专利名称：一种无焊接超长连接钢轨的方法及钢轨端部的结构的制作方法
技术领域：
本发明属于铁路轨道的铺设技术领域，特别涉及两段钢轨的接轨方法及用于该方法的钢轨设计。
目前，世界上有铁路的国家都在花很大的精力和资金来研究怎样提高铁路轨道的施工技术和接轨焊接技术，因为铁路运输关系到国民经济发展。怎样能使铁路运输更快、更安全，这在有铁路运输近200年历史的当今社会中，是个很值得探讨的问题。
多年来钢轨的接头部分没有多大的改进，其轨道间缝对于机车轮、钢轨和闸瓦的损伤系数没有多少降低，通常的接轨方法，每两根钢轨的轨头11间留有一定间隙13，轨头端面均与钢轨长度方向垂直，高速运动的车轮12经过每个接头时，由于车轮踏面母线121与轨头端面同钢轨踏面112的交线平行，必然发生车轮踏面与轨头的轮空撞击，使轨头的端面、踏面和车轮均受到损伤。如
图1所示，轨头11端面逐渐形成“钝口”113，轮面出凹痕122，而损伤的车轮又继续转动来损伤路轨，这就加大了两个物体之间的相互损伤；轮的表面不平整，在机车制动时，也会加大闸瓦的磨损程度，从而降低了轮、轨和闸瓦的使用寿命，使之需要经常的加工和更换车轮和闸瓦及其它部件。每年各国更换的轮、轨、闸瓦的数量巨大，造成浪费。现在各国都在研究焊接长轨技术，焊轨技术目前面临的问题包括变形大、技术难度高、设备复杂、热影响区影响疲劳寿命等问题；即使能焊成超长轨，也因气候变化的热胀冷缩效应严重限制了允许的总长度。
此外，随着准高速、高速铁路的出现，钢轨连接技术对于保证行车安全，降低噪音，减少震动具有越来越重要的意义。
本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处提出一种新型的钢轨连续轨面接轨方法及新型钢轨结构。采用该方法对接轨道，既能保留热胀冷缩的间隙，又能避免导致轮、轨踏面在轨头连接处轮空撞击的现象，从而不但使车辆行驶平稳、无噪声，减少车轮及轨道的损伤，延长轮、轨和闸瓦的使用寿命，而且无需采用焊接长轨技术，可以实现无震动、损耗低、噪音小的“软”接头的超长接轨，在接轨距离上实际上不受限制，同时由于技术简单易行，使施工的人员、设备减少，施工周期显著缩短，大幅度降低铁路建设和运行成本。
本发明提出一种连续轨面接轨方法，其特征在于包括以下步骤1)将每段钢轨的两轨轨头端面进行逆向对角加工成斜口面，其斜口面与钢轨侧面的前端夹角α＜arctg L/d，其中L为钢轨踏面的宽度，d为两轨间缝隙宽度；
2)将所说的钢轨两端前端角进行倒角成园滑状；3)将两钢轨相邻斜口面处予留一间隙d再进行对接固定。
采用本接轨方法的轨面将对车轮不产生断口，如图2所示，即车轮22经过斜口间缝23时，其轮22的一部分总是与轨踏面221接触、轨头21的间缝23只陆续经过轮的不同区位，因而对车轮22不会产生撞击损伤。本方法所采用的钢轨的斜口面其前端角α要满足上述(1)中不等式的关系，即保证车轮经过斜缝时，每一时刻均有一部分车轮与轨面接触。其原理如图3所示(其中α角为临界角，α＝arctgL/d)，前端角α与轨踏面31(也即车轮)宽度L及予留间隙大小d有关，即当满足α＜arctg L/d时，轮经过斜口时，轮、轨总有一部分相接触。当L、d确定后，α越小，车轮经过斜口面时的接触轨踏面的面积越大，行驶效果越好，但前端角太小，会使该部位的强度减弱，造成颤动，影响车辆行驶平稳度。因此在采用现行通用的70mm宽的钢轨时，前端夹角α的取值范围最好为30°≤α≤60°。在此范围内，视不同气候条件选取不同角度值。例如，温差小的地区α可为55°左右，对施工来说将会更方便，温差大的地区或高寒地区可选取约45°，使车轮在接口处与轨接触面更大一些为宜。
本发明所说的每段钢轨的轨底、轨腰端面可与所说轨头端面同样加工面成斜口面，使加工更简单。
