一种无砟轨道扣件的缓冲垫失效预警组件的制作方法

本发明属于高速铁路轨道维护施工技术领域，具体涉及一种无砟轨道扣件的缓冲垫失效预警组件。

背景技术：

轨道扣件是钢轨与轨枕之间的主要连接部件，其装配质量直接影响到钢轨的装配精度和可靠性。无砟轨道是一种专门应用于高速列车的轨道系统，其主要由混凝土轨道板以及轨道板上设置的轨枕、扣件及钢轨组成，无砟轨道与普通铁路轨道相比主要区别在于：普通铁路轨道一般采用道砟作为基底，其优点是施工方便，维护成本底，缺点是沉降较为明显，另外对列车的运行速度有所要求，若运行速度过快会导致道砟飞溅；而无砟轨道由于基底是刚性的，因此就能够很好的解决沉降和道砟飞溅的问题。然而无砟轨道的维护施工要比普通有砟轨道复杂的多，普通有砟轨道由于基底较为松软，因此更换轨枕较为方便，而对于无砟轨道而言，由于基底是一体式浇筑成型的，因此无法对单个轨枕进行更换。整体更换成本又太高，不可能高频率的进行大规模更换施工。这就要求铁路维护人员要及时做好无砟轨道的日常保养维修，做到早发现、早维修，尽量提高轨道整体的使用寿命。然而无渣轨道的扣件系统一般安装较为密集，铁路维护人员很难凭借肉眼观察到哪一个扣件存在故障风险，因此就需要一种能够在扣件出现故障时，很容易被维护人员鉴别的铁路扣件系统。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种无砟轨道扣件的缓冲垫失效预警组件，当扣件系统中的缓冲垫这种易损件失效时，能够被维护人员及时发现和维修，从而提高轨道的整体使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种无砟轨道扣件的缓冲垫失效预警组件，包括触发单元和示警信号释放单元，所述触发单元安装在钢轨下方的一竖直通道内，该竖直通道贯穿铁垫板和缓冲垫设置，触发单元被装配为当缓冲垫沉降至临界值以下时钢轨底面能够对触发单元产生挤压，且触发单元能够将该挤压动作转换成示警信号释放单元的启动动作。

所述触发单元包括第一压柱和第二压柱，所述第一压柱和第二压柱沿竖直方向正对且间隔设置，所述第一压柱的上端与铁垫板和缓冲垫组成的复合层的顶面相对固定，第一压柱的下端自然下垂，且第一压柱的高度小于铁垫板与缓冲垫的厚度之和；第二压柱沿竖直方向活动设置在承轨槽槽底上开设的第一沉孔内，且第二压柱位于最高位时其上端不高于承轨槽的槽底，所述第一沉孔内设有弹性单元，所述弹性单元被装配为其弹力能够驱使第二压柱产生向上运动的趋势。

所述缓冲垫包括上缓冲垫和下缓冲垫，所述上缓冲垫位于钢轨底面与铁垫板顶面之间，下缓冲垫位于铁垫板底面与承轨槽槽底之间。所述上缓冲垫的上表面设有第二沉孔，所述铁垫板和下缓冲垫上与第二沉孔对应位置处设有通孔；所述第一压柱的上端设有径向凸缘，该径向凸缘与第二沉孔的孔肩挡接，且第一压柱的上端面与上缓冲垫的上表面平齐。

所述第二压柱和弹性单元集成在一套筒内，所述套筒两端设有沿径向向内凸申的凸缘，所述第二压柱的上端设有沿径向向外凸申的挡块，所述挡块与套筒上端的凸缘下侧挡接，所述弹性单元为压簧，所述压簧套设在第二压柱上且压簧两端分别抵靠在挡块和套筒下端的凸缘之间；所述套筒可拆卸式的插装在第一沉孔内。

所述示警信号释放单元包括储液囊，所述储液囊内储存有有色染液，所述储液囊位于触发单元下方，所述储液囊所在空间设有连通至承轨槽混凝土底座侧壁上的管道系统，当触发单元受到钢轨挤压时，触发单元能够将储液囊挤破，从而使储液囊内的有色染液沿管道系统流淌至承轨槽混凝土底座的外壁上。

所述示警信号释放单元还包括一螺杆，所述承轨槽混凝土底座内开设有一螺栓孔，所述螺栓孔自第二沉孔下端斜向下连通至承轨槽混凝土底座的侧壁上，所述螺杆穿插在螺栓孔内，所述螺杆内端的杆体上开设有一盲孔，当螺杆完全插入螺栓孔时，该盲孔与第二沉孔正对，所述储液囊放置于该盲孔内，所述螺杆内沿轴向开设有导流孔，所述导流孔的内端与盲孔底部连通，导流孔的外端贯穿螺杆的外端面。

