專利名稱：順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及列車軌道技術(shù)領(lǐng)域，確切地說是順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法。
背景技術(shù)：
為應(yīng)對(duì)溫差給鋼軌帶來的脹縮問題，普通軌道在鋼軌連接處留有橫向空隙，雖避免了溫差應(yīng)力給鋼軌帶來的危害，但列車通過時(shí)車輪對(duì)鋼軌接頭形成巨大撞擊，產(chǎn)生震動(dòng)和噪音，耗損能量，車速也受到嚴(yán)重影響和制約，鋼軌在接頭處還經(jīng)常發(fā)生破損，減損了軌道的使用壽命。無縫鋼軌雖然避免了這些問題，但在溫差巨大的北方冬夏兩季卻有斷軌、脹軌的安全隱患，對(duì)軌道進(jìn)行的晝夜巡查，無法排除高強(qiáng)度反復(fù)拉抻、擠壓給鋼軌帶來的金屬疲勞，鋼軌或路基構(gòu)件一旦發(fā)生裂紋將需大量更換并危及行車安全。為克服這兩種方法帶來的弊端，人們提出了各種方案，如將鋼軌連接處的橫向空隙改成斜向空隙或大的斜縫、將一個(gè)橫向空隙變成兩個(gè)有一定距離的半個(gè)橫向空隙、在橫向空隙處加塞塑料板等等，不一而足，但均因其局限性而不被采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，它能有效解決鋼軌脹縮等諸多問題，避免列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)并徹底排除鐵路的斷軌、脹軌等安全隱患，不但延長(zhǎng)軌道的使用壽命，還減少其維護(hù)費(fèi)用。為解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明的技術(shù)方案是順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，將鋼軌分成裸鋼軌和鋼軌連接頭，通過鋼軌連接頭的特殊構(gòu)造將軌道各段鋼軌連接處的橫向空隙轉(zhuǎn)換成順向的細(xì)縫；鋼軌連接頭在工廠集中加工，成批生產(chǎn)，然后焊接在鋼軌的兩端。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果(1)與普通鋼軌相比，本發(fā)明的鋼軌在列車經(jīng)過時(shí)無震動(dòng)、低噪音、大幅度提高列車運(yùn)行速度并節(jié)省能源消耗、減少軌道維護(hù)費(fèi)用。(2)使用本發(fā)明對(duì)普通軌道稍加改造，人們?cè)诔俗疖?、輕軌和地鐵時(shí)將享受更多的舒適、安全和快捷，提高了人們的生活質(zhì)量和工作、學(xué)習(xí)效率。(3)與無縫鋼軌相比，本發(fā)明降低高速鐵路的施工難度，減少其投資成本和維護(hù)費(fèi)用，徹底排除了斷軌、脹軌等安全隱患，減弱鋼軌的金屬疲勞，提高了鋼軌的使用壽命。


圖1為橫向空隙與順向細(xì)縫轉(zhuǎn)換之前示意圖；圖2為橫向空隙向順向細(xì)縫轉(zhuǎn)換過程示意圖；圖3為向順向細(xì)縫轉(zhuǎn)換過程線路回折示意圖；圖4為橫向空隙向順向細(xì)縫轉(zhuǎn)換完畢效果圖5為兩個(gè)鋼軌連接頭在低溫冷縮時(shí)的構(gòu)造示意圖；圖6為兩個(gè)鋼軌 連接頭在高溫?zé)崦洉r(shí)的構(gòu)造示意圖；圖7為在鋼軌連接頭上增多卯槽數(shù)量加大順向細(xì)縫細(xì)度的方法示意圖；圖8為在鋼軌連接頭上增多榫頭數(shù)量加大順向細(xì)縫細(xì)度的方法示意圖；圖9為鋼軌連接頭實(shí)物圖；圖10為鋼軌連接處實(shí)物圖。
具體實(shí)施方案附圖標(biāo)記含義軌面1、軌冠2、軌座3、榫頭4、卯槽5、榫頭峰6，卯槽底7、榫頭根 8、卯槽口 9、順向細(xì)縫10、固定螺栓孔11、加固板12。將橫向空隙轉(zhuǎn)換為順向細(xì)縫的方法將橫向空隙分割成與其垂直的若干個(gè)順向相鄰的小矩形，矩形的長(zhǎng)度等于橫向空隙的寬度，矩形的寬度乘以矩形的數(shù)量等于橫向空隙的長(zhǎng)度，如圖1所示；各小矩形向一側(cè)平行移動(dòng)，讓其一角與一條斜線相連并均勻延伸，如圖2所示；當(dāng)各矩形之間的位置符合要求時(shí)再往回折，如圖3所示；當(dāng)?shù)谝粋€(gè)小矩形回到原來位置時(shí)轉(zhuǎn)換完畢，如圖4所示。小矩形的方向順著鋼軌的方向，故為順向，現(xiàn)實(shí)中，小矩形的寬度只相當(dāng)于橫向空隙寬度的幾十分之一，故稱細(xì)縫。