便携式橡胶防溜枕木的设计与研制

    车辆防溜设备是保障铁路行车安全的重要设施。目前被广泛使用的车辆防溜设备主要有止轮顶、 停车器、 人力制动机、防溜铁鞋和防溜枕木等。防溜枕木作为与正线、 到发线无隔开设备的线路中， 停留车辆防溜的替代性技术设施， 是防止车辆溜入正线或站内的最后一道防线。

    防溜枕木在现场防溜作业中的应用较为普遍，多数车站都会配备数量不等的防溜枕木。PR防溜枕木在传统防溜枕木的基础上进行了优化设计，不仅具有传统防溜枕木的功能和特点，而且重量大幅减轻，防溜效果更加理想，操作更加简单。

本着“科技创新、安全第一、以人为本”的原则，我们进行了以下几个方面的研究，并确定了PR防溜枕木的结构：

（1）进行了PR 防溜枕木的总体设计构思及防溜制动能力的分析， 确定了其结构与材质。 PR防溜枕木由 防溜主体和连杆组成， 防溜主体采用合成橡胶， 连杆采用 5 号槽钢。

（2）进行防溜主体的结构设计， 以传统防溜枕木信息作为参考， 确定了 PR 防溜枕木防溜主体的尺寸、 卡槽深度、 槽钢的长度。

（3）防溜主体材料的研究： PR 防溜枕木在工作时受到车轮的冲击力， 防溜主体是承载冲击力的关键部件， 因此防溜主体材料的选取及配方极为重要。经反复试验最终选取的防溜主体材料具有如下特点：

        1）防溜主体摩擦系数高，耐磨性好防溜主体采用合成橡胶模压成型工艺制造，防溜主体具有较大的摩擦系数，耐磨性能好。该合成橡胶主要由天然胶、碳黑、白碳黑、二辛脂、纤维、防老化剂4010、防老化剂RB、CZ、EZ、DM、双体、硫磺等13种原料合成。合成橡胶的耐磨性与胶种关系最大，适量地提高交联程度就能提高耐磨性能。另外，用CZ做第一促进剂的耐磨性能要比其它促进剂好，也会提高一定的耐磨性能。PR防溜枕木与车轮接触直至停车的过程中，摩擦力主要由两部分构成，一是钢轨与防溜主体的摩擦力，二是车轮与防溜主体的摩擦力。从摩擦的分子机械理论角度考虑，弹性体摩擦是一个混合过程，但有两种摩擦最主要：一是合成橡胶与接触面处形成的粘合剪切力，二是刚性体与弹性体之间在反复的压缩与复原之间，其聚合物分子链之间产生相互作用，从而产生能量损耗。这种能量损耗需由外力做功予以弥补，就产生了变形损失摩擦力。与传统防溜枕木相比，PR防溜枕木在工作过程中能够提供更大的摩擦力，具有更好的防溜效果。

        2）防溜主体耐热、耐寒性好

目前，防溜枕木在全国各地的铁路车站广泛使用。由于我国南北方的温差较大，为了保证PR防溜枕木能够在高温和低温的环境下都能正常工作，对防溜主体的耐热性和耐寒性提出了更高的要求。合成橡胶的耐热性是指在高温条件下，长时间使用仍能保持原有的力学性能。合成橡胶的耐寒性是指在规定的低温下保持其弹性和正常工作的能力。PR 防溜枕木所采用的合成橡胶具有非常好的耐热性和耐寒性，能够在高温 60℃和低温-40℃环境下正常工作。该合成橡胶在高温或低温下使用时，基本不受氧、臭氧、腐蚀性化学物质、高能辐射以及机械疲劳等因素的影响，并且合成橡胶分子结构不会发生明显变化和损坏，从而能够保持较好的使用性能。

        3）防溜主体具有更高的耐腐蚀性

铁路车站所用的防溜枕木是在室外安装使用的。货车在行进的过程中，由于装载物的不同及环境的影响，使得防溜枕木在使用的过程中经常会接触到一些水、油、尘土、酸碱等腐蚀性物质，这就需要合成橡胶具有较好的耐腐蚀性。橡胶制品的耐腐蚀性能主要指其抵抗酸、碱、盐等腐蚀性介质破坏的能力。这种PR防溜枕木所采用的合成橡胶在制作过程中加入了补强填充剂，并且经过了硫化处理，提高了橡胶的耐腐蚀性能，能够有效抵挡阳光、水、油、酸、碱的腐蚀。能够适应各种恶劣天气，使用寿命长。

        4）防溜主体的重量轻，安装撤除轻便PR防溜枕木采用模压成型工艺生产，且这种合成橡胶在设计时采用蜂窝状的结构设计，在合成橡胶中间增加了若干个孔，确保在生产过程中能排除硫化时产生的热气，防止产品内部气泡的产生，使结构更加稳定，并且蜂窝状的结构设计能有效减少防溜主体的重量，使PR防溜枕木在受力效果不变的前提下重量尽可能的轻，也使其安撤变得更加方便。

        5）防溜主体强度高为保证防溜主体在止轮时的制动力充足，采用了加入纤维编织层的高强度合成橡胶以确保其强度、刚度和疲劳寿命满足使用需求。

（4）连杆的设计采用5号槽钢保证强度，槽钢上设多个减重孔以减少PR防溜枕木的整体重量。

（5）为保证防溜主体与连杆形成刚度良好的整体结构，连杆与防溜主体在连接设计上，采用方形立销连接。立销在合成橡胶压铸时固化在防溜主体内，与连杆形成十字交叉结构，防止工作时胶块与连杆之间产生晃动。

（6）传统防溜枕木卡槽与钢轨夹角为75° ，当车辆溜至传统防溜枕木时，防溜枕木杠杆力的支点不容易在另一侧的卡槽与钢轨之间建立起来，极易造成防溜枕木被推动滑行的现象产生。而PR防溜枕木防溜卡槽改为70°后，车轮轮缘与PR防溜枕木接触的同时，PR防溜枕木被压在轨面上，因角度变小，扭转力臂增长，杠杆力的支点会在另一侧的卡槽与钢轨接触的地方迅速建立，并形成扭矩。防止了PR防溜枕木被推行。斜槽 70° 的设计还可以保证当一侧车轮完全压上防溜主体后，另一侧的防溜主体也在此时对相对应的同轴车轮产生最大的止轮力。从而为车辆提供最大的防溜制动力。

（7）为使PR防溜枕木锁定在钢轨上，防溜主体上设计了铁路通用的三角锁，在保证不对防溜主体功能以及强度产生影响的前提下，竖直开槽，将三角锁嵌入防溜主体内。需要锁定时，拧动两端三角锁，其锁片就会转入轨头下方，两端的锁片即可将PR防溜枕木与两根钢轨牢牢锁定。

（8）在连杆的侧面和上表面粘有反光条起警示作用。