专利名称：铁道弹簧辙叉组件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及铁路轨道，特别涉及一种改进的弹簧轨形式的轨道辙叉组件，主要用于干线轨道的铁路轨道汇让点。
铁路辙叉是一种安装在两个运行轨道交会处的装置，以允许沿轨道之一运行的轨道车车轮的凸缘错过另一轨道。辙叉在车轮从辙叉喉和辙叉尖端之间的缺失钢轨踏面上经过时支承车轮并为通过辙叉的那些车轮的凸缘提供轮缘槽。
如以富兰克名义公布并转让给本申请的受让人的美国专利No.4624428说明书所描述的那样，标准的轨道弹簧辙叉包括一固定翼轨，其基本上与连接于一会让运行轨的长尖轨或长辙叉跟轨对准；以及一可相对移动的翼轨，其基本上与连接于干线运行轨的短尖轨或短辙叉跟轨对准。可动翼轨安装有一可变形自由端，为沿干线轨道运行的有轨车车轮提供基本上连续的支承，并可另外借助于包括在辙叉组件中的一压力弹簧形式的翼轨合拢件弹性压靠于辙叉长尖轨。当通过长尖轨或固定翼轨的车轮凸缘接合弹簧翼轨自由端并迫使或使得它侧向移动至充分张开位置时，有时称为弹簧翼轨的可动翼轨侧向移离长尖轨以在长尖轨和弹簧翼轨之间形成一轮缘槽。在最后的合作有轨车车轮通过该组件后，因翼轨弯曲以及加设的钢轨合拢件产生的压力使可动翼轨受迫移动至其与辙叉组件长尖轨靠合的正常状态。
此外，这种标准的铁路轨道辙叉还利用传统的悬臂(horn)/悬臂-扣底铁件组件以在弹簧翼轨在通过的车轮轮缘作用下侧向移动时限止弹簧翼轨垂直移动。这种传统的组件通常包括有(1)连接于弹簧翼轨并从弹簧翼轨侧向伸出的滑动式悬臂件，以及(2)悬臂扣底铁件，其固定于辙叉底板、装有各立板块件(riser block element)并与滑动式悬臂件滑动合作且在垂直方向上约束滑动式悬臂件。
如在以库恩等名义公布的同样转让给本申请受让人的美国专利No 5544848中所描述的那样，业已对早先的轨道弹簧轨型辙叉组件进行了改进，特别是关于所包括的翼轨扣底铁件的结构和操作方面。进一步改进包括代替传统滑动悬臂/悬臂扣底铁件组件的滚轮撑脚(roller outrigger)与斜面(inclined ramp)扣底铁件结构，传统滑动悬臂/悬臂扣底铁件组件易受过度的底板磨损和过度的立板块磨损。
关于已知的轨道弹簧轨型辙叉组件现在已经另外指出，一般使用的A.R.E.A单一位置压力合拢弹簧子组件会成为组件弹簧翼轨的不希望的枢转点。从通过辙叉组件的有轨车车轮的凸缘传入弹簧翼轨的轮缘槽开启力会将载荷施加于弹簧翼轨，所述载荷通过反复作用会改变包括在组件中的翼轨各弯曲处的结构和尺寸特征，从而影响组件翼轨和所包括的V型辙叉尖端之间的配装精度以及贯穿辙叉的车轮路径。
我们已经发现了一种新的且有用的铁路轨道辙叉组件结构，包括一用于轨道辙叉的新型且有用的压力弹簧式钢轨合拢子组件结构，它将翼轨相对于单一钢轨合拢件枢转点的反复弯曲所造成的不希望的弹簧翼轨扭曲降至最低程度。
通过仔细研究本发明技术解决方案、附图的图示以及下面的详细说明、本发明的其它目的和优点将变得很明显。