所述盲孔的孔底设有用于刺破储液囊的尖刺部。

所述储液囊为两端封闭的玻璃管。

所述示警信号释放单元包括信号灯、电源和电流阻断装置，所述信号灯安装在承轨槽混凝土底座的侧壁上，电源及电流阻断装置安装在承轨槽混凝土底座内，其中电流阻断装置位于触发单元下方，所述信号灯与电源串联，所述电流阻断装置被装配为常态下能够将信号灯和电源组成的闭合回路断开，而当电流阻断装置受到触发单元挤压时能够将所述闭合回路导通。

所述电源为纽扣电池，所述电源通过电极片和导线与信号灯正负极相连，所述电流阻断装置包括插装在纽扣电池与电极片之间的绝缘片，所述绝缘片上连接有抽拉单元，所述抽拉单元沿竖直方向活动设置在触发单元下方，当触发单元下压时能够驱动抽拉单元将绝缘片从纽扣电池与电极片之间抽出。

本发明取得的技术效果为：缓冲垫由于长时间受到钢轨挤压会产生老化，缓冲性能降低，从而导致钢轨沉降加大，本发明巧妙的利用钢轨沉降幅度来检测缓冲垫失效程度，并利用预警装置将缓冲垫失效情况及时展现在扣件外部，使维护人员得以及时发现和维修。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供的无砟轨道模块立体结构示意图；

图2为本发明的实施例所提供的无砟轨道失效扣件更换施工状态的侧视图；

图3为本发明的实施例所提供的无砟轨道扣件的立体装备结构示意图；

图4为本发明的实施例所提供的无砟轨道扣件的爆炸图；

图5为本发明的实施例所提供的无砟轨道扣件的俯视图；

图6为图5的a-a剖视图；

图7为图6的i局部放大视图；

图8为图6的ii局部放大视图；

图9是本发明的实施例所提供的一种预警组件工位一的原理图；

图10是图9所示预警组件工位二的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

如图3所示，一种无砟轨道扣件系统，包括铁垫板26、轨距挡板24、弹条22、锚固螺栓21、绝缘块23以及缓冲垫25；所述铁垫板26用于安装在钢轨10与承轨槽20之间，所述缓冲垫25由弹性材料制成，缓冲垫25用于安装在钢轨10底面与铁垫板26顶面之间和/或铁垫板26底面与承轨槽20槽底之间，所述轨距挡板24用于安装在钢轨10两侧，且安装到位后轨距挡板24两侧分别与承轨槽20侧面的混凝土挡块以及铁垫板26上的竖直挡块横向抵紧，所述绝缘块23为角板状，所述绝缘块23用于安装在钢轨10底板两侧的拐角处，所述弹条22压紧在所述轨距挡板24和绝缘块23上，所述锚固螺栓21用于连接轨枕内的预埋套管211，锚固螺栓21的螺栓头将弹条22压紧；系统还包括缓冲垫失效预警组件30，所述缓冲垫25失效预紧组件被装配为当缓冲垫25厚度沉降至临界值以下时能够触发缓冲垫失效预警组件30向外释放可视预警信号。本发明在现有轨道扣件系统中集成缓冲垫失效预警组件30，当扣件系统中的缓冲垫25老化损坏时，缓冲垫失效预警组件30能够产生直观的预警信号，以便铁路维护人员及时发现并进行更换，最大限度减小了由于扣件损坏对钢轨10造成的损耗，提高无渣轨道的整体使用寿命。

优选的，如图6所示，所述缓冲垫失效预警组件30包括触发单元和示警信号释放单元，所述触发单元安装在一竖直通道内，该竖直通道贯穿铁垫板26和缓冲垫25设置，触发单元被装配为当缓冲垫25沉降至临界值以下时钢轨10底面能够对触发单元产生挤压，且触发单元能够将该挤压动作转换成示警信号释放单元的启动动作。缓冲垫25由于长时间受到钢轨10挤压会产生老化，缓冲性能降低，从而导致钢轨10沉降加大，本发明巧妙的利用钢轨10沉降幅度来检测缓冲垫25失效程度，并利用预警装置将缓冲垫25失效情况及时展现在扣件外部，使维护人员得以及时发现和维修。

优选的，如图4、6所示，所述触发单元包括第一压柱31和第二压柱32，所述第一压柱31和第二压柱32沿竖直方向正对且间隔设置，所述第一压柱31的上端与铁垫板26和缓冲垫25组成的复合层的顶面相对固定，第一压柱31的下端自然下垂，且第一压柱31的高度小于铁垫板26与缓冲垫25的厚度之和；第二压柱32沿竖直方向活动设置在承轨槽20槽底上开设的第一沉孔201内，且第二压柱32位于最高位时其上端不高于承轨槽20的槽底，所述第一沉孔201内设有弹性单元322，所述弹性单元322被装配为其弹力能够驱使第二压柱32产生向上运动的趋势。本发明利用第一压柱31和第二压柱32将钢轨10的沉降分段传递至预警装置，既保证的压力的正常传递，又不会对缓冲垫25的装卸和安装造成阻挡。

