CN1115346A - 用于混凝土枕木的铁轨枕木固定组件 - Google Patents

用于混凝土枕木的铁轨枕木固定组件 Download PDF

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CN1115346A CN95108102A CN95108102A CN1115346A CN 1115346 A CN1115346 A CN 1115346A CN 95108102 A CN95108102 A CN 95108102A CN 95108102 A CN95108102 A CN 95108102A CN 1115346 A CN1115346 A CN 1115346A
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Kerr McGee Chemical Corp
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Abstract

用于把铁轨固定到混凝土枕木上的铁轨枕木固定组件，其中，轨座组件包括轨座承载体和轨座，其中将轨座安装轨座承载体中并用弹性材料粘接到其上，弹性材料上设有在其上形成的且位于轨座底部和轨座承载体底部之间的空隙以便形成一个能把施加的竖向载荷从铁轨传递到枕木上的剪切弹簧。将轨座组件嵌入枕木中而且使铁轨固紧件适合于与部分铁轨相接合和与轨座组件相连接以与轨座组件共同作用把铁轨固定到枕上。

Description

用于混凝土枕木的铁轨枕木固定组件
本发明主要涉及铁轨固定件，更确切地说，其涉及但并不局限于一种改进的铁轨枕木固定组件，该组件把铁轨固定到混凝土枕木上且能有效地把所施加的载荷从铁轨传递到枕木上。
早在1940年对受预拉伸的和受预应力的混凝土铁路枕木的研究就已经证明，这种枕木是连接铁路铁轨、保持轨距、和把车轮载荷传递到大地上的有效构件。这些枕木的基本材料是用高强度钢丝加强的波特兰水泥混凝土，所说的钢丝要在浇注之前进行预拉伸以便使混凝土保持受压状态并且由此避免裂缝。使用的高强度混凝土(8,000psi或更大的最终抗压强度)是硬的脆性材料。用于把钢轨保持在混凝土枕木上的金属固定器是用来把所施加的车轮载荷传递到路基上的机构的一部分。
目前，主要使用了两种把铁轨固定到混凝土枕木上的固定器。第一种固定器是一种正向保持向下的装置，该装置可以采取各种形式，例如与一些形式的轨底夹持器共同使用的螺纹或螺栓以便保持轨底与枕木相接触。这种固定器是刚性的且在服役期易发生疲劳断裂，因此现在已不常使用。
第二种固定器是弹簧形式的固定器，也用来使轨底与枕木保持接触，但是这种固定器设计成通过弯曲来降低因施加的载荷而造成的疲劳。在弹簧型固定器中，在浇注期间将两个铁或钢的凸肩在轨座处嵌入混凝主枕木中并用其来保持轨距和固紧弹簧夹持器，弹簧夹持器反过来使轨底保持向下。将这些弹簧夹紧器设计成向轨底施加公知的竖向力以阻止车轮通道之间的铁轨向上浮起和把因温度变化或火车加速度/减速度而引起的纵向力传递到枕木上和大地中。
就固定器而言，在轨座处的铁轨和枕木顶端之间安装一个大约六英寸见方和1/4英寸厚的弹性缓冲垫，以便调节表面形状的差异。如果将轨底直接支承在混凝土枕木表面上，则钢不久就会把混凝土的顶部磨坏。虽然枕木是在钢模中浇注的，但是轨座表面并不与轨底底部完全一致，由此会导致点载荷的位差和传递不均匀的竖向力。
这些缓冲垫还有两个另外的功能。首先，因为铁轨是通过弹簧夹紧器紧紧地固定在枕木上，所以比钢对钢有更大摩擦系数的缓冲垫有助于将纵向力沿铁轨传递到枕木和路基上。第二，也是更重要的一点，该缓冲垫可以用于降低由驶过的钢轮上的扁平点施加到铁轨上的振动载荷。由车轮扁平点产生的振动载荷可以是正常车轮载荷幅值的2-4倍，而且是短时间的振动，典型的是大约15微秒。如果不适当地降低振动载荷，那么这些振动载荷将会使混凝土枕木断裂。
在使用弹簧型正向保持固定器方面遇到了一些问题。第一个问题是缓冲垫的保持问题。缓冲垫的保持涉及在铁轨因受车轮载荷而弯曲时应能使缓冲垫保持在铁轨之下轨底和枕木之间的位置上。已经使用了各种形状的缓冲垫并试图通过用机械的方式保持它来达到不使缓冲垫耗费的目的。这仅仅在一定程度上是成功的，特别是在处于接合状态下的混凝土枕木主位置中的弯道上。此外，已使用过各种硬度的缓冲垫。然而足以降低振动载荷的弹性缓冲垫会在正常车轮周期性驶过的情况下在铁轨和枕木之间耗损。硬的缓冲垫不能有效地降低振动。
为了解决不希望出现的缓冲垫移动，另一种办法是用粘接剂把缓冲垫粘接到混凝土枕木的表面上。这样来保持缓冲垫定位，但是当缓冲垫的顶表面磨损时就很难将缓冲垫进行更换。而且由于粘接剂的质量问题当在野外使用粘接剂时还会在枕木表面上出现浸湿和弄脏等问题。
使用振动缓冲垫遇到的另一个问题是轨座磨损。野外的灰尘和砂粒都会在缓冲垫和混凝土枕木表面之间起作用。为加大引力而使用的机车车轮上的喷砂器也在缓冲垫下面积存砂子。当因下雨加上水时，水与砂子混合形成磨剂，在驶过的车轮载荷下该磨剂作用在混凝土表面使之磨损。已经试用过各种金属/弹性缓冲垫结合物，其在消除轨座磨损方面取得了一些成功，但是它们是昂贵的，特别是在野外使用时。
最后还有一个问题是因车轮之间的铁轨浮起而引起的枕木上提。枕木上提是所有正向安装的固定器包括螺钉型和弹簧型固有的问题。为了使固定器工作，必须将轨底紧紧地保持在枕木上。由于铁轨是多个柔性支承件上的连续梁，所以当车轮驶过时它向下偏移，而且车轮之间的铁轨从其正常或静止位置向上偏移。铁轨的上浮力通常大于铁轨枕木组件的重量。因此，就正向安装的固定器而言，枕木也从每个轮组之间的路基表面上提起，然后由下一个车轮强迫回到路基上。这种重复的夯实作用会迅速损坏路基。
本发明提出了解决上述问题的方案。
本发明提出这样一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少部分铲状部分装在支承构件上并用弹性材料粘接到支承构件上从而使轨座的铲状部分与支承构件隔开，弹性材料上靠近铲状部分底端处设有空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，可进一步包括：
铁轨固紧装置，其在轨底的第一和第二侧面以及轨底上靠近轨底第一和第二侧面的部分上表面附近延伸，以便将铁轨固定到轨座的板状部分上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，可将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，当铲状部分粘接到支承构件上时，铲状部分与支承构件保持均匀的间隔。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分与支承构件可相隔预定的距离。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可具有第一和第二侧面而且其中铲状部分第一和第二侧面是比较平的表面以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到支承构件上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料中的空隙可具有预定的深度以便限制轨座相对于支承构件的竖向移动量。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料可以是聚氨基甲酸酯。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中支承构件可以是枕木。
本发明还提出一种适于通过共同作用把铁轨固定到混凝土枕木上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少将部分铲状部分装在混凝土枕木中并通过弹性材料粘接到混凝土枕木上从而使轨座的铲状部分与混凝土枕木隔开，弹性材料上靠近铲状部分底端处设有空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于混凝土枕木作向下的竖向移动。
本发明又提出一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
至少部分嵌入支承构件中的轨座组件，轨座组件包括：
具有底端、外侧面、和内侧面的轨座承载体，所说的内侧面确定轨座安放腔；和
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少将部分铲状部分装在轨座承载体的轨座安放腔中并通过弹性材料粘接到承载体的内侧面上从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开，弹性材料上设有位于铲状部分底端和轨座承载体底端之间的空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于轨座承载体作向下的竖向移动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，可进一步包括：
