專利名稱：一種無焊接超長連接鋼軌的方法及鋼軌端部的結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于鐵路軌道的鋪設技術領域，特別涉及兩段鋼軌的接軌方法及用于該方法的鋼軌設計。
目前，世界上有鐵路的國家都在花很大的精力和資金來研究怎樣提高鐵路軌道的施工技術和接軌焊接技術，因為鐵路運輸關系到國民經濟發展。怎樣能使鐵路運輸更快、更安全，這在有鐵路運輸近200年歷史的當今社會中，是個很值得探討的問題。
多年來鋼軌的接頭部分沒有多大的改進，其軌道間縫對于機車輪、鋼軌和閘瓦的損傷系數沒有多少降低，通常的接軌方法，每兩根鋼軌的軌頭11間留有一定間隙13，軌頭端面均與鋼軌長度方向垂直，高速運動的車輪12經過每個接頭時，由于車輪踏面母線121與軌頭端面同鋼軌踏面112的交線平行，必然發生車輪踏面與軌頭的輪空撞擊，使軌頭的端面、踏面和車輪均受到損傷。如
圖1所示，軌頭11端面逐漸形成“鈍口”113，輪面出凹痕122，而損傷的車輪又繼續轉動來損傷路軌，這就加大了兩個物體之間的相互損傷；輪的表面不平整，在機車制動時，也會加大閘瓦的磨損程度，從而降低了輪、軌和閘瓦的使用壽命，使之需要經常的加工和更換車輪和閘瓦及其它部件。每年各國更換的輪、軌、閘瓦的數量巨大，造成浪費。現在各國都在研究焊接長軌技術，焊軌技術目前面臨的問題包括變形大、技術難度高、設備復雜、熱影響區影響疲勞壽命等問題；即使能焊成超長軌，也因氣候變化的熱脹冷縮效應嚴重限制了允許的總長度。
此外，隨著準高速、高速鐵路的出現，鋼軌連接技術對于保證行車安全，降低噪音，減少震動具有越來越重要的意義。
本發明的目的在于為克服已有技術的不足之處提出一種新型的鋼軌連續軌面接軌方法及新型鋼軌結構。采用該方法對接軌道，既能保留熱脹冷縮的間隙，又能避免導致輪、軌踏面在軌頭連接處輪空撞擊的現象，從而不但使車輛行駛平穩、無噪聲，減少車輪及軌道的損傷，延長輪、軌和閘瓦的使用壽命，而且無需采用焊接長軌技術，可以實現無震動、損耗低、噪音小的“軟”接頭的超長接軌，在接軌距離上實際上不受限制，同時由于技術簡單易行，使施工的人員、設備減少，施工周期顯著縮短，大幅度降低鐵路建設和運行成本。
本發明提出一種連續軌面接軌方法，其特征在于包括以下步驟1)將每段鋼軌的兩軌軌頭端面進行逆向對角加工成斜口面，其斜口面與鋼軌側面的前端夾角α＜arctg L/d，其中L為鋼軌踏面的寬度，d為兩軌間縫隙寬度；
2)將所說的鋼軌兩端前端角進行倒角成園滑狀；3)將兩鋼軌相鄰斜口面處予留一間隙d再進行對接固定。
采用本接軌方法的軌面將對車輪不產生斷口，如圖2所示，即車輪22經過斜口間縫23時，其輪22的一部分總是與軌踏面221接觸、軌頭21的間縫23只陸續經過輪的不同區位，因而對車輪22不會產生撞擊損傷。本方法所采用的鋼軌的斜口面其前端角α要滿足上述(1)中不等式的關系，即保證車輪經過斜縫時，每一時刻均有一部分車輪與軌面接觸。其原理如圖3所示(其中α角為臨界角，α＝arctgL/d)，前端角α與軌踏面31(也即車輪)寬度L及予留間隙大小d有關，即當滿足α＜arctg L/d時，輪經過斜口時，輪、軌總有一部分相接觸。當L、d確定后，α越小，車輪經過斜口面時的接觸軌踏面的面積越大，行駛效果越好，但前端角太小，會使該部位的強度減弱，造成顫動，影響車輛行駛平穩度。因此在采用現行通用的70mm寬的鋼軌時，前端夾角α的取值范圍最好為30°≤α≤60°。在此范圍內，視不同氣候條件選取不同角度值。例如，溫差小的地區α可為55°左右，對施工來說將會更方便，溫差大的地區或高寒地區可選取約45°，使車輪在接口處與軌接觸面更大一些為宜。
本發明所說的每段鋼軌的軌底、軌腰端面可與所說軌頭端面同樣加工面成斜口面，使加工更簡單。
