[发明专利]非焊接式无缝钢轨接头

说明书

技术领域

铁路轨道

背景技术：

1.实现铁路轨道的无缝是客货列车运行安全、快速、平稳、舒适、节能的必然要求。

2.热胀冷缩使钢轨在地表温度变化时其长度相对路基发生伸缩，长期以来通过在钢轨之间留下一个适当的小缝隙避免钢轨挤压变形。然而，这个小缝隙却给列车运行造成了很大不利影响，车轮通过两根钢轨之间的缝隙时，车轮与缝隙前面钢轨的边缘发生冲撞(见图1)。而且由于列车的巨大重量使钢轨在车轮的压力作用下下沉，缝隙前面的钢轨将高于缝隙后面的钢轨，使车轮与钢轨的冲撞进一步加剧(见图2)。钢轨接头缝隙影响安全，限制了列车速度的提高，带来的震动和噪声影响了客车的舒适，增加运行的能源消耗；同时也加快了钢轨与车轮的磨损。目前无缝铁路技术被广泛应用，其方法主要通过把钢轨焊接在一起消除缝隙，然而也存在不少的不足之处：焊缝质量不稳定，断头率偏高，易发生胀轨及断轨，修建及维护费用高，仍然存在有缝区等一系列问题。

发明内容

本发明的目的就是消除钢轨之间的缝隙，消除缝隙前后两根钢轨在车轮压力下发生相对的高度变化。但并没有焊接相邻的两根钢轨，限制钢轨随温度变化的自由伸缩，而是通过在钢轨靠近接头的部位设计一个特殊的结构把车轮及其对钢轨的压力顺利由接头后面的钢轨(简称后轨)交接给接头前面的钢轨(简称前轨)，并使车轮在前进方向始终在一个连续的平面上滚动，不与钢轨发生冲撞。

图9所示为接头部位的水平截面图，是钢轨在遇冷情况下最大收缩时的结构。图中斜线阴影部分表示前轨，空白部分表示后轨。图的上部表示轨腰和轨头，下部表示轨底。由后向前各部分在垂直截面上的结构发生如下变化：

K₃K₄右侧的部分为轨底缝隙以后的部分，即车轮通过接头前越过的部位，此部位向后约一个轨枕的距离开始，轨腰逐渐加厚以增加钢轨的强度，在接头部位截面变为如图3所示，轨腰两侧横线阴影部分为轨腰增厚的部分，轨底带小圆圈的部分是进入轨底缝隙处即将消失的部分。向左前行，车轮越过图9中的K₃K₄线，后轨轨底结束消失(在垂直面上如图4中带小圆圈与斜线的部分消失)出现轨底缝隙，此部位由加强的后轨轨腰与轨头向前继续延伸的部分承受车轮的压力，一部分压力传递给后轨的轨底，同时轨腰与轨头形成分叉继续向前延伸，落于前轨轨底之上，另一部分压力通过分叉传递给前轨轨底，这样在车轮通过接头时，前后轨承受的压力不再如通过普通接头时发生急剧变化，避免了前后轨在车轮通过时出现明显的相对的高度差，车轮始终在一个连续的面上滚动，如同运行在同一根钢轨之上。

车轮继续向左前行，越过如图9所示的BCK₅K₆线，在垂直面上越过轨底缝隙，进入前轨轨底部分(垂直面上的结构如图5所示)，此部位的前轨开始仅有轨底，后轨轨腰与轨头延伸形成分叉结构，车轮压力作用在后轨分叉的起始部位，此分叉中央是一个空隙(图5中带小圆圈部分)，空隙的水平截面呈梯形，高为K₁K₂与BC间的距离，即热胀冷缩所需的缝隙宽度，也等于轨底缝隙的宽度，上底为位于BC线上的P₁P₂，下底位于K₁K₂线上，下底长度约为钢轨轨顶宽度的五分之一，确保分叉顶部可以承受车轮的磨察与压力，由于后轨分叉具有一定的长度，且与后轨是一个整体，其压力仅有一小部分落在前轨轨底起始端，其余部分分散在后轨轨底及前轨轨底的一个较大范围，仍近似于车轮在一根钢轨中间部分的情形。