JP2003253601A

JP2003253601A - レールの継目構造

Info

Publication number: JP2003253601A
Application number: JP2002059546A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Katayama; 信一片山; Yukio Sato; 幸雄佐藤; Ikuo Watanabe; 郁夫渡辺; Shinichi Hase; 伸一長谷; Ryoji Toeda; 良次戸枝; Kaoru Kinoshita; 薫木下; Shigehiro Nomura; 繁宏野村
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Central Japan Railway Co
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Central Japan Railway Co
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: JP3904948B2

Abstract

(57)【要約】【課題】取付作業が容易で保守の低減を図ることがで
きるレールの継目構造を提供する。【解決手段】レールの継目構造６は、レール２の側面
２ａと継目板３の側面３ａとの間の間隙部Ａに導電部７
が挟み込まれている。導電部７は、側面２ａに側面７ａ
全体が直接接触し、側面３ａに側面７ｂ全体が直接接触
する亜鉛アルミ合金、合金鋳鉄などの中間金属である。
このレールの継目構造６では、従来のレールの継目構造
におけるレールボンドなどを使用せずに軌道回路と帰線
路とを構成することができる。その結果、レールボンド
のリード線部分の切断やろう付け部分の剥がれなどの回
路断線事故が防止されて保守の低減を図ることができ
る。また、側面２ａと側面３ａとの間に中間金属を挟み
込む簡単な取付作業で済むために作業性を向上させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レールの両側側
面にそれぞれ継目板を固定して、このレールの継目部分
をこれらの継目板によって連結するレールの継目構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、従来のレールの継目構造の平
面図である。図１７は、従来のレールの継目構造の縦断
面図である。図１８は、従来のレールの継目構造におけ
るレールボンドの外観図である。なお、図１６では、軌
道を構成する平行な一対のレールのうち一方のみを図示
し、他方については図示を省略する。また、図１７で
は、レールの継目構造を構成する２枚の継目板のうち一
方のみを図示し、他方については図示を省略する。

【０００３】従来のレールの継目構造１０１は、図１６
及び図１７に示すように、間隔を開けて端面が互いに突
き合わされたレール１０２と、このレール１０２の両側
側面１０２ａにそれぞれ固定された継目板１０３と、レ
ール１０２の側面１０２ａに継目板１０３の側面１０３
ａを締結する継目ボルト及びナットなどからなる締結部
材１０４と、レール１０２間の電気的接続を良好にする
ために側面１０２ａに固定されるレールボンド１０５，
１０６などから構成されている。従来のレールの継目構
造１０１では、図１７に示すように、側面１０２ａと側
面１０３ａとが接触部１０２ｂ，１０２ｃ，１０３ｂ，
１０３ｃで接触している。ここで、接触部１０２ｂは、
レール１０２の頭部首下（頭部あご）であり、接触部１
０３ｂは継目板１０３の頭部であり、接触部１０２ｃは
レール１０２の底部上面であり、接触部１０３ｃは継目
板１０３の底部下面である。

【０００４】レールボンド１０５，１０６は、軌道を移
動する列車の存在を検出する軌道回路や、電車線から列
車に供給された電流を変電所に戻す帰線路を構成するた
めにレールの継目部分に取り付けられており、レール１
０２間を通電可能な状態にする。レールボンド１０５，
１０６は、いずれも略同一構造であり、以下ではレール
ボンド１０５について説明する。

【０００５】レールボンド１０５は、図１８に示すよう
に、軟銅線をより合わせた導体１０５ａと、この導体１
０５ａの端部に取り付けられた保護導体１０５ｂ，１０
５ｃと、この保護導体１０５ｂ，１０５ｃに取り付けら
れた端子１０５ｄ，１０５ｅとを備えている。レールボ
ンド１０５の取付方法には、溶接による溶接ボンド方式
や接線子ボルトなどの端子による圧縮端子ボンド方式が
あり、一般的にはガス溶接又はアセチレン溶接によって
端子１０５ｄ，１０５ｅを側面１０２ａにろう付けする
溶接ボンド方式が使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のレールの継目構
造１０１では、まくら木下に道床バラストをつき入れる
つき固めなどの補修作業時に、レールボンド１０５，１
０６のリード線部分を切断したりろう付け部分が剥がれ
るなどの回路断線事故が発生するおそれがある。その結
果、保守に多大な労力がかかり保守費用が負担になって
いた。また、従来のレールの継目構造１０１では、レー
ルボンド１０５，１０６を側面１０２ａにろう付けする
作業が必要であり、取付作業が煩雑で作業時間が長くな
っていた。

