本发明涉及一种用于将轨道车辆的轨道固定到轨枕上的角引导板,其包括:用于侧向支撑在轨道轨底上的导向面;与所述导向面相对布置的、用于侧向支撑在轨枕上的支撑面;两个相对布置的端面;垂直于所述导向面延伸的中心轴线;用于螺钉的贯通开口,该贯通开口自角引导板的上侧延伸至下侧;用于在最终装配位置中支撑将要安装在角引导板上的张紧夹的两个支撑区段的凹槽;两个用于在最终装配位置中支撑将要安装在角引导板上的张紧夹的中央环部的凹陷面;以及两个用于在预装配位置中支撑将要安装在角引导板上的张紧夹的两个弹簧臂的容纳部,其中,所述中心轴线与所述容纳部在纵向方向上彼此之间具有距离,且其中所述中心轴线与所述端面在纵向方向上彼此之间具有一半长度。本发明还涉及一种用于将轨道车辆的轨道固定到轨枕上的固定系统,其包括:至少一个角引导板、用于在轨道下方放置在轨枕上的弹性中间层、以及至少一个张紧夹。
背景技术:
1、轨道与轨枕的固定需满足很多要求。轨道在固定状态下必须能够长期承受由停靠或行驶在其上的轨道车辆以及环境影响(例如温度波动)所作用在该轨道之上的全部静态载荷和动态载荷,并在此始终保持所需的轨距。然而,还必须能够快速且经济地完成轨道固定,因为即便是相对较短的线路,也需要设置数百甚至上千个固定点。在固定轨道时,还必须考虑轨道型式以及轨枕材料(例如混凝土、木材),这可能导致不同的固定方式。
2、已发现,针对轨道固定日益严格的各种要求,单一固定件已难以充分满足,因此多年来采用了包括多个部件,例如张紧夹、角引导板以及弹性中间层和/或垫片的固定系统。这些固定系统中的许多可实现预装配(例如预先固定在混凝土枕上),从而只需将轨道插入固定系统并完成固定即可。
3、此类固定系统的一个重要组成部分是所谓的角引导板(有时也称为“导向板”)。它们用于通过与轨底的接触,在横向上将轨道固定在正确的位置,从而保持轨道在正确的轨道位置。角引导板的另一功能是支撑张紧夹,无论是在预装配状态下,还是(在改变的位置)在最终装配状态下,即在轨道固定的工作状态下。因此,必须在角引导板的预装配位置以及(与其不同的)最终装配位置上,均将张紧夹保持在限定的位置。角引导板被安装在每根轨道的两侧,因此通常每个轨枕上会使用四个角引导板。
4、角引导板例如由ep 0 401 424 a1 或 de 102 54 679 a1已知。进一步的发展例如在 ep 2 672 007 a1、wo 2010/003817 a1 和 wo 2012/010269 a1中说明。
5、这些角引导板的共同点在于,它们被优化用于与 ω 形或 w 形张紧夹配合使用,其弹簧臂(两端)向内(即彼此朝向)指向。这些“ω 夹”已在国际上获得认可,并被大量使用。
6、现已开发出新一代张紧夹,涉及其中弹簧臂向外(相互背离)指向的张紧夹。这类张紧夹由于其形状也被称为“m 夹”,并例如在 wo 2018/091351 a1 中说明。测试表明,该新型张紧夹展现出非常优异的特性(更高的固有频率、更大的弹簧行程)。然而,已发现由于弹簧臂方向的改变使得新型张紧夹的预装配变得困难,因而需要对固定系统的其他部件,尤其是角引导板进行大幅度修改。
技术实现思路
1、在上述背景下,本发明的目的在于对开头所提及并在前文更详细说明的角引导板以及开头所提及并在前文说明的固定系统进行设计和改进,使其也能够用于弹簧臂朝外(即相互背离)指向的张紧夹。
2、在根据权利要求1前序部分的角引导板中,该目的通过以下方式实现,即,容纳部与中心轴线之间的距离与一半长度之比为至少0.5,优选为至少0.6、至少0.7或至少0.8。
3、根据本发明的角引导板用于将轨道车辆的轨道固定在轨枕上,例如混凝土轨枕。在本发明的语境中,“轨枕”的概念也包括所谓的“无砟轨道”(feste fahrbahn),即其中轨道基础并非由道砟构成,而是由固体支撑层,例如混凝土层构成的轨道上部结构。该角引导板首先包括用于在侧向支撑轨道轨底上的导向面。借助该导向面,可以在横向上在角引导板与轨底之间传递力,以保持轨道“在轨”。在角引导板的另一侧,即在导向面相对的一侧,角引导板具有支撑面,角引导板可以通过该支撑面侧向,即横向支撑在轨枕上。通过这种方式,经由导向面引入至角引导板的横向力可通过支撑面由轨枕承受。角引导板还包括两个相对布置的端面以及垂直于导向面延伸的中心轴线,所述中心轴线优选将近似对称的角引导板分为两个等大且轴对称的半部。