軌道彈性固定裝置的制作方法

專利名稱：軌道彈性固定裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于軌道交通領域，涉及ー種軌道附件，具體為ー種兼具扣件功能和減振功能的軌道固定裝置。
背景技術：
當今軌道交通不斷向著高速重載的方向發展，給人們的生產生活帶來便利的同時，也帶來了許多問題，特別是軌道噪聲造成的環境污染問題。為降低軌道的噪聲，技術人員研發出了許多減振降噪的產品，其中就包括具有減振降噪功能的軌道固定裝置，例如專利申請號為200480019707.1和專利申請號為200680045628.7的專利中均提到了可以實現懸架起鐵路軌道的軌道緊固裝置，其利用托架將鋼軌頭部支撐在彈性件上。在這種緊固系統里，軌底下設計有一條縫隙，在鋼軌負重時，能使鋼軌變得傾斜，這樣可以降低對剛度的要求，同時對滾轉與軌距提供合適的控制。此外，由于鋼軌僅與弾性體保持接觸，因此其振動時能量會先被弾性體吸收消耗，再傳遞給其他結構，所以此類軌道固定裝置具有一定的減振降噪作用。但是，這種類型的軌道固定裝置也存在著如下缺陷:(I)使用此類軌道固定裝置進行固定的鋼軌無法承受向上的力，因此在使用中存在安全隱患。例如，當有基礎沉陷情況發生時，軌道固定裝置會隨基礎一起下降，但由于鋼軌是連續的，鋼軌不會隨之下移，因此會產生上拔力，有可能導致軌道固定裝置對鋼軌的支撐失效，影響行車安全；(2)使用過程中，受カ時受力點會上下變化，弾性體與鋼軌之間有磨損，在弾性件磨損后，穩定性會下降；(3)鋼軌僅與弾性體保持接觸，因此弾性體既要為鋼軌提供垂向支撐又要提供橫向約束，垂向剛度和橫向剛度密切相關，為了保證較好的減振降噪作用，此類軌道固定裝置中的弾性體的垂向剛度相對較小，因此造成鋼軌的橫向剛度也較小，導致行車過程中鋼軌橫向振動和軌頭擺振較大，致使列車行駛時的舒適度降低、鋼軌的磨損較嚴重，在某些城市甚至出現了大量的非正常波磨，嚴重影響行車安全；(4)由于鋼軌處于懸空狀態，安全儲備很小，沒有ニ級防護，一旦弾性體損壞，鋼軌的幾何位置將在各個方向失去控制，會使列車脫軌，所以此種軌道固定裝置對養護的要求較高，養護不及時時會影響行車安全。科隆蛋和其它高彈性高彈性扣件也存在類似問題，由于扣件的橫向剛度與垂向剛度密切相關，垂向剛度隨著減振要求的提高而不斷降低，橫向剛度也隨之降低，導致輪軌橫向振動加大，列車行駛時橫向晃動加大，影響了列車的舒適性，加劇了鋼軌磨損，情況嚴重時甚至造成鋼軌異常波磨，増加了鋼軌養護的工作量，嚴重縮短了鋼軌壽命。上述缺陷極大地影響了鋼軌的正常使用，造成了極大的經濟損失，市場迫切需要一種可以克服上述不足的新型軌道固定裝置
發明內容
本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種適用性更強、性能更穩定、安全性更好，尤其是橫向剛度與垂向剛度無關或相關性較小的軌道彈性固定裝置。本發明軌道弾性固定裝置是這樣實現的，包括底座，底座置于軌枕上，并利用錨固螺栓與軌枕固連在一起，其特征在于還包括導向組件和垂向支承元件，導向組件包括位于鋼軌軌腰兩側的導向元件和導向支架，導向元件設置在鋼軌軌腰的兩側，導向元件由導向支架夾持，導向元件至少部分由弾性高分子材料或/和金屬彈簧構成，鋼軌與導向支架之間借助導向元件的彈性變形可以相對移動，導向元件沿鋼軌橫向剛度是其沿鋼軌垂向剛度的至少2.5倍，垂向支承元件的垂向剛度不低于導向元件垂向剛度。一般來說，本發明軌道彈性固定裝置在鋼軌軌頭處的橫向剛度至少為15KN/mm。作為ー種特例，底座可以與軌枕一體化設置。本發明中所述的垂向支承元件多種多樣，其可以由金屬彈簧構成，也可以由金屬彈簧與彈性高分子材料復合構成，此外，垂向支承元件還可以是由彈性高分子材料構成的壓縮型、剪切型、或發泡型的弾性墊。需要指出的是，本發明中所述的金屬彈簧包括螺旋彈簧、碟簧、板簧或金屬彈條等不同形式的彈簧，弾性高分子材料包括橡膠或弾性聚氨酯等多種材料。一般情況下，垂向支承元件位于鋼軌下方，為了提高穩定性，垂向支承元件與軌底之間設置用于防止產生相對滑動的限位連接板或防滑墊板。為提高減振降噪性能，本發明軌道弾性固定裝置中還可以包含阻尼元件，阻尼元件包括小型阻尼器或由阻尼材料直接構成的各種阻尼構件，或者是由帶有凹凸結構的板材構成的迷宮式阻尼結構等具體結構形式，阻尼元件可以設置在導向元件或/和垂向支承元件之中，阻尼元件還可以與垂向支承元件并聯設置。由于導向元件至少部分由弾性高分子材料或/和金屬彈簧構成，鋼軌與導向支架之間借助導向元件的彈性變形可以相對移動，從而形成導向，而垂向支承元件則主要負責承載垂向載荷，這樣當鋼軌受到車輪激勵等外カ激擾而發生振動時，導向元件和垂向承載元件一起共同作用，可以有效地消耗、吸收振動能量，降低鋼軌向外界傳遞的振動強度，進而實現良好的隔振作用。為了兼顧導向元件在鋼軌橫向的隔振效果和導向元件在鋼軌垂向的導向作用，實際應用中，導向元件沿鋼軌橫向的剛度是其沿鋼軌垂向的剛度的至少2.5倍。為適當提高導向元件的橫豎向剛度比，即沿鋼軌橫向的剛度與沿鋼軌垂向的剛度之間的比例，并兼顧導向元件的耐用性，可以在構成導向元件的弾性高分子材料中設置至少ー層增強元件，所述增強元件可以是各種纖維織物、金屬絲網等；為進一歩提高導向元件的橫豎向剛度比，可以在構成導向元件的弾性高分子材料中設置至少ー層用于增加導向元件橫向剛度的約束加強板，優選的，約束加強板平行于鋼軌的縱向中剖面設置，并與彈性高分子材料牢固聯結。由于導向元件采用了在弾性高分子材料中增設增強元件或約束加強板的技術方案，導向元件內的增強元件或約束加強板之間和外側的彈性高分子材料的壓縮變形受到約束，壓縮剛度(也就是橫向剛度)急劇提高，而剪切變形(即垂向剛度)不受多大影響，因此橫豎向剛度比可以根據需要在很大范圍內任意設計，達到5倍、10倍、20倍、40、80倍甚至更高，不再過份依賴構成導向元件的弾性高分子材料本身的性能，因此對所采用的弾性高分子材料的性能要求大大降低，選材面更廣，有利于在提高導向功能的同時大幅降低成本，實用性更好。為達到增加導向元件橫向剛度的效果，約束加強板一般采用剛度較大的金屬板材制成，如鉄板、鋼板、鋁合金板等，當然也可以利用剛度較大的非金屬板材制成，如玻璃鋼板等。特別要說明的是，由于導向元件具有弾性，為了保證本發明軌道彈性固定裝置在應用時正常發揮作用，本發明軌道弾性固定裝置與鋼軌裝配的過程中，必須對導向元件實施預緊，預緊力的大小以鋼軌在承受最大載荷時卸載ー側導向元件不發生松動為宜。此外，為了防止導向元件在應用過程中沿鋼軌縱向相對鋼軌發生竄動，導向元件與鋼軌之間還可以設置摩擦墊，摩擦墊的表面摩擦系數大，使用較小的預緊カ就可以產生較大的摩擦阻力以防止相對移動，有利于增加摩擦墊的壽命，摩擦墊可以直接利用表面摩擦系數大的材料制成，如橡膠材料等；也可以是多種材料復合而成，如利用劍麻織物浸潤浙青、炭黑和松香后制得的墊體等。另外，作為ー種特例，當単獨使用導向元件的垂向承載能力即可以滿足使用要求時，也可以將導向元件作為垂向支承元件使用，即導向元件與垂向支承元件集成為一體。為了防止導向元件與導向支架的接觸表面發生磨損，在導向元件與導向支架接觸的表面設有表面連接板，表面連接板與導向元件牢固連接在一起。為了便于相互配合受力，一般情況下，表面連接板為U型或L型。此外，在表面連接板與導向支架之間利用定位銷與定位孔相互配合，或者利用凹凸結構進行配合，以方便二者之間的裝配定位。為了防止鋼軌在上拔力作用下向上滑移，可以在導向支架與鋼軌翼板上表面之間設置預緊塊，預緊塊由金屬彈簧、弾性高分子材料或二者復合構成，預緊塊獨立設置或與導向元件集成為一體。本文中所述的彈性高分子材料，包括彈性橡膠或彈性聚氨酯等多種材料。值得ー提的是，根據鋼軌在與車輪接觸時兩側受カ的不均衡，鋼軌內外兩側的導向元件可以采用弾性不同的弾性高分子材料制成，以優化鋼軌與車輪配合時的工作姿態。導向支架對導向元件夾持方式也有多種，可以是導向支架直接夾持導向元件將其壓緊在鋼軌的軌腰表面，也可以在導向元件與導向支架之間設置楔形件或位置調節螺栓，從而將導向元件壓緊在鋼軌的軌腰表面。本發明軌道弾性固定裝置的導向組件中還可以包括仿形塊，仿形塊位于導向元件和鋼軌軌腰之間。通過設置仿形塊可以獲得的有益之處包括:(I)與導向元件相比，仿形件的尺寸較小，便于精細加工，仿形尺寸更準確，與鋼軌軌腰表面配合更緊密；(2)與在導向元件上直接進行局部仿形相比，有利于降低加工難度，降低加工成本；(3)獨立設置的仿形件其結構更加靈活，便于增加阻尼結構等功能単元，可以更好地實現降噪等作用，例如仿形塊中設置由帶有凸凹結構的板材及阻尼層共同組成的迷宮式阻尼結構，就可以實現很好的降噪效果。本發明軌道弾性固定裝置中導向支架有兩個，分別位于鋼軌兩側。為了方便安裝，同時也為了便于調整導向元件與鋼軌之間的夾持力，可以采用至少ー個導向支架可以拆卸的技術方案。為了保證可拆卸的導向支架在安裝和使用過程中其支撐方向不發生偏轉改變，可拆卸的導向支架所在的底座上設有沿鋼軌橫向的導槽，導向支架部分置于導槽內，并可以在導槽中沿鋼軌橫向相對于底座滑動，然后固定。可拆卸的導向支架可以直接通過緊固件固定于底座上，或者在底座上設置擋肩，擋肩再與楔形件、或墊片及位置調節螺栓配合將導向支架固定于底座上。所述擋肩為固定擋肩或/和可拆卸擋肩，即擋肩固定設置在底座上或/和與底座設置成一體。當利用楔形件和擋肩配合時，為防止松動，楔形件和擋肩之間設有相互配合的齒狀凸凹結構，楔形件與擋肩之間還設有鎖定元件，鎖定元件為導槽和鎖定墊片，鎖定墊片的厚度大于齒狀凸凹結構中齒的厚度。此外，為克服鋼軌與底座之間發生相對移動時產生的拉拔力，可以在底座上設置勾槽，將可拆卸的導向支架或/和可拆卸的擋肩鉤掛于勾槽上。出于防止鋼軌發生過度變形的考慮，本發明軌道弾性固定裝置中底座上對應鋼軌軌底處還設有應急支承件，應急支承件頂面與鋼軌軌底的之間的間隙大于或等于鋼軌正常工作時的最大變形。另外，為了使鋼軌頂面在車輪載荷作用下受カ均勻，底座上還可以對應設有軌底坡。