【０００７】この発明の課題は、取付作業が容易で保守
の低減を図ることができるレールの継目構造を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、以下に記載
するような解決手段により、前記課題を解決する。な
お、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明す
るが、この実施形態に限定するものではない。請求項１
の発明は、レール（２）の両側側面（２ａ）にそれぞれ
継目板（３）を固定して、このレールの継目部分をこれ
らの継目板によって連結するレールの継目構造であっ
て、前記レールの側面と前記継目板の側面（３ａ）との
間に、前記レールの継目部分を通電可能にする導電部
（５，７，９，１１，１３，１５ａ，２１，２３，２
７）を備え、前記導電部は、前記レールの側面に側面全
体を直接接触させることを特徴とするレールの継目構造
（１，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，
２２，２４，２６）である。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載のレー
ルの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側
面と前記継目板の側面とが接触する接触部（２ｂ，２
ｃ，３ｂ，３ｃ）に挟み込まれる中間金属（５）である
ことを特徴とするレールの継目構造（１）である。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１に記載のレー
ルの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側
面と前記継目板の側面との間の間隙部（Ａ）に挟み込ま
れる中間金属（７）であることを特徴とするレールの継
目構造（６）である。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１に記載のレー
ルの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側
面と前記継目板の側面とが接触する接触部に挟み込まれ
るとともに、前記レールの側面と前記継目板の側面との
間の間隙部に挟み込まれる中間金属（９）であることを
特徴とするレールの継目構造（８）である。

【００１２】請求項５の発明は、請求項３又は請求項４
に記載のレールの継目構造において、前記中間金属は、
前記間隙部の一部に挟み込まれていることを特徴とする
レールの継目構造（１０）である。

【００１３】請求項６の発明は、請求項５に記載のレー
ルの継目構造において、前記中間金属は、前記レールの
側面と前記継目板の側面との接触面以外の表面に耐食用
有機材料層（１１ｃ）を備えることを特徴とするレール
の継目構造である。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１から請求項６
までのいずれか１項に記載のレールの継目構造におい
て、前記導電部は、前記継目板の側面に貼り合わされて
いることを特徴とするレールの継目構造（１２）であ
る。

【００１５】請求項８の発明は、請求項１に記載のレー
ルの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側
面に形成され、前記継目板の側面に形成されためっき層
（１５ｂ）と接触するめっき層（１５ａ）であることを
特徴とするレールの継目構造（１４）である。

【００１６】請求項９の発明は、請求項１から請求項７
までのいずれか１項に記載のレールの継目構造におい
て、前記導電部の側面（１１ｂ）と前記継目板の側面と
の間に絶縁部（１７）を備えることを特徴とするレール
の継目構造（１６）である。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項１から請求項
７までのいずれか１項に記載のレールの継目構造におい
て、前記導電部の側面（９ｂ）と前記継目板の側面との
間と、前記レールの側面と前記継目板の側面とが接触す
る接触部の間とに絶縁部（１９）を備えることを特徴と
するレールの継目構造（１８）である。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項１から請求項
１０までのいずれか１項に記載のレールの継目構造にお
いて、前記導電部は、前記継目板と同じ長さであること
を特徴とするレールの継目構造（２０）である。

【００１９】請求項１２の発明は、請求項１から請求項
１１までのいずれか１項に記載のレールの継目構造にお
いて、前記導電部は、前記レールの継目部分で分離され
ていることを特徴とするレールの継目構造（２２）であ
る。

【００２０】請求項１３の発明は、請求項１２に記載の
レールの継目構造において、前記導電部は、分離された
部分がリード線（２５）で接続されていることを特徴と
するレールの継目構造（２４）である。

【００２１】請求項１４の発明は、請求項１２に記載の
レールの継目構造において、前記導電部は、前記レール
に前記継目板を固定する継目板ボルトを挿入する継目孔
（３ｄ）部分で分離されていることを特徴とするレール
の継目構造（２６）である。

【００２２】請求項１５の発明は、請求項１から請求項
１４までのいずれか１項に記載のレールの継目構造にお
いて、前記導電部は、亜鉛アルミ合金、合金鋳鉄又は鉄
系焼結合金であることを特徴とするレールの継目構造で
ある。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、図面を参
照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明す
る。図１は、この発明の第１実施形態に係るレールの継
目構造の平面図である。図２は、この発明の第１実施形
態に係るレールの継目構造の縦断面図である。以下で
は、図１６及び図１７に示す部材と同一の部材について
は、対応する番号を付して詳細な説明を省略する。

【００２４】レールの継目構造１は、レール２の両側側
面２ａにそれぞれ継目板３を固定して、このレール２の
継目部分をこれらの継目板３によって連結した構造であ
る。レールの継目構造１は、図１及び図２に示すよう
に、レール２と、継目板３と、締結部材４と、導電部５
などから構成されており、レール２の側面２ａと継目板
３の側面３ａとの間に導電部５を備える。