作为本发明的一个实施例，所述缓冲垫25包括上缓冲垫251和下缓冲垫252，所述上缓冲垫251位于钢轨10底面与铁垫板26顶面之间，下缓冲垫252位于铁垫板26底面与承轨槽20槽底之间。所述上缓冲垫251的上表面设有第二沉孔253，所述铁垫板26和下缓冲垫252上与第二沉孔253对应位置处设有通孔；所述第一压柱31的上端设有径向凸缘，该径向凸缘与第二沉孔253的孔肩挡接，且第一压柱31的上端面与上缓冲垫251的上表面平齐。本实施例中的第一压柱31和上缓冲垫251拆装同步，第一压柱31设置于第二沉孔253内，确保了上缓冲垫251上表面平整，不影响上缓冲垫251的整体机械性能。另外第一压柱31与上缓冲垫251上表面平齐确保了第一压柱31能够真实反映钢轨10底面的沉降情况，避免误判。

所述第二压柱32和弹性单元322集成在一套筒321内，所述套筒321两端设有沿径向向内凸申的凸缘，所述第二压柱32的上端设有沿径向向外凸申的挡块，所述挡块与套筒321上端的凸缘下侧挡接，所述弹性单元322为压簧，所述压簧套设在第二压柱32上且压簧两端分别抵靠在挡块和套筒321下端的凸缘之间；所述套筒321可拆卸式的插装在第一沉孔201内。第二压柱32与弹性单元322封装为一体，便于拆卸和更换。

作为本发明的优选实施例，如图6、7所示，所述示警信号释放单元包括储液囊33，所述储液囊33内储存有有色染液，所述储液囊33位于触发单元下方，所述储液囊33所在空间设有连通至承轨槽20混凝土底座侧壁上的管道系统，当触发单元受到钢轨10挤压时，触发单元能够将储液囊33挤破，从而使储液囊33内的有色染液沿管道系统流淌至承轨槽20混凝土底座的外壁上。本发明采用有色染液来提供预警主要有以下优点，其一，材料成本低，加工及安装较为方便，其二，染液流出后很长时间才会被雨水和风沙侵蚀，能够提供较长时间持续预警，其三，储液囊33为纯机械式结构，没有电源等消耗性原件，无需中途维护。

优选的，如图4、6所示，所述示警信号释放单元还包括一螺杆301，所述承轨槽20混凝土底座内开设有一螺栓孔，所述螺栓孔自第二沉孔253下端斜向下连通至承轨槽20混凝土底座的侧壁上，所述螺杆301穿插在螺栓孔内，所述螺杆301内端的杆体上开设有一盲孔304，当螺杆301完全插入螺栓孔时，该盲孔304与第二沉孔253正对，所述储液囊33放置于该盲孔304内，所述螺杆301内沿轴向开设有导流孔302，所述导流孔302的内端与盲孔304底部连通，导流孔302的外端贯穿螺杆301的外端面。储液囊33和导流孔302都集成在螺杆301上，便于对储液囊33进行更换以及对导流孔302进行清洗。

优选的，所述盲孔304的孔底设有用于刺破储液囊33的尖刺部305，以便使储液囊33首先从底部破裂，确保染液充分流出。

储液囊33可以由以下几种形式构成：储液囊33为两端封闭的玻璃管；储液囊33包括一端开口的容器本体，容器本体的开口处采用热封工艺密封；储液囊33为柔性材料制成的密封囊珠。

优选的，如图8所示，所述螺栓孔的外端孔口处预埋有带有外螺纹的膨胀套，所述螺杆301穿插在膨胀套内并通过膨胀套上安装的螺母夹紧。拆装过程中无需转动螺杆301，确保储液囊33能够以正确的方向插入安装孔内。

