专利名称：防震防爬钢轧及防震道岔的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于铁路防震防爬钢轨及防震道岔的发明。钢轨是各种有轨车辆行驶的基础。由于热胀冷缩，铺设钢轨时，要在两根钢轨之间留下轨缝。轨缝虽然解决了热胀冷缩的问题，但给列车的运行又带来了新的问题。每个车轮通过每个轨缝都要产生一次强烈的震动和噪音，影响旅客的休息。车轮对钢轨端部不断的冲击，轨缝处就产生凹陷现象，加剧了钢轨的纵向爬行，使钢轨和车辆的使用寿命缩短并容易损坏。裂损严重时，会颠覆列车。震动对桥梁的影响也较大，易引起桥梁的共振。噪音对环境的污染也较严重。同时，接头处的轨枕损坏严重，是其它部位的3－5倍。
据资料统计，钢轨出现裂损现象，有60％是发生在接头处。养护一条铁路用于维护接头处的费用，要占养护全部线路费用的30－50％。而且治理爬行病害的费用又要占养护全部线路费用的30－40％。所以，解决轨道现存的问题是很有必要的。
在国外有人用先进的焊接技术发明了无缝轨。这种技术我国在1975年开始采用。所谓无缝轨就是将每根钢轨焊接在一起，在一公里或两公里处留有一个轨缝。无缝轨在一定程度上解决了震动和噪音的问题，但没有从根本上解决上面所提出的问题，因还有轨缝的存在，所以还要有震动和噪音。且无缝轨在固定时，需要焊接及焊接的各种原材料，需要很多很多的特制扣件，需要大量的防爬设备，需要测量锁定轨温的问题，轨温测量的不准会出现胀轨、断轨，严重时会危及行车安全。每年还得定期大拆大卸做应力放散。由此可以看出，安装和养护无缝轨需要大量的人力、物力和财力。而且在温差大的地区只能采用几百米一段的短距离无缝轨。
本实用新型的目的就是要从根本上解决现有直缝轨和无缝轨存在的问题。而防震防爬钢轨的发明是完全可以从根本上解决现有直缝轨和无缝轨存在的问题。不需要焊接；不需要大量扣件、防爬器；不需要测量锁定轨温的问题；不存在胀轨跑道的问题；不受温差大小的影响。也就是说，防震防爬钢轨的发明完全可以节约养护全部普通线路50％以上的费用。同时还节约了用于无缝轨中的各种材料费用。
防震防爬钢轨是怎样解决震动噪音和爬行的呢？首先要知道震动噪音和爬行是怎样产生的车轮通过轨缝时，如
图1，车轮会掉进轨缝中，再与另一根钢轨的端部接触时就产生了震动和噪音，并使钢轨纵向爬行。温度的变化，车轮对钢轨的作用力也是使钢轨纵向爬行的原因。因此，只要保证车轮与钢轨的接触线不落入轨缝，就可以避免震动和噪音，由其引起的爬行也随之消失。使钢轨的中部与轨枕紧密地固定在一起，钢轨和轨枕不产生位移，就可以解决由温度、车轮对钢轨的作用力引起的爬行。
防震防爬钢轨就是把现有钢轨的轨端做成斜形的，如图2，即轨缝是斜缝的。其斜角为10－25°。车轮通过斜缝时，重量是由两根钢轨同时承担，不存在车轮掉进轨缝中的问题。因此，震动和噪音及其引起的爬行就可以消除。为什么要把角度设计成10－25°呢？经查我国专利CN86207691U“一种斜端面钢轨”的设计角度为45－55°。本人认为这种设计角度还不是最理想的，因为它没有最大限度地延长钢轨的使用寿命。通常钢轨斜角正切值的大小与震动和磨损的大小是成正比的，也就是角度越大，震动和磨损也越大。角度为45°时的正切值为1，角度为10°时正切值约为0.2，两值相比为51，也就是说角度为45°的钢轨和角度为10°的钢轨相比，其震动和磨损要比角度为10°的钢轨大5倍。当角度为90°时，也就是现有普通直缝钢轨的情形，正切值为无穷大，所以，震动噪音和磨损都为最大。所以设计的角度越小越好，并同时要满足下列要求；除改变钢轨端部形状外，不改变钢轨的长度、几何尺寸；不改变螺孔等数据；不改变鱼尾板的各种数据；并保证经济性、实用性、安全性，且钢轨的斜端长度不超过鱼尾板的长度。所以，本发明将防震防爬钢轨的角度设计为10－25°。其钢轨寿命能最大限度的延长。
