一种钢轨快速修补装置及方法与流程

本发明涉及一种铁路轨道修补技术领域，尤其涉及的是一种钢轨快速修补装置及方法。

背景技术：

目前，铁路技术已经广泛应用于世界各国，尤其是近期的高速铁路技术，因为适合我国国情，所以在国民经济生活中越发的重要。而铁路技术主要包括机车技术和轨道技术两个部分。相比于日益提高的机车技术，轨道技术的提高相对缓慢。

目前铁路的轨道还是以钢制轨道（钢轨）为主，一般是平行设置两条钢轨于一排轨枕上。钢轨在列车长时间运行中总会产生裂纹，有些是外部，有些是内部，但绝大部分是难以用肉眼看到的。

为了保证行车安全，钢轨需要日常维护，包括线路维修和钢轨探伤两种操作。线路维修主要是维持线路的几何尺寸，并检查扣件如螺栓等的紧固和完整。而钢轨探伤则是检查钢轨的磨耗情况和破损情况，判断钢轨是否需要更换，包括发现钢轨上有裂纹，甚至钢轨断裂等情况，钢轨日常维护一般是由工务维护人员日常巡逻中检测完成。

一旦发现某处钢轨有裂纹或断开，为了行车安全，该工务维护人员必须立刻报告，且为了不影响火车的正常通过，其需要同时采取紧急加固措施。在钢轨断裂或有裂纹的紧急情况下，工务维护人员需要将其随身携带的相应型号的钢轨夹板（钢制钢轨接头夹板）相互对应的扣在钢轨断裂处或裂纹处的钢轨轨腰两侧，并向两端分别延伸一定距离；夹板上的孔洞彼此对应，以便安装夹板。在传统方式中，随后再通过钻孔方式进行固定，即在夹板孔洞位置的钢轨轨腰处打孔，穿入螺栓，固定连接钢轨轨腰两侧的所述夹板，从而夹牢并固定好断裂或裂缝的钢轨，这样，火车就可以以较低安全速度正常通过，不妨碍列车的运行；再等到较长时间的列车行车间隔时，对所述问题钢轨进行替换完全修复。

由于通过给钢轨钻孔加以固定所述夹板的方式，耗时太久，跟不上现有铁路的高密度短窗口节奏，故而现在更多的是采用锁轨器方式或弹性夹方式进行快速固定。所述锁轨器一般包括两个顶面和一个夹弓，其中的一个顶面，即固定顶面固定连接于所述夹弓的一端，另一个顶面，活动顶面固定连接一锁紧螺丝，所述锁紧螺丝通过其上的螺纹螺接并穿过所述夹弓的另一端。所述弹性夹则为一金属制成的高强度U型夹。在使用时，所述锁轨器或所述弹性夹，绕过钢轨底部伸入至所述夹板下部，其两个顶面（夹面）分别夹住所述钢轨两侧的所述夹板，加以固定。通常两个锁轨器设为一组，同时夹在夹板两端，再使用随身携带的快速扳手锁紧锁轨器螺栓，以固定好所述夹板；或至少三个弹性夹设为一组，分别夹于所述夹板中部和两端。

对钢轨的裂缝或者断裂进行临时修补所用的夹板，因为需要足够的力学强度，故目前皆为钢制，重量较大，轨道工务维护人员在日常巡路时需要携带至少一副两个的金属夹板，加上至少一组两个的金属锁轨器或弹性夹，和扳手等操作工具，就很不方便。

同时，整个轨道系统路网，通常依适当距离区分成许多闭塞区间，各闭塞区间以轨道绝缘接头区隔，形成各个独立的轨道电路，各区间的起始点皆设有继电器并控制信号机(色灯信号机)，用于自动、连续检测这段线路是否被机车车辆占用，也用于控制信号装置或转辙装置，以保证后续列车的行车安全。正常情况下，当两根钢轨完好，且无列车正在该段运行时，所述轨道电路构成一完整回路，所述继电器通电激磁，信号机的绿灯点亮；而当有列车在该段钢轨上运行，因为通过列车车轴导电而形成短路，导致所述继电器失去电流，失去磁性，信号机的红灯点亮，对后续列车加以警示。当钢轨有裂缝时，所述轨道电流也将断开，使得所述继电器也将失去电流，磁性消失，红灯也将点亮。因此，当现有技术中采用钢制的夹板临时固定断裂钢轨的时候，因为钢制的夹板也是电的良导体，因此，当所述断裂处因为上一列列车驶过而再次错位裂开，所述轨道电流仍然可以通过所述钢制的夹板导通所述继电器，使得绿灯继续点亮，从而引发后续行车的危险。因此，采用钢制夹板就无法保证能够通过轨道电路手段实现快速实时检测并跟踪钢轨断裂处的情况。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钢轨快速修补装置及其安装方法，在减轻重量，便于携带的同时，还可以提升修补效率，并方便检测。

