專利名稱：軌道無振動(dòng)、噪聲連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型直接應(yīng)用于鐵路、城市輕軌、地鐵等軌道的連接。以及解決城市硬化路面、高架橋路面，因伸縮直縫口引起的振動(dòng)問題。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)軌道連接產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲的問題。原因就在于，當(dāng)車輪運(yùn)行到軌道直端口時(shí)，如示意圖


圖1所示，車輪軸心O與軌頭面的相對(duì)距離h(h＝R)就發(fā)生了改變，在下沉了Δh的同時(shí)、車輪踏面撞擊了軌道端口，這就是車輪振動(dòng)發(fā)生的根本原因，也是噪聲產(chǎn)生的根源所在。當(dāng)車輪越過軌道端口之后，軸心O與軌頭面的相對(duì)距離又恢復(fù)為h。軸心O的位置始終在h～(h-Δh)之間作周期性地變化，振動(dòng)、響聲也同步做周期性地重復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題就是當(dāng)車輪越過鋼軌端口時(shí)，發(fā)生撞擊而產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲的問題。通過改造鋼軌軌頭面直端口的形狀構(gòu)造，達(dá)到避免車輪直接撞擊鋼軌接頭的目的，從根本上消除振動(dòng)之禍、噪聲之源。本實(shí)用新型一共采用了四個(gè)實(shí)施例。
第一實(shí)施例如圖2所示(軌頭面俯視圖)，AE、FD分別是軌I、軌II傳統(tǒng)的接頭直端口線，設(shè)定縫口寬AF＝ED＝12mm、令∠ADE＝α臨(α臨稱為臨界角)，tanα臨＝AE/ED＝73/12＝6.08，則α臨＝80°40′。當(dāng)AD繞O中點(diǎn)(AD與軌頭中心線以及直端口中心線的交點(diǎn))逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至A1D1時(shí)，∠A2D2D＝∠D3F1A＝α(A1D1與軌頭中心線的夾角)。使α＜α臨，用60kg/m型鋼軌、設(shè)定α＝30°，就得到一個(gè)斜端口接頭。如圖3所示，BH＝1/2 BC＝6mm，在保證鋼軌縱向有效伸縮的前提下，斜縫寬僅只是直縫寬的1/2。車輪運(yùn)行在A2-F1區(qū)間，軸重全部由軌I支承；在F1-D2區(qū)間，軸重由軌I、軌II共同支承，而且軸重是由軌I逐步移變到了軌II；在D2-D3區(qū)間，軸重就全部由軌II支承。車輪運(yùn)行在A2-D3整個(gè)區(qū)間，確保了軸心O與軌頭面的相對(duì)距離h始終保持不變。該實(shí)施例稱為斜端口的形狀構(gòu)造連接方式。
第二實(shí)施例如示意圖圖8所示(軌頭面俯視圖)左圖由傳統(tǒng)的直端口B、C兩點(diǎn)沿軌頭中心線分別向右平移150mm至B1、C1兩點(diǎn)，演變成了右圖，即得到一個(gè)錯(cuò)開的直端口接頭。車輪運(yùn)行在B-C區(qū)間，軸重全部都由軌I支承。車輪運(yùn)行在C-B1區(qū)間，軸重由軌I、軌II共同支承；車輪運(yùn)行在B1-C1區(qū)間，軸重就全部移變到了軌II。在B-C1的整個(gè)區(qū)間，確保了軸心O與軌頭面的距離h始終保持不變。該實(shí)施例稱為直端口沿中心線平移的形狀構(gòu)造連接方式，適合于非重載列車的軌道連接，如城市地鐵、輕軌等的軌道連接。
第三實(shí)施例在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上由二級(jí)過度提升為四級(jí)過度，如
圖11b所示，該實(shí)施例稱為直端口三次平移的形狀構(gòu)造連接方式。車輪越過四個(gè)端口的情況與第二實(shí)施例類似。由于端口截面積相對(duì)減小，鋼軌的強(qiáng)度也就相對(duì)增強(qiáng)，所以該實(shí)施例適合于重載列車的軌道連接。
第四實(shí)施例由圖3的B、C兩點(diǎn)沿軌道中心線分別向右平移68mm至B1、C1兩點(diǎn)得到一個(gè)錯(cuò)開的斜端口接頭，如
圖13所示。車輪在A2-D3區(qū)間運(yùn)行情況與第一實(shí)施例類似，只是車輪在C-B1區(qū)間，軸重由軌I、軌II共同支承。該實(shí)施例稱為斜端口沿中心線平移的形狀構(gòu)造連接方式，是通過第一和第二兩技術(shù)方案的整合，集兩技術(shù)方案的端口小、結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)固性好等特征，因此更適合于重載列車的軌道連接。