本發明軌道弾性固定裝置中底座上對應鋼軌軌底處還可以設有軌底導向組件，軌底導向組件位于鋼軌軌底與底座之間。其中，軌底導向組件可以包括底座上沿鋼軌垂向凸起的增高凸臺，鋼軌翼板外沿與增高凸臺側壁之間的接觸表面構成滑動導向面，滑動導向面平行于鋼軌垂向，滑動導向面至少ー側由耐磨材料構成或表面設有耐磨材料層；軌底導向組件還可以包括軌底定位板，軌底定位板卡在鋼軌底部，軌底定位板與底座之間的配合表面構成滑動導向面，滑動導向面平行于鋼軌垂向，滑動導向面至少ー側由耐磨材料構成或表面設有耐磨材料層；軌底導向組件還可以由軌底定位板和軌底彈性導向元件組成，軌底定位板卡在鋼軌底部，軌底彈性導向元件與垂向支承元件并列設置或集成為一體。作為ー種典型的應用，軌底彈性導向元件可以是包含由帶有凸凹結構的板材及阻尼層共同組成的迷宮式阻尼結構。需要說明的是，由于軌底坡的存在，本文中所述的橫向、垂向、縱向等方向的概念，都是以鋼軌為基準的，分別與鋼軌的橫向、垂向及縱向相對應，其中所述的鋼軌縱向，即為鋼軌的延伸方向；鋼軌垂向，即鋼軌軌底的垂向；鋼軌橫向，即鋼軌腹板中剖面的垂向。本發明軌道弾性固定裝置通過設置導向組件和垂向支承元件，分別實現鋼軌的垂向受カ承載和鋼軌的幾何定位功能，作用于鋼軌軌腰處的導向組件負責保持鋼軌的幾何位置、幾何狀態以及鋼軌動態變形時的導向，設在軌底與底座之間的彈性支承元件負責承受主要的垂向載荷，兩者的材料性能、力學性能可以分開優化，導向組件沒有受磨損、磨損較少或對磨損不敏感，使鋼軌的幾何狀態在垂向受カ時的工作長期穩定，特別是鋼軌工作時的橫向剛度和抗偏擺剛度更加合理，可以緩解或克服外力作用下鋼軌橫向剛度不足造成的輪軌間橫向滑移較大從而導致的列車橫晃加大、舒適度降低、磨損加快等問題，以及在特定條件下出現異常波磨等缺陷，有利于提高鋼軌的使用壽命，同時提高行車的安全性和舒適性。除此之外，通過設置預緊塊，可以防止鋼軌的上抜；通過設置阻尼元件，可以有效吸收鋼軌的有害振動能量；通過設置軌底導向裝置，可以進ー步提高鋼軌的橫向剛度、抗偏擺剛度和安全性；軌底承載元件采用金屬彈簧，軌底下設置應急支承件等措施，可以保證承載元件萬一失效時，鋼軌的下沉量限制在安全范圍以內，防止列車脫軌。而彈性的導向元件中設置約束加強板，使得導向元件的橫向剛度和垂向剛度之比可以根據需要任意優化，而設置表面連接板使得彈性的導向元件沒有磨損，壽命極長。在本文中，為了理解方便，導向元件的垂向剛度定義為單個本發明軌道彈性固定裝置中鋼軌兩側所有導向元件在預緊狀態下同時受到鋼軌沿鋼軌垂向中心面上下剪切而變形時的剪切剛度，即垂向作用力與垂向位移之比；導向元件的橫向剛度定義為鋼軌兩側所有導向元件在預緊狀態下同時受到鋼軌在導向元件與軌腰的接觸面中心高度橫向平移變形時的剛度，即橫向作用力與該處橫向位移之比。
在本文中，本發明軌道弾性固定裝置的剛度除了包含導向元件的剛度貢獻外，還包含垂向支承元件的剛度貢獻。軌道彈性固定裝置的垂向剛度定義為單個固定裝置在鋼軌受到沿鋼軌垂向中心面作用時的垂向作用力與鋼軌垂向位移之比；軌道彈性固定裝置的綜合橫向剛度在本發明中是指其在軌頭受到沿鋼軌橫向的橫向作用カ時，橫向作用力與軌頭處的橫向位移之比，也簡稱軌道弾性固定裝置的橫向剛度。軌頭的橫向位移包含鋼軌的橫向平移和鋼軌繞鋼軌縱向的偏轉，包含了扣件偏轉剛度貢獻，因此如無特指，不再另外討論偏轉剛度。另外鋼軌本身弾性變形忽略不計。對于橡塑材料和碟形彈簧，動剛度一般略大于靜剛度，對于螺旋彈簧動剛度一般與靜剛度相等。因此，本發明中如無特指，也不再討論動剛度，剛度一般泛指靜剛度。以上定義僅為更好地理解本發明專利的原理而定義。根據以上定義，經理論計算可知，當鋼軌軌底受到有效橫向限位時，導向元件的橫向剛度大致是其構成本發明軌道彈性固定裝置在鋼軌軌頭處綜合橫向剛度的4倍；當鋼軌軌底可以發生少量橫向位移時，導向元件的橫向剛度大致是其構成本發明軌道弾性固定裝置在鋼軌軌頭處綜合橫向剛度的5 8倍。本發明軌道弾性固定裝置通過設置導向組件和垂向支承元件，使得本發明固定裝置的垂向剛度和橫向剛度可以分別優化設計，滿足了當前市場的迫切需求，填補了技術空白:I)目前地鐵和輕軌市場上最常用的高彈性扣件有科隆蛋、先鋒扣件。科隆蛋在0 15kN范圍內的垂向靜剛度為8-14kN/mm，單個扣件在垂向40kN及橫向20kN同時作用下的軌頭橫向位移為2.6 4mm，計算得到綜合橫向剛度為5_7kN/mm，橫豎向剛度比為0.5
0.6 ;先鋒扣件的垂向靜剛度5kN/mm，垂向動剛度為6kN/mm，橫向剛度為9 12kN/mm，計算得到單個扣件在垂向40kN及橫向20kN同時作用下的軌頭橫向位移為1.6 2.2mm，橫豎向剛度比為1.8 2.4。2)我國地鐵整體道床一般扣件的垂向靜剛度范圍是30 40kN/mm，橫向靜剛度范圍為 20 60kN/mm。3)我國京滬高鐵的有碴道床垂向剛度為50 80kN/mm，無碴道床的垂向剛度為40 60kN/mm。4)英國鐵路標準中的干線鐵路的扣件垂向靜剛度可達100 200kN/mm。由國內外、地鐵、輕軌、高鐵等不同情況的調研和統計可以看出，現有各種文獻中對扣件的垂向剛度研究較多，因為減振要求不同，其變化范圍很大，在4 200kN/mm之間可以隨意優化選取或設計，控制措施也較簡單，主要依靠彈性墊板的垂向剛度來調節；相比之下，國內外各種文獻對扣件的橫向剛度研究甚少，從以上有限的數據來看，在5 60kN/_之間變化，變化相對較小。國內ー些地鐵的運行實踐表明，扣件橫向剛度在12kN/_以下的路段出現了舒適性降低、鋼軌磨損加快等問題。為了保證鋼軌的橫向穩定，扣件的橫向剛度應不低于15kN/mm，并且在一定范圍內越高越好，單個扣件在垂向40kN及橫向20kN同時作用下的軌頭橫向位移控制在1.3mm以下較好。此外，通過上述說明還可以看出，扣件系統的橫向剛度絕對值和鋼軌軌頭橫向位移是控制輪軌橫向穩定性的關鍵參數，而不是橫豎向剛
ヒ匕。但是由于科隆蛋和先鋒扣件等高弾性扣件采用同一弾性元件同時承受垂向載荷和橫向載荷，普通高彈性扣件依靠軌下彈性墊板控制扣件垂向剛度，橫向剛度和垂向剛度都密切關聯，無法單獨優化，雖然橫向剛度過低，但如果不采用新的結構或原理，為了同時滿足垂向剛度的使用需求無法再給予實質性提高。本發明軌道弾性固定裝置利用在軌腰兩側設置導向元件進行導向及橫向隔振，再利用軌下設置的垂向支承元件承受垂向載荷，并利用垂向支承元件和/或阻尼元件吸收有害振動能量，整個系統的垂向剛度、阻尼比、橫向剛度可以分別優化，在保證垂向剛度的同時可以實現本發明軌道弾性固定裝置具有很高的橫向剛度，因此使用后在保證隔振效果很高的情況下，軌距變化更小，輪軌橫向振動更小，車輛橫向晃動更小，輪軌間相互橫向滑移更小，磨損少，列車行駛的舒適性和安全性更高。特別要說明的是，為了行文方便，在本文的敘述中，本發明軌道弾性固定裝置有時也簡稱本發明固定裝置或本發明裝置，其含義相同。此外，導向元件或垂向彈性支承元件采用碟簧或板簧等金屬弾性元件時，使用壽命更長，日常養護要求較低，同時可以大幅衰減鋼軌在外界激振力作用時的振動能量，實現良好的減振降噪效果，其性價比更高，市場應用前景十分廣闊。


圖1為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之ー及其應用示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之ニ及其應用示意圖。圖4為圖3的俯視圖。圖5為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之三及其應用示意圖。圖6為圖5的A向局部視圖。圖7為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之四及其應用示意圖。圖8為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之五及其應用示意圖。圖9為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之六及其應用示意圖。圖10為圖9的俯視圖。圖11為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之七及其應用示意圖。圖12為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之八及其應用示意圖。圖13為圖12的俯視圖。圖14為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之九及其應用示意圖。圖15為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十及其應用示意圖。圖16為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十一及其應用示意圖。圖17為圖16的B-B剖視圖。圖18為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十二及其應用示意圖。圖19為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十三及其應用示意圖。圖20為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十四及其應用示意圖。圖21為圖20的C-C剖視圖。圖22為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十五及其應用示意圖。圖23為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十六及其應用示意圖。
