專利名稱：剖半對稱插入式鐵路鐵軌減震消音連接法的制作方法
剖半對稱插入式鐵路鐵軌減震消音連接法亦可簡稱為“剖半鐵軌連接法”。
剖半鐵軌連接法這一技術成果廣泛實用于國家鐵路現(xiàn)代化建設技術領域。推出這一技術的目的旨在為國家九五計劃期間的鐵路現(xiàn)代化建設提供最先進、最經(jīng)濟而又切實可行、行之有效的技術服務。
自從火車問世以來，傳統(tǒng)的鐵路鐵軌連接法一直沿用至今，即將每根鐵軌的兩端兩兩相連，鐵軌兩邊用鐵夾板穿螺栓連接固定，為了克服自然界熱脹冷縮規(guī)律對鐵軌的影響，每兩根鐵軌連接處都預留有少許缺口，以適應春夏秋冬氣溫不同鐵軌或伸長或縮短的變化。列車營運的實踐證明，這些存留在鐵軌上或大或小的缺口至少有以下四個缺點。
一是列車產(chǎn)生震動和噪音的根源。實地觀察證明，運行中列車每分每秒發(fā)出的“咚咚咚——咚咚咚——”的有規(guī)律的響聲，都是每組車輪滾過鐵軌連接處缺口時車輪與鐵軌兩端發(fā)生碰擊所發(fā)出的聲音。由于車輪負重量大，車輪與鐵軌硬度大，車輪滾動速度快，所以，既使是很小的碰擊，都會發(fā)出很大的噪音。
又由于兩根平行鐵軌上的每一處缺口并非都在互相對應的位置上(見附

圖1)，致使每組四個兩兩對應的車輪并不是回回同時通過鐵軌上的缺口，有時左邊的兩個車輪通過缺口，右邊的兩個車輪卻沒有遇到缺口，有時則反之，這樣一來，由于兩邊車輪的此起彼伏，勢必導致整節(jié)車廂左右搖擺不定。又由于車廂底部彈簧鋼墊圈的壓縮或伸展的作用，更加增加了這種擺幅，從而極大地影響了列車行駛中的平穩(wěn)性。
二是加大了列車運行的阻力。為了能夠簡明扼要地說明問題，不妨先做一個簡單的小實驗將一個火車輪子A直立在鐵軌表面的平展處，用力推動車輪往左邊方向轉動，記下這個能使車輪轉動的最小力a；再將車輪A直立在鐵軌的缺口處，用力推動車輪同樣往左邊方向轉動，然后記下這個能使車輪轉動的最小力b，結果證明，力b一定大于力a，這說明車輪A通過鐵軌平展處和缺口處所受到的阻力是不相同的(見附圖2)。一節(jié)車廂有兩組八個車輪，一列列車拖有十多節(jié)甚至幾十節(jié)車廂，每節(jié)車廂載重數(shù)十噸，試想一下，這樣的列車要越過成千上萬乃至數(shù)不清的鐵軌缺口，得克服多么大的阻力才能奔駛向前，如果消除了鐵軌上所有的缺口，則這些阻力將直接變?yōu)闋恳熊嚽斑M的有效動力。
三是旅客乘坐缺乏舒適感。每個人都有乘坐火車的親身經(jīng)歷，巨大的噪音不絕于耳，強烈的震動和搖擺使人如同置身于搖籃之中，車廂內(nèi)行走更覺得搖搖晃晃，分分秒秒都不得安寧，既使躺在臥鋪上，也分明覺得自己的大腦隨著列車的運行而不停地受到震動，令人難受和煩躁，所以旅行中很容易疲勞或產(chǎn)生種種不適。
四是加快了鐵軌兩端磨損和變形，影響列車行駛安全，不利提高列車行駛速度。成百上千個飛轉的車輪毫無規(guī)律地從鐵軌上數(shù)不清的缺口處極快速地落下和跳起，不僅使列車產(chǎn)生巨大的噪音、震動和搖擺，而且由于鐵軌缺口處與車輪不斷碰撞，從而加快了鐵軌兩端的磨損和變形，容易導致車輪出軌，發(fā)生行車事故，影響列車行駛安全，同時亦不利提高列車行駛速度。