第二、三、四個(gè)實(shí)施例中，軌I、軌II是直接接觸式連接，成為一條截面積較大的“導(dǎo)體”，可以取代目前用導(dǎo)線焊接鋼軌來作為“信號(hào)導(dǎo)線”使用。
本實(shí)用新型的四個(gè)實(shí)施例中，鋼軌接頭橫斷面積都有不同程度的減小。在一定程度上影響了鋼軌的強(qiáng)度，因此要進(jìn)行鋼軌接頭斷面強(qiáng)度的檢算(檢算方法與連續(xù)軌斷面類似)。
第一實(shí)施例(用60kg/m型鋼軌)由圖4aK-K剖面可知斷面積減小為(用S空表示) S空＝(17.6×0.692)cm2＝12.18cm2，(CM＝1.2cm×tan30°＝0.692cm)則K-K剖面，斷面積減少到(用S斷表示)S斷＝(77.45-12.18)cm2＝65.27cm2。
第二實(shí)施例(選用60kg/m鋼軌)斷面積減少到S斷＝77.45/2＝38.73cm2。
第三實(shí)施例(選用60kg/m鋼軌)(1)由
圖11d Q-Q剖面可知斷面積減小為 S空＝22.27cm2，則Q-Q剖面，斷面積減少到S斷＝(77.45-22.27)cm2＝55.18cm2。(2)由
圖11c W-W剖面可知斷面積減小為S空＝(17.6×1.5-4.26)cm2＝22.14cm2(4.26cm2為軌腰外空部分面積)。
則W-W剖面斷面積減少到S斷＝(77.45-22.14)cm2＝55.31cm2。
第四實(shí)施例的接頭斷面與第一實(shí)施例的接頭斷面相同。四個(gè)實(shí)施例的檢算過程也基本相同，僅以第一實(shí)施例做為例子(即第一技術(shù)方案的K-K剖斷面)，作詳細(xì)檢算如下。
軌道計(jì)算參數(shù)
相關(guān)計(jì)算參數(shù) 鋼軌基礎(chǔ)彈性摸量u為 鋼軌基礎(chǔ)與鋼軌的剛比系數(shù)k為 計(jì)算∑P0μ0值Sp-p＝2S夾+S斷＝(2×37.26+65.28)cm2＝139.8cm2＞2S斷，即整個(gè)P-P斷面積是鋼軌斷面積的2倍，所以本實(shí)施例的軌道端口連接更加安全、可靠。
四個(gè)實(shí)施例的檢算結(jié)果與屈服強(qiáng)度極限列表如下
由上表可知，第二、第三實(shí)施例鋼軌的抗壓及抗拉強(qiáng)度都沒有超過極限值，第四實(shí)施例的計(jì)算值與第一實(shí)施例相同。
本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型的鋼軌連接雖然仍有接頭，但是車輪越過接頭時(shí)卻與無接縫鋼軌的效果一樣。由于消除了振動(dòng)，因此可以延長車輛和鋼軌的使用壽命，較大程度地減少車輛和鋼軌的大修周期。同時(shí)具有制作、安裝、拆卸簡便的特點(diǎn)，可降低大修成本，達(dá)到減耗增效目的。2、本實(shí)用新型因具備了無振動(dòng)、無噪聲的特征，為列車的提速創(chuàng)造了有利的條件。3、本實(shí)用新型的特征，使火車具備了快捷、平穩(wěn)、舒適的特點(diǎn)，會(huì)吸引更多的旅客選乘火車。增加了鐵路的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于鐵路事業(yè)的發(fā)展會(huì)更加有利。4、從環(huán)保的角度看，她將會(huì)變成一條無噪聲污染的“環(huán)保型鐵路”，對(duì)鐵路周邊及其沿線的民眾將能營造一個(gè)更加寧靜的生活環(huán)境。
下面接合附圖及四個(gè)實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明
圖1(正視圖)是車輪在軌道上經(jīng)過軌道直端口處的狀態(tài)示意圖。軸心O的位置在h～(h-Δh)間作周期性地變化。
圖2(軌頭俯視圖、比例1∶1)是第一實(shí)施例，臨界角(α臨)的概念圖。只要滿足α＜α臨，就能確保車輪越過軌道端口時(shí)，軸心O與軌頭面的相對(duì)距離h保持不變。
圖3(軌頭俯視圖、比例1∶1)是直縫BC、斜縫BH與α斜角的關(guān)系圖。在BC值一定時(shí)，BH與α角的函數(shù)關(guān)系式為BH＝BC·Sinα，即α角變小時(shí)，斜縫BH隨之也變小。
圖4b(俯視圖、比例1∶2)是兩條鋼軌連接的結(jié)構(gòu)圖、4a是K-K剖面圖，剖面中CM＝6.92mm。
圖5b(俯視圖、比例1∶2)是兩條鋼軌連接的結(jié)構(gòu)尺寸圖、5a是P-P剖面圖。
圖6a(正視圖、比例1∶4)、圖6b(俯視圖、比例1∶4)是夾板連接兩條鋼軌的組裝結(jié)構(gòu)圖、6c(比例1∶2)是夾板螺栓孔的尺寸圖、6d(比例1∶2)是夾板伸縮孔尺寸圖。
圖7(俯視圖、比例1∶2)是整條鋼軌兩端的制作圖。
圖8(軌頭俯視圖)是第二實(shí)施例鋼軌直端口演變成錯(cuò)開直端口接頭的示意圖。
圖9(俯視圖、比例1∶4)是整條鋼軌兩端的制作圖。

