专利名称：双轨头钢轨及其构成的双轨轨道的制作方法
双轨头钢轨及其构成的双轨轨道技术领域 本发明提出一种双轨头钢轨及其构成的双轨轨道，是轨道交通的设备和设施, 属于交通运输技术领域。技术背景 轨道交通是现代较为先进的交通方式，而轨道又是轨道交通的主要技术装备 之一，也是行车的基础，它的作用是引导机车车辆平稳安全运行，承受列车车轮传来的荷 载，并把它传给路基或桥隧等建筑物。现有的轨道交通大多数是使用双轨轨道，这种双轨 轨道由钢轨、弹性扣件、轨枕、道床组成，其特征是两条保持规定轨距的钢轨由弹性扣 件固定在多条轨枕的上方，轨枕均匀排列并固定在道床的上方。为了使两条轨道能够相互 连接和相互跨越，上述双轨轨道还设置有转辙器和辙叉。在上述轨道中直接与列车车轮接 触并承受列车车轮纵向和横向运动的是两条钢轨，这种钢轨由一个轨腰分别与其上方和下 方的轨头、轨底相连接而成，其截面呈工字形。由于这种钢轨只有一个轨面(顶面)，不能 给列车动轮和非动轮分别提供轨面，使列车动轮和非动轮只能共用同样粗糙度的轨面，造成增加动轮轮轨间粘着系数与降低非动轮轮轨间粘着系数的相互对立，导致提高列车动轮 .粘着牵引力与降低非动轮受到的阻力成为矛盾。而提高列车动轮的粘着牵引力及降低列车非动轮受到的阻力是提高列车能源利用率最直接有效的方法之一。在列车运行中，动轮需 要较高粗糙度的轨面以提高轮轨间粘着系数从而提高其粘着牵引力，而非动轮需要粗糙度 较低的轨面以降低其受到的阻力,但是在动轮和非动轮都行驶在同一个轨面的情况下，如 果为提高动轮的粘着牵引力而提供较高粗糙度的轨面，必然使非动轮受到的阻力增加，从 而抵消甚至超过动轮增加的粘着牵引力；同样，若为降低非动轮受到的阻力而提供较低粗 糙度以及有润滑剂的轨面，但非常润滑的轨面必然降低动轮的粘着牵引力，甚至使动轮发 生空转现象。而且，由于动轮和非动轮都行驶在同一个轨面，为满足非动轮对轨面的要求， 动轮也采用和非动轮相同的光滑的踏面，因为较粗糙的动轮踏面会对轨面造成破坏，使轨 面变得粗糙而增加非动轮受到的阻力，但光滑的踏面与动轮需要较高粘着牵引力的要求相 对立。还有，列车行驶在上述双轨轨道时，非动轮轮轨间的摩擦都是处于干摩擦状态，不 但增加-非动轮受到的阻力，也会使轮轨间的磨耗加剧，直接提高了轮轨的养护成本。综上 所述，就列车车轮与钢轨轨面的轮轨关系而言，现有的由截面呈工字形钢轨构成的双轨轨 道存在着不可忽视的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的由截面呈工字形钢轨构成的双轨轨道 不能为列车的动轮和非动轮分别提供轨面的缺点，提供一种双轨头钢轨及其构成的双轨轨道，使列车动轮和非动轮不用共用一个轨面，从而消除提高列车动轮粘着牵引与降低非动 轮受到的阻力之间存在的矛盾。为达到发明目的，本发明采用以下技术方案所说的双轨头钢轨由两个轨头、两个轨 腰、两个轨底组成，其特征是两个轨腰的上方和下方分别与各自相应的一个轨头、 一个 轨底相连接，两个轨腰在轨头的下方相连接，两个轨头之间有凹槽，两个轨底之间有凸沟， 其截面呈H形；所说的双轨头钢轨构成的双轨轨道由道床、轨枕、双轨头钢轨、弹性扣件 组成，其特征是两条保持规定轨距的双轨头钢轨由弹性扣件固定在多条轨枕上，轨枕均 匀排列并固定在道床上方。本发明还对所说的双轨头钢轨构成的双轨轨道中的转辙器提供以下技术方案所说的 转辙器是指能够引导列车沿直线方向或侧线方向行驶的设备，主要由直线连接轨、侧线连 接轨、滑床板、导向轨、导向槽、双作用推力油缸、定位板、行程开关组成，其特征是 直线连接轨和侧线连接轨由轨撑、连杆及联结零件固定在滑床板上，直线连接轨和侧线连 接轨之间前端平直，其余部分呈契形，滑床板平铺在轨枕上方，滑床板下方固定有多条导 向轨，导向轨设置在固定于道床上的导向槽中，导向轨的一端与双作用推力油缸的输出端 连接，多个定位板分两组分别固定在滑床板两侧的轨枕或道床的上方。