高速铁路轨下弹性垫板的研制
高速铁路无砟轨道隔离层及弹性垫层施工技术研究
Engineering Technology120《华东科技》高速铁路无砟轨道隔离层及弹性垫层施工技术研究刘敬银（中国铁建投资集团有限公司，广东 珠海 519000）摘要：本文对CRTSⅢ型板式无砟轨道进行简要介绍，并分别针对隔离层与弹性垫层的施工准备、技术应用与要点进行分析，最后提出此类轨道铺设、精调工艺以及质量控制措施。
力求通过本文研究，使隔离与垫层的施工质量和效率得到极大提升，促进高铁工程的顺利完成。
关键词：高速铁路；无砟轨道；隔离层；垫层施工在城市化建设背景下，铁路工程数量不断增加，对施工质量与安全提出更高要求。
无砟轨道CRTSⅢ型板结构较为安全，具有舒适性强、经久耐用的特点，使以往板式轨道的限位方式与轨道弹性得以改善，板下充填材料增加，轨道板结构得到优化，在铁路工程领域得到广泛应用。
1 CRTSⅢ型板式无砟轨道简介 CRTSⅢ型板式无砟轨道结构是我国通过原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,并结合现有无砟轨道技术,提出的具有完全自主知识产权的最新无砟轨道体系，具有稳定性强、刚度均匀等特点，由钢轨、弹性长阻力扣件构成，内部设置钢筋网片。
其作为客运专线中的新结构形式，在大量模拟试验中积累经验，现已经探索出完整的施工工艺，有代表性的应用线路：成灌线、成绵乐客专、哈大线。
主要工序为：先做好施工准备工作，对底座板、隔离层、弹性垫层进行施工，然后安装钢筋网片，对轨道板进行粗铺和细调，最后灌注混凝土后进行质量检验，主要流程如下图1所示。
图1 无砟轨道施工流程图2 隔离层与弹性垫层工艺应用 2.1 施工准备施工前组织技术人员认真学习施工组织设计,阅读、审核施工图图纸,充分了解设计意图,澄清有关技术问题,熟悉技术规范和技术标准,制定安全保证措施和应急预案。
对底座板、限位凹槽、平整度、高程中线位置等指标进行检验，使其与设计要求相符，在此情况下方可铺设垫层与土工布。
当底座混凝土的设计强度超过75%后，可利用角磨机对混凝土外表的毛刺进行打磨，利用高压风机对凹槽底面、底座表面的杂物与灰尘进行清理，确保底座与外面处于干净状态，以利于粘贴凹槽弹性垫板及隔离层摊铺平整。
城市轨道交通用聚氨酯微孔弹性减振垫板的研制
· ３２·
聚氨酯工业
１００７１—８８ 标准测试。
第 ３６ 卷
降低。 当 Ａ 组分中 ＥＧ ／ ＴＭＰ 的质量比为 １ ／ １ 时，材
２ 结果与讨论
料的拉伸强度较大，其他性能适中，制得的材料具有
２ １ Ａ 组分聚醚配比对材料性能的影响
２ ３ Ｂ 组分 ＮＣＯ 含量对材料性能的影响
三官能度交联剂，随着其含量的增加，材料硬段部分
交联程度增加，有助于材料强度的提升，但过度的交
联会破坏材料分子间的氢键作用，使材料拉伸强度
疲劳后永久变形 ／ ％
ＰＵ 微孔弹性材料
橡胶发泡材料
２４６
４０５
７ １
９ １
３
１９
３
１ ０５×１０ １０
１９ ４
１ １５
无破损
４ １
０ ７
１１
２ ８１×１０ １１
３ ３
由表 １ 可以看出，随着 ＥＰ⁃３３０Ｎ 含量的增加，
４ ５
拉伸强度 ／ ＭＰａ
５ ５
３ ４
ＮＣＯ 质量分数 ／ ％
油中体积膨胀率 ／ ％
６ ３
７ １
４ ２
３ ０
３ ５
３ ０
７ ４
７ ９
２ ７
２ ３
３ １
２ ６
由表 ３ 可以看出，随着 ＮＣＯ 含量的增加，材料
６ ５
２ ７
２ ４
数为 ５ ０％，制得聚氨酯微孔弹性减振垫板，并与现
较，两种减振垫板的材料性能及产品性能见表 ４。
表 ２ 扩链剂 ／ 交联剂配比对材料性能的影响
拉伸强度 ／ ＭＰａ
本实验固定 Ａ 组分中 ＰＴＭＧ ／ ＥＰ⁃３３０Ｎ 的质量
