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整体包覆式再生橡塑复合轨枕的创新设计

2009-02-19 来源:

2008年4月18日,时速350km京沪高速铁路正式开工,大秦铁路2007年运量首次突破3亿吨并创重载运输多项世界记录,我国现有20多个城市正在或计划建设城市地铁和轻轨,轨道交通建设正显现出高速稳定发展的态势。蓬勃发展的铁路及城轨建设孕育了庞大的市场,而这其中现代化弹性轨道结构及其复合材料弹性轨枕正逐步成为世界各国铁路轨道技术的发展方向和共同关注的焦点。
我国铁路已基本实现了混凝土枕化,但弹性不足是其严重的弊端。木枕虽然弹性好,但由于我国森林资源匮乏,加之木枕易腐蚀、防腐处理又污染环境等诸多因素的制约,大量使用木枕年代已成为过去。青岛颐安泰投资管理有限公司开发的、具有自主知识产权的整体包覆式再生橡塑复合轨枕是一种集上述两种轨枕之优而避其害的世界上最新型轨枕,被列入“国家重点新产品”,并已向美国、印度、智利等国家出口。


整体包覆式再生橡塑复合轨枕结构特点
整体包覆式再生橡塑复合轨枕结构由内芯和包覆层外壳组成,经专用设备整体一次成型。
内芯结构整体包覆式再生橡塑复合轨枕内芯结构分W槽型内芯结构和木芯型结构。
W槽型内芯结构 
该结构由W型槽、固钉块、混凝土构成。W型槽内芯由钢板压制而成,起主导承载作用。固钉块由复合材料制成,安装在承轨部位,以便于安装扣件系统又能增加轨枕弹性。在槽的空余部位填充混凝土材料,以增强承载能力、增加稳定性,又降低成本。高强度的钢制内芯和高弹性复合材料包覆外壳形成结构与材料的双重复合,使轨枕构成三维串联减振结构,因而能承受大轴重高密度大运量的运输要求并能达到长寿命。

图一:整体包覆式再生橡塑复合轨枕


木芯型结构 
该结构分为旧木枕修复再生内芯型、新木枕内芯型、木粉复合材料内芯型。旧木枕修复再生内芯型是对退役旧木枕进行修补,通过专用设备对旧木枕使用再生复合材料进行包覆,使其获得新生,从而延长其使用寿命;新木枕内芯型是根据需要把木材加工成一定规格的内芯,直接进行外层包覆处理。有效避免了传统木枕容易腐烂、开裂到问题,提高了产品性能、延长了使用寿命、节约木材约50%、并且不再需要对木材进行防腐处理,从而消除了防腐剂对环境的污染和对人体造成的伤害;木粉复合材料内芯型是利用木材加工的废料、木粉与其他高分子复合材料共混制成内芯后,再进行包覆处理,达到节约木材的目的。
整体包覆式再生橡塑复合材料外壳
包覆层外壳是利用废轮胎、废塑料等高分子废弃物经特殊工艺处理,制成再生橡塑复合材料。轨枕内芯由牵引机送入专用设备后,复合材料连续自动包覆在内芯表面,形成“结构复合”与“材料复合”的“双重复合”新型铁路轨枕。所谓整体包覆式,是指轨枕包覆层一次成型,中间没有接缝,因而大大提高了可靠性和使用寿命,降低了生产成本和维护成本。再生橡塑复合材料能把橡胶的高弹性和塑料的高强度有机的结合,使其包覆外壳具有更好的弹性又具有承压强度高的特点,以此来应对铁路运输中列车轮轨动力作用;减轻振动,吸收噪音,使列车乘座更舒适,轨道结构更稳定。