順向、細(xì)縫是列車車輪經(jīng)過鋼軌連接頭時(shí)沒有撞擊、不發(fā)生震動(dòng)的重要原因。按上述方法，將鋼軌上各小矩形沿著斜線移動(dòng)并回轉(zhuǎn)形成的類似等腰三角形的部位稱為榫頭或卯槽。連接鋼軌時(shí)每?jī)蓚€(gè)相配套的連接頭構(gòu)成一組，一個(gè)連接頭具有若干大小和形狀完全相同的榫頭，另一個(gè)則具有相同數(shù)量并與之對(duì)應(yīng)著的卯槽，榫頭之間、卯槽之間、榫頭與卯槽之間，以及榫頭卯槽與鋼軌接頭之間的位置、方向和咬合對(duì)應(yīng)等各種關(guān)系，如圖5、圖6 所示。榫頭、卯槽的結(jié)構(gòu)如圖7、圖8所示，榫頭由榫頭峰、榫頭腰、榫頭根三部分構(gòu)成，為由若干高度相同的矩形疊加而成的類似等腰三角形的圖形，卯槽由卯槽底、卯槽坡、卯槽口三部分構(gòu)成，也由若干高度相同并與榫頭對(duì)應(yīng)著的矩形疊加而成的類等腰三角形的圖形。榫頭峰為高度遠(yuǎn)大于寬度的矩形，其高度適當(dāng)大于根據(jù)該鋼軌長(zhǎng)度和所在區(qū)域的溫差計(jì)算得出的最大膨脹和最大收縮的長(zhǎng)度差，以最大收縮時(shí)一端的榫頭峰仍未完全脫離另一端的卯槽底、最大膨脹時(shí)一端的榫頭峰剛接觸到另一端卯槽底底部為宜，其寬度適當(dāng)小于或等于每個(gè)車輪從鋼軌上經(jīng)過形成的線的寬度，該線的寬度一般在鋼軌軌面寬度的 1/30 1/20之間；卯槽的各部位深度與寬度的確定與榫頭同，并以容下榫頭為必要條件。相疊加形成榫頭的各矩形的寬度，以與榫頭峰相鄰的矩形始，其寬度依次為榫頭峰寬度的3倍、5倍、7倍；構(gòu)成每個(gè)榫頭的矩形數(shù)量，包括榫頭峰在內(nèi)一般以4個(gè)為宜；卯槽各矩形寬度與數(shù)量以此類推。鋼軌連接頭上相鄰并列的榫頭之間的空隙為另一連接頭的卯槽，反之亦然；并列的榫頭或卯槽數(shù)量的確定一般以3至4個(gè)榫頭或卯槽為宜。具體數(shù)量和尺寸的確定，一般先根據(jù)細(xì)縫的大概寬度選定每個(gè)榫頭或卯槽疊加矩形的層數(shù)，推測(cè)出卯槽口的大概寬度，進(jìn)而確定每根鋼軌連接頭上榫頭和卯槽的數(shù)量，然后往回推算并依次確定卯槽口、榫頭頭根、卯槽底、榫頭峰、以及各疊加層等部位的寬度。至于其各部位的高度的確定，依照已經(jīng)確定的榫頭峰的高度進(jìn)一步確定。加工生產(chǎn)鋼軌連接頭時(shí)由鋼軌生產(chǎn)廠 家按圖紙生產(chǎn)出鋼軌連接頭的毛坯，再成批或單獨(dú)在各種機(jī)床上進(jìn)行精細(xì)加工，也可使用同一型號(hào)的鋼軌截取連接頭進(jìn)行加工生產(chǎn)。加工后的實(shí)物如圖9所示。焊接時(shí)一般在鋪軌現(xiàn)場(chǎng)用鋁熱焊法進(jìn)行焊接，先將對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋼軌連接頭對(duì)接咬合，榫頭峰探進(jìn)卯槽底的深度根據(jù)鋪軌現(xiàn)場(chǎng)歷史最大溫差和當(dāng)時(shí)的溫度等諸因素決定，然后將該組連接頭與兩條需連接的鋼軌對(duì)準(zhǔn)、擺齊，再進(jìn)行焊接、打磨，最后安裝固定板進(jìn)行加固。焊接后的連接處實(shí)物如圖10所示。
權(quán)利要求
1.一種順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，將鋼軌分成裸鋼軌和鋼軌連接頭，通過鋼軌連接頭的特殊構(gòu)造將軌道各段鋼軌連接處的橫向空隙轉(zhuǎn)換成順向細(xì)縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于將橫向空隙分割成與其垂直的若干個(gè)順向相鄰的若干小矩形，矩形的長(zhǎng)度等于橫向空隙的寬度，矩形的寬度乘以矩形的數(shù)量等于橫向空隙的長(zhǎng)度；各小矩形向一側(cè)平行移動(dòng)，讓其一角與一條斜線相連并均勻延伸；當(dāng)各矩形之間的位置符合要求時(shí)再往回折，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)小矩形回到原來位置時(shí)轉(zhuǎn)換完畢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，連接鋼軌時(shí)每?jī)蓚€(gè)相配套的連接頭構(gòu)成一組，一個(gè)連接頭具有的榫頭，另一個(gè)則具有相同數(shù)量并與之對(duì)應(