專利名稱：軌道軌枕的制作方法
軌道軌枕技術領域
EP-A-0 919 666介紹了這種類型的軌枕。剛性套殼嵌入混凝土板 內，且與之一起形成剛性裝置。
每個軌道通常支靠在布置于每個軌道和剛性塊體之間的彈性支 撐元件上。這些彈性支撐元件因此形成第一彈性級(elastic stage)。它們 可以在鋪設軌道時安裝，或預先安裝，例如在軌枕裝配時預先安裝。
本發明的一個目的是在限制軌道系統所承受的疲勞和應力的同 時，提高上述軌枕的振動衰減性能，特別是在高達250赫茲(Hz)的頻率
的范圍內，該頻率范圍被認為能對周圍建筑產生損害。[12為了這個目的，本發明提供一種上述類型的軌枕，其特征在于， 所述彈性墊板的動態剛度k2介于6千牛頓每毫米(kN/mm)至10千牛頓 每毫米(kN/mm )之間，優選地介于6 kN/mm至8 kN/mm之間。[131 根據本發明的其它特征[14-彈性墊板具有基本平坦的頂面和基本平坦的底面；15-所述剛性塊體具有四個連接所述頂面至所述底面的周面，所述軌枕包括布置在所述剛性塊體的每個周面與所述套殼的周邊框之間的彈性襯墊；[161 所述彈性襯墊包括至少兩個縱向的動態剛度介于20 kN/mm到 25 kN/mm之間的彈性襯墊、和至少兩個橫向的動態剛度介于15 kN/mm 至18 kN/mm之間的彈性襯墊；[17-所述軌枕在所述剛性塊體的頂面上具有彈性支撐元件，所述彈 性支撐元件的動態剛度介于120 kN/mm至300 kN/mm之間，優選地在200 kN/mm至300 kN/mm之間，所述彈性支撐元件設計用來接納支靠在其上 的軌道；[18-所述軌枕包括單個塊體和單個套殼；19-所述剛性塊體的重量在350kg至450kg之間，優選地在400kg 至450kg之間；20-所述軌枕包括兩個剛性塊體；兩個相應的與所迷剛性塊體相關聯的套殼；和使所述兩個剛性塊體相互連接的橫向撐隔器；且[21-所述每個剛性塊體的重量在100kg至150kg之間，優選地在 130kg至150kg之間。22] 本發明還提供軌道段，其特征在于，所述軌道段包括如前所述的 軌枕、與至少一個支撐在所述軌枕上的軌道。
23通過閱讀以下的參考附圖且示例給出的描述，本發明能夠得到更 好的理解，其中[24-圖l是第一實施例中的軌道段的示意性剖面圖；[25-圖2是圖l截面中所示軌枕的更詳細的示意性剖面圖； [26-圖3是圖l和2所示軌枕的示意性縱剖面圖； [27-圖4是模擬圖1軌道段的視圖； [281 -圖5是示出本發明軌枕的聲學性能的線圖；以及 [29_圖6是與圖1相似且表示第二實施例的軌道段的視圖。
具體實施方式
[301本發明第一實施例中的軌道段2示意性地表示在圖1中。軌道段 2包括兩個固定在軌枕8上的縱向軌道4。軌枕8包括單個混凝土塊體9 和兩個布置在每個軌道4和混凝土塊體9之間的彈性支撐元件10。 [31根據慣例，縱向軌道4確定用作縱向方向的基準。 [32彈性支撐元件10基本呈長方體的形式。在圖1所示實施例中， 它們的寬度基本等于軌道4的基部的寬度，且它們的長度基本等于塊體9 的寬度。[33彈性支撐元件10被接納在各自在塊體9中的凹槽12中。每個凹 槽12在剖面圖中的型廓基本為長方形。每個凹槽12的寬度和長度在圖1 所示實施例中，基本等于彈性支撐元件10的相應的寬度和長度。[34例如，彈性支撐元件10粘附地被連接至軌枕8。[35每個軌道4通過軌道緊固件(未示出)被聯結至塊體9,所述軌 道緊固件防止軌道相對于塊體9發生任何橫向移動，并使軌道4與塊體9 及每個彈性支撐元件10固定在一起。[36] 在下文整個說明中，基于所考慮的頻率范圍(小于或等于250Hz), 動態剛度總是被視為常數且基本等于靜態剛度的130% 。[37彈性支撐元件10形成圖4模型中所示的垂直動態剛度為kl的第 一彈性級14。每個軌道4被模擬成懸掛在動態剛度為kl的彈簧16的第一 端部上。彈簧16的第二端部連接至塊體9。[38
