本发明涉及铁路信号领域，特别涉及一种有砟道床应答器防护装置。
技术背景
应答器是一种向列车车载设备提供地面信息的设备，大致可分为两类：无源应答器，无尾缆，提供固定信息；有源应答器，通过尾缆连接轨旁设备，提供可变信息。应答器安装在有砟道床钢轨中间的道床上，当列车驶过时，车载设备通过读取应答器中的信息以保证行车安全。
在应答器的使用过程中，列车高速运行时带动的石子等异物会给应答器带来危害。尤其是冬季严寒地区的列车车底易出现结冰的情况，当列车由低温地区驶向高温地区或列车有较大振动时，冰块极易脱落。脱落的冰块可能会直接撞击到应答器，造成应答器损坏，影响行车安全。
每年冬季铁路系统都会出现应答器被冰块撞击，造成安装螺栓折断、应答器壳体碎裂等情况，给列车的安全行驶带来了很大的安全隐患。
技术实现要素：
针对上述隐患，本发明提供一种有砟道床应答器防护装置，能够有效地适应有砟道床条件对应答器进行保护。
本发明提供一种分体式应答器防护装置，其适用于有砟道床的应答器防护，包括固定支架和底座，可兼容固定在ⅱ型轨枕或ⅲ型轨枕上，其中，所述底座和应答器使用结构相同的固定支架，所述固定支架为环抱轨枕固定方式；
所述底座外侧半楔形面为主要承受撞击的面，其由两个侧面及中间大圆弧过渡面组成，是中间凸两端凹且同时向上倾斜的结构形式；该大圆弧过渡面能将撞击力均匀传递到底座各处，起到破冰作用并将受到的撞击力进行分解，减小固定螺栓受到的剪切力；而碎冰沿该两个侧面向左右方向运行，减小了碎冰全部向上方运行并撞击到车底而造成次生损坏的风险；
所述底座与轨枕之间设计存在安装间隙，该间隙减小了列车行驶气流对底座紧固螺栓的影响；
所述底座的固定孔开槽面设计为倾斜面，且在满足安装螺栓工具所需空间的前提下减小了宽度；
所述应答器位于两底座之间，两侧的底座上表面高出所述应答器上表面；所述底座长度大于所述应答器的长度。
本发明同时提供一种一体式应答器防护装置，其适用于有砟道床的应答器防护，包括底座支架和底座，可兼容固定在ⅱ型轨枕或ⅲ型轨枕上，其中，所述底座支架为环抱轨枕固定方式，所述底座通过其周边四个安装孔固定在所述底座支架上；
底座和应答器安装在同一轨枕上，应答器在底座内固定在应答器支架上，底座周缘上表面高于安装后的应答器上表面；
所述底座的加强筋与轨枕之间设计有间距，当受到冰块撞击时，底座经过位移后通过该加强筋将撞击力传递至轨枕上，减小了所述底座支架受到的冲击；
安装后应答器边缘至所述底座的凹槽内边缘距离大于该加强筋至轨枕的间距，底座受撞击移动后不会接触到应答器，撞击力不会传递至应答器；
所述底座的受撞击面设计为圆弧面，增加了该面的整体强度，同时起到破冰作用并分散撞击力。
本发明的有益效果是：该防护装置的结构设计巧妙、简单，安装和维护方便，适用有砟道床的各型轨枕，降低了应答器损坏风险。
附图说明
图1a为本发明有砟道床应答器分体式防护装置的结构示意图；
图1b为对本发明有砟道床应答器分体式防护装置进行剖析的结构示意图；
图2a为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式一的支架固定示意图；
图2b为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式一的安装效果示意图；
图3a为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式二的支架固定示意图；
图3b为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式二的安装效果示意图；
图4a为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的结构示意图；
图4b为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的底面示意图；