【００２５】導電部５は、レール２の継目部分を通電可
能にする部分である。導電部５は、図２に示すように、
側面２ａに側面５ａ全体を直接接触させた状態で、側面
２ａと側面３ａとが接触する接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，
３ｃに挟み込まれる中間金属である。導電部５は、例え
ば、無酸素銅、アルミ青銅、アルミニウム合金、亜鉛、
亜鉛アルミ合金、機械構造用炭素鋼鋼材、合金鋳鉄、ス
テンレス鋼、鉄系焼結合金などである。導電部５は、薄
板状に形成されており、導電部５の高さは継目板３の高
さと略同一であり、導電部５の厚さは略均一である。導
電部５の側面形状は、側面２ａと側面５ａ全体とが密着
するように、側面２ａの形状と略同一形状に形成されて
いる。

【００２６】次に、この発明の第１実施形態に係るレー
ルの継目構造の作用を説明する。図２に示すように、側
面２ａに側面５ａを位置決めして接触させた状態で、接
触部２ｂ，２ｃと接触部３ｂ，３ｃとの間で導電部５を
挟み込むように継目板３を装着する。そして、締結部材
４によってレール２に継目板３を締結すると、側面５ａ
全体と側面２ａとが密着する。その結果、図１に示すよ
うに、レール２を流れる帰線電流と信号電流とがレール
２から導電部５を通じて継目板３に矢印方向に流れると
ともに、この継目板３から導電部５を通じてレール２に
流れて、レール２の継目部分が通電可能な状態になる。

【００２７】この第１実施形態に係るレールの継目構造
には、以下に記載するような効果がある。 (1) この第１実施形態では、側面２ａと側面３ａとの間
にレール２の継目部分を通電可能にする導電部５を備え
る。このため、図１６に示すレールボンド１０５，１０
６及びこれらを取り付けるためのろう付けや接線子ボル
トなどを必要としない軌道回路と帰線路とを構成するこ
とができる。その結果、レールボンド１０５，１０６の
リード線部分の切断やろう付け部分の剥がれなどの回路
断線事故が防止されて保守の低減を図ることができる。

【００２８】(2) この第１実施形態では、側面２ａに側
面５ａ全体が直接接触する。その結果、側面２ａに側面
５ａを部分的に接触させる場合や接着剤などを使用して
貼り付ける場合に比べて、導電率を高くすることができ
るとともに、継目板３や導電部５などの交換時に接着剤
を側面２ａ，５ａから除去する手間が省けて作業性を向
上させることができる。

【００２９】(3) この第１実施形態では、導電部５は側
面２ａと側面３ａとが接触する接触部２ｂ，２ｃ，３
ｂ，３ｃに挟み込まれる中間金属である。その結果、レ
ールの継目構造の基本構成を変更せずにレールボンド１
０５，１０６を省略することができるとともに、接触部
２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃに中間金属を挟み込む簡単な取
付作業で済むために作業性を向上させることができる。

【００３０】（第２実施形態）図３は、この発明の第２
実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。こ
のレールの継目構造６は、図３に示すように、側面２ａ
と側面３ａとの間の間隙部（空間部）Ａに導電部７が挟
み込まれている。導電部７は、側面２ａに側面７ａ全体
が直接接触し、側面３ａに側面７ｂ全体が直接接触する
中間金属である。導電部７の側面形状は、側面２ａに側
面５ａが嵌合し側面３ａに側面５ｂが嵌合して、側面２
ａ，３ａに側面５ａ，５ｂ全体が密着するように、側面
２ａ，３ａの形状と略同一形状に形成されている。この
第２実施形態では、第１実施形態に比べて導電部７の接
触面積が広くなり導電率がより一層向上するとともに、
側面２ａや側面３ａに導電部７を容易に位置決めして取
り付けることができる。

【００３１】（第３実施形態）図４は、この発明の第３
実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。こ
のレールの継目構造８は、図４に示すように、接触部２
ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃと間隙部Ａとに導電部９が挟み込
まれている。導電部９は、図２に示す導電部５と図３に
示す導電部７とを一体にした中間金属である。この第３
実施形態では第１実施形態及び第２実施形態に比べて導
電部９の接触面積が広くなり導電率がより一層向上す
る。

【００３２】（第４実施形態）図５は、この発明の第４
実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。こ
のレールの継目構造１０は、図５に示すように、間隙部
Ａの一部に導電部１１が挟み込まれている。導電部１１
は、側面２ａと側面３ａとが略平行になる位置に挟み込
まれた中間金属である。導電部１１は、断面が略四角形
状であり、導電部１１の厚さは間隙部Ａの幅と略同一に
形成されている。導電部１１は、側面２ａ，３ａと接触
する接触面１１ａ，１１ｂを有し、この接触面１１ａ，
１１ｂ以外の表面にエポキシ樹脂、塩化ビニル及びポリ
エチレンなどの有機材料からなる耐食用有機材料層１１
ｃが形成されている。耐食用有機材料層１１ｃは、全部
又は一部を省略してもよい。この第４実施形態では、第
２実施形態及び第３実施形態に比べて製造が容易で製造
コストが安価になるとともに、コンパクトで取付作業が
容易であり、防食効果を向上させることができる。

