用于轨道车辆轨道固定点的弹性元件和固定点的制作方法

本发明涉及一种弹性元件，其设置用于在轨道车辆的轨道的固定点中安置在轨道和承载该轨道的基底之间，其中该弹性元件具有对应于轨足的支承面和对应于基底的支持面，并且其中该弹性元件包括由至少在相对于支承面定向的负载方向中可弹性变形的材料制成的基体，以及至少一个缓冲元件，该缓冲元件嵌入在基体的弹性材料中。

此外本发明涉及一种固定点，在其中将轨道固定在基底上。

根据本发明的弹性元件尤其是所谓的“中间层”或者“中间板”，其宽度和长度远大于其厚度。

背景技术：

此处所讨论类型的弹性元件在轨道铺设中通常安置在轨道和承载轨道的基底之间。这里可以在各个弹性元件的上方或者下方设置其他的板状构件，以例如实现负载在弹性元件上的均匀分散、最小化磨损损耗或者高度平衡。

各个弹性元件的目的在于，在轨道车辆驶过时，固定点中的轨道可以以所定义的方式下沉。这里，轨道不仅在分别直接承载的固定点中下沉，而且由于轨道的刚度也在相邻的固定点区域中下沉。通过这种方式，在火车驶过时，轨道的下沉分布在较大数量的枕木上，由此实现了均匀的负载分布。可能会导致单个固定点损毁的负载峰值由此得以避免。轨道上部结构由此相比于未经弹性处理的系统得到了保护并且显著降低了磨损。

借助于此处所讨论类型的弹性元件所实现的轨道弹性铺设的另一个重要作用是降低了至底面中的震动传导，这在次级声波的降低中可以看出。

从实际研究和理论推导(vincent,bouvet,thompson,gautier；journalofsoundandvibration1996.)中都已知，弹性元件弹性变形性在重力方向中的增大，也就是垂直刚度的降低，会导致轨道与枕木更好的解耦，并且因此导致由轨道直接放射的初级声波的提高。

虽然所提到的研究尤其显示出，这种提高可通过使用强消声材料来降低。但在实际中，具有强消声特性的弹性材料通常有着强烈的动态硬化性。这导致了，在例如通过合适地设计弹性元件的几何形状来调整出小的动态刚度时本身就会产生高的初级波放射。因此为了得到轨道弹性支撑至少在重力方向中的正面效果，例如防止震动以及保护上部结构，必须承担声波放射的缺陷。

已知不同的提议来优化用于轨道固定点的弹性中间层或者中间板的使用特性，其分别基于软质组件和硬质组件的结合。在这些提议中，分别将一个或者多个硬质组件作为嵌入件放入弹性软质组件(wo2005/010277a1)中或者软质组件这样围绕硬质组件放置，使得其在垂直方向中突出于硬质组件(de202005008535a1,wo2009/094686a1)。通过这些构造可以限制弹性元件的下沉，使得其保持在对于运行来说至关重要的阈值以下。此外分别所设置的硬质组件防止了软质组件过度的磨损。

此外已知用于轨道上部结构的弹性元件，其由两个叠置的、由不同刚度的材料制成的层构成。这些层可以通过合适的几何形状彼此啮合(cn202214663u)。在受到负荷时，弹性材料层比更硬的材料层更强烈地被压缩，由此轨道的下沉总体上限制在一个特定的最高值。

此外已知用于轨道固定点的多层板状弹性元件，其具有至少一个填充有缓冲磁体颗粒的层，以实现更高的振动缓冲(cn201972059u)。这里，当未缓冲处理的层具有比缓冲层显著更高的弹性时，缓冲效果被限制，因为其可以比缓冲填充组件显著更强烈地变形。

技术实现要素：

在此现有技术的背景下，本发明的目的在于提供用于轨道固定点的弹性元件，其具有高的静态和动态弹性，而不会由此导致出现初级声波的显著提高。此外还给出相应构造的轨道固定点。