由于有以上四個方面的不利因素存在，所以，縱觀現(xiàn)行列車的運行狀態(tài)，實際上是每節(jié)車廂乃至整列列車是在不停地上下跳動、左右搖擺中隆隆前行，所以，在確保安全的前提下其行駛速度是很難提高的。據(jù)悉“九·五”計劃期間我國的鐵路列車運行速度將要求達到每小時一百六十公里以上，比現(xiàn)在的行駛速度幾乎增加一倍，因此，如不在鐵路建設或改造上下一番功夫，要實現(xiàn)這個目標困難是很大的。
從以上論述和分析，可知現(xiàn)行鐵路列車運行中的種種弊端都是由鐵軌連接處所留下的無數(shù)個小小缺口所造成。但又不能不留缺口，不然鐵軌就無法適應熱脹冷縮這一自然規(guī)律的影響，照此看來似乎這個問題實在無法解決。
剖半鐵軌連接法則可以從根本上徹底解決這一難題，從而使上述種種弊端迎刃而解。其具體方法如下1、所采用鐵軌的型號和規(guī)格不變(今后新出廠的鐵軌可直接按剖半鐵軌連接法對鐵軌的設計要求制造)。在每根鐵軌的兩端量取50毫米的長度，至上向下從中間鋸開分為兩邊，每邊上平面寬約35毫米，下平面寬約55毫米，然后一端鋸掉左半邊，保留右半邊；另一端則鋸掉右半邊，保留左半邊，每根鐵軌均按此制作(見附圖3)。
2、將以上形狀的鐵軌兩兩相接，一根鐵軌的頂端凸出部分插入另一根鐵軌頂端凹進的部分，相疊30毫米，則相疊30毫米部分的左右兩邊各形成長20毫米的半邊缺口(見附圖4)。
3、按現(xiàn)行常規(guī)方法，用鐵夾板、螺栓、螺帽在鐵軌連接處將鐵軌固定，連接完畢。
剖半鐵軌連接法同現(xiàn)行傳統(tǒng)鐵軌連接法的區(qū)別，在于剖半鐵軌連接法采用每根鐵軌兩端剖半截取、對稱插入、部分重疊的辦法，將鐵軌連接處的全缺口變成了半缺口(見附圖5)。這樣，當車輪通過半邊缺口時，車輪一半懸空，另一半照樣落在鐵軌上，因此車輪始終滾動在一條沒有間斷且基本水平的直線上，不會落下、跳起發(fā)生碰擊，所以震動和噪音便會降至最低限度。同時阻力減小，安全系數(shù)增強。車輪通過半邊缺口時，車輪半邊懸空通過的距離僅為20毫米，所以對車輪的承受力沒有什么影響。
當自然界氣溫升高時，鐵軌受熱伸長，半邊缺口變小，重疊部分增長；當自然界氣溫下降時，鐵軌遇冷縮短，半邊缺口變大，重疊部分縮短。至于半邊缺口預留的最佳尺寸，可根據(jù)鐵路部門多年的實踐經(jīng)驗修正確定，其他相關的數(shù)據(jù)，亦可做適當調整，以適應客觀實際。
剖半鐵軌連接法從根本上解決了傳統(tǒng)鐵軌連接法不能解決的一系列缺點，具有減震、消音、增速、節(jié)能、平穩(wěn)、安全、舒適等優(yōu)點，而且技術簡單、切實可行，無須增加投資，具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。
除了剖半鐵軌連接法之外，還有另外兩種鐵軌連接法可以達到列車行駛時減震消音的目的，即“斜面插入連接法”和“中心插入連接法”，但效果均不及剖半鐵軌連接法(見附圖6)。