【００３３】（第５実施形態）図６は、この発明の第５
実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。こ
のレールの継目構造１２は、図６に示すように、導電部
１３が継目板３に貼り合わされている。導電部１３は、
図３に示す導電部７と略同一形状であり、レール２の側
面２ａに側面１３が接触する中間金属である。導電部１
３は、側面３ａに側面１３ｂを鍛接、鋳込、溶接などす
ることで継目板３に貼り合わされており、継目板３と導
電部１３とが貼り合わされたクラッド構造である。この
第５実施形態では、側面２ａと側面１３ａとが一面で接
触するため、第１実施形態〜第４実施形態に比べてより
一層耐食性を向上させることができる。

【００３４】（第６実施形態）図７は、この発明の第６
実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。こ
のレールの継目構造１４は、図７に示すように、側面２
ａと側面３ａとに亜鉛めっきなどによって導電部１５が
形成されており、この導電部１５はめっき層１５ａ，１
５ｂから構成されている。この第６実施形態では、めっ
き層１５ａ，１５ｂの一部が接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，
３ｃで直接接触するため、第５実施形態に比べて導電率
が向上し耐食性を向上させることができる。

【００３５】（第７実施形態）図８は、この発明の第７
実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。こ
のレールの継目構造１６は、図８に示すように、側面１
１ｂと側面３ａとの間に絶縁性テープなどからなる絶縁
部１７を備える。絶縁部１７は、帰線電流と信号電流と
が導電部１１から継目板３に流れるのを防止して、これ
らの電流がレール２から導電部１１を通じてレール２に
流れるようにする。この第７実施形態では、ショットブ
ラストをかけた錆のない新品の継目板３を使用すること
が好ましい。この第７実施形態では、側面１１ｂと側面
３ａとの間が絶縁されているので、第１実施形態〜第６
実施形態に比べてレール２と継目板３との防食効果を向
上させることができる。

【００３６】（第８実施形態）図９は、この発明の第８
実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。こ
のレールの継目構造１８は、図９に示すように、側面９
ｂと側面３ａとの間と接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃの
間とに絶縁性テープなどからなる絶縁部１９が形成され
ている。この第８実施形態では、レール２と継目板３と
が直接接触するのを絶縁部１９が阻止し、帰線電流と信
号電流とが導電部９から継目板３に流れるのを完全に防
止するので、第７実施形態に比べてより一層防食効果を
向上させることができる。

【００３７】（第９実施形態）図１０は、この発明の第
９実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。こ
のレールの継目構造２０は、図１０に示すように、継目
孔と対応する位置に貫通孔２１ａを有する導電部２１が
継目板３と同じ長さである。この第９実施形態では、導
電部２１の長さ方向の全域が側面２ａ，３ａと接触する
ために接触面積が広くなり導電率を向上させることがで
きる。

【００３８】（第１０実施形態）図１１は、この発明の
第１０実施形態に係るレールの継目構造の側面図であ
る。このレールの継目構造２２は、図１０に示すよう
に、貫通孔２３を有する導電部２３がレール２の継目部
分（継目板３の中央部）で分離されている。この第１０
実施形態では、継目部分を列車が走行するときに導電部
２３の中央部に荷重が加わらず応力集中が発生しないた
め継目部の破損を防止することができる。

【００３９】（第１１実施形態）図１２は、この発明の
第１１実施形態に係るレールの継目構造の側面図であ
る。このレールの継目構造２４は、図１２に示すよう
に、導電部２３の分離された部分がリード線２５で接続
されているため、継目板３の導電率が低下したときにこ
のリード線２５を補助的な導電部として利用することが
できる。

【００４０】（第１２実施形態）図１３は、この発明の
第１２実施形態に係るレールの継目構造の側面図であ
る。このレールの継目構造２６は、図１３に示すよう
に、レール２に継目板３を固定する継目板ボルトを挿入
する継目孔３ｄとレール２の継目部分とで導電部２７が
分離されている。この第１２実施形態では、継目部分を
列車が走行するときに導電部２７に荷重が加わるのを防
止することができる。

【００４１】（他の実施形態）この発明は、以上説明し
た実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変
更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例
えば、この第１実施形態〜第１２実施形態では、Ｉ型継
目板を例に挙げて説明したが、Ｌ型継目板や短冊型継ぎ
目板などについてもこの発明を適用することができる。
また、この第１実施形態〜第１２実施形態では、中間金
属以外の導電性樹脂などを使用することができる。さら
に、この第３実施形態では、図４に示す間隙部Ａにおけ
る導電部９の一部を、図５に示す導電部１１に代えても
よい。

