鐵道彈簧轍叉組件的製作方法

2023-09-17 05:26:15

專利名稱：鐵道彈簧轍叉組件的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及鐵路軌道，特別涉及一種改進的彈簧軌形式的軌道轍叉組件，主要用於幹線軌道的鐵路軌道匯讓點。
鐵路轍叉是一種安裝在兩個運行軌道交會處的裝置，以允許沿軌道之一運行的軌道車車輪的凸緣錯過另一軌道。轍叉在車輪從轍叉喉和轍叉尖端之間的缺失鋼軌踏面上經過時支承車輪並為通過轍叉的那些車輪的凸緣提供輪緣槽。
如以富蘭克名義公布並轉讓給本申請的受讓人的美國專利No.4624428說明書所描述的那樣，標準的軌道彈簧轍叉包括一固定翼軌，其基本上與連接於一會讓運行軌的長尖軌或長轍叉跟軌對準；以及一可相對移動的翼軌，其基本上與連接於幹線運行軌的短尖軌或短轍叉跟軌對準。可動翼軌安裝有一可變形自由端，為沿幹線軌道運行的有軌車車輪提供基本上連續的支承，並可另外藉助於包括在轍叉組件中的一壓力彈簧形式的翼軌合攏件彈性壓靠於轍叉長尖軌。當通過長尖軌或固定翼軌的車輪凸緣接合彈簧翼軌自由端並迫使或使得它側向移動至充分張開位置時，有時稱為彈簧翼軌的可動翼軌側向移離長尖軌以在長尖軌和彈簧翼軌之間形成一輪緣槽。在最後的合作有軌車車輪通過該組件後，因翼軌彎曲以及加設的鋼軌合攏件產生的壓力使可動翼軌受迫移動至其與轍叉組件長尖軌靠合的正常狀態。
此外，這種標準的鐵路軌道轍叉還利用傳統的懸臂(horn)/懸臂-扣底鐵件組件以在彈簧翼軌在通過的車輪輪緣作用下側向移動時限止彈簧翼軌垂直移動。這種傳統的組件通常包括有(1)連接於彈簧翼軌並從彈簧翼軌側向伸出的滑動式懸臂件，以及(2)懸臂扣底鐵件，其固定於轍叉底板、裝有各立板塊件(riser block element)並與滑動式懸臂件滑動合作且在垂直方向上約束滑動式懸臂件。
如在以庫恩等名義公布的同樣轉讓給本申請受讓人的美國專利No 5544848中所描述的那樣，業已對早先的軌道彈簧軌型轍叉組件進行了改進，特別是關於所包括的翼軌扣底鐵件的結構和操作方面。進一步改進包括代替傳統滑動懸臂/懸臂扣底鐵件組件的滾輪撐腳(roller outrigger)與斜面(inclined ramp)扣底鐵件結構，傳統滑動懸臂/懸臂扣底鐵件組件易受過度的底板磨損和過度的立板塊磨損。
關於已知的軌道彈簧軌型轍叉組件現在已經另外指出，一般使用的A.R.E.A單一位置壓力合攏彈簧子組件會成為組件彈簧翼軌的不希望的樞轉點。從通過轍叉組件的有軌車車輪的凸緣傳入彈簧翼軌的輪緣槽開啟力會將載荷施加於彈簧翼軌，所述載荷通過反覆作用會改變包括在組件中的翼軌各彎曲處的結構和尺寸特徵，從而影響組件翼軌和所包括的V型轍叉尖端之間的配裝精度以及貫穿轍叉的車輪路徑。
我們已經發現了一種新的且有用的鐵路軌道轍叉組件結構，包括一用於軌道轍叉的新型且有用的壓力彈簧式鋼軌合攏子組件結構，它將翼軌相對於單一鋼軌合攏件樞轉點的反覆彎曲所造成的不希望的彈簧翼軌扭曲降至最低程度。
通過仔細研究本發明技術解決方案、附圖的圖示以及下面的詳細說明、本發明的其它目的和優點將變得很明顯。