圖24為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十七及其應用示意圖。圖25為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十八及其應用示意圖。圖26為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之十九及其應用示意圖。圖27為圖26的D-D剖視圖。圖28為本發明軌道彈性固定裝置的結構示意圖之二十及其應用示意圖。
具體實施例方式實施例一如圖1、圖2所示本發明軌道弾性固定裝置，包括鑄鋼材料制成的底座1，此外，還包括導向組件和垂向支承元件。導向組件包括位于鋼軌9軌腰兩側的導向元件3和導向支架2，導向支架2上設置位置調節螺栓5，導向元件3通過壓板4及位置調節螺栓5緊壓在鋼軌9的軌腰表面。其中，導向支架2設置ニ個，其與底座I材質相同，并與底座I鑄造成一體；導向元件3由弾性聚氨酯材料制成，導向元件在鋼軌9軌腰部分與鋼軌緊密接觸，垂向支承元件由金屬彈簧構成，圖示中具體為金屬碟簧7，其位于鋼軌9下方，在鋼軌垂向具有弾性。另外，出于防止鋼軌發生過度變形而影響行車安全的考慮，底座I上對應鋼軌9軌底處還設有應急支承件8。應急支承件8頂面與鋼軌9軌底之間的間隙大于或等于鋼軌正常工作時的最大變形。本例中，應急支承件8為底座I上一體化鑄成的圓柱形凸臺，碟簧7套設在應急支承件8上，并依靠應急支承件8實現對中及限位。根據國內外有關標準，為了防止列車脫軌，鋼軌斷裂時斷ロ處的錯位在垂向不得大于10_，應急支承件8的設置，可以保證滿足此標準，只要應急支承件8頂面與鋼軌9軌底之間的間隙不大于IOmm即可。當然，具體應用時，也可以根據需要在應急支承件8頂面設置一層橡膠板(圖中未示出)，防止鋼軌和應急支承件8硬碰硬接觸，產生噪聲和損害。另外碟簧的上下表面可以設置耐磨的材料，以便防止鋼軌和底座磨損(圖中未示出)。另外要說明的是，為了方便排水，底座I中用于容納垂向支承元件7的凹槽周邊側壁上設置有豁ロ 61。本例所述技術方案中，導向元件3直接由彈性高分子材料構成，鋼軌9與導向支架2之間借助導向元件3的彈性變形可以相對移動，這樣當鋼軌受到車輪激勵等外力激擾而發生振動時，導向元件可以有效地消耗吸收振動能量，降低鋼軌向外界傳遞的振動強度，進而實現良好的橫向隔振效果。需要指出的是，為了兼顧導向元件在鋼軌橫向的隔振效果和導向元件在鋼軌垂向的導向作用，實際應用中，構成導向元件的弾性高分子材料的彈性并非越高越好，應根據行車安全要求，通過計算優化選擇適當彈性的材料，并且對預緊カ也需要進行計算優算確定，并且要保證導向元件沿鋼軌橫向的剛度是其沿鋼軌垂向的剛度的至少2.5倍，一般來說，導向元件在鋼軌軌頭外的橫向剛度應滿足至少為15kN/mm。此外，鋼軌垂向受力主要依靠垂向支承元件7來承擔，為了達到這一目的，垂向支承元件的垂向剛度應不小于導向元件垂向剛度。下面以本實施例中所述本發明軌道彈性固定裝置應用于地鐵為例，對其優越性進行說明。導向元件3的垂向剛度是20kN/mm，中心受拉壓橫向剛度60kN/mm，垂向支承元件碟簧的垂向靜剛度是21kN/mm，碟簧的橫向剛度極高，在導向元件的與垂向支承元件的共同作用下，本發明裝置的垂向剛度是41kN/mm，垂向彈性和隔振效果較好，橫向靜剛度約為15kN/mm,在垂向40kN及橫向20kN標準載荷同時作用下軌頭的橫向位移約為1.3mm,橫向剛度絕對值較高,可以保證列車行駛的橫向穩定性和舒適性。應用時，直接利用本發明軌道弾性固定裝置替代傳統軌道扣件，將垂向支承元件7放入底座I的凹槽中，然后將底座I及導向支架2與鋼軌9裝配在一起，再通過底座I上設置的安裝孔10把底座I固定在軌枕(未示出)上，最后利用壓板4及位置調節螺栓5將導向元件3壓緊在軌腰上，并利用螺栓5可以調節軌距，實現對鋼軌9的定位及導向。特別要說明的是，為了保證本發明軌道彈性固定裝置在應用時正常發揮作用，本發明軌道弾性固定裝置與鋼軌裝配的過程中，必須對導向元件實施預緊，預緊力的大小以鋼軌在承受最大載荷時所有導向元件均不發生松動為宜，這一點適用于本發明所有的實施例，在此ー并說明，后面的實施例中不再一一重復。本發明軌道弾性固定裝置的工作原理如下，當軌道車輛(未示出)從鋼軌9上經過時，利用在軌腰兩側設置導向組件對鋼軌的橫向變形給予約束限位，由于導向元件3具有一定的弾性，其橫向剛度較大并且大于垂向剛度，鋼軌9與導向支架2之間借助導向元件3的彈性變形可以相對移動，因此可以對鋼軌的垂向變形給予良好的導向，保證鋼軌在變形過程中的幾何狀態，再利用軌下設置的碟簧7在鋼軌的垂向進行支撐及耗能，有效地緩解振動并提高了鋼軌受力時的穩定性，保障了行車的安全性。此夕卜，由于采用了碟簧作為彈性元件，使用壽命更長，日常養護要求較低，同時具有摩擦阻尼，可以大幅衰減鋼軌在外界激振力作用時的振動能量，實現良好的減振降噪效果，其性價比更高。另外本發明軌道弾性固定裝置可以實現多組不同垂向剛度的碟簧互換，在工程中可以根據不同地段減振要求的不同，不需要其他形式的扣件，就能實現本發明軌道弾性固定裝置的垂向剛度的優化。本發明軌道弾性固定裝置通過設置導向組件和弾性支承元件，分別實現鋼軌的幾何定位功能和鋼軌的垂向受力承載功能，設在鋼軌軌腰處的導向組件負責保持鋼軌的幾何位置、幾何狀態以及鋼軌動態變形時的導向，設在軌底與底座之間的彈性支承元件負責承受主要的垂向載荷，兩者的材料性能、力學性能可以分開優化，導向組件對磨損不敏感，使鋼軌的幾何狀態在垂向受カ時的工作長期穩定，鋼軌工作時的橫向剛度較大，軌頭偏擺剛度也有所提高，鋼軌橫向變形較小，可以緩解或克服外力作用下鋼軌橫向剛度不足造成輪軌間橫向滑移較大從而導致的列車橫晃動加大、鋼軌磨損加劇，有利于提高鋼軌的使用壽命，同時提高行車的安全性和舒適性。綜上，本發明軌道弾性固定裝置不但實現了普通扣件的所有功能，同時還具備更好的隔振性能和安全性能，由于設置了應急支承件，一旦出現意外情況，鋼軌變形達到極限時，應急支承件8將直接支撐在鋼軌底面上，可以避免鋼軌進一歩過度變形，使行車安全更有保證，其綜合性能遠遠超過了現有各種結構的扣件，具有廣闊的市場前景。除弾性聚氨酯材料外，導向元件也可以由橡膠等其他弾性高分子材料制成，只要能滿足在鋼軌橫向及垂向的剛度要求，也都可以實現同樣的效果。除碟簧外，本發明軌道弾性固定裝置還可以采用其他形式的金屬彈簧作為垂向支承元件，例如還可以采用螺旋彈簧、板簧或金屬彈條等，只要可以在鋼軌的垂向提供足夠的彈性，都可以實現同樣的效果。實施例ニ如圖3、圖4所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例一的區別在于，導向組件中包括一個與底座I鑄造成一體的導向支架2和一個可拆卸的導向支架2a，其中導向支架2a利用緊固件13固定在底座I上。由于設置了一個可拆卸的導向支架2a，本發明軌道弾性固定裝置可以方便地與鋼軌9進行裝配及相對位置調整，因此直接利用導向支架2和2a將導向元件3緊壓在鋼軌軌腰上。導向元件3與鋼軌的配合表面采用仿形設計，其與整個鋼軌的軌腰表面均保持緊密接觸。另外，為了防止導向元件3與導向支架2和2a的接觸表面發生磨損，在導向元件3與導向支架2和2a接觸的表面設有鋼板制成的表面連接板11，表面連接板11與導向元件3牢固地粘接在一起。如圖3所示，通過表面連接板11與導向支架2和2a上對應設置的凹凸結構可以實現導向元件3與導向支架2和2a之間的配合定位。為提高導向元件3的使用壽命，在導向元件3中還設置了增強元件12，增強元件12由夾設在導向元件3當中的ニ層劍麻布構成。為了確保碟簧與鋼軌間橫向無相對滑動，在軌底與碟簧之間增設限位連接板72，限位連接板72由鑄鋼材料制成。為了防止導向元件3在應用過程中沿鋼軌縱向發生竄動，在導向元件3與鋼軌9軌腰之間還設置有摩擦墊73，摩擦墊73由劍麻織物浸潤浙青、炭黑和松香制成，其摩擦系數可以達到1.0以上，采用摩擦系數高的材料可以降低導向元件的橫向預緊力，降低導向元件應カ和應變水平，提高其壽命。由于導向元件3中設置了增強元件，導向元件3內的增強元件12之間和外側高分子材料的壓縮變形受到約束，其壓縮剛度——也就是橫向剛度急劇提高，而剪切變形——即垂向剛度不受多大影響，因此橫豎向剛度比可以根據需要在很大范圍內任意設計，導向元件的橫豎向剛度比有了明顯提高，可以提高到5 40倍。下面以本實施例中所述本發明軌道彈性固定裝置應用于地鐵為例，對其優越性進行說明。導向元件3的垂向剛度是4kN/mm，橫向剛度為80kN/mm，垂向支承元件碟簧的垂向靜剛度是5kN/mm，碟簧的橫向剛度極高，在導向元件的與垂向支承元件的共同作用下，本發明固定裝置的垂向剛度是9kN/mm，垂向彈性和隔振效果大幅提高，橫向靜剛度約為20kN/mm，在垂向40kN及橫向20kN標準載荷同時作用下軌頭的橫向位移約為1mm，在隔振效果大幅提高的前提下橫向剛度更加提高，提高了列車行駛的橫向穩定性和舒適性，并可減少輪軌磨損。應用時，直接利用本發明軌道弾性固定裝置替代傳統軌道扣件，將碟簧7放入底座I的凹槽中，然后將底座I及導向支架2與鋼軌9裝配在一起，再利用緊固件13安裝固定可拆卸的導向支架2a，同時調整好導向支架2a的位置將導向件3壓緊在軌腰上，實現對鋼軌9的限位及導向，最后通過底座I上設置的安裝孔10把底座I固定在軌枕(圖中未示出)上。為了調整軌矩，導向支架2a上對應緊固件13的安裝孔60也是長條孔，特此說明。由于直接利用導向支架2和2a將導向元件3壓緊在鋼軌軌腰上，省略了壓板和位置調節螺栓，因此本例所述技術方案的結構更加簡單緊湊，安裝施工效率更高，維修保養時不需拆卸鋼軌，工作量更少。又由于在導向元件3表面設置了表面連接板11，導向元件3中還設置了增強元件12，其使用壽命更長，性價比更高。表面連接板11除使用鋼板外，也可以采用不銹鋼板、鋁合金板、彩鋼板等其他表面連接板，當然還可以采用玻璃鋼等耐磨性能好的非金屬表面連接板，導向元件與表面連接板之間的固定連接方式，除粘接外，還可以根據材料的不同選擇熱合、鉚接、硫化等方式，都可以實現同樣的功能。此外，除劍麻布外，增強元件也可以選用其他纖維織物或金屬絲網。根據不同的需要，導向元件中增強元件可以設置ニ層，也可以僅設置ー層，當然，還可以設置三層甚至更多層。