铁轨固紧装置，其在轨底的第一和第二侧面以及轨底上靠近轨底第一和第二侧面的部分上表面附近延伸，以便将铁轨固定到轨座的板状部分上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中可将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中当铲状部分粘接到轨座承轨体上时，铲状部分与轨座承载体可保持均匀的间隔。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分与轨座承载体的内表面可相隔预定的距离。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可具有第一侧面和第二侧面而且其中铲状部分第一和第二侧面是比较平的表面以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到轨座承载体上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料中的空隙可具有预定的深度以便限制轨座相对于轨座承载体的竖向移动量。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中轨座承载体的外侧面可设有沿轨座承载体外侧面延伸的多个彼此相间隔的水平隆起纹，以便在将轨座嵌入支承构件中时提高轨座对支承构件的接合性和在轨座承载体与支承构件之间的内表面上以加压和加剪切力的形式来传递竖向载荷。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料可以是聚氨基甲酸酯。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中支承构件可以是枕木。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中支承构件可以是混凝土枕木。
本发明还提出一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
至少部分嵌入支承构件中的轨座组件，轨座组件包括：
具有底端、外侧面、和内侧面的轨座承载体，所说的内侧面确定轨座安放腔；和
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少将部分铲状部分装在轨座承载体的轨座安放腔中并通过弹性材料粘接到承载体的内侧面上，从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开，弹性材料上设有位于铲状部分底端和轨座承载体底端之间的空隙，以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于轨座承载体作向下的竖向移动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，可进一步包括：
带有第一端部和第二端部的铁轨固紧件，该铁轨固紧件还具有在其第二端部附近形成的且适合于围绕轨底第二侧面和靠近轨底第二侧面的部分轨底上表面延伸的钩状部分，铁轨固紧件的第一端可与轨座组件相连接以便和轨座组件共同作用将铁轨固定到支承构件上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中可将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中轨座承载体的内侧面的结构可与轨座的铲状部分相对应，以便当把铲状部分粘接到轨座承载体上时使铲状部分与轨座承载体的内侧面有均匀的间隔。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可与轨座承载体的内侧面相隔预定的距离。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可具有第一侧面和第二侧面而且，其中铲状部分的第一和第二侧面是比较平的表面以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到支承构件上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料中的空隙可具有预定的深度以便限制轨座相对于轨座承载体的竖向移动量。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中轨座承载体的外侧面可设有沿轨座承载体外侧面延伸的多个彼此相间隔的水平隆起纹，以便在将轨座嵌入支承构件中时提高轨座对支承构件的接合性和在轨座承载体与支承构件之间的内表面上以加压和加剪切力的形式来传递竖向载荷。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料可以是聚氨基甲酸酯。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中支承构件可以是枕木。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中支承构件可以是混凝土枕木。
本发明又提出一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
含有第一轨座子部件和第二轨座子部件的轨座组件，第一和第二轨座子部件都部分地嵌入支承构件中，第一和第二轨座子部件都包括：
具有底端、外侧面、和内侧面的轨座承载体，所说的内侧面确定轨座安放腔；和
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少部分铲状部分装在轨座承载体的轨座安放腔中并通过弹性材料粘接到承载体的内侧面上，从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开，弹性材料上设有位于铲状部分底端和轨座承载体底端之间的空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于轨座承载体作向下的竖向移动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，可进一步包括：
带有第一端部和第二端部的铁轨固紧件，该铁轨固紧件还具有在其第二端部附近形成的且适合于围绕轨底第二侧面和靠近轨底第二侧面的部分轨底上表面延伸的钩状部分，铁轨固紧件的第一端可与轨座组件相连接以便和轨座组件共同作用将铁轨固定到支承构件上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中可将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中轨座承载体的内侧面的结构可与轨座的铲状部分相对应，以便当把铲状部分粘接到轨座承载体上时使铲状部分与轨座承载体的内侧面有均匀的间隔。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可与轨座承载体的内侧面相隔预定的距离。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中铲状部分可具有第一侧面和第二侧面而且其中铲状部分的第一和第二侧面是比较平的表面以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到支承构件上。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料中的空隙可具有预定的深度以便限制轨座相对于轨座承载体的竖向移动量。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中轨座承载体的外侧面可设有沿轨座承载体外侧面延伸的多个彼此相间隔的水平隆起纹，以便在将轨座嵌入支承构件中时提高轨座对支承构件的接合性和在轨座承载体与支承构件之间的内表面上以加压和加剪切力的形式来传递竖向载荷。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中弹性材料可以是聚氨基甲酸酯。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中支承构件可以是枕木。
而且，在所述的铁轨枕木固定组件中，其中支承构件可以是混凝土枕木。
本发明还提出一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有下表面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把轨座上铲状部分的一部分装在支承构件中；
通过弹性材料把轨座的铲状部分粘接到支承构件上从而使轨座的铲状部分与支承构件隔开；和