本发明的技术方案如下：

一种钢轨快速修补装置，用于安装于一钢轨破损处两侧，用来快速修补钢轨，其中，包括至少一组两个的夹板和至少一快速固定装置；所述夹板由非导电材料制成；所述快速固定装置包括锁轨器或弹性夹。

所述的钢轨快速修补装置，其中，所述非导电材料包括聚氨酯复合材料，所述夹板采用纤维增强聚氨酯复合材料制成，所述纤维增强聚氨酯复合材料采用纤维增强材料浸润聚氨酯树脂制成。

所述的钢轨快速修补装置，其中，所述聚氨酯树脂由双组份聚氨酯原料合成，包括：异氰酸酯和多元醇，按重量比例1.2 :1至1.4 :1合成。

所述的钢轨快速修补装置，其中，所述异氰酸酯采用聚合MDI，所述多元醇采用丙三醇聚氧丙烯化物。

所述的钢轨快速修补装置，其中，所述纤维增强材料包括玻璃纤维，碳纤维，玄武岩纤维，芳纶纤维以及聚乙烯纤维材料的至少一种。

所述的钢轨快速修补装置，其中，所述锁轨器或弹性夹包括一组至少两个，沿长度方向分布于位于所述钢轨破损处两侧的所述夹板上。

所述的钢轨快速修补装置，其中，所述弹性夹为一组至少六个。

所述装置的钢轨快速修补方法，其中，包括步骤：

a.将所述夹板从钢轨两侧贴合并夹持所述钢轨破损处的轨腰，并从钢轨破损处沿所述钢轨的长度方向向两端延伸设置;

b.所述快速固定装置从所述钢轨底部跨过所述钢轨，分别设置于所述钢轨破损处两端以外，并夹持于所述夹板两端以内。

所述的钢轨快速修补方法，其中，所述步骤a还包括：

所述夹板与所述钢轨之间的接触面涂有高强胶结剂，用于通过粘合方式增强所述夹板夹持所述钢轨。

所述的钢轨快速修补方法，其中，所述高强胶结剂为双组份丙烯酸酯结构胶。

本发明所提供的一种钢轨快速修补装置及方法，通过采用由聚氨酯复合材料制成的夹板平行设置于钢轨破损处两侧轨腰上，极大的降低了用于临时修补钢轨的快速修补装置的携带重量，降低了工务维护人员在轨道日常巡逻时的负重；通过锁轨器或弹性夹构成的固定装置，固定所述夹板于所述钢轨破损处的两侧轨腰上，安装快速且方便；并且，所述夹板的电绝缘性也保证了轨道电路对所述钢轨破损处实时检测的正确反应，同时，所述聚氨酯复合材料也增加了所述夹板的耐腐蚀性，增加了行车安全。

附图说明

图1是本发明钢轨快速修补装置的安装后整体侧视图。

图2是本发明钢轨快速修补装置的锁轨器结构示意图。

图3是本发明钢轨快速修补装置的安装后截面示意图。

附图标记：1轨头 2轨腰 3轨底 4钢轨破损处 5夹板 6锁轨器 611固定顶面 612活动顶面 62 夹弓 63锁紧螺丝。

具体实施方式

本发明提供了一种钢轨快速修补装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明所述的钢轨快速修补装置包括装配于钢轨破损处4两侧的轨腰2上的，用于快速修补钢轨的，至少一组两个的夹板5和至少一快速固定装置，其中，所述快速固定装置包括一组至少两个的锁轨器6或弹性夹，沿长度方向分布于位于所述钢轨破损处4两侧的所述夹板5上。而所述夹板5由非导电的足够强度之材料制成，例如聚氨酯复合材料制成，包括纤维增强材料构成的骨架和聚氨酯树脂浸润所述纤维增强材料。

本发明的一个实施例中，所述纤维增强材料包括玻璃纤维，碳纤维，玄武岩纤维，芳纶纤维以及聚乙烯纤维等材料的一种或几种，要求具有足够的强度，并能够与高分子树脂材料紧密结合。所述纤维增强材料优选为玻璃纤维材料。

所述聚氨酯树脂采用双组份的聚氨酯材料合成。现有技术中的这种双组份聚氨酯材料，由A组份和B组份混合形成，其中，所述A组份可选为一种高反应性的异氰酸酯，例如聚合MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯），所述B组份可选为多元醇，例如丙三醇聚氧丙烯化物（聚醚多元醇混合物）。所述A组份异氰酸酯和所述B组份多元醇按重量比例1.2: 1至1.4: 1混合反应合成所述双组份聚氨酯树脂。将两种组份至少混合搅拌均匀待用。