也可将所说的每段钢轨的轨底、轨腰端面加工成与钢轨侧面成垂直的直口面，该面与所说的轨头端部斜口面的交线位于钢轨的对称中心平面内。这种形状的钢轨对接后将更能随大重量车辆行驶产生的横向力的冲击。
本发明所说的钢轨端部的轨颚部痊可加工有凹槽，所说的两轨对接固定采用两连接板支撑于钢轨轨腰两侧，并用螺栓，螺母与两钢轨端部固定成一体。所说的连接板上沿可加工成凸形，其凸部恰嵌于所说凹槽之中，以增强两轨连接强度。
所说的钢轨端部的轨底上表面也可加工有凹槽，所说的连接板下沿也相应地加成凸形与该凹槽相嵌合。
本发明设计出一种用于上述方法的钢轨，其特征在于所说的铁轨的两轨头端面为逆向对角的斜口面，其斜端面与钢轨侧面的前端夹角α＜arctgd/L，其中L为钢轨踏面宽度，d为两轨间缝宽度，其前端角顶部是园弧倒角状。
为增大轮经过斜口缝时与轨面的接触面，使车辆行驶平稳，所说的前端夹角α的取值范围最好为30°≤α≤60°。
为增强接口的强度，所说的钢轨端部的轨颚部位可开有凹槽。配合有凸边的连接板嵌合，固定。
所说的钢轨端部的轨底上表面还可开有凹槽，则会进一步加强对接口的强度。
所说的轨底与轨腰端面与所说轨头端面可为同一的斜口面，以利于加工。
所说的轨底与轨腰端面与钢轨侧面也可成垂直的直口面，该面与所说的轨头端部斜口顺的交线位于钢轨的对称中心平面内。这种形状的钢轨对接后更能承受大重量车辆行驶产生的横向力的冲击而保持不变形。
本发明具有如下特点第一，本发明所述的接轨技术克服了运输和现场焊接钢轨施工不便的困难，因斜口度接轨不需很长的钢轨，也不需很高的技术工作人员和过多的设备，便能加快施工进度，从而缩短了施工周期。
第二，本发明的斜口接轨技术简单、宜行，只要将钢轨端面稍加改造，既可利用已有的接轨技术，已有的设备、工具进行辅设工作，同时也可在不用增加大量新的投资的情况下完成已有铁路的改造工作，并可适用现行的各种类型的车辆，因此极易推广。
第三，本发明的斜口接轨技术弥补了路轨断续的问题，它的对角接轨在路轨有缝时，也能保证轮轨总有平面接触，使轮轨之间不会产生轮空撞击现象，这样就克服了轮转动时，接轨对轮的损伤，减少零部件的损伤和检修的人工费用，把这笔经费用来继续扩建铁路设施，就可缓解国家现今经济迅速发展中建设铁路施工中的经费不足的问题，降低铁路运输中的成本，可以解决目前铁路中其它一些不利的因素和检修工作人员的劳动强度。
第四，采用本发明使机车有了更理想的行驶路面，这对于现今车辆提高运行速度来讲，是必不可少的，高速铁路和超高速铁路要求的就是路面越平整，接轨断续面越少才好，而斜口接轨技术可使钢轨无限制接成无断续面的平整铁路，今后的铁路使用这项技术提高运行速度，可使现今的铁路线的运输解决了有铁路近200年历史中没能解决的问题，从而会使铁路运输又输能力显著提高，解决现在铁路运输紧张的局面，使铁路运输业有一新的飞跃。
第五，客车运行中，乘客所希望的是车辆行驶越平稳，噪音和震动越小，速度越快的到达目的地越好，斜口接轨技术不但解决了高速运行所需的路轨接轨面，同时也避免了运行时轮、轨在轨头传统接缝部位撞击时产生的很强的噪音(噪音的影响面可达几公里远)，没有了轮空撞击，车辆行驶的振动自然减少到很小的程度。因此还在很大程度上降低了车箱中的噪音和颠簸，使乘客在今后使用了斜口接轨技术的铁路上感到比目前的铁路乘车更舒服、更安全、更快。
附图简要说明图1为已有接轨技术对车轮产生断面损伤示意2为车轮通过本发明所述方法的接轨时的情况示意3为本发明与所述的钢轨端面前夹角与轨宽及间缝宽的关系原理示意4为本发明的一种实施例中的斜口钢轨端部结构示意5为本实施例中两钢轨与连接板图接示意6为本实施例的接口处的俯视示意图本发明提出一种连续轨面接轨方法及斜口钢轨的实施例，结合图4-图6进行详细说明。
