JP2002038402A - 砂利道床に敷設する弾性体付きコンクリート製まくらぎ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動や騒音を低減するための弾性体が長期に
亘り十分にその機能を発揮することができる、弾性体付
きコンクリート製まくらぎを提供すること。 【解決手段】 コンクリートまくらぎ１０は、まくらぎ
本体１２と層状弾性体１４よりなる。層状弾性体１４
は、軟質内層１８と硬質外層２０の２層よりなる。軟質
内層１８及び硬質外層２０は平坦な板状である。硬質外
層２０には砕石Ｓから局部的な応力が作用するが、軟質
内層１８に作用する応力はピーク値が抑えられるととも
に、弾性変形する余裕が十分にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道の砂利道床に
敷設するコンクリート製まくらぎに関する。より詳細に
は、本発明は、長期に亘って振動防止効果及び騒音低減
効果に優れた弾性体付きコンクリート製まくらぎに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】まくらぎは、通常、砂利道床上にレール
を敷設する際に使用され、その材質は木製からコンクリ
ート製へと変わりつつある。近年、コンクリート製まく
らぎとして、砂利道床面に弾性体を備えたものがある。
弾性体付きコンクリート製まくらぎは、レール上を鉄道
車両が通過する際に生じる、振動と騒音を低減する働き
がある。

【０００３】特開平６−４１９０１号公報及び特開平１
１−６１７０１号公報は、砂利道床面に弾性体を備えた
コンクリート製まくらぎに関する技術を開示している。
これらの公報に記載されたコンクリート製まくらぎは、
まくらぎ本体の砂利道床側に弾性体を備えている。弾性
体は単層又は複数層からなり、砂利道床側の弾性体層と
して、軟質のゴム層又は軟質のウレタン層を採用してい
る。これにより、砂利道床への着床性を高めるととも
に、振動と騒音を低減しようとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、砂利道床側
に軟質のゴム層又はウレタン層を設けると、まくらぎの
自重や鉄道通過の際の繰り返し荷重により、砂利道床の
砕石が軟質の弾性体層に食い込む現象を生じる。そのた
め、弾性体は砕石に接する部分だけが局部的に変形し、
弾性体が持つ本来の機能である弾性が十分に発揮され
ず、振動や騒音を低減する効果を期待できなくなる。局
部的に変形した状態が継続すると、弾性体は復元力を失
い、砕石痕が形成された部分では弾性を喪失する。その
ため、振動や騒音を低減する初期の効果を発揮させるに
は、弾性体単独又はコンクリート製まくらぎ全体を交換
しなければならず、従来のコンクリート製まくらぎでは
運転コストも多大になるという問題があった。

【０００５】本発明は、振動や騒音を低減するための弾
性体が長期に亘り十分にその機能を発揮することができ
る、弾性体付きコンクリート製まくらぎを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンクリート
製まくらぎ本体と、該コンクリート製まくらぎ本体の砂
利道床側に取り付けられる弾性体よりなり、前記弾性体
が、コンクリート製まくらぎ本体側に配設された軟質内
層と該軟質内層の砂利道床側に配設された硬質外層より
なる弾性体付きコンクリート製まくらぎにより前記課題
を解決した。

【０００７】コンクリート製まくらぎが敷設される砂利
道床は、砕石が集合したものであり、この砂利道床に本
発明のコンクリート製まくらぎを敷設すると、硬質外層
が砕石に接する。硬質外層は、軟質内層に比べて比較的
大きい硬度であり、砕石に接してもその砕石が弾性体に
食い込むことが少ない。。例えば、硬質外層及び軟質内
層をＳＢＲから加硫成形する場合は、添加材を加えるこ
とで、硬質外層のみ硬度を大きくしている。或いは、硬
質外層のみを金属製のプレート、硬質ウレタン製のプレ
ート、又は、イミド樹脂やアミド樹脂等のプラスチック
製のプレートとしてもよい。こうすることにより、コン
クリート製まくらぎの自重にしても、鉄道通過の際の繰
り返し荷重にしても、硬質外層に作用する荷重は、軟質
内層に作用する段階で応力の集中が緩和された状態にあ
る。すなわち、砕石と硬質外層との接触は点接触に近い
状態にあり、硬質外層では局部的に荷重が作用して、部
分的に応力の集中は生じるが、硬質外層と軟質内層との
接触は面接触であり、軟質内層の応力分布はピーク値が
緩和された状態にある。