限位連接板72除了利用鑄鋼、鋼板等金屬材料制成外，也可以利用玻璃鋼等非金屬材料制成，只要強度、耐磨、耐老化等工作性能滿足使用要求，都可以應用于本發明中。摩擦墊的表面摩擦系數大，可以產生較大的摩擦阻カ以防止相對移動，摩擦墊可以直接利用表面摩擦系數大的材料制成，如橡膠材料等；也可以是多種材料復合而成，如利用劍麻織物浸潤浙青和樹脂后制得的墊體等。為使鋼軌頂面在車輪載荷作用下受カ均勻，底座I上還對應設有軌底坡,軌底坡坡度為1: 40。由于設置了軌底坡，可以使車輪壓カ集中于鋼軌的中軸線上，減小載荷偏心距，降低軌腰應力，避免軌頭與軌腰連接處發生縱裂，從運行效果上還可以減輕列車的蛇形運動。根據相關要求，在任何情況下，軌底坡不應大于1: 12或小于1: 60。當然，對于混凝土枕線路，也可以將軌枕的承軌槽按軌底坡的規定做成斜面，這樣可以降低底座的加工難度。根據這些要求，也可以對實施例一所述技術方案提供改善的方向，例如可以在底座中增設軌底坡，或者是在混凝土枕線路使用前，將軌枕的承軌槽按軌底坡要求進行預處理等。實施例三如圖5、圖6所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例ニ的區別在于，導向元件3采用弾性高分子材料制成，本例中采用的是橡膠材料。在導向元件3中還設置了增強元件12，增強元件12由設在導向元件3當中的三層鐵絲網構成。導向元件3與軌腰接觸表面上設有凹槽，有利于調節導向元件3的橫向彈性和垂向彈性，并有助于散熱，工作過程中，鋼軌9與導向支架2及2a之間借助導向元件3的彈性變形可以相對移動，導向元件3不必與導向支架之間發生滑動，因此，在表面連接板11上設置定位孔，相應的導向支架2和2a設置與定位孔配合的定位銷14，將二者固定連接起來，實現可靠限位，故而可以省略摩擦墊。此夕卜，為了便于導向元件與導向支架之間配合限位并實現對導向元件的預緊，表面連接板11設置成L型。另外，為使碟簧7受カ均勻，在碟簧7與鋼軌9之間設置支承板15，支承板15沿鋼軌縱向兩側向上折起，支承板15中部設置表面淬硬的鋼管保證碟簧的對中，同時作為應急支承件8使用，應急支承件8的底面與底座I底面之間的間隙應大于或等于鋼軌9正常工作時的最大變形。與應急支承件8的位置對應的，在底座I上還設置有通孔16。支承板15利用兩側的折起部分對鋼軌9形成限位，同時其中部向下設置的鋼管又對碟簧7構成限位，因此，支承板15同時起到了限位連接板的功能，可以保證碟簧與軌底間橫向無滑動，在此也作為限位連接板使用。底座I上對應導向支架2a位置的兩側局部設置有凸臺50，凸臺50與底座表面構成導槽。可拆卸的導向支架2a部分置于導槽內，并可以在導槽中沿鋼軌橫向相對于底座滑動。導槽50可以更好地吸納并向底座傳遞縱向防爬力，防止可拆卸的導向支架在安裝和使用過程中繞鋼軌垂向發生偏轉。本例所述軌道彈性固定裝置與鋼軌之間的裝配方法與實施例ニ完全相同，需要指出的是，由于導向元件3的弾性較大，在裝配時，應利用導向支架使導向元件與鋼軌之間產生一定的預緊力，以保證可以很好地實現對鋼軌的垂向導向和橫向限位作用，并且保證導向元件3沿鋼軌縱向不會發生竄動。應用過程中，一旦鋼軌變形達到極限時，應急支承件8將穿過通孔16，支撐在軌枕表面上，可以避免鋼軌進一歩過度變形，保證車輛行駛安全。另夕卜，底座I上設置的通孔16在實際應用過程中還可以起到排水的作用。實施例四如圖7所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例三的區別在于，底座I上設置兩個可拆卸的導向支架2a，導向支架2a通過緊固件13固定在底座I上。為了便于導向元件與導向支架之間配合限位并實現對導向元件的預緊，表面連接板11設置成U型，表面連接板11上還設置定位銷14，相應的導向支架2a上設置定位孔與其配合。需要特別說明的是，為了使鋼軌9可以承受向上的外力，導向支架2a與鋼軌9的軌翼之間還設有預緊塊17，本例中，預緊塊17與導向元件3設置成一體，二者均由橡膠材料制成。另外，垂向支承元件還可以由彈性高分子材料與金屬彈簧復合構成，本例中，垂向支承元件由金屬碟簧7和橡膠材料20 —起復合構成，為使金屬碟簧7受カ更均衡，在金屬碟簧7的上方及下方分別設置的上支承板18和下支承板19，上、下支承板均用表面硬化的鋼板制成，利用硫化エ藝與橡膠材料20聯結成一體。其中上支承板18沿鋼軌縱向兩側向上折起，可以對鋼軌構成限位，在此同樣作為限位連接板使用。橡膠材料20選用阻尼系數較高的高阻尼橡膠，在此即構成了垂向支承元件中的阻尼元件。下面以本實施例中所述本發明軌道彈性固定裝置應用于地鐵為例，對其優越性進行說明。導向元件3中由于沒有設置增強元件，橫豎剛度比低于3，垂向剛度是27kN/mm，橫向剛度為80kN/mm，垂向支承元件的垂向剛度是27kN/mm，由于包含了碟簧，垂向支承元件的橫向剛度極高，在導向元件與垂向支承元件的共同作用下，本發明裝置的垂向剛度是54kN/mm，垂向彈性和隔振效果適中，橫向靜剛度約為20kN/mm，在垂向40kN及橫向20kN標準載荷同時作用下軌頭的橫向位移約為1_，可以保證列車行駛的橫向穩定性和舒適性，并減少鋼軌磨損。應用時，利用本發明軌道弾性固定裝置替代傳統軌道扣件，垂向支承元件放入底座I的凹槽中，將底座I放置在鋼軌9下，使垂向支承元件置于鋼軌9的正下方，再通過底座I上設置的安裝孔10把底座I固定在軌枕(未示出)上，調整好導向支架2a的位置將導向元件3壓緊在軌腰上，使導向元件3及預緊塊17與鋼軌之間均產生設定的預緊力，然后利用緊固件13將ニ個可拆卸的導向支架2a牢固固定在底座I上，實現對鋼軌9的橫向限位、導向及支承。當然基于實施例三的技術原理，也可以先將其中一個導向支架2a預先固定在底座I上，再與鋼軌之間進行裝配。由于在垂向支承元件中増加了弾性高分子材料，因此垂向支承元件不僅可以為鋼軌提供垂向支承，同時還可以提供較大阻尼，因此可以更好地實現垂向隔振和減振效果。而且在金屬碟簧7外部設置了橡膠材料20后，更有利于金屬碟簧7的防腐，有利于進ー步提高本發明軌道弾性固定裝置的使用壽命。特別是設置了預緊塊17后，對鋼軌軌翼上表面進行了有效限位，可以限制鋼軌的上移，因此鋼軌可以承受較大的向上的外力，其適應性更強，可以應對地基沉降等特殊情況。基于本例的技術原理，預緊塊可以由金屬彈簧、弾性高分子材料或二者復合構成。另外需要指出的是，為優化鋼軌與車輪配合時的工作姿態，鋼軌內外兩側設置的導向元件也可以采用不同彈性的弾性高分子材料制成，這一點適用于本發明所有的技術方案。實施例五如圖8所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例四的區別在于，垂向支承元件由金屬板簧7和彈性聚氨酯材料26 —起復合構成,為使金屬板簧7受カ更均衡,在金屬板簧7的上方及下方分別設置的上支承板24和下支承板25，上支承板24上對應鋼軌9焊接固定設有限位擋塊75，上、下支承板均用鋼板制成，并與彈性聚氨酯材料26通過澆注エ藝結合在一起。在此，設置限位擋塊75的上支承板24同時也作為限位連接板使用。此外，為提升導向元件在沿鋼軌橫向的剛度，在構成導向元件3的橡膠材料中設置ニ塊用于增加導向元件橫向剛度的約束加強板21，約束加強板21為鐵板，其平行于鋼軌9的縱向中剖面設置，并與橡膠材料牢固聯結，由于增設了約束加強板，導向元件3沿鋼軌橫向的剛度大大增強。另外，預緊塊17獨立設置，其采用彈性聚氨酯材料制成，預緊塊17上牢固粘貼設置表面連接板22，表面連接板22上設置有定位孔，相應的導向支架上設置定位銷23與其配合，通過定位銷孔的配合可以實現預緊塊17與導向支架之間的裝配。為了給預緊塊讓位，導向元件3相應的縮短，其表面固定聯結的表面連接板11設置成L型。本例所述本發明軌道彈性固定裝置的應用方法與實施例四基本相同。這種結構的本發明軌道弾性固定裝置，由于在導向元件中設置了用于增加導向元件橫向剛度的約束加強板21，導向元件3內的約束加強板之間和外側高分子材料的壓縮變形受到約束加強板的約束，壓縮剛度——也就是橫向剛度急劇提高，而剪切變形——即垂向剛度不受限制，因此橫豎向剛度比可以根據需要在很大范圍內任意設計，不僅可以滿足2.5倍的基本要求，甚至可以達到10倍、20倍、40倍、80倍甚至更高。下面以本實施例中所述本發明軌道彈性固定裝置應用于地鐵為例，對其優越性進行說明。導向元件3的垂向剛度是3kN/mm，橫向剛度為120kN/mm，垂向支承元件的垂向剛度是4kN/mm，由于板簧的橫向剛度極高因此垂向支承元件的橫向剛度也極高，在導向元件的與垂向支承元件的共同作用下，本發明裝置的垂向剛度是7kN/mm，垂向彈性和隔振效果大幅提高，橫向剛度約為30kN/mm，本發明固定裝置的橫豎向剛度比提高為4.3倍，在垂向40kN及橫向20kN標準載荷同時作用下軌頭的橫向位移僅約為0.67mm，在隔振效果大幅提高的前提下橫向剛度有效提高，提高了列車行駛的橫向穩定性和舒適性，并可減少輪軌的磨損。基于本例所述的原理，也可以用金屬碟簧、螺旋彈簧、金屬弾片等替代金屬板簧作為金屬彈簧與弾性高分子材料復合構成弾性支承元件，也都可以實現同樣的效果。另外，預緊塊除了采用彈性高分子材料制成外，還可以利用金屬彈簧或弾性高分子材料與金屬彈簧復合構成。實施例六如圖9、圖10所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例五的區別在于，一側的導向支架2仍與底座I 一體化設置，在另ー側，底座I上設置有導槽62和固定擋肩30，其中導槽62靠近鋼軌的一端還設置有勾槽63，導槽62的寬度略大于可拆卸的導向支架2b的寬度。使用吋，導向支架2b下部放入導槽62，移動導向支架2b使其鉤掛于勾槽63上，導向支架2b與固定擋肩30之間還設置有楔形件31，利用楔形件31將導向支架2b壓緊在底座上，同時將導向元件3壓緊在軌腰的上。