便攜式橡膠防溜枕木的設計與研制

    車輛防溜設備是保障鐵路行車安全的重要設施。目前被廣泛使用的車輛防溜設備主要有止輪頂、 停車器、 人力制動機、防溜鐵鞋和防溜枕木等。防溜枕木作為與正線、 到發線無隔開設備的線路中， 停留車輛防溜的替代性技術設施， 是防止車輛溜入正線或站內的最后一道防線。

    防溜枕木在現場防溜作業中的應用較為普遍，多數車站都會配備數量不等的防溜枕木。PR防溜枕木在傳統防溜枕木的基礎上進行了優化設計，不僅具有傳統防溜枕木的功能和特點，而且重量大幅減輕，防溜效果更加理想，操作更加簡單。

本著“科技創新、安全第一、以人為本”的原則，我們進行了以下幾個方面的研究，并確定了PR防溜枕木的結構：

（1）進行了PR 防溜枕木的總體設計構思及防溜制動能力的分析， 確定了其結構與材質。 PR防溜枕木由 防溜主體和連桿組成， 防溜主體采用合成橡膠， 連桿采用 5 號槽鋼。

（2）進行防溜主體的結構設計， 以傳統防溜枕木信息作為參考， 確定了 PR 防溜枕木防溜主體的尺寸、 卡槽深度、 槽鋼的長度。

（3）防溜主體材料的研究： PR 防溜枕木在工作時受到車輪的沖擊力， 防溜主體是承載沖擊力的關鍵部件， 因此防溜主體材料的選取及配方極為重要。經反復試驗最終選取的防溜主體材料具有如下特點：

        1）防溜主體摩擦系數高，耐磨性好防溜主體采用合成橡膠模壓成型工藝制造，防溜主體具有較大的摩擦系數，耐磨性能好。該合成橡膠主要由天然膠、碳黑、白碳黑、二辛脂、纖維、防老化劑4010、防老化劑RB、CZ、EZ、DM、雙體、硫磺等13種原料合成。合成橡膠的耐磨性與膠種關系最大，適量地提高交聯程度就能提高耐磨性能。另外，用CZ做第一促進劑的耐磨性能要比其它促進劑好，也會提高一定的耐磨性能。PR防溜枕木與車輪接觸直至停車的過程中，摩擦力主要由兩部分構成，一是鋼軌與防溜主體的摩擦力，二是車輪與防溜主體的摩擦力。從摩擦的分子機械理論角度考慮，彈性體摩擦是一個混合過程，但有兩種摩擦最主要：一是合成橡膠與接觸面處形成的粘合剪切力，二是剛性體與彈性體之間在反復的壓縮與復原之間，其聚合物分子鏈之間產生相互作用，從而產生能量損耗。這種能量損耗需由外力做功予以彌補，就產生了變形損失摩擦力。與傳統防溜枕木相比，PR防溜枕木在工作過程中能夠提供更大的摩擦力，具有更好的防溜效果。

        2）防溜主體耐熱、耐寒性好

目前，防溜枕木在全國各地的鐵路車站廣泛使用。由于我國南北方的溫差較大，為了保證PR防溜枕木能夠在高溫和低溫的環境下都能正常工作，對防溜主體的耐熱性和耐寒性提出了更高的要求。合成橡膠的耐熱性是指在高溫條件下，長時間使用仍能保持原有的力學性能。合成橡膠的耐寒性是指在規定的低溫下保持其彈性和正常工作的能力。PR 防溜枕木所采用的合成橡膠具有非常好的耐熱性和耐寒性，能夠在高溫 60℃和低溫-40℃環境下正常工作。該合成橡膠在高溫或低溫下使用時，基本不受氧、臭氧、腐蝕性化學物質、高能輻射以及機械疲勞等因素的影響，并且合成橡膠分子結構不會發生明顯變化和損壞，從而能夠保持較好的使用性能。

        3）防溜主體具有更高的耐腐蝕性

鐵路車站所用的防溜枕木是在室外安裝使用的。貨車在行進的過程中，由于裝載物的不同及環境的影響，使得防溜枕木在使用的過程中經常會接觸到一些水、油、塵土、酸堿等腐蝕性物質，這就需要合成橡膠具有較好的耐腐蝕性。橡膠制品的耐腐蝕性能主要指其抵抗酸、堿、鹽等腐蝕性介質破壞的能力。這種PR防溜枕木所采用的合成橡膠在制作過程中加入了補強填充劑，并且經過了硫化處理，提高了橡膠的耐腐蝕性能，能夠有效抵擋陽光、水、油、酸、堿的腐蝕。能夠適應各種惡劣天氣，使用壽命長。

        4）防溜主體的重量輕，安裝撤除輕便PR防溜枕木采用模壓成型工藝生產，且這種合成橡膠在設計時采用蜂窩狀的結構設計，在合成橡膠中間增加了若干個孔，確保在生產過程中能排除硫化時產生的熱氣，防止產品內部氣泡的產生，使結構更加穩定，并且蜂窩狀的結構設計能有效減少防溜主體的重量，使PR防溜枕木在受力效果不變的前提下重量盡可能的輕，也使其安撤變得更加方便。

        5）防溜主體強度高為保證防溜主體在止輪時的制動力充足，采用了加入纖維編織層的高強度合成橡膠以確保其強度、剛度和疲勞壽命滿足使用需求。

（4）連桿的設計采用5號槽鋼保證強度，槽鋼上設多個減重孔以減少PR防溜枕木的整體重量。

（5）為保證防溜主體與連桿形成剛度良好的整體結構，連桿與防溜主體在連接設計上，采用方形立銷連接。立銷在合成橡膠壓鑄時固化在防溜主體內，與連桿形成十字交叉結構，防止工作時膠塊與連桿之間產生晃動。

（6）傳統防溜枕木卡槽與鋼軌夾角為75° ，當車輛溜至傳統防溜枕木時，防溜枕木杠桿力的支點不容易在另一側的卡槽與鋼軌之間建立起來，極易造成防溜枕木被推動滑行的現象產生。而PR防溜枕木防溜卡槽改為70°后，車輪輪緣與PR防溜枕木接觸的同時，PR防溜枕木被壓在軌面上，因角度變小，扭轉力臂增長，杠桿力的支點會在另一側的卡槽與鋼軌接觸的地方迅速建立，并形成扭矩。防止了PR防溜枕木被推行。斜槽 70° 的設計還可以保證當一側車輪完全壓上防溜主體后，另一側的防溜主體也在此時對相對應的同軸車輪產生最大的止輪力。從而為車輛提供最大的防溜制動力。

（7）為使PR防溜枕木鎖定在鋼軌上，防溜主體上設計了鐵路通用的三角鎖，在保證不對防溜主體功能以及強度產生影響的前提下，豎直開槽，將三角鎖嵌入防溜主體內。需要鎖定時，擰動兩端三角鎖，其鎖片就會轉入軌頭下方，兩端的鎖片即可將PR防溜枕木與兩根鋼軌牢牢鎖定。

（8）在連桿的側面和上表面粘有反光條起警示作用。