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W形弹条扣件系统

W形弹条轨道扣件系统 一、Ⅱ型弹条分开式轨道扣件系统 Ⅱ型弹条分开式扣件秦沈线桥上板式轨道上使用,单个弹条扣压力不小于5.6kN,扣件承受横向力50kN,扣件节点最大纵向阻力不大于7.0kN/mm,扣件节点垂向刚度为40-60kN/mm,轨面调高量30mm,轨距调整量+8-12mm,预埋套管抗拨力100kN。 弹条...

W形弹条轨道扣件系统

W形弹条轨道扣件系统

W形弹条轨道扣件系统

W形弹条轨道扣件系统 


























一、Ⅱ型弹条分开式轨道扣件系统

    Ⅱ型弹条分开式扣件秦沈线桥上板式轨道上使用,单个弹条扣压力不小于5.6kN,扣件承受横向力50kN,扣件节点最大纵向阻力不大于7.0kN/mm,扣件节点垂向刚度为40-60kN/mm,轨面调高量30mm,轨距调整量+8-12mm,预埋套管抗拨力100kN。

      弹条Ⅱ型弹性分开式扣件结构为带铁垫板的弹性分开式扣件。本扣件先期用于渝怀线鱼嘴2号隧道,后期也在个别隧道整体道床轨道中采用。其主要结构特征为:

①钢轨与铁垫板间及铁垫板与基础间均设橡胶垫板,双层减振;

②采用Ⅱ型弹条作为扣压件,也可安装I型扣件B型弹条;

③铁垫板上设T型螺栓插入铁座,通过拧紧T型螺栓的螺母而紧固弹条;

④T型螺栓插入铁座与钢轨间设置轨距块以调整轨距,轨距调整量为-8~+4 mm;

⑤铁垫板上开有螺栓孔,锚固螺栓与预埋于混凝土基础中的绝缘套管配合紧固铁垫板;螺栓与铁垫板间设置弹簧垫圈;

⑥钢轨高低调整通过在轨下及铁垫板下垫板,弹条II型弹性分开式扣件入调高垫板实现,轨下调整量10mm,铁垫板下调整量10mm,总计可调整20mm。

二、WJ-2型弹条轨道扣件系统

    中国WJ-2型弹条轨道扣件系统为有螺栓ω形弹条扣件,在上海地铁1号线试铺,上海明珠轻轨高架线无碴轨道、秦沈线沙河特大桥长枕埋入无碴轨道上使用。带铁垫板弹性分开式扣件,预埋套管和锚固螺栓配合紧固铁垫板,扣压件采用弹条,设计扣压力4kN,前端弹程11.5mm。轨下使用复合胶垫以降低摩擦系数,铁垫板与承轨台间设置5mm厚绝缘缓冲垫板。钢轨调高量40mm,通过在铁垫板下和轨下垫入调高垫板实现。单股钢轨左右位置调整量±10 mm,通过移动带有长圆孔铁垫板来实现,为连续无级调整。

    WJ-2型弹条轨道扣件系统用于无缝线路的无砟轨道扣件,要求具有较小的线路纵向阻力。是我国目前仅在桥上采用的无碴轨道小阻力的扣件WJ-2型弹条扣件系统,适用于桥上无砟轨道标准轨距铺设60kg/m钢轨和混凝土整体道床,满足高速铁路桥上铺设无缝线路对钢轨扣件的要求。在轨下及其垫板下均设置有调高垫板,扣件具有+10mm至-12mm的轨距调整量,+30mm至0mm的钢轨高低调整量。每副扣件钢轨纵向阻力为6.5kN±0.5kN。如果采取结构措施,可降低至3.6kN±0.4kN,其钢轨纵向阻力值低于普通扣件7kN。

    WJ-2型弹条扣件按60kg/m钢轨设计,适用于要求钢轨高低和左右位置调整量大并铺设焊接长钢轨的预应力混凝土梁上无碴轨道结构,也属于小阻力扣件。已铺设在秦沈客运专线长枕埋入式无碴轨道结构上,经受了时速为321km/h的高速列车试验,性能良好。 

   WJ-2型弹条扣件结构与WJ-1型弹片扣件相似,只是将弹片扣压件改用弹条扣压件,该弹条设计扣压力4kN,前端弹程11.5mm。扣件主要设计参数与特点如下:

①扣件调高量40mm,钢轨高低调整通过在轨下、铁垫板下垫入调高垫板实现,轨下调整量10mm,铁垫板下调整量30mm。

②扣件左右位置调整量每轨±10mm,调整轨距通过移动带有长圆孔的铁垫板来实现,为连续无级调整。

③扣件设计最大承受横向力为50kN(疲劳荷载),混凝土承轨台不设挡肩。

④铁垫板上设置1:40轨底坡。

⑤扣件节点刚度为40~60kN/mm。

⑥扣件T型螺栓的螺母不采用松紧搭配方式布置,要求松紧程度一致,使扣件均匀受力,T型螺栓的螺母扭矩为90~100Nm。

⑦锚固螺栓拧紧扭矩为300Nm。

⑧预埋绝缘套管抗拔力大于100kN。

三、Ⅰ、Ⅱ型弹条轨道扣件系统 

    弹条Ⅰ型轨道扣件系统为有挡肩型,适用于50、60kg/m钢轨,扣压件为ω形弹条,因弹条形状像ω,所以又称ω扣件。利用轨距挡板调整轨距,并有一定的调高能力。弹条用于弹性扣压钢轨,要求保持—定的扣压力及足够的强度。弹条由直径为13mm的60Si2Mn或55Si2Mn热轧弹簧圆钢制成。弹条有A、B两种型号,其中A型弹条较长,在50、60kg/m钢轨上使用,50kg/m钢轨用轨道挡板分中间和接头两种,每种分14、20两个号码,对于50kg/m钢轨除14号接头轨距挡板安装B型弹条外,其余均安装A型弹条。60kg/m钢轨用轨距挡板仅一种,分6、10两个号码,均安B型弹条。轨距挡板的作用是调整轨距,传递钢轨的横向水平推力。挡板座为支撑挡板用,后背斜面支承在轨枕挡肩上,要求挡板座有一定强度来承受和传递横向水平力,有足够的绝缘性能以防止漏电。档板座两斜面的厚度不同,可调换使用,也可起到调整轨距的作用。弹条Ⅰ型扣件的弹性好,加压力损失较小,能较好地保持轨道几何形位,已成为中国混凝土枕线路主型扣件。适用于标准轨距铁路直线及半径≥300mm的曲线地段,与50kg/m、60kg/m钢轨相联结。A型弹条单个弹条扣压力8kN,弹程9mm;B型弹条单个弹条扣压力9kN,弹程8mm;轨下胶垫的静刚度为90~120kN/mm。由于扣压力大,使用弹条Ⅰ型扣件,可不安装钢轨防爬设备,线路稳定,目前铁路仍广泛使用。