图二:W槽型内芯结构轨枕
整体包覆式再生橡塑复合轨枕的主要技术特点:
·推荐国铁使用的整体包覆式再生橡塑复合轨枕的截面尺寸与Ⅲa型混凝土枕基本相当,因此,可满足高速、重载铁路对轨道纵、横向阻力的要求。
·承载能力强,能满足各种轴重(最大至35.4顿)的使用要求。
·静刚度(弹性模量)较小,减振吸噪性能好。
·轨枕绝缘性能优异,能适应轨道电路的技术要求。
·可变设计性,内芯结构及外壳尺寸均可根据轴重、速度、轨型、运量来设计,以适应各种不同工况的使用要求。
整体包覆式再生橡塑复合轨枕已通过美国交通运输技术中心(TTCI)的产品检验和测试,也满足了美国铁路工程和线路维修协会(AREMA)的要求。我国客货共线铁路、重载铁路和客运专线有砟轨道都使用新Ⅱ型和Ⅲ型予应力混凝土枕,现将有三种轨枕的主要技术指标列于下表

图三:旧木枕修复再生内芯型轨枕
经济分析
整体包覆式再生橡塑复合轨枕生产的原料是利用废轮胎、废塑料、废油漆等废弃物,制成品到寿命期后仍可再循环。按辅设100万根轨枕计算,可以再生利用的废物资源可达:废轮胎4万吨、废塑料2.8万吨、废油漆0.6万吨、其他工业废渣1万吨。环保效益、经济效益、社会效益十分明显;
减少维修成本,节省大量的人力、物力和财力;
对旧木枕可进行修复,废物利用。按修复100万根木枕计算,每年可以节约木材8.8万立方米木材;
运输成本比混凝土枕要降低60%左右;
设计寿命60年,使用寿命长,性价比寿价比高;
整体包覆式再生橡塑复合轨枕的研发与应用完全符合国家目前大力推广环保、节能减排可持续发展的有关政策,适应国家铁路建设和交通运输体的发展要求,也是我国铁路及城轨道结构的发展方向。它的推广应用既是轨枕技术的一次革命,又将带来巨大的环保效益、经济效益和社会效益。  ■
(作者:均为青岛颐安泰投资管理有限公司高级工程师 )
      

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整体包覆式再生橡塑复合轨枕的创新设计

2008年4月18日,时速350km京沪高速铁路正式开工,大秦铁路2007年运量首次突破3亿吨并创重载运输多项世界记录,我国现有20多个城市正在或计划建设城市地铁和轻轨,轨道交通建设正显现出高速稳定发展的态势。蓬勃发展的铁路及城轨建设孕育了庞大的市场,而这其中现代化弹性轨道结构及其复合材料弹性轨枕正逐步成为世界各国铁路轨道技术的发展方向和共同关注的焦点。
我国铁路已基本实现了混凝土枕化,但弹性不足是其严重的弊端。木枕虽然弹性好,但由于我国森林资源匮乏,加之木枕易腐蚀、防腐处理又污染环境等诸多因素的制约,大量使用木枕年代已成为过去。青岛颐安泰投资管理有限公司开发的、具有自主知识产权的整体包覆式再生橡塑复合轨枕是一种集上述两种轨枕之优而避其害的世界上最新型轨枕,被列入“国家重点新产品”,并已向美国、印度、智利等国家出口。


整体包覆式再生橡塑复合轨枕结构特点
整体包覆式再生橡塑复合轨枕结构由内芯和包覆层外壳组成,经专用设备整体一次成型。
内芯结构整体包覆式再生橡塑复合轨枕内芯结构分W槽型内芯结构和木芯型结构。
W槽型内芯结构 
该结构由W型槽、固钉块、混凝土构成。W型槽内芯由钢板压制而成,起主导承载作用。固钉块由复合材料制成,安装在承轨部位,以便于安装扣件系统又能增加轨枕弹性。在槽的空余部位填充混凝土材料,以增强承载能力、增加稳定性,又降低成本。高强度的钢制内芯和高弹性复合材料包覆外壳形成结构与材料的双重复合,使轨枕构成三维串联减振结构,因而能承受大轴重高密度大运量的运输要求并能达到长寿命。