在弹性材料上靠近铲状部分底端处设有空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是枕木。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是混凝土枕木。
本发明又提出一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有下表面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把轨座上铲状部分的一部分装在轨座承载体中，轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
通过弹性材料把轨座的铲状部分粘接到轨座承载体的内侧面上从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开；
在弹性材料上靠近铲状部分底端处设置空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；和
将轨座承载体嵌入支承构件中。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是枕木。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是混凝土枕木。
本发明另外还提出一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面、和第二侧面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把轨座上铲状部分的一部分装在轨座承载体中，轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
通过弹性材料把轨座的铲状部分粘接到轨座承载体的内侧面上从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开；
在弹性材料上靠近铲状部分底端处设置空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；和
将轨座承载体嵌入支承构件中。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是枕木。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是混凝土枕木。
本发明再提出一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面、和第二侧面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供第一轨座和第二轨座，第一轨座和第二轨座都包括板状部分和铲状部分，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把第一轨座上铲状部分的一部分装在第一轨座承载体中，第一轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
至少把第二轨座上铲状部分的一部分装在第二轨座承载体中，第二轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
通过弹性材料把第一轨座的铲状部分粘接到第一轨座承载体的内侧面上从而使第一轨座的铲状部分与第一轨座承载体的内侧面隔开；
通过弹性材料把第二轨座的铲状部分粘接到第二轨座承载体的内侧面上从而使第二轨座的铲状部分与第二轨座承载体的内侧面隔开；
在用于把第一轨座粘接到第一轨座承载体上的弹性材料上靠近第一轨座铲状部分的底端处设置空隙以便在有载荷施加到第一轨座上时允许第一轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；
在用于把第二轨座粘接到第二轨座承载体上的弹性材料上靠近第二轨座铲状部分的底端处设置空隙以便在有载荷施加到第二轨座上时允许第二轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；
将第一和第二轨座承载体以彼此间隔且平行的关系嵌入支承构件中。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是枕木。
而且，在所述的方法中，其中支承构件可以是混凝土枕木。
以下结合附图对本发明进行详细描述。
图1是按照本发明构成的用铁轨枕木固定组件将铁轨固定到混凝土枕木上的局部透视图。
图2是处于未组装位置上的铁轨枕木固定组件的顶视图。
图3是图2中的铁轨枕木固定组件的侧视图。
图4是图2和图3中铁轨枕木固定组件的轨座子部件。
图4A是取自图4中4A-4A处的剖面图。
图5是轨座承载体的透视图。
图6是轨座的透视图。
图7是本发明的铁轨枕木组件处于铁轨组装位置上的局部剖面侧视图。
图8是取自图7中8-8处的剖面图，其中未示出铁轨和铁轨固紧件。
图9是按照本发明构成的另一个铁轨枕木固定组件的顶视图。
图10是图9中铁轨枕木固定组件的侧视图。
图11是图9和图10中铁轨枕木固定组件的轨座组件的透视图。
图11A是取自图11中11A-11A处的剖面图。
图12是另一种轨座承载体的透视图。
图13是另一种轨座的透视图。
现在参照附图，主要是参照图1，其表示按照本发明构成的用铁轨枕木固定组件14把铁轨10的一部分固定到支承构件例如混凝土枕木12上。铁轨10带有轨底16，轨底16的特征是具有上表面18、下表面20、第一侧面22和第二侧面24。枕木12由通常为砾石或碎石的路基(未示出)支承。枕木12具有上表面26和下表面28。铁轨固定组件14包括嵌在枕木12中的轨座组件30和铁轨固紧件32，固紧件和轨座组件共同作用把铁轨10固定到枕木12上。
在世界范围内对混凝土枕木的用量正在增加，这是因为它们与木质枕木相比具有更好的耐久性和更长的寿命。较重的车轮载荷、较高的车速、火车的频繁增加、天气以及其它不利条件的影响都会降低木质枕木的寿命，特别是会使枕木弯曲，在弯曲处，来自有轨车轮的横向力试图将铁轨推开并且由此在比较软和柔性的木质枕木上施加了很大的应力。采用混凝土枕木可消除很多在使用木质枕木时会遇到的问题。然而，由于混凝土枕木相当硬和脆，所以在使用它们时出现了不同程度的问题。
如上面所讨论的，已经在铁轨和混凝土枕木之间使用了弹性缓冲垫以适应铁轨和枕木之间不同的表面形状和便于将横向力及纵向力沿铁轨传递到枕木和路基中，以及减小施加至铁轨上的竖向振动载荷。如果不能适当地减振，那么最初由沿铁轨驶过的钢轮上的扁平点所产生的振动载荷就能使混凝土枕木断裂。
如上面进一步讨论的，在使用弹性缓冲垫时已经遇到了一些问题；一个问题是缓冲垫在铁轨和枕木之间的固定问题，另一个问题是因缓冲垫下面的碎石和砂子迁移而引起的混凝土表面的磨损。本发明通过从铁轨枕木固定组件14中去除振动缓冲垫而解决了与使用振动缓冲垫有关的问题，同时减小了从铁轨传递到枕木上的竖向、横向和纵向载荷。
图2表示铁轨枕木固定组件14的顶视图，其包括轨座组件30和铁轨固紧件32。在本发明的这个特定实施例中，轨座组件30包括第一轨座子部件34和第二轨座子部件36。除了第二轨座子部件36是第一轨座子部件34产镜像结构之外，第一和第二轨座子部件34、36结构上是相同的。因此，下面将参照图4-6只对第一轨座子部件34进行详细描述。第一轨座子部件34包括轨座承载体38和通过弹性材料42粘接到轨座承载体38上的轨座40(图4和4a)。轨座承载体38适合于用下述方式嵌入混凝土枕木12中和安放轨座40。最好如图5所示，轨座承载体38也称为开口容器，其包括底端44、第一端面46、第二端面48、第一侧面50、第二侧面52，所有这些部分共同确定了一个轨座安放腔54。轨座承载体38还具有外侧面56、内侧面58、通向轨座安放腔54的上部开口60、和围绕上部开口66延伸的边缘62。
轨座安放承载体38可以用具有足够抗剪切强度和抗拉伸强度以便把工作载荷从铁轨10传递到枕木12上的任何合适的材料构成。这些材料包括球墨铸铁或灰口铁、钢、压铸锌、和各种形式的塑料。然而，优选的材料是压铸的铝/锌合金。
如图5所示，通常在轨座承载体38的第一侧面50上靠近轨座承载体38的第二端48处设有倾斜区段或呈某个角度的区段64，该区段与下面将要描述的轨座上的类似部分相对应。当将轨座承载体38嵌入混凝土枕木12中时，为了提高轨座承载体38和混凝土枕木12之间的接合度，在轨座承载体38上设置了多个沿第一和第二端面46、48以及第一和第二侧面50、52并围绕外侧面56伸出的彼此相间隔的水平隆起纹66。此外，隆起纹66以在轨座承载体/混凝土内表面加压和施加剪切力的形式传递竖直载荷。
现在参照图6，将轨座40定义为具有第一端面67、第二端面69、第一侧面71、和第二侧面73，而且还包括板状部分68以及铲状部分70；铲状部分70从板状部分68向下延伸。可以用任何合适的材料例如钢、灰口铁、或各种塑料来构成轨座40，但是优选的结构材料是球墨铸铁。