【０００８】なお、軟質内層と硬質外層との接触面にお
いて、軟質内層に突起又は溝等の凹凸を形成し、硬質外
層を平坦面に形成してもよい。軟質内層と硬質外層は、
全面で面接触することはないが、硬質外層から軟質内層
への荷重は、十分に応力のピーク値が緩和された状態に
できる。また、こうすることで、軟質内層と硬質外層と
は、複数個の部分的な接触面で接し合っているので、両
層間の空隙に軟質内層が変形し、振動と騒音を低減する
効果が増大する。一方、軟質内層とまくらぎ本体との間
も通常は面接触であり、軟質内層は、表裏において硬質
外層及びまくらぎ本体に面接触して、材料の持つ振動と
騒音を低減する効果を十分に発揮する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る弾性体付きコンクリート製まくらぎの実施例を説明す
る。図１は、砂利道床上に敷設した状態の弾性体付きコ
ンクリート製まくらぎ一実施例を示すの正面図、図２は
図１の拡大図、図３はコンクリート製まくらぎの部分分
解斜視図である。コンクリート製まくらぎは砂利道床に
敷設され、レールＲ上を走行する鉄道の荷重を砂利道床
を介して分散させる。コンクリートまくらぎ１０は、ま
くらぎ本体１２と層状弾性体１４よりなる。層状弾性体
１４は、レールＲ上を鉄道が走行する際、振動と騒音を
低減するためのものである。

【００１０】まくらぎ本体１２は、コンクリート製であ
る。まくらぎ本体１２は、上面に一対の凹所１６を備え
ている。それぞれの凹所１６にはレールＲが固定され
る。鉄道の荷重はレールＲを介してまくらぎ本体１２に
作用する。まくらぎ本体１２の下面は、平坦面として形
成されている。層状弾性体１４は、まくらぎ本体の下面
に設けられている。層状弾性体１４は、まくらぎ本体１
２の下面全面に設けても、レールＲの下方にのみ分割し
て設けてもよい。本実施例の層状弾性体１４は、図２及
び図３に詳細に示されるように、軟質内層１８と硬質外
層２０の２層よりなる。軟質内層１８は、単独では平坦
な板状である。軟質内層１８の上面は、まくらぎ本体１
２の下面に対応して平坦面として形成されている。ま
た、軟質内層１８の下面も、平坦面として形成されてい
る。硬質外層２０は、単独では平坦な板状である。硬質
外層２０の上面は、軟質内層１８の下面に対応して平坦
面として形成されている。また、硬質外層２０の下面
も、平坦面として形成されている。

【００１１】砂利道床上に本発明によるコンクリート製
まくらぎ１０が敷設されると、硬質外層２０に砂利道床
の砕石Ｓが接する。図２に詳細に示されるように、硬質
外層２０には砕石Ｓが局部的に接し、接触部分において
応力が集中する。硬質外層２０では、その材質自体の物
性により砕石Ｓの食い込みが抑えられ、従来のように軟
質内層で砕石Ｓと接触する場合に比べて、変形も小さく
なっている。軟質内層１８と硬質外層２０とは、互いに
平坦面で接触している。コンクリート製まくらぎの自重
だけでは、軟質内層１８は殆ど変形しない。この状態に
おいて、軟質内層１８には、ほぼ均等に応力が作用す
る。すなわち、砕石Ｓから硬質外層２０に作用する応力
は、硬質外層２０から軟質内層１８に作用する際には、
ピーク値が緩和された状態にあり、十分に弾性変形をす
る余裕がある。図４は、レールＲ上を鉄道車両が通過す
る際に、砕石Ｓから硬質外層２０に作用する応力と、硬
質外層２０から軟質内層１８に作用する応力を示した図
である。硬質外層２０には砕石Ｓから局部的な応力が作
用するが、軟質内層１８に作用する応力はピーク値が抑
えられる。しかも、軟質内層１８は、弾性変形する余裕
が十分にある。したがって、レールＲ上を鉄道車両が通
過する際、軟質内層１８がまくらぎ本体１２と硬質外層
２０との間で、振動と騒音を低減するのに十分な余力を
残している。

【００１２】次に、軟質内層１８及び硬質外層２０の材
質について説明すると、軟質内層１８は、本実施例では
ＳＢＲ（スチレンブタジエンラバー）よりなる。硬質外
層２０は、本実施例ではＳＢＲよりなる。硬質外層２０
は、添加材を加えることにより、軟質内層１８より硬く
成形される。軟質内層１８と硬質外層２０は、ＮＢＲや
ウレタンゴムから成形してもよい。なお、硬質外層２０
は、金属製のプレート、硬質ウレタン製又はイミド樹脂
やアミド樹脂等のプラスチック製のプレートであっても
よい。しかし、硬質外層２０は、ウレタンのような非伝
導性のゴム製又はイミドやアミドのような非伝導性の樹
脂製であることが好ましい。硬質外層２０に重要なこと
は、軟質層１８に作用する応力を均等化すること、特
に、軟質層１８に作用する応力のピーク値を下げてその
軟質層１８の応力分布を均等にすることができる程度の
硬度を備えてことである。

