JP2001059201A

JP2001059201A - バラスト及びバラスト道床

Info

Publication number: JP2001059201A
Application number: JP11235394A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nagato; 博長戸; Hideaki Matsubara; 秀彰松原; Masaji Aoki; 正司青木; Hiroaki Yanagida; 博明柳田
Original assignee: Japan Fine Ceramics Center; Central Japan Railway Co
Current assignee: Japan Fine Ceramics Center; Central Japan Railway Co
Priority date: 1999-08-23
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】細粒化しにくいバラストを提供する。【解決手段】例えばアルミナ系セラミックス、ムライ
ト系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス等のセラ
ミックスを素材とするバラスト。セラミックスは自然の
岩石に比べて強度や耐損傷性が大きいため、列車荷重や
ＭＴＴの締め固め作業等に対して十分耐久力があり、細
粒化しにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道軌道で用いら
れるバラスト及びバラスト道床に関し、特に、セラミッ
クスを用いたバラスト及びバラスト道床に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道軌道の構造は、路盤上に形成した道
床にまくら木を並べ、その上に二本のレールを一定間隔
に平行に取り付けたものが一般的である。このような有
道床軌道を構成する道床には、バラスト、スラブなどが
あり、路線の様々な条件を考慮して選定されている。そ
の中でも、例えば図４に示すような、砂利・砕石等のバ
ラスト４３を用いたバラスト道床軌道４１は、従来から
最もよく知られている。バラスト４３を用いた道床４２
は、その性質上、重い車両の走行を合理的に支え、かつ
経済的にも優れていることから、長年採用されてきてい
る。砂利・砕石等のバラスト４３は、まくら木４４をし
っかり保持し、列車からレール４５，４５、まくら木４
４を経て伝わる荷重を路盤４６へ均等に分散させ、軌道
に弾性を持たせるとともに、つき固め等の保守作業が容
易に行えることや、軌道の排水をよくし噴泥や雑草の発
生を防ぐなどの機能を持っている。

【０００３】一般に、バラスト４３の条件としては、材
料が強固であって摩損や風化に対して強いことや、適当
な粒形と粒度をもち、締め固めその他の作業が容易であ
ること等が要求される。従来のバラスト４３の材料に
は、主として安山岩、硬砂岩、花崗岩等の自然の岩石が
用いられており、これらの岩石をクラッシャーで適当な
粒径に破砕して用いている。ただし、自然の岩石はその
成因や風化の程度により、同一岩石であっても物理的性
質にはかなり差があるので、各種の試験（単位容積重
量、吸水率、摩損率、硬度、吸水耐圧強度、圧縮粉砕
率）を実施して基準に合格するものを採用している。

【０００４】基準に合格した、各種の粒度（粒径）を有
するバラスト４３は、適当に混合されて道床４２として
使用される。道床４２におけるバラスト４３の粒度は、
例えば表１の通り定められている。

【０００５】

【表１】

【０００６】表１において、通過重量百分率は、五種類
の網ふるいを呼び寸法の小さいものから大きいものへ順
次重ね合わせ、この上に炉乾燥させた試料（バラスト）
を投入し網ふるいを振動させてふるい分け、各網ふるい
に残留した粒子の質量を測り、それぞれについて試料の
全重量に対する百分率を求めたものであり、バラスト４
３の粒度分布を示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バラス
ト４３は、列車走行の繰り返し荷重やＭＴＴ（マルチプ
ル・タイ・タンパ）による締め固め作業等による外力に
よって、摩損及び破砕が徐々に進み、経年と共に細粒化
する。バラスト４３が細粒化すると、土砂の混入とあい
まって排水不良となる。この結果、雨水等により噴泥に
至って、道床４２が沈下しやすくなり、浮きまくら木
（まくら木下部の道床が沈下してまくら木が浮いた状態
になること）等による軌道狂いの発生を助長させる。ま
た、乾燥すると道床４２が固結して弾力性を失うなど、
軌道の支承体としての安定性に欠け、道床４２本来の機
能を果たさなくなる。

【０００８】このため有道床軌道では、細粒化したバラ
スト４３を全く新しいバラスト４３と入れ替える道床更
換や、道床４２内に混入した土砂のみをふるって排除
し、体積減少分を新しいバラスト４３で埋め戻す道床ふ
るい分け作業等の保守作業を永続的に実施しなければな
らない。また、上記の通りバラスト４３の材料は自然の
岩石であり、近い将来バラスト資源の枯渇化も予想され
る。従って、作業面、経済面、及び環境面から、バラス
ト４３の長寿命化や保守作業を低減させることが望まれ
ていた。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、細粒化しにくいバラストを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発
明の効果】本発明者らは、上記課題を解決するために、
自然の岩石以外の素材のものをバラストとして使用する
ことに着目し、セラミックスを素材とするバラストが、
強度及び耐損傷性の点で自然の岩石によるバラストより
も著しく優れることをはじめて明らかにした。

