专利名称：铁路地基枕木的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的铁路地基枕木，其具有铁路工业令人满意的性能要求，同时最小化了所需材料量；并且尤其涉及由木质纤 维素纤维-树脂复合材料形成的枕木。
背景技术：
现在，在北美和世界范围内，所用的铁路枕木绝大多数由木焦 油浸渍的矩形硬木或软木制成。这些枕木的典型尺寸是，长度约为 2.4-2.6m，宽度约为18-23cm，高度约为15-18cm。即使枕木由更 新的材料制成，比如通常是混凝土、钢、塑料或复合材料，通常也 模仿这种标准的矩形设计。铁路关键的安全和性能问题之一是横向轨道稳定性，即枕木垂 直于平行铁轨的侧向移动，具体地说，整个轨道在受到由于火车运 动所产生的力时抵抗横向移动的能力。横向轨道移动是代价很高 的，因为需要昂贵的维护来重新定位轨道，并且如果超过了预定的 限度，横向轨道移动会导致轨道故障并且最终导致火车出轨。通常在安装时，枕木部分地埋入己知为道碴的石块中。枕木/ 道碴的关系是防止横向轨道移动的主要防止措施。枕木被越好地 "锁闭"入道碴，则轨道越好地抵抗横向移动。铁路工业依赖于道 碴和木材枕木之间的摩擦力来抵抗移动。这种摩擦随着时间的过去 而由于枕木中被石块磨损而形成凹坑或凹穴而增大。不幸的是，在 大多长度的轨道已经更换的情况下，这种"调节相"会迫使轨道使 会导致操作复杂性和效率损失。这是 钢轨还没有被广泛接受的原因之一。它们的摩擦系数非常低并且因此它们易于纵向移动，即平行于铁路线移动。挤出HDPE(高密度 聚乙烯)枕木生产商已经试图通过使侧面凸出或凹坑来处理HDPE 的天然"滑溜"，同时考虑原始枕木尺寸。1981年8月25日授予Arbed的美国专利No. 4,285,115描述了一种钢或混凝土枕木，其具有改进的方向稳定性和抗滑动性，因为 枕木形成为Y形。Y形的每个臂具有相同且一致的横截面。2001年5月15日授予Corus U.K. Limited的美国专利No. 6，230,981B1描述了一种倒沟槽截面的铁路钢枕木，其可具有宽度 减小的縮腰截面。美国专利6，230，981B1专门聚焦于由冷轧钢生产 空心枕木。縮小中心横截面的目的是形成对必须被推入枕木内部的 道碴的更大锁闭以及降低必须填充入枕木内部的道碴量。中心区域 也能用实际上防止道碴进入该区域的泡沫材料来填充。还不清楚縮 腰中心截面是用于将枕木锁闭就位还是要增大枕木和道碴之间的 摩擦。2003年5月8日公开的属于Nosker等的美国专利申请No. 2003/0085293 Al描述了一种由接触道碴的刻痕图案构成的枕木表 面设计，其增大了枕木的滑动阻力(摘要)。这是对以前对于表面 划痕尝试的一种可选图案(0020段)。其中考虑了将图案模塑或压 花到枕木中以便不损害所述枕木总体上矩形的横截面尺寸(0024 段)。然而，前述现有技术的参考文献都没有提供枕木体积降低并且 因而节省材料并且在防止枕木横向滑移和轨道纵向移动上效率充 分提高的枕木。因此，需要一种改进的枕木，其降低枕木在道碴内的横向移动， 同时最小化枕木的体积并且因而最小化所需的材料量。发明内容本发明的目标是提供一种铁路地基枕木，其与石碴道床一起来 在安装之后立即最大化枕木和石碴之间的摩擦力。本发明的另一目标是提供一种充分地最小化有效枕木体积的 枕木。于是，本发明在一个方面提供了一种用于在石碴道床等上支撑 铁路轨道的细长铁路枕木，所述枕木具有第一端、第二端、介于所 述第一和所述第二端之间的一段长度以及顶面、底面和一对介于所 述第一和第二端之间的侧面，其特征在于，所述侧面中的至少一个 具有在所述第一和所述第二端之间延伸的非平面状可嵌入石头形 式的部分，其被形成为实现减少所述枕木在所述道床内的横向和纵 向滑移。