表 ４ 两种材料及产品性能对比
浅谈铁路高强弹性体垫板的研制
浅谈铁路高强弹性体垫板的研制摘要：铁道上使用的橡胶垫板自诞生以来，已延续使用了二十余年。
但随着铁路的跨越式发展，在运速、重载、高密度运行的情况下，对线路的减震性能，线路框架稳定性提出了更高的要求。
但由于橡胶垫板本身材质性能所限已不适应当前铁路运输的形势，重负之下产生了一系列问题，引发了“综合症”，承轨槽磨损严重，小半径区段轨枕切槽、钢轨产生波形磨损，垫板压溃、变形、失效、粘接轨底的情况屡有发生。
极大的增加了铁路工务站段的施工工作量和线路维修成本，对于橡胶垫板“先天不足”的弊病，施工单位深受其害，反映强烈，成为令人头痛的“老大难”。
关键词：铁道；橡胶垫板；性能；工务；施工一、老型橡胶垫板存在的不足之处通过收集了大量铁路线路不同区段（曲线、桥梁、隧道）、不同工作环境（高温和严寒地段，酸雨地段）的失效垫板进行认真的分析和比较，发现橡胶垫板破损情况相对严重：有的被压垮压烂、有的表面发粘如有溶解、有的僵硬失去弹性。
同时对失效垫板区段的钢轨、轨枕和线路几何尺寸的破坏进行技术评估和恢复性维修的探讨，并对尚未完全失效的垫板做了破坏性试验和测试，找出橡胶垫板的不足之处主要有：1、动静刚度不足。
垫板主要功能是抗震、减震、吸震和缓冲作用，动刚度是列车运行中复数力与复数位移的比值。
而其动刚度不足所以在列车运行的诸多外力的主要作用下过早失效。
而影响构件动刚度的最直接原因是构件的静刚度和其材质所决定的阻尼效应。
2、环境条件适应性差。
橡胶垫板对高温和严寒比较敏感，在空气中尤其是酸雨或强紫外线照射下老化进程较快。
我们在调查垫板失效情况时发现：高寒地区橡胶垫板过硬，弹性差，造成轨枕伤损和切槽现象，而且起不到减震、吸震作用，而在高温地区橡胶垫板会发生蠕变，压死粘于轨底现象，造成钢轨的波形磨损和线路长平不稳定现象，这些弊端是由于橡胶材质本身决定的。
3、使用寿命短。
即使在使用环境较好的区段也因列车的高速、重载、高密度运行而不堪重负。
究其根本是材料分子结构松散，键间链合不强而造成。
青岛研发出高铁用高性能聚氨酯微孔弹性垫板
池厂商和宁波维科等 ３ ｃ锂 电池 厂商 中得
到 批 量 应 用 ，到 ２ ０ ２ ０年 有 望 建 成 中 国 最 大 的铝 塑 膜 研 发 生 产 基 地 。
鲁 通碳 纤维 石油装 备项 目投 产
新 疆 鲁 通 新 材 料 有 限 公 司— — 碳 纤
维高端复合 材料 石 油装 备项 目在克 拉玛
・
ｌ ６
度铁路运输具有重 大意义。
新恒 东薄 膜材 料 （ 常 州 ） 有 限 公 司
目前 青 岛 海 洋 新 材 料 公 司 已 建 成 年 是 深 圳 市 新 纶 科 技 股 份 有 限 公 司 的 全 资 产５ ０ ０ ｔ 的试 生 产 线 ，并 试 用 成 功 ，有 望 子 公 司 ，也 是 新 纶 科 技 常 州 功 能 材 料 产 实 现 产 业 化 ，满 足 我 国 高 速 铁 路 和 其 他 业 园 的第 三 期 建 设 项 目。新 纶 科 技 白
２ ０ １ ３年 人 驻 西 太 湖 科 技 产 业 园 以 来 ，瞄
中国高 透 明聚丙 烯首次 出 口 日本 准 国家 十 ｊ 五 规 划 中 的 触 控 显 示 、新 能
９月 ７ １ ３， 宁 波 梅 山 保 税 港 区 ， 源 等 国 家 战 略 性 新 兴 产 业 布 局 ，打 造 消 Ｓ Ｔ Ａ Ｒ Ｓ Ｋ Ｉ Ｐ Ｐ Ｅ Ｒ 号 远 洋 货 船 鸣 笛起 航 ，镇 费 类 电子 领 域 和 新 能 源 锂 电 池 领 域 的 功 海炼 化 １ ２ ｔ 透 明 聚 丙 烯 Ｍ２ ６ Ｅ Ｔ发 往 １ ３ 能性材料生产基地 。 本 。这 不 仅 是 中 国 石 化 高 透 明 聚 丙 烯 产 此 前 ，新 纶 科 技 一 期 研 发 生 产 各 类 品 首 次 出 口 日本 ，也 是 中 国 高 透 明 聚 丙 光 学 膜 和 光 学 胶 带 等 膜 材 料 ， 已成 为 国 烯产 品首次 打 入 １ ３本 市场 ，为 聚丙 烯 产 内外 多 个 知 名 手 机 品 牌 的 主 要 供 应 商 ， 品大步 “ 走 出去 ” 奠 定 坚 实 基 础 。