【００１１】すなわち、上記目的を達成するためになさ
れた請求項１記載のバラストは、素材がセラミックスで
あることを特徴とする。セラミックスとしては、例えば
アルミナ系セラミックス（アルミナを主成分とするセラ
ミックス、以下同様）、ムライト系セラミックス、窒化
ケイ素系セラミックス、ジルコニア系セラミックス、炭
化ケイ素系セラミックス、窒化アルミニウム系セラミッ
クス、マグネシア系セラミックス、シリカ系セラミック
ス等を用いる。このような構成のバラストは、自然の岩
石を用いたバラストに比べて強度や耐損傷性が大きいた
め、列車荷重やＭＴＴの締め固め作業等に対して十分耐
久力があり、細粒化しにくい。

【００１２】また、請求項２記載のバラストは、請求項
１記載のバラストであって、前記セラミックスは、アル
ミナ系セラミックス、ムライト系セラミックス、又は窒
化ケイ素系セラミックスであることを特徴とする。アル
ミナ系セラミックス、ムライト系セラミックス、窒化ケ
イ素系セラミックスは、他のセラミックスに比べて圧縮
強度が大きい。従って、このような構成のバラストは、
より細粒化しにくくなる。特に、アルミナ系セラミック
スは、上記三者のセラミックスの中で最も低コストであ
るため、経済面を考慮するとより好ましい。

【００１３】請求項３記載のバラスト道床は、請求項１
又は２に記載のバラストで構成されていることを特徴と
する。バラスト道床を構成するバラストは、例えば表１
に示したような、所定の粒度分布を有する必要があるた
め、請求項１又は２に記載のセラミックスを素材とする
バラストを、表１と同様の粒度分布になるようにふるい
分ける。このようにしてふるい分け、混合されたバラス
トを、図４に示したバラスト４３として使用すればよ
い。このような構成のバラスト道床によれば、バラスト
の圧縮強度が非常に大きいため、構造的に強固な有道床
軌道の構築が可能となり、列車走行時の荷重やＭＴＴに
よる締め固め作業で道床が沈下しにくく、道床の保守工
事を低減できる。また、従来のバラストと比較して供用
期間が長くなり、ライフサイクルコストも安くなる。さ
らに、自然の岩石を使用しないため、環境面からは省資
源にもつながる。

【００１４】なお、本発明のバラスト道床では、全ての
バラストをセラミックスを素材とするバラストで構成せ
ず、自然の岩石によるバラストと混合して使用してもよ
い。例えば、本発明のバラストと自然の岩石によるバラ
ストとを、各粒度ごとに重量比が１０：９０〜９０：１
０の範囲になるように混合してもよいし、ある範囲の粒
径のバラストのみを本発明のバラストとし、それ以外の
バラストを自然の岩石によるバラストにしてもよく、本
発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得るこ
とはいうまでもない。

【００１５】

【実施例】本発明の特徴とするところをより一層明確に
するため、各種試験を行った結果を、以下に示す。［曲げ強度試験及び圧縮強度試験］自然の岩石によるバ
ラストと本発明のバラストとの物理的性質を比較するた
め、曲げ強度試験及び圧縮強度試験を行った。試験方法
は、曲げ強度試験においてはＪＩＳＲ１６０１（ファ
インセラミックスの曲げ強さ試験方法）に規定の４点曲
げ強さ試験方法により行い、圧縮強度試験においてはＪ
ＩＳＲ１６０８（ファインセラミックスの圧縮強さ試
験方法）に規定の方法により行った。試験片は、自然の
岩石によるバラストとして豊橋輝緑岩（豊橋地区で採取
された輝緑岩、以下同様）、名古屋砂岩、三島安山岩、
静岡玄武岩の四種の岩石を用い、本発明のバラストとし
ては、アルミナ系セラミックス（（財）ファインセラミ
ックスセンター製、リファセラムＡＬ１）、窒化ケイ素
系セラミックス（（財）ファインセラミックスセンター
製、リファセラムＳＮ１）の二種のセラミックスを用い
た。その結果を、表２に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】表２より、曲げ強度及び圧縮強度のいずれ
もセラミックスが自然の岩石よりも著しく優れるという
結果が得られた。特に曲げ強度は、窒化ケイ素系セラミ
ックスがアルミナ系セラミックスよりさらに優れる。［圧縮・摩擦ミニチュア試験］本発明のセラミックスを
素材とするバラストを用いたバラスト道床の圧縮・摩擦
に関する評価試験を、１／１０スケールのミニチュア版
バラストとして行い、自然の岩石によるバラスト道床と
の比較を行った。

