CN113832784A - 采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道 - Google Patents

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Abstract

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。主辅式钢轨：主轨包括工字轨和T字轨，辅轨是一种业字形异形槽钢，业字的宽底板充当防爬器，主轨的轨身都被所对应辅轨的槽口刚好互补的嵌套住；然后进行紧固，构成高性价比的主辅式钢轨。凸凸式搭接：主轨送轮端的下部被切掉一块，使其轨头加部分轨腰形成一个头腰凸，同样，主轨迎轮端的上部被切掉一块，使其轨底加部分轨腰形成一个底腰凸，底腰凸与头腰凸互补，两者搭接后构成完整的主轨截面，形成凸凸式搭接，当车轮压在送轮端上时，头腰凸就压住了底腰凸，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，在此基础上可全面消除接头病害。

Description

采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道
技术领域：轨道交通，钢轨轨道，钢轨接头。
背景技术：
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。
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。
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。
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。
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。
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好，如：75kg/m型号的就比60kg/m型号的抗弯性能好，这就是说，增加重量型号是提升轨道品质的途径之一。采用重型钢轨可以改善平顺性，但是会因为增加钢材用量而增加成本，如果采用主辅式钢轨，主轨采用优质的轨道钢(轻型)，槽钢式辅轨采用普通钢(重型)，辅轨托住并卡住主轨，则可以在提高钢轨重量型号的前提下节约成本，并且更换钢轨只需更换主轨，使材料和工时成本整体下降。
本发明是针对接头病害和钢轨抗弯强度的研究。
发明内容：
本发明是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；
因为主轨的轨身被嵌套在辅轨的槽口中，所以在此之前的优先权专利申请中，将主轨命名为“子轨”，辅轨命名为“母轨”；
上下搭接式接头：
接头病害的关键是台阶病害，抑制接头病害的关键是消除台阶；钢轨接头由一根钢轨的送轮端和下一根钢轨的迎轮端构成，目前的钢轨接头，送轮端和迎轮端由鱼尾板连接，现今的台阶产生理论认为，当车轮压到送轮端即将压到轨缝时，因为鱼尾板的强度不够大，不能完全传递压力，使得迎轮端的下沉量小于送轮端的下沉量，从而形成台阶；
上下搭接式接头是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；
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；与现今产生台阶的理论不同，本人通过实验证明：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；比如，转向器的前后轮相距约2m，轨枕间距约0.54m，如果接头采用承接式支承，前位轮就正好压在悬空处，就正好产生很大的“悬压态跷跷板效应”；如果接头采用悬接式支承，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”，根据这个数据，采用悬接式较好；
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。根据长期的铁路运行实践进行综合比较，结论是：目前我国的普通铁路，采用悬接式利大于弊，所以我国的普通铁路是以悬接式为标准形式，以图减小台阶病害。
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”；
轨缝病害的计算，车轮在轨缝处掉落的高度，其效果等效于台阶，命名为“缝台阶”；设：轨缝宽度为d，车轮掉落高度为h，车速为v；
根据图9可以列出等式：R2＝(d/2)2+(R-h)2，
整理并忽略高阶小h2后得到轨缝折合成缝台阶的公式：h＝(d/2)2/2R；