也可將所說的每段鋼軌的軌底、軌腰端面加工成與鋼軌側面成垂直的直口面，該面與所說的軌頭端部斜口面的交線位于鋼軌的對稱中心平面內。這種形狀的鋼軌對接后將更能隨大重量車輛行駛產生的橫向力的沖擊。
本發明所說的鋼軌端部的軌顎部痊可加工有凹槽，所說的兩軌對接固定采用兩連接板支撐于鋼軌軌腰兩側，并用螺栓，螺母與兩鋼軌端部固定成一體。所說的連接板上沿可加工成凸形，其凸部恰嵌于所說凹槽之中，以增強兩軌連接強度。
所說的鋼軌端部的軌底上表面也可加工有凹槽，所說的連接板下沿也相應地加成凸形與該凹槽相嵌合。
本發明設計出一種用于上述方法的鋼軌，其特征在于所說的鐵軌的兩軌頭端面為逆向對角的斜口面，其斜端面與鋼軌側面的前端夾角α＜arctgd/L，其中L為鋼軌踏面寬度，d為兩軌間縫寬度，其前端角頂部是園弧倒角狀。
為增大輪經過斜口縫時與軌面的接觸面，使車輛行駛平穩，所說的前端夾角α的取值范圍最好為30°≤α≤60°。
為增強接口的強度，所說的鋼軌端部的軌顎部位可開有凹槽。配合有凸邊的連接板嵌合，固定。
所說的鋼軌端部的軌底上表面還可開有凹槽，則會進一步加強對接口的強度。
所說的軌底與軌腰端面與所說軌頭端面可為同一的斜口面，以利于加工。
所說的軌底與軌腰端面與鋼軌側面也可成垂直的直口面，該面與所說的軌頭端部斜口順的交線位于鋼軌的對稱中心平面內。這種形狀的鋼軌對接后更能承受大重量車輛行駛產生的橫向力的沖擊而保持不變形。
本發明具有如下特點第一，本發明所述的接軌技術克服了運輸和現場焊接鋼軌施工不便的困難，因斜口度接軌不需很長的鋼軌，也不需很高的技術工作人員和過多的設備，便能加快施工進度，從而縮短了施工周期。
第二，本發明的斜口接軌技術簡單、宜行，只要將鋼軌端面稍加改造，既可利用已有的接軌技術，已有的設備、工具進行輔設工作，同時也可在不用增加大量新的投資的情況下完成已有鐵路的改造工作，并可適用現行的各種類型的車輛，因此極易推廣。
第三，本發明的斜口接軌技術彌補了路軌斷續的問題，它的對角接軌在路軌有縫時，也能保證輪軌總有平面接觸，使輪軌之間不會產生輪空撞擊現象，這樣就克服了輪轉動時，接軌對輪的損傷，減少零部件的損傷和檢修的人工費用，把這筆經費用來繼續擴建鐵路設施，就可緩解國家現今經濟迅速發展中建設鐵路施工中的經費不足的問題，降低鐵路運輸中的成本，可以解決目前鐵路中其它一些不利的因素和檢修工作人員的勞動強度。
第四，采用本發明使機車有了更理想的行駛路面，這對于現今車輛提高運行速度來講，是必不可少的，高速鐵路和超高速鐵路要求的就是路面越平整，接軌斷續面越少才好，而斜口接軌技術可使鋼軌無限制接成無斷續面的平整鐵路，今后的鐵路使用這項技術提高運行速度，可使現今的鐵路線的運輸解決了有鐵路近200年歷史中沒能解決的問題，從而會使鐵路運輸又輸能力顯著提高，解決現在鐵路運輸緊張的局面，使鐵路運輸業有一新的飛躍。
第五，客車運行中，乘客所希望的是車輛行駛越平穩，噪音和震動越小，速度越快的到達目的地越好，斜口接軌技術不但解決了高速運行所需的路軌接軌面，同時也避免了運行時輪、軌在軌頭傳統接縫部位撞擊時產生的很強的噪音(噪音的影響面可達幾公里遠)，沒有了輪空撞擊，車輛行駛的振動自然減少到很小的程度。因此還在很大程度上降低了車箱中的噪音和顛簸，使乘客在今后使用了斜口接軌技術的鐵路上感到比目前的鐵路乘車更舒服、更安全、更快。
附圖簡要說明圖1為已有接軌技術對車輪產生斷面損傷示意2為車輪通過本發明所述方法的接軌時的情況示意3為本發明與所述的鋼軌端面前夾角與軌寬及間縫寬的關系原理示意4為本發明的一種實施例中的斜口鋼軌端部結構示意5為本實施例中兩鋼軌與連接板圖接示意6為本實施例的接口處的俯視示意圖本發明提出一種連續軌面接軌方法及斜口鋼軌的實施例，結合圖4-圖6進行詳細說明。
