【技术实现步骤摘要】
采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道
[0001]
：轨道交通，钢轨轨道，钢轨接头。
技术介绍
：
[0002]轨道的品质主要取决于它的平顺性，而影响平顺性的主要因素是接头病害和钢轨的抗弯性能等。
[0003]接头病害是影响轨道品质的主要因素，钢轨接头是轨道构造中的关键部位，按接头构造将轨道进行分类，可分为有缝轨道和无缝轨道，有缝轨道只能应用于普速铁路，高速铁路必须采用无缝轨道，重载铁路也有少量采用无缝轨道。
[0004]有缝轨道采用鱼尾板(又称接头夹板)连接钢轨接头，在接头处预留轨缝，可以轻松化解钢轨热胀冷缩的难题；但是接头处形成了钢轨的断点，该断点会产生接头病害(包括台阶、折角、轨缝等)，破坏了轨道的平顺性，速度太高有危险，所以只能运行普速列车。
[0005]无缝轨道采用焊接方式连接钢轨接头，消除了轨道断点，从而消除了接头病害，使得轨道非常平顺，成为高速轨道；其缺点首先是成本高昂，其次是在高寒地区每年要进行两次温度力放散等，致使其难以全面取代有缝轨道。
[0006]如果针对有缝轨道能够研究出一种低成本方式消除接头病害，就可以产生一种新型轨道，使之兼有无缝轨道和有缝轨道的优点，既能像超长无缝轨道一样高平顺，又能像有缝轨道一样可以轻松化解热胀冷缩的难题，从而提高既有线路的等级。
[0007]除接头病害外，抗弯性能也是影响轨道品质的重要因素。抗弯性能与材质有关并与“重量型号”正相关，重量型号的定义为：“每米钢轨的重量”，每米钢轨重量大就称为重量型号大；同等的材质，重量型号大的抗弯性能...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道，简称为“主辅式及搭接式轨道”，轨道结构的组成包括：钢轨、轨枕、道床、连接器件(包括扣件)、附属设备(包括防爬器)、道岔，连接器件和防爬器都称为“钢轨辅助器”，主辅式及搭接式轨道的基本特征是包括：主辅式钢轨及上下搭接式接头；主辅式钢轨：钢轨由主轨和辅轨结合而成；所述主轨即主钢轨，是与车轮直接接触的钢轨，包括“工字轨”和“T字轨”以及在两者基础上的变形轨，将它们合称为“主轨”，参照业内的习惯名称，工字轨上面有一横，命名为“轨头”，中间有一竖，命名为“轨腰”，下面有一横，命名为“轨底”，轨腰加轨底合称为“轨身”，工字轨轨身的截面是一个
“⊥”
状，称为
“⊥
轨身”；T字轨上面有一横，命名为“轨头”，下面有一竖是轨腰与轨底，T字轨的轨底与轨腰没有分界线，特将其轨高1/4以下的部分定义为轨底，轨底与轨腰融为轨身，T字轨的轨身截面是一个I状，称为“I轨身”；所述辅轨是一种异形槽钢，对应于工字轨的辅轨简称为“工辅轨”，对应于T字轨的辅轨简称为“T辅轨”，工辅轨和T辅轨及在两者基础上的变形辅轨合称“辅轨”，辅轨就是业字形槽钢；这里约定：本文的“业”字不含两边的点，只包含两竖一横，两竖就是槽钢的两块“夹板”，一横就是槽钢的“宽底板”，宽底板充当防爬器；对于工辅轨而言，其槽钢两块夹板是弯折的，其夹板由腰板121、压板123和折条124共同构成，即，腰板+压板+折条＝夹板；对于T辅轨而言，其槽钢两块夹板是直的，夹板与宽底板的结合部命名为“根部”，在根部切割一条约夹板壁厚一半的缝，命名为“半深缝”35，在T字轨轨身插入T辅轨槽口后，对两块夹板向中间施压，因为根部比较薄，所以夹板会以根部为为轴线发生小角度转动，使夹板紧压T字轨轨身；辅轨的槽口截面形状大小与主轨的轨身截面形状大小相等，形成互补；工辅轨的槽口截面是一个
“⊥”
状，称为
“⊥
槽口”，与工字轨的
⊥