目前的钢轨标准长度为25m和12.5m，25m钢轨的构造轨缝为18mm，已知客车车轮直径2R为915mm，客运线路构造轨缝宽度为d0＝18mm，得到h0＝0.0885mm；h0是轨缝折合成的等效台阶，命名为“缝台阶”，客车的“台阶限度值”hR数量级为hR＝0.1mm；可知，缝台阶h0与台阶限度值hR处于相同数量级；
换一个角度分析轨缝病害：车轮行驶到轨缝处自由落体下落高度定义为hL，命名为“落高”hL，与缝台阶h0一样，落高hL也是等效台阶，落高hL并不一定等于缝台阶hF，
车轮跃过轨缝的时间为t＝d/V，结合自由落体公式hL＝gt2/2，得到落高hL为：hL＝g(d/V)2/2；
先设一组数据进行讨论。数据组1：轨缝为d＝18mm，车速为V＝100km/H(即27.8m/s)，可知车轮通过轨缝的时间为：t＝d/V＝0.018/27.8＝6.5*10-4s；
计算得到hL＝2.1*10-6m，即，在数据组1的情况下，落高hL仅缝台阶hF(0.0885mm)的1/42，落高和缝台阶都是等效台阶，然而，两种等效台阶的结论相差巨大，问题出在哪里？答案是车速，车速高时，车轮是“飞过”轨缝的，而不会像图9那样完整的压到轨缝。
计算得知，当车速V低，当V2＜(gd2/2h0)，即V＜4.28m/s＝15.4km/h时，车轮才会完整的压到轨缝，才会有hL＝h0的成立；显然，这是火车刚刚问世时的速度，以现代列车的速度，车轮不是“滚过”轨缝，而是“飞过”轨缝；实际上根据现代列车车速，落高为微米/亚微米数量级；
Figure BSA0000244809810000051
在火车刚问世的年代，轨缝病害与台阶病害属于相同数量级，两者可以并列；而在高车速的今天，落高小于台阶限度值达2～3个数量级，仍将轨缝病害与台阶病害并列就是严重不合理，实际上，轨缝病害相对于台阶病害而言是可以忽略的。
进一步，因为台阶病害已经消除，所以增加轨缝数量就不会增加不平顺，如果增加n倍轨缝，则新的构造轨缝宽度相应只需原始构造轨缝宽度的1/n，车轮自由落体的高度只有原始值的1/n2；可进一步减小轨缝病害。
如果进一步分析，落高值还要修正，因为车轮的低点在跃过轨缝之前时，其低点前面的踏面就已经接触到了轨缝的迎轮端(见图9.1)，设车轮的低点在跃过d2宽时，其低点前面的点正好接触到了轨缝的迎轮端，可以列出两个联立方程：
h2＝g(d2/V)2/2———————(式1)；
R2＝(d-d2)2+(R-h2)2————(式2)；
(式1)整理得到d2＝(2h2V2/g)1/2———(式3)
(式2)整理并忽略高阶小h2 2后得到：h2＝(d-d2)2/2R——(式4)
(式4)变形为：d2＝d-(2Rh2)1/2；————(式5)
(式3)-(式5))，得到：
(2h2V2/g)1/2＝d-(2Rh2)1/2————(式6)，h2太难解；
下面方法先计算出d2，(式1)-(式4)，得到：
g(d2/V)2/2＝(d-d2)2/2R；
整理得到：(1-gR/v2)d2 2-2dd2+d2＝0；———(式7)
将与上面同样的数据代入，2R＝0.915m，d＝0.018m，V＝27.8m/s，g＝10m/s2；
得到d2≈0.018m，
所以修正后的落高还是≈2.1*10-6m；略小一点。
根据发明内容可归纳和扩展出一些技术特征：
基本技术特征：采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道；
主线是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”；
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”，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；
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；主轨的轨身都被所对应辅轨的槽口刚好互补的嵌套住，然后将辅轨与主轨进行紧固；
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，
上下搭接式接头：
上下搭接式接头是抑制接头病害的结构；
主轨送轮端有一个“上搭体”，主轨迎轮端有一个“下搭体”；上搭体压住下搭体就构成了上下搭接式接头；就等同于送轮端压住迎轮端，制造上下式搭接的原则是：在搭接压紧的情况下，令送轮端的轨面与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；
技术特征2：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道包括一种由主轨迎轮端作为固结区的主辅式钢轨，其中包含了一种接槽式搭接接头，这是上下搭接式接头中的一种；