在弹性元件方面，本发明的目的通过将该元件根据权利要求1来形成的方式解决。

根据本发明解决前述目的的、在其中将轨道固定在基底上的固定点的特征相应在于，在轨道和基底之间安置根据本发明形成的弹性元件。

本发明有利的设计方案在从属权利要求中给出并且随后与总体发明思想进行详细说明。

与开头所述现有技术一致，根据本发明的、设置用在轨道车辆轨道固定点中安置在轨道和承载轨道的基底之间的弹性元件由此具有对应于轨足的支承面和对应于基底的支持面，并且包括由至少在相对于支承面定向的负载方向中可弹性变形的材料制成的基体以及至少一个缓冲元件，该缓冲元件嵌入在基体的弹性材料中。

根据本发明，缓冲元件具有至少一个对应于支承面的接触区段和至少两个对应于该弹性元件的支持面的、彼此间隔的支撑区段，其中接触区段在弹性元件未负载时与弹性元件的支承面平齐对齐或者突出于弹性元件的支承面，并且该缓冲元件的接触区段安置在由缓冲元件在支撑区段之间所围成的区域中，并且可以在负载方向中以桥的方式可弹性变形地被承载。

根据本发明的弹性元件由此这样形成，使得在使用中，缓冲元件和在各个相应轨道固定点中固定的轨道之间产生直接接触。其这样达到，即，根据本发明的弹性元件中，缓冲元件的接触区段在未负载、未损坏的状态下至少以其高度的一部分突出于支承面。“突出”在此意为，接触区段通过其高度的一部分，也就是以其头部区域突出于缓冲元件的支承面，与此相对，其对应于缓冲元件支撑区段的轨足区域由基体材料所包围。

如果在组装中将轨道放置在弹性元件的支承面上，由此首先出现在轨足的底面和接触区段所对应端面之间的接触。由于接触区段的弹性变形支撑，接触区段下沉并且缓冲区段发生弹性变形，直至轨足位于弹性元件的支承面上。

在组装之后，在使用根据本发明的弹性元件时，由此在轨道固定点中总是存在缓冲材料、根据本发明构型的缓冲元件和轨道之间的直接接触，其中轨道的重量由基体和弹性元件的至少一个缓冲元件共同承载。通过这种方式一方面将轨道可靠支撑在弹性元件上，另一方面在驶过各个相应固定点时所产生的、由轨道传递的振动能量得以吸收，即直接在火车驶过时伴随而来的轨道下沉时，以及在轨道车辆靠近或远离时已经发生的轨道下沉以及伴随而来的轨道下沉时。通过这种方式尤其将所谓的高频“轨道声”有效最小化。

除接触区段在弹性元件未负载时突出于其支承面这一条件外，对于弹性元件的缓冲行为来说决定性的还有，接触区段由至少两个彼此间隔安置的支撑区段承载，其中接触区段安置在弹性元件的支撑区段之间围成的区域中。

通过这种布置提供了调整设置在根据本发明的元件中的缓冲元件的缓冲行为非常广泛的可能性。由此可以分别这样选择缓冲元件的形状、各个缓冲元件区段的材料或者尺寸，使得实现与各个相应使用目的最优协调的缓冲效果。

在根据本发明的缓冲元件在缓冲效果方面特别有利并且同时在生产技术方面容易实现的设计方案中，缓冲元件具有承载区段，其支撑在支撑区段中并且位于接触区段上。这里，承载区段位于支撑区段上，由此通过支撑区段的间距，也就是存在于支撑区段之间、由承载区段围成的内部净宽、承载区段的厚度、承载区段的形状和承载区段的材料可以直接影响缓冲元件的弹性变形性并由此直接影响其缓冲行为。由此可以将承载区段形成为实心板或者由一个或者多个棒或者接片组成的网状结构或者类似物。

通过接触区段相对于支撑区段的位置可以影响各个相应根据本发明设置的缓冲元件的缓冲行为。通常，在朝向缓冲元件的侧视图中，接触区段位于两个相邻且彼此间隔安置的支撑区段之间的中间，但在特定情况下，选择非中央布置也可以是有利的，例如当在实际使用中需实现不在重力方向中定向的缓冲效果时。