当双作用推力油缸 输出动力时，其输出端通过导向轨推动滑床板沿导向槽在轨枕上方运动，当滑床板触动固 定在定位板中的行程开关后，双作用推力油缸停止运动并将滑床板固定，使滑床板上的直 线连接轨与直线轨或侧线连接轨与侧线轨处于连接状态，引导列车向前或向侧运动。本发明还对所说的双轨头钢轨构成的双轨轨道中的辙叉提供以下技术方案所说的辙 叉是指能够引导列车车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备，有两种结构,当两条互相跨越 的钢轨形成的角度较小时，所说的辙叉与上述的转辙器结构基本相同，当两条互相跨越的 钢轨形成的角度较大时，所说的辙叉由连接轨、大齿轮、小齿轮、齿轮轴、轴套、垫板、 支乘台、套筒、导向槽、导向轨、齿条、双作用推力油缸、行程开关组成，其特征是连 接轨由轨撑及联结零件固定在圆形垫板的上方，垫板固定在大齿轮的上方，连接轨的两端 伸出大齿轮，大齿轮的下方紧贴在支乘台的上方，支乘台内有多块加强板，套筒紧贴地套 在支乘台的外面，其上端焊接在大齿轮的下方，小齿轮固定在齿轮轴的上端，齿轮轴插在 轴套中，小齿轮分别与大齿轮和齿条啮合，齿条的一端与双作用推力油缸的输出端相连接， 齿条的下方固定有导向轨，导向轨设置在导向槽中，两个行程开关分开固定在导向槽中，支乘台、轴套、导向槽分别固定在道床上，当双作用推力由缸输出动力时，其输出端推动 齿条通过导向轨沿导向槽运动，齿条通过小齿轮带动大齿轮并使套筒围绕支乘台外面以两 条相互跨越的固定轨的交叉中心点A为圆心转动，连接轨同吋也以A为圆心转动，当连接 轨的两端与两条互相跨越的固定轨中的其中一条处于连接状态时，齿条触动行程开关，双 作用推力油缸停止运动并将连接轨固定，引导列车车轮跨越另一条处于非连接状态的固定 轨。本发明还对两条所说双轨头钢轨的纵向连接提供以下技术方案多条螺栓分别穿过两 块夹板、两条轨腰和设置在两条轨腰之间的支撑件，螺栓的两端由螺母固定。在本发明所说的双轨头钢轨构成的双轨轨道中，轨面的分配可以有两种方式 一是将 位于轨道外侧的两个轨面提供给动轮行驶，位于轨道内恻的两个轨面提供给非动轮行驶， 如果非动轮行驶轨面的轨距采用原有轨道的轨距，则有利于与原有轨道衔接；二是将轨道 中一条钢轨的外侧轨面及另一条钢轨的内侧轨面提供给动轮行驶，其他两条轨面提供给非 动轮行驶，动轮行驶轨面的轨距与非动轮行驶轨面的轨距相同，此轨距若采用原有轨道的 轨距，有利于与原有轨道衔接。本发明的优点在于能给列车的动轮及非动轮分别提供轨面，使列车的动轮和非动轮 可以根据各自需要的轮轨间粘着系数而使用不同粗糙度的轨面与车轮踏面，为通过提高列 车动轮的粘着牵引力和降低列车非动轮受到的阻力以达到大幅提高列车能源利用率提供必 要的有利的条件。本发明的优点还在于能够应用在各种不同的双轨轨道交通中，既可以作为局部或区 域轨道交通中的轨道，也可以通过更换机车的方式与原有的轨道进行衔接。为进一步地说明本发明的优点，以列车的基本阻力构成为例，当列车在时速为100公 里时，列车的轴颈摩擦和车轮滚动阻力占列车总基本阻力的30%，滑动摩擦、冲击和振动 所产生的阻力占列车总基本阻力的30》，上述阻力除轴颈摩擦阻力外，其他的阻力的产生 都与非动轮的轮轨摩擦是干摩擦有直接或间接的关系；在使用本发明提供的双轨头钢轨构 成的双轨轨道的前提下，就可以利用喷油装置对非动轮行驶的轨面(包括轨头内侧)进行 涂油，使非动轮轮轨间的摩擦处于润滑摩擦，不但能大幅降低非动轮滚动阻力和滑动摩擦 阻力，也能减少轮轨间的冲击和振动及其产生的阻力，从而能降低列车总基本阻力20%以 上。非动轮使用的轨面(包括轨头内侧)在经过多次涂油后，可以逐渐减少涂油的频率和 数量，降低非用。由于非常润滑的轨面对列车制动存在消极的影响，在实施上述技术时要 对列车设置足够的制动装宣。