每根主轨当中都必须确定一段主轨与辅轨中对应部位形成强力紧固，这段主轨命名为“固结区”，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，即，主轨迎轮端等于固结区，主轨送轮端加轨中部等于轨主体；主轨迎轮端+主轨送轮端+轨中部＝主轨；
将接头处的辅轨命名为“接槽”；
将主轨迎轮端作为固结区的主辅式钢轨，实际上就是采用了上下搭接式接头中的接槽式搭接接头，该搭接中，送轮端整体就是上搭体，下搭体就是接槽，接槽与主轨迎轮端形成完全固定的强力紧固，主轨迎轮端的轨身与接槽迎轮端的夹板之间采用螺紧固器进行强力紧固，同时，主轨迎轮端轨身的底部制造一些螺纹孔55，用底向螺栓56从接槽底板下穿上来，将接槽底板与主轨迎轮端底面进行强力紧固，固定成一体；
主轨送轮端压住了接槽，等同于压住了主轨迎轮端，形成一种接槽式搭接结构，当车轮压在主轨送轮端上时，压力就完全传递给了主轨迎轮端，使主轨迎轮端与主轨送轮端同步下沉，主轨迎轮端与主轨送轮端高度相等并且都是压在接槽底板上，所以，使两者的轨面保持水平一致，避免台阶的产生；并且，由于接槽底板与主轨迎轮端底面被强力紧固固定成一体，避免它们之间发生撞击；轨主体和轨槽之间被可滑紧固，以化解温度力；当然，轨主体和轨槽之间也可以是强力紧固；
上述紧固包括侧向紧固和底向紧固；
所述辅轨的底板是宽底板，宽底板中的外围底板充当防爬器，通过防爬紧固器将防爬器固定于轨枕上，辅轨就具有了防爬功能，使得主轨防爬且与轨枕结合稳定；默认宽底板下面都装加垫弹性垫板；
技术特征3：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道包括一种由T字轨和T辅轨构成的T字主辅式钢轨，
T字轨4上面一横，命名为“轨头”，下面一竖是轨腰与轨底，T字轨的轨底与轨腰没有分界线，特将其T字轨高度1/4以下的部分定义为轨底，轨底与轨腰融为轨身，其轨身是一个下宽上窄的等腰梯形，其轨身截面是一个I状，称为“I轨身”；上下等宽的矩形是等腰梯形的特例，也包含在前述等腰梯形中；
对应于T字轨的辅轨简称为“T辅轨”，T辅轨3是一种业字形槽钢，它是宽底板异形槽钢，其两竖就是两块“夹板”321，一横就是“宽底板”322，构成一个“I”状槽口，其槽口宽度使T字轨轨身刚好向下插入，夹板与宽底板的结合部命名为“根部”，在根部切割一条缝，割缝深度为夹板壁厚的30％～70％，命名为“半深缝”35，在T字轨I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I轨身，然后将T辅轨与T字轨进行紧固；因为轨身下宽上窄所以具有上下定位功能；
跨接于T字轨送轮端与迎轮端的T辅轨命名为“T接槽”，对T字轨迎轮端与T接槽迎轮端进行强力紧固，以形成接槽式搭接接头，消除台阶病害；对T字轨轨主体与T辅轨轨槽进行可滑紧固，以化解温度力；
所述宽底板中的外围底板充当防爬器，将防爬器强力紧固于轨枕上，T辅轨就具有了防爬功能，使得T字轨防爬且与轨枕结合稳定；默认宽底板下面都装加垫弹性垫板；
上述紧固包括侧向紧固和底向紧固；
技术特征4：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道包括一种凸凸搭接式接头种类的上下搭接式接头；
主轨包括工字轨2和T字轨4以及它们的变形轨，在主轨中，主轨送轮端为头腰凸结构，头腰凸就是主轨送轮端的下半部被切掉一块，在其上半部形成的凸出体，其中包括工字轨头腰凸226和T字轨头腰凸426；主轨迎轮端为底腰凸结构，底腰凸就是主轨迎轮端的上半部被切掉一块，在其下半部形成的凸出体，其中包括工字轨底腰凸236和T字轨底腰凸436；用于切割头腰凸和底腰凸的切割面分别平行于轨面和平行于轨端面；头腰凸和底腰凸形成互补结构，即，头腰凸压住底腰凸后，它们组合成的截面正好等于主轨截面；头腰凸和底腰凸的长度相等并大于该位置轨缝的理论与实验的最大宽度，头腰凸和底腰凸之间形成轨缝，消化钢轨的热胀冷缩；
当车轮压住主轨送轮端的头腰凸时，等同于压到了主轨迎轮端的底腰凸，使得主轨迎轮端与送轮端一起下沉，使得迎轮端的轨面不会相对于送轮端的轨面形成台阶，并且使得主轨迎轮端相对于轨枕产生预压力，消除它们之间的间隙，从而消除它们之间的撞击力。
技术特征5：根据技术特征2所述的由主轨迎轮端作为固结区的主辅式钢轨，其进一步特征是：针对工字轨的杠杆压紧式强力紧固，这是一种工接槽迎轮端对工字轨迎轮端实施的杠杆压紧式强力紧固；
消除台阶病害的关键在于工字轨迎轮端23与工接槽1的一体化，由V口工接槽(图7)形成了一种杠杆式强力紧固，这是一种机械强力紧固；