為了防止使用過程中楔形件滑脫，在楔形件31與固定擋肩30的配合表面分別對應地連續設置有齒狀的凹凸結構。另外，垂向支承元件的俯視輪廓也可以設置成方形，相應的底座I中凹槽的外形輪廓也設置成方形。垂向支承元件為彈性聚氨酯材料26，上方及下方分別設置了上支承板27和下支承板28，上、下支承板均用鋼板制成。另外，表面連接板11設置成短U型。垂向支承元件與鋼軌軌底之間還設置用于防止產生相對滑動的防滑墊板74，所述防滑墊板74由劍麻織物浸潤浙青和樹脂加工而成。預緊塊17與導向元件3—體化設置，材料相同，導向元件3中的一塊約束加強板21延伸至預緊塊17中，增強了預緊塊17的剛度。應用時，直接利用本發明軌道弾性固定裝置替代傳統軌道扣件，垂向支承元件放入底座I的凹槽中，然后將底座I及導向支架2與鋼軌9裝配在一起，再通過底座I上設置的安裝孔10把底座I固定在軌枕(未示出)上，將可拆卸的導向支架2a鉤掛在底座I的勾槽上，在導向支架2a和固定擋肩30之間插入楔形件，利用楔形件31的插入深度調整導向支架2a的位置，同時調整導向元件3及預緊塊17對鋼軌的預緊力，將導向件3壓緊在軌腰上并鎖定導向支架2a的位置，實現對鋼軌9的橫向限位及垂向導向。當然，基于本例所述的技術原理，本發明軌道弾性固定裝置中也可以在底座兩側都設置勾槽結構，同時使用ニ個導向支架2b與其配合，在此不再另外附圖進行說明。另外，底座I的凹槽側壁上設置的排水豁ロ未在圖中示出，特此說明。本實施例固定裝置的垂向支承元件類似于普通扣件的軌下彈性墊板，但由于設置了導向元件3，本發明軌道弾性固定裝置的橫向剛度比普通扣件可以明顯提高，其原理如下:在常見的普通軌道扣件中，扣件的橫豎向剛度比，即扣件橫向剛度與豎向剛度之比，主要受設置在底座和軌枕間的垂向支撐元件——即彈性墊板的彈性控制，為了簡化起見，假設的彈性墊板為均勻的彈性材料，弾性墊板彈性對軌頭的偏擺剛度的貢獻在偏轉剛度中另外考慮，根據彈性力學理論，弾性墊板的剪壓剛度比——即剪切剛度與壓縮剛度之比經推導后為剪切模量G與彈性模量E之比，在弾性小變形范圍內，為I/〔2*(l+v)〕，其中V為泊松比，對于橡膠類材料泊松比大約約為0.45，因此剪壓剛度比為0.345。當鋼軌受到橫向外カ時，鋼軌會發生橫向平移和繞鋼軌縱向偏轉。橫向平移受軌下墊板的剪切剛度控制，偏轉受軌下彈性墊板的垂向剛度和彈性墊板的寬度控制。偏轉的機理是:當外力作用于鋼軌軌頭橫向時，彈性墊板受到繞鋼軌縱向的彎矩作用，由于彈性墊板受到彈條的扣壓，在墊板橫向一側應カ増大，另ー側應カ得到卸載，鋼軌偏轉，導致軌頭的橫向位移在平移的基礎上，進ー步加大。在一般的鋼軌扣件中，扣件必須設置擋肩限制軌底的平移，同時采取加大墊板的垂向剛度和寬度等多項措施限制鋼軌的偏轉，軌頭的橫向總偏移才能滿足要求。設置導向元件3后，即使采用均勻的彈性高分子材料，僅因為方向旋轉了 90°，導向元件的橫豎向剛度比就由0.345變為1/0.345，即2.9 ;本實施例導向元件3中設有約束加強板，其橫豎向剛度比更高，可在4 80之間任意設計。下面以本實施例中所述本發明軌道彈性固定裝置應用于地鐵為例，對其優越性進行說明。導向元件3的垂向剛度是2kN/mm，橫向剛度為120kN/mm，垂向支承元件的垂向剛度是5kN/mm，橫向剛度是2kN/mm，在導向元件的與垂向支承元件的共同作用下，本發明裝置的垂向剛度是7kN/mm，垂向彈性和隔振效果很高，橫向剛度約為25kN/mm，在垂向載荷40kN及橫向載荷20kN作用下軌頭的橫向位移僅約為0.8_，在隔振效果很高的前提下橫向剛度仍然很高，提高了列車行駛的橫向穩定性和舒適性，并可減少輪軌的磨損。相比之下，垂向剛度為7kN/mm的普通扣件的橫向剛度低得無法使用，而且在原有結構基礎之上很難提高。垂向剛度為7kN/mm是目前市場上所有扣件中較低的垂向剛度，垂向隔振效果也是最好的之一。但本發明軌道彈性固定裝置對于垂向剛度高的情況同樣適用，假設垂向支承元件的垂向剛度是目前市場上所有扣件中垂向剛度的較高值60kN/mm，橫向剛度是21kN/mm，導向元件3不變，垂向剛度仍然是2kN/mm，橫向剛度是120kN/mm，在導向元件的與垂向支承元件的共同作用下，本發明裝置的垂向剛度是62kN/mm，橫向剛度約為30kN/mm，在垂向載荷40kN及橫向載荷20kN作用下軌頭的橫向位移僅為0.67mm，在垂向剛度較高時也能保證橫向剛度很高，能夠保證列車行駛的橫向穩定性和舒適性，并可減少輪軌的磨損。上述計算表明，本發明專利由于橫向剛度可以獨立設計或相對獨立設計，橫豎向剛度比可以在很大范圍內變化，因此給垂向剛度留出了寬廣的適用范圍，由此可以實現:對同一種結構的本發明軌道弾性固定裝置和同一個導向元件，只要更換不同剛度的垂向支承元件，就可以實現軌道彈性固定裝置垂向剛度的任意變化，或按照一定優選序列變化，如5、
10、20、40、60、80、100kN/mm，而橫向剛度都能較好得滿足要求。有助于設計人員根據不同隔振需求，優化隔振方案，同時也減少了扣件種類，減少了庫存、安裝工具、養護工具，簡化了安裝維護方法。實施例七如圖11所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例六的區別在于，基于實施例六的技術原理，可以改變底座I上導槽62的結構，其沿鋼軌縱向兩端均設置勾槽63。設置獨立的可拆卸擋肩51，可拆卸擋肩51下部也鉤掛于底座I的勾槽上，再利用楔形件31將導向支架2a及可拆卸擋肩51鎖緊定位。另外，為防止工作過程中楔形件31滑脫，可以利用緊固件32在可拆卸擋肩51上設置擋板33對楔形件31實施限位。當構成導向元件3和預緊塊17的弾性高分子材料剛度足夠時，約束加強板21僅平行于鋼軌9的縱向中剖面設置，有利于簡化加工エ序。垂向支承元件由金屬螺旋彈簧7和弾性聚氨酯材料26 —起復合構成，為使金屬螺旋彈簧7受カ更均衡，在金屬螺旋彈簧7的上方及下方分別設置的上支承板27和下支承板28，上、下支承板均用鋼板制成，并與彈性聚氨酯材料26通過澆注固化工藝結合在一起。上支承板27的ニ側對應鋼軌軌底向上折起，使用中對鋼軌形成限位，可以防止鋼軌與垂向支承件之間發生相對滑動，因此本例中的上支承板27同時作為限位連接板使用。為提高垂向支承元件的弾性，在垂向支承元件的中部設置通孔29。由于垂向支承元件中設置螺旋彈簧，垂向支承元件的線性更好，承載能力更高，橫向剛度也略有提高，更耐蠕變，壽命更長。另外在過載或橡膠失效時，彈簧壓并后具有一定的應急支承功能。采用本例所述技術方案的本發明軌道弾性固定裝置，其橫向剛度可以獨立優化的原理同上一實施例，不再重復。由于可拆卸擋肩51也采用分體式設置，可以簡化底座的制作エ藝，有利于降低生產成本。當然，基于本例所述方法，只要在底座的另ー側也設置相同的勾槽，也可以在兩側同時采用鉤掛式的導向支架2b和可拆卸擋肩51，可以盡一歩降低底座的加工難度，也在本發明的保護范圍之中，在此不再另外附圖給予說明。實施例八如圖12、圖13所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例七的區別在于，底座I上同時還設置有固定擋肩30，楔形件31與可拆卸擋肩51之間還設有鎖定元件，所述鎖定元件包括可拆卸擋肩51上設置的導槽及導槽內設置的鎖定墊片52，鎖定墊片52的厚度大于楔形件31與固定擋肩30的配合表面設置的齒的厚度。應用時，利用楔形件31將導向支架2a及可拆卸擋肩51鎖緊定位后,將鎖定墊片52插入到可拆卸擋肩51上設置的導槽中，由于鎖定墊片52的厚度大于齒的厚度，可以保證楔形件31與可拆卸擋肩51之間的齒狀凸凹結構始終保持嚙合狀態，無法脫開，又由于重力作用下，鎖定墊片52不易從導槽中脫出，因此鎖定后整個結構十分穩定，可靠性強。為了維修時拆卸方便，鎖定墊片52露出導槽ー截，可以隨時抽出，進而拆下楔形件31。實施例九如圖14所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例六的區別在于，底座I的兩側均設置導槽62及勾槽63，ニ個導向支架2b分別鉤掛在勾槽上，底座I上還設置有固定擋肩30，固定擋肩30上設置有位置調節螺柱34，利用位置調節螺柱34可以調整導向支架2b的位置，從而將導向元件3壓緊在軌腰上并鎖定導向支架2a的位置，然后放入U型墊片64，稍松螺栓，使U型墊片壓緊后，用鎖緊螺母鎖定位置調節螺栓34，完成對導向支架2b的定位，同時實現對鋼軌9的橫向限位及垂向導向。此外，底座上對應鋼軌軌底處還設有軌底導向組件，軌底導向組件位于鋼軌與底座之間，具體為底座I沿鋼軌縱向的凹槽側壁上設置的增高凸臺65，增高凸臺65與鋼軌翼板外沿之間的滑動導向面S，滑動導向面S平行于鋼軌垂向。另外，垂向支承元件僅由彈性聚氨酯材料26及上支承板27和下支承板28構成，上、下支承板均用鋼板制成，并與彈性聚氨酯材料26通過澆注固化工藝結合在一起。為了增加弾性，弾性聚氨酯材料26構成的板體中還設有空腔56。為便于排水，底座的凹槽下部設有排水孔55。當然，排水孔的位置也可以設置在底座凹槽的側壁下部，不另