【００４２】

【実施例】次に、この発明の実施例について説明する。
図１４は、この発明の実施例に係るレールの取付構造の
小型試験片による評価方法を説明するための試験工程図
である。（材料の選定（Ｓ１００））中間金属を選定する場合に
は、レールと継目板の材質が鉄系材料であるため、鉄(F
e)よりもイオン化傾向が大きく、鉄を腐食させ難い材料
を選定する必要がある。実用的な材料としては、亜鉛(Z
n)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)が選定され、
使用するにあたってはこれらの合金系が実用的である。
また、鉄よりもイオン化傾向が小さい材料であっても、
銅(Cu)などは導電性が良いので試験用として確認する必
要があり、同じ鉄系材料であって材質の異なるものも一
緒に選定した。中間金属には、銅系材料として無酸素銅
(Cu)とアルミ青銅(Cu-Al合金)、アルミニウム系材料と
してアルミニウム合金(A2024,A3003,A5052,A6061)、亜
鉛系材料として亜鉛(Zn)と亜鉛アルミ合金(Zn-Al合
金)、鉄系材料として機械構造用炭素鋼鋼材(S45C)、合
金鋳鉄(NHF)、ステンレス鋼(SUS304)及び鉄系焼結合金
(TF5A)を選定した。中間金属の機械的特性について引張
試験とビッカース硬さ試験とを行ったところ、中間金属
の引張強さと硬さ値はいずれの中間金属もレールに比べ
て低かった。

【００４３】（小型試験片の製作（Ｓ１１０））実物大
試験片を製作する前に、基礎的なデータを得るために小
型試験片を製作した。Ｌ型試験片は、薄板状に加工した
レール、中間金属及び継目板を重ね合わせて絶縁性プラ
スチックのなべ子ねじで固定した小型試験片である。Ｈ
型試験片は、Ｌ型試験片と略同一構造であり、薄板状に
加工したレール、継目板及び中間金属の両側側面に切欠
部を有する小型試験片である。レールには、新幹線用の
普通レール(JIS-E1101)の６０ｋｇレールを使用し継目
板にはレールを代用した。

【００４４】（腐食試験（Ｓ１２０））腐食試験には、
強酸や強アルカリを用いる方法があるが実際の使用条件
を考慮し、架線金具の腐食試験などで用いる塩水噴霧試
験方法(JIS-Z2371)によってレールと中間金属との耐食
性を短期間に調べた。塩水噴霧試験は、試験溶液５±
０．５％塩化ナトリウム水溶液（ｐＨ６．５〜７．
２）、試験温度４５°Ｃ、試験時間５００時間で行っ
た。

【００４５】（外観調査（Ｓ１３０））腐食試験後の試
験片の状態を観察して、腐食による外観状態の変化を調
査した。その結果、試験片は、いずれも激しく腐食が進
行し全体が錆で覆われていた。銅系材料については、レ
ールの部分は腐食が大きく進行していたが、中間金属の
状態はいずれもレールとの接触部が良好な状態であっ
た。アルミニウム系材料については、レールの部分は腐
食が大きく進行しており、中間金属の状態はいずれも白
い腐食性生物ができて大きく腐食していた。亜鉛系材料
については、レールの部分は腐食が大きく進行していた
が、中間金属の状態はいずれもレールとの接触部が良好
な状態であった。しかし、試験片の側面では材料の一部
が失われていた。鉄系材料については、レールの部分は
腐食が大きく進行していたが、中間金属の状態はいずれ
もレールとの接触部が良好な状態であった。特に、合金
鋳鉄は、レールとの接触部外側が腐食して密着性がでて
せきとなっており、中心部には腐食が認められず良好な
状態であった。

【００４６】（重量測定（Ｓ１４０））腐食試験後の試
験片の腐食減量を測定して、腐食による各試験片の重量
変化を調査した。Ｈ型試験片について、各試験片の酸化
物を除去した後に重量を測定して腐食減量を求めた。そ
の結果、試験片の表面積が小さく試験期間が短いため、
亜鉛と鉄系焼結合金の一部を除き大幅な重量変化は見ら
れなかった。傾向としては、中間金属が鉄系材料とステ
ンレスである場合には腐食減量が小さかった。

【００４７】（金属組織観察（Ｓ１５０））腐食試験後
のレールと中間金属の金属組織を観察して、腐食による
各試験片の金属組織の変化を調査した。銅系材料につい
ては、中間金属の状態はいずれもレールとの接触部が最
も良好であったが、レールの状態は表面で腐食が大きく
進行し、中間金属との接触部分でも腐食が多い状態であ
った。アルミニウム系材料については、レール及び中間
金属の状態はいずれの材料も腐食が大きく進行してい
た。亜鉛系材料についてはレールは表面の部分で腐食が
大きく進行しているが、中間金属との接触部分は良好で
あった。鉄系金属については、レールは表面の部分で腐
食が大きく進行しているが、中間金属との接触部分は合
金鋳鉄が良好である。中間金属の状態は、いずれもレー
ルとの接触部において良好であった。