板状部分68具有第一端面72、第二端面74、上表面76、和下表面78。最好如图7所示，板状部分68和上表面76适合于安放轨底16的下部20，以便当用优选材料构成轨座40时，铁轨10和板状部分68之间的内表面是金属对金属。在板状部分68的第二端面74上形成相对于板状部分68的上表面76向上延伸的钩状部分80。如图7所示，将钩状部分80加工成使之适合于与轨底16的第二侧面24相接合并且通常在轨底16的第二侧面24附近从轨底16的部分上表面18上伸过。更确切地说，将钩状部分80加工成使得钩状部分80从轨底16的一部分上表面18上伸过并与轨底16的上表面18有一定的间隔以便当用铁轨枕木固定组件14按下面将要讨论的方式把铁轨10固定到枕木12上时，使铁轨10能够相对于轨座40作有限的竖向运动。
铲状部分70从板状部分68的下表面78向下伸出。铲状部分70包括上部82、下部84、第一端面86、第二端面88、底端90、第一侧面92、和第二侧面94。相对于上部82来说下部84是细长的以便在把铁轨10固定到轨座子部件34上时能够承受在正负方向上伴随施加到铁轨10上的横向载荷产生的倾覆力矩。第一和第二侧面92、94是较宽和较平的表面，由此可以将施加到铁轨10上的纵向载荷均匀地分布到枕木12上。
铲状部分70通常在其第二侧面94上靠近铲状部分70第二端面88处设有倾斜表面部分96。倾斜表面部分96具有第一端面98和第二端面100。可以理解，要将轨座承载体38(图4和5)的结构设计成基本上与铲状部分70的结构相对应，以便在将铲状部分70置于轨座承载体38中时，使铲状部分70与轨座承载体38的内侧面58之间有均匀的间隔。该间隔的作用将在下面详细说明。
在铲状部分70上部82的第二端面88上形成与铲状部分70的第二侧面94相连的凹口102。凹口102由轨座表面104部分限定。
通常在铲状部分70的第二侧面94上靠近倾斜表面部分96的第一端面98处形成一个突起物106。突起物106上设有倾斜表面108和轨座表面110；轨座表面110的结构与凹口102的轨座表面104的结构相类似。
如图4和4A所示，在组件中，实际上将轨座40上铲状部分70的下部84装在轨座承载体38的轨座安放腔54中并使其在腔中对准，以便铲状部分70与轨座承载体38的内侧面58有均匀的间隔。用弹性材料42把铲状部分70粘接到轨座承载体38的内侧面58上，以便使铲状部分70与轨座承载体38的内侧面58之间保持均匀的间隔。
弹性材料42起剪切弹簧的作用，其把施加到铁轨1上的竖向和横向载荷传递到枕木上。可以使用具有抗疲劳、在-20°F和+40°F下稳定、抗紫外线和臭氧等特性和能够把轨座40粘接到轨座承载体38上的任何合适的弹性材料。优选的材料是可浇注成形的聚氨基甲酸酯。聚氨基甲酸酯优选用1，4-丁二醇固化的聚醚基二苯基甲烷二异氰酸酯终止的液态预聚物，其中优选的聚醚是聚四亚甲基乙二醇醚。
当向板状部分68施加载荷时，为了使轨座40能够相对于轨座承载体38产生竖直向下的运动和使设在铲状部分70的第一和第二端面86、88以及第一和第二侧面92、94附近的弹性材料42产生偏移，而在弹性材料42上设置了沿轨座承载体38的内侧面58且位于铲状部分70的底端90和轨座承载体38的底端44之间的空隙112(图4A)。为了密封使空隙112形成在弹性材料42中以便使存在空隙112中的空气在空隙变形之后仍然保持在该空隙中并与弹性材料共同作用使得轨座68根据轨座40的加载和卸载而在向上和向下的方向上移动。所形成的空隙112还具有预定的深度113，以便当轨座40上出现过载时，使落下的铲状部分70填满空隙112并与设在轨座承载体38底端44上的弹性材料42相接合。这样，沿轨座承载体38底端44设置的弹性材料42就起到了止动件的作用。为了防止偏移量超过轨座承载体38底端44上的弹性材料42允许的偏移量，应防止弹性材料42受到超过设计范围的应力作用，由此可防止断裂。
最好是在将铲状部分70插入到轨座安放腔54之前通过把聚苯乙烯泡沫填充物(未示出)粘接到轨座40中铲状部分70的底端90上来形成空隙112。然后，将与聚苯乙烯泡沫填充物(未示出)相固定的轨座40置入轨座安放腔54腔中，该腔内带有一定量的呈液态状的弹性材料42。对弹性材料42进行模塑和固化。在固化过程中，将轨座子部件34加热到足够的温度以使聚苯乙烯填充物熔化并且仅在空隙112中留下了保留在空隙112周围表面上的聚苯乙烯薄膜。
放入轨座承载体38中的弹性材料42的量要足以使得当将轨座40放入弹性材料42中时，弹性材料42的一部分从轨座安放腔54向上向外移动以形成枕木模具填充物114。形成枕木模具填充物114使之沿第一端面46、第一侧面50、和第二端面48与轨座承载体38的边缘62对齐。使枕木模具填充物114沿轨座承载体38的第二侧面52横向延伸超过边缘62，这样枕木模具填充物114的外形比轨座承载体38的板状部分68宽，从而在浇注之后可以通过枕木模具得到加工好的枕木。如图所示，沿枕木模具填充物114的边沿形成多个突起物116，以便于轨座子部件34象下面将进一步描述的那样在枕木模具(未示出)中竖向对准。
用于计算在承载的情况下剪切弹簧偏移量的公式是：
         D＝WT/AGs
其中：D＝与载荷平行的偏移量
      W＝施加的载荷
      T＝弹性材料的厚度
      A＝与载荷平行的弹性材料的面积
         Gs＝弹性材料的抗剪弹性模量
由此，考虑到在特别是火车通过时施加的载荷下和使用优选的弹性材料时所产生的偏移量，并考虑到由横向载荷产生的倾覆力矩，可将铲状部分70制成优选的结构形状和算出弹性材料42的厚度。显然可以将铲状部分70制成各种不同的形状和尺寸而且图中所示的轨座40仅仅是根据现行的铁路工业中有关竖向和横向车轮载荷的规程在轨座40相对于轨座承载体38的竖向偏移不多于1/32英寸和轨头转动不多于1/4英寸时的优选结构。
如图2和8所示，且如上所述，轨座组件30包括第一轨座子部件34和第二轨座子部件36，其中第二轨座子部件36的构成和工作与上述第一轨座子部件34完全一样。这样，除了在第二轨座子部件36的各部件后另外标有字母“a”之外，使用了与第一轨座子部件34相同的标号来表示第二轨座子部件36的各部件。
如图1、7和8所示，把轨座子部件34和36嵌入枕木12的上表面使得弹性枕木模具填充物114基本上嵌在枕木12的上表面26中。将轨座子部件34和36彼此平行和间隔地嵌入以便形成紧固槽117(图2)。
如图所示和如上所述，轨座子部件34和36是两个分离的互不相连的部件。然而，在另一个实施例中(未示出)，可以将轨座子部件34和36连在一起。这样在将轨座组件30嵌入枕木12中之前，两个轨座40和40a之间将成固定的关系。
在浇注枕木12时将轨座子部件34和36嵌入混凝土枕木12中。在浇注枕木12之前，将轨座子部件34和36插入设在枕木模具底部的开口中(混凝土是上面朝下浇注的)，枕木模具上带有钩部80、80a和朝下的以及在模具底平面之下的板状部分68和68a的上表面76、76a。轨座子部件34、36的嵌入部分向上伸入到模具腔中并与枕木模具填充物114、114a边沿上形成的定位突起物116、116a保持对齐。将轨座子部件34、36固定到枕木模具中之后，用传统的方式来构成混凝土枕木12。尽管此处只示出了嵌入枕木12中的轨座组件30，但是很显然，枕木12将有一对相对设置的轨座组件，它们适合于共同作用以使一对平行铁轨间保持合适的轨距。
再参照图2和3，铁轨固紧件32具有第一端面119和第二端面121。铁轨固紧件32包括第一叉形件118，该叉形件118具有第一和第二端120、122，以及第一和第二侧面124、126。铁轨固紧件32还包括第二叉形件130，该叉形件具有第一和第二端面132、134以及第一和第二侧面136、138。将各第一和第二叉形件118、130的第二端面122、134通过钩形部分140连接在一起从而使叉形件118、130以基本上平行的关系延伸并且使第一和第二叉形件118、130能够彼此向内偏移。
钩状部分140通常适合于在靠近轨底16第二侧面24处超过轨底16的一部分上表面26延伸一段距离。钩形部分140包括将第一叉形件118的第二端部122与第二叉形件130的第二端部134相连接的部分。更具体地说，如图2和3所示，钩形部分140以及第一和第二叉形件118、130是用单个整块金属材料整体构成的。
在第一叉形件118的第一侧面124上形成倾斜表面142(图2)。倾斜表面142通常从第一叉形件118的第一端面120向第二端面122的方向延伸一段距离。通常在第二叉形件130的第一侧面136上与第二叉形件130的第一端面132靠近并相交的部位上形成倾斜表面144(图2)。该倾斜表面14 4通常沿第一侧面136从第一端面132向第二端面134的方向延伸一段距离。倾斜表面142、144共同提供了比固紧槽117的宽度小一些的铁轨固紧件3 2的第一端部宽度146。这样，就确定了铁轨固紧件32的第一端部宽度146的尺寸，从而使铁轨固紧件32的第一端部120、132之间有可插入到固紧槽117中的距离，以便于用下面将要详细描述的方式将铁轨固紧件32插入到固紧槽117中。