    弹条Ⅱ型轨道扣件系统仍为带挡肩、有螺栓扣件。为了提高弹条的强度和扣压力,选用了优质弹簧钢60SiCrVA作为Ⅱ型弹条的材料,屈服强度和抗拉强度分别提高了42%和36%。在弹条优化设计的基础上,最后确定弹条的直径不变,与Ⅰ型扣件相同,仍为13mm。弹条Ⅱ型扣件具有扣压力大、强度安全储备大、残余变形小等优点。除弹条采用新材料重新设计外,其余部件与弹条Ⅰ型扣件通用,仍为带挡肩、有螺栓扣件。选用优质弹钢作为Ⅱ型弹条的材料,屈服强度和抗拉强度比Ⅰ型扣件提高了42%和36 %,弹条直径不变。Ⅱ型扣件具有扣压力大、强度安全储备大、残余变形小等优点,适用于60kg/m钢轨与Ⅱ型或Ⅲ型混凝土轨枕。弹条是60kg/m钢轨用弹条Ⅱ型扣件的重要部件。主要用于标准轨距铁路直线及半径R≥300M曲线上铺设60kg/m钢轨的预应力混凝土枕轨道,其运营条件为:年通过总重60Mt.km/km~100Mt.km/km;机车轴重不大于250Kn;货车速度不大于120km/h,客车速度不大于是km/h;单个弹条初始扣压力不大于10.0Kn;弹程10mm。在原使用弹条Ⅰ型扣件地段,可用弹条Ⅱ型扣件弹条更换原Ⅰ型扣件弹条,适用于60、50 kg /m钢轨,除弹条采用新材料设计以外,其余部件与弹条Ⅰ型扣件通用,其弹程由8mm增加到10mm,初始扣压力由8.2 kN增加为10kN。弹条Ⅱ型扣件单个弹条扣压力10kN,弹程10mm;轨下胶垫的静刚度为55~80(一般地段)、40~60kN/mm(钢轨接头地段)。在保证轨距、防止钢轨爬行等方面均体现出极大的优越性,可铺设在重载、提速线路上。 弹条Ⅱ型扣件是针对弹条Ⅰ型扣件的不足而研制的。铁道部科学研究院和专业设计院共同研制了与新型轨枕相配套的弹条Ⅱ、Ⅲ型扣件。设计参数:单个弹条扣压力不小于10KN,弹程(即弹性变形量)不小于10mm,分别比Ⅰ型扣件提高约30%;组装扣件承受横向疲劳荷载循环200万次后,各部件不得损坏。

扣件类型

弹条Ⅰ型扣件

弹条Ⅰ型调高扣件

弹条Ⅱ型扣件

系统分类

弹性不分开式

承受横向力方式

由轨枕挡肩承受

与基础联结方式

硫磺锚固道钉

预埋件抗拔力

不小于 60kN

弹条

类型

A型

B型

A型

Ⅱ型

扣压力

8 kN

9 kN

8 kN

10 kN

弹程

9 mm

8 mm

9 mm

10 mm

紧固方式

螺栓紧固

紧固扭矩

约80~120 Nm

约120~150 Nm(小半径地段)

约100~140 Nm

钢轨纵向阻力

>7.5 kN

>9 kN

弹性垫层

设置

钢轨与轨枕承轨面间设置单层橡胶垫板

型号

60-10-11

60-10-17

60-12-17,钢轨接头

尺寸大小

185×149×10

190×149×10(12)

静刚度

90~120 kN/mm

55~80 kN/mm

执行标准

TB/T2626

钢轨高低

轨面高

186mm

调整量

10 mm

20 mm

10 mm

调整方式

轨下垫入调高垫板

轨距

调整量

-8~+12 mm

-12~+8 mm

调整方式

通过更换不同号码的轨距挡板和挡板座进行调整

调整级别

2mm

钢轨接头处理

60kg/m轨时,不作特殊处理,接头适用

适用轨枕类型

Ⅰ、Ⅱ型有挡肩混凝土枕

Ⅲa型有挡肩混凝土枕

图号及标准

TB/T 1495

TB 1911

TB/T 3065

应用条件

<120 km/h

120~200 km/h

常规阻力地段

    弹条Ⅰ型调高扣件为有挡肩型,适用于60kg/m钢轨,在弹条Ⅰ型扣件基础上改进,将轨距挡板加高,增设调高垫板,调高量由弹条Ⅰ型扣件的10mm增加到20mm,在混凝土桥枕或整体道床地段,可用轨下调高垫板对轨顶高程进行调整。弹条Ⅰ性调高扣,由Ⅰ型弹条、轨距挡板、挡板座、橡胶垫板、调高垫板及螺旋道钉等组成。其结构与普通弹条Ⅰ型扣件一样,不同之处,它的调高量为20mm,而普通弹条Ⅰ型为8~10mm。为达此调高量,从结构上对轨距挡板及挡板座进行了改进,以保持良好的扣压钢轨的能力。弹条Ⅰ型调高扣件只适用于60kg/m钢轨,弹条用A型。弹片Ⅰ型调高扣件,与弹条Ⅰ型调高扣件类似,弹片分中间弹片、接头弹片及补强弹片。它适用于50、43kg/m钢轨混凝土枕线路,不便进行捣固作业,需用轨下调高垫片对钢轨水平进行较大调整的地段。最大调高量25mm。TF-Y型弹条扣件,适用于50kg/m钢轨整体道床曲线地段,允许调高量最大为20mm,用调高垫板来调整水平。

