专利名称：剖半对称插入式铁路铁轨减震消音连接法的制作方法
剖半对称插入式铁路铁轨减震消音连接法亦可简称为“剖半铁轨连接法”。
剖半铁轨连接法这一技术成果广泛实用于国家铁路现代化建设技术领域。推出这一技术的目的旨在为国家九五计划期间的铁路现代化建设提供最先进、最经济而又切实可行、行之有效的技术服务。
自从火车问世以来，传统的铁路铁轨连接法一直沿用至今，即将每根铁轨的两端两两相连，铁轨两边用铁夹板穿螺栓连接固定，为了克服自然界热胀冷缩规律对铁轨的影响，每两根铁轨连接处都预留有少许缺口，以适应春夏秋冬气温不同铁轨或伸长或缩短的变化。列车营运的实践证明，这些存留在铁轨上或大或小的缺口至少有以下四个缺点。
一是列车产生震动和噪音的根源。实地观察证明，运行中列车每分每秒发出的“咚咚咚——咚咚咚——”的有规律的响声，都是每组车轮滚过铁轨连接处缺口时车轮与铁轨两端发生碰击所发出的声音。由于车轮负重量大，车轮与铁轨硬度大，车轮滚动速度快，所以，既使是很小的碰击，都会发出很大的噪音。
又由于两根平行铁轨上的每一处缺口并非都在互相对应的位置上(见附
图1)，致使每组四个两两对应的车轮并不是回回同时通过铁轨上的缺口，有时左边的两个车轮通过缺口，右边的两个车轮却没有遇到缺口，有时则反之，这样一来，由于两边车轮的此起彼伏，势必导致整节车厢左右摇摆不定。又由于车厢底部弹簧钢垫圈的压缩或伸展的作用，更加增加了这种摆幅，从而极大地影响了列车行驶中的平稳性。
二是加大了列车运行的阻力。为了能够简明扼要地说明问题，不妨先做一个简单的小实验将一个火车轮子A直立在铁轨表面的平展处，用力推动车轮往左边方向转动，记下这个能使车轮转动的最小力a；再将车轮A直立在铁轨的缺口处，用力推动车轮同样往左边方向转动，然后记下这个能使车轮转动的最小力b，结果证明，力b一定大于力a，这说明车轮A通过铁轨平展处和缺口处所受到的阻力是不相同的(见附图2)。一节车厢有两组八个车轮，一列列车拖有十多节甚至几十节车厢，每节车厢载重数十吨，试想一下，这样的列车要越过成千上万乃至数不清的铁轨缺口，得克服多么大的阻力才能奔驶向前，如果消除了铁轨上所有的缺口，则这些阻力将直接变为牵引列车前进的有效动力。
三是旅客乘坐缺乏舒适感。每个人都有乘坐火车的亲身经历，巨大的噪音不绝于耳，强烈的震动和摇摆使人如同置身于摇篮之中，车厢内行走更觉得摇摇晃晃，分分秒秒都不得安宁，既使躺在卧铺上，也分明觉得自己的大脑随着列车的运行而不停地受到震动，令人难受和烦躁，所以旅行中很容易疲劳或产生种种不适。
四是加快了铁轨两端磨损和变形，影响列车行驶安全，不利提高列车行驶速度。成百上千个飞转的车轮毫无规律地从铁轨上数不清的缺口处极快速地落下和跳起，不仅使列车产生巨大的噪音、震动和摇摆，而且由于铁轨缺口处与车轮不断碰撞，从而加快了铁轨两端的磨损和变形，容易导致车轮出轨，发生行车事故，影响列车行驶安全，同时亦不利提高列车行驶速度。
由于有以上四个方面的不利因素存在，所以，纵观现行列车的运行状态，实际上是每节车厢乃至整列列车是在不停地上下跳动、左右摇摆中隆隆前行，所以，在确保安全的前提下其行驶速度是很难提高的。据悉“九·五”计划期间我国的铁路列车运行速度将要求达到每小时一百六十公里以上，比现在的行驶速度几乎增加一倍，因此，如不在铁路建设或改造上下一番功夫，要实现这个目标困难是很大的。
从以上论述和分析，可知现行铁路列车运行中的种种弊端都是由铁轨连接处所留下的无数个小小缺口所造成。但又不能不留缺口，不然铁轨就无法适应热胀冷缩这一自然规律的影响，照此看来似乎这个问题实在无法解决。
剖半铁轨连接法则可以从根本上彻底解决这一难题，从而使上述种种弊端迎刃而解。其具体方法如下1、所采用铁轨的型号和规格不变(今后新出厂的铁轨可直接按剖半铁轨连接法对铁轨的设计要求制造)。在每根铁轨的两端量取50毫米的长度，至上向下从中间锯开分为两边，每边上平面宽约35毫米，下平面宽约55毫米，然后一端锯掉左半边，保留右半边；另一端则锯掉右半边，保留左半边，每根铁轨均按此制作(见附图3)。
2、将以上形状的铁轨两两相接，一根铁轨的顶端凸出部分插入另一根铁轨顶端凹进的部分，相叠30毫米，则相叠30毫米部分的左右两边各形成长20毫米的半边缺口(见附图4)。