V口工接槽以虚拟分隔线145为界分成工接槽送轮端12和工接槽迎轮端13；将工字轨送轮端22和工辅轨送轮端12内表面进行降低摩擦力的加工，令工接槽折条124的抗弯强度弱于工接槽腰板121、工接槽压板123和工接槽底板122的抗弯强度，
工字轨迎轮端23与工接槽迎轮端13进行一体化安装：将工字轨迎轮端23插入工接槽迎轮端13至虚拟分隔线145后，对工接槽腰板121向中间施压，工接槽腰板121和工接槽压板123会作为一个整体以工接槽折条124为轴线发生小角度转动，收拢V口，然后进行侧向强力紧固和底向强力紧固；因为有杠杆力的作用，工接槽迎轮端压板对工字轨迎轮端轨底232的压力会成倍增加，从而实现工接槽迎轮端与工字轨迎轮端很强的强力紧固，实现一体化；又因为工字轨送轮端和工辅轨送轮端内表面进行过加工，两者之间压力适中，属于可滑紧固；
备用一对间隙垫片，当制造过程发生偏差，致使工接槽迎轮端压板与工字轨迎轮端轨底之间的间隙过大而无法压紧时，将间隙垫片塞入该间隙中，助使工接槽迎轮端压板压紧工字轨迎轮端轨底，实现工字轨迎轮端与工接槽的一体化；
技术特征6：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道，其进一步特征是：增加主轨和辅轨在跷压点的抗弯性能；
(图8)压在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，会使接头迎轮端23(或43)产生上翘力；
抑制台阶形成的措施之一是提高钢轨在跷压点69的抗弯能力，措施包括：一个是在跷压点69增加轨枕，保证跷压点69不悬空；二个是单独加大位于跷压点69的辅轨重量型号；
技术特征7：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道，其进一步特征是：部分工辅轨由左右两半拼接而成；(图1)工辅轨中线切口127，它将一根工辅轨沿中线切成左右对称的两半；
如果工字轨主辅轨道全程都采用工辅轨，安装和更换工字轨将非常困难，所以对应于一根或数根工字轨就需要安装一个或几个带中线切口127的工辅轨，带中线切口的工辅轨可以灵活的分成两半卸下。
技术特征8：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道，其进一步特征是：采用鱼尾板夹住凸凸搭接式接头，这是对现有的有缝轨道进行改造，轨道整体保持不变，仅仅将接头送轮端改成头腰凸，接头迎轮端改成底腰凸，仍然采用鱼尾板连接，采用鱼尾板夹住凸凸搭接式接头；
对接头采用承接式支承。
技术特征9：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道，其进一步特征是：其中所述的主辅式钢轨包括一种由辅轨针对无缝钢轨式主轨进行强力紧固而形成的轨道；
整个辅轨针对整个主轨进行机械强力紧固，机械强力紧固包括紧固器强力紧固和杠杆压紧式强力紧固，包括这两种强力紧固的联合使用；
紧固器强力紧固：紧固器包括螺紧固器、铆、销，采用紧固器对主辅轨进行侧向紧固和底向紧固，侧向紧固的螺紧固器使得辅轨夹板夹紧主轨轨腰，同时，销定辅轨夹板和主轨轨腰，使主轨不会发生移动；
杠杆压紧式强力紧固：针对工字轨的紧固，由(图7)V口工辅轨形成了一种杠杆式强力紧固，将无缝工字轨插入V口工辅轨后，对V口工辅轨的腰板向中间施压，辅轨腰板121和压板123会作为一个整体以辅轨折条124为轴线发生小角度转动，收拢V口，然后进行侧向强力紧固和底向强力紧固；因为有杠杆力的作用，辅轨压板对工字轨轨底232的压力会成倍增加，从而实现辅轨与工字轨很强的强力紧固；
主轨与辅轨之间的紧固还包括侧向强力紧固和底向强力紧固；
整个辅轨与轨枕之间、辅轨与主轨之间都进行强力紧固，使主轨的热胀冷缩不发生在轨道方向，而发生在高度和宽度方向。
技术特征10：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道，其进一步特征是：包括一种短单根辅轨结构；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1～8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，将多根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；
技术特征11：发明内容中所述的主辅式及搭接式轨道，其进一步特征是：连接紧固包括螺紧固；
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；
在主轨轨身的底面制造螺纹孔55，用螺栓56从辅轨底板下穿上来，将辅轨底板与轨身的底面进行紧固，用以消除它们之间的间隙，避免它们之间发生撞击，这种螺栓命名为“底向螺栓”，这种紧固命名为“底向紧固”；