扣件名称/性能指标

70 型

扣板型

弹 条

Ⅰ 型

弹条Ⅰ型调 高

大秦线

分开式

弹 条

Ⅱ 型

弹 条

Ⅲ 型

单个弹条初始扣压力(KN)

7.8

8.9

8.2

8.9

≥10

≥11

弹条变型量(mm)

刚性

8

9

8

10

13

纵向防爬阻力(KN)

12.5

14.3

13.1

14.3

16

17.6

扣压节点垂直静刚度(KN/mm)

110~150

90~120

90~120

60~80

60~80

60~80

调轨距量(mm)

0~+16

-4~+8

-4~+8

-12~+8

-8~+12

-3~+4

调高量(mm)

0

≤10

≤20

≤15

≤10

0

备  注


B型弹条

A型弹条

B型弹条

Ⅱ型弹条

Ⅲ型弹条

弹条Ⅱ型弹性分开式轨道扣件系统

     1.肋形基板两端分别设置单独螺孔,用道岔螺栓与轨枕/轨道板连接。

     2.肋形基板上设有T型螺栓插入座和挡肩,通过拧紧T型螺栓的螺母紧固弹条。

     3.使用不同尺寸的轨块和缓冲调距块来完成水平侧向的调整。

     4.可垫入调高垫板实现钢轨高低调整。

    弹条Ⅱ型弹性分开式轨道扣件系统结构为带铁垫板的弹性分开式扣件。本扣件先期用于渝怀线鱼嘴2号隧道,后期也在个别隧道整体道床轨道中采用。其主要结构特征为:

①钢轨与铁垫板间及铁垫板与基础间均设橡胶垫板,双层减振;

②采用Ⅱ型弹条作为扣压件,也可安装I型扣件B型弹条;

③铁垫板上设T型螺栓插入铁座,通过拧紧T型螺栓的螺母而紧固弹条;

④ T型螺栓插入铁座与钢轨间设置轨距块以调整轨距,轨距调整量为-8~+4 mm;

⑤铁垫板上开有螺栓孔,锚固螺栓与预埋于混凝土基础中的绝缘套管配合紧固铁垫板;螺栓与铁垫板间设置弹簧垫圈;

⑥钢轨高低调整通过在轨下及铁垫板下垫入调高垫板实现,轨下调整量10mm,铁垫板下调整量10mm,总计可调整20mm。

四、Ⅴ型弹条轨道扣件系统

Ⅴ型弹条扣件系统是为满足客运专线运营条件,针对铺设预应力混凝土有挡肩枕的有碴轨道的线路条件,并依据《客运专线扣件系统暂行技术条件》而设计的一种有挡肩有螺栓扣件系统。该扣件系统是在原弹条Ⅰ、Ⅱ型扣件、弹条Ⅰ型调高扣件的基础上,保持现有轨枕承轨槽尺寸和位置不变的条件下改进而成的。

      本扣件系统在原有扣件结构的基础上重点对以下几方面进行优化改进:1)提高扣件系统的绝缘性能;2)提高弹条的疲劳性能;3)同时考虑可安装小扣压力弹条和摩擦系数小的复合垫板,具备小阻力扣件的功能。 

1)系统组成

扣件系统由弹条、螺旋道钉、平垫圈、轨距挡板、轨下垫板和定位于预应力混凝土有挡肩枕的预埋套管组成。钢轨高低调整时采用调高垫板。

2)结构特征

本扣件为有螺栓扣件系统,属轨枕带混凝土挡肩的弹性不分开式扣件。扣件具有以下结构特征:

a)采用螺旋道钉与套管配合紧固弹条,提高了扣件系统的绝缘性能。

b)可安装多种弹条,既可安装大扣压力弹条也可安装小扣压力弹条。配合不同摩擦系数的轨下垫板(橡胶垫板或复合垫板),满足不同线路阻力的要求。

c)利用工程塑料制造的轨距挡板调整轨距并起绝缘作用,减少扣件部件数量,避免调整轨距时影响螺旋道钉的受力状态;

d)通过在轨下垫板与混凝土轨枕承轨面间垫入调高垫板实现钢轨高低调整。

4)配套轨枕接口技术要求

扣件系统对轨枕接口的技术要求主要是承轨槽的型式尺寸和轨枕中预埋套管的埋设位置和精度。既有Ⅲa型有挡肩预应力混凝土枕仅需在原钉孔位置按规定埋设预埋套管,弹条Ⅴ型扣件系统便可与其相配套。

扣件类型

弹条Ⅴ型扣件

系统分类

弹性不分开式

承受横向力方式

由轨枕挡肩承受

与基础联结方式

预埋塑料套管

预埋件抗拔力

不小于60kN

弹条

类型

W2型

X3型

扣压力

>10kN

4.5kN

弹程

12mm

9.5mm

紧固方式

有螺栓紧固

紧固扭矩

160Nm

95Nm

钢轨纵向阻力

>9kN

4kN

弹性垫层

设置

钢轨与轨枕承轨面间设置单层橡胶垫板

型号

RP5

CRP5

尺寸大小

185×175×10

185×175×11.2

静刚度

50~70 kN/mm

执行标准

科技基〔2007〕207

钢轨高低

轨面高

186mm

187.2

调整量

10mm

调整方式

胶垫下垫入调高垫板

轨距

调整量

-8~+4mm

调整方式

更换不同号码

轨距挡板

调整级别

1mm

钢轨接头处理

接头一般适用

适用轨枕类型

Ⅲa型有挡肩混凝土枕

图号及标准

研线0602

科技基〔2007〕207

应用条件

250~350 km/h

常规阻力和桥上

小阻力段均适用

  

 附录: 弹条Ⅳ、Ⅴ型扣件系统主要设计参数 

序号

项  目

性能指标

弹条Ⅳ型扣件

弹条Ⅴ型扣件

1

适应钢轨类型

中国60kg/m钢轨

2

轨距

1435mm

3

轨底坡

在轨枕上设置1:40轨底坡。

4

钢轨纵向阻力

每组扣件大于9kN。

一般地段,每组扣件大于9kN;