3、按现行常规方法，用铁夹板、螺栓、螺帽在铁轨连接处将铁轨固定，连接完毕。
剖半铁轨连接法同现行传统铁轨连接法的区别，在于剖半铁轨连接法采用每根铁轨两端剖半截取、对称插入、部分重叠的办法，将铁轨连接处的全缺口变成了半缺口(见附图5)。这样，当车轮通过半边缺口时，车轮一半悬空，另一半照样落在铁轨上，因此车轮始终滚动在一条没有间断且基本水平的直线上，不会落下、跳起发生碰击，所以震动和噪音便会降至最低限度。同时阻力减小，安全系数增强。车轮通过半边缺口时，车轮半边悬空通过的距离仅为20毫米，所以对车轮的承受力没有什么影响。
当自然界气温升高时，铁轨受热伸长，半边缺口变小，重叠部分增长；当自然界气温下降时，铁轨遇冷缩短，半边缺口变大，重叠部分缩短。至于半边缺口预留的最佳尺寸，可根据铁路部门多年的实践经验修正确定，其他相关的数据，亦可做适当调整，以适应客观实际。
剖半铁轨连接法从根本上解决了传统铁轨连接法不能解决的一系列缺点，具有减震、消音、增速、节能、平稳、安全、舒适等优点，而且技术简单、切实可行，无须增加投资，具有较大的经济效益和社会效益。
除了剖半铁轨连接法之外，还有另外两种铁轨连接法可以达到列车行驶时减震消音的目的，即“斜面插入连接法”和“中心插入连接法”，但效果均不及剖半铁轨连接法(见附图6)。
比如“中心插入连接法”，不仅铁轨造型比较复杂，而且由于铁轨表面略呈弧形，如果将两条相连铁轨在连接处一端截去两边最低部分保留中心处最高部分，另一端则截去中心处最高部分而保留两边最低部分，这样，铁轨的表面便形成了一个很小的高低差，当车轮滚过这段距离时，无疑是从高处滚向低处或者从低处滚向高处，于是同样便会产生或大或小的震动、噪音和阻力。我们在此文提及“斜面插入连接法”和“中心插入连接法”的目的是想以此证明这两种铁轨连接的方法，剖半铁轨连接法对新制造铁轨的长度要求新造铁轨的长度要比现行传统型铁轨长5厘米。尽管如此，它们的重量、造价和连接后的有效长度均完全一样。
权利要求
1.“剖半对称插入式铁路铁轨减震消音连接法”可简称为“剖半铁轨连接法”，它是一种新的铁轨连接方法，其技术方案是将现行使用的标准铁轨每根两端分别由上至下剖半锯开一条长50毫米的中心线，然后一端锯掉长50毫米的左半边，保留右半边，另一端锯掉长50毫米的右半边，保留左半边，每根铁轨均如此制作，今后新出厂的铁轨则照此直接铸造；再将铁轨两两相接，一根铁轨的凸出部分对称插入另一根铁轨的凹进部分，重迭30毫米，然后用标准铁轨夹板加螺栓按常规方法固定；它与现有技术共有的必要技术特征有两点一是采用的铁轨规格和型号相同，均为国家规定采用的标准铁轨；二是连接后固定铁轨的方法和采用的器材相同，都是采用同一种标准规格的铁轨夹板和螺栓紧固固定，而且操作步骤和方式相同；其区别于现有技术的特征是它采用每根铁轨两端剖半截取、然后对称插入、部分重迭的办法，将铁轨连接处无法消除的全缺口变成了左右错开的半缺口。
2.为了实施“剖半铁轨连接法”，必须采用符合设计要求的专用铁轨，这种铁轨同现有技术条件下采用的铁轨规格、型号完全一样，其特征是每根铁轨的两端略有改进，即每根铁轨两端分别由上至下剖半锯开一条长50毫米的中心线，将铁轨剖为两半，然后一端锯掉50毫米长的左半边，保留右半边，另一端锯掉50毫米长的右半边，保留左半边，使每根铁轨的两端都形成两个一左一右的缺口，缺口长50毫米，上宽35毫米，下宽55毫米，高140毫米，每根铁轨均如此制作，今后新出的铁轨亦可照此设计要求直接铸造。
全文摘要
“剖半对称插入式铁路铁轨减震消音连接法”涉及国家正规铁路的铁轨连接。它采取每根铁轨两端剖半截取,然后对称插入、部分重迭的办法,将铁轨连接处无法消除的全缺口变成了左右错开的半缺口,从而使车轮始终滚动在两条近似水平的直线上,既能适应热胀冷缩规律对铁轨的影响,又克服了现有技术导致的诸多缺点,具有减震、消音、节能、增速、平稳、安全、舒适等优点,而且技术简单,无需增加投资,具有较大的经济效益和社会效益。
文档编号E01B11/00GK1170797SQ96104278
公开日1998年1月21日 申请日期1996年4月12日 优先权日1996年1月26日
发明者丁绍银 申请人:丁绍银, 彭碧秀, 丁莉萍