本發明的新型鐵路軌道轍叉組件本質上包括一底板件，一固定於底板件上的固定翼軌件，一安裝在底板件上並具有一自由端部的可動彈簧翼軌件，以及一對側向間隔開的鋼軌合攏件，鋼軌合攏件一般採取嵌套壓力彈簧的形式，且各在一端固定連接於底板件而在另一端可以可變形地連接於或者剛性地(rigidly)連接於可動翼軌件。此外，有利的是，轍叉組件一般包括一或多個用於在彈簧翼軌側向移動期間始終控制或保持適當的彈簧翼軌截面垂直取向的滑動懸臂與扣底鐵件子組件，並可選擇地包括一美國專利No.5544848中所披露的型式的撐腳滾輪與斜面子組件。


圖1是具有單一一個合攏彈簧結構的現有和傳統A.R.E.A鐵路軌道彈簧轍叉組件的平面視圖；圖2是類似於圖1的但配置有本發明一優選實施例的彈簧轍叉組件的一部分的放大平面視圖；圖3是沿圖2的線3-3截取的剖視圖，顯示所包括的傳統鋼軌合攏子組件的細節；圖4是在不同的鋼軌合攏件布置結構下的軌道轍叉組件彈簧翼軌的截荷/撓曲曲線的示意曲線圖；以及圖5是具有兩種不同鋼軌合攏件布置結構的軌道轍叉組件彈簧翼軌的載荷/壓縮量曲線。
參閱圖1，示出了一傳統或現有的右開(right-hand)彈簧轍叉組件10，插入在一對會讓鋼軌(turnout rail)12、14中的一鋼軌12以及一對幹線鋼軌16、18中的一鋼軌16中。彈簧轍叉10組裝和安裝在一底板20上，底板20形成轍叉的高度基準並在組裝、裝運以及隨後安裝在鐵路軌道中時將包括轍叉在內的各部件保持在它們的適當關係上。對轍叉組件10進行功能定位以允許沿鋼軌12運行的有軌車凸緣輪錯過鋼軌16以及允許沿鋼軌16運行的有軌車凸緣輪錯過鋼軌12。用於將有軌車從鋼軌對12、14導向鋼軌對16、18或反其道而行之的傳統轉轍器座對於軌道工作(trackwork)來說是必要的，但不包括一部分轍叉組件10。
一長尖軌件22安裝在轍叉組件10的轍叉跟端處並具有一軌端24，在安裝轍叉時該軌端例如通過焊接連接於會讓線鋼軌12以將該鋼軌連接於轍叉組件10。一短尖軌件26也安裝在底板20上並具有一軌端28。該軌端在安裝轍叉時比如通過焊接連接於幹線鋼軌16以將其連接於轍叉組件10。長尖軌件22和短尖軌件26相對於彼此以稱為轍叉角的傾斜角安裝在底板20上。轍跟間隔鐵件49用螺栓與長、短尖軌件22和26連接就位並位於其間以在這兩個尖軌件之間保持預期的角度和間隔，也可設置一轍叉跟高間隔鐵(未圖示)以防止各尖軌件不因車輪具有不合要求的凸緣而損壞。參見美國專利No.4362282關於不合要求凸緣保護問題的描述。長尖軌件22在一側終止於一垂直斜面30，該斜面大致平行於幹線鋼軌，而短尖軌件26在一側終止於垂直斜表面32，該表面大致平行於會讓鋼軌12。表面32與長尖軌22的一側互補並與之接合。長軌件22的尖端具有約半英寸的寬度並稱為轍叉組件的半英寸尖端。
轍叉組件10的大致曲線形的固定翼軌件40連接於具有長基本部分(bodysection)44的會讓合攏軌段43，並具有一連接的傾斜基本部分46，其取向基本平行於短尖軌件26。在安裝時，合攏軌段43在其端部42連接於會讓鋼軌12的一軌段上。翼軌件40的端部48最好向外張開，使得沿短尖軌件26朝向件40行進的車輪的凸緣不撞擊翼軌自由端。一長的軌間間隔件或隔鐵47設置在短尖軌件26和固定翼軌端部46的腹板部之間並與之相連，間隔件同時還設置在長尖軌件24和翼軌端部46之間並與之相連，以在這些鋼軌之間形成一連續的敞開輪緣槽以容納在幹線軌道16和18上駛過轍叉組件10的有軌車的車輪凸緣。有利的是，一間隔塊59設置在轍叉組件10的趾端，並用螺栓連接在長基本部分44和相鄰彈簧軌基本部分之間以保持這些件間於交合處的適當間隔和夾角。此外，剛性翼軌件40藉助於諸如板夾等傳統裝置固定安裝於底板件20。這樣，剛性翼軌件是轍叉組件10的一個相對不動的構件。