小阻力地段,每组扣件约为4kN。

5

系统弹性

轨下橡胶垫板静刚度为60±10kN/mm;动静刚度比不大于2.0。

6

疲劳性能

扣件系统按EN13146-4进行试验,经300万次荷载循环后各零部件无伤损,轨距扩大小于6mm,且扣压力、钢轨纵向阻力和节点静刚度满足以下要求:扣压力变化≤20%;钢轨纵向阻力变化≤20%;节点静刚度变化≤25%。

7

绝缘电阻

扣件系统按EN13146-5进行测试,两轨间绝缘电阻大于3Ω·km,并满足轨道电路对其绝缘电阻的要求。

8

恶劣环境条件

影响

扣件系统经EN13146-6所述300h盐雾试验之后,用手工拆卸工具能顺利拆卸。

9

钢轨左右位置

调整量

单股钢轨左右位置调整量:-4~+2mm;

轨距调整量:-8~+4mm,调整级别为1mm。

10

钢轨高低位置

调整量

不能调整

钢轨高低位置调整量:10mm;

11

扣压力及弹程

单个弹条扣压力不小于11kN,

弹程13mm。

常用弹条扣压力大于10kN,弹程12mm;

小阻力弹条扣压力为4.5kN,弹程 9.5mm。

12

预埋件抗拔力

预埋铁座在轨枕中的抗拔力不小于60kN。

预埋套管在轨枕中的抗拔力不小于60kN。

弹条Ⅴ型扣件系统组成及主要技术要求

 (1)扣件组成

   ①弹条Ⅴ型扣件系统由螺旋道钉、平垫圈、弹条、轨距挡板、轨下垫板和预埋套管等组成,此外,为高低调整需要,还包括调高垫板。

   ②弹条分为两种,即一般地段使用的W2型弹条(直径为14mm)和桥上可能使用的X3型弹条(直径为13mm)两种。

   ③轨下垫板分为两种,即橡胶垫板和桥上可能使用的复合垫板。桥上需要降低线路阻力时,采用X3型弹条并配用复合垫板。

   ④轨距挡板分2号~8号7种规格,标准轨距时,采用4号和6号。

   ⑤调高垫板按厚度分为1、2、5和8mm四种规格,放置于轨下垫板与轨枕承轨面之间。

   ⑥在夹板处,当在小号码轨距挡板上安装W2型弹条和x3型弹条有困难时,应安装弹条Ⅰ型扣件A型弹条。

 (2)主要技术要求

   ①弹条安装标准:弹条中部前端下颚与钢轨不宜接触,两者间隙不得大于0.5 mm,或使用扭矩扳手检测螺旋道钉扭矩时,W2型弹条为130~170N·m,x3型弹条为80~110N·m.

   ②弹条养护标准:弹条中部前端下颚与钢轨不宜接触,两者间隙不得大于1mm,或使用扭矩扳手检测螺旋道钉扭矩时,W2型弹条为130~170N·m,x3型弹条为80~110N·m。

   ③钢轨与轨距挡板间隙不得大于1mm。轨距挡板应与承轨槽挡肩密贴,间隙不得大于1mm.

   ④轨距调整量:-8~+4mm,通过更换不同号码的轨距挡板实现轨距和轨向调整。

   ⑤高低调整量为10mm,通过在轨下垫板和轨枕之间放人调高垫板进行调整,调高垫板不得放在轨下垫板上,放人调高垫板的总厚度不得大于l0mm,数量不得超过2块。

    ⑥预埋套管中应保证有一定的防护油脂,油脂性能应符合相关规定。

Ⅴ型弹条轨道扣件系统零件数量表(每组扣件用量)

序号

名   称

数量

材 料

质量或体积

备 注

1

螺旋道钉S1

2

优质碳素钢或合金钢

1.30kg

2

平垫圈

2

Q235-A

0.138kg

3

W2型弹条

2

60Si2MnA

1.30kg

一般地段用

X3型弹条

1.18kg

桥上小阻力地段用

A型弹条

0.96kg

钢轨接头地段采用

4

轨距挡板G5

2

玻纤增强尼龙PA66

281.1cm3

根据轨距调整确定规格

5

橡胶垫板RP5

1

天然或合成橡胶

265cm3

根据线路阻力具体要求选定其中一种

复合垫板CRP5

橡胶

265cm3

不锈钢

0.27 kg

6

预埋套管D1

2

玻纤增强尼龙PA66

115cm3

7

调高垫板TD5

聚乙烯

27cm3/mm

根据调高具体情况选用

五、WJ-7型弹条轨道扣件系统

     适用于轴重170KN(考虑轴重可能增加10%),最高速度为350km/h的客运专线以及客车最大轴230kN(客运机车);货车最高速度120km/h(最大轴重250kN)的最高速度250km/h的客运专线(兼顾货运)。

为适应铺设无挡肩无砟轨道,我国研发了带铁垫板的无挡肩弹性分开式结构的WJ-7型无昨轨道扣件系统,可用于桥梁、隧道和路基轨枕埋入式和板式无碎轨道。混凝土轨枕或轨道板承轨槽不设置挡肩,钢轨传来的横向荷载主要依靠铁垫板的摩擦力消除。铁垫板通过锚固螺栓与预埋套管配合紧固。钢轨轨底与铁垫板间设橡胶垫板,通过更换不同刚度的轨下垫板满足运营要求。铁垫板适用多种类形弹条(常规扣压力弹条和小扣压力弹条),使用不同摩擦系数的轨下垫板(橡胶垫板或复合垫板)可获得不同的线路阻力。弹条的弹程较大并且疲劳强度高,采用较低刚度轨下弹性垫层时扣压力衰减小。铁垫板上钢轨挡肩与钢轨间设有绝缘块,与轨枕或轨道板间设置绝缘缓冲垫板,以提高绝缘性能。方向和轨距调整通过移动带有椭圆孔的铁垫板实现,无需任何备件,为连续无级调整,可精确设置轨向和轨距。