作为本发明的另一实施例，如图9、10所示，所述示警信号释放单元包括信号灯34、电源35和电流阻断装置36，所述信号灯34安装在承轨槽20混凝土底座的侧壁上，电源35及电流阻断装置36安装在承轨槽20混凝土底座内，其中电流阻断装置36位于触发单元下方，所述信号灯34与电源35串联，所述电流阻断装置36被装配为常态下能够将信号灯34和电源35组成的闭合回路断开，而当电流阻断装置36受到触发单元挤压时能够将所述闭合回路导通。所述电源35为纽扣电池，所述电源35通过电极片37和导线与信号灯34正负极相连，所述电流阻断装置36包括插装在纽扣电池与电极片37之间的绝缘片，所述绝缘片由上半部的导电部361和下半部的绝缘部362构成，所述绝缘片上连接有抽拉单元，所述抽拉单元沿竖直方向活动设置在触发单元下方，当触发单元下压时能够驱动抽拉单元将绝缘片从纽扣电池与电极片37之间抽出。所述信号灯34、电源35和电流阻断装置36集成在一管状底座上，所述承轨槽20混凝土底座内预设有安装孔，所述管状底座可拆卸式的插装在该安装孔内。该实施例的优点在于，示警信号更加直观，即使在夜间也能够被快速察觉。

如图1、2所示，上述无砟轨道扣件的缓冲垫25更换施工方法如下：

步骤1：轨道巡检，铁路维护人员沿轨道逐个排查扣件，观察各承轨槽20侧壁上的缓冲垫失效预警组件30是否发出预警信号，若发出预警信号则说明该扣件的缓冲垫25已失效，进入步骤2；

步骤2：搭建轨道辅助支撑40，在失效扣件的承轨槽20两侧安装辅助支撑40，确保辅助支撑40的顶端和底端分别与钢轨10底面和轨枕顶面抵紧；

步骤3：将失效扣件及其两侧紧邻的扣件拆除，每侧拆除1-3个扣件；

步骤4：将辅助支撑40抬升0.5-1mm；

步骤5：将失效扣件底部的铁垫板26及缓冲垫25从承轨槽20一端取出，同时取出缓冲垫失效预警组件30的第一压柱31；并将缓冲垫失效预警组件30从承轨槽20混凝土底座内抽出；

步骤6：检查承轨槽20内的第二压柱32工作是否正常，是否存在锈蚀、卡死现象；若存在异常则将第二压住连同压簧、套筒321一同取出并进行更换；若无异常则直接进入步骤7；

步骤7：更换新缓冲垫25，先将新缓冲垫25与拆下的铁垫板26上下两侧贴合，并将第一压柱31安放在缓冲垫25上端的沉孔内；然后将铁垫板26、缓冲垫25和第一压柱31一同从承轨槽20一端塞入钢轨10下方；

步骤8：重新调整或更换缓冲垫失效预警组件30，并将调整或更换后的缓冲垫失效预警组件30装入承轨槽20混凝土底座内；

步骤9：拆除辅助支撑40；

步骤10：将所有拆除的扣件复位；

步骤11：检查轨道光洁度，对钢轨10进行打磨、清洗；

步骤12：缓冲垫25更换施工完成。

在所述步骤2中，辅助支撑40与失效扣件之间的设置间距为30cm。

所述辅助支撑40位千斤顶。

所述缓冲垫失效预警组件30包括储液囊33和螺杆301，所述储液囊33内储存有有色染液，所述承轨槽20混凝土底座内开设有一螺栓孔，所述螺栓孔自第二沉孔253下端斜向下连通至承轨槽20混凝土底座的侧壁上，所述螺杆301穿插在螺栓孔内，所述螺杆301内端的杆体上开设有一盲孔304，所述储液囊33放置于该盲孔304内，所述螺杆301内沿轴向开设有导流孔302，所述导流孔302的内端与盲孔304底部连通，导流孔302的外端贯穿螺杆301的外端面。

在步骤8中，将缓冲垫失效预警组件30拆除后，将破损储液囊33取出，然后对螺杆301上的盲孔304及导流孔302进行清洗，再讲新的储液囊33放入盲孔304，最后再将缓冲垫失效预警组件30装入承轨槽20的混凝土底座内。

所述缓冲垫失效预警组件30包括信号灯34、电源35和电流阻断装置36，所述电源35为纽扣电池，所述电源35通过电极片37和导线与信号灯34正负极相连，所述电流阻断装置36包括插装在纽扣电池与电极片37之间的绝缘片，所述绝缘片上连接有抽拉单元，所述信号灯34、电源35和电流阻断装置36集成在一管状底座上，所述承轨槽20混凝土底座内预设有安装孔，所述管状底座可拆卸式的插装在该安装孔内。

在步骤8中，将缓冲垫失效预警组件30拆除后，只需将绝缘片复位，使信号灯34与电源35断开，即可将缓冲垫失效预警组件30装回安装孔内。

所述步骤2到步骤11的整个施工过程控制在半小时以内。

所述步骤3中，每侧拆除2个扣件。

所述步骤4中所述辅助支撑40抬升高度为0.5mm。

上述方法无需对轨道进行切割就能实现缓冲垫25的更换，提高了无砟轨道扣件的维修效率，避免了由于轨道施工对铁路运行造成影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。