本實施例旨在最大限度地利用現有的接軌技術、設備、工具，以及現生產的鋼軌1連接板來實現本發明，以利降低成本，并適于對已有軌道的改造。
本實施例的鋼軌可采用現生產的軌材進行加工制成。寬70mm，長度比已有的長一個軌的寬度(即長70mm)，如圖4所示，相對兩個軌頭41的端面加工成45度角的相互平行的斜口面411(即逆向對角加工而成)，軌腰43及軌底42為直口面421，該面與所說的斜口面的交線位于鋼軌的對稱中心平面內。為簡化加工，在切削端面前可在軌腰43上鉆一加工孔431，為加強軌頭尖的強度，在軌頭41端部的兩側軌顎面44各加工一凹槽441。前端角頂部進行倒角412。連接板51可采用現生產的魚尾板，但需在其上沿焊-凸條511，其長度與軌頭52的凹槽521相配，并按鋼軌的連接孔尺寸，鉆有相應的連接孔522，兩鋼軌端頭與連接板通過螺栓53螺母54鎖合固定，如圖5所示。
圖6為接軌后的俯視示意圖。兩對接鋼軌端部軌頭61冷縮時間隙為15mm，構成45°斜口611，兩對接鋼軌軌腰62與軌底63間隙同樣為15mm構成直口621。
權利要求
1.一種連續軌面接軌方法，其特征在于包括以下步驟1)將每段鋼軌的兩軌軌頭端面進行逆向對角加工成斜口面，其斜口面與鋼軌側面的前端夾角α＜arctg L/d，其中L為鋼軌踏面的寬度，d為兩軌間最大縫隙寬度；2)將所說的鋼軌兩端前端角進行倒角成園滑狀；3)將兩鋼軌相鄰斜口面處予留一間隙d，再進行對接固定。
2.如權利要求1所述的接軌方法，其特征在于，所說的每段鋼軌的兩軌底和軌腰端面與所說軌頭端面加工成同一斜口面。
3.如權利要求1所述的接軌方法，其特征在于，所說的每段鋼軌的兩軌底和軌腰端面加工成與鋼軌側面成垂直的直口面，該面與所說的軌頭端部斜口面的交線位于鋼軌的對稱中心平面內。
4.如權利要求1、2或3所說的接軌方法，其特征在于，所說的鋼軌端部的軌顎部位加工有凹槽，所說的兩軌對接固定采用兩連接板支撐于軌腰兩側，并用螺栓，螺母與兩鋼軌端部固定成一體；所說的連接板上沿加工成凸形，其凸部恰嵌于所說凹槽之中，以增強兩軌連接強度。
5.如權利要求4所述的接軌方法，其特征在于所說的鋼軌端部的軌底上表面加工有凹槽，所說的連接板下沿相應地加成凸形與該凹槽嵌合。
6.一種用于如權利要求1所述方法的鋼軌，其特征在于，所說的鐵軌的兩軌頭端面為逆向對角的斜口面，其斜口面與鋼軌側面的前端夾角α＜arctg L/d，其中L為鋼軌踏面寬度，d為兩軌間縫隙寬度，其前端角頂部是園弧狀倒角。
7.如權利要求6所述的鋼軌，其特征在于所說的前端夾角α的取值范圍為30°≤α≤60°。
8如權利要求6所述的鋼軌，其特征在于所說的鋼軌端部的軌顎部位開有凹槽。
9.如權利要求6或8所述的鋼軌，其特征在于所說的鋼軌端部的軌底上表面開有凹槽。
10.如權利要求6所述的鋼軌，其特征在于所說的軌腰與軌底端面與所說軌頭端面為同一斜口面。
11.如權利要求6所述的鋼軌，其特征在于所說的軌腰與軌底端面與鋼軌側面成垂直的直口面，該面與所說的軌頭端部斜口面的交線位于鋼軌的對稱中心平面內。
全文摘要
本發明屬于鐵路軌道的鋪設技術領域,本發明包括:兩軌軌頭端面加工成斜口面,其斜口面與鋼軌側面的前端夾角α< arctgL/d,將兩鋼軌相鄰斜口面處予留一間隙d再進行對接固定。該方法對接軌道,能避免導致輪、軌踏面在軌頭連接處輪空撞擊的現象,延長輪、軌和閘瓦的使用壽命,可以實現無震動、損耗低、噪音小的“軟”接頭的超長接軌,接軌距離不受限制,同時技術簡單易行,能大幅度降低鐵路成本。
文檔編號E01B11/00GK1180771SQ9612021
公開日1998年5月6日 申請日期1996年10月21日 優先權日1996年10月21日
發明者劉基生, 劉文今, 李力行 申請人:劉基生