WJ-7型扣件系统就是为适应铺设各类无挡肩无碴轨道,满足客运专线扣件系统的技术要求而研发的一种无碴轨道扣件系统,是在原WJ-1型和WJ-2型无碴轨道扣件系统的基础上优化而成的。该扣件系统在桥上、隧道内和路基上的轨枕埋入式(双块式轨枕和长轨枕)和板式无碴轨道均可应用。针对客运专线无碴轨道扣件系统需要解决的高弹性、高绝缘、结构通用性强、弹条扣压力衰减小和疲劳强度高、与基础可靠联结、钢轨高低和左右位置调整量大等关键技术问题,本扣件系统研究中作了以下几方面的优化改进。1)提高扣件结构通用性;2)提高扣件系统绝缘性能;3)降低弹条扣压力衰减,提高其疲劳强度;4)提高扣件系统与基础联结的可靠性;5)降低扣件系统的刚度;6)提高T型螺栓在铁垫板中固定的可靠性。

1)系统组成

扣件系统由T型螺栓、螺母、平垫圈、弹条、绝缘块、铁垫板、绝缘缓冲垫板、轨下垫板、锚固螺栓、重型弹簧垫圈、平垫块和定位于混凝土轨枕或轨道板的预埋套管组成。钢轨高低调整时采用调高垫板(分轨下调高垫板和铁垫板下调高垫板)。

2)结构特征

本扣件系统为带铁垫板的无挡肩弹性分开式结构,具有以下结构特征:

a)混凝土轨枕或轨道板承轨槽不设混凝土挡肩,铁垫板上设置1:40轨底坡,混凝土轨枕或轨道板承轨面为平坡,既可用于轨枕(双块轨枕、长枕)埋入式无碴轨道,又可用于轨道板无碴轨道,列车传来的横向荷载主要由铁垫板的摩擦力克服。

b)钢轨轨底与铁垫板间设橡胶垫板,实现系统的弹性。通过更换不同刚度的轨下垫板可分别适应350 km/h客运专线和250 km/h客运专线(兼顾货运)的运营条件。

c)铁垫板上设有T型螺栓插入座和钢轨挡肩,通过拧紧T型螺栓的螺母紧固弹条。配套设计的弹条比我国既有弹条弹程大(各种弹条弹程均为14 mm),疲劳强度高,在采用较低刚度轨下弹性垫层时弹条的扣压力衰减小。

d)铁垫板上钢轨挡肩与钢轨间设有绝缘块,用以提高扣件系统的绝缘性能。

e)铁垫板与混凝土枕或轨道板间设绝缘缓冲垫板,缓冲列车荷载对混凝土枕或轨道板的冲击,同时提高系统的绝缘性能。绝缘缓冲垫板周边设凸肋并留有排水口,可有效地提高水膜电阻。

f)同一铁垫板可安装多种弹条(常规扣压力弹条和小扣压力弹条),配合使用摩擦系数不同的轨下垫板(橡胶垫板或复合垫板)可获得不同的线路阻力,既可用于要求大阻力的地段,又可用于要求小阻力的地段,满足各种线路条件下铺设无缝线路的要求。

g)铁垫板通过锚固螺栓与预埋于混凝土枕或轨道板中的绝缘套管配合紧固。预埋套管上设有螺旋筋定位孔,便于螺旋筋准确定位。混凝土枕或轨道板中的预埋套管中心对称布置,便于混凝土枕或轨道板的布筋设计。

h)调整轨向和轨距时无需任何备件,通过移动带有长圆孔的铁垫板来实现,为连续无级调整,可精确设置轨向和轨距且作业简单方便。

i)钢轨高低位置调整量大,满足无碴轨道的使用要求,在轨下垫入充填式垫板可实现高低的无级调整。

j)本扣件在钢轨接头处安装时无需特殊备件,不妨碍接头夹板的安装。

3)配套轨枕或轨道板接口技术要求

扣件系统对轨枕或轨道板接口的技术要求主要是轨枕或轨道板中预埋套管的埋设位置和精度,另外轨枕或轨道板不设轨底坡。

扣件类型

WJ-7型扣件

系统分类

带铁垫板(厚16mm)

弹性分开式

承受横向力方式

主要由铁垫板下摩擦力克服

与基础联结方式

预埋塑料套管

预埋件抗拔力

不小于100kN

扣压件

类型

W1型

X2型

 

扣压力

>9kN

6kN

 

弹程

14mm

12mm

 

紧固方式

螺栓紧固

 

紧固扭矩

约120 Nm

约80Nm

钢轨纵向阻力

>9kN

4 kN

铁垫板紧固扭矩

300~350Nm

弹性

垫层

设置

轨下设置弹性垫层(橡胶垫板或复合胶垫),铁垫板下设缓冲垫层(绝缘缓冲垫板)

尺寸

A类

B类

 

轨下胶垫:169×168×12

(复合厚13.2)

橡胶垫板:169×168×14

(复合厚15.2)

 

绝缘缓冲垫板:486×204×5

轨下垫层刚度

30~40kN/mm

20~30kN/mm

板下垫层刚度

>1000kN/mm

钢轨高低

轨面高

A类

B类

211橡胶垫板

212.2复合胶垫

213橡胶垫板

214.2复合胶垫

调整量

30mm

调整方式

通过在钢轨与铁垫板间和铁垫板与基础间垫入调高垫板分别实现10mm和20mm调整量。

采用充填式垫板可无级调整。

轨距

调整量

±12mm

调整方式

通过移动带有长圆孔的铁垫板来实现,调整无需备件。

调整级别

为连续无级调整

钢轨接头处理

通用

适用无砟轨道

无挡肩无砟轨道结构

图号及标准

研线0603,科技基〔2007〕207

应用条件

250 km/h

兼顾货运客专

350 km/h

客运专线

附录:WJ-7型和WJ-8扣件系统主要设计参数

序号

项  目

性能指标

WJ-7型扣件

WJ-8型扣件

1

适应钢轨类型

中国60kg/m钢轨

2

轨距

1435mm

3

轨底坡

在铁垫板上设置1:40轨底坡。

在轨枕或轨道板上设1:40轨底坡。

4

钢轨纵向阻力

一般地段,每组扣件大于9kN;

小阻力地段,每组扣件约为4kN。

5

系统弹性

A类弹性垫板静刚度为30~40kN/mm,适应250km/h客运专线(兼顾货运);