图5a为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的支架固定示意图；
图5b为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的底座固定示意图；
图5c为对本发明有砟道床应答器一体式防护装置安装至ⅲ型轨枕进行剖析的示意图；
图5d为对本发明有砟道床应答器一体式防护装置安装至ⅱ型轨枕进行剖析的示意图；
图6为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的安装效果示意图；
图中标号说明：1分体式防护底座、2固定孔开槽面、3半楔形面、4钢轨、5ⅲ型轨枕、6应答器支架、7有源应答器、8应答器紧固螺栓、9弹簧垫圈、10平垫圈、11分体式底座紧固螺栓、12跨接支架、13尾缆、14一体式防护底座、15排水工艺孔、16加强筋、17底座支架、18一体式底座紧固螺栓、19圆弧面、20ⅱ型轨枕、21垫块。
具体实施方式
为了使本发明的技术特征、目的和效果更加明显易懂，现结合附图说明本发明的具体实施方式。
本发明的防护装置有两种，第一种为分体式防护装置，其又可分为两种安装应用方式；第二种为一体式防护装置。
有砟道床应答器分体式防护装置，采用单侧半楔形面、单侧垂直面的方形结构，安装应用方式一：应答器固定在中间轨枕上，两个防护装置固定在其相邻两侧的轨枕上(参见图2b)；安装应用方式二：应答器固定在相邻两轨枕之间，两个防护装置固定在两轨枕上(参见图3b)；两种应用方式均可对应答器形成有效地防护。
有砟道床应答器一体式防护装置，采用两侧圆弧面、中间凹槽的结构，应答器固定后位于凹槽内，防护装置通过四个安装孔间接固定在轨枕上，对应答器形成有效地防护(参见图6)。
以图2b为例，当底座1受到冰块撞击时，撞击力会转化为紧固螺栓11承受的剪切力，当超过紧固螺栓剪切力极限时，会出现螺栓折断现象。方形结构(底座1)的外侧半楔形面3(参见图1a，对应为本发明分体式防护装置的结构示意图)为主要承受撞击的面，其由两个侧面及中间大圆弧过渡面组成，而大圆弧过渡面可将撞击力均匀传递到底座1各处，避免应力集中，提高了底座1的抗击打能力，此面为中间凸两端凹且同时向上倾斜的结构形式，因此可起到破冰作用并将受到的撞击力进行分解，减小了固定螺栓11受到的剪切力，与此同时，碎冰可沿两侧面向左右方向运行，减小了碎冰全部向上方运行并撞击到车底而造成次生损坏的风险。
目前国内其他安装防护装置的固定孔开槽面(对应序号2)普遍为垂直面且宽度较大，宽度大意味着会受到更大体积的冰块撞击，垂直面意味着将承受全部的撞击力并转化为紧固螺栓承受的剪切力，因此造成紧固螺栓损坏的可能性较大。为解决该问题，本发明将底座1的固定孔开槽面2设计为倾斜面(见图1b)，且该面在满足安装螺栓工具所需空间的前提下尽可能的减小了宽度。倾斜面将受到的较小体积冰块的撞击力分解，减小了紧固螺栓11承受的剪切力，延长了其使用寿命。
图2a为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式一的支架固定示意图。应答器支架6为环抱轨枕固定方式，其可兼容固定在ⅱ型轨枕20(图5d)和ⅲ型轨枕5(图5c)上，图中以固定在ⅲ型轨枕5为例。底座1和有源应答器7(图2b)使用相同的固定支架，该支架整体结构简单，加工方便，安装便利，通用性高。
图2b为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式一的安装效果示意图。底座1固定在应答器支架6上，并通过弹簧垫圈9和平垫圈10对紧固螺栓11进行防松处理。此时底座1与轨枕之间设计存在安装间隙，此间隙称之为气流通道。当列车高速运行时，其带动的气流会对底座1前端产生冲击力，该冲击力会转化为固定螺栓11承受的剪切力。即每当有列车高速通过时，固定螺栓就会受到剪切，长此以往，会减小固定螺栓的使用寿命，而设计的该气流通道可以释放这部分气流，减小了列车行驶气流对底座紧固螺栓11的影响，延长了其使用寿命。此外，半楔形面3也可适当减小高速气流对底座1的冲击，即减小了固定螺栓11承受的剪切力，同样延长了其使用寿命。