圖10b(俯視圖、比例1∶3)是夾板連接兩條鋼軌直端口錯(cuò)開的組裝結(jié)構(gòu)圖、10a(正視圖、比例1∶3)是標(biāo)有夾板孔位尺寸的組裝結(jié)構(gòu)圖。

圖11b(俯視圖、比例1∶4)是第三實(shí)施例夾板連接兩條鋼軌三次錯(cuò)開的組裝結(jié)構(gòu)圖、
圖11c(比例1∶4)是W-W剖面圖、
圖11d(比例1∶4)是、Q-Q剖面圖、
圖11a(比例1∶4)是標(biāo)有夾板及其孔位尺寸的正視圖。

圖12(俯視圖、比例1∶6)是整條鋼軌兩端的制作圖。

圖13(俯視圖、比例1∶1)是第四個(gè)實(shí)施例兩條鋼軌斜端口錯(cuò)開連接的組裝結(jié)構(gòu)圖。

圖14a(正視圖、比例1∶4)、
圖14b(俯視圖、比例1∶4)是夾板連接兩條鋼軌的組裝結(jié)構(gòu)圖。

圖15a(俯視圖、比例1∶3)、
圖15b(俯視圖、比例1∶3)是整條鋼軌兩端的制作圖、
圖15a示為左端、
圖15b示為右端。
具體實(shí)施方式
在第一實(shí)施例中為了盡量節(jié)約鋼材，設(shè)計(jì)了按圖7制作施工的方案(鋼軌的孔位尺寸與圖6a夾板的孔位尺寸一致)(一)鋼軌左端1、距第一孔左側(cè)57mmJ點(diǎn)處橫向切斷，從軌頭上邊緣N點(diǎn)與NT1成30°角切割至軌頭下邊緣的T點(diǎn)，最后沿TV橫向切斷。2、按圖6b中的軌II位置的尺寸從第三孔向右140mm處鉆一個(gè)φ26mm的新孔。(二)鋼軌右端1、距第一孔右側(cè)57mm J1點(diǎn)處橫向切斷。從軌頭下邊緣N1點(diǎn)與N1T成30°角切割至軌頭上邊緣的T1點(diǎn)，最后沿T1V1橫向切斷。2、按圖6b中軌I位置的尺寸從第三孔向左140mm處鉆一個(gè)φ26mm的孔為新孔，整條鋼軌就制作完成。(三)兩條鋼軌的連接，按圖5a、圖5b、圖6a、圖6b進(jìn)行組裝。圖6a中的組裝孔，由圖6b中軌I、軌II的第一孔構(gòu)成；以組裝孔為中心分別按順序向左、右排列為第二孔、第三孔、新孔。螺栓安裝的方向應(yīng)交錯(cuò)于鋼軌的兩側(cè)。
在第二實(shí)施例中，按圖9的尺寸進(jìn)行制作，即左端距第一孔左側(cè)72mm處橫向切斷，沿軌頭中心線向右切割150mm再向下橫向切斷。右端距第一孔右側(cè)72mm處橫向切斷，沿軌頭中心線向左切割150mm再向上橫向切斷，整條鋼軌就制作完成。兩條鋼軌的整體連接按
圖10a、
圖10b(含夾板、孔位尺寸)進(jìn)行組裝，螺栓安裝的方向應(yīng)交錯(cuò)于鋼軌的兩側(cè)。
圖10a中的組裝孔分別同時(shí)由
圖10b中軌I、軌II的第一孔構(gòu)成。
在第三實(shí)施例中，整條鋼軌的制作按
圖12的尺寸進(jìn)行，即左端距第一孔左側(cè)64mm處橫向切斷，從下方距軌頭中心線15mm處，作平行于軌頭中心線向右切割140mm，向上橫向切割至中心線，沿中心線向右切割140mm，又向上橫向切割距中心線15mm處，再作平行于中心線向右切割140mm，最后向上橫向切斷。右端距第一孔右側(cè)64mm處橫向切斷，從上方距軌頭中心線15mm處，作平行于軌頭中心線向左切割140mm，向下橫向切割至中心線，沿中心線向左切割140mm，又向下橫向切割距中心線15mm處，再作平行于中心線向左切割140mm，最后向下橫向切斷，整條鋼軌就制作完成。兩條鋼軌的整體連接按
圖11a、
圖11b結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行組裝，夾板螺栓孔及其伸縮孔按圖6c、圖6d的尺寸制作，
圖11b中的組裝孔分別由
圖12中的第二孔構(gòu)成。螺栓安裝的方向應(yīng)交錯(cuò)于鋼軌的兩側(cè)。
在第四實(shí)施例中，整條鋼軌的左端按