B类弹性垫板静刚度为20~30kN/mm,适应350km/h客运专线;

6

动静刚度比

不大于2.0。

不大于1.5。

7

疲劳性能

扣件系统在调高30mm时按EN13146-4进行试验,经300万次荷载循环后各零部件无伤损,轨距扩大小于6mm,且扣压力、钢轨纵向阻力和节点静刚度满足以下要求:扣压力变化≤20%;钢轨纵向阻力变化≤20%;节点静刚度变化≤25%。

8

绝缘电阻

扣件系统按EN13146-5进行测试,两轨间绝缘电阻大于3 Ω·km,并满足轨道电路对其绝缘电阻的要求。

9

恶劣环境条件

影响

扣件系统经EN13146-6所述300 h盐雾试验之后,用手工拆卸工具能顺利拆卸。

10

钢轨左右位置

调整量

单股钢轨左右位置调整量:-6~+6mm;

轨距调整量:-12~+12mm,

连续无级调整。

单股钢轨左右位置调整量:-5~+5mm;

轨距调整量:-10~+10 mm,调整级别为1mm。

11

钢轨高低位置

调整量

钢轨高低位置调整量:30mm;

12

扣压力及弹程

常用弹条(W1型):单个弹条扣压力大于9kN,弹程14mm;小阻力弹条(X2型):单个弹条扣压力6kN,弹程12mm。

13

预埋套管在轨枕中的抗拔力

不小于100kN。

不小于60kN。

WJ-7型扣件组成及主要技术要求。

   (1)扣件组成

   ①WJ-7型扣件由T形螺栓、螺母、平垫圈、弹条、绝缘块、铁垫板、轨下垫板、绝缘缓冲垫板、重型弹簧垫圈、平垫块、锚固螺栓和预埋套管等组成,为满足高低调整需要,还包括轨下调高垫板(或充填式垫板)、铁垫板下调高垫板。

   ②弹条分为两种,即w1型弹条(直径为14mm)和x2型弹条(直径为13mm),其中桥上采用小阻力扣件时使用X2型弹条。

   ③轨下垫板分为A、B两类,A类用于兼顾货运的高速铁路(厚度为12mm),B类用于仅运行客车高速铁路(厚度为14mm),每类又分为橡胶垫板和桥上采用小阻力扣件时配套使用复合垫板。

   (2)主要技术要求

   ①对T形螺栓应进行定期涂油,防止螺栓锈蚀,油脂性能应符合相关规定。

   ②预埋套管中应保证有一定的防护油脂,油脂性能应符合相关规定。

   ③安装铁垫板时,轨底坡方向应朝向轨道内侧。

   ④弹条安装标准:弹条中部前端下颚与绝缘块不宜接触,两者间隙不得大于O.5mm;或使用扭矩扳手检测T形螺栓扭矩时,W1型弹条为100~140 N·m,x2型弹条为70~90 N·m。

   ⑤弹条养护标准:弹条中部前端下颚与绝缘块不宜接触,两者间隙不得大于lmm;或使用扭矩扳手检测T形螺栓扭矩时,W1型弹条为1()(]~140 N·m,x2型弹条为70~90 N·m。

   ⑥锚固螺栓扭矩为300~350 N·m。

   ⑦钢轨与绝缘块、绝缘块与铁垫板挡肩问缝隙之和不得大于1mm。

   ⑧钢轨左右位置调整量:±6mm。

   ⑨高低调整量:4~+26mm。

WJ-7型弹条轨道扣件系统零件数量表(每组扣件用量)

序号

名   称

数量

材 料

质量或体积

备 注

1

T型螺栓T1

2

Q235-A

0.76 kg

2

螺母M24

2

Q235-A

0.224 kg

3

平垫圈

2

Q235-A

0.138 kg

4

W1型弹条

2

60Si2MnA

1.44 kg

根据线路阻力选用一种。

X2型弹条

1.22 kg

5

WJ7绝缘块

2

玻纤增强聚酰胺66

72.6 cm3

6

WJ7铁垫板

1

QT450-10

10.2 kg

7

WJ7绝缘缓冲垫板

1

橡塑

420 cm3

8

WJ7-A橡胶垫板

1

橡胶

270 cm3

速度250km/h客运专线用,根据线路阻力具体要求选定其中一种。

WJ7-A复合垫板

橡胶

270 cm3

   不锈钢

    0.24 kg

WJ7-B橡胶垫板

橡胶

325 cm3

速度350km/h客运专线用,根据线路阻力具体要求选定其中一种。

WJ7-B复合垫板

橡胶

325 cm3

   不锈钢

    0.24 kg

9

锚固螺栓B1

2

Q235-A

2.20 kg

10

重型弹簧垫圈30

2

65Mn、60Si2Mn

0.09 kg

11

WJ-7平垫块

2

QT450-10

0.50 kg

12

预埋套管D2

2

玻纤增强聚酰胺66

200 cm3

13

WJ7轨下调高垫板

聚乙烯

27.7 cm3/mm

根据调高具体情况选用

14

WJ7铁垫板下调高垫板

橡塑

310 cm3/5mm

根据调高具体情况选用

六、WJ-8型弹条轨道扣件系统  

    WJ-8型弹条轨道扣件系统适用于轴重170KN(考虑轴重可能增加10%)最高速度为350km/h的客运专线以及CRTS型板式无砟轨道。WJ-8型扣件系统已应用于多个地段,总体使用情况良好。

1)铁科院环行试验基地无砟轨道试验段

经过两年多的运营考验,进行了监控,试铺表明,扣件系统能保持良好的轨道状态,轨距在14351436mm之间。

2)武广客运专线无砟轨道综合试验段

在双块式无砟轨道上铺设,铺设安装和综合试验表明,扣件与双块式无砟轨道匹配情况良好,达到预期设计目标。

3)郑西客运专线

已铺设结果表明,扣件与旭普林双块式无砟轨道接口完全一致。

4)京津城际铁路无砟轨道与有砟轨道过渡段采用了WJ-8型扣件,安装轨距等状态尚未发现异常。

    为适应铺设有挡肩无砟轨道,我国研发了带铁垫板的弹性不分开式结构的客运专线WJ-8型无砟轨道扣件系统。混凝土轨枕或轨道板承轨槽设挡肩,钢轨传来的横向荷载通过铁垫板和轨距挡板,最后传至混凝土挡肩,降低了横向荷载的作用位置,结构稳定。铁垫板上挡肩与钢轨间设置工程塑料制成的绝缘块,可缓冲钢轨对铁垫板的冲击,大幅度提高扣件系统的绝缘性能。铁垫板与混凝土挡肩间设置工程塑料制成的轨距挡板,以保持与调整轨距, 同时起绝缘作用。采用的弹条类型与WJ-7型扣件系统相同。铁垫板下设弹性垫层,具有良好的弹性,弹性垫层采用长寿命热塑性弹性体材料制成。