有源应答器7同样固定在抱枕支架6上，并通过弹簧垫圈9和平垫圈10对紧固螺栓8进行防松处理。有源应答器7位于两底座1之间，应答器表面高出轨枕平面约70mm，而其两侧的底座1上表面高出轨枕约90mm，因此高速列车气流带动的石子或车底脱落的冰块会优先碰撞到底座1上。由于有源应答器7与底座1固定在不同的轨枕上，当底座1受到撞击时，不会对有源应答器7的固定产生任何影响，因此底座1可对应答器形成有效的防护。
有源应答器7安装在有砟道床后，大部分尾缆13可通过道砟掩埋的方式进行保护，但其根部处于轨枕平面上方，容易受到撞击。为解决此问题，本发明的底座1长度设计为660mm，大于有源应答器的长度495mm，因而可有效保护有源应答器尾缆13根部，避免其受到直接撞击而发生断裂的情况。
此外，若列车行驶方向固定，则可只在有源应答器7迎车面方向安装底座1，同样可以形成有效的防护，此种应用方式可适当降低成本。
图3a为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式二的支架固定示意图。两个底座1和跨接支架12同时固定在相邻的两个轨枕上的应答器支架6上，并通过弹簧垫圈9和平垫圈10对紧固螺栓11进行防松处理。
图3b为本发明有砟道床应答器分体式防护装置安装应用方式二的安装效果示意图。有源应答器7固定在跨接支架12上，并通过弹簧垫圈9和平垫圈10对紧固螺栓8进行防松处理。其防护原理与应用方式一相似。
图4a为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的结构示意图。防护底座14内设有凹槽，应答器固定后位于凹槽内。凹槽内设计有排水工艺孔15，可利用雨水将堆积在凹槽底部的灰尘排出，防止灰尘堆积尤其是灰尘中含有金属细屑时对应答器信号传输产生干扰而影响其性能。
图4b为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的底面示意图。底座14底部设计有加强筋16，增加整体强度，提高其抗击打能力。
图5a为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的支架固定示意图。底座支架17和应答器支架6结构相似，均为环抱轨枕固定方式，可兼容固定在ⅱ型轨枕20和ⅲ型轨枕5上。由于固定方式相同，所以可共用部分零件，降低了支架成本。
图5b为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的底座固定示意图。底座14通过其周边四个安装孔固定在底座支架17上，通过弹簧垫圈9和平垫圈10对紧固螺栓18进行防松处理；而应答器固定在应答器支架6上；因此虽然底座14和应答器安装在同一轨枕上，但彼此间相互独立。
图5c为对本发明有砟道床应答器一体式防护装置安装至ⅲ型轨枕进行剖析的示意图。加强筋16与ⅲ型轨枕5之间设计有3mm间距，可以保证底座14顺利安装到存在生产公差的ⅲ型轨枕5上。当受到冰块撞击时，底座14经过3mm位移后通过加强筋16将撞击力传递至轨枕上，减小了底座支架17受到的冲击，保护了底座14的紧固牢靠性。由于安装后应答器边缘至底座凹槽内边缘距离为5mm，大于加强筋16至轨枕的距离3mm，因此底座14经过撞击移动后不会接触到应答器，撞击力不会传递至应答器，起到保护应答器的作用。底座14的受撞击面设计为圆弧面19，增加了该面的整体强度，提高其抗击打能力，同时可起到破冰作用并分散撞击力。