【００１３】本実施例の層状弾性体１４は、軟質内層１
８と硬質外層２０とが接着剤を利用して接着される。ま
くらぎ本体１２と層状弾性体１４は、軟質内層１８の上
面が平坦面に形成されている場合には、ボルトを利用し
て両者が固定される。しかし、軟質内層１８の上面に突
起等を設けた場合には、層状弾性体１４を型枠内に配置
した後、流動性あるコンクリートを流し込み、まくらぎ
本体１２と層状弾性体１４が一体成形される。軟質内層
１８の他の形態として、まくらぎ本体１２側に凹凸を形
成したり、溝を形成したりして、軟質内層１８とまくら
ぎ本体１２との間で弾性変形を容易にした態様のものを
利用することができる。また、軟質内層１８の他の形態
として、硬質外層２０側に凹凸を形成したり、溝を形成
したりして、軟質内層１８と硬質外層２０とを部分的に
面接触され、両層の間で弾性変形を容易にした態様のも
のを利用することができる。軟質内層１８が、まくらぎ
本体１２又は硬質外層２０と平坦面で接触するよりも、
部分的に応力が高まるが、例えば、５０％以上の範囲で
軟質内層１８がまくらぎ本体１２又は硬質外層２０と接
触するようにすることで、十分に弾性変形する余裕を確
保することができる。また、軟質内層１８に水平方向に
貫通する孔を形成して、レールＲ上を鉄道車両が通過す
る際に、軟質内層１８の弾性変形を容易にして、振動や
騒音を効果的に低減するようにしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、以上詳述したように、コンク
リート製まくらぎ本体の砂利道床側に取り付けられる弾
性体が、コンクリート製まくらぎ本体側に配設された軟
質内層と該軟質内層の砂利道床側に配設された硬質外層
よりなるので、硬質外層が砂利道床の砕石に接して、コ
ンクリート製まくらぎの自重及び鉄道通過の際の繰り返
し荷重は、まず、硬質外層に作用する。軟質内層は硬質
外層と接しており、硬質外層に作用する荷重は、砕石か
らの応力にピーク値を有するものであっても、軟質内層
には応力の集中が緩和された状態で作用する。軟質内層
は、自重が作用しているだけの状態において、未だ弾性
変形が僅かであり、軟質内層は砕石に直接接触すること
がない。また、砕石が食い込んで弾性を喪失することが
ない。従って、鉄道通過時には十分に弾性変形する余裕
があって、振動や騒音を十分に低減及び吸収する効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 砂利道床上に敷設した状態の弾性体付きコン
クリート製まくらぎの一実施例を示す正面図。

【図２】 図１の拡大図。

【図３】 コンクリート製まくらぎの部分分解斜視図。

【図４】 軟質内層及び硬質外層に作用する応力を示す
正面図。

【符号の説明】

１０ コンクリート製まくらぎ １２ まくらぎ本体 １４ 層状弾性体 １６ 凹所 １８ 軟質内層 ２０ 硬質外層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000216047 鉄道軌材工業株式会社 東京都港区芝公園２丁目２番11号 (72)発明者 堀池 高広 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 半坂 征則 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 安藤 勝敏 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 村上 和義 埼玉県上尾市菅谷３丁目105番地 株式会 社フコク内 (72)発明者 高橋 浩一 東京都荒川区東日暮里６−55−11 新日本 エスライト工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 豊人 東京都港区芝公園２丁目２番11号 鉄道軌 材工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート製まくらぎ本体と、該コン
   クリート製まくらぎ本体の砂利道床側に取り付けられる
   弾性体よりなり、 前記弾性体が、コンクリート製まくらぎ本体側に配設さ
   れた軟質内層と該軟質内層の砂利道床側に配設された硬
   質外層よりなる、 弾性体付きコンクリート製まくらぎ。
2. 【請求項２】 前記硬質外層は、金属製、硬質ウレタン
   製及びプラスチック製からなる群から選ばれる材料より
   なる、請求項１記載の弾性体付きコンクリート製まくら
   ぎ。
3. 【請求項３】 前記軟質内層と前記硬質外層とは複数個
   の部分的な接触面で接し合っている、請求項１記載の弾
   性体付きコンクリート製まくらぎ。