每個彈性支撐元件10的動態剛度kl處在120 kN/mm至300 kN/mm的范圍之間，且優選地介于200 kN/mm至300 kN/mm的范圍之間。 例如，用于每個彈性支撐元件10的材料是橡膠，聚亞安酯，或任何其它 彈性材料。[39圖1所示的軌枕8詳細地顯示在圖2和3中，該軌枕包括用于接 納塊體9的套殼20、布置在塊體9和套殼20之間基本水平的平面中的彈 性墊板22、和四個布置在塊體9和套殼20之間基本垂直的平面中的彈性 襯墊24、 26。[40塊體9基本為長方體的形式，且它實質上包括 一頂面32; —基 本平坦的底面34，它以該底面支靠在上；和四個周面36、 38，它們分別通 過圓形邊緣44和斜角46連接頂面32至底面34。周面36、 38包括兩個縱 向周面36和兩個橫向周面38。[41每個周面36、 38具有基本平坦的下部分36A、 38A、和基本平坦 的上部分36B、 38B,并具有基本平坦的中間部分36C、 38C,所述中間部 分使每個下部分36A、 38A和它對應的上部分36B、 38B相互連接。縱向 上部分36B和橫向上部分38B向上相互地收斂。縱向下部分36A和橫向下 部分38A向下相互地收斂。縱向中間部分36C和橫向中間部分38C向下 相互地收斂，從而形成一相對于垂直平面的角度，該角度大于由每個對應 下部分36A、 38A形成的角度。[42塊體9被選擇具有特別大的重量。它的重量在350kg到450kg的 范圍之間，且優選地在400kg到450kg之間。塊體9的重量通常通過在混 凝土內增加金屬元件來加大。[43套殼20由基本剛性的殼體形成。套殼20主要包括一底部48和 一圍繞底部48的連續周邊框50。[44底部48具有 一基本平坦的矩形頂面52 。[45套殼20的周邊框50具有四個板件54、 56。這四個板件54、 56 包括兩個分別關連所述塊體9的縱向表面36的縱向板件54、和兩個分別 關連橫向表面38的橫向板件56。每個板件54、 56具有各自的內表面62、 64。每個內表面62、 64包括形狀基本為長方體的槽座66、 68，每個槽座 用來接納各自的彈性襯墊24、 26。[46]槽座66、 68基本平行于塊體9周面36、 38的對應下部分36A、 38A。每個槽座66、 68具有由連續周肩部66A、 68A限定的矩形周邊。每 個槽座66、 68還與其關連的下部分36A、 38A具有基本相同的高度和相同
的長度。[47每個內表面62、 64具有上部分62A、 64A,所述上部分為平坦的 且相對垂直方向傾斜，該傾斜度基本等于或大于塊體9周面36、 38的對應 中間部分36C、 38C的傾斜度。上部分62A、 64A的高度與塊體9的對應 關連的中間部分36C、 38C的高度基本相同。[48板件54、 56的內表面62、 64的上部分62A、 64A與邊框50的 連續頂部邊緣70連接。在圖2和3所示的實施例中，頂部邊緣70具有兩 個用來固定連續密封墊片72的指形部。例如，墊片72由天然或合成橡膠 制成。它在塊體9和套殼20之間實施密封，而不會阻止塊體9在套殼20 中的移動。還可以通過將諸如硅樹膠或聚亞安酯的材料以連續*的形式 進行鑄造，而得到密封墊片72。[49套殼20的剛度通過肋條74來增強，所述肋條以凸起的方式形成 在板件54、 56的外部上，且部分地形成在底部48下面。例如，它們與套 殼20—體模制成型。采用現有技術、特別在EP-A-0 919 666中已知的方 式，這些肋條74可為任何合適的形狀和任何相對套殼20的合適位置。在 圖2和3所示的實施例中，它們具有凹口 76,所述凹口能使套殼20固定 在強力構件上。當進行軌道鋪設時，肋條74至少部分地埋入混凝土中。它 們因此用來將套殼20固定至填充混凝土 。[50在圖2和3所示的實施例中，套殼20可制成為一整體模制件。 在未示出的方式中，可通過將多個局部殼體組裝在一起來制成套殼20,如 現有技術(例如EP-A-0 919 066 )中所公開的。作為本發明第一實施例中 的整體式軌枕8，例如它們可包括兩個各在每個端部的半殼體、和一相互 連接兩個端部半殼體的中間殼體。[51例如，套殼20由模制熱塑材料或者由樹脂混凝土制成。[52彈性墊板22基本是長方體的形式，且它具有基本平坦的頂面和 底面，以便將彈性墊板22承受的機械應力降至最小并避免疲勞問題。它的 長度和寬度分別基本等于塊體9的底面34的長度和寬度。[53