优选地，枕木如上所述，其中所述侧面中的至少一个具有在所 述第一和第二端之间延伸的波动形式的部分，其中所述波动部分被 形成为限定多个凹形和凸形表面，这些表面可嵌入所述石碴道床中 以实现减少所述枕木在所述道床内的横向和纵向滑移。更优选地，本发明提供了一种枕木，其中所述波动部分延伸过 所述枕木的所述第一和第二端之间的全部长度。更优选地，本发明提供了一种枕木，其中两个侧面都具有波动 形式。在优选实施例中，如上所述的枕木具有临近所述第一端并从所 述第一端延伸第一距离的第一端部以及临近所述第二端并从所述
第二端延伸第二距离的第二端部，其中(i) 所述第一端部的所述侧面平行于所述第一距离的长度，(ii) 所述第二端部的所述侧面平行于所述第二距离的长度；和(iii) 所述第一端部和所述第二端部在其间限定了一个内部。在进一步的优选实施例中，所述内部具有多个限定了多个不同 内部宽度的中央部分。在进一步的优选实施例中，所述内部具有多个宽度从所述第一 端部和所述第二端部向内减小的部分。所述内部还优选地为花键形状并且从所述第一端部和所述第 二端部向内渐细。在进一步的优选实施例中，本发明提供了一种用于在石碴道床 等上支撑铁路轨道的铁路枕木，所述枕木具有丄山弟i而； 鬼J而；顶面、底面和一对介于所述第一和所述第二端之间的侧面；其特征在于，所述枕木具有临近所述第一端并从所述第一端延 伸第一距离并且具有第一端部宽度的第一端部；临近所述第二端并从所述第二端延伸第二距离并且具有第二 端部宽度的第二端部；其中(i)所述第一端部的所述侧面平行于所述第一距离的长度，(ii)所述第二端部的所述侧面平行于所述第二距离的长度；
和(iii)所述第一端部由一个内部与所述第二端部分开； 其中所述内部具有(a) 与所述第一端部和所述第二端部等距并且宽度比所述第 一和第二端部小的中点；(b) 为波动形式以限定多个凹形和凸形表面的侧面；(c) 一对由多个宽度从所述第一端部和所述第二端部朝着所 述中点向内减小的部分构成的渐细部分；其中可嵌入所述石碴道床中的所述多个和波动形式的所述凹 形和凸形表面是如此的以实现减少所述枕木在所述道床内的横向 和纵向滑移。最优选地，如上所述的枕木具有(i) 介于所述第一端和所述第二端之间的选自于大约2.4至 2.6m的长度；(ii) 选自于大约15至18cm的高度；(iii) 选自于大约18至23cm的第一端部宽度和第二端部宽度；(iv) 选自于大约40至50cm的第一端部长度和第二端部长度；(v) 选自于大约8至12cm的中点宽度；禾口(vi) 每个所述渐细部分具有选自于15至30cm的波动顶间距。枕木可由例如选自于木材、混凝土、钢、塑料和复合材料的材 料构成。所述复合材料优选地是木质纤维素-树脂材料，更优选地，其 中所述树脂是苯酚甲醛。 前述木质纤维素-树脂复合材料最优选地由PCT/CA2004/001679 (Tembec Industries公司，2005年3月公开)所述的方法制成，该方法包括(a) 提供具有有效一致性的足够木质纤维素纤维浆；(b) 脱水所述浆，包括对所述浆施加多方向的压力，以便在 有效的压力之下以有效的脱水速率提供脱水材料，从而防止或减少 所述材料内形成裂痕和空隙；和(c) 在有效的温度下周期性地干燥有效量的所述脱水材料以 提供所述成形的、干燥的木质纤维素纤维材料，其形状为具有至少 5mm的厚度。在又一个方面中，本发明提供了一种铁路轨道，其包括如上权 利要求1至15中任一所述的铁路枕木以及一对位于石碴道床上的 铁路轨道，其中所述枕木嵌入在所述石碴道床中。