再以列车动轮的粘着牵引力为例，当动轮的载荷和轨面的粗糙度不变时，动轮踏面的粗糙度越髙，轮轨间的粘着系数就越大，动轮的粘着牵引力也越 大；在使用本发明提供的双轨头钢轨构成的双轨轨道的前提下，不但可以利用激光切割装 置对动轮的踏面切割出多条横向的凹槽，使动轮因踏面的粗糙度大幅提高而导致其粘着牵 引力也大幅度提髙，当然，凹槽的大小和距离要在降低动轮对钢轨的冲击和提高粘着牵引 力之间取得平衡；也可以通过扩宽动轮使用的轨面后再使用摩擦系数较大的材料(如天然 橡胶)作为动轮的踏面，达到大幅提高动轮的粘着牵引力的目的。由于本发明给列车的动 轮和非动轮分别提供轨面，上述技术或装备不论是单独使用还是同时使用，动轮和非动轮 的轮轨关系都相互不受影。
图1是本发明双轨头钢轨的结构示意图。图2是本发明双轨头钢轨的纵向连接的结构示意图。图3是本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道的结构示意图。图4是本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道中转辙器的结构示意图。图5是图4中A—A方向的剖视放大图。图6是本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道中辙叉的一种结构示意图。 图7是本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道中辙叉的另一种结构示意图。 图8是图7中A—A方向的剖视放大图。
具体实施方式
图1给出了本发明双轨头钢轨的实施例，图中两条轨腰1的上方和下方分 别与各自相应的轨头2、轨底3相连接，两条轨腰1在两个轨头2的下方相连接，两个轨头 2之间有凹槽，两个轨底3之间有凸沟。图2给出了本发明双轨头钢轨的纵向连接的施行例，图中螺栓4分别穿过两块夹板5、 两条轨腰1和设置在两条轨腰1之间的支撑件6，螺栓4的两端分别由螺母7固定。图3是给出了本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道的实施例，图中两条保持规定轨距的 双轨头钢轨8被弹性扣件9固定在多条轨枕IO上方，轨枕IO均匀排列并固定在道床11上 方。图4和图5给出了本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道中转辙器的实施例，图中直线连 接轨13和侧线连接轨15由轨撑、连杆和联结零件固定在滑床板16上方，直线连接轨13 和侧线连接轨15之间前端平直，其余部分呈契形，滑床板16平铺在轨枕上方，滑床板16 下方固定有多条导向轨n，导向轨17设置在固定于道床上的导向槽18中，导向轨n的一端与双作用推力油缸19的输出端相连接，多个定位板20分两组固定在滑床板16两侧的轨 枕或道床上，当双作用推力油缸19输出动力时，其输出端通过导向轨17推动滑床板16沿 导向槽18在轨枕上方运动，当滑床板16触动固定在定位板20中的行程开关21，使双作用 推力油缸19停止运动后，直线连接轨13将直线轨12连接或侧线连接轨15将侧线轨14连 接，引导列车向前或向侧运动。'(前述轨枕、轨撑、连杆、联结零件、道床等在图中未示出。) 图6给出了本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道中辙叉的实施例之一，图中固定轨22与 固定轨23相互跨越，固定轨22的连接轨24和固定轨23的连接轨25分别被轨撑、连杆和 联结零件固定在滑床板26的上方，连接轨24、 25之间呈契形，滑床板26平铺在轨枕上方， 滑床板26下方固定有多条导向轨27，导向轨27设置在固定于道床上的导向槽28中，导向 轨27的一端与双作用推力油缸29的输出端相连接，多个定位板30分两组分别固定在滑床 板两侧的轨枕或道床上，当双作用推力油缸29输出动力后，其输出端通过导向轨27推动 滑床板26沿导向槽28在轨枕上方运动，当滑床板26触动固定在定位板30上的行程开关 31，使双作用推力油缸29停止运动后，连接轨24将固定轨22连接，引导列车跨越固定轨 23,或连接轨25将固定轨23连接，引导列车跨越固定轨22。