在主轨迎轮端采用“强力底向紧固”，在主轨的轨主体范围采用“可滑底向紧固”。
附图说明
1、标号分级：
具有1个、2个、3个数字的标号分别称为1级、2级、3级标号，在1字头至5字头的标号中，一般而言，上级标号是下级标号的集成，如2是22和23的集成，即2可以表示22加23，22又是220、221、223、224、226的集成；
2、标号对象：
含1字头表示属于工辅轨的对象，工字轨的辅轨简称工辅轨；其中12字头表示属于工辅轨送轮端，13字头表示属于工辅轨迎轮端；
含2字头表示属于工字轨的对象，其中含22字头表示属于工字轨送轮端，含23字头表示属于工字轨迎轮端；
含3字头表示属于T辅轨的对象；T字轨的辅轨简称T辅轨；其中32字头表示属于T辅轨送轮端，33字头表示属于T辅轨迎轮端；
含4字头表示属于T字轨的对象，其中含42字头表示属于T字轨送轮端，含43字头表示属于T字轨迎轮端；
含5字头表示属于紧固器对象；紧固器包括螺栓螺母套件、固定销、铆接件。
含6字头表示杂散对象。
3、大部件用箭头指向或用大括号指向，如箭头1指向工辅轨或接槽，大括号12指向接槽送轮端(图7)，大括号1指向12和13，表示1包括了12和13；一个大部件包括多个具有特定功能的局部，局部不是独立体，某些局部会给出一个标号，即，同一个大部件会出现多个局部标号。
4、钢轨很长，用一个很短的钢轨示意长钢轨，钢轨延长端用一个波浪号(～)表示。
5、用大箭头表示列车行驶方向，据此确定钢轨的上下前后左右六个方向。
附图标号总览
图1——工字轨与工辅轨组装后位于送轮端的截面图；
图1.1——T字轨与T辅轨组装前位于送轮端的截面图；
图1.2——T字轨与T辅轨组装后位于送轮端的截面图；
图1.3——卡槽式T字轨与T辅轨组装后位于送轮端的截面图；
图2.1——工字轨送轮端头腰凸三维示意图；
图2.2——工字轨迎轮端底腰凸三维示意图；
图3——工字轨迎轮端与接槽组装后的三维示意图；
图3.1——工字轨送轮端迎轮端与接槽组装后的三维示意图；
图4.1——T字轨送轮端头腰凸三维示意图；
图4.2——T字轨迎轮端底腰凸三维示意图；
图5——T字轨迎轮端与接槽组装后的三维示意图；
图5.1——T字轨送轮端迎轮端与接槽组装后的三维示意图；
图6——工字轨/T字轨的接头与接槽组装后的局部剖视图；
图7——V口工接槽三维示意图；
图8——跷跷板效应示意图；
图9——缝台阶形成示意图；
图9.1——落高形成示意图；
附图标记：
第1个数字为1、2、3、4的对象分别表示工辅轨、工字轨、T辅轨、T字轨；其跟随的第2个数字为2、3分别表示送轮端、迎轮端，如果该对象同时属于送轮端和迎轮端，则用2表示(如工辅轨底板121，同时属于送轮端和迎轮端)；其跟随的第3个数字为0、1、2分别表示头、腰、底；例如：432就是T字轨迎轮端底部；第一个数字为5的对象属于紧固器范畴；第一个数字为6的对象属于杂散标号；特例是工辅轨防爬器18和T辅轨防爬器38，两者结构相同，只是属于不同的主体。
1-工辅轨或工接槽；
12-工辅轨送轮端(包含工接槽送轮端或工轨槽)；121-工辅轨腰板；122-工辅轨底板；123-工辅轨压板；124-工辅轨折条；(腰板+压板+折条＝夹板；)127-工辅轨中线切口，它将一个工辅轨切成对称的两半；
13-工接槽迎轮端；145-接槽迎轮端与送轮端的虚拟分隔线；
18-工辅轨的防爬器；19-工辅轨切掉部分夹板后的截面；
2-工字轨；
22-工字轨送轮端；220-工字轨送轮端轨头；222-工字轨送轮端轨底；226-工字轨送轮端头腰凸；
23-工字轨迎轮端；230-工字轨迎轮端轨头；232-工字轨迎轮端轨底；236-工字轨迎轮端底腰凸；
3-T辅轨；
321-T辅轨夹板；322-T辅轨底板；327-T辅轨定位凹；35-半深缝；38-T辅轨的防爬器；39-T辅轨切掉部分夹板后的截面；
4-T字轨；
42-T字轨送轮端；420-T字轨送轮端轨头；422-T字轨送轮端轨底；426-T字轨送轮端头腰凸；427-T字轨送轮端定位凸；
43-T字轨迎轮端；430-T字轨迎轮端轨头；432-T字轨迎轮端轨底；436-T字轨迎轮端底腰凸；
5-所有类型紧固器的总标号；51-可滑紧固孔；52-可滑紧固器；53-强力紧固孔；54-强力紧固器；55-螺纹孔；56-底向螺栓；
60-轨缝；641-临缝轮；642-前位轮；65-弹性垫板；66-排污孔；67-轨枕；69——跷压点；d——轨缝宽度；d2——车轮飞行距离；R-车轮半径；h-缝台阶高度；h2-落高高度；v-火车速度；
具体实施方式
实施例1.一种T字主辅式钢轨及凸凸式搭接的轨道
根据基本技术特征和技术特征2，整个轨道由凸凸结构的T字轨4与T辅轨3构成；
T字轨4的轨身是一个下宽上窄的等腰梯形，其轨身截面是一个I状，称为“I轨身”；