在每根钢轨的中部设置防爬器，如图3，使钢轨的中部紧密地固定在轨枕上，钢轨的中部与轨枕不产生纵向相对移动，钢轨的胀缩只能以中部为起点向两端胀缩。因此由温度的变化、车轮与钢轨的作用力等引起的爬行也就消除了。解决了钢轨存在的爬行、大轨缝、瞎缝的问题，提高了轨道的整体强度和平顺性。同时有轨缝的存在，钢轨的胀缩均能自如，也避免了胀轨跑道的发生。本发明完全依据现有技术的各种数据，除改变钢轨端部的形状外，钢轨的其它尺寸均不改变，也不改变鱼尾板等各种连接件的尺寸，具有通用性、互换性。为了防止轨端下落，在斜缝下铺垫轨枕，如图2、图4所示，使轨与轨之间的连接更加牢固，强度更大的提高。在直缝轨和斜缝轨混用时，可制造一些一端为直缝形另一端为斜缝形的钢轨来过渡。在实施中防震防爬钢轨也可采用图4的设计，即轨端由两直边和一斜边组成的钢轨，其角度也是10－25°。
本发明在使用中会出现在斜缝处磨损较大的问题，这是因为车轮与钢轨在接缝处的接触面积减小，压力增大，因而出现磨损加剧的情况。解决这个问题有两种方法一是尽可能减小钢轨斜角，角度越小，磨损也越小；二是对斜轨端进行热处理，增加其在斜缝处的硬度，提高耐磨性，使其在接缝处的磨损与整根钢轨的磨损接近一致，其淬火轨端长为25－40cm。
本发明还提出了与防震防爬钢轨相配套的防震道岔的结构。如图5，1、2是翼轨，3是辙叉心轨，4、6是与图2相同的斜端面，也可与图4的端面相同，5是辙叉咽喉，7是车轮踏面，图6是图5的A－A剖面图。辙叉咽喉5到辙叉心轨3尖端的这段距离，因钢轨工作边中断，这段距离称为有害空间。由于车轮踏面7是有斜度的，车轮通过有害空间时，车轴与水平面之间的距离发生变化，就象上下台阶一样，产生的震动比轨缝引起的震动还强烈，损害相当严重。解决这个问题是在1、2翼轨上有害空间这段距离内设置与车轮踏面相同并相对应的斜度，如图6，A－A剖面，斜度为120，这样车轴与水平面之间的距离不发生改变，从而解决了道岔有害空间引起的震动问题，使用防震防爬钢轨及防震道岔这一整套防震系统，可使列车运行的噪音和磨损降到最低限度，各种机件的使用寿命能最大限度延长。为使用滚动轴承创造条件，具有一定的经济效益和社会效益。
权利要求1.一种斜端面防震防爬钢轨，轨端面是由两直边和一斜边组成，其特征在于斜角为10-25°，钢轨中部设置防爬器。
2.根据权利要求1所述的钢轨，其特征在于设置两个以上的防爬器，轨端25－40厘米处进行热处理，轨缝下铺垫轨枕。
3.一种防震道岔是由两个斜端面的钢轨组成，每个端面由两个直边和一斜边组成，斜角为10－25°。
4.一种如权利要求3所述的防震道岔，其特征在于翼轨上有害空间设置与车轮踏面相同并相对应的斜度。
专利摘要本实用新型是关于铁路防震防爬钢轨及防震道岔的发明。该装置解决了现有技术中直缝轨和道岔存在的震动噪音和爬行的问题，解决了无缝轨在安装和养护过程中需要大量人力、物力和财力的问题。采用斜角为10—25°的钢轨来解决震动和噪音的问题。在钢轨的中部设置防爬器来解决爬行的问题。大大延长了钢轨、道岔、车辆的使用寿命，大大降低了养护工人的劳动强度，节约了大量的人力、物力和财力。
文档编号E01B11/24GK2049647SQ89203749
公开日1989年12月20日 申请日期1989年3月29日 优先权日1989年3月29日
发明者翟长鸿 申请人:翟长鸿