【００４８】（電気抵抗測定（Ｓ１６０））中間金属が
挟み込まれた状態で腐食試験後のレールと継目板との間
に電気を流して試験片の電気抵抗を測定し、腐食による
試験片の接触電気抵抗の変化を調査した。測定装置は、
テスタの１Ωレンジと１０００Ｖ絶縁抵抗計を使用し
た。試験片の形状に関わらず全体的に高い抵抗値である
が、亜鉛アルミ合金と合金鋳鉄が腐食環境の中で抵抗が
小さかった。

【００４９】（引張試験（Ｓ１７０））腐食試験後の試
験片の引張強さを測定し、腐食による各試験片の引張強
さの変化を調査した。重量測定後のＨ型試験片について
引張試験を行って最大荷重を求め、新品の最大荷重に対
する腐食試験後の最大荷重減少率を求めた。新品の最大
荷重は平均値を用いた。その結果、中間金属について
は、無酸素銅、アルミ青銅及びステンレスの最大荷重減
少率が小さく、亜鉛と合金鋳鉄がレールに対する腐食性
が小さかった。

【００５０】（材料の評価（Ｓ１８０））腐食試験の結
果からレールに対する腐食性が少なく、電気的特性の良
好な材料を重要な要因と考えると、亜鉛アルミ合金と合
金鋳鉄を優れた中間金属の材料として選定した。また、
その次に優れた中間金属の材料として、レールに対する
腐食性は大きいが耐食性がよいアルミ青銅、ステンレス
鋼及び鉄系焼結合金を選定した。

【００５１】図１５は、この発明の実施例に係るレール
の取付構造の大型試験片による評価方法を説明するため
の試験工程図である。（大型試験片の製作（Ｓ２００））大型試験片として、
TYPE I〜IIIの３種類の形状について実物大試験片を製
作した。TYPE Iは、第４実施形態（耐食用有機材料層１
１ｃは省略）と第１２実施形態とを組み合わせた形状で
あり、TYPE IIは第２実施形態と第１２実施形態とを組
み合わせた形状であり、TYPE IIIは第２実施形態と第１
０実施形態とを組み合わせた形状である。合金鋳鉄につ
いては、TYPE II,IIIの形状が複雑で加工が難しいため
簡単な形状のTYPE Iのみを製作した。亜鉛アルミ合金に
ついては、加工性は特に問題とはならないため全てのTY
PE I〜IIIを製作した。製作後の試験片には、表面に大
きな割れや欠陥などの異常が認められなかった。大型試
験片の組立には、実物の６０ｋｇレール（１ｍ）２本、
継目板２枚、継目板ボルト及びナットを使用し、レール
と継目板は新品のものにショットブラストをかけ、組立
前に表面を脱脂して汚れと油分とを取り除いた。そし
て、中間金属の隅部に瞬間接着剤を塗布して継目板に仮
止めして、継目板ボルト及びナットを５００Ｎ・ｍのト
ルクで締め付けて組み立てた。

【００５２】（腐食試験（Ｓ２１０））大型試験片を塩
水噴霧が可能な恒温室に設置し、交流電流２５０Ａを通
電しながら塩水を噴霧した。腐食試験は、塩水濃度５
％、１８リットル／日の割合で７日間行った。

【００５３】（振動基礎試験（Ｓ２２０））列車走行に
よる振動が大型試験片に与える影響を明らかにするため
に、腐食試験後の大型試験片を用いて振動試験を行い、
インサート材の破壊の有無、信号や電気抵抗などの変化
を調べた。振動基礎試験は、継目部分の中央部に列車荷
重が繰り返し負荷されるモデルを想定して、油圧及び電
気油圧式疲労試験機を用いて繰り返し３点曲げ試験を行
った。継目部分の発生応力は、列車の輪重、速度、まく
ら木による支持方法、遊間、継目部の段違い量、継目板
ボルトの緊締量及び継目板の摩擦程度などによって異な
るため、実際の使用条件による継目部分の力学的条件を
室内試験で忠実に再現することは難しい。このため、こ
の振動基礎試験では、実際の線路と同じような荷重条件
を設定せずに、新幹線の一般軌道上での輪重を試験荷重
と考えて試験した。試験荷重は、新幹線の一般軌道にお
ける輪重が列車速度２００ｋｍ／ｈまでは約７８．４ｋ
Ｎ（８．０ｔｏｎ）と略一定であるため、この輪重のさ
らに２５％増しの９８ｋＮ（１０ｔｏｎ）に設定した。
振動基礎試験は、全試験片が折損することなく初期の目
標繰り返し数である３００万回まで行った。