    WJ-8型扣件系统就是为适应铺设德国既有有挡肩无碴轨道,满足客运专线扣件系统的技术要求而研发的一种无碴轨道扣件系统。该扣件系统是在原板式和双块式无碴轨道承轨槽尺寸和位置的限定条件下设计的,属带铁垫板的弹性不分开式扣件结构。本扣件的研发重点在以下几个方面:1)确定扣件系统的基本结构,使结构稳定和合理;2)研究解决在同一结构上既可安装常规扣压力弹条又可安装小扣压力弹条以满足路基、隧道、桥梁上铺设无缝线路纵向阻力要求的技术措施;3)采取措施提高扣件系统的绝缘性能;4)研究提高系统弹性的技术措施并配套研发长寿命高弹性减振垫层及与之相适应的高疲劳强度弹条。

1)系统组成

扣件系统由螺旋道钉、平垫圈、弹条、绝缘块、轨距挡板、轨下垫板、铁垫板、铁垫板下弹性垫板和定位于混凝土轨枕或轨道板的预埋套管组成。钢轨高低调整时采用调高垫板(分轨下调高垫板和铁垫板下调高垫板)。

2)结构特征

a)扣件系统为带铁垫板的弹性不分开式扣件,混凝土轨枕或轨道板承轨槽设混凝土挡肩,由钢轨传递而来的列车横向荷载通过铁垫板和轨距挡板,最后传递至混凝土挡肩,降低了横向荷载的作用位置,使结构更加稳定。

b)铁垫板上设挡肩,挡肩与钢轨之间设置工程塑料制成的绝缘块,不仅可以缓冲钢轨对铁垫板的冲击,而且大幅提高扣件系统的绝缘性能,尤其是提高系统在降雨时的绝缘电阻;

c)铁垫板与混凝土挡肩间设置工程塑料制成的轨距挡板,用以保持和调整轨距,同时起绝缘作用;

d)同一铁垫板可安装多种弹条(常规扣压力弹条和小扣压力弹条),配合使用摩擦系数不同的轨下垫板(橡胶垫板或复合垫板)可获得不同的线路阻力,既可用于要求大阻力的地段,又可用于要求小阻力的地段,满足各种线路条件下铺设无缝线路的要求。

e)扣件组装紧固螺旋道钉时,以弹条中肢前端接触轨底为准,避免了在钢轨与铁垫板间垫入调高垫板时弹条扣压力不足或弹条应力过大。

f)采用与WJ-7型扣件相同的弹条,弹程大,疲劳强度高,在采用较低刚度弹性垫层时弹条的扣压力衰减小。

g)铁垫板下设弹性垫层,扣件系统具有良好的弹性,垫层采用长寿命热塑性弹性体材料制成。

扣件类型

WJ-8型扣件

系统分类

带铁垫板(厚16mm

弹性不分开式

承受横向力方式

由混凝土挡肩承受

与基础联结方式

预埋塑料套管

预埋件抗拔力

不小于 60kN

扣压件

类型

W1

X2

 

扣压力

>9kN

6kN

 

弹程

14mm

12mm

 

紧固方式

螺栓紧固

 

紧固扭矩

160Nm

110Nm

钢轨纵向阻力

>9kN

4kN

铁垫板紧固扭矩

――

弹性

垫层

设置

轨下设缓冲垫层(橡胶垫板或复合胶垫),铁垫板下设弹性垫层(热塑性弹性体发泡垫板)

尺寸

A

B

 

轨下胶垫:175×156×4

 

铁垫板下弹性垫板285×150×12

轨下垫层刚度

>300 kN/mm

板下垫层刚度

3040kN/mm

2030kN/mm

钢轨高低

轨面高

208

调整量

30mm

调整方式

通过在钢轨与铁垫板间垫入调高垫板实现10mm调整量;在轨枕承轨槽上加垫调高垫板实现20mm调整量。

采用充填式垫板可无级调整。

轨距

调整量

±10mm

调整方式

通过更换不同规格的轨距挡板实现。

调整级别

有级调整,级别1mm

钢轨接头处理

一般情况下通用

轨距调整量很大时更换

接头轨距挡板

适用无砟轨道

有挡肩无砟轨道结构

图号及标准

研线0604,科技基〔2007207

应用条件

250km/h

兼顾货运客专

350km/h

客运专线


附录:WJ-7型和WJ-8扣件系统主要设计参数 

序号

项  目

性能指标

WJ-7型扣件

WJ-8型扣件

1

适应钢轨类型

中国60kg/m钢轨

2

轨距

1435mm

3

轨底坡

在铁垫板上设置1:40轨底坡。

在轨枕或轨道板上设1:40轨底坡。

4

钢轨纵向阻力

一般地段,每组扣件大于9kN

小阻力地段,每组扣件约为4kN

5

系统弹性

A类弹性垫板静刚度为3040kN/mm,适应250km/h客运专线(兼顾货运);

B类弹性垫板静刚度为2030kN/mm,适应350km/h客运专线;

6

动静刚度比

不大于2.0

不大于1.5

7

疲劳性能

扣件系统在调高30mm时按EN 13146-4进行试验,经300万次荷载循环后各零部件无伤损,轨距扩大小于6mm,且扣压力、钢轨纵向阻力和节点静刚度满足以下要求:扣压力变化≤20%;钢轨纵向阻力变化≤20%;节点静刚度变化≤25%