T辅轨3是对应于T字轨4的一种业字形槽钢，它是宽底板异形槽钢，其两竖就是两块“夹板”321，一横就是“宽底板”322，它们构成一个“I”状槽口；
T辅轨采用超重型辅轨，以提高主辅轨重量型号，其首期投资大，但是以后仅需更换主轨，从长远看，性价比高；整体T辅轨采用短T辅轨对接而成，短T辅轨的长度不大于8根轨枕的间距，短T辅轨宽底板的端部置于轨枕上，其宽底板中的防爬器被强力紧固于轨枕上，起到防爬和定位作用，默认宽底板下面都装加垫弹性垫板；
T辅轨槽口宽度可使T字轨轨身刚好向下插入，夹板与宽底板的结合部命名为“根部”，在根部切割一条缝，割缝深度为夹板壁厚的30％～70％，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，然后将T辅轨与T字轨进行紧固，因为轨身下宽上窄，所以具有上下定位功能；
跨接于T字轨送轮端与迎轮端的T辅轨命名为“T接槽”，对T字轨迎轮端与T接槽迎轮端采用侧向强力紧固和底向强力紧固，以形成接槽式搭接接头，消除台阶病害；对T字轨轨主体与T辅轨轨槽则采用侧向可滑紧固和底向可滑紧固，以化解温度力；
根据技术特征4，T字轨送轮端42有一个头腰凸426，T字轨迎轮端43有一个底腰凸436，头腰凸426压住底腰凸436形成完整的T字轨截面，形成凸凸搭接；当车轮压住T字轨送轮端头腰凸426时，等同于压到了T字轨迎轮端底腰凸436，使得T字轨迎轮端43的轨面不会相对于T字轨送轮端42的轨面形成台阶，并且，由于头腰凸426使底腰凸436产生了预压力，迎轮端与轨枕之间就不会产生撞击力；
头腰凸426和底腰凸436的长度相等并大于该位置轨缝的理论值与实验值的最大宽度，头腰凸和底腰凸之间形成轨缝，消化钢轨的热胀冷缩。
根据跷跷板效应可知，抑制台阶形成的措施之一是提高跷压点的抗弯能力，措施有两个，一个是在跷压点增加轨枕，二个是单独加大位于跷压点的辅轨重量型号；
实施例2.一种工字主辅式钢轨及凸凸式搭接的轨道
根据基本技术特征和技术特征2，整个轨道由凸凸结构的工字轨2与工辅轨1构成；
工字轨2的轨身截面是一个“⊥”状，称为“⊥轨身”；
工辅轨1是对应于工字轨2的一种业字形槽钢，它是宽底板异形槽钢，其两竖就是两块“夹板”，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；一横就是“宽底板”122，它们构成一个“⊥”状槽口；
工辅轨采用超重型辅轨，以提高主辅轨重量型号；整体工辅轨采用短工辅轨对接而成，短工辅轨的长度不大于8根轨枕的间距，短工辅轨宽底板的端部置于轨枕上，其宽底板中的防爬器被强力紧固于轨枕上，起到防爬和定位作用，默认宽底板下面都装加垫弹性垫板；
在工字轨轨身插入工辅轨槽口后，将工辅轨与工字轨进行紧固；
跨接于工字轨送轮端与迎轮端的工辅轨命名为“工接槽”，对工字轨迎轮端与工接槽迎轮端采用侧向强力紧固和底向强力紧固，并采用杠杆式强力紧固，以形成接槽式搭接接头，消除台阶病害；对工字轨轨主体与工辅轨轨槽则采用侧向可滑紧固和底向可滑紧固，以化解温度力；
根据技术特征4，工字轨送轮端22有一个头腰凸226，工字轨迎轮端23有一个底腰凸236，头腰凸226压住底腰凸236形成完整的工字轨截面，形成凸凸搭接；当车轮压住工字轨送轮端头腰凸226时，等同于压到了工字轨迎轮端底腰凸236，使得工字轨迎轮端23的轨面不会相对于工字轨送轮端22的轨面形成台阶，并且，由于头腰凸226使底腰凸236产生了预压力，迎轮端与轨枕之间就不会产生撞击力；
头腰凸226和底腰凸236的长度相等并大于该位置轨缝的理论值与实验值的最大宽度，头腰凸和底腰凸之间形成轨缝，消化钢轨的热胀冷缩。
根据跷跷板效应可知，抑制台阶形成的措施之一是提高跷压点的抗弯能力，措施有两个，一个是在跷压点增加轨枕，二个是单独加大位于跷压点的辅轨重量型号；
实施例3.根据技术特征8，对现有的有缝轨道进行改造，轨道整体保持不变，仅仅将接头送轮端改成头腰凸，接头迎轮端改成底腰凸，仍然采用鱼尾板连接；
采用鱼尾板夹住凸凸搭接式接头，这是对现有的有缝轨道进行改造，轨道整体保持不变，仅仅将接头送轮端改成头腰凸，接头迎轮端改成底腰凸，仍然采用鱼尾板连接；
对接头采用承接式支承。

Claims (10)

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上下搭接式接头提高平顺性的轨道，其进一步特征是：其中所述的主辅式钢轨包括一种由主轨迎轮端作为固结区的主辅式钢轨，其中包含了一种接槽式搭接接头，这是上下搭接式接头中的一种；
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；