本发明的新型铁路轨道辙叉组件本质上包括一底板件，一固定于底板件上的固定翼轨件，一安装在底板件上并具有一自由端部的可动弹簧翼轨件，以及一对侧向间隔开的钢轨合拢件，钢轨合拢件一般采取嵌套压力弹簧的形式，且各在一端固定连接于底板件而在另一端可以可变形地连接于或者刚性地(rigidly)连接于可动翼轨件。此外，有利的是，辙叉组件一般包括一或多个用于在弹簧翼轨侧向移动期间始终控制或保持适当的弹簧翼轨截面垂直取向的滑动悬臂与扣底铁件子组件，并可选择地包括一美国专利No.5544848中所披露的型式的撑脚滚轮与斜面子组件。
图1是具有单一一个合拢弹簧结构的现有和传统A.R.E.A铁路轨道弹簧辙叉组件的平面视图；图2是类似于图1的但配置有本发明一优选实施例的弹簧辙叉组件的一部分的放大平面视图；图3是沿图2的线3-3截取的剖视图，显示所包括的传统钢轨合拢子组件的细节；图4是在不同的钢轨合拢件布置结构下的轨道辙叉组件弹簧翼轨的截荷/挠曲曲线的示意曲线图；以及图5是具有两种不同钢轨合拢件布置结构的轨道辙叉组件弹簧翼轨的载荷/压缩量曲线。
参阅图1，示出了一传统或现有的右开(right-hand)弹簧辙叉组件10，插入在一对会让钢轨(turnout rail)12、14中的一钢轨12以及一对干线钢轨16、18中的一钢轨16中。弹簧辙叉10组装和安装在一底板20上，底板20形成辙叉的高度基准并在组装、装运以及随后安装在铁路轨道中时将包括辙叉在内的各部件保持在它们的适当关系上。对辙叉组件10进行功能定位以允许沿钢轨12运行的有轨车凸缘轮错过钢轨16以及允许沿钢轨16运行的有轨车凸缘轮错过钢轨12。用于将有轨车从钢轨对12、14导向钢轨对16、18或反其道而行之的传统转辙器座对于轨道工作(trackwork)来说是必要的，但不包括一部分辙叉组件10。
一长尖轨件22安装在辙叉组件10的辙叉跟端处并具有一轨端24，在安装辙叉时该轨端例如通过焊接连接于会让线钢轨12以将该钢轨连接于辙叉组件10。一短尖轨件26也安装在底板20上并具有一轨端28。该轨端在安装辙叉时比如通过焊接连接于干线钢轨16以将其连接于辙叉组件10。长尖轨件22和短尖轨件26相对于彼此以称为辙叉角的倾斜角安装在底板20上。辙跟间隔铁件49用螺栓与长、短尖轨件22和26连接就位并位于其间以在这两个尖轨件之间保持预期的角度和间隔，也可设置一辙叉跟高间隔铁(未图示)以防止各尖轨件不因车轮具有不合要求的凸缘而损坏。参见美国专利No.4362282关于不合要求凸缘保护问题的描述。长尖轨件22在一侧终止于一垂直斜面30，该斜面大致平行于干线钢轨，而短尖轨件26在一侧终止于垂直斜表面32，该表面大致平行于会让钢轨12。表面32与长尖轨22的一侧互补并与之接合。长轨件22的尖端具有约半英寸的宽度并称为辙叉组件的半英寸尖端。
辙叉组件10的大致曲线形的固定翼轨件40连接于具有长基本部分(bodysection)44的会让合拢轨段43，并具有一连接的倾斜基本部分46，其取向基本平行于短尖轨件26。在安装时，合拢轨段43在其端部42连接于会让钢轨12的一轨段上。翼轨件40的端部48最好向外张开，使得沿短尖轨件26朝向件40行进的车轮的凸缘不撞击翼轨自由端。一长的轨间间隔件或隔铁47设置在短尖轨件26和固定翼轨端部46的腹板部之间并与之相连，间隔件同时还设置在长尖轨件24和翼轨端部46之间并与之相连，以在这些钢轨之间形成一连续的敞开轮缘槽以容纳在干线轨道16和18上驶过辙叉组件10的有轨车的车轮凸缘。有利的是，一间隔块59设置在辙叉组件10的趾端，并用螺栓连接在长基本部分44和相邻弹簧轨基本部分之间以保持这些件间于交合处的适当间隔和夹角。此外，刚性翼轨件40借助于诸如板夹等传统装置固定安装于底板件20。这样，刚性翼轨件是辙叉组件10的一个相对不动的构件。