一种铁路轨下弹性垫板[实用新型专利]
![一种铁路轨下弹性垫板[实用新型专利]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/e3f65025da38376bae1fae85.webp)
专利名称：一种铁路轨下弹性垫板专利类型：实用新型专利
发明人：陈飞
申请号：CN201921341049.8申请日：20190819
公开号：CN210856809U
公开日：
20200626
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种铁路轨下弹性垫板，涉及铁路轨道配件领域。
该铁路轨下弹性垫板，包括上垫板和轨枕，所述上垫板的顶部和底部分别开设有上凹槽和下凹槽，轨枕的顶部固定安装有铁轨垫板，铁轨垫板的顶部固定安装有下垫板，上垫板的底部和下垫板的顶部均固定安装有吸音板，两个吸音板之间固定安装有夹层垫。
该铁路轨下弹性垫板，通过设置螺旋道钉，通过拧紧螺旋道钉顶部的压紧螺帽，能够使轨道、弹条和挡板与轨枕压紧固定，通过设置上凹槽和下凹槽进行初步减震，当压力荷载过大时，通过填充块和减震孔进行双重减震，防止损坏上垫板和下垫板，通过设置的吸音板，有效的减小上垫板和下垫板之间所接触到的噪音。
申请人：昆山艾力克斯铁路配件有限公司
地址：215316 江苏省苏州市昆山市玉山镇城北路1255号2幢
国籍：CN
代理机构：北京棘龙知识产权代理有限公司
代理人：戴丽伟
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高速铁路轨下弹性垫板的研制_罗玉媛
表３ 不同交联剂对材料力学性能的影响 Ｔａｂ．３ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｏｎ
ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
交联剂种类
ＢＨＬ９０２１ ＢＨＬ９０２２ ＢＨＬ９０２３ ＢＨＬ９０２
拉伸强 度 ／ＭＰａ
· ７８ ·
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
２０１１ 年第 ９ 卷第 ３ 期
高速铁路轨下弹性垫板的研制
罗玉媛 １，庞金录 ２，杨光付 ３，姜志国 １
（１． 北京化工大学材料科学与工程学院，北京 １０００２９；２． 北京北方车辆集团有限公司， 北京 １０００７２；３． 海军装备技术研究所，北京 １０４２２４）
疲劳性 能 ／％ ≤ １０ ≤ １０
机 ＤＨＧ－９ ２ ４ ０ Ａ：上海一恒科学仪器有限公司； 高速分散机 Ｄｉｓｐｅｒｍａｔ ＣＮ：广州市浩美设备有 限公司；邵氏橡胶硬度计 Ｌ Ｘ－Ａ ：上海万衡精 密仪器有限公司。 １．３ 样品制备
按照配方分别配置为 Ａ 、Ｂ 组分，搅拌转速 ≥ ４ ０００ ｒ／ｍｉｎ 下混合 ３０ ｓ，然后注入 １１０℃模具 中，固化 ３０ ｍｉｎ，脱模，１００℃后固化 １０ ｈ，放 置 １ 周后进行性能测试。通过控制模具加料量， 制品密度控制在（０．８±０．０５） ｇ／ｃｍ３。 １．４ 性能测试
时维修频率高，影响准点到达目的地，因而高速
铁路都采用无砟轨道［１］。不过，无砟轨道也有一