通常在第一叉形件118的第一侧面124上靠近倾斜表面142的始端处形成第一轨座表面148。第一轨座表面148与第一叉形件118的第一端部120隔开一定距离。通常在第二叉形件130的第一侧面136上靠近倾斜表面144的始端处形成第二轨座表面150。第二轨座表面150与第二叉形件130的第一端132隔开一定距离。第一和第二轨座表面148、150用下面将要描述的方式借助于轨座组件30与铁轨固紧件32相连接。
为了将铁轨10固定到枕木12上，使铁轨10穿过轨座组件30得以定位，其中将组件30嵌入枕木12中以便形成固紧槽117。将铁轨10固定在轨座组件30上，使得轨底16的下表面20与轨座40上板状部分68的上表面76相接合。此外，通常轨底16的第一侧面22面对轨座子部件34、36的钩状部分80、80a并分别与该钩状部分80、80a相隔一定距离。为了完成铁轨枕木固定组件14的组装，将铁轨固紧件32固定，以便将铁轨固紧件32的第一端部102、132设置在固紧槽117附近，使铁轨固紧件32的第一端部102、132的一部分位于固紧槽117中邻近轨座40、40a上铲形部分第一端部72、72a的那部分内。
在该位置上，操作者将铁轨固紧件3 2推入固紧槽117中，使倾斜部分142、144与轨座40、40a上突起物106、106a的倾斜表面108、108a相接合，从而迫使各第一和第二叉形件118、130的第一端部120、132彼此相对。操作者将铁轨固紧件32继续推入固紧槽117中直到倾斜部分142、144滑到突起物106、106a之后并在此张大。在这个张大的位置上或是未锁定的铁轨位置上，铁轨固紧件32被联锁在固紧槽117中，其中轨座表面148、150和轨座表面110、110a之间的分别接合防止了铁轨固紧件32从固紧槽117中退出。然而，应该注意到，当铁轨固紧件32处于其第一和第二叉形件118、130的轨座表面148、150与突起物106、106a的轨座表面110、110a相接合的位置上时，可以将铁轨10从轨座组件30上自由升起或是置于轨座组件30上。这样，可以考虑在将铁轨10装到轨座子部件34、36上之前把铁轨枕木固定组件14组装到未锁定的铁轨位置上。
为了确保将铁轨装到枕木12上，操作者要将铁轨固紧件32继续推入固紧槽117中，以便使第一和第二叉形件118、130的倾斜部分142、144与铲状部分70的倾斜表面96、96a相接合，从而导致在第一和第二叉形件118、130的倾斜表面142、144分别沿铲状部分70的倾斜表面96、96a滑动时第一和第二叉形件118、130受到彼此相对的压缩或偏移。在铁轨固紧件32的这个压缩或偏移位置上，操作者继续加力或将铁轨固紧件32进步一推入固紧槽117中，由此移动铁轨固紧件32进一步通过固紧槽117，直到第一和第二叉形件118、130的倾斜表面142、144稍稍移到轨座40、40a的凹口102、102a后面。然后使第一和第二叉形件118、130张开，由此使得第一和第二倾斜部分142、144伸到凹口102、102a中。在这个锁定的铁轨位置上，通过第一和第二叉形件118、130的轨座表面148、150与轨座40、40a的轨座表面104、104a之间的接合而使铁轨固紧件32与轨座组件30相连接。
在锁定的铁轨位置上，轨座组件30和铁轨固紧件32共同把铁轨10固定到混凝土枕木12上。铁轨固紧件32的钩状部分140与轨底16的第二侧面24相接合而且钩状部分140的一部分伸过轨底16的部分上表面18并与该部分上表面相接合。轨座组件30的钩状部分80、80a与轨底16的第一侧面22相接合而且钩状部分80、80a的一部分延过轨底16的上表面18并与其相隔一定距离以便使铁轨10能相对于轨座组件30作有限的竖向运动。通过第一和第二叉形件118、130的轨座表面148、150与轨座40、40a的轨座表面104、104a之间的接合限制了铁轨10的横向和纵向运动。
为了确保铁轨10与枕木12的固定，本发明的铁轨枕木固定组件14能有效地把所加的力从铁轨10传递到枕木12上。因用弹性材料42将轨座40粘接到轨座承载体38上而形成的剪切弹簧，与在弹性材料42中形成的空隙112相结合，通过弹性材料42的偏移，将施加的竖向载荷传递到枕木12上。轨座40上铲状部分70的下部78和轨座承载体38的深度和长度能抵消由所加的横向载荷而引起的倾覆力矩。最后，铲状部分70的扁平结构使纵向载荷分别穿过较宽和较平的第一和第二侧面82、92有效地分布到枕木12上。
现在参照图9和13，其是表示铁轨枕木固定组件200的另一个实施例。铁轨枕木固定组件200包括轨座组件202和铁轨固紧件204。
在这个特定的实施例中，将第一轨座组件202定义为包括轨座承载体206和通过弹性材料201粘接到轨座承载体上的轨座208(图11和11a)。轨座承载体206适合于用下述方式嵌入混凝土枕木12中和容纳轨座208。最好如图12所示，轨座承载体206也称为开口容器，其包括底端面212、第一端面214、第二端面216、第一侧面218、第二侧面220，所有这些部分共同确定了一个轨座安放腔222。轨座承载体206还具有外侧面224、内侧面226、通向轨座安放腔222的上开口228、和围绕上开口228延伸的边缘230。
轨座安放承载体206可以用具有足够抗剪切强度和抗拉伸强度以便把工作载荷从铁轨10传递到枕木12上的任何合适的材料构成。这些材料包括球墨铸铁或灰口铁、钢、压铸锌、和各种形式的塑料。然而，优选的材料是压铸的铝/锌合金。
最好如图12所示，通常在轨座承载体206的第一侧面218和第二侧面220上靠近轨座承载体206第二端面216处分别设有倾斜区段或呈某个角度的区段232、234；如下面将要描述的，上述每一区段都与轨座上的类似部分相对应。当将轨座承载体206嵌入混凝土枕木12中时，为了提高轨座承载体206和混凝土枕木12之间的接合度，在轨座承载体206上设置了多个沿第一和第二端面214、216以及第一和第二侧面218、220并围绕外侧面224伸出的彼此相间隔的水平隆起纹236。此外，隆起纹236以在轨座承载体/混凝土内表面加压和施加剪切力的形式传递竖直载荷。
现在参照图13，将轨座208定义为具有第一端面237、第二端面239、第一侧面241、和第二侧面243，而且还包括板状部分238以及铲状部分240；铲状部分240从板状部分238向下延伸。可以用任何合适的材料例如钢、灰口铁、或各种塑料来构成轨座208，但是优选的结构材料是球墨铸铁。
板状部分238具有第一端面242、第二端面244、上表面246、和下表面248。板状部分238的上表面246适合于安放轨底16的下部20，以便当用优选材料构成轨座208时，铁轨10和板状部分238之间的内表面是金属对金属。在板状部分238的第二端面244上形成相对于板状部分238的上表面246向上延伸的钩状部分250。用与图7所示类似的方式，对钩状部分250进行加工使之适合于与轨底16的第二侧面24相接合并且通常在轨底16的第二侧面24附近从轨底16的部分上表面18上伸过。更确切地说，将钩状部分250加工成使得钩状部分250从轨底16的一部分上表面18上伸过并与轨底16的上表面18有一定的间隔以便当用铁轨枕木固定组件200按下面将要讨论的方式把铁轨10固定到枕木12上时，使铁轨10能够相对于轨座208作有限的竖向运动。
铲状部分240从板状部分238的下表面248向下伸出。铲状部分240包括上部252、下部254、第一端面256、第二端面258、底端260、第一侧面262、和第二侧面264。相对于上部252来说下部254是细长的以便在把铁轨10固定到轨座208上时能够承受在正负方向上伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。第一和第二侧面262、264是比较宽的和较平的表面，由此可以将施加到铁轨10上的纵向载荷均匀地分布到枕木12上。
铲状部分240通常在其第二侧面264上靠近铲状部分240第二端面258处设有第一倾斜表面266。第一倾斜表面部分266具有第一端面268和第二端面270。铲状部分240通常在其第一侧面262上靠近铲状部分240的第二端258处还设有第二倾斜表面部分272。第二倾斜表面部分272(图9)具有第一端面274和第二端面276。很显然，将轨座承载体206(图11和12)的结构设计成基本上与铲状部分240的结构相对应，以便在将铲状部分240置于轨座承载体206中时，使铲状部分240与轨座承载体206的内侧面226之间有均匀的间隔。在铲状部分的上部252中第二端面258上形成与铲状部分240的第二侧面264有关的第一凹口278。第一凹口278部分地由轨座表面280限定。同样，在铲状部分240上部252中的第二端面258上形成与铲状部分240的第一侧面262有关的第二凹口282。第二凹口282部分地由轨座表面284限定。