它的厚度在10毫米(mm )到20毫米(mm )之間，優選在16mm 到20mm之間。彈性墊板22因此保持在彈性區域中；其基本對應于小于8
或等于40%的最大變形量。變形量是彈性墊板22在自由狀態和載荷狀態 之間的厚度變化的比率。[54彈性墊板22形成如圖4模型中所示的垂直動態剛度為k2的第二 彈性級78。剛性塊體9被模擬成懸掛在兩個動態剛度為k2的彈簧80的第 一端部上。彈簧80的第二端部連接至套殼20。[55本發明的彈性墊板22具有的動態剛度k2小于傳統使用的裝置的 動態剛度。動態剛度k2在6 kN/mm到10 kN/mm之間，且優選在6 kN/mm 到8kN/mm之間。[56例如，彈性墊板22由多孔彈性材料制成。[57在優選實施例中，彈性墊板22的垂直動態剛度k2在它整個區域 上基本一致。[58在另一實施例中，彈性墊板22在塊體9的中間區域的垂直動態 剛度k3小于或等于k2。中間區域包括塊體9的中部，且從塊體9中部的 各側橫向地朝端部延伸在所述塊體9基本一半的區域上。由于該中間區域 受應力較小，因而可能在其中使用更富彈性且因此更便宜的材料。[59彈性墊板22能自由地支靠在套殼20的底部48上。因此它能容 易地從套殼20被移開。[60有利的是，軌枕8還具有基本不可壓縮的厚度構件82，如圖2 和3中所示。[61厚度構件82基本為長方體的形式。它的長度和寬度基本等于套 殼20底部48的頂面52的長度和寬度。它的厚度小于或等于10mm，且優 選在2mm到4mm之間。[62厚度構件82自由地支靠在套殼20的底部48上。因此能容易地 從套殼20移開它，或者它能4皮加在套殼20上，以便調節軌道的平整性。[63有利的是，彈性塾板22自由地支承在厚度構件82上。[64厚度構件82的表面足夠粗糙以避免彈性墊板22在套殼20中滑 動。例如，這種粗糙度通過鋸齒、菱形尖或倒刺得到。[65每個彈性襯墊24、 26具有一外表面24A、 26A和一內表面24B、 26B、以及四個周面。[66
外表面24A、 26A和內表面24B、 26B的尺寸基;^目同且它們的 輪廓基本為矩形。[67外表面24A、 26A和內表面24B、 26B的長度和寬度分別基本等 于套殼20的周邊框50中的對應槽座66、 68的長度和寬度。[68
彈性襯墊24、 26面對在對應槽座66、 68中。例如，它們通過在 彈性襯墊24、 26的周面和每個槽座66、 68的周肩部66A、 68A之間的摩 擦力被保持。彈性襯墊24、 26因此能容易地被移開。[69每個彈性襯墊24、 26還可通過卡扣被保持。例如，槽座66、 68 可具有凹槽且彈性襯墊24、 26可以具有互補的溝槽。[70彈性襯墊24、 26的厚度大于槽座66、 68的厚度，從而它們相對 肩部66A、 68A凸出。[71
內表面24B、 26B僅壓靠著剛性塊體9的周面36、 38的對應底部 分36A、 38A。[72
