地段轮轨参数确定，起到防止动车组车轮脱轨、提高轨道结构纵横向刚度增强稳定性、减少工务维修工作量的作用。

[0055] 运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置的设计方法，将所述护轨1设置于所述钢轨2外侧，这种设计方法尚属首创，避开了所述钢轨2内侧安装的设备，同时所述护轨1与所述钢轨2之间间距X是根据在不同的轨道地段及不同条件下的轮轨参数轮辋宽度D、钢轨轨头宽度L、轮缘厚d计算得出护轨1与钢轨2之间距离的平均值 同时采用统计学原理的均方差计算分析出偏离量，进而再以具体柔性护轨装置铺设地段选取不同的保证系数N精确计算出该段X值的设计值大小，能有效的防止动车组车轮的脱轨。

[0056] 实施例2

[0057] 如图1-6所示，本发明所述的一种铁路柔性护轨装置，采用如实施例1所述的铁路柔性护轨装置的设计方法设计制造。

[0058] 该护轨装置包括若干个支座3和若干个压板4，每个所述支座3为悬臂结构件，每个所述压板4对应一个所述支座3，每个所述压板4螺栓连接对应的所述支座3，将所述支座3卡接于所述钢轨2上，所述支座3与所述钢轨2之间、所述压板4与所述钢轨2之间均设有绝缘片5，所述钢轨2设置在轨枕8上。

[0059] 所述护轨1通过螺栓连接于每个所述支座3的悬臂端，所述护轨1和所述支座3之间设有橡胶套筒6，如图5所示，所述橡胶套筒6前后两工作面的等级厚度不同，便于所述X的值的调整，采用这种结构设置，所述橡胶套筒6能够在车轮轮辋外侧与所述护轨1接触时，使所述护轨1具有缓冲的作用，缓冲车轮在不利工况条件下对所述护轨1的冲击荷载，延长所述护轨1的使用寿命。

[0060] 所述护轨1与所述钢轨2之间的距离X按照大(入轨段)→小(固定段)→大(出轨段)设置，所述护轨1与所述钢轨2之间的距离X为41-60mm，两个所述护轨1之间采用鱼尾板连接。

[0061] 所述支座3侧面设有隔振垫7；在长大坡道轨道上，所述支座3侧面紧贴轨枕8安装设置，防止所述钢轨2纵向爬行；在高架桥梁、小半径曲线、高路堤、长大隧道等轨道上，所述支座3安装设置于相邻两个轨枕8之间。

[0062] 运用本发明所述的一种铁路柔性护轨装置，将所述护轨1设置于所述钢轨2外侧，避开了所述钢轨2内侧安装的设备，同时可精确确定所述护轨1与所述钢轨2之间间距的设置大小，防止列车组的脱轨，提高轨道结构纵横向刚度增强稳定性，减少轨道工务维修工作量，该护轨装置结构简单，安装方便，效果良好。

[0063] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。