铁轨接口“无缝”设计 一、技术领域
本发明铁轨接口“无缝”设计属交通制造业铁道建设领域。为降低铁轨接口部分造成的铁路列车噪音、能耗、振荡，以及由此对列车完好性、对乘车人健康状况所造成的损害具有划时代意义。
二、背景技术
目前，国内、国际铁轨制造及铺设领域，因铁轨存在环境的温差较大(冬、夏温差可达60度)，超长度铁轨无法释放因热胀冷缩而产生的应力，易造成铁轨变形，对列车行驶安全造成极大隐患，且超长铁轨制造及铺设技术难度大，成本高，实现困难，故而铁轨采用分段铺设技术，每段100米左右；虽经研究，单段铁轨长度有所加长，达到了1000米左右，但因技术难度大，实现困难。目前状况是：铁轨每100米为一段，分段铺设于枕木上，每一段铁轨实行物理隔离。造成的问题是，当列车车轮处于某一段铁轨时，该段铁轨因车体重力作用在垂直方向有一小幅度下沉，当车轮驶过后，恢复原位。也就是说，车轮所到之处，铁轨有一下沉。而当列车驶离此段铁轨接口，驶向下段铁轨时，因此段铁轨的下沉，而下段铁轨处于恢复位，因此，两段铁轨接口处有一纵向即垂直方向的位差，下段铁轨接口高于列车所在段铁轨高度，因而，列车车轮不是平稳滚移到下段铁轨，而是先要与正前方的下一段铁轨的凸起部分进行正面碰撞，发出巨大声响，产生巨大振动，之后，克服正面阻力，才能将下一段铁轨压下并滚移到下一段铁轨上。发出的咣咣当当的巨响和较强烈的振动，对乘客造成巨大的噪音伤害和振动伤害；强烈的振动对列车的结构也造成较大的毁损；且其正面与铁轨凸起部位的碰撞，也将消耗大量能量。其二，即使铁轨接口处产生的位差不大，其缝隙也将导致相应噪声和振动。
三、发明内容
(一)按标准预制铁轨接口处倒丁字型榫卯结构，铺设时，相互插入结合并在轴向预留热胀冷缩空间。如此结构，即可在保持预留热胀冷缩空间的前提下，实现两段铁轨在纵横两个方向的紧密咬合与联接，消除列车车轮滚过时造成的位差；并且，因铁轨表面榫卯结构，将铁轨表面缝隙进行了分部位相对位移，从横向整体看，消除了绝对缝隙的存在。由以上设计，从根本上消除造成正面碰撞的条件，消除正面碰撞，使列车行驶时不再发出巨大声响，不再产生巨大振动，不再浪费巨大能量，并大大降低了铁轨在接口部位产生偏移造成列车脱轨事故的概率，实现与幻想中无缝铁轨同样的效能。
(二)现行铁轨改造
在既铺设两段铁轨接口部位，按如图所示，分别自端口位置沿轴向切割出10mm的倒丁字形槽，在槽间置入预制钢块并固定，使两段铁轨由置入的预制钢块进行纵横两个方向的咬合和联接，并部分填充两段铁轨的表面缝隙，从而实现两段铁轨在纵横两个方向上的“无缝”联接，消除噪音和振动，降低脱轨事故的概率。
四、具体实施方式
(一)如图1所示，制定标准，按标准预制铁轨接口处倒丁字型(如图阴影部分)榫卯结构。将一根铁轨分A、B两端，A端自截面处伸出100mm倒丁字形卯，B端自截面处预制出100mm倒丁字形榫槽，铺设时，将不同铁轨A、B端倒丁字形榫卯相互插入结合并在轴向预留热胀冷缩空间。如此结构，两段铁轨将会因榫卯结构在纵、横向力的作用下紧密结合，联成一体，整体联动，消除位差；并且，因铁轨表面榫卯结构，将铁轨表面缝隙进行了轴向分部位相对位移，从横向整体看，消除了绝对缝隙的存在。由以上设计，从根本上消除造成振动和噪音的位差突起和缝隙，列车将平稳滚移到下段铁轨，使列车行驶时不再发出巨大声响，不再产生巨大振动，不再浪费大量能量，实现与幻想中无缝铁轨同样的效能。
(二)现行铁轨改造
对既铺设两段铁轨接口部位，按图2所示，分别自端口位置沿轴向切割出100mm的倒丁字形槽，在铁轨接口处两端各预留一个直径为12mm的圆孔(d1)(d2)；按切口尺寸，预制一横一纵两条100mm长的钢块(e1)(e2)，横向钢块(e1)在两侧各预留一个20mm乘20mm的方孔(f1)(f2)；纵向钢块(e2)在底部两侧各设一20mm乘20mm的“卯”(h1)(h2)，其位置与上述方孔(f1)(f2)对应，并在中间部分横向位预留两个直径为15mm的圆孔(i1)(i2)，其位置应在安放后与铁轨预留孔(d1)(d2)对应。在铁轨横同凹槽内置入横同钢块(e1)，再在纵同凹槽内置入纵向钢块(e2)，使其两侧的“卯”(h1)(h2)插入横向钢块(e1)的两个方孔(f1)(f2)，并使表面与两段铁轨表面持平。用螺丝钉穿过铁轨两个圆孔(d1)(d2)与钢块(e2)中间部分横向位两个圆孔(i1)(i2)，固定。这样，两段铁轨接口部分就由两块钢块及两根螺钉进行了固定，实现了无缝联接。
其中，横向钢块使两段铁轨在纵向上保持紧密联接，纵向钢块则部分填充了两段铁轨的表面缝隙，消除了绝对缝隙。
针对这一改造，可设计一部依靠铁轨固定位置的专用切割机，并预制好条状钢块、螺丝钉，在列车经过的间隙，对铁轨接口进行改造施工，且不影响列车正常运行。
五、发明意义
1、铁轨接口“无缝”设计巧妙解决了铁轨因缝隙产生的巨大振动、巨大噪音和巨大能源浪费，对于提高乘车人的舒适程度和健康水平，对于降低列车的机械损耗和能源消耗具有划时代的重要意义。
2、我国产业界抢占依据此项专利，抢先制定标准，抢占技术制高点，对于增强我国在国际铁道建设领域的竞争能力，对于促进我国国民经济发展均有重大意义。