[其他]钢轨伸缩调节器

说明书

本发明涉及一种铁路用钢轨伸缩调节器（伸缩接头）。该钢轨伸缩接头两端分别具有斜凸形和斜凹形端面。用有本发明伸缩接头的钢轨铺设铁路，能够消除运行列车车轮与钢轨接口处的冲击，显著减少列车运行阻力和振动，降低噪音污染，节省养路器材和人力，提高列车运行速度和增加旅客的舒适感。

众所公认，不论是长度仅一、二十米的短轨还是百米以上的长轨或无缝线路，其钢轨接头始终是轨道的薄弱环节。迄今各国铁路钢轨普遍采用平缝鱼尾夹板伸缩接头，此类接头的最大问题是钢轨之间在接口处垂直方向连接刚性为零以及钢轨承载面在接口处不连续，前者使接口处前、后钢轨端部在车轮的巨大压力下分别产生局部的上翘和下弯弹性形变，后者则使列车车轮发生周期性的瞬时失稳下跌，两者导致的必然结果是运行列车车轮对钢轨接头的频繁强烈冲击。这种周期性的强烈轮轨冲击不但显著增加了列车运行阻力，降低列车运行速度，也加速车辆构件和钢轨损伤，促使轨道变形和对道床路基产生有害影响（例如在接头处发生翻浆冒泥现象），接口处列车运行的安全性和旅客的舒适感降低。

采用长轨和无缝线路可以将钢轨接头数目减至最少限度，但无缝线路不适用于丘陵和山区，即使在平原地区，也要解决长轨的搬运、铺设和焊接等技术难题，耗费大量人力物力。为防止胀轨和保持轨距不因温度而改变，也需要设置相当数目的钢轨伸缩接头。

公知的多种型式钢轨伸缩接头中，垂直斜口接缝的（CA1177040）和轨头分别有舌榫及沟槽的（US4485967）伸缩接头使钢轨接口具有连续的承载面，但钢轨间在接口垂直方向连接刚性仍为零。后者（US4485967）虽可用普通夹板代替较高成本的鱼尾夹板作固定构件，但钢轨接头形状过于复杂，不易大量生产。由承受轨和尖轨搭接构成的C型伸缩接头（SU1082890）及其改进型式，需要对两轨相搭接部分进行大量的精确的搭接面切削，并且由于两轨搭接区垂直方向连接刚性为零，搭接区需要固定在特殊的板式轨枕上，故其造价较高，只在高速线路上使用。对角位置有刚性导杆的伸缩接头（SU1121342）使钢轨接口区具有连续的承载面和具有垂直刚性连接，可以显著减弱或消除轮轨在接口处的冲击，但由于接口区搭接部分轨头切削过多，承载时易于损伤，且该种伸缩接头有嵌入刚性导杆的环状突出物，整体形状复杂，难以采用常规的轧制方法大量生产。

本发明的任务是提出一种使钢轨接口区沿轨面方向有连续承载面并有垂直刚性连接的成本较低的钢轨伸缩接头，以便消除传统伸缩接头固有的前述种种弊病。

解决的方案是，采用两端分别为斜凸形和斜凹形端面伸缩接头的新型钢轨铺设铁路，该钢轨一端的斜凸形端面的上、下翼板（即轨头和轨底）稍短，腹板（轨腰）稍长，翼板的端面为与钢轨轨线斜交成一定角度且与钢轨轨面垂直的平面，腹板凸出部分的端面为与轨线相交成一定角度的平面，腹板凸出部分的上、下平面均和钢轨轨面相平行，腹板凸出部分的长度大于铺设路轨时钢轨间的设计伸缩量。该种钢轨的另一端为斜凹形端面，该斜凹形端面形状为该钢轨一端的斜凸形端面沿轨线方向的平移。钢轨的横断面与公知钢轨相同。当用带有本发明伸缩接头的钢轨铺设铁路时，每对相邻钢轨的连接处为斜凹-斜凸形端面相配合，两钢轨间沿轨线方向留有规定的设计伸缩量间隙，而钢轨端部伸缩接头之间的凹、凸部分的平行钢轨轨面的上、下平面则为无明显间隙的滑动配合。也可以用机加工方法使相邻的钢轨伸缩接头之间相配合的凹、凸部分上、下平面间留有一定厚度的间隙，再将等厚的绝缘垫片或金属垫片嵌入，使之成为无明显间隙的滑动配合。当路轨长期服役后该凹、凸部分出现平行轨面方向的间隙时，可以容易地通过修整并嵌入等厚的垫板或更換垫板使该间隙消除之。钢轨伸缩接头间沿轨线方向用鱼尾夹板及螺栓连接固定。由于钢轨接头处沿垂直方向为刚性连接，也可以采用成本较低的普通平板夹板及螺栓连接固定之。

可见，本发明的钢轨伸缩接头在接口处可使钢轨沿轨线方向热胀冷缩并保持轨距不变，而钢轨接口处沿钢轨轨面垂直方向则为凹、凸两部分间无明显间隙的刚性连接，相邻钢轨的两端不能沿垂直方向作相对运动。显然，列车车轮驶过这种钢轨伸缩接头区时，由于上述的刚性约束，钢轨端部接口区不可能同时分别发生上翘和下弯弹性形变。另一方面，由于钢轨翼板端面为与轨线斜交且与轨面垂直的平面，因而钢轨轨面构成连续的承载面，车轮在滚动过程的任一时刻都受到平滑连续承载面的支持，不可能发生在接口区瞬时失稳下跌的现象。因此，采用带有本发明伸缩接头的钢轨铺设路轨，可以根本消除平缝接头轨道上存在的车轮与钢轨接口撞击的现象及由此导致的前述种种弊病，并随之必然带来本发明所有的一系列明显效益。