yīng)著的卯槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，榫頭由榫頭峰、榫頭腰、榫頭根三部分構(gòu)成，為由若干高度相同的矩形疊加而成，卯槽由卯槽底、卯槽坡、卯槽口三部分構(gòu)成，也由若干相同高度并與榫頭對(duì)應(yīng)著的矩形疊加而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，榫頭峰為高度遠(yuǎn)大于寬度的矩形，其高度適當(dāng)大于根據(jù)該鋼軌長(zhǎng)度和所在區(qū)域的溫差計(jì)算得出的最大膨脹和最大收縮的長(zhǎng)度差，以最大收縮時(shí)一端的榫頭峰仍未完全脫離另一端的卯槽底、最大膨脹時(shí)一端的榫頭峰剛接觸到另一端卯槽底底部為宜，其寬度適當(dāng)小于或接近每個(gè)車輪從鋼軌上經(jīng)過形成的線的寬度；卯槽的各部位深度與寬度的確定與榫頭同，并以容下榫頭為必要條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，相疊加形成榫頭或卯槽的各矩形的數(shù)量，包括榫頭峰或卯槽底在內(nèi)為3至5個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，鋼軌連接頭上并列的榫頭之間的空隙為另一連接頭的卯槽，反之亦然；并列的榫頭或卯槽數(shù)量確定為3至5個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，具體數(shù)量和尺寸的確定，一般先根據(jù)細(xì)縫的大概寬度選定每個(gè)榫頭或卯槽疊加矩形的層數(shù)，推測(cè)出卯槽口的大概寬度，進(jìn)而確定每根鋼軌連接頭上榫頭和卯槽的數(shù)量，然后往回推算并依次確定卯槽口、榫頭頭根、卯槽底、榫頭峰、以及各疊加層等部位的寬度。至于其各部位的高度的確定，依照已經(jīng)確定的榫頭峰的高度進(jìn)一步確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，加工生產(chǎn)鋼軌連接頭時(shí)由鋼軌生產(chǎn)廠家按圖紙生產(chǎn)出鋼軌連接頭的毛坯，再成批或單獨(dú)在各種機(jī)床上進(jìn)行精細(xì)加工，也可使用同一型號(hào)的鋼軌截取連接頭進(jìn)行加工生產(chǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，其特征在于，焊接時(shí)一般在鋪軌現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接，先將對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鋼軌連接頭對(duì)接咬合，榫頭峰探進(jìn)卯槽底的深度根據(jù)鋪軌現(xiàn)場(chǎng)歷史最大溫差和當(dāng)時(shí)的溫度等諸因素決定，然后將該組連接頭與兩條需連接的鋼軌對(duì)準(zhǔn)、擺齊，再進(jìn)行焊接，再打磨，在安裝固定板進(jìn)行加固。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種順向、細(xì)縫、無震動(dòng)、無溫差應(yīng)力鋼軌及制作、安裝方法，鋼軌分成裸鋼軌和鋼軌連接頭，連接頭通過特殊構(gòu)造將鋼軌連接處的橫向空隙轉(zhuǎn)換成順向細(xì)縫，列車經(jīng)過時(shí)不出現(xiàn)震動(dòng)。每?jī)蓚€(gè)相配套的連接頭為一組，具有若干大小和形狀完全相同的榫頭及與之配套的卯槽。連接頭在工廠集中生產(chǎn)加工，在鋪軌現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)先將對(duì)應(yīng)的每組連接頭對(duì)接咬合，榫頭峰探進(jìn)卯槽底的深度根據(jù)鋪軌現(xiàn)場(chǎng)歷史最大溫差和當(dāng)時(shí)的溫度等諸因素決定，然后將該組連接頭與兩條需連接的鋼軌對(duì)準(zhǔn)、擺齊，再進(jìn)行焊接、打磨，再安裝固定板進(jìn)行加固。本發(fā)明有效解決鋼軌脹縮等問題，避免列車震動(dòng)，減輕高鐵軌道的金屬疲勞，徹底排除鐵路的斷軌、脹軌等安全隱患。
文檔編號(hào)E01B11/44GK102433808SQ20111045200
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者單景州 申請(qǐng)人:單景州