定的弊端，如减振效果差，弹性有待提高。提
高其弹性的一个重要途径就是研制弹性好，即静
刚度低的铁垫板下弹性垫板（ 以下简称弹性垫
我国重载铁路使用热塑性弹性体轨下垫板的探讨
目 低硬度 32 25. 2 710 24. 1 不断 178 86 9. 9 10
10
TPEE 中硬度 42 32. 5 456 65. 4 不断 153 114 8. 6 10
10
丁苯橡胶 高硬度 60 45. 2 490 293 123 212 195 1 1010 1 107 78( 邵氏 A ) 15. 6 324
垫板刚度的变化将会影响列车的平稳性在重载作用下橡胶垫板的弹性变形较大易造成扣件松动不易保持扣压力我国重载铁路轨下垫板存在的问题目前我国重载铁路轨下垫板都使用橡胶垫板大轴重列车的作用下垫板伤损严重直接影响钢轨的使用寿命产生的内部应力要比普通线路的垫板高很多同样的使用周期内橡胶垫板破损情况相对严重并且产生的永久形变要比普通线路的垫目前我国重载线路上使用的轨下垫板都采用丁苯橡胶该橡胶的耐候特性相对较差紫外线和雨水等因素的作用下橡胶材料的使用寿命会大大降低同时在高频重载作用下加速了材料的老化过程导致材料过早失效通常表现为橡胶发黏会黏在钢轨底部是橡胶垫板表面发黏的照片轨下橡胶垫板失效分析针对我国重载铁路橡胶垫板出现的问题进行了现场调研和实验室试验分析认为主要有以下几方面原因垫板刚度偏低
级钢筋弹性模
1
有限元分析模型的建立
基于 A 型轨道板的结构特点 , 利用大型有限元通
图 1 混凝土板模型
用软件 ansys 对轨道板进行建模, 将混凝土板和钢筋进 行实体建模 , 建立三维实体模型。模型如图 1 和图 2 所示。计算中由于 CA 砂浆与轨道板的接触是一种完 全密贴的全支承状态, 在本文中采用现有叠合梁模型 方法, 将 CA 砂浆简化为竖向点支承弹簧 , 由于轨道板 通过 CA 砂浆层置于基础上, 基础板具有非常大的刚 度, 可将基础视为刚性, 所以 CA 砂浆以下采用竖向完 全约束。设计参数 : 轨道板尺寸 为 4 93 m 2 4 m 0 19 m, 不考虑凸形挡台, C60 混凝土的弹性模量 E c =
铁路轨下弹性垫板的结构优化与性能分析
铁路轨下弹性垫板的结构优化与性能分析铁路轨下弹性垫板的结构优化与性能分析摘要：随着铁路建设的不断发展，轨道系统的稳定性成为确保铁路安全运营的重要因素。
铁路轨下弹性垫板作为一种重要的轨道隔离装置，对于减少振动噪声和延长轨道使用寿命起到关键作用。
本文通过结构优化与性能分析，探索了铁路轨下弹性垫板在提高铁路线路性能方面的潜力。
1. 引言铁路是一种高速、大负荷的交通工具，对于线路的运行平稳性和稳定性要求较高。
而传统的铁路设计中，轨道和支架之间通常采用混凝土垫板作为隔离层，但其刚性较高，无法有效吸收振动和噪声。
为了解决这一问题，铁路轨下弹性垫板应运而生。
2. 弹性垫板的结构优化（1）材料优化：弹性垫板通常采用橡胶材料，其弹性模量和抗拉强度对性能起着重要影响。
本文通过材料优选实验，选取了具有良好弹性性能和耐久性的高分子材料。
（2）结构优化：弹性垫板的结构设计关键在于减震和弹性特性的平衡。
通过有限元分析，优化了垫板的厚度、孔洞位置和形状等参数，提高了其刚度和抗压性能。
同时，采用交错分布孔洞的设计，增强了弹性垫板的减震效果。
3. 性能分析（1）减震性能：通过振动试验对比传统垫板和优化后的弹性垫板，结果显示优化后的弹性垫板在吸振效果上表现出更优异的性能。
其合理的孔洞设计可以有效降低振动传递，减少轨道上的振动和噪声产生。
（2）动态响应：采用有限元软件对优化后的弹性垫板进行动态响应分析。
结果显示，优化后的弹性垫板具有较高的刚度和良好的弹性回弹性能，在列车通过和变形恢复过程中，能够及时吸收能量和恢复形状，保持线路的平稳性。