图5d为对本发明有砟道床应答器一体式防护装置安装至ⅱ型轨枕进行剖析的示意图。由于ⅱ型轨枕20相对于ⅲ型轨枕5宽度变小，考虑到底座14的通用性，当底座14安装到ⅱ型轨枕20时，设计了垫块21，其受到挤压后填充底座14与ⅱ型轨枕20之间的间隙。当受到冰块撞击时，底座14通过垫块21将撞击力传递至轨枕上，减小了底座支架17受到的冲击，保护了底座14的紧固牢靠性。与安装至ⅲ型轨枕5相同，底座14经过撞击移动后不会接触应答器，撞击力不会传递至应答器，可以起到保护应答器的作用。该垫块21使用聚氨酯弹性材料，与高速铁路钢轨下方使用的弹性垫板材料一致，具有性能好、耐候性强、寿命长、成本低等优点。
图6为本发明有砟道床应答器一体式防护装置的安装效果示意图。有源应答器7固定在应答器支架6上，并通过弹簧垫圈9和平垫圈10对紧固螺栓8进行防松处理。
本发明设计的该两种有砟道床应答器防护装置，同样适用于防护无源应答器，唯一区别在于无源应答器没有尾缆13。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但不能用来限制本发明的保护范围。应该指出的是，对本领域的普通技术人员来讲，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
1.一种分体式应答器防护装置，其适用于有砟道床的应答器防护，包括固定支架和底座，可兼容固定在ⅱ型轨枕或ⅲ型轨枕上，其中，所述底座和应答器使用结构相同的固定支架，所述固定支架为环抱轨枕固定方式；
所述底座外侧半楔形面为主要承受撞击的面，其由两个侧面及中间大圆弧过渡面组成，是中间凸两端凹且同时向上倾斜的结构形式；该大圆弧过渡面能将撞击力均匀传递到底座各处，起到破冰作用并将受到的撞击力进行分解，减小固定螺栓受到的剪切力；而碎冰沿该两个侧面向左右方向运行，减小了碎冰全部向上方运行并撞击到车底而造成次生损坏的风险；
所述底座与轨枕之间设计存在安装间隙，该间隙减小了列车行驶气流对底座紧固螺栓的影响；
所述底座的固定孔开槽面设计为倾斜面，且在满足安装螺栓工具所需空间的前提下减小了宽度；
所述应答器位于两底座之间，两侧的底座上表面高出所述应答器上表面；所述底座长度大于所述应答器的长度。
2.根据权利要求1所述的应答器防护装置，其特征在于，若列车行驶方向固定，可只在应答器迎车面方向安装所述底座。
3.根据权利要求1所述的应答器防护装置，其特征在于，所述应答器为有源应答器或无源应答器。
4.根据权利要求3所述的应答器防护装置，其特征在于，所述两个底座和跨接支架同时固定在相邻的两个轨枕上的固定支架上，而所述应答器固定在该跨接支架上。
5.根据权利要求1所述的应答器防护装置，其特征在于，所述应答器与底座固定在不同的轨枕上，所述应答器固定在抱轨枕的所述固定支架上。
6.一体式应答器防护装置，其适用于有砟道床的应答器防护，包括底座支架和底座，可兼容固定在ⅱ型轨枕或ⅲ型轨枕上，其中，所述底座支架为环抱轨枕固定方式，所述底座通过其周边四个安装孔固定在所述底座支架上；
底座和应答器安装在同一轨枕上，应答器在底座内固定在应答器支架上，底座周缘上表面高于安装后的应答器上表面；
所述底座的加强筋与轨枕之间设计有间距，当受到冰块撞击时，底座经过位移后通过该加强筋将撞击力传递至轨枕上，减小了所述底座支架受到的冲击；
安装后应答器边缘至所述底座的凹槽内边缘距离大于该加强筋至轨枕的间距，底座受撞击移动后不会接触到应答器，撞击力不会传递至应答器；
所述底座的受撞击面设计为圆弧面，增加了该面的整体强度，同时起到破冰作用并分散撞击力。
7.根据权利要求6所述的应答器防护装置，其特征在于，当底座安装到ⅱ型轨枕时，设计了垫块，其受到挤压后填充底座与ⅱ型轨枕之间的间隙；当受到冰块撞击时，底座通过该垫块将撞击力传递至轨枕上，减小了底座支架受到的冲击。
8.根据权利要求7所述的应答器防护装置，其特征在于，所述垫块使用聚氨酯弹性材料，与高速铁路钢轨下方使用的弹性垫板材料一致。
9.根据权利要求6所述的应答器防护装置，其特征在于，所述加强筋与ⅲ型轨枕之间设计有3mm间距，可保证底座顺利安装到存在生产公差的ⅲ型轨枕上。
10.根据权利要求6所述的应答器防护装置，其特征在于，底座支架和应答器支架结构相似，可共用部分零件；所述应答器为有源应答器或无源应答器。
技术总结