通常在铲状部分240的第二侧面264上靠近第一倾斜表面部分266的第一端面268处形成第一突起物286。第一突起物286上设有倾斜表面288和轨座表面290；轨座表面290的结构与凹口278的轨座表面280的结构相类似。在铲状部分240的第一侧面262上与第一突起物286相对且在第二倾斜表面部分272的第一端面274附近形成第二突起物292(图9)。第二突起物292上设有倾斜表面294和轨座表面296；轨座表面296的结构与凹口282的轨座表面284的结构相类似。
在图11和11A所示的组件中，实际上将轨座208上铲状部分240的细长下部254装在轨座安放腔222中并使其在腔中对准以便铲状部分240与轨座承载体206的内侧面226有均匀的间隔。用弹性材料210把铲状部分240粘接到轨座承载体206的内侧面226上，以便使铲状部分与轨座承载体206的内侧面226之间保持均匀的间隔。
弹性材料210起剪切弹簧的作用，其把施加到铁轨10上的竖向和横向载荷传递到枕木12上。如上所述，可以使用具有抗疲劳、在-20°F和+40°F下稳定、抗紫外线和臭氧等特性和能够把轨座208粘接到轨座承载体206上的任何合适的弹性材料。优选的材料是可浇注成形的聚氨基甲酸酯。聚氨基甲酸酯优选用1，4-丁二醇固化的聚醚基二苯基甲烷二异氰酸酯终止的液态预聚物，其中优选的聚醚是聚四亚甲基乙二醇醚。
当向板状部分238施加载荷时，为了使轨座208能够相对于轨座承载体206产生竖直向下的运动和使设在铲状部分240的第一和第二端面256、258以及第一和第二侧面262、264附近的弹性材料210产生偏移，而在弹性材料210上沿轨座承载体206的内侧面226设置了位于铲状部分240的底端260和轨座承载体206的底端212之间的空隙298(图11)。为了密封而使空隙298形成在弹性材料210中，以便使存在空隙298中的空气在空隙298变形之后仍然保持在该空隙中并与弹性材料210共同作用，使得轨座208根据对其上的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。所形成的空隙298还具有预定的深度299，以便当轨座208上出现过载时，使落下的铲状部分240填满空隙298并与设在轨座承载体206底端212上的弹性材料210相接合。这样，轨座承载体206底端212上的弹性材料210就起到了止动件的作用。为了防止偏移量超过轨座承载体206底端212上的弹性材料210允许的偏移量，应防止弹性材料210受到设计范围之外的应力作用，由此可防止断裂。
空隙298是用与上述铁轨枕木组件14相同的方式来形成的。因此，不再对与铁轨枕木固定组件200有关的空隙298的形成方式作重复说明。
放入轨座承载体206中的弹性材料210的量要足以使得当将轨座208放入弹性材料210中时，弹性材料210的一部分从轨座安放腔222向上向外移动以形成枕木模具填充物300。形成枕木模具填充物300使得枕木模具填充物300的外形宽于轨座40的板状部分68以便在浇注之后从枕木模具中取出加工好的枕木12。如图中明显示出的，沿枕木模具填充物300的边沿形成多个突起302以便于轨座组件202在枕木模具(未示出)中竖向对准。与轨座组件30相类似，将轨座组件202嵌入枕木12的上表面26中，以便使弹性枕木模具填充物300基本上嵌在枕木12的上表面26中。
再次参照图9和图10，铁轨固紧件204具有第一端面301和第二端面305并包括第一叉形件303，叉形件303具有第一和第二端面304、306，以及第一和第二侧面308、310。铁轨固紧件204还包括第二叉形件312，该叉形件具有第一和第二端面314、316以及第一和第二侧面318、320。将各第一和第二叉形件303、312的第二端面306、316通过钩形部分322连接在一起从而使第一和第二叉形件303、312以基本上平行的关系延伸并且能够使第一和第二叉形件303、312彼此向外偏移。钩状部分322通常适合于在靠近轨底16的第二侧面24处超过轨底16的一部分上表面18延伸一段距离。钩形部分322包括将第一叉形件303的第二端部306与第二叉形件312的第二端部316相连接的部分。更具体地说，用与图2和3所示相类似的方式，用单个整块金属材料整体构成钩形部分322以及第一和第二叉形件303、312。
在第一叉形件303的第二侧面310上形成倾斜表面324(图9)。倾斜表面324通常沿第二侧面310从第一叉形件303的第一端面304向第二端面306的方向延伸一段距离。通常在第二叉形件312的第二侧面320上与第二叉形件312的第一端面314靠近并相交的部位上形成倾斜表面326(图9)。该倾斜表面326通常沿第二侧面320从第一端面314向第二端面316的方向延伸一段距离。
倾斜表面324、326共同提供了比轨座208上铲状部分240的第一端部宽度256更大的铁轨固紧件的第一端部宽度328。这样，就确定了第一端部宽度328的尺寸，从而使铁轨固紧件204的第一端部304、314之间具有可用下面将要详细描述的方式插到轨座组件202上的距离。通常在第一叉形件30 3的第二侧面310上靠近倾斜部分324的始端处形成第一轨座表面330。第一轨座表面330与第一叉形件303的第一端部304相隔一定距离。通常在第二叉形件312的第二侧面320上靠近倾斜部分326的始端处形成第二轨座表面332。第二轨座表面332与第二叉形件312的第一端314隔开一定距离。第一和第二轨座表面330、332按下面将要详细描述的方式把铁轨固紧件204固定在轨座组件202附近。
为了将铁轨10固定到枕木12上，使铁轨10穿过轨座组件202得以定位，其中将轨座组件嵌入枕木12中。将铁轨10固定在轨座组件202上，使得轨底16的下表面20与轨座208上板状部分238的上表面246相接合。此外，通常轨底16的第一侧面22面对轨座组件202的钩状部分250并与该钩状部分相隔一定距离。为了完成铁轨枕木固定组件200的组装，需将铁轨固紧件204固定，以便将铁轨固紧件204的第一端部304和314设置在轨座208铲状部分240上部252的第一端256附近，使第一叉形件303位于铲状部分240的第一侧面262附近并使第二叉形件312位于铲状部分240的第二侧面264附近。
在该位置上，操作者推动铁轨固紧件204，使第一和第二叉形件303、312的倾斜表面324、32 6分别与轨座208铲状部分的突起物286、292的倾斜表面288、294相接合，从而迫使各第一和第二叉形件303、312的第一端部304、314彼此分离。操作者继续推动铁轨固紧件204直到倾斜部分324、326滑到突起物286、292之后并形成纵弯曲。在这个纵弯曲的位置上或是未锁定的铁轨位置上，铁轨固紧件204被联锁在轨座组件202附近，其中轨座表面330、332和轨座表面280、284之间的分别接合防止了铁轨固紧件204从轨座组件202上退出。然而，应该注意到，当铁轨固紧件2 0 4处于其第一和第二叉形件303、312的轨座表面330、332与突起物286、292的轨座表面290、296相接合的位置上时，可以将铁轨10从轨座组件202上自由升起或是置于轨座组件202上。这样，可以考虑在将铁轨10装到轨座组件202上之前把铁轨枕木固定组件200组装到未锁定的铁轨位置上。
为了确保将铁轨装到枕木12上，操作者要进一步推动铁轨固紧件204，以便使第一和第二叉形件303、312的倾斜表面324、326与铲状部分240的倾斜表面266、272相接合，从而导致在第一和第二叉形件303、312的倾斜表面324、326分别沿铲状部分240的倾斜表面266、272滑动时第一和第二叉形件303、312受到彼此分离的张大或偏移。在铁轨固紧件204的这个张大或偏移的位置上，操作者继续加力或推动铁轨固紧件204，由此使铁轨固紧件204运动，直到第一和第二叉形件303、312的倾斜表面324、326稍稍移到轨座208的第一和第二凹口278、282后面。第一和第二叉形件303、312产生纵弯曲从而引起第一和第二倾斜部分324、326分别落入第一和第二凹口278、282中。在这个锁定的铁轨位置上，通过第一和第二叉形件303、312的轨座表面330、332与轨座208的轨座表面280、284之间的接合而使铁轨固紧件204与轨座组件202相固定并由此将铁轨10固定到混凝土枕木12上。
虽然上面是针对将铁路用的铁轨连接到混凝土枕木上的情况对本发明进行了描述，但是很明显本发明并不限于铁路铁轨与混凝土枕木的连接，而是可用于把部件或物件固紧到支承件或结构上的任何系统。例如，可以用本发明的铁轨枕木固定组件来有效地把铁轨固定到各种其它材料例如木头、钢、或复合材料构成的枕木上。此外，很显然，本发明的铁轨枕木固定组件并不限于在铁路上使用，其还可以用于其它的铁轨系统，例如单轨系统。
从以上的描述中可以清楚看出，本发明很好地完成了上述目的而且获得了本文中提及的优点和本发明的内在优点。虽然为了公开的目的而对本发明的优选实施例进行了说明，但是很显然可以对其作出多种变化，这些变化对熟悉本领域的人来说是很明显的，而且可以在本发明公开的和由所属权利要求限定的范围内实现这些变化。