可變形安裝的(yieldably-mounted)彈簧翼軌件50，它是轍叉組件10的主要活動件，具有一長直的基本部分52，該部分終止於在安裝時連接於幹線鋼軌16的一軌段上的端部54。件50還具有一位於長基本部分52的相對端的傾斜基本部分58。傾斜基本部分58平行並接合(靠合)於長尖軌22的與短尖軌26接合側相對的一側。傾斜基本部分58的自由端60向外張開，從而其最端部的任何部分都不會受到從長尖軌件22朝彈簧翼軌件50行進的車輪的凸緣的偶然撞擊。應當指出的是，彈簧翼軌50在其傾斜基本部分58和其自由端60也沒有利用傳統的板夾等固定於底板件20。
這樣，當車輪凸緣在其自由端60與彈簧翼軌50接合併使之側向移動從而在長尖軌22和彈簧翼軌50間形成一輪緣槽時，鋼軌50從車輪的接合位置到其安裝於間隔塊59的位置處於受力狀態並產生撓曲。彈簧翼軌件50實質上用作一其自由端60或其附近受力的懸臂梁。
圖1所示的鐵路軌道安裝一般地還包括一對傳統的具有向外張開的端部的護軌件64、66，它們設置在會讓鋼軌14和幹線鋼軌18處，分別與相鄰鋼軌間隔開一略大於標準車輪凸緣厚度的距離。從而「保護」鋼軌50不受可能產生扭曲的車輪所引起的側向力。
此外，且如圖1所示，已知的鐵路彈簧轍叉組件10一般包括一個或多個扣底鐵件子組件72，每個這樣的子組件部分固定連接於彈簧翼軌50同時部分固定連接於底板件20。在有軌車車輪凸緣接合彈簧翼軌50的自由端65期間，各子組件72用於使翼軌50側向移動，從而在允許翼軌側向移動的同時限止翼軌的垂直向上移動。
此外，已知的A.R.E.A.鐵路軌道彈簧翼轍叉組件包括單一一個傳統的鋼軌合攏子組件70，其形成相當大的初始壓力，該壓力在沒有有軌車通過組件10時使彈簧翼軌50與長尖軌件22保持抵靠接合；當翼軌在通過轍叉組件的有軌車車輪凸緣作用下側向移動時子組件70形成增大的壓力，並在合作的有軌車車輪凸緣已通過轍叉組件之後利用該增大的壓力強制閉合彈簧翼軌件50而使之進入到與長尖軌件22受迫接觸的初始位置。
如前面所提出的那樣，關於現有轍叉組件結構我們已經指出，延長和重複使用期間形成於彈簧翼軌件50上的鋼軌各彎曲處可能會扭曲，從而導致彈簧翼軌50不能準確貼合於尖軌22並隨後對貫穿轍叉的有軌車車輪凸緣路徑產生不良影響。我們認為這起因於用作彈簧翼軌件50繞之彎曲的樞轉點的單一合攏彈簧子組件70，這一樞轉點是形成在翼軌件與間隔塊59接合處的彈簧翼軌主樞轉點的附加。
在圖2中，我們給出了根據本發明設計的鐵路軌道彈簧翼轍叉組件80，其避免了上述與採用示意地示於圖1中並詳細示於圖3中的單一鋼軌合攏件或子組件70的那些傳統彈簧翼(spring wing)轍叉組件相關聯的使用缺陷。從根本上講，我們的優選彈簧翼轍叉組件80採用多個(通常為二個)側向間隔開的鋼軌合攏件或子組件70，它們以與轍叉組件彈簧翼軌合作的關係進行安裝而取代傳統的單一鋼軌合攏件。