【００５４】（外観調査（Ｓ２３０））腐食試験前、腐
食試験後及び振動基礎試験後の大型試験片の外観を観察
した。その結果、腐食試験後の大型試験片については、
全体が激しく腐食しているが、継目板との接合部には外
観的に大きな異常は認められず、振動基礎試験後の大型
試験片についても特に異常は認められなかった。

【００５５】（電気抵抗測定（Ｓ２４０））腐食試験
前、腐食試験後及び振動基礎試験後の大型試験片の電気
抵抗を測定した。電気抵抗は、組み立てた試験片（長さ
１ｍ＋１ｍ）の端部から５ｃｍの位置に設けられた電流
端子用の孔と孔との間（測定間距離１９０ｃｍ）で測定
した。表１は、大型試験片の電気抵抗の測定結果であ
る。

【００５６】

【表１】

【００５７】電気抵抗は、表１に示すように、腐食試験
後及び振動基礎試験後でμΩレベルであり、全ての大型
試験片が振動基礎試験後に増加した。材質による変化で
は、亜鉛アルミ合金のほうが合金鋳鉄よりも電気抵抗が
小さく、形状による違いではTYPE IIIが最も電気抵抗が
小さかった。電気抵抗増加率では、亜鉛アルミ合金のTY
PE Iが一番増加率が小さく合金鋳鉄のTYPE Iが二番目に
増加率が小さかった。

【００５８】（軌道回路としての評価（Ｓ２５０））腐
食試験前、腐食試験後及び振動基礎試験後の大型試験片
のインピーダンスを測定して、このインピーダンスの変
化を評価した。測定方法は、大型試験片を含む継目板で
接続された短レールの両端に２００ｍＡ程度の電流を流
し、このときの電流値、電圧値、電流の位相及び電圧の
位相を測定してインピーダンスを算出した。周波数は、
５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの間で測定した。各大型試験片と
も１ｋＨｚでは、腐食試験前は２．５〜３．０ｍΩ、腐
食試験後は６．５〜７．３ｍΩ、振動基礎試験後は５．
９〜７．０ｍΩであった。インピーダンス値の関係は、
腐食試験前＜腐食試験後≒振動基礎試験後であった。腐
食試験前後のインピーダンス値の増加は、各大型試験片
とも１ｋＨｚにおいて５ｍΩ以内であり、１０ｋＨｚに
おいて４０ｍΩ程度であった。また、同一状態における
各大型試験片間でのインピーダンス値に差異は殆ど見ら
れなかった。

【００５９】試作した大型試験片が腐食試験後又は振動
基礎試験後に軌道回路に与える影響を、新幹線のＡＴＣ
において使用される帯域である１ｋＨｚにおける受信端
電圧の減衰量及び短絡電流の減少量で評価した。１ｋＨ
ｚにおける腐食試験後又は振動基礎試験後のインピーダ
ンス値は、各大型試験片とも５．９ｍΩ〜７．３ｍΩと
１０．０ｍΩ以下であった。２５ｍの短尺レールで４０
０ｍの軌道回路を構成したときの継目板部分の抵抗値に
よる受信端電圧の減衰値をシミュレーション計算する
と、継目板の抵抗値が１０．０ｍΩのときの受信端電圧
の減衰値は僅か０．１９ｄＢである。その結果、腐食後
及び振動後において１ｋＨｚ付近を用いる軌道回路の受
信レベルに与える影響は、いずれの大型試験片について
も殆どないと考えられる。

【００６０】また、同じ条件で列車による短絡電流値を
シミュレーション計算すると、継目板の抵抗値が０ｍΩ
のときの短絡電流値が１７６４．７ｍＡであるのに対し
て、継目板の抵抗値が１０ｍΩのときは１７２３．０ｍ
Ａであり、０ｍΩのときに比べて２．４％の減少であっ
た。その結果、腐食後及び振動後において１ｋＨｚ付近
を用いる軌道回路の短絡電流に与える影響は、いずれの
大型試験片についても殆どないと考えられる。

【００６１】（帰線回路としての評価（Ｓ２６０））き
電回路から見た場合に、レールは帰線回路としての役割
を持っており、継目部分の抵抗は電圧降下に大きな影響
を与えるため、継目部分の抵抗は小さいほうが望まし
い。試料のレール（６０ｋｇ／ｍ）の電気抵抗を測定す
ると２２．０μΩ／ｍであった。組立品（２ｍ）の継目
部における抵抗増の最大値は、振動基礎試験後の合金鋳
鉄の１０．５μΩであり、試料のレールの１ｍにおける
抵抗の約半分であり、その他の大型試験片の抵抗増はこ
れ以下であり非常に小さな値であった。また、継目部分
の接触状況を類推するために、直流電流１０００Ａを１
分間組立品に通電して継目部分の温度を測定した。継目
部分の接触状態が点接触などになっていれば発熱すると
考えられるが、腐食試験前、腐食試験後及び振動基礎試
験後のいずれにおいても温度の上昇は認められず、良好
な結果であった。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、レールの側面と継目板の側面との間で接触して、レ
ールの継目部分を通電可能にする導電部を備え、この導
電部はレールの側面に側面を直接接触させるので、取付
作業が容易で保守の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係るレールの継目構
造の平面図である。

