[发明专利]斜口钢轨铁路

说明书

一、技术领域

本发明的(IPC)国际专利分类号是B61B，归类于铁路系统；能广泛用于各种铁路及轨道设施。

二、背景技术

自从1825年英国建成世界第一条铁路至今，车轮与钢轨轨缝撞击问题和钢轨热应力问题一直都无法同时彻底解决。

标准钢轨铁路为解决钢轨热应力问题，是在钢轨之间预留轨缝，虽然解决了钢轨热应力问题，但却在铁路上人为造成了大量轨缝凹口，随之带来了车轮与钢轨轨缝撞击问题。轮轨之间的撞击，既明显加快了车轮和钢轨的损耗，还产生了令人讨厌的撞击震动和噪声；既明显增加了列车和铁路的维修与更换成本，还严重影响了旅客乘坐的舒适感和货物运输的安全性。

无缝钢轨铁路为解决轮轨之间撞击问题，是把标准钢轨焊接成几百米至几千米长的无缝钢轨或者使用超长无缝钢轨，虽然在无缝钢轨上能消除轮轨之间撞击，但在无缝钢轨之间仍有横向轨缝，所以无缝钢轨铁路只能减少而不能彻底消除轮轨之间撞击。

无缝钢轨铁路主要采用热应力式无缝线路设计来限制钢轨的热应力，就是使用高强度螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等锁定钢轨，利用线路阻力限制无缝钢轨的自由伸缩；或者采用放散热应力式无缝线路设计来减少和控制钢轨的热应力；这两种方法都只能在一定范围内限制和控制钢轨的热应力，一旦限控热应力的某个环节出现问题(如钢轨锁定环节)，或者环境温度的变化超出设计范围(如出现极端天气)，就会出现拉断钢轨焊缝或胀轨的事故。无缝钢轨铁路需要焊接和锁定钢轨，钢轨焊缝、钢轨紧固件、枕木和路基的质量对铁路安全的影响更大，不确定因素更多，故障概率更高；无缝钢轨长度更长，热应力更大，每条钢轨上的附件更多，不确定因素更多，故障概率也更高；在高温差地区，钢轨热应力的变化幅度更大，钢轨焊缝、钢轨紧固件、枕木和路基的受力强度更高，不确定因素更多，安全隐患必然更大；无缝钢轨铁路对线路稳定性的要求更高，地质条件变化因素、气候条件变化因素和自然灾害因素对铁路安全的影响都更大；此外，无缝钢轨铁路在使用中还存在着焊缝质量不稳定、断头率偏高的问题。因此，无缝钢轨铁路既没有彻底解决钢轨热应力问题，还留下了安全隐患。

无缝钢轨铁路需要焊接和锁定钢轨，明显提高了钢轨焊缝、钢轨紧固件、枕木和路基的质量要求及施工难度，因而成倍提高了铁路的建设与维修成本；无缝钢轨更长，还需要现场焊接，需要大型的铺路装备和更多的技术人员配合工作，也提高了铁路建设的装备成本和人工成本；无缝钢轨更长，也增加了钢轨的生产与运输成本；无缝线路维修与保养的难度和要求都更高，也明显增加了维修与保养的成本。因此，无缝钢轨铁路的建设与维修成本都很高。

综上所述，标准钢轨铁路解决了钢轨热应力问题，随之带来了轮轨之间撞击问题；无缝钢轨铁路既不能彻底消除轮轨之间的撞击，还成倍提高了建设与维修成本；既不能彻底解决钢轨热应力问题，还留下了安全隐患；无论是无缝钢轨铁路还是标准钢轨铁路，都不能同时彻底解决轮轨之间撞击问题和钢轨热应力问题。

三、发明内容

斜口钢轨铁路采用小锐角斜向轨缝联接设计和预留纵向轨缝设计，能同时彻底解决车轮与钢轨轨缝撞击问题和钢轨热应力问题。斜口钢轨铁路还采用斜平口钢轨兼容互补设计，能大幅度降低斜口钢轨铁路的建设与改造成本。

斜口钢轨铁路采用小锐角斜向轨缝联接设计，能彻底消除车轮与钢轨轨缝之间的撞击；既能明显降低列车和铁路的维修与更换成本，还能明显减少列车的行驶阻力、震动和噪声，还能进一步提高车速和降低能耗。采用小锐角斜向轨缝联接设计还能成倍提高铁路的热应力调节性能，能使斜口钢轨铁路正常工作在各种温差(如沙漠)地区。

斜口钢轨铁路同时采用了预留纵向轨缝设计，不需要限制和锁定钢轨就能彻底解决钢轨热应力问题；既能全面提高铁路的安全性和可靠性，还能明显降低铁路建设与维修的技术难度。斜口钢轨铁路不需要焊接、限制和锁定钢轨，能按照标准钢轨铁路的技术标准和质量要求进行修建，既能彻底消除断轨和胀轨安全隐患，还能明显提高铁路建设与维修的效率，还能成倍降低铁路建设与维修的成本。

斜口钢轨铁路还采用了斜平口钢轨兼容互补设计，能继续利用现有设备和技术生产标准斜口钢轨，能将现有的标准钢轨改造成斜口钢轨继续使用，能将端口磨损而报废的标准钢轨改造成斜口钢轨废物利用，能继续使用现有枕木和线路配件；既能避免更换钢轨、枕木、线路配件及生产设备所造成的既往巨额投资浪费，还能避免巨额的重新投资。采用斜平口钢轨兼容互补设计，标准斜口钢轨能与斜口改造的标准钢轨兼容互补，能按照“局部间隔更换”和“间隔更换”方式在线路上直接改造各种无缝钢轨铁路和标准钢轨铁路，还能成倍降低现有铁路的改造成本。