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，全文默认主轨迎轮端作为固结区，主轨迎轮端与接槽迎轮端固结成一体；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；
将主轨迎轮端作为固结区的主辅式钢轨，实际上就是采用了上下搭接式接头中的接槽式搭接接头，该搭接中，送轮端整体就是上搭体，下搭体就是接槽，接槽与主轨迎轮端形成完全固定的强力紧固，形成一种接槽式搭接结构；
当车轮压在主轨送轮端上时，主轨送轮端压住了接槽，等同于压住了主轨迎轮端，使主轨迎轮端与主轨送轮端同步下沉，因为主轨迎轮端与主轨送轮端高度相等并且都是压在接槽底板上，所以，使两者的轨面保持水平一致，避免台阶的产生；并且，由于接槽底板与主轨迎轮端底面被强力紧固固定成一体，避免它们之间发生撞击；
轨主体和轨槽之间被可滑紧固，以化解温度力；轨主体和轨槽之间也可以是强力紧固；
上述紧固包括侧向紧固和底向紧固；
3.根据权利要求1所述的采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道，其进一步特征是：其中所述的主辅式钢轨包括一种由T字轨和T辅轨构成的T字主辅式钢轨，
T字轨4上面一横，命名为“轨头”，下面一竖是轨腰与轨底，T字轨的轨底与轨腰没有分界线，特将其T字轨高度1/4以下的部分定义为轨底，轨底与轨腰融为轨身，其轨身是一个下宽上窄的等腰梯形，其轨身截面是一个I状，称为“I轨身”；上下等宽的矩形是等腰梯形的特例，也包含在等腰梯形中；
对应于T字轨的辅轨简称为“T辅轨”，T辅轨3是一种业字形槽钢，它是宽底板异形槽钢，其两竖就是两块“夹板”321，一横就是“宽底板”322，构成一个“I”状槽口，其槽口宽度使T字轨轨身刚好向下插入，夹板与宽底板的结合部命名为“根部”，在根部切割一条缝，割缝深度为夹板壁厚的30％～70％，命名为“半深缝”35，在T字轨I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I轨身，然后将T辅轨与T字轨进行紧固；因为轨身下宽上窄所以具有上下定位功能；
跨接于T字轨送轮端与迎轮端的T辅轨命名为“T接槽”，对T字轨迎轮端与T接槽迎轮端进行强力紧固，以形成接槽式搭接接头，消除台阶病害；对T字轨轨主体与T辅轨轨槽进行可滑紧固，以化解温度力；
所述宽底板中的外围底板充当防爬器，将防爬器强力紧固于轨枕上，T辅轨就具有了防爬功能，使得T字轨防爬且与轨枕结合稳定；默认宽底板下面都装加垫弹性垫板；
上述紧固包括侧向紧固和底向紧固；
4.根据权利要求1所述的采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道，其进一步特征是：其中所述的上下搭接式接头包括一种凸凸搭接式接头；
主轨包括工字轨2和T字轨4以及它们的变形轨，在主轨中，主轨送轮端为头腰凸结构，头腰凸就是主轨送轮端的下半部被切掉一块，在其上半部形成的凸出体，其中包括工字轨头腰凸226和T字轨头腰凸426；主轨迎轮端为底腰凸结构，底腰凸就是主轨迎轮端的上半部被切掉一块，在其下半部形成的凸出体，其中包括工字轨底腰凸236和T字轨底腰凸436；用于切割头腰凸和底腰凸的切割面分别平行于轨面和平行于轨端面；头腰凸和底腰凸形成互补结构，即，头腰凸压住底腰凸后，它们组合成的截面正好等于主轨截面；头腰凸和底腰凸的长度相等并大于该位置轨缝的理论与实验的最大宽度，头腰凸和底腰凸之间形成轨缝，消化钢轨的热胀冷缩；
当车轮压住主轨送轮端的头腰凸时，等同于压到了主轨迎轮端的底腰凸，使得主轨迎轮端与送轮端一起下沉，使得迎轮端的轨面不会相对于送轮端的轨面形成台阶，并且使得主轨迎轮端相对于轨枕产生预压力，消除它们之间的间隙，从而消除它们之间的撞击力。
5.根据权利要求2所述的由主轨迎轮端作为固结区的主辅式钢轨，其进一步特征是：针对工字轨的杠杆压紧式强力紧固，这是一种工接槽迎轮端对工字轨迎轮端实施的杠杆压紧式强力紧固；
消除台阶病害的关键在于工字轨迎轮端23与工接槽1的一体化，由V口工接槽(图7)形成了一种杠杆式强力紧固，这是一种机械强力紧固；
V口工接槽以虚拟分隔线145为界分成工接槽送轮端12和工接槽迎轮端13；将工字轨送轮端22和工辅轨送轮端12内表面进行降低摩擦力的加工，令工接槽折条124的抗弯强度弱于工接槽腰板121、工接槽压板123和工接槽底板122的抗弯强度，
工字轨迎轮端23与工接槽迎轮端13进行一体化安装：将工字轨迎轮端23插入工接槽迎轮端13至虚拟分隔线145后，对工接槽腰板121向中间施压，工接槽腰板121和工接槽压板123会作为一个整体以工接槽折条124为轴线发生小角度转动，收拢V口，然后进行侧向强力紧固和底向强力紧固；因为侧向紧固有杠杆力的作用，工接槽迎轮端压板对工字轨迎轮端轨底232的压力会成倍增加，从而实现工接槽迎轮端与工字轨迎轮端很强的强力紧固，实现一体化；又因为工字轨送轮端和工辅轨送轮端内表面进行过加工，两者之间压力适中，属于可滑紧固；