如果设置三个或者多个共同支撑在缓冲元件围成支撑区段的区域之间间距的支撑区段，那么在俯视图中观察，接触区段通常安置在缓冲元件支撑区段之间的中央位置处。但当希望特别定向的缓冲效果时，可能情况下非中央的布置也可以是有利的。

在根据本发明的弹性元件中，通过基体的弹性材料调整出所希望的静态和动态刚度。这里，基体的弹性材料包围各个相应的弹性元件。

原则上，当缓冲元件的支撑区段这样安置，使得其对应于支持面的支撑面位于与支承面相同的平面中时，对于根据本发明所设置的至少一个缓冲元件的效果来说特别有利。但如果在使用中发现，由于缓冲元件和分别安置在该弹性元件下方的构件或者基底之间由此产生的直接接触而出现了声桥，其可以这样避免，即，缓冲元件在其对应于支承面的底面也覆盖有基体材料，也就是缓冲元件相对于基底的支撑通过存在于缓冲元件和弹性元件底面之间的基体材料进行。

将缓冲元件嵌入在基体的材料中一方面保证了在使用中，在轨道车辆经过了固定点并且在此弹性元件由于驶过该固定点而引发的负载而受到挤压之后，基体弹性材料将缓冲元件迅速回推至其初始位置。另一方面，通过基体的弹性材料包围缓冲元件至接触区段从其中突出的部分，总体上实现了弹性元件优化的静态和动态刚度。

通过根据本发明的设计方案，在根据本发明的弹性元件中，在一系列迅速的负载交变中也实现了最优的缓冲效果，这些负载交变通常在驶过轨道固定点时由火车引发，该火车通过车头和多个具有分别在火车的行驶方向中彼此间隔的轴的车厢组成。

当根据本发明的弹性元件形成为板形并且由此在根据本发明的固定点中作为中间板或者中间层安置在轨足和其上布置有相应待固定的轨道的基底之间时，这是尤其适合的。当然，在此也可以在轨足和各个相应的根据本发明的弹性元件之间或者在各个根据本发明的弹性元件和基底之间设置其它元件，以保证轨道在基底上的最优支撑或者实现弹性元件的最小磨损。

其上支撑有轨道的基底通常为由水泥或者其它刚度类似、不可变形的材料组成的枕木或者板。根据本发明的弹性元件赋予了轨道固定点经定义的重力方向中的弹性变形性，通过该弹性变形性总体上提高了轨道和轨道固定装置的使用寿命。

如前所述，根据本发明的弹性元件包括至少一个根据本发明类型的缓冲元件。不言而喻，这也包括了在根据本发明的弹性元件中设置更多数量的，也就是多于一个缓冲元件的，例如至少九个或者至少十二个彼此分离的缓冲元件的可能性。

但在弹性元件中可能的还有，缓冲元件具有在弹性元件宽度方向或纵向中延伸的形状，由此在弹性元件分别所观察的方向中分布着三个或者更多个支撑区段，并且在由缓冲元件至少在两个支撑区段之间围成的区域中分别安置至少一个接触区段。

由此，例如可行的是，将缓冲元件以纵向延伸的接片形形成，该接片支撑在较大量在其纵向中分布安置的支撑区段上，其中在由缓冲元件在两个在纵向中间隔的支撑区段之间围成的区域中分别安置至少一个接触区段。

同样可行的有，在根据本发明的弹性元件中设置缓冲元件，该缓冲元件在弹性元件的纵向和横向中大面积延伸，其中在缓冲元件上形成较大量彼此间隔分布的支撑区段，并且一个或者多个接触区段安置在由缓冲元件分别在两个支撑区段之间围成的区域中。

当然，在长形或者大面积延伸的形状的情况下，并不需要总是在两个在相应所观察的方向中间隔的支撑区段之间围成的缓冲元件区域中安置一个接触区段。而是可以在分别略去一个或者多个所围成的区域的情况下将接触区段这样放置，即，实现了涉及各个相应使用情况的最优缓冲行为。