图一:整体包覆式再生橡塑复合轨枕


木芯型结构 
该结构分为旧木枕修复再生内芯型、新木枕内芯型、木粉复合材料内芯型。旧木枕修复再生内芯型是对退役旧木枕进行修补,通过专用设备对旧木枕使用再生复合材料进行包覆,使其获得新生,从而延长其使用寿命;新木枕内芯型是根据需要把木材加工成一定规格的内芯,直接进行外层包覆处理。有效避免了传统木枕容易腐烂、开裂到问题,提高了产品性能、延长了使用寿命、节约木材约50%、并且不再需要对木材进行防腐处理,从而消除了防腐剂对环境的污染和对人体造成的伤害;木粉复合材料内芯型是利用木材加工的废料、木粉与其他高分子复合材料共混制成内芯后,再进行包覆处理,达到节约木材的目的。
整体包覆式再生橡塑复合材料外壳
包覆层外壳是利用废轮胎、废塑料等高分子废弃物经特殊工艺处理,制成再生橡塑复合材料。轨枕内芯由牵引机送入专用设备后,复合材料连续自动包覆在内芯表面,形成“结构复合”与“材料复合”的“双重复合”新型铁路轨枕。所谓整体包覆式,是指轨枕包覆层一次成型,中间没有接缝,因而大大提高了可靠性和使用寿命,降低了生产成本和维护成本。再生橡塑复合材料能把橡胶的高弹性和塑料的高强度有机的结合,使其包覆外壳具有更好的弹性又具有承压强度高的特点,以此来应对铁路运输中列车轮轨动力作用;减轻振动,吸收噪音,使列车乘座更舒适,轨道结构更稳定。

图二:W槽型内芯结构轨枕
整体包覆式再生橡塑复合轨枕的主要技术特点:
·推荐国铁使用的整体包覆式再生橡塑复合轨枕的截面尺寸与Ⅲa型混凝土枕基本相当,因此,可满足高速、重载铁路对轨道纵、横向阻力的要求。
·承载能力强,能满足各种轴重(最大至35.4顿)的使用要求。
·静刚度(弹性模量)较小,减振吸噪性能好。
·轨枕绝缘性能优异,能适应轨道电路的技术要求。
·可变设计性,内芯结构及外壳尺寸均可根据轴重、速度、轨型、运量来设计,以适应各种不同工况的使用要求。
整体包覆式再生橡塑复合轨枕已通过美国交通运输技术中心(TTCI)的产品检验和测试,也满足了美国铁路工程和线路维修协会(AREMA)的要求。我国客货共线铁路、重载铁路和客运专线有砟轨道都使用新Ⅱ型和Ⅲ型予应力混凝土枕,现将有三种轨枕的主要技术指标列于下表

图三:旧木枕修复再生内芯型轨枕
经济分析
整体包覆式再生橡塑复合轨枕生产的原料是利用废轮胎、废塑料、废油漆等废弃物,制成品到寿命期后仍可再循环。按辅设100万根轨枕计算,可以再生利用的废物资源可达:废轮胎4万吨、废塑料2.8万吨、废油漆0.6万吨、其他工业废渣1万吨。环保效益、经济效益、社会效益十分明显;
减少维修成本,节省大量的人力、物力和财力;
对旧木枕可进行修复,废物利用。按修复100万根木枕计算,每年可以节约木材8.8万立方米木材;
运输成本比混凝土枕要降低60%左右;
设计寿命60年,使用寿命长,性价比寿价比高;
整体包覆式再生橡塑复合轨枕的研发与应用完全符合国家目前大力推广环保、节能减排可持续发展的有关政策,适应国家铁路建设和交通运输体的发展要求,也是我国铁路及城轨道结构的发展方向。它的推广应用既是轨枕技术的一次革命,又将带来巨大的环保效益、经济效益和社会效益。  ■
(作者:均为青岛颐安泰投资管理有限公司高级工程师 )