8

绝缘电阻

扣件系统按EN13146-5进行测试,两轨间绝缘电阻大于3 Ω·km,并满足轨道电路对其绝缘电阻的要求。

9

恶劣环境条件

影响

扣件系统经EN13146-6所述300h盐雾试验之后,用手工拆卸工具能顺利拆卸。

10

钢轨左右位置

调整量

单股钢轨左右位置调整量:-6~+6mm

轨距调整量:-12~+12mm

连续无级调整。

单股钢轨左右位置调整量:-5~+5mm

轨距调整量:-10~+10mm,调整级别为1 mm

11

钢轨高低位置

调整量

钢轨高低位置调整量:30mm

12

扣压力及弹程

常用弹条(W1型):单个弹条扣压力大于9kN,弹程14mm;小阻力弹条(X2型):单个弹条扣压力6kN,弹程12mm

13

预埋套管在轨枕中的抗拔力

不小于100kN

不小于60kN

WJ-8型弹条轨道扣件系统组成及主要技术要求

    (1)扣件组成

    WJ-8型扣件由螺旋道钉、平垫圈、弹条、绝缘轨距块、轨距挡板、轨下垫板、铁垫板、铁垫板下弹性垫板和预埋套管等组成。为满足高低调整需要,还包括轨下微调垫板和铁垫板下调高垫板。

    ②弹条分两种,即W1型弹条(直径为14mm)X2型弹条(直径为13mm),其中桥上采用小阻力扣件时使用x2型弹条。

    ③轨距挡板分为两种,即一般地段用轨距挡板和夹板处用接头轨距挡板。

    ④铁垫板下弹性垫板分为AB两类(厚度均为12mm)A类弹性垫板用于兼顾货运的高速铁路,B类弹性垫板用于仅运行客车的高速铁路。

    ⑤螺旋道钉分为s2型和s3型两种,在扣件正常状态安装或钢轨调高量不大于15mm时用s2型螺旋道钉,调高量大于15mm时用s3型螺旋道钉。

    (2)主要技术要求

    ①预埋套管中应保证有一定的防护油脂,油脂性能应符合相关规定。

    ②夹板处应采用接头轨距挡板和绝缘轨距块。

    ③弹条安装标准:弹条中部前端下颚与绝缘轨距块不宣接触,两者间隙不得大于0.5mm或使用扭矩扳手检测螺旋道钉扭矩时,Wl型弹条为130~170N·mX2型弹条为90~120N·m

    ④弹条养护标准:弹条中部前端下颚与绝缘轨距块不宜接触,两者间隙不得大于1mm;或使用扭矩扳手检测螺旋道钉扭矩时,W1型弹条为130~170N·mX2型弹条为90~120N·m

    ⑤轨距挡板应与承轨槽挡肩密贴,间隙不得大于1mm;钢轨与绝缘轨距块、绝缘轨距块与铁垫板挡肩间缝隙之和不得大于lmm

    ⑥钢轨左右位置调整量:±5mm

    ⑦高低调整量:4+26mm  

                      WJ-8型弹条轨道扣件系统零件数量表(每组扣件用量)

 

序号     数量   质量或体积  
1 螺旋道钉 2 优质碳素钢或合金钢 1.50kg 一般采用S2型,调高量大于15mm时采用S3型。
2 平垫圈 2 Q235-A 0.138kg
3 W1型弹条 2 60Si2MnA 1.44kg 一般地段采用W1型,单个弹条扣压力大于9kN,弹程14mm
X2型弹条 1.28 kg 小阻力地段选用X2型。单个弹条扣压力6kN,弹程12mm 
4 WJ8绝缘块 2 玻纤增强尼龙PA66 79.0cm3 I型,一般地段采用。
73.0cm3 II型,钢轨接头处采用。
5 WJ8轨距挡板 2 玻纤增强尼龙PA66 718cm3 正常安装7号,根据轨距调整情况选用不同号码。钢轨接头处采用接头轨距挡板
WJ8接头轨距挡板
6 WJ8橡胶垫板 1 天然橡胶或合成橡胶 140cm3 根据线路阻力具体要求选定其中一种。复合垫板由1.2mm厚的1Cr18Ni9Ti不锈钢板和橡胶硫化而成。不得使用再生胶
WJ8复合垫板 橡胶 110cm3
 不锈钢 0.25kg
7 WJ8铁垫板 1 QT450-10 6.80kg
8 WJ8铁垫板下弹性垫板 1 热塑性弹性体(发泡垫板) 540cm3 A类垫板静刚度为3040 kN/mm,适应250 km/h客运专线(兼顾货运);
B类垫板静刚度为2026 kN/mm,适应350 km/h客运专线;动静刚度比不大于2.0
9 预埋套管D1 2 玻纤增强尼龙PA66 115cm3 预埋套管在轨枕中的抗拔力不小于60kN。
10 WJ8轨下微调垫板 1 聚乙烯注塑成型 25cm3/mm 根据调高具体情况选用
11 WJ8铁垫板下调高垫板 2 聚乙烯注塑成型 720cm3/10mm 根据调高具体情况选用

WJ-8BWJ-8C型扣件为无砟轨道扣件,属轨枕/轨道板带混凝土挡肩的不分开式扣件。其主要结构特征如下:

1.铁垫板上设挡肩,挡肩与钢轨之间设有绝缘块。

2.通过螺旋道钉与轨枕/轨道板中预埋的套管配合紧固弹条。   

3.铁垫板与混凝土挡肩间设置轨距挡板,通过更换轨距挡板实现钢轨左右位置的调整。可垫入调高垫板实现钢轨高低调整。

WJ-8A型扣件采用A类弹性垫板(静刚度为35±5kN/mm),适应兼顾货运的最高速度为250km/h的客运专线运营条件;

WJ-8B型扣件采用B类弹性垫板(静刚度为23±3kN/mm),适应铺设双块式无砟轨道,最高速度为350km/h的客运专线运营条件;

WJ-8C型扣件采用B类弹性垫板(静刚度为23±3kN/mm),适应铺设CRTS II型轨道板,最高速度为350km/h的客运专线运营条件。

、扣件系统生产和检测

扣件系统生产和检测

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扣件系统生产和检测

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扣件系统生产和检测

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八、扣件系统制造工厂简介

 


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