Claims (59)

1、一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少部分铲状部分装在支承构件上并用弹性材料粘接到支承构件上从而使轨座的铲状部分与支承构件隔开，弹性材料上靠近铲状部分底端处设有空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动。
2、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，进一步包括：
铁轨固紧装置，其在轨底的第一和第二侧面以及轨底上靠近轨底第一和第二侧面的部分上表面附近延伸，以便将铁轨固定到轨座的板状部分上。
3、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，其中将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
4、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，其中当铲状部分粘接到支承构件上时，铲状部分与支承构件保持均匀的间隔。
5、如权利要求4所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分与支承构件相隔预定的距离。
6、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
7、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分具有第一和第二侧面而且其中铲状部分第一和第二侧面是比较平的表面，以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到支承构件上。
8、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料中的空隙具有预定的深度以便限制轨座相对于支承构件的竖向移动量。
9、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料是聚氨基甲酸酯。
10、如权利要求1所述的铁轨枕木固定组件，其中支承构件是枕木。
11、一种适于通过共同作用把铁轨固定到混凝土枕木上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少将部分铲状部分装在混凝土枕木中并通过弹性材料粘接到混凝土枕木上从而使轨座的铲状部分与混凝土枕木隔开，弹性材料上靠近铲状部分底端处设有空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于混凝土枕木作向下的竖向移动。
12、一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
至少部分嵌入支承构件中的轨座组件，轨座组件包括：
具有底端、外侧面、和内侧面的轨座承载体，所说的内侧面确定轨座安放腔；和
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少将部分铲状部分装在轨座承载体的轨座安放腔中并通过弹性材料粘接到承载体的内侧面上从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开，弹性材料上设有位于铲状部分底端和轨座承载体底端之间的空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于轨座承载体作向下的竖向移动。
13、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，进一步包括：
铁轨固紧装置，其在轨底的第一和第二侧面以及轨底上靠近轨底第一和第二侧面的部分上表面附近延伸，以便将铁轨固定到轨座的板状部分上。
14、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
15、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中当铲状部分粘接到轨座承轨体上时，铲状部分与轨座承载体保持均匀的间隔。
16、如权利要求15所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分与轨座承载体的内表面相隔预定的距离。
17、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
18、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分具有第一侧面和第二侧面而且其中铲状部分第一和第二侧面是比较平的表面以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到轨座承载体上。
19、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料中的空隙具有预定的深度以便限制轨座相对于轨座承载体的竖向移动量。
20、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中轨座承载体的外侧面设有沿轨座承载体外侧面延伸的多个彼此相间隔的水平隆起纹，以便在将轨座嵌入支承构件中时提高轨座对支承构件的接合性和在轨座承载体与支承构件之间的内表面上以加压和加剪切力的形式来传递竖向载荷。
21、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料是聚氨基甲酸酯。
22、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中支承构件是枕木。
23、如权利要求12所述的铁轨枕木固定组件，其中支承构件是混凝土枕木。
24、一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
至少部分嵌入支承构件中的轨座组件，轨座组件包括：
具有底端、外侧面、和内侧面的轨座承载体，所说的内侧面确定轨座安放腔；和
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少将部分铲状部分装在轨座承载体的轨座安放腔中并通过弹性材料粘接到承载体的内侧面上，从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开，弹性材料上设有位于铲状部分底端和轨座承载体底端之间的空隙，以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于轨座承载体作向下的竖向移动。
25、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，进一步包括：
带有第一端部和第二端部的铁轨固紧件，该铁轨固紧件还具有在其第二端部附近形成的且适合于围绕轨底第二侧面和靠近轨底第二侧面的部分轨底上表面延伸的钩状部分，铁轨固紧件的第一端可与轨座组件相连接以便和轨座组件共同作用将铁轨固定到支承构件上。
26、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
27、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中轨座承载体的内侧面的结构与轨座的铲状部分相对应，以便当把铲状部分粘接到轨座承载体上时使铲状部分与轨座承载体的内侧面有均匀的间隔。
28、如权利要求27所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分与轨座承载体的内侧面相隔预定的距离。
29、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
30、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分具有第一侧面和第二侧面而且其中铲状部分的第一和第二侧面是比较平的表面以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到支承构件上。
31、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料中的空隙具有预定的深度以便限制轨座相对于轨座承载体的竖向移动量。
32、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中轨座承载体的外侧面设有沿轨座承载体外侧面延伸的多个彼此相间隔的水平隆起纹，以便在将轨座嵌入支承构件中时提高轨座对支承构件的接合性和在轨座承载体与支承构件之间的内表面上以加压和加剪切力的形式来传递竖向载荷。