比如“中心插入連接法”，不僅鐵軌造型比較復雜，而且由于鐵軌表面略呈弧形，如果將兩條相連鐵軌在連接處一端截去兩邊最低部分保留中心處最高部分，另一端則截去中心處最高部分而保留兩邊最低部分，這樣，鐵軌的表面便形成了一個很小的高低差，當車輪滾過這段距離時，無疑是從高處滾向低處或者從低處滾向高處，于是同樣便會產(chǎn)生或大或小的震動、噪音和阻力。我們在此文提及“斜面插入連接法”和“中心插入連接法”的目的是想以此證明這兩種鐵軌連接的方法，剖半鐵軌連接法對新制造鐵軌的長度要求新造鐵軌的長度要比現(xiàn)行傳統(tǒng)型鐵軌長5厘米。盡管如此，它們的重量、造價和連接后的有效長度均完全一樣。
權利要求
1.“剖半對稱插入式鐵路鐵軌減震消音連接法”可簡稱為“剖半鐵軌連接法”，它是一種新的鐵軌連接方法，其技術方案是將現(xiàn)行使用的標準鐵軌每根兩端分別由上至下剖半鋸開一條長50毫米的中心線，然后一端鋸掉長50毫米的左半邊，保留右半邊，另一端鋸掉長50毫米的右半邊，保留左半邊，每根鐵軌均如此制作，今后新出廠的鐵軌則照此直接鑄造；再將鐵軌兩兩相接，一根鐵軌的凸出部分對稱插入另一根鐵軌的凹進部分，重迭30毫米，然后用標準鐵軌夾板加螺栓按常規(guī)方法固定；它與現(xiàn)有技術共有的必要技術特征有兩點一是采用的鐵軌規(guī)格和型號相同，均為國家規(guī)定采用的標準鐵軌；二是連接后固定鐵軌的方法和采用的器材相同，都是采用同一種標準規(guī)格的鐵軌夾板和螺栓緊固固定，而且操作步驟和方式相同；其區(qū)別于現(xiàn)有技術的特征是它采用每根鐵軌兩端剖半截取、然后對稱插入、部分重迭的辦法，將鐵軌連接處無法消除的全缺口變成了左右錯開的半缺口。
2.為了實施“剖半鐵軌連接法”，必須采用符合設計要求的專用鐵軌，這種鐵軌同現(xiàn)有技術條件下采用的鐵軌規(guī)格、型號完全一樣，其特征是每根鐵軌的兩端略有改進，即每根鐵軌兩端分別由上至下剖半鋸開一條長50毫米的中心線，將鐵軌剖為兩半，然后一端鋸掉50毫米長的左半邊，保留右半邊，另一端鋸掉50毫米長的右半邊，保留左半邊，使每根鐵軌的兩端都形成兩個一左一右的缺口，缺口長50毫米，上寬35毫米，下寬55毫米，高140毫米，每根鐵軌均如此制作，今后新出的鐵軌亦可照此設計要求直接鑄造。
全文摘要
“剖半對稱插入式鐵路鐵軌減震消音連接法”涉及國家正規(guī)鐵路的鐵軌連接。它采取每根鐵軌兩端剖半截取,然后對稱插入、部分重迭的辦法,將鐵軌連接處無法消除的全缺口變成了左右錯開的半缺口,從而使車輪始終滾動在兩條近似水平的直線上,既能適應熱脹冷縮規(guī)律對鐵軌的影響,又克服了現(xiàn)有技術導致的諸多缺點,具有減震、消音、節(jié)能、增速、平穩(wěn)、安全、舒適等優(yōu)點,而且技術簡單,無需增加投資,具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號E01B11/00GK1170797SQ96104278
公開日1998年1月21日 申請日期1996年4月12日 優(yōu)先權日1996年1月26日
發(fā)明者丁紹銀 申請人:丁紹銀, 彭碧秀, 丁莉萍