4. 应用前景铁路轨下弹性垫板作为轨道隔离装置的重要组成部分，具有良好的减振性能和噪声控制能力。
其结构优化和性能分析结果表明，在提高线路平稳性和稳定性方面具有巨大潜力。
未来的研究方向包括优化材料选择、结构设计和性能评价等方面，进一步提升铁路轨下弹性垫板的性能。
结论：本文通过结构优化与性能分析，探索了铁路轨下弹性垫板的潜力。
无砟轨道A型弹性垫板的研制
性能测试 2拉断永久变形 按照9:;< ,&+"&$$5进行检测 &静态压缩量 先 进 行 试 件 预 压 以 2&=>;66 的 速 度 垂 向 加 载 至&,=> 然后卸载 如此加载)次后静停130 以? &=>;66 的速度垂向加载至&%=>后 静停230后立即 读数所读取数据的均值即为静态压缩量 )撕裂强度 按9:;< ,&5@&$$+进行检测 %其他 硬度拉伸强度拉断伸长率恒定压缩永久变 形和热空气老化按9:A< ,)2"&$$+9:B< ,&+C&$$5 9:B< **,5"2551和9:B< ),2&"&$$2进行
表 弹性垫板成品物理性能
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主要原材料 三 元 乙 丙 橡 胶 牌 号 ()*+(,,$+ 德 国 朗 盛 过 氧化异丙苯-./氧化锌等材料为市售工业品 设备和仪器 密炼机佰弘机械有限公司双辊开炼机佰弘 机械有限公司平板硫化机邢台维斯特机械有限公 司电子拉力机上海华龙测试仪器有限公司邵尔! 型橡胶硬度计江都市精艺试验机械有限公司静态 压缩量长春市智能仪器设备有限公司 胶料制备 混炼胶制备混炼在密炼机上进行投入三元 乙 丙 橡 胶 塑 炼 %,0依 次 加 入 氧 化 锌 硬 脂 酸 防 老
轨道用聚氨酯弹性垫板的研究开发
轨道用聚氨酯弹性垫板的研究吴义春李春兰徐志磊鲍建超刘海蓉（北京科聚化工新材料有限公司，北京，102200）摘要：本文通过低压发泡浇注机制备了高铁用弹性垫板，并分别考察了三官能度聚醚与两官能度聚醚以及两者之间的质量比例对弹性垫板老化前后拉伸强度、老化前后断裂伸长率、动静刚度比、压缩永久变形、工作电阻以及耐油性膨胀比的影响。
实验发现：（1）随着三官能度聚醚质量的减少，两官能度聚醚质量的增加，弹性垫板老化前后拉伸强度逐渐降低；老化前后断裂伸长率、动静刚度比、压缩永久变形和耐油性膨胀比逐渐增加；工作电阻先增加而后下降；（2）当三官能度聚醚与两官能度聚醚的质量比例为20/80的时候，弹性垫板的综合性能比较好：弹性垫板老化前后的拉伸强度、老化前后断裂伸长率分别为：3.1MPa 和3.05MPa，280.1%和191.1%，动静刚度比为1.38，压缩永久变形为3.21%，工作电阻为1.4×1012Ω，耐油性膨胀比为3.2%。
关键词：聚氨酯弹性垫板；断裂伸长率；动静刚度比；压缩永久变形；工作电阻；耐油性体积膨胀比高速铁路轨道根据轨道结构形式的不同，可分为有砟轨道和无砟轨道。
有砟轨道是较为传统的结构形式，在国内外获得广泛应用，其建设费用低、噪声传播范围小、建设周期段，但随着铁路运营速度要求的提高，有砟轨道面临临界速度、桥上稳定性、道砟飞溅等问题难以解决[1]。
无砟轨道是用耐久性好、塑性形变小的材料替代道砟材料的一种轨道结构形式，由于碎石道砟道床，轨道保持几何形状的能力提高，轨道稳定性相应提高，维修工作量减小，社会经济效益显著等优点，在国内外越来越受重视，已经成为高速铁路轨道结构的发展方向[2-3]。
弹性垫板是一种微孔弹性体材料，此产品采用工厂预制、现场安装的工艺，铺设在Ⅱ型板轨道下，起到减小震动、降低噪音的作用（如图1所示）。
1图1 高铁用弹性垫板在高铁上应用示意图目前弹性垫板已经应用到了高速铁路的建设当中了。