本实施例旨在最大限度地利用现有的接轨技术、设备、工具，以及现生产的钢轨1连接板来实现本发明，以利降低成本，并适于对已有轨道的改造。
本实施例的钢轨可采用现生产的轨材进行加工制成。宽70mm，长度比已有的长一个轨的宽度(即长70mm)，如图4所示，相对两个轨头41的端面加工成45度角的相互平行的斜口面411(即逆向对角加工而成)，轨腰43及轨底42为直口面421，该面与所说的斜口面的交线位于钢轨的对称中心平面内。为简化加工，在切削端面前可在轨腰43上钻一加工孔431，为加强轨头尖的强度，在轨头41端部的两侧轨颚面44各加工一凹槽441。前端角顶部进行倒角412。连接板51可采用现生产的鱼尾板，但需在其上沿焊-凸条511，其长度与轨头52的凹槽521相配，并按钢轨的连接孔尺寸，钻有相应的连接孔522，两钢轨端头与连接板通过螺栓53螺母54锁合固定，如图5所示。
图6为接轨后的俯视示意图。两对接钢轨端部轨头61冷缩时间隙为15mm，构成45°斜口611，两对接钢轨轨腰62与轨底63间隙同样为15mm构成直口621。
权利要求
1.一种连续轨面接轨方法，其特征在于包括以下步骤1)将每段钢轨的两轨轨头端面进行逆向对角加工成斜口面，其斜口面与钢轨侧面的前端夹角α＜arctg L/d，其中L为钢轨踏面的宽度，d为两轨间最大缝隙宽度；2)将所说的钢轨两端前端角进行倒角成园滑状；3)将两钢轨相邻斜口面处予留一间隙d，再进行对接固定。
2.如权利要求1所述的接轨方法，其特征在于，所说的每段钢轨的两轨底和轨腰端面与所说轨头端面加工成同一斜口面。
3.如权利要求1所述的接轨方法，其特征在于，所说的每段钢轨的两轨底和轨腰端面加工成与钢轨侧面成垂直的直口面，该面与所说的轨头端部斜口面的交线位于钢轨的对称中心平面内。
4.如权利要求1、2或3所说的接轨方法，其特征在于，所说的钢轨端部的轨颚部位加工有凹槽，所说的两轨对接固定采用两连接板支撑于轨腰两侧，并用螺栓，螺母与两钢轨端部固定成一体；所说的连接板上沿加工成凸形，其凸部恰嵌于所说凹槽之中，以增强两轨连接强度。
5.如权利要求4所述的接轨方法，其特征在于所说的钢轨端部的轨底上表面加工有凹槽，所说的连接板下沿相应地加成凸形与该凹槽嵌合。
6.一种用于如权利要求1所述方法的钢轨，其特征在于，所说的铁轨的两轨头端面为逆向对角的斜口面，其斜口面与钢轨侧面的前端夹角α＜arctg L/d，其中L为钢轨踏面宽度，d为两轨间缝隙宽度，其前端角顶部是园弧状倒角。
7.如权利要求6所述的钢轨，其特征在于所说的前端夹角α的取值范围为30°≤α≤60°。
8如权利要求6所述的钢轨，其特征在于所说的钢轨端部的轨颚部位开有凹槽。
9.如权利要求6或8所述的钢轨，其特征在于所说的钢轨端部的轨底上表面开有凹槽。
10.如权利要求6所述的钢轨，其特征在于所说的轨腰与轨底端面与所说轨头端面为同一斜口面。
11.如权利要求6所述的钢轨，其特征在于所说的轨腰与轨底端面与钢轨侧面成垂直的直口面，该面与所说的轨头端部斜口面的交线位于钢轨的对称中心平面内。
全文摘要
本发明属于铁路轨道的铺设技术领域,本发明包括:两轨轨头端面加工成斜口面,其斜口面与钢轨侧面的前端夹角α< arctgL/d,将两钢轨相邻斜口面处予留一间隙d再进行对接固定。该方法对接轨道,能避免导致轮、轨踏面在轨头连接处轮空撞击的现象,延长轮、轨和闸瓦的使用寿命,可以实现无震动、损耗低、噪音小的“软”接头的超长接轨,接轨距离不受限制,同时技术简单易行,能大幅度降低铁路成本。
文档编号E01B11/00GK1180771SQ9612021
公开日1998年5月6日 申请日期1996年10月21日 优先权日1996年10月21日
发明者刘基生, 刘文今, 李力行 申请人:刘基生