如果在根据本发明的弹性元件中设置多个相同的缓冲元件，由此当这些缓冲元件均匀分布安置在基体支承面的一个区段上时，实现了均匀的缓冲效果。如果发现在弹性元件的特定区域中需要比在其他区域中更强的缓冲，由此可以这样实现区域性更强的缓冲，即，在需要更强缓冲的区域中相比于希望更低缓冲的区域彼此更加紧密相邻地安置缓冲元件。

基体的弹性材料可以在生产根据本发明的弹性元件时形成在一个或者多个缓冲元件上，由此基体和缓冲元件形成了牢固的结合。

但由功能性或生产技术来看，当在基体中分别为一个或者多个分别所设置的缓冲元件设置缺口时可以是有利的，在该缺口中分别装入相应的缓冲元件。在需要的情况下，各个缓冲元件也可以粘贴到弹性元件的基体中或者以其它合适的方式固定。力配合或者形状配合的固定也是可能的，其中优选将各个缓冲元件防脱离地保持在基体中，以简化根据本发明的中间元件在各个相应轨道固定点中的组装。

特别适合于用在轨道车辆驶过的轨道的固定点区域中的是根据本发明的弹性元件，其中基体弹性材料具有根据dinen13146-9:2011确定的12-150kn/mm的静态刚度，其中静态刚度为35-120kn/mm的弹性材料证明是特别有利的。

最优情况下，被称为“硬化因素”的动态刚度和静态刚度之比在1.5以下(硬化因数＜1.5)。可考虑天然或者合成橡胶或者合适的弹性体作为满足要求的材料。这里，基体可以通过例如发泡而具有微孔结构。

各个相应根据本发明所设置的缓冲元件由具有比弹性中间层的弹性材料更高的缓冲值的材料制成。在根据本发明的弹性元件中设置的缓冲元件具有根据din53513:1990确定的至少0.15的机械损失因数tanδ(tanδ＞1.5)时，其在这里具有最优的效果，其中已经证明0.15-0.55的tanδ值为特别有利的。

适用于缓冲元件的材料为橡胶或者弹性体，其中其缓冲效果可通过所放置的填料来调整。例如具有纤维或者多孔结构的可再生材料也适合于缓冲元件。可以在各个缓冲元件的材料中放置具有与该缓冲元件的其他材料不同的密度的填料，以优化分别所希望的缓冲效果。例如，当填料的密度具有比其他材料更小的密度时可以是有利的。在其他应用情况下，使用具有更高密度的更重的材料，例如金属颗粒或者石粉也可以是有利的。

附图说明

接下来借助于示出了实施例的附图进一步说明本发明。其分别示意性地：

图1示出了形成为弹性中间层的弹性元件的透视图；

图2a示出了根据图1的弹性元件的俯视图；

图2b示出了根据图1和2a的弹性元件沿着在图2a中画出的切线x-x的截面图；

图3a示出了根据图1的弹性元件的替代性设计方案的俯视图；

图3b示出了根据图3a的弹性元件沿着在图3a中画出的切线x-x的截面图；

图4a示出了根据图1的弹性元件的替代性设计方案的俯视图；

图4b示出了根据图4a的弹性元件沿着在图4a中画出的切线x-x的截面图；

图5a示出了放入根据图2a，2b的弹性元件中的缓冲元件的俯视图；

图5b示出了根据图5a的缓冲元件的第一侧视图；

图5c示出了根据图5a的缓冲元件的第二侧视图；

图5d示出了根据图5a的缓冲元件的仰视图；

图6示出了缓冲元件的一个替代设计方案的区段俯视图；

图7a示出了缓冲元件另一个设计方案的俯视图；

图7b示出了根据图7a的缓冲元件的第一侧视图；

图7c示出了根据图7a的缓冲元件的第二侧视图；

图8a示出了缓冲元件另一个设计方案的俯视图；

图8b示出了根据图8a的缓冲元件的第一侧视图；

图8c示出了根据图8a的缓冲元件的第二侧视图；

图9示出了用于固定轨道的固定点横向于轨道纵向延伸的截面图。

具体实施方式

在图9中示出的其中将轨道s固定在形成了基底u的、由水泥制成的枕木上的固定点b由轨道固定系统构成，该轨道固定系统包括两个紧固夹sk1，sk2，两个引导板fp1，fp2，两个用于紧固各个紧固夹sk1，sk2所需的紧固螺栓sr1，sr2作为紧固装置和在俯视图中基本形成为矩形的弹性元件，该弹性元件在所有的附图中无关于其在图中示出的设计而均以“1”标识。