备用一对间隙垫片，当制造过程发生偏差，致使工接槽迎轮端压板与工字轨迎轮端轨底之间的间隙过大而无法压紧时，将间隙垫片塞入该间隙中，助使工接槽迎轮端压板压紧工字轨迎轮端轨底，实现工字轨迎轮端与工接槽的一体化；
6.根据权利要求1所述的采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道，其进一步特征是：增加主轨和辅轨在跷压点的抗弯性能；
(图8)压在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，会使接头迎轮端23(或43)产生上翘力；
抑制台阶形成的措施之一是提高钢轨在跷压点69的抗弯能力，措施包括：一个是在跷压点69增加轨枕，保证跷压点69不悬空；二个是单独加大位于跷压点69的辅轨重量型号；
7.根据权利要求1所述的采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道，其进一步特征是：部分工辅轨由左右两半拼接而成；
(图1)工辅轨中线切口127，它将一根工辅轨沿中线切成左右对称的两半；
如果工字轨主辅轨道全程都采用工辅轨，安装和更换工字轨将非常困难，所以对应于一根或数根工字轨就需要安装一个或几个带中线切口127的工辅轨，带中线切口的工辅轨可以灵活的分成两半卸下。
8.根据权利要求4所述的凸凸搭接式接头，其进一步特征是：采用鱼尾板夹住凸凸搭接式接头，这是对现有的有缝轨道进行改造，轨道整体保持不变，仅仅将接头送轮端改成头腰凸，接头迎轮端改成底腰凸，仍然采用鱼尾板连接，采用鱼尾板夹住凸凸搭接式接头；
对接头采用承接式支承。
9.根据权利要求1所述的采用主辅式钢轨及上下搭接式接头提高平顺性的轨道，其进一步特征是：其中所述的主辅式钢轨包括一种由辅轨针对无缝钢轨式主轨进行强力紧固而形成的轨道；整个辅轨针对整个主轨进行机械强力紧固，机械强力紧固包括紧固器强力紧固和杠杆压紧式强力紧固，包括这两种强力紧固的联合使用；
紧固器强力紧固：紧固器包括螺紧固器、铆、销，采用紧固器对主辅轨进行侧向紧固和底向紧固，侧向紧固的螺紧固器使得辅轨夹板夹紧主轨轨腰，同时，销定辅轨夹板和主轨轨腰，使主轨不会发生移动；
杠杆压紧式强力紧固：针对工字轨的紧固，由(图7)V口工辅轨形成了一种杠杆式强力紧固，将无缝工字轨插入V口工辅轨后，对V口工辅轨的腰板向中间施压，辅轨腰板121和压板123会作为一个整体以辅轨折条124为轴线发生小角度转动，收拢V口，然后进行侧向强力紧固和底向强力紧固；因为有杠杆力的作用，辅轨压板对工字轨轨底232的压力会成倍增加，从而实现辅轨与工字轨很强的强力紧固；
主轨与辅轨之间的紧固还包括侧向强力紧固和底向强力紧固；
整个辅轨与轨枕之间、辅轨与主轨之间都进行强力紧固，使主轨的热胀冷缩不发生在轨道方向，而发生在高度和宽度方向。
10.根据权利要求1所述的由主轨套入防爬槽钢式辅轨构成的轨道，其进一步特征是：包括一种短单根辅轨结构；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1～8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，将多根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。
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PB01 Publication
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 410100 No. 408, Xingcheng lianpai, good morning, quantang street, Changsha County, Changsha City, Hunan Province

Applicant after: Chen Qixing

Address before: 410100 good morning, quantang street, Xingsha District, Changsha City, Hunan Province

Applicant before: Chen Qixing

SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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Application publication date: 20211224