如圖2和3中所示，內表面24B、 26B配設有凹槽，從而增加了 它們的柔韌性。[73]彈性襯墊24、 26的動態剛度在12 kN/mm到25 kN/mm之間。 例如，它們可由橡膠、聚亞安酯或任何其它的彈性材料制成。[74] 對應于縱向周面36的縱向襯墊24受到的力大于對應于橫向周面 38的橫向襯墊26受到的力。因此有利的是，縱向襯墊24可選擇成其動態 剛度大于橫向襯墊26的動態剛度。因此例如，縱向襯墊24具有介于20 kN/mm到25 kN/mm之間的動態剛度，而橫向襯墊26具有介于15 kN/mm 到18kN/mm之間的動態剛度。[75在正常操作情況下，彈性襯墊24、 26保持塊體9離開套殼20的 內表面62、 64。[76彈性襯墊24、 26因此為塊體9提供水平緩沖。該水平緩沖與通 過彈性支撐元件10和彈性墊板22得到的垂直緩沖相分離。[77] 應當觀察到彈性襯墊的數量沒有限定。例如，軌枕8可以在塊 體9的各側具有兩個并排的橫向襯墊34。[78圖5示出現有技術的軌枕與根據本發明的軌枕的聲學性能。圖5
示出把介入增益作為頻率的函數。在該實施例中的介入增益為包括彈性墊 板時被測的量值(速度、加速度、壓力等)與不包括彈性墊板時得到的量值之間的比率，該比率由分貝(dB )表示(參看法國標準ISO14837-l:2005 )。 在所述實施例中，這是施加在套殼20上的力。量值(value of the magnitude) 的減少由帶負號的介入增益表示。[79此外，截止頻率是這樣的頻率超過該頻率時可觀察到介入增益 在減小。[80kldyn是彈性支撐元件10的動態剛度，k2dyn是彈性墊板22的 動態剛度，且M是塊體9的重量。[81表示介入增益為頻率的函數的曲線——其中k2dyn=21.3兆牛頓 每米(MN/m) ， M=200kg且kldyn=150 MN/m——構成顯示現有技術的 性能的參照曲線Sl。第二曲線表示本發明的軌枕性能，其中k2dyn=8 MN/m, M=400kg,且kldyn=270MN/m。[82
在0到10Hz的范圍內，振動衰減性能基本相同。在10Hz到25Hz 的范圍內，介入增益比起曲線SI略大少許分貝(dB)。在25Hz到250Hz 的范圍內，介入增益比曲線S1的要小數分貝(dB)。[83此外，截止頻率低于曲線SI的截止頻率(前者為20Hz而不是 32Hz)。[84因此，在25Hz到250Hz的范圍內，本發明軌枕的性能顯然更出色。[85] 在圖6所示第二實施例中，軌枕108包括兩個由一撐隔器184互 連的剛性塊體109。由于兩塊體式的軌枕108非常類似于單塊體式軌枕8， 因而在圖6中使用與圖1至4中所用標記相同的標記，但加上100。[86套殼120的長度適于接納塊體109。同樣內容應用于橫向襯墊126 和彈性墊板122。顯示單塊體式軌枕8的圖2和3也完全可應用于表示軌 枕108。[87單塊體式軌枕8和兩塊體式軌枕108之間的主要區別在于存在 一穿入兩個塊體109中的撐隔器184。[88彈性墊板122的動態剛度k2的減小、和/或塊體109重量的增加，ii
產生大的縱向彎曲移動。[89因此，撐隔器184的形狀適于得到大的第二面積力矩。例如，它 可以為角材或缸筒的形式。例如，撐隔器184具有在800平方毫米(mm2) 到1500平方毫米范圍內的斷面積，且其厚度在6mm到10mm之間。例如， 它由符合標準EN 13230-3的鋼制成。[卯I 每個塊體109的重量在100kg到150kg之間，優選在130kg到 150kg之間。[91應當觀察到單塊體式軌枕8特別擅于抵擋本發明導致的額外的 機械應力。[92應當理解對于本發明的軌枕，彈性墊板22、 122的動態剛度k2 的減小用于得到更好的振動衰減性能，特別是通過降低截止頻率且在25Hz 到250Hz之間降低介入增益。[93對于彈性墊板22、 122的給定動態剛度k2,塊體9、 109重量的 增加也可以降低截止頻率，并因此可以在低頻率提高軌枕8、 108的性能。 然而，在一定重量以上，軌枕8、 108承受的機械應力將變得太大。[94
彈性支撐元件10、 110的動態剛度kl的增加降低了在200Hz到 250Hz范圍之間的介入增益，且使共振頻率朝更高的頻率移動，而共振頻 率是介入增益被觀測到增加的頻率。95] 本發明因此可以接近利用截止頻率在14Hz到20Hz之間、且介 入增益在63Hz處為-25dB的浮飄板而獲得的振動衰減性能。