紧固夹sk1，sk2中的一个、引导板fp1，fp2中的一个和紧固螺栓sr1，sr2中的一个分别安置在轨道s的其中一个纵向侧l1，l2上，而弹性元件1位于轨道s的轨足sf和基底u之间。相应地，轨道s以其轨足sf位于弹性元件1的对应于该轨道的支承面2上，该弹性元件以其对应于基底u的支持面3位于基底u上。

引导板fp1，fp2在此根据传统角引导板的形式形成并且在其对应于基底u的底面上具有在其沿着轨道s的纵向l测量的宽度b上延伸的突起部，其在引导板fp1，fp2处于组装状态下时分别处于所对应的、相应形成在基底u中的凹槽中。额外地，引导板fp1，fp2在组装状态下分别以其远离轨道s的背面支撑在同样形成在基底u上的凸肩上。在其对应于轨足sf、相对于背面加宽的正面上，引导板fp1，fp2分别具有贴靠面，轨足sf以其长边支撑在该贴靠面上。在此处未示出的轨道车辆驶过时由轨道s中产生的横向力q由此由引导板fp1，fp2吸收并且引导至基底u中。

引导板fp1，fp2在其顶面上具有在此未详细示出的形状元件用于引导分别安装在引导板fp1，fp2上的紧固夹sk1，sk2以及具有此处同样不可见的、从顶面至基底u延伸的通孔，将用于紧固各个紧固夹sk1，sk2所使用的紧固螺栓sr1，sr2插入该通孔中。相应紧固螺栓sr1，sr2这里分别旋拧在嵌入基底u中的、此处不可见的接合榫中。

在固定点sb中作为中间板使用的弹性元件1确保了固定点sb在垂直方向v中所定义的弹性变形性和缓冲性。

为此目的，弹性元件1包括基体4，其由可长期弹性压缩、微孔的epdm材料制成，该材料具有例如80kn/mm的静态刚度和例如110kn/mm的动态刚度，由此硬化因数为1.375。支承面2形成在基体4的顶面上，并且支持面3形成在基体的底面上。

基体4在临接其窄面5,6处具有分别形成在其长面7,8并且突出于此的突起部，由此弹性元件1在俯视图中具有“i”形或者“双t”形形状。

在图示弹性元件1的每一个中，在基体4中分别嵌入一定数量的缓冲元件d1(根据图2a-2b的设计方案)，d2(根据图3a-3b的设计方案)，d3(根据图4a-4b的设计方案)或者d4(根据图5a-5b的设计方案)。

缓冲元件d1-d4由高缓冲性塑料制成，该塑料中填充有纤维形填料以改善缓冲特性。

在图2a和2b中所示的弹性元件1设计方案中，缓冲元件d1以规律交替的、分别由两个或者三个在纵向l中相邻布置的缓冲元件d1组成的序列分布安置在弹性元件1的宽度b上。

如图5a-5d所示，缓冲元件d1分别具有板形的、在俯视图中为矩形的承载区段9，在承载区段9的底面上，在其四个角中分别成型方形的支撑区段10,11,12,13。与此相对，在承载区段9的顶面上，在中央处形成突出于该承载区段9的顶面的方形接触区段14。通过这种方式，缓冲元件d1围成了在支撑区段10-13之间的区域15，在该区域上方中央安置接触区段14(图5c)。

缓冲元件d1的几何形状这样选择，使得一方面放入弹性元件1中的缓冲元件d1的接触区段14以其各个相应的头部区段16突出于基体4的支承面2，该头部区段延伸经过接触区段14高度的一部分。另一方面，支撑区段10-13以其底面平齐于支持面3定向，由此在组装完毕的轨道固定点sb中，缓冲元件d1直接支撑在基底u上。