(前述轨枕、轨撑、连杆、联 结零件、道床等在图中未示出。)图7和图8给出了本发明双轨头钢轨构成的双轨轨道中辙岔的实施例之二，图中连接 轨32由轨撑和联结零件固定在圆形垫板33的上方，垫板33焊接在大齿轮34的上方，连 接轨32的两端伸出大齿轮34，大齿轮34的下方紧贴在支乘台35的上方，支乘台35里面 由多块加强板36加固，套筒37紧贴地套在支乘台35的外面，其上端焊接在大齿轮34的 下方，小齿轮38固定在齿轮轴39的上端，齿轮轴39插在轴套40中，小齿轮38分别与大 齿轮34和齿条41啮合，齿条41的下方固定着导向轨42，导向轨42设置在导向槽43中， 齿条41的一端与双作用推力油缸44的输出端相连接，两个行程开关45分开固定在导向槽 43上*支乘台35、轴套38、导向槽43分别固定在道床上，当双作用推力油缸44输出动力 时，其输出端推动齿条41通过导向轨42沿専向槽43运动，齿条41通过小齿轮38带动大 齿轮34并使套筒37围绕支乘台35的外面以两条相互跨越的固定轨46的交叉中心点A为 圆心转动，大齿轮34上方的连接轨32同时也'以A为圆心转动，当连接轨32的两端与两条 相互跨越的固定轨46中的一条钢轨处于连接状态时，齿条41触动行程开关45,双作用推 力油缸44停止运动并将连接轨32固定，引导列车跨越固定轨46中处于非连接状态的另一 条钢轨。(前述轨撑、联结零件、道床等在图中未示出。)当然，在本发明所说的双轨头钢轨中，还可以设置有多个排水孔，所说的排水孔的一个 开口设在凹槽的底部，另一个开口设在凸沟的顶部。需要说明的是，在上述实施例中所说的双作用推力油缸的动力是由液压动力装置通过控 制装置和辅助装置提供，在本发明所提供的辙叉的实施例之二中，带动小齿轮转动可以直接 由齿条传动活塞油缸或齿条传动柱塞油缸完成，还可以由电机、制动器与圆锥齿轮减速器组 成的机构完成，在转辙器的实施例与辙叉的实施例之一中，推动导向轨运动的机构也可以有 多种，如螺母一螺杆机构、齿轮一齿条机构等，动力来源可以由电机通过制动器和减速器提 供。还需要说明的是，本发明对所说的双轨头钢轨构成的双轨轨道中转辙器和辙叉提供了技 术方案，而所说的转辙器和辙叉又是保证列车能够在两条所说的双轨头钢轨构成的双轨轨道 之间进行转换行驶和跨越行驶，所以本发明对所说的转辙器和辙叉所提供的技术方案也在本 发明的保护范围之内。
权利要求
(1)一种双轨头钢轨，由两个轨要、两个轨头、两个轨底组成，其特征在于两个轨腰的上方和下方分别与各自相应的一个轨头、一个轨底相连接，两个轨腰在两个轨头的下方相连接，两个轨头之间有凹槽，两个轨底之间有凸沟，其截面呈H形。
全文摘要
一种双轨头钢轨及其构成的双轨轨道，其中双轨头钢轨由两个轨腰、两个轨头、两个轨底组成，其特征在于两个轨腰的上方和下方分别与各自相应的一个轨头、一个轨底相连接，两个轨腰在两个轨头的下方相连接，两个轨头之间有凹槽，两个轨底之间有凸沟，其截面呈H形；其中双轨头钢轨构成的双轨轨道由双轨头钢轨、弹性扣件、轨枕、道床组成，其特征在于两条双轨头钢轨由弹性扣件固定在多条轨枕的上方，轨枕均匀排列并固定在道床的上方；其优点在于能够给列车动轮和非动轮分别提供轨面，使列车动轮和非动轮可以根据各自需要的轮轨粘着系数分别使用粗糙度不同的轨面或车轮踏面，为通过增加动轮粘着牵引力和降低非动轮受到的阻力以达到提高列车能源利用率提供必要的有利的条件。
文档编号E01B7/10GK101255673SQ20081002629
公开日2008年9月3日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者李海生 申请人:李海生