如圖3詳細所示，轍叉組件80的傳統的鋼軌合攏子組件70各包括已知的嵌套和反繞(nested and counter-wound)壓力彈簧結構71，該壓力彈簧結構(1)可進行調節以產生迫使翼軌50處於其閉合狀態的初始或剩餘壓力，以及(2)在翼軌因車輪凸緣作用而向外張開期間進一步被壓縮以造成附加的鋼軌合攏彈簧壓力並從而在最後的有軌車車輪凸緣已通過轍叉組件80之後在其傾斜基本部分58處增加可用來使翼軌50返回其閉合狀態的力。當然，可以用單螺旋壓力彈簧(single coiled compression spring)來代替上述的嵌套和反繞雙(double nested and counter wound)螺旋壓力彈簧。
圖4的曲線部分示出本發明所具有的優點。曲線90表示在傳統轍叉組件不具有鋼軌合攏子組件的情況下，作為由通過的有軌車車輪凸緣施加的張開載荷的函數的翼軌撓度。圖92表示當轍叉組件包括僅只單一一個鋼軌合攏子組件時，由凸緣引發的鋼軌載荷引起的翼軌產生的撓曲程度。曲線94表示採用本發明的情況下翼軌產生的撓曲程度。應當指出，曲線94的曲度比曲線92顯著地更加接近地吻合於曲線90的曲度，從而表明，彎曲應力沿整個轍叉組件可動翼軌的被移動長度相當均勻地分部。在應用於具有較長翼軌的轍叉組件時該優點變得更為顯著。
圖5表示相應於圖1和圖2所示鋼軌合攏子組件結構的關於作為不同施加載荷函數的彈簧壓縮程度的曲線96和98。曲線96系關於A.R.E.A.標準單一鋼軌合攏轍叉組件結構，而曲線98系關於用於本發明鐵路軌道轍叉組件的雙鋼軌合攏組件結構。應當指出，曲線98彈簧剛度(斜度)與曲線96結構的彈簧剛度相比較顯著地減小。其優點在於，翼軌現在可以在更大的總力作用下保持閉合，並能以比採用單一鋼軌合攏結構的軌道彈簧翼軌轍叉組件的相應力比低的增力比打開。這同時也減小了鋼軌合攏子組件用作翼軌可繞之彎曲的支點的效應。其它部件形狀、尺寸和材料可用來代替上述的部件形狀、尺寸和材料以獲得本發明的優點而不背離本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種鐵路軌道轍叉組件，具有一相對固定的剛性翼軌和一可局部移動的彈簧翼軌，並包括有一底板件；一彈簧翼軌件，具有一固定安裝於所述底板的長鋼軌部分以及一以非固定方式由所述底板支承的傾斜基本部分；以及多個可變形的鋼軌合攏件，固定安裝於所述底板件而可變形地配接於所述彈簧翼軌件，所述各鋼軌合攏件包括各壓力彈簧件，相對於彼此側向間隔開並沿所述彈簧翼軌件傾斜基本部分的長度排布。
2.如權利要求1所述的轍叉組件，其中，所述多個可變形的鋼軌合攏件是一對可變形的鋼軌合攏子組件。
3.如權利要求1所述的轍叉組件，其中，所述可變形的鋼軌合攏件各包括有嵌套螺旋壓力彈簧。
4.如權利要求2所述的轍叉組件，其中，所述可變形的鋼軌合攏件各包括嵌套螺旋彈簧。
5.如權利要求1所述的轍叉組件，其中，所述壓力彈簧件各包括一單螺旋彈簧。
全文摘要
本發明公開了一種改進的鐵路軌道彈簧翼轍叉組件,配置有多個最好是嵌套和反繞壓力彈簧形式的鋼軌合攏子組件,它們與組件彈簧翼軌協同操作,並沿轍叉組件彈簧翼軌的傾斜鋼軌部分彼此向側向間隔開。
文檔編號E01B7/14GK1198494SQ9810776
公開日1998年11月11日 申請日期1998年4月29日 優先權日1997年5月1日
發明者基思·揚, 史蒂芬·R·庫思 申請人:Abc路軌產品公司