轨身形成互补；T辅轨的槽口截面是一个I状，称为“I槽口”，与T字轨的I轨身形成互补；总之，辅轨是一个业字形宽底板异形槽钢，其槽口形状大小与所对应的主轨轨身形状大小形成互补并刚好嵌套住；然后将辅轨与主轨进行紧固，构成主辅式钢轨；为了安装拆卸方便，部分工辅轨由左右两半拼接而成；钢轨的关键位置是接头，在接头处的辅轨具有特殊性，它跨过轨缝连接主轨送轮端和迎轮端，是连接主轨送轮端和迎轮端的槽钢，所以将接头处的辅轨单独命名为“接槽”，接头处的工辅轨称“工接槽”，接头处的T辅轨称“T接槽”；接槽实际上是辅轨对鱼尾板的升级；接槽划分为接槽送轮端和接槽迎轮端，与主轨迎轮端相配合的部分称为接槽迎轮端，与主轨送轮端相配合的部分称为接槽送轮端；接槽之外的辅轨命名为“轨槽”，即，接槽+轨槽＝辅轨，如果没有特别说明，泛指的辅轨一词包括接槽和轨槽；使两个物体固定到一起的器件被命名为“紧固器”，螺栓、螺母加弹性垫圈构成的紧固器命名为“螺紧固器”，紧固器包括螺紧固器、铆钉、销、杠杆压力器；连接紧固包括“强力紧固”和“可滑紧固”，强力紧固和可滑紧固合称为“紧固”；“强力紧固”的定义是：“相当于焊接成一体的连接”，强力紧固包括焊接与紧固器强力紧固；“可滑紧固”的定义是：“将主轨轨身和辅轨内表面进行提高光洁度的加工，以减小两者间的摩擦力，然后将两者进行紧固，由于接触面光滑，所以，在温度力作用下，主轨可以在辅轨中产生伸缩滑动，在此前提下，通过紧
固器使辅轨尽量压紧主轨，形成可温度力滑动的压紧式配合”；紧固器中，螺紧固器是主流，螺紧固器实现的紧固命名为“螺紧固”；螺紧固器实现的强力紧固命名为“螺强力紧固”；螺紧固器实现的可滑紧固命名为“螺可滑紧固”；将辅轨夹板压向主轨轨腰进行紧固命名为“侧向紧固”；螺栓从下方拧上来，将辅轨底板与主轨轨底面进行紧固命名为“底向紧固”；主轨与辅轨之间的紧固包括侧向紧固和底向紧固；每根主轨当中都必须确定一段主轨与辅轨中的对应部位形成强力紧固，这段主轨命名为“固结区”，主轨除固结区以外的部分命名为“轨主体”；固结区+轨主体＝主轨；介于主轨的迎轮端和送轮端之间的部分命名为“轨中部”，一根主轨包括迎轮端、送轮端和轨中部；从定义上说，固结区可以是主轨中的任意一段，而从原理上说，选择主轨迎轮端作为固结区最有利于抑制台阶的产生且最有利于抑制车轮对迎轮端的撞击，所以选择主轨迎轮端作为固结区最合理，为了描述方便，在不排除任意部位可充当固结区的前提下，全文默认以主轨迎轮端与接槽迎轮端固结成一体，作为固结区，主轨送轮端加轨中部等于轨主体；固结区与辅轨中相对应的部分之间通过“强力紧固”被固定成一个整体，轨主体和辅轨中相对应的部分之间也被紧固，可以是强力紧固，也可以是可滑紧固，如果采用可滑紧固，则轨主体在辅轨中间可以滑动，从而化解温度力；如果采用强力紧固，则是在辅轨的基础上，通过强力紧固器强行阻止由温度力引起的轨主体在长度方向的伸缩，像高铁轨道一样，使轨主体在长度方向不发生移动；辅轨槽钢是业字状，其底板相当于是普通槽钢的底板朝两块夹板两边外面延伸，比普通槽钢底板宽，它在夹板外面的部分命名为“外围底板”，外围底板加槽钢底板命名为“宽底板”，外围底板钻紧固孔后就是“防爬器”，通过强力紧固器将防爬器固定于轨枕上，辅轨就具有防爬功能；这样，辅轨完成了使主轨防爬以及使主轨与轨枕稳定结合的双重任务，同时具有防爬器和扣件的双重功能；默认宽底板下面都装加垫弹性垫板，因为底板和弹性垫板的面积都比目前的大，所以可提高轨道的平稳度、减小载荷对轨枕的压强、轨道缓冲减震性更好，主轨是优质的轨道钢，价格比较高，主轨采用轻型号钢轨，节省轨道钢，而且更换轨道时只需更换主轨，辅轨无需更换，以节省资金；辅轨采用抗弯性价比高的钢且采用重型号，其材料价格低于轨道钢；所以，辅轨使钢轨整体提高了重量型号，从而提高了平顺性，主轨则保证了耐磨性；为了减小辅轨温度力，单根辅轨的长度都不大于单根主轨长度，单根辅轨长度等于数个轨枕间距的长