为了简化在轨枕上的固定,角引导板还具有用于螺钉的贯通开口,其中该贯通开口自角引导板的上侧延伸至下侧。角引导板还包括用于在最终装配位置中支撑待安装在角引导板上的张紧夹的两个支撑区段的凹槽。该凹槽用于作为张紧夹的支撑区段的反支承。角引导板还包括两个用于在最终装配位置中支撑待安装在角引导板上的张紧夹的中央环部的凹陷面。这些凹陷面特别在拧紧螺钉时起到张紧夹、特别是其中央环部的止挡作用。角引导板还具有两个用于在预装配位置中支撑待安装在角引导板上的张紧夹的两个弹簧臂的容纳部。中心轴线与容纳部在纵向方向上具有距离al,中心轴线与端面在纵向方向上相对于彼此具有一半长度。
4、为了同样能够使用弹簧臂朝外(即相互背离)指向的张紧夹,本发明提出,容纳部与中心轴线之间的距离al与一半长度之比为至少0.5,优选至少0.6、至少0.7或至少0.8。根据本发明设定,弹簧臂的两个容纳部在纵向方向上观察布置得非常远离角引导板的中心轴线,从而使两个容纳部尽可能远离彼此地布置在角引导板的两个相对而置的边缘区域中。至少为0.5的比例意味着容纳部到中心轴线的距离为角引导板一半长度的至少50%,因此容纳部被布置在角引导板的边缘区域内,该边缘区域占角引导板的一半长度的最大50%。至少为0.6的比例则意味着容纳部到中心轴线的距离为角引导板一半长度的至少60%,因此容纳部被布置在角引导板的边缘区域内,该边缘区域占角引导板半长的最大40%。最后,至少为0.7或至少为0.8的比例意味着容纳部到中心轴线的距离为角引导板一半长度的至少70%或至少80%,因此容纳部被布置在角引导板的边缘区域内,该边缘区域占角引导板一半长度的最大30%或最大20%。因此,容纳部所处的边缘区域应仅占据角引导板长度的尽可能小的一部分;换言之,容纳部应尽可能靠近角引导板的边缘布置。容纳部之间增大的距离还使得能够容纳两个弹簧臂间距较大的张紧夹,例如弹簧臂朝外(即相互背离)指向的张紧夹。优选地,容纳部被设计为使得张紧夹的弹簧臂末端甚至可伸出角引导板的端面之外,从而甚至可使用长度大于角引导板的张紧夹。其优点在于角引导板的长度可以保持不变,因此无需调整轨枕的宽度。两个容纳部之间较大的距离的另一优点在于其支撑宽度更大,这在预装配位置就已经提供了张紧夹较好的抗倾覆稳定性。
5、根据角引导板的一种设计方案,容纳部具有大致水平延伸的放置面以及与之相邻的坡面,该坡面自放置面起朝向导向面方向上升。通过上升的坡面,实现了在预装配位置中限制张紧夹向轨道方向的侧向移动性,使得插入轨道所需的“轨道通道”保持畅通,由此在插入轨道时不必担心与张紧夹发生碰撞。
6、对于该设计方案,还进一步提出,容纳部的放置面具有放置高度,该放置高度表示下侧与放置面之间的垂直距离;角引导板在与容纳部相邻的区域中具有高度,该高度表示上侧与下侧之间的距离;且容纳部的放置面的高度与该上侧的高度之比为至少1.5,尤其至少1.55或至少1.6。因此,容纳部的放置面相对于角引导板的常规高度而言应处于升高位置,且为升高至少50%(比例1.5),尤其至少55%(比例1.55)或至少60%(比例1.6)的位置。升高的位置有助于将张紧夹,尤其是张紧夹的弹簧臂,从容纳部(预装配位置)推动到轨底上(最终装配位置)。特别在上述“m 夹”的情况下,在这两个位置之间推动张紧夹是一项挑战,因为这些张紧夹的朝外(相互背离)指向的弹簧臂通常还略微向下指向,以便在倾斜的轨底上形成更大的放置面。但是弹簧臂的这种指向会导致在将其推向轨底时更困难,因为弹簧臂的末端在推动时可在侧向上与轨底碰撞。然而,如果容纳部的放置面具有足够的高度,则张紧夹可以其弹簧臂无碰撞地推至轨底的上侧上。通过仅匹配容纳部的高度,而非匹配整个角引导板的高度,可使角引导板的设计更轻、更经济。
7、根据角引导板的另一设计方案,导向面与容纳部在横向方向上彼此的间距至少为6 mm,优选至少为7 mm。该间距旨在确保张紧夹在支承于容纳部上(即处于预装配位置)时,其任何部分均不会侵入轨道通道。由此在预装配位置中可使轨道通道保持足够宽度,以便轨道能够从上方在预装配好的角引导板与张紧夹之间无碰撞地插入。