圖15a中的尺寸制作，距原二孔左側(cè)91mm處橫向切斷，從上面與軌頭邊緣線成30°夾角切割至軌頭中心線，沿中心線向右切割68mm，再與軌頭中心線成30°夾角向下切割至軌頭邊緣處，最后向下橫向切斷。按
圖14b中軌II的尺寸，從原三孔向右140mm處鉆一個(gè)φ26mm的孔作為新一孔再向右140mm處鉆一個(gè)φ26mm的孔作為新二孔。右端按
圖15b中的尺寸制作，距原二孔右側(cè)91mm處橫向切斷， 從下面與軌頭邊緣線成30°夾角切割至軌頭中心線，沿中心線向左切割68mm，再與軌頭中心線成30°角向上切割至軌頭邊緣處，最后向上橫向切斷。按
圖14b中軌I的尺寸，從原三孔向左140mm處鉆一個(gè)φ26mm的孔作為新一孔；再向左140mm處鉆一個(gè)φ26mm的孔作為新二孔，整條鋼軌就制作完成。兩條鋼軌的連接按
圖13的結(jié)構(gòu)圖操作、兩條鋼軌的整體連接按
圖14a、
圖14b結(jié)構(gòu)圖安裝(含夾板的孔位尺寸)，夾板螺栓孔及其伸縮孔按圖6c、圖6d的尺寸制作，螺栓安裝的方向應(yīng)交錯(cuò)于鋼軌的兩側(cè)。
對(duì)于城市道路硬化路面、高架橋路面因伸縮直縫引起的振動(dòng)、噪聲問題，只要把鋼軌軌頭寬視為路面寬，采用直縫變斜縫時(shí)，兩縫夾角取α＝45°即可。當(dāng)汽車輪子越過斜縫口時(shí)，振動(dòng)和噪聲就可以消除。
權(quán)利要求1.一種軌道無振動(dòng)、噪聲連接，是能夠避免車輪直接撞擊鋼軌端口的連接，其特征是所述連接的形狀構(gòu)造為斜端口形狀構(gòu)造或者直端口錯(cuò)開形狀構(gòu)造或者斜端口錯(cuò)開形狀構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道無振動(dòng)、噪聲連接，其特征是對(duì)斜端口形狀的構(gòu)造要求是斜端口線與軌頭中心線的夾角α要小于臨界角，取α＝30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道無振動(dòng)、噪聲連接，其特征是對(duì)直端口錯(cuò)開形狀的構(gòu)造要求是直端口線沿軌頭中心線分別平移150mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道無振動(dòng)、噪聲連接，其特征是對(duì)直端口三次錯(cuò)開形狀的構(gòu)造要求是直端口線分別平移140mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道無振動(dòng)、噪聲連接，其特征是對(duì)斜端口錯(cuò)開形狀的構(gòu)造要求是斜端口線沿軌頭中心線分別平移68mm。
專利摘要一種軌道無振動(dòng)、噪聲連接，可用于鐵路、城市輕軌、地鐵等的軌道連接。本實(shí)用新型解決的是當(dāng)車輪越過鋼軌直端口時(shí)，如何消除因發(fā)生撞擊而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的問題。其特征是從俯視鋼軌軌頭面的方向，把鋼軌原來直端口形狀用四種最新型的端口形狀取代。即第一種斜端口形狀，其構(gòu)造特點(diǎn)是斜端口線與軌頭中心線的夾角為30°；第二種直端口線平移形狀，其構(gòu)造特點(diǎn)是直端口線平移的距離分別為150mm；第三種直端口線三次平移形狀，其構(gòu)造特點(diǎn)是直端口線平移的距離分別為140mm；第四種斜端口線沿中心線平移形狀，其構(gòu)造特點(diǎn)是斜端口線平移的距離分別為68mm。
文檔編號(hào)E01B11/00GK201058956SQ200620130948
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月22日
發(fā)明者張永福 申請(qǐng)人:張永福, 張 磊, 張 潔