度，每根辅轨的两个端部都被支承和紧固在轨枕上；用这种方法，将短辅轨对接成全程式辅轨；简化版的有局部式辅轨，就是只有接槽，对应于轨中部只有轨枕上有辅轨；上下搭接式接头——抑制接头病害的结构：本文将“送轮端”默认为“主轨送轮端”，“迎轮端”默认为“主轨迎轮端”；将轨头加部分轨腰定义为上部，轨底加部分轨腰定义为下部；主轨送轮端的下部被切掉一个矩形块，使其轨头加部分轨腰形成一个凸出体，命名为“头腰凸”，头腰凸是“上搭体”中的一种；类似的，主轨迎轮端的上部被切掉一个矩形块，使其轨底加部分轨腰形成一个凸出体，命名为“底腰凸”，底腰凸是“下搭体”中的一种；底腰凸与头腰凸互补，两者搭接后构
成完整的主轨截面，形成的搭接命名为“凸凸式搭接”，这是上下搭接的一种；上下搭接还包括一种“接槽式搭接”，该搭接中，主轨送轮端整体就是上搭体，下搭体是与主轨迎轮端完全固定结合的接槽，主轨送轮端压住了接槽，等同于压住了主轨迎轮端；总之，上搭体压住下搭体，形成“上下搭接式”结构；具体说，一种是主轨送轮端压住接槽，形成一种接槽式搭接结构；一种是头腰凸压住底腰凸形成凸凸式搭接结构；这两种搭接结构都是上下搭接式接头；制造上下式搭接的原则是：在搭接压紧的情况下，令主轨送轮端的轨面与主轨迎轮端的轨面水平一致，所以，当车轮压在送轮端上时，上搭体就将压力完整地传递给了下搭体，使迎轮端与送轮端同步下沉，使两者的轨面保持水平一致，避免台阶的产生；产生台阶病害的主要原因是跷跷板效应(图8)和撞击力；压在主轨送轮端即将压到轨缝的车轮642命名为“临缝轮”，刚好位于临缝轮前面的车轮641命名为“前位轮”，前位轮所对应的位置命名为“跷压点”69；当临缝轮642即将压到轨缝60时，如果前位轮641正好压在悬空处，会产生很大的跷跷板效应，使接头迎轮端23(或43)产生上翘力，就正好产生很大的“悬压态跷跷板效应”；如果前位轮就正好压在轨枕处被承接，就仅会产生很小的“承压态跷跷板效应”；根据跷跷板效应可知，跷跷板效应是产生台阶的重要原因，抑制跷跷板效应需要提高跷压点的抗弯能力，措施之一是在跷压点的悬空处69增加一根轨枕671，保证跷压点69不悬空；措施之二是单独加大位于跷压点的辅轨重量型号；实际上，台阶病害的本质是撞击力，只要主辅轨迎轮端与轨枕之间有间隙，即使台阶为零，车轮压过来时还是会使主辅轨迎轮端与轨枕之间产生撞击；而在上下搭接的接头中，主辅轨迎轮端是下搭接方，送轮端是上搭接方，所以，主辅轨迎轮端(下搭接方)会受到送轮端(上搭接方)传递过来的预压力，使主辅轨迎轮端与轨枕形成零间隙，从而消除撞击力；消除了台阶病害，会使得折角病害和鱼尾板折断等病害随之消除，轨缝病害被抑制；按照接头相对于轨枕的支承位置划分，可分为承接式和悬接式两种，采用悬接式可以降低台阶病害，其原因之一是上面提到的避免了“悬压态跷跷板效应”；之二是因为轨缝离轨枕远，会使迎轮轨与轨枕之间有预压力；之三是因为轨缝悬空，撞击被缓冲；但是，悬接式有利有弊，其弊端是会产生折角病害；车轮压到钢轨中所有的悬空处会都会有点下沉，因为轨缝处是一个断点，所以其下沉量更大，会使轨缝两边的钢轨形成一个夹角，称为折角，即，悬接式会产生折角病害，相对于承接式而言，悬接式是以产生折角病害为代价，换取了使台阶病害下降的收益；采用主辅式及搭接式轨道后，加上抑制跷跷板效应，使得台阶病害被消除了，所以无需采用悬接式而改用承接式，也就不会产生折角了；鱼尾板折断也是悬接式带来的后果，采用悬接式，鱼尾板在车轮压力下反复起伏弯折，会产生疲劳断裂。而承接式就不会有起伏，也就不会有疲劳；在接槽对应轨缝处的底板上开小孔，命名为“排污孔”；2.根据权利要求1所述的采用主辅式钢轨及...
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