可变形安装的(yieldably-mounted)弹簧翼轨件50，它是辙叉组件10的主要活动件，具有一长直的基本部分52，该部分终止于在安装时连接于干线钢轨16的一轨段上的端部54。件50还具有一位于长基本部分52的相对端的倾斜基本部分58。倾斜基本部分58平行并接合(靠合)于长尖轨22的与短尖轨26接合侧相对的一侧。倾斜基本部分58的自由端60向外张开，从而其最端部的任何部分都不会受到从长尖轨件22朝弹簧翼轨件50行进的车轮的凸缘的偶然撞击。应当指出的是，弹簧翼轨50在其倾斜基本部分58和其自由端60也没有利用传统的板夹等固定于底板件20。
这样，当车轮凸缘在其自由端60与弹簧翼轨50接合并使之侧向移动从而在长尖轨22和弹簧翼轨50间形成一轮缘槽时，钢轨50从车轮的接合位置到其安装于间隔块59的位置处于受力状态并产生挠曲。弹簧翼轨件50实质上用作一其自由端60或其附近受力的悬臂梁。
图1所示的铁路轨道安装一般地还包括一对传统的具有向外张开的端部的护轨件64、66，它们设置在会让钢轨14和干线钢轨18处，分别与相邻钢轨间隔开一略大于标准车轮凸缘厚度的距离。从而“保护”钢轨50不受可能产生扭曲的车轮所引起的侧向力。
此外，且如图1所示，已知的铁路弹簧辙叉组件10一般包括一个或多个扣底铁件子组件72，每个这样的子组件部分固定连接于弹簧翼轨50同时部分固定连接于底板件20。在有轨车车轮凸缘接合弹簧翼轨50的自由端65期间，各子组件72用于使翼轨50侧向移动，从而在允许翼轨侧向移动的同时限止翼轨的垂直向上移动。
此外，已知的A.R.E.A.铁路轨道弹簧翼辙叉组件包括单一一个传统的钢轨合拢子组件70，其形成相当大的初始压力，该压力在没有有轨车通过组件10时使弹簧翼轨50与长尖轨件22保持抵靠接合；当翼轨在通过辙叉组件的有轨车车轮凸缘作用下侧向移动时子组件70形成增大的压力，并在合作的有轨车车轮凸缘已通过辙叉组件之后利用该增大的压力强制闭合弹簧翼轨件50而使之进入到与长尖轨件22受迫接触的初始位置。
如前面所提出的那样，关于现有辙叉组件结构我们已经指出，延长和重复使用期间形成于弹簧翼轨件50上的钢轨各弯曲处可能会扭曲，从而导致弹簧翼轨50不能准确贴合于尖轨22并随后对贯穿辙叉的有轨车车轮凸缘路径产生不良影响。我们认为这起因于用作弹簧翼轨件50绕之弯曲的枢转点的单一合拢弹簧子组件70，这一枢转点是形成在翼轨件与间隔块59接合处的弹簧翼轨主枢转点的附加。
在图2中，我们给出了根据本发明设计的铁路轨道弹簧翼辙叉组件80，其避免了上述与采用示意地示于图1中并详细示于图3中的单一钢轨合拢件或子组件70的那些传统弹簧翼(spring wing)辙叉组件相关联的使用缺陷。从根本上讲，我们的优选弹簧翼辙叉组件80采用多个(通常为二个)侧向间隔开的钢轨合拢件或子组件70，它们以与辙叉组件弹簧翼轨合作的关系进行安装而取代传统的单一钢轨合拢件。