为了能让本发明得到更好的理解，现在将参照附图以举例的方 式描述优选实施例，其中图1是根据现有技术的具有木材铁路枕木的铁路轨道的透视图；图2是根据本发明的具有枕木的铁路轨道的透视图；图3是根据图1的轨道的示意性平面图；图4是根据图2的轨道的示意性平面图；图5是根据本发明的枕木的透视图；图6是根据本发明的枕木的示意性平面图7是根据图6的枕木的示意性平面图；图8是图6所示枕木的示意性纵向侧视图；并且其中相同的数 字标识同样的部件。
具体实施方式
参照图1和3，其中示出了根据现有技术的垂直地固定至多个 平行木材枕木12的钢轨10，其嵌在石碴道床14中。图2和4示出了根据本发明的固定至多个木质纤维素-树脂(苯 酚甲醛)复合材料枕木16的钢轨10，其嵌在石碴道床14中。还参照图5-8，枕木16位于第一端18和第二端20之间的长度 约为2.6m，沿着其长度的高度恒定地约为12.8cm，并且在分别临 近其末端18和20的端部22、 24处的宽度约为23cm。实际末端18 和20是稍微圆化的。端部22、 24从末端18和20分别纵向地延伸 大约45cm，以便在其间限定出大约1.68m的内部26，所述内部26 具有位于枕木16中间的中央部28。内部26具有波动形状，其形成为限定多个凹形和凸形表面， 其在嵌入石碴道床14中时降低枕木16分别如箭头"A"和"B" 所示的纵向和横向滑移。在所示实施例中，内部26因而为花键形 状同时从每个端部22、 24朝着中央部28向内渐细，以便构成一对 渐细部分30、 32，并且限定多个不同宽度的部分，在这个实施例 中所述宽度从每个端部22、 24向内减小。通常，每个渐细部分30、 32具有选自于15-30cm的波动顶间 距"d"，并且在所示实施例中为大约25cm。渐细部分30、 32的宽 度从端部22、 24处23cm的宽度"W1"(图6)逐渐减小到中点28 的10cm。
枕木16可由前述PCT/CA2004/001679所述的工艺制造。尽管本文己经描述和示出了本发明的某些优选实施例，但是应 到理解到，本发明并不限于这些具体实施例。而是，本发明包括与 具体实施例的功能或机械等同的所有实施例以及已经描述和示出 的特征。
权利要求
1. 一种用于在石碴道床等上支撑铁路轨道的细长铁路枕木， 所述枕木具有第一端、第二端、介于所述第一和第二端之间的长 度以及顶面、底面和一对介于所述第一和第二端之间的侧面，其 特征在于，所述侧面中的至少一个具有在所述第一和第二端之间 延伸的非平面状可嵌入石头形式的部分，其被形成为实现减少所 述枕木在所述道床内的横向和纵向滑移。
2. 如权利要求1所述的枕木，其特征在于，所述侧面中的至少一个具有在所述第一和第二端之间延伸的波动形式的部分，其 中所述波动部分被形成为限定多个凹形和凸形表面，这些表面可 嵌入所述石碴道床中以实现减少所述枕木在所述道床内的横向和 纵向滑移。
3. 如权利要求1或2所述的枕木，其中所述波动部分延伸过 所述枕木的所述第一和第二端之间的全部长度。
4. 如权利要求1至3中任一所述的枕木，其中两个侧面都具 有波动形式。
5. 如权利要求1至4中任一所述的枕木，其中所述枕木具有 临近所述第一端并从所述第一端延伸第一距离的第一端部以及临 近所述第二端并从所述第二端延伸第二距离的第二端部，其中(i) 所述第一端部的所述侧面平行于所述第一距离的长度，(ii) 所述第二端部的所述侧面平行于所述第二距离的长度；