權利要求
1.軌道軌枕(8；108)，該類型的軌枕包括-剛性塊體(9；109)，其具有底面(34)、和用于接納至少一縱向軌道(4；104)的頂面(32)；-套殼(20；120)，其用于接納所述剛性塊體(9；109)，且為包括底部(48；148)和圍繞所述底部(48；148)的周邊框(50；150)的剛性殼體的形式；和-彈性墊板(22；122)，其布置在所述剛性塊體(9；109)的底面(34)和所述套殼(20；120)的底部(48；148)之間，所述軌枕的特征在于，所述彈性墊板(22；122)的動態剛度k2介于6kN/mm至10kN/mm之間，優選地介于6kN/mm至8kN/mm之間。
2. 如權利要求l所述的軌枕(8; 108)，其特征在于，所述彈性墊板 (22; 122)具有基本平坦的頂面和基本平坦的底面。
3. 如權利要求1或2所述的軌枕(8; 108)，其特征在于，所述剛性 塊體(9; 109)具有四個連接所述頂面(32)至所述底面(34)的周面(36， 38),所述軌枕(8; 108)包括布置在所述剛性塊體(9; 109)的每個周 面(36， 38)與所述套殼(20; 120)的周邊框(50; 150)之間的彈性襯 墊(24， 26; 124， 126)。
4. 如權利要求3所述的軌枕(8; 108)，其特征在于，所述彈性襯墊 (24， 26; 124, 126)包括至少兩個縱向的動態剛度介于20 kN/mm到25kN/mm之間的彈性襯墊(24; 124)、和至少兩個橫向的動態剛度介于15 kN/mm至18kN/mm之間的彈性襯墊(26; 126)。
5. 如前述權利要求中任一項所述的軌枕(8; 108),其特征在于，所 述軌枕在所述剛性塊體(9; 109)的頂面(32)上具有彈性支撐元件(10; 110 )，所述彈性支撐元件的動態剛度介于120 kN/mm至300 kN/mm之間， 優選地在200kN/mm至300kN/mm之間，所述彈性支撐元件(10; 110) 設計用來接納支靠在其上的軌道(4; 104)。
6. 如前述權利要求中任一項所述的軌枕(8)，其特征在于，所述軌 枕(8)包括單個塊體(9)和單個套殼(20)。
7. 如權利要求6所述的軌枕(8)，其特征在于，所述剛性塊體(9) 的重量在350kg至450kg之間，優選地在400kg至450kg之間。
8. 如權利要求1至5中任一項所述的軌枕(108),其特征在于，所 述軌枕(108)包括兩個剛性塊體(109);兩個相應的與所述剛性塊體 相關聯的套殼(120);和使所述兩個剛性塊體(109)相互連接的橫向撐 隔器(184)。
9. 如權利要求8所述的軌枕(108)，其特征在于，所述每個剛性塊 體(109 )的重量在100kg至150kg之間，優選地在130kg至150kg之間。
10. 軌道段(2; 102),其特征在于，所述軌道段包括根據前述權利 要求中任一項所述的軌枕(8; 108)、與至少一個支撐在所述軌枕(8; 108) 上的軌道(4; 104)。
全文摘要
軌道軌枕(8)，其包括剛性塊體(9)，其具有底面、和用于接納至少一縱向軌道(4)的頂面；套殼(20)，其用于接納所述剛性塊體(9)，且為包括底部(48)和圍繞所述底部(48)的周邊框(50)的剛性殼體的形式；和彈性墊板(22)，其布置在所述剛性塊體(9)的底面和所述套殼(20)的底部(48)之間。所述彈性墊板(22)的動態剛度k2介于6kN/mm至10kN/mm之間，優選地介于6kN/mm至8kN/mm之間。
文檔編號E01B3/00GK101165272SQ20071015288
公開日2008年4月23日 申請日期2007年9月21日 優先權日2006年9月22日
發明者C·珀蒂, F·勒科爾, I·羅伯特森, M·吉拉爾迪 申請人:阿爾斯通運輸股份有限公司