【図２】この発明の第１実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図３】この発明の第２実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図４】この発明の第３実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図５】この発明の第４実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図６】この発明の第５実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図７】この発明の第６実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図８】この発明の第７実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図９】この発明の第８実施形態に係るレールの継目構
造の縦断面図である。

【図１０】この発明の第９実施形態に係るレールの継目
構造の側面図である。

【図１１】この発明の第１０実施形態に係るレールの継
目構造の側面図である。

【図１２】この発明の第１１実施形態に係るレールの継
目構造の側面図である。

【図１３】この発明の第１２実施形態に係るレールの継
目構造の側面図である。

【図１４】この発明の実施例に係るレールの取付構造の
小型試験片による評価方法を説明するための試験工程図
である。

【図１５】この発明の実施例に係るレールの取付構造の
大型試験片による評価方法を説明するための試験工程図
である。

【図１６】従来のレールの継目構造の平面図である。

【図１７】従来のレールの継目構造の縦断面図である。

【図１８】従来のレールの継目構造におけるレールボン
ドの外観図である。

【符号の説明】

１，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２
２，２４，２６レールの継目構造２レール２ａ側面２ｂ，２ｃ接触部３継目板３ａ側面３ｂ，３ｃ接触部３ｄ継目孔４締結部材５，７，９，１１，１３，１５，２１，２３，２７導
電部５ａ，７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂ，１１ａ，１１ｂ，１３
ａ，１３ｂ側面１１ｃ耐食用有機材料層１５ａ，１５ｂめっき層１７，１９絶縁部Ａ間隙部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤幸雄東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者渡辺郁夫東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者長谷伸一東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者戸枝良次愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者木下薫愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者野村繁宏愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レールの両側側面にそれぞれ継目板を固
定して、このレールの継目部分をこれらの継目板によっ
て連結するレールの継目構造であって、前記レールの側面と前記継目板の側面との間に、前記レ
ールの継目部分を通電可能にする導電部を備え、前記導電部は、前記レールの側面に側面全体を直接接触
させること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項２】請求項１に記載のレールの継目構造にお
いて、前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面と
が接触する接触部に挟み込まれる中間金属であること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項３】請求項１に記載のレールの継目構造にお
いて、前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面と
の間の間隙部に挟み込まれる中間金属であること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項４】請求項１に記載のレールの継目構造にお
いて、前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面と
が接触する接触部に挟み込まれるとともに、前記レール
の側面と前記継目板の側面との間の間隙部に挟み込まれ
る中間金属であること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項５】請求項３又は請求項４に記載のレールの
継目構造において、前記中間金属は、前記間隙部の一部に挟み込まれている
こと、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項６】請求項５に記載のレールの継目構造にお
いて、前記中間金属は、前記レールの側面と前記継目板の側面
との接触面以外の表面に耐食用有機材料層を備えるこ
と、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項７】請求項１から請求項６までのいずれか１
項に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記継目板の側面に貼り合わされている
こと、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項８】請求項１に記載のレールの継目構造にお
いて、前記導電部は、前記レールの側面に形成され、前記継目
板の側面に形成されためっき層と接触するめっき層であ
ること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項９】請求項１から請求項７までのいずれか１
項に記載のレールの継目構造において、前記導電部の側面と前記継目板の側面との間に絶縁部を
備えること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１０】請求項１から請求項７までのいずれか
１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部の側面と前記継目板の側面との間と、前記レ
ールの側面と前記継目板の側面とが接触する接触部の間
とに絶縁部を備えること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１１】請求項１から請求項１０までのいずれ
か１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記継目板と同じ長さであること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１２】請求項１から請求項１１までのいずれ
か１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記レールの継目部分で分離されている
こと、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１３】請求項１２に記載のレールの継目構造
において、前記導電部は、分離された部分がリード線で接続されて
いること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１４】請求項１２に記載のレールの継目構造
において、前記導電部は、前記レールに前記継目板を固定する継目
板ボルトを挿入する継目孔部分で分離されていること、を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１５】請求項１から請求項１４までのいずれ
か１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、亜鉛アルミ合金、合金鋳鉄又は鉄系焼結
合金であること、を特徴とするレールの継目構造。