在图3a和3b中所示的实施例中，将根据图2a，2b的实施例分离地安置在两排或者三排中的缓冲元件d1分别组合为每列一个的缓冲元件d2。缓冲元件d2相应具有长形延伸的、在俯视图中观察条状的承载区段17，该承载区段由支撑区段18承载，该支撑区段以由多个桥墩支撑的桥的方式以规律间隔分布安置在相应缓冲元件d2的长度上。如图6所示，支撑区段18分别在承载区段17的整个宽度上延伸。在两个相邻支撑区段18之间通过承载区段17围成的区域中，在俯视图中观察在相应支撑区段18之间的中央也安置有接触区段19，该接触区段同样在承载区段17的宽度上延伸。缓冲元件d2的尺寸通常匹配于缓冲元件d1的尺寸，由此在图3a，3b中所示的弹性元件1中，接触区段19也以其头部区域突出于支承面2，并且以其支撑区段18的底面平齐于弹性元件1的支持面3安置。

在图4a，4b中所示的实施例中，嵌入在弹性元件1中的缓冲元件d3如图8a-8c所示以半壳形形成。缓冲元件d3的侧面端部区段在此构成了支撑区段20,21。缓冲元件d3的尺寸，尤其其外周直径的半径在此如此确定，使得缓冲元件d3以其中央区域突出于缓冲元件d3的基体4上的支承面2。该区域构成了缓冲元件d3的接触区段23。

图7a-7c中示出的缓冲元件d4是根据本发明所设置的缓冲元件的设计方案的另一个实例。其具有承载区段24，该承载区段具有三个接片，其在俯视图中围绕在承载区段24上构成的、圆柱体形式形成的接触区段25以均匀的角度间隔星形安置。在承载区段24的接片的自由端的底面上分别形成同样圆柱形的支撑区段26。

在将轨道s放置到相应的弹性元件1上时，首先将轨足sf的底面放置在弹性元件1的各个缓冲元件d1，d2，d3或者d4的接触区段的自由端面上。如在图9中缓冲元件d2的实例的放大区段中所示，缓冲元件d1，d2，d3,d4随后由于轨道s的重量在垂直方向中变形，直至轨道s位于各个相应弹性元件1的支承面2上。

在此处未示出的轨道车辆驶过固定点sb时，板状的弹性元件1和其中分别所包含的缓冲元件d1，d2，d3,d4与其一起在垂直方向v中压缩。基体4的弹性材料在此保证了，轨道s在固定点sb中在垂直方向v中以所定义的量下沉。同时，各个相应的缓冲元件d1，d2，d3,d4缓冲由于行驶而引发的振动，并且由此有效抑制初级或者次级声波的放射。这里保证了各个相应缓冲元件d1，d2，d3和d4与轨道s之间以及基底u之间的长期紧密接触，由此保证了声波缓冲的最大有效性。

附图标记说明

b弹性元件1的宽度(宽度方向)

d1-d4缓冲元件

fp1,fp2引导板

l弹性元件1的长度(纵向)

l1，l2轨道s的长面

q横向力

s轨道

sb轨道s的固定点

sf轨道s的轨足

sk1，sk2紧固夹

sr1，sr2紧固螺栓

u基底(水泥枕木)

v垂直方向(重力作用方向)

1弹性元件(中间板)

2弹性元件1的支承面

3弹性元件1的支持面

4弹性元件的基体

5,6基体4的窄侧

7,8基体4的长侧

9缓冲元件d1的承载区段

10-13缓冲元件d1的支撑区段

14缓冲元件d1的接触区段

15支撑区段10-13之间围成的区域

16接触区段14的头部区域

17缓冲元件d2的承载区段

18缓冲元件d2的支撑区段

19缓冲元件d2的接触区段

20,21缓冲元件d3的支撑区段

23缓冲元件d3的接触区段

24缓冲元件d4的承载区段

25缓冲元件d4的接触区段

26缓冲元件d3的支撑区段