6. 如权利要求5所述的枕木，其中所述内部具有宽度比所述 第一和所述第二端部要窄的中点部分。
7. 如权利要求1至6中任一所述的枕木，其中所述内部具有 多个限定了多个不同内部宽度的中央部分。
8. 如权利要求5至7中任一所述的枕木，其中所述内部具有 多个宽度从所述第一端部和所述第二端部向内减小的部分。
9. 如权利要求6或7所述的枕木，其中所述内部是花键形状 并且从所述第一端部和所述第二端部向内渐细。
10. —种用于在石碴道床等上支撑铁路轨道的铁路枕木，所 述枕木具有4山AA* ~■丄山弟一顿；顶面、底面和一对介于所述第一和所述第二端之间的侧面；其特征在于，所述枕木具有临近所述第一端并从所述第一端 延伸第一距离并且具有第一端部宽度的第一端部；临近所述第二端并从所述第二端延伸第二距离并且具有第二 端部宽度的第二端部；其中(i)所述第一端部的所述侧面平行于所述第一距离的长度，(ii) 所述第二端部的所述侧面平行于所述第二距离的长度；和(iii) 所述第一端部由一个内部与所述第二端部分开； 其中所述内部具有(a) 与所述第一端部和所述第二端部等距并且宽度比所述第 一和第二端部小的中点；(b) 为波动形式以限定多个凹形和凸形表面的侧面；(c) 一对由多个宽度从所述第一端部和所述第二端部朝着所述中点向内减小的部分构成的渐细部分；其中可嵌入所述石碴道床中的所述多个和波动形式的所述凹 形和凸形表面是用以实现减少所述枕木在所述道床内的横向和纵 向滑移。
11. 如权利要求IO所述的枕木，其中所述枕木具有(i) 介于所述第一端和所述第二端之间的选自于大约2.4至 2.6m的长度；(ii) 选自于大约15至18cm的高度；(ill)选自于大约18至23cm的第一端部宽度和第二端部宽度；(iv) 选自于大约40至50cm的第一端部长度和第二端部长(v) 选自于大约8至12cm的中点宽度；和(vi) 每个所述渐细部分具有选自于15至30cm的波动顶间距。
12. 如权利要求l至11中任一所述的枕木，其由选自于木材、 混凝土、钢、塑料和复合材料的材料构成。
13. 如权利要求12所述的枕木，其中所述复合材料是木质纤 维素-树脂。
14. 如权利要求13所述的枕木，其中所述树脂是苯酚甲醛。
15. 如权利要求13或14所述的枕木，其中所述复合材料通 过如下方式制造(a) 提供具有有效一致性的足够木质纤维素纤维浆；(b) 脱水所述浆，包括对所述浆施加多方向的压力，以便在 有效的压力之下以有效的脱水速率提供脱水材料，从而防止或减 少所述材料内形成裂痕和空隙；和(c) 在有效的温度下和一段时间内干燥有效量的所述脱水材 料以提供所述成形的、干燥的木质纤维素纤维材料，其形状为具 有至少5mm的厚度。
16. —种铁路轨道，其包括如权利要求1至15中任一所述的 铁路枕木与一对位于石碴道床上的铁路轨道的组合，其中所述枕 木嵌入在所述石碴道床中。
全文摘要
一种用于在石碴道床等上支撑铁路轨道的细长铁路枕木，所述枕木具有第一端、第二端、介于所述第一和第二端之间的一段长度以及顶面、底面和一对介于所述第一和第二端之间的侧面，其特征在于，所述侧面中的至少一个具有在所述第一和第二端之间延伸的非平面状可嵌入石头形式的部分，其被形成为实现减少所述枕木在所述道床内的横向和纵向滑移，同时减少所用材料的体积。
文档编号E01B3/00GK101146958SQ200680009058
公开日2008年3月19日 申请日期2006年3月10日 优先权日2005年3月23日
发明者M·A·N·斯科比 申请人:泰姆贝克工业公司