【００１８】試験用のバラストは、自然の岩石によるバ
ラストとして豊橋輝緑岩、三島安山岩を用い、本発明の
バラストとしては、アルミナ系セラミックス（ニッカト
ー製、ＳＳＡ-Ｈ）を用いた。それぞれの試験用バラス
トの粒度分布は、表３に示すように、表１に示した正規
の粒度分布のほぼ１／１０の尺度に設定した。

【００１９】

【表３】

【００２０】次に、上記粒度を有するバラストを用いた
試験の方法について、図１に基づいて説明する。バラス
ト容器１１は、四角柱状にくり抜いた中空部１１ａを有
する、鋼製の円柱形状部材であり、支持台１２の上に設
置されている。中空部１１ａのサイズは３０ｍｍ×４０
ｍｍ×３０ｍｍ（深さ）である。次に、この中空部１１
ａの中に、上記表３に示した粒度を有するバラスト１３
を、深さ２５．５ｍｍまで（中空部１１ａの容積の約８
５％）入れ、バラスト１３の表面が平らになるようにな
らす。その後、中空部１１ａとほぼ同じサイズの四角柱
状の加圧柱１４を、バラスト１３の表面と当接するまで
中空部１１ａ内に挿入し、バラスト１３の表面と当接し
た位置（深さ）を基準位置とする。そして、加圧柱１４
によってバラスト１３に少しずつ負荷をかけていき、最
大２ｔの荷重をかける。負荷を２ｔまでかけた後は、負
荷を開放する。

【００２１】試験用の各バラスト１３について上記のよ
うな方法で試験を行い、負荷を２ｔまでかけたときの加
圧柱１４の変位量によって細粒化の程度を確認した。そ
の結果を、図２に示す。２ｔ付加時の加圧柱の変位量
は、豊橋輝緑岩が約５．５ｍｍ、三島安山岩が約７．５
ｍｍであるのに対し、アルミナ系セラミックスは約２．
５ｍｍであった。すなわち、アルミナ系セラミックスの
荷重による変位量は自然の岩石の場合に比べて著しく小
さい。

【００２２】次に、各バラスト１３の粒度分布を２ｔ負
荷加圧の前後で比較することにより、２ｔの負荷加圧に
よってどれだけバラスト１３が粉砕されているか調べた
結果を、図３に示す。図３は、試験前後の各バラスト１
３を、目開き２ｍｍ及び１ｍｍの各ふるいにかけたとき
の通過重量百分率を示している。自然の岩石、アルミナ
系セラミックスのいずれも、試験後の通過重量百分率は
増加、すなわち細粒化しているが、目開き２ｍｍのふる
いの場合、アルミナ系セラミックスは豊橋輝緑岩の約１
／２、三島安山岩の約１／３である。また、目開き１ｍ
ｍのふるいの場合も、アルミナ系セラミックスは豊橋輝
緑岩の１／３以下、三島安山岩の１／６以下であり、ア
ルミナ系セラミックスの損傷（粉砕）の程度は自然の岩
石に比べて非常に小さい。従って、自然の岩石によるバ
ラストに比べ、アルミナ系セラミックスの方が圧縮強度
が強く、細粒化しにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮・摩擦ミニチュア試験の要領を示す説明
図である。

【図２】圧縮・摩擦試験の結果（変位量）を示す説明
図である。

【図３】圧縮・摩擦試験の結果（試験前後のふるい通
過重量百分率）を示す説明図である。

【図４】従来のバラスト道床軌道の断面図である。

【符号の説明】

１１・・・バラスト容器１１ａ・・・中空部１２・・・支持台１３・・・バラスト１４・・・加圧柱４１・・・バラスト道床軌道４２・・・道床４３・・・バラスト４４・・・まくら木４５・・・レール４６・・・路盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松原秀彰愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号財団法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者青木正司愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号財団法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者柳田博明愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号財団法人ファインセラミックスセンター内Ｆターム(参考） 2D056 AA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素材がセラミックスであることを特徴と
するバラスト。
【請求項２】前記セラミックスは、アルミナ系セラミ
ックス、ムライト系セラミックス、又は窒化ケイ素系セ
ラミックスであることを特徴とする請求項１記載のバラ
スト。
【請求項３】請求項１又は２に記載のバラストで構成
されていることを特徴とするバラスト道床。