所述双组份聚氨酯树脂在温度10-25℃，压力高于大气压的环境下浸润所述纤维增强材料构成的夹板骨架，形成具有良好力学性能的所述夹板5。

表1为双组份聚氨酯复合玻璃纤维材料的力学性能，由表1可见，所述双组份聚氨酯复合玻璃纤维材料的力学性能比较优异，优选用来制造所述夹板5。

表1：双组份聚氨酯复合玻璃纤维材料的力学性能。

一根常用的钢轨通常由三部分构成，如图3的截面示意图所示，包括轨头1，轨底3，以及中间较薄的连接部分轨腰2。当工务维护人员在巡道时，发现某段钢轨上，一般是所述轨头1上某处，具有可能影响行车安全的钢轨破损处时，如图1的安装后整体侧视图所示，一组两个的聚氨酯复合材料夹板5将被分别设置在所述钢轨破损处4下方两侧钢轨的轨腰2两侧上，贴合并夹持于所述轨腰2的两面，同时沿着所述钢轨向所述钢轨破损处4的两端分别延伸一定距离，所延伸的距离由所使用的夹板5的长度决定，最佳的是使得所述钢轨破损处4位于所述夹板5的接近长度中间部位，以取得对所述钢轨破损处4两边钢轨的最佳受力平衡），再使用至少一组两个的锁轨器6或弹性夹跨过所述钢轨底部，夹持所述夹板5，固定至所述钢轨轨腰2上。

当使用所述锁轨器6方式进行固定时，其中，所述锁轨器6的结构如图2所示，包括一固定顶面611和一活动顶面612，及两个顶面之间连接的一夹弓62，所述固定顶面611固定连接于所述夹弓62的一端，所述活动顶面612固定连接一锁紧螺丝63，所述锁紧螺丝63通过其上的螺纹螺接并穿过所述夹弓62的另一端。在安装时，所述锁轨器6的所述夹弓62从下方横跨所述钢轨轨底3，所述固定顶面611和所述活动顶面612从正面相对夹持贴放于所述轨腰2两侧的两个所述夹板5，并通过旋转所述锁紧螺丝63，将两个所述夹板5固定至所述轨腰2上：在旋转时，所述锁紧螺丝63通过螺纹旋转而产生相对于所述夹弓62的前后移动，即相对于所述固定顶面611，推进或拉回与所述锁紧螺丝63相连接的所述活动顶面612，从而将贴合于所述轨腰2两侧的所述夹板5相对于所述轨腰2夹紧或放松。所述锁轨器6的两个顶面接触并夹持于所述夹板5的位置，一般相对对称地设置在从所述钢轨破损处4向所述钢轨两端延伸的夹板5上，尤其设置于接近所述夹板5的两端端头处，且距离各自端的夹板端头有一定长度，例如但不限于100mm-200mm处；也可以根据实际操作需要，设置多于一组两个的锁轨器6，共同固定所述夹板5于所述钢轨破损处4两侧。

在使用所述弹性夹方式进行固定时，优选为采用一组六个弹性夹，沿所述夹板5的长度方向，分别从所述夹板5下部，分散固定所述夹板5，并分散于所述钢轨破损处两端的所述轨道上。与采用所述锁轨器6固定的方式类似，所述弹性夹从下方横跨所述钢轨轨底3，其两个夹面从正面相对夹持两个所述夹板5，从而将两个所述夹板5通过弹性固定至所述轨腰2上。当然，也可以根据实际需要改变所述锁轨器6或弹性夹的数量，以达到对所述夹板5的更佳的固定效果。

在本发明的一个更佳的实施例中，所述夹板5与所述钢轨之间的接触面上还涂有高强胶结剂，例如但不限于使用双组份丙烯酸酯结构胶，以通过粘合来进一步增强所述夹板对所述钢轨轨腰2的夹持和固定。

所述聚氨酯复合材料的夹板5具有良好的电绝缘性，因此可以保证所述钢轨上加载的轨道电路，在所述钢轨断裂移位后，立即处于断开状态，点亮红灯，警告后续列车，从而防止行车事故。

所述聚氨酯复合材料的夹板5，因为采用了聚氨酯树脂材料，相比较于采用金属材料，例如钢材料制成的夹板，还具有很好的耐腐蚀性能。

综上所述，本发明所提供的一种钢轨快速修补装置及方法，通过采用由聚氨酯复合材料制成的夹板平行设置于钢轨破损处的两侧轨腰上，极大的降低了用于临时修补钢轨的快速修补装置的携带重量，降低了工务维护人员在轨道日常巡逻时的负重；通过锁轨器或弹性夹构成的快速固定装置方式，固定所述夹板于钢轨破损处的两侧轨腰上，安装快速且方便，这在铁路运输日益发达和繁忙的轨道线上效果特别明显，完全不同于现有技术的打孔加夹板修补方式的费时费力；并且，所述夹板的电绝缘性也保证了轨道电路对所述破损钢轨实时检测的正确反应，不至于出现像现有技术采用钢制钢板修补方式所导致的，即使铁轨断裂依然可以使得导通信号正常的情况出现，增加了安全性，同时，采用所述聚氨酯复合材料也增加了所述夹板的耐腐蚀性，从而从轨道系统角度增加了行车系统的安全性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。