33、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料是聚氨基甲酸酯。
34、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中支承构件是枕木。
35、如权利要求24所述的铁轨枕木固定组件，其中支承构件是混凝土枕木。
36、一种适于通过共同作用把铁轨固定到支承构件上的铁轨枕木固定组件，所说的铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面和第二侧面的轨底，所说的铁轨枕木固定组件包括：
含有第一轨座子部件和第二轨座子部件的轨座组件，第一和第二轨座子部件都部分地嵌入支承构件中，第一和第二轨座子部件都包括：
具有底端、外侧面、和内侧面的轨座承载体，所说的内侧面确定轨座安放腔；和
具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，轨座的铲状部分具有底端，铲状部分从板状部分向下延伸而且至少部分铲状部分装在轨座承载体的轨座安放腔中并通过弹性材料粘接到承载体的内侧面上，从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开，弹性材料上设有位于铲状部分底端和轨座承载体底端之间的空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于轨座承载体作向下的竖向移动。
37、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，进一步包括：
带有第一端部和第二端部的铁轨固紧件，该铁轨固紧件还具有在其第二端部附近形成的且适合于围绕轨底第二侧面和靠近轨底第二侧面的部分轨底上表面延伸的钩状部分，铁轨固紧件的第一端可与轨座组件相连接以便和轨座组件共同作用将铁轨固定到支承构件上。
38、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中将空隙密封以便使空隙中的空气与弹性材料共同作用使轨座根据轨座的加载和卸载在向上和向下的方向上运动。
39、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中轨座承载体的内侧面的结构与轨座的铲状部分相对应，以便当把铲状部分粘接到轨座承载体上时使铲状部分与轨座承载体的内侧面有均匀的间隔。
40、如权利要求39所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分与轨座承载体的内侧面相隔预定的距离。
41、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分包括上部和下部，而且其中下部相对于上部来说是细长的以便承受伴随施加到铁轨上的横向载荷而产生的倾覆力矩。
42、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中铲状部分具有第一侧面和第二侧面而且其中铲状部分的第一和第二侧面是比较平的表面以便将施加到轨座上的纵向载荷均匀地分布到支承构件上。
43、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料中的空隙具有预定的深度以便限制轨座相对于轨座承载体的竖向移动量。
44、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中轨座承载体的外侧面设有沿轨座承载体外侧面延伸的多个彼此相间隔的水平隆起纹，以便在将轨座嵌入支承构件中时提高轨座对支承构件的接合性和在轨座承载体与支承构件之间的内表面上以加压和加剪切力的形式来传递竖向载荷。
45、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中弹性材料是聚氨基甲酸酯。
46、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中支承构件是枕木。
47、如权利要求36所述的铁轨枕木固定组件，其中支承构件是混凝土枕木。
48、一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有下表面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把轨座上铲状部分的一部分装在支承构件中；
通过弹性材料把轨座的铲状部分粘接到支承构件上从而使轨座的铲状部分与支承构件隔开；和
在弹性材料上靠近铲状部分底端处设有空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动。
49、如权利要求48所述的方法，其中支承构件是枕木。
50、如权利要求48所述的方法，其中支承构件是混凝土枕木。
51、一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有下表面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分适合安放轨底的下部，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把轨座上铲状部分的一部分装在轨座承载体中，轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
通过弹性材料把轨座的铲状部分粘接到轨座承载体的内侧面上从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开；
在弹性材料上靠近铲状部分底端处设置空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；和
将轨座承载体嵌入支承构件中。
52、如权利要求51所述的方法，其中支承构件是枕木。
53、如权利要求51所述的方法，其中支承构件是混凝土枕木。
54、一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面、和第二侧面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供具有板状部分和铲状部分的轨座，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把轨座上铲状部分的一部分装在轨座承载体中，轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
通过弹性材料把轨座的铲状部分粘接到轨座承载体的内侧面上从而使轨座的铲状部分与轨座承载体的内侧面隔开；
在弹性材料上靠近铲状部分底端处设置空隙以便在有载荷施加到轨座上时允许轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；和
将轨座承载体嵌入支承构件中。
55、如权利要求54所述的方法，其中支承构件是枕木。
56、如权利要求54所述的方法，其中支承构件是混凝土枕木。
57、一种形成铁轨枕木固定组件的方法，该组件适合通过共同作用将铁轨固定到支承构件上，所说铁轨包括带有上表面、下表面、第一侧面、和第二侧面的轨底，所说方法包括以下步骤：
提供第一轨座和第二轨座，第一轨座和第二轨座都包括板状部分和铲状部分，板状部分具有第一端部和第二端部，板状部分适合安放轨底的下部，而且板状部分具有一个从轨座第一端部附近延伸的钩状部分，其适合于围绕轨底的第一侧面和轨底的部分上表面延伸，铲状部分从板状部分向下延伸而且具有底端；
至少把第一轨座上铲状部分的一部分装在第一轨座承载体中，第一轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
至少把第二轨座上铲状部分的一部分装在第二轨座承载体中，第二轨座承载体具有底端、外侧面、和内侧面，内侧面确定轨座安放腔；
通过弹性材料把第一轨座的铲状部分粘接到第一轨座承载体的内侧面上从而使第一轨座的铲状部分与第一轨座承载体的内侧面隔开；
通过弹性材料把第二轨座的铲状部分粘接到第二轨座承载体的内侧面上从而使第二轨座的铲状部分与第二轨座承载体的内侧面隔开；
在用于把第一轨座粘接到第一轨座承载体上的弹性材料上靠近第一轨座铲状部分的底端处设置空隙以便在有载荷施加到第一轨座上时允许第一轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；
在用于把第二轨座粘接到第二轨座承载体上的弹性材料上靠近第二轨座铲状部分的底端处设置空隙以便在有载荷施加到第二轨座上时允许第二轨座相对于支承构件作向下的竖向移动；
将第一和第二轨座承载体以彼此间隔且平行的关系嵌入支承构件中。
58、如权利要求57所述的方法，其中支承构件是枕木。
59、如权利要求57所述的方法，其中支承构件是混凝土枕木。
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