。下面以本實施例中所述本發明軌道彈性固定裝置應用于高鐵為例，對其優越性進行說明。導向元件3的垂向剛度是2kN/mm，橫向剛度為280kN/mm，垂向支承元件的垂向剛度是5kN/mm，橫向剛度是2kN/mm，由于設置了軌底導向組件，垂向支承元件的橫向剛度對本發明軌道弾性固定裝置綜合橫向剛度影響極小，在導向元件的與垂向支承元件的共同作用下，本發明裝置的垂向剛度是7kN/mm，垂向彈性和隔振效果很高，橫向剛度約為70kN/mm，在垂向載荷40kN及橫向載荷20kN作用下軌頭的橫向位移僅約為0.3mm，在隔振效果很高的前提下橫向剛度仍然很高，提高了列車行駛的橫向穩定性和舒適性，并可減少輪軌的磨損。相比之下，垂向剛度為7kN/mm的普通扣件的橫向剛度低得無法使用，而且無法提高。另夕卜，在高鐵中應用本發明軌道弾性固定裝置的另ー個好處在于，由于系統的綜合橫向剛度很大，因此軌道的曲線半徑可以更小。當然基于上述原理，如果進一歩提高導向元件的橫向剛度，例如使導向元件橫向剛度達到400kN/_時，相應的本發明軌道弾性固定裝置的綜合橫向剛度約為lOOkN/mm，這樣只需根據要求選擇不同的垂向支承元件，調整垂向剛度，就可以滿足重載鐵路等苛刻應用條件下的使用要求。本例所述技術方案中，由于增設了軌底導向組件，增高凸臺65與鋼軌翼板外沿之間通過滑動導向面S相互配合，使鋼軌只可以通過滑動導向面S沿鋼軌垂向相對底座I滑移，限制了軌底的平移，所以不必再另外設置限位連接板或者防滑墊板，又由于底座I與鋼軌9之間設有垂向支承元件，因此可以保證采用本例所述技術方案的本發明不僅具有良好的垂向彈性，而且與實施例1-8相比，對于同樣橫向剛度的導向元件，還具有較高的綜合橫向剛度。其原理是，當軌頭受到橫向力吋，由于軌底受到約束，橫向不能移動，迫使鋼軌以軌底為中心繞縱向偏轉,導向元件的橫向反力的カ臂相對較大，因此軌頭橫向位移較小。所以當工作過程中鋼軌軌頭承受車輪載荷作用時，鋼軌的橫向振動和偏轉擺振都得到了很好的抑制。上述優點使本發明軌道弾性固定裝置可以實現在保持較高垂向彈性的同時，有效降低鋼軌軌頭處的橫向位移和偏轉位移，從而降低輪軌間橫向滑移幅度，同時還有效抑制了鋼軌的擺振，因此可以有效解決垂向高彈性時，輪軌橫向振動加大，列車橫向晃動過大、或鋼軌過快磨損問題。此外，由于底座I (包括增高凸臺65)是由鑄鋼材料制成，具有良好的耐磨性，可以保證滑動導向面S不會過快磨損，因此采用此類技術方案的本發明產品具有較長的使用壽命。與設置楔形件相比，本例所述墊片與螺栓組合使用的技術方案更簡單方便，拆裝方便，也很可靠。需要指出的是，垂向支承元件可以是由弾性聚氨酯材料或橡膠等弾性高分子材料構成的壓縮型、剪切型、或發泡型的彈性墊，只要能夠提供足夠的垂向剛度和弾性，都可以起到同樣的效果。實施例十如圖15所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例九的不同之處在于，在底座I上一體化設置兩個導向支架2a。在導向元件3和導向支架2a之間設置楔形件31，對應的導向支架2a與楔形件31配合部也設置成楔形，為防止工作過程中楔形件31滑脫，利用緊固件38在導向支架2a上設置 擋板37對楔形件31實施限位，為了便于調整楔形件的位置，在擋板37上還設置調節螺柱35，利用調節螺柱35精確調整楔形件31的位置后，利用鎖緊螺母36將調節螺柱35的位置鎖死。為優化導向元件在沿鋼軌橫向的剛度，導向元件3中設置三塊用于增加導向元件橫向剛度的約束加強板21，約束加強板21為鋼板。此外，為了提高耐磨性能,軌底導向組件中底座I的增高凸臺65表面上還設置有耐磨材料層57，耐磨材料層由尼龍材料構成，并牢固粘貼在增高凸臺65表面。耐磨層與鋼軌軌翼外沿的接觸表面構成所述滑動導向面，工作時鋼軌翼板外沿在耐磨層表面滑動，對鋼軌形成垂向導向。應用時，直接利用本發明軌道弾性固定裝置替代傳統軌道扣件，將垂向支承元件放入底座I的凹槽中，將鋼軌9穿設在導向支架2之間，使底座I位于鋼軌9下方，并使垂向支承元件位于軌底正下方，再通過底座I上設置的安裝孔10把底座I固定在軌枕(未示出)上，在導向支架2和導向元件3之間插入楔形件31，利用楔形件31的插入深度調整導向元件3的預緊カ，將導向件3壓緊在軌腰上，實現對鋼軌9的橫向限位及垂向導向。楔形件31的位置確定后，利用鎖緊螺母36和調節螺柱35將楔形件31的位置鎖死。本例中由于在底座I的滑動導向面上還設置有耐磨材料層57，耐磨材料層57除了可以提供更好的耐磨性能外，一旦發生磨損還可以實現更換，有利于提高產品使用壽命，降低維護成本。基于本例所述的技術原理，除已提到的尼龍外，本發明中耐磨材料層還可以采用的聚四氟こ烯(PTFE)、粉末治金材料或銅材等材料制成。作為ー種特例，耐磨材料層還可以是利用噴涂、激光燒結或電鍍等技術手段設置在滑動導向面上的、較薄的耐磨材料層，所述滑動導向面包括鋼軌或/和底座的滑動導向面。需要指出的是，除了弾性聚氨酯材料外，還可以利用橡膠等其他弾性高分子材料制成本發明中的垂向支承元件，只要弾性和強度足夠，都可以起到很好的效果。當然，還可以在導向元件3與楔形件接觸的表面設置表面連接板。實施例十 一如圖16、圖17所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例ニ的區別在于，導向元件3由彈簧鋼制造的彈條構成，此外，定位銷14固定在導向支架2和2a上，相應的導向元件3上設置與定位銷14配合的定位孔，用于將二者固定連接起來。利用在軌腰兩側設置導向組件對鋼軌的橫向變形給予約束限位，由于導向元件3垂向剛度較小，并且在鋼軌橫向形成限位，鋼軌9與導向支架2及2a之間借助導向元件3的垂向彈性可以沿鋼軌垂向相對移動，因此可以對鋼軌的垂向變形給予良好的導向，又由于彈條構成的導向元件3具有一定的彈性，其在鋼軌橫向又可以實現一定的緩沖減振和耗能作用。此外，本發明軌道弾性固定裝置中底座上對應鋼軌軌底處還設有軌底導向組件，軌底導向組件位于鋼軌9與底座I之間。軌底導向組件由軌底定位板54和軌底彈性導向元件58組成，其中，鋼板焊接而成的エ字形軌底定位板54卡在鋼軌底部，為防止鋼軌與軌底定位板54直接接觸向底座傳遞高頻振動，在鋼軌軌底與軌底定位板54之間還設置有橡膠墊板53 ;軌底彈性導向元件58與垂向支承元件7并列設置，軌底彈性導向元件58由橡膠材料制成，并且與底座I及軌底定位板54分別硫化固連在一起，形成彈性導向，避免了軌底定位板54與底座I之間的磨損。鋼軌的垂向弾性主要由垂向支承元件7提供。垂向支承元件7由碟簧構成，軌底定位板54中部設置表面淬硬的鋼管保證碟簧7的對中，同時作為應急支承件8使用，應急支承件8的底面與底座I底面之間的間隙應大于或等于鋼軌9正常工作時的最大變形。與應急支承件8的位置對應的，在底座I上還設置有通孔16。本例技術方案中通過設置軌底定位板54和軌底彈性導向元件58構成的軌底導向組件，可以實現與實施例九相似的技術效果，可以保證本發明不僅具有良好的垂向彈性，而且還具有較高的橫向剛度。所以當工作過程中鋼軌軌頭承受車輪載荷作用吋，鋼軌軌底的平移和軌頭的偏轉得到了很好的抑制。使本發明軌道弾性固定裝置可以實現在保持較高垂向彈性的同時，有效降低鋼軌軌頭的橫向位移，因此可以降低輪軌的橫向振動，從而降低輪軌間橫向滑移幅度，提高列車行駛的橫向穩定性和舒適性，有效解決鋼軌過快磨損問題。另外，由于設置了軌底彈性導向元件58，水及其他異物無法進入底座I的凹槽中，無需再考慮排水。本例所述技術方案中由于軌底導向組件及垂向支承元件7預先與底座連接裝配在一起，因此應用時只需要將擺放好底座并將其與軌枕固定連接，然后再調整導向支架2a使導向元件3壓緊在鋼軌軌腰處即可。使用本例所述技術方案時，應對構成導向元件3的彈條的弾性進行設計計算，必須保證對鋼軌橫向提供足夠約束力，同時實現對鋼軌垂向運動的導向。此外，除了金屬彈條夕卜，還可以利用碟簧、板簧等其他金屬彈簧制作導向元件，只要保證對鋼軌橫向提供合適的約束力，并對鋼軌的垂向運動提供合理的導向，都可以實現同樣的郊果。實施例十二如圖18所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例十一的區別在于，導向元件3由卷成筒形的金屬彈條39及彈性高分子材料40復合而成，在此，彈性高分子材料為橡膠，在導向元件3與導向支架的接觸表面設置表面連接板11，表面連接板11與橡膠材料硫化成一體，定位銷14與金屬彈條39固定在一起，其穿過表面連接板插設在導向支架上對應設置的定位孔中。此外，與在導向元件3中設置約束加強板相似，為了便于調整軌底彈性導向元件58的橫豎向剛度比，在構成軌底彈性導向元件58的橡膠材料中還設置鋼板制成的約束加強板59。同樣，根據需要，約束加強板59也可以設置多個。本發明軌道弾性固定裝置的應用方法與實施例十一基本相同，在此不再重復描述。
導向元件利用金屬彈簧與弾性高分子材料復合構成，有利于金屬彈簧的防腐，如果采用絕緣材料如玻璃鋼等制作軌底定位板54，配合絕緣的弾性高分子材料制成的導向元件一起使用，可以使鋼軌與外部保持絕緣隔離狀態，防止意外短路事故的發生，有效提高產品的適用性，由于導向元件采用了復合結構，可以更好地完善橫向剛度與垂向剛度匹配，有利于進ー步提高產品綜合性能。同樣，除了金屬彈條外，還可以利用碟簧、板簧等其他金屬彈簧制作導向元件，而且金屬彈簧的具體結構形式也不局限于實施例中所示，只要保證對鋼軌橫向提供合適的約束力，并對鋼軌的垂向運動提供合理的導向，都可以實現同樣的郊果，實施例十三如圖19所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例十二的區別在于，為了優化導向元件3的垂向剛度與橫向剛度之比，導向元件3的絕緣橡膠材料中還設置有空腔。此外，作為ー種特例，當軌底彈性導向元件的垂向承載能力足夠時，可以將軌底彈性導向元件同時作為垂向支承元件使用，這樣可以進一歩簡化產品結構。另外，為提高減振效率，軌底彈性導向元件中還包含了帶有凸凹結構的連接板45、橡膠阻尼材料層46和帶有凸凹結構的連接板44構成的迷宮式阻尼結構，迷宮式阻尼結構設置在軌底定位板54及底座I之間。其中，連接板45和連接板44均由玻璃鋼材料制成,可以保證絕緣。由于軌底彈性導向元件中增設了迷宮式阻尼結構，系統中增加了阻尼元件，并可以獨立優化系統的模態阻尼比，在鋼軌發生垂向振動的過程中，反復驅動迷宮式阻尼結構中的連接板剪切二者之間間隙中設置的阻尼材料層，實現耗能，因此本發明軌道彈性固定裝置減振耗能的作用得到了進ー步加強，試驗表明，這種阻尼結構對于抑制800Hz以下的低頻振動有很好的抑制效果。基于本例所述的技術原理，可以將連接板45與軌底定位板54集成為一體，也可以實現同樣的效果。