如图3详细所示，辙叉组件80的传统的钢轨合拢子组件70各包括已知的嵌套和反绕(nested and counter-wound)压力弹簧结构71，该压力弹簧结构(1)可进行调节以产生迫使翼轨50处于其闭合状态的初始或剩余压力，以及(2)在翼轨因车轮凸缘作用而向外张开期间进一步被压缩以造成附加的钢轨合拢弹簧压力并从而在最后的有轨车车轮凸缘已通过辙叉组件80之后在其倾斜基本部分58处增加可用来使翼轨50返回其闭合状态的力。当然，可以用单螺旋压力弹簧(single coiled compression spring)来代替上述的嵌套和反绕双(double nested and counter wound)螺旋压力弹簧。
图4的曲线部分示出本发明所具有的优点。曲线90表示在传统辙叉组件不具有钢轨合拢子组件的情况下，作为由通过的有轨车车轮凸缘施加的张开载荷的函数的翼轨挠度。图92表示当辙叉组件包括仅只单一一个钢轨合拢子组件时，由凸缘引发的钢轨载荷引起的翼轨产生的挠曲程度。曲线94表示采用本发明的情况下翼轨产生的挠曲程度。应当指出，曲线94的曲度比曲线92显著地更加接近地吻合于曲线90的曲度，从而表明，弯曲应力沿整个辙叉组件可动翼轨的被移动长度相当均匀地分部。在应用于具有较长翼轨的辙叉组件时该优点变得更为显著。
图5表示相应于图1和图2所示钢轨合拢子组件结构的关于作为不同施加载荷函数的弹簧压缩程度的曲线96和98。曲线96系关于A.R.E.A.标准单一钢轨合拢辙叉组件结构，而曲线98系关于用于本发明铁路轨道辙叉组件的双钢轨合拢组件结构。应当指出，曲线98弹簧刚度(斜度)与曲线96结构的弹簧刚度相比较显著地减小。其优点在于，翼轨现在可以在更大的总力作用下保持闭合，并能以比采用单一钢轨合拢结构的轨道弹簧翼轨辙叉组件的相应力比低的增力比打开。这同时也减小了钢轨合拢子组件用作翼轨可绕之弯曲的支点的效应。其它部件形状、尺寸和材料可用来代替上述的部件形状、尺寸和材料以获得本发明的优点而不背离本发明的保护范围。
权利要求
1.一种铁路轨道辙叉组件，具有一相对固定的刚性翼轨和一可局部移动的弹簧翼轨，并包括有一底板件；一弹簧翼轨件，具有一固定安装于所述底板的长钢轨部分以及一以非固定方式由所述底板支承的倾斜基本部分；以及多个可变形的钢轨合拢件，固定安装于所述底板件而可变形地配接于所述弹簧翼轨件，所述各钢轨合拢件包括各压力弹簧件，相对于彼此侧向间隔开并沿所述弹簧翼轨件倾斜基本部分的长度排布。
2.如权利要求1所述的辙叉组件，其中，所述多个可变形的钢轨合拢件是一对可变形的钢轨合拢子组件。
3.如权利要求1所述的辙叉组件，其中，所述可变形的钢轨合拢件各包括有嵌套螺旋压力弹簧。
4.如权利要求2所述的辙叉组件，其中，所述可变形的钢轨合拢件各包括嵌套螺旋弹簧。
5.如权利要求1所述的辙叉组件，其中，所述压力弹簧件各包括一单螺旋弹簧。
全文摘要
本发明公开了一种改进的铁路轨道弹簧翼辙叉组件,配置有多个最好是嵌套和反绕压力弹簧形式的钢轨合拢子组件,它们与组件弹簧翼轨协同操作,并沿辙叉组件弹簧翼轨的倾斜钢轨部分彼此向侧向间隔开。
文档编号E01B7/14GK1198494SQ9810776
公开日1998年11月11日 申请日期1998年4月29日 优先权日1997年5月1日
发明者基思·扬, 斯蒂芬·R·库思 申请人:Abc路轨产品公司