8、根据角引导板的另一个实施方式,容纳部的坡面在其上端具有边缘,该边缘具有边缘高度,该边缘高度表示下侧与边缘之间的垂直距离,并且为至少21 mm,尤其至少22mm。容纳部的坡面的上边缘构成了张紧夹的弹簧臂在从预装配位置推动至最终装配位置时必须越过的最高点。目前为止通常避免将该边缘布置得过高,因为过高的边缘会使张紧夹的推动变得困难。然而已经认识到,特别是对于弹簧端不仅朝外(相互背离)而且略微向下指向的张紧夹,提高该边缘是有利的,因为仅在边缘处于足够高的位置时,张紧夹的端部才能无碰撞地被推至轨底上。当容纳部的放置面已具有增大的高度时,尤其有必要提高该边缘的位置,否则(即当坡面及其上边缘高度过低时)弹簧臂有意外滑入轨道通道的风险。
9、角引导板的另一设计方案设定,角引导板由塑料制成,尤其是由纤维增强塑料制成。使用塑料可在重量轻的同时实现成本经济的生产。塑料的另一优点在于可实现电绝缘以及高度耐腐蚀性。为了承受高静态载荷和动态载荷,可使用纤维增强塑料,例如玻璃纤维增强塑料。
10、在根据权利要求7前序部分所述的固定系统中,开头所述目的如下实现,即,角引导板按照权利要求1至6中的任一项进行结构设计。角引导板因此应按照权利要求1至6进行设计,其中达成上述已阐述的优点,特别是能够实现使用弹簧臂朝外(相互背离)指向的张紧夹。该固定系统用于将用于轨道车辆的轨道固定至轨枕上。该固定系统首先包括至少一个角引导板,其构造与功能已在前文描述。该固定系统还包括用于与轨枕接触的轨道下方的弹性中间层。该中间层例如用于减振(如因车轮不平导致的)以及确保电绝缘性。此外,该中间层还可实现载荷的均匀分配。该中间层例如可由弹性体制成,如epdm(三元乙丙橡胶,英文: ethylene propylene diene monomer rubber)。最后,该固定系统包括至少一个张紧夹。张紧夹用于将轨道的轨底弹性地张紧在轨枕上。张紧夹由钢材制成,优选由弹簧钢制成。
11、根据固定系统的一个设计方案设定,张紧夹具有两个朝外指向的弹簧臂,即设计为大致m形。此类“m型夹”相较于传统的“w型夹”或“ω型夹”表现出改善的性能(更高的固有频率、更佳的耐久性),但由于其弹簧臂朝外(相互背离)且略微向下指向,因此在操作上更为困难。通过角引导板的经适配的形状,也可以如常规方式将“m型夹”集成到固定系统中。
12、固定系统的另一设计方案设定,张紧夹具有至少800 hz的第一固有频率,尤其至少900 hz,更优选至少1000 hz。张紧夹的使用寿命决定性地取决于其振动行为。张紧夹通常具有多个固有频率,其中最低的固有频率也称为“第一固有频率”。在使用过程中,当列车驶过由张紧夹压紧的轨道时,会激发张紧夹产生振动。为避免可能出现的共振及其引起的张紧夹弹簧臂区域中的振幅增加,张紧夹的固有频率应尽可能远离由周期性振动(例如由于车轮不平或轨道波浪形不平整性引起)所产生的激励频率。通过具有特别高固有频率的张紧夹,可显著降低这种风险,从而显著延长其使用寿命。已经发现,至少800 hz、尤其至少900 hz、尤其至少1000 hz的第一固有频率处于实际中激励通常出现的频率范围之上,因此该范围内的第一固有频率可带来上述优点。
13、根据固定系统的另一设计方案设定,张紧夹在沿轨道纵向方向上的长度大于所述角引导板,使得在最终安装位置中,张紧夹的两个弹簧臂延伸超过角引导板的端部。具有向外指向弹簧臂的张紧夹(“m型夹”)有时具有相当大的长度(两个弹簧臂末端之间的间距)。该长度不能在不失去理想性能(高固有频率、良好耐久性)的情况下任意缩短。另一方面,对于轨枕的给定宽度,角引导板的长度也不能任意增加。因此认识到可以使张紧夹的弹簧臂末端从角引导板的两个端面向外突出。通过这种方式,可以使用特别“长”的张紧夹,而无需调整角引导板的尺寸,更加无需调整轨枕的宽度。这对于采用具有向外指向弹簧臂的张紧夹特别有利,因为两个弹簧臂末端之间的距离通常决定了张紧夹的总长度。
14、根据进一步的设计方案,固定系统最后可以补充有至少一个螺钉,以及优选至少一个膨胀管。使用螺钉和膨胀管对张紧夹进行固定,构成一种特别高效、安全且持久可靠的连接。螺钉可以通过冲击扳手非常快速地拧紧,其中可以设定所需的扭矩。通过使螺钉的几何形状与膨胀管的几何形状彼此相匹配,可以实现一种特别牢固且长期可靠的连接。使用膨胀管的优势尤其在于无需在轨枕中设置螺纹,这对于混凝土轨枕尤为简化,因为例如可以使用浇筑在轨枕中的膨胀管(反之,对于木制或塑料轨枕,可以不使用膨胀管而直接拧紧;在这些情况下可以省略膨胀管)。所使用的膨胀管优选由塑料制成。