實施例十四如圖20和圖21所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例九的區別在于，垂向支承元件7是由彈性聚氨酯材料制成的壓縮型的彈性墊，軌底導向組件還包括玻璃鋼材料制成的軌底定位板54，軌底定位板54卡在鋼軌底部，軌底定位板54與底座I之間的配合表面構成滑動導向面S，滑動導向面S平行于鋼軌垂向。此外，本發明軌道弾性固定裝置的導向組件中還包括仿形塊，仿形塊是由帶有凸凹結構的連接板43、阻尼材料層41和帶有凸凹結構的連接板42構成的迷宮式阻尼結構。阻尼材料為高阻尼聚氨酯，其常溫下材料損耗因子至少大于0.4，最好大于0.7。仿形塊設置在導向元件3與鋼軌9之間，導向元件3由橡膠材料制成，導向元件上設置有凹槽與導向支架配合，利用導向支架將導向元件及仿形塊壓緊在鋼軌軌腰上。導向元件3上集成的預緊塊17壓在鋼軌翼板表面，可以限制鋼軌的上移，因此鋼軌可以承受較大的向上的外力，其適應性更強，可以應對地基沉降等特殊情況。為防止鋼軌9與軌底定位板54直接接觸產生噪聲，在鋼軌軌底與軌底定位板54之間還設置有橡膠墊板53。另外，為了防止導向支架2b受カ發生傾覆，導槽62中除靠近鋼軌端設有勾槽63夕卜，其在鋼軌縱向方向的兩側還設有勾槽68，導向支架2b同時勾掛在勾槽63和勾槽68上。由于導向支架2b同時勾掛在勾槽63和勾槽68上,可以充分保證當導向兀件3將外力傳遞到導向支架2b時，導向支架2b不會發生傾覆，因此與圖14所示技術方案相比，本例技術方案中，底座I上設置的固定擋肩30不需要再設置的很高，U型墊片64的尺寸也可以相應的縮小，這樣有利于減化底座的加工難度，減少底座的材料用量，從而實現降低成本。由于導向元件3與鋼軌9之間增設了迷宮式阻尼結構的仿形件，迷宮式阻尼結構對高于500Hz的中高頻鋼軌振動和噪聲具有很強的抑制作用，具有很好的降噪效果；如果迷宮式阻尼結構在鋼軌長度方向大于ー個扣件間距(550 650mm)，并連續相接設置，則變為迷宮式約束阻尼結構，對于高于1000Hz的高頻噪聲也具有有很好的抑制作用，而且阻尼結構的長度越長，其作用下限頻率越低，有效頻帶越寬。基于迷宮式約束阻尼的原理，該阻尼結構的連接板43與軌腰通過彈性模量大于IOOOMpa的粘接膠粘結，效果更好。因此與實施例九的技術方案相比，本實施例既有很好的橫向剛度和減振效果，又有很好的降噪效果。本實施解決了當前市場上的ー個技術難題:先鋒扣件由于軌道高度同普通扣件ー樣，但在扣件類中隔振效果最高，當高架已運行地段振動和噪聲超標時，最簡單的辦法就是同時采用先鋒扣件和迷宮式約束阻尼結構。但是現有的先鋒扣件軌腰處已被占用，迷宮式約束阻尼板在軌腰處必須在長度方向斷開，損失了部分降噪效果。即使如此，仍然取得了在鋼橋上9dBA的降噪效果。本實施例由于迷宮式約束阻尼結構可以在鋼軌長度方向連續，可以取得更好的降噪效果。而且阻尼結構不需要彈簧夾子也不會脫落，安全性更高。實施例十五如圖22所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例十一的區別在于，導向組件中還包括仿形塊，仿形塊是由連接板43、阻尼材料層41和連接板42構成的迷宮式阻尼結構。仿形塊設置在導向元件3與鋼軌9之間，導向元件3由弾性聚氨酯材料制成，其內部還設有一層用于增加導向元件橫向剛度的約束加強板21，導向元件上設置有凹槽與導向支架配合，利用導向支架將導向元件及仿形塊壓緊在鋼軌軌腰上。此外，鋼軌9的軌翼上同時設置與仿形塊相同的迷宮式阻尼結構，利用集成在導向元件3上的預緊塊17壓在迷宮式阻尼結構表面，也可以限制鋼軌的上移，因此鋼軌可以承受較大的向上的外力，其適應性更強，可以應對地基沉降等特殊情況。本例所述技術方案中軌腰表面及鋼軌翼板上均設置了迷宮式阻尼結構，這種阻尼元件具有良好的減振降噪性能，因此本例技術方案的降噪性能更加出色。實施例十六如圖23所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例十五的區別在于，軌底導向組件由軌底定位板54和軌底彈性導向元件58組成，為了便于調整軌底彈性導向元件58的橫向剛度，在構成軌底彈性導向元件58的橡膠材料中還設置鋼板制成的約束加強板59。作為ー種特例，當軌底彈性導向元件58的垂向承載能力足夠時，可以將軌底彈性導向元件同時作為垂向支承元件使用。另外，軌底彈性導向元件中還包含了帶有凸凹結構的連接板45、橡膠阻尼材料層46和帶有凸凹結構的連接板44構成的迷宮式阻尼結構，迷宮式阻尼結構設置在軌底定位板54及底座I之間。這種迷宮式阻尼結構具有較大的橫向剛度和較好的垂向弾性，因此具有較好的導向作用。由于在軌底彈性導向元件中設有迷宮式阻尼結構，可以吸收鋼軌的800Hz以下的中低頻有害振動能量，本實施例具有很好的消能吸振作用，可以提高列車行駛的安全性和舒適性；又由于設置了迷宮式阻尼結構的仿形塊，其對高于500Hz的中高頻振動和噪聲具有很強的抑制作用，具有很好的降噪效果；如果迷宮式阻尼結構在鋼軌長度方向大于ー個扣件間距(550 650mm)，并連續相接設置，則變為迷宮式約束阻尼結構，對于高于1000Hz的高頻噪聲也具有有很好的抑制作用，而且阻尼結構的長度越長，其作用下限頻率越低，有效頻帶越寬。基于迷宮式約束阻尼的原理，該阻尼結構的連接板43與軌腰通過彈性模量大于IOOOMpa的粘接膠粘結，效果更好。因此本實施例產品既有很好的橫向剛度和減振效果，又有很好的降噪效果。由實施例十四、實施例十五及實施例十六可以看出，在軌下間隔地設置迷宮式阻尼結構即可以較好地實現減振的功能；在軌腰表面連續設置長度大于ー個扣件間距的迷宮式阻尼結構，即可以很好地實現降噪的功能。實施例十七如圖24所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例十六的區別在于，軌底彈性導向元件中還包含了帶有凸凹結構的連接板69、橡膠材料71和帶有凸凹結構的連接板70構成的迷宮式阻尼結構，迷宮式阻尼結構設置在軌底定位板54及底座I之間。需要說明的是，連接板69和70均由鋁合金成型，橡膠材料71既具有弾性支承能力，又具有一定阻尼。由于這種迷宮式阻尼結構具有較大的橫向剛度和較好的垂向彈性，因此具有較好的導向作用和垂向承載能力，通過選擇適當的橡膠材料的損耗因子合理優化迷宮式阻尼結構的性能參數，就可以實現利用迷宮式阻尼結構同時作為軌底彈性導向元件和垂向支承元件使用。另夕卜，為了保證本發明軌道彈性固定裝置的穩定性，連接板69和70及橡膠材料71硫化成一個整體，并且將連接板69和70分別與軌底定位板54和底座I粘接固定在一起。這種技術方案，可以大大簡化底座的結構，有利于降低本發明的生產成本。與實施例十六相似，由于軌底彈性導向元件中設有迷宮式阻尼結構，可以吸收鋼軌的有害振動能量，本實施例具有很好的消能吸振作用，可以提高列車行駛的安全性和舒適性。在實際應用中，也可以將橡膠阻尼材料層71僅與連接板69或連接板70之一硫化連接設置，由于連接板69與連接板70上分別設有凸凹結構彼此嵌入，并且分別與軌底定位板54和底座I硫化固定，加上導向支架2及2a的輔助固定，二者不會脫離。實施例十八如圖25所示本發明軌道彈性固定裝置，與實施例四的區別在于，底座I與軌枕66集成為一體，底座I與軌枕66 —樣由鋼筋混凝土材料構成。利用錨固螺栓67將可拆卸的導向支架2a固定在底座I及軌枕66上。此外，還可以在底座上直接設置軌底坡。本例所述的技術方案，由于將底座I集成于軌枕66中，本發明軌道弾性固定裝置的底座不需要再與軌枕進行固定連接，裝配過程更簡單，系統的整體性更好，而且用鋼量更少，有利于全面降低生產及應用成本。實施例十九如圖26和圖27所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例一的區別在于，為了防止使用過程中導向元件3沿鋼軌縱向相對于壓板4發生竄動，在壓板4上設置有擋塊76，導向兀件3嵌置于壓板4表面及擋塊76內表面共同圍成的凹槽內。由于通過此措施可以提高本發明軌道弾性固定裝置的縱向剛度，因此本實施例適用于所有縱向剛度不足的實施例，不再一一說明。
實施例二十如圖28所示本發明軌道弾性固定裝置，與實施例六的區別在于，作為ー種特例，當単獨使用導向元件3的垂向承載能力即可以滿足鋼軌使用要求時，也可以將導向元件3同時作為垂向支承元件使用，即導向元件與垂向支承元件集成為一體。底座I上設置應急支承件8。由于導向元件內設置了約束加強板，導向元件3的橫豎向剛度比很容易優化，本實施例是完全可行的。只是本實施例沒有發揮出本發明專利的最大優點，在安全方面低于其它實施例，因此設置應急支承件8格外有必要。此外，為了給鋼軌讓位，底座I上的凹槽沿鋼軌縱向兩端開放設置。應用時如圖28所示，直接利用本發明軌道弾性固定裝置替代傳統軌道扣件，將底座I及導向支架2與鋼軌9裝配在一起，再通過底座I上設置的安裝孔10把底座I固定在軌枕(未示出)上，將可拆卸的導向支架2b鉤掛在底座I的勾槽63上，在導向支架2a和固定擋肩30之間插入楔形件31，利用楔形件31的插入深度調整導向支架2b的位置，同時調整導向元件3及預緊塊17對鋼軌的預緊カ，將導向件3壓緊在軌腰上并鎖定導向支架2b的位置，實現對鋼軌9的橫向限位和垂向導向及支承，此時鋼軌9處于懸空的狀態。本例所述技術方案，結構更加緊湊，由于導向元件上部支承在鋼軌軌頭處，下部一體化設置的預緊塊17按壓在鋼軌翼板處，因此既可以承受鋼軌向下的壓力，也可以承受向上的上拔力。又由于底座上設置了應急支承件8，提高了其安全性。上述實施例給出了本發明的部分典型結構方案，基于所敘述的技術原理，其中的技術特征還可以重新進行組合構成新的技術方案，都在本發明的保護范圍內。需要指出的是，由于軌底坡的存在，本文中所述的橫向、垂向、縱向等方向的概念，都是以鋼軌為基準的，分別與鋼軌的橫向、垂向及縱向相對應，其中所述的鋼軌縱向，即為鋼軌的延伸方向；鋼軌垂向，即鋼軌軌底的垂向；鋼軌橫向，即鋼軌腹板中剖面的垂向。本發明在應用時，也可以在底座與道床之間增設彈性墊板，與傳統扣件系統不同，此處設置彈性墊板的目的不是主要為了隔振，而是為了調高，或為了保護軌枕，并防止產生二次噪聲。根據上述實施例所闡述的技術原理，本發明軌道弾性固定裝置的技術方案可以進行很多組合和演化，也都在本發明的保護范圍。本發明軌道弾性固定裝置通過設置導向組件和垂向支承元件，分別實現鋼軌的幾何定位功能和鋼軌的垂向受力承載功能，設在鋼軌軌腰處的導向組件負責保持鋼軌的幾何位置、幾何狀態以及鋼軌動態變形時的導向，設在軌底與底座之間的垂向支承元件負責承受主要的垂向載荷，兩者的材料性能、力學性能可以分開優化，導向組件對磨損不敏感，使鋼軌的幾何狀態在垂向受カ時的工作長期穩定，鋼軌工作時的橫向剛度較大，鋼軌軌頭處橫向變形較小，可以緩解或克服外力作用下鋼軌橫向剛度不足造成的輪軌間橫向滑移較大從而最終導致鋼軌磨損，甚至出現波磨狀況等缺陷，有利于提高鋼軌的使用壽命，同時提高行車的安全性和舒適性。為實現這一目標，本發明所有技術方案中，需要保證導向元件沿鋼軌橫向的剛度是其沿鋼軌垂向的剛度的至少
2.5倍，乃至可達100倍以上，本發明軌道弾性固定裝置在鋼軌軌頭處的橫向剛度應滿足至少為15kN/mm，垂向支承元件的垂向剛度不低于導向元件垂向剛度。
權利要求
1.一種軌道弾性固定裝置，包括底座，底座置于軌枕上，并利用錨固螺栓與軌枕固連在一起，其特征在于還包括導向組件和垂向支承元件，導向組件包括位于鋼軌軌腰兩側的導向元件和導向支架，導向元件設置在鋼軌軌腰的兩側，導向元件由導向支架夾持，導向元件至少部分由弾性高分子材料或/和金屬彈簧構成，鋼軌與導向支架之間借助導向元件的彈性變形可以相對移動，導向元件沿鋼軌橫向剛度是其沿鋼軌垂向剛度的至少2.5倍，垂向支承元件的垂向剛度不低于導向元件垂向剛度。
2.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于垂向支承元件為金屬彈簧或由金屬彈簧與弾性高分子材料復合構成，垂向支承元件位于鋼軌下方，金屬彈簧包括螺旋彈簧、碟簧、板簧或金屬彈條。
3.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于垂向支承元件是由彈性高分子材料構成的壓縮型、剪切型、或發泡型的彈性墊，垂向支承元件位于鋼軌下方，弾性高分子材料包括橡膠或彈性聚氨酯。
4.根據權利要求1、2或3所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于包括阻尼元件，阻尼元件設置在導向元件或/和垂向支承元件之中。
5.根據權利要求1、2或3所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于包括阻尼元件，阻尼元件與垂向支承元件并聯設置。
6.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于軌道弾性固定裝置在鋼軌軌頭處的橫向剛度至少為15KN/mm。
7.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于導向元件的弾性高分子材料中設置至少ー層增強元件，或者至少ー層增加導向元件橫向剛度的約束加強板。
8.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于導向支架與鋼軌翼板之間設有預緊塊，預緊塊由 金屬彈簧、或弾性高分子材料或二者復合構成，預緊塊獨立設置或與導向兀件集成為一體。
9.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于導向組件中還包括仿形塊，仿形塊位于導向元件和鋼軌軌腰之間。
10.根據權利要求9所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于仿形塊中包含由帶有凸凹結構的板材及阻尼層共同組成的迷宮式阻尼結構。
11.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于導向元件與導向支架接觸的部分設有表面連接板，表面連接板與導向元件牢固連接。
12.根據權利要求11所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于表面連接板為U型或L型。
13.根據權利要求11所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于表面連接板與導向支架之間設有定位銷孔或凹凸結構配合。
14.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于導向支架有兩個，分別位于鋼軌兩側，其中至少ー個可以拆卸。
15.根據權利要求14所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于可拆卸的導向支架所在的底座上設有沿鋼軌橫向的導槽，導向支架部分置于導槽內，并可以在導槽中沿鋼軌橫向相對于底座滑動。
16.根據權利要求14所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于可拆卸的導向支架通過緊固件固定于底座上，或者在底座上設置擋肩，擋肩再與楔形件、或墊片及位置調節螺栓配合將導向支架固定于底座上，擋肩為固定擋肩或/和可拆卸擋肩。
17.根據權利要求16所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于底座上設有勾槽，導向支架或/和可拆卸的擋肩鉤掛于勾槽上。
18.根據權利要求16所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于楔形件和擋肩之間設有相互配合的齒狀凸凹結構，楔形件與擋肩之間還設有鎖定元件。
19.根據權利要求18所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于鎖定元件為導槽和鎖定墊片，鎖定墊片的厚度大于齒狀凸凹結構中齒的厚度。
20.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征底座上對應鋼軌軌底處還設有軌底導向組件，軌底導向組件位于鋼軌與底座之間。
21.根據權利要求20所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于軌底導向組件為底座上沿鋼軌垂向凸起的增高凸臺，鋼軌翼板外沿與增高凸臺側壁之間的接觸表面構成滑動導向面，滑動導向面平行于鋼軌垂向，滑動導向面至少ー側由耐磨材料構成或表面設置耐磨材料層。
22.根據權利要求20所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于軌底導向組件還包括軌底定位板，軌底定位板卡在鋼軌底部，軌底定位板與底座之間的配合表面構成滑動導向面，滑動導向面平行于鋼軌垂向，滑動導向面至少ー側由耐磨材料構成或表面設置耐磨材料層。
23.根據權利要求20所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于軌底導向組件位于軌底與底座之間，軌底導向組件由軌底定位板和軌底彈性導向元件組成，軌底定位板卡在鋼軌底部，軌底彈性導向元件與垂向支承元件并列設置或集成為一體。
24.根據權利要求20所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于軌底彈性導向元件中包含由帶有凸凹結構的板材及阻尼層共同組成的迷宮式阻尼結構。
25.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于底座上對應鋼軌軌底處還設有應急支承件，應急支承件頂面與鋼軌軌底之間的間隙大于或等于鋼軌正常工作時的最大變形。
26.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于底座上設有軌底坡。
27.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于底座與軌枕一體化設置。
28.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于垂向支承元件與鋼軌軌底之間設置用于防止產生相對滑動的限位連接板或防滑墊板。
29.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置，其特征在于導向元件與鋼軌之間設置摩擦墊。
30.根據權利要求1所述的軌道弾性固定裝置， 其特征在于垂向支承元件和導向元件集成為一體。
全文摘要
軌道彈性固定裝置。本發明涉及軌道附件。其置于軌枕上的底座，并利用錨固螺栓與軌枕固連在一起，特征是還包括導向組件和垂向支承元件，導向組件包括位于鋼軌軌腰兩側的導向元件和導向支架，導向元件設置在鋼軌軌腰的兩側，導向元件由導向支架夾持，導向元件至少部分由彈性高分子材料或/和金屬彈簧構成，鋼軌與導向支架之間借助導向元件的彈性變形可以相對移動，導向元件沿鋼軌橫向剛度是其沿鋼軌垂向剛度的至少2.5倍，垂向支承元件的垂向剛度不低于導向元件垂向剛度。本發明可以保證垂向剛度的同時實現很高的橫向剛度，在保證隔振效果的情況下，軌距變化更小，輪軌橫向振動更小，車輛橫向晃動更小，輪軌間相互橫向滑移更小，磨損少，列車行駛的舒適性和安全性更高。
文檔編號E01B9/48GK103088723SQ20111033543
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月29日 優先權日2011年10月29日
發明者尹學軍, 孔祥斐, 劉加華, 王乾安, 曲洪嘯 申請人:青島科而泰環境控制技術有限公司, 尹學軍