JP2004270294A

JP2004270294A - レール敷設方法及びレール敷設構造

Info

Publication number: JP2004270294A
Application number: JP2003062629A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Yamamoto; 隆一山本; Yasuto Fukada; 康人深田
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】両側レールの狂い、走行する台車に加わる振動、発生する騒音を抑えることができるレール敷設方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、台車２が走行するレール１２，１３を軌道に沿って複数のまくらぎ１１，１１，…上に敷設するレール敷設方法に関するものである。レール１２，１３を敷設するにあたって、一方のレール１２の継目１２ａからその継目１２ａに最も近い他方のレール１３の継目１３ａまでの軌道に沿った継目間距離ｓを、隣り合う二本のまくらぎ１１，１１の間のまくらぎ間距離ｄ以上、台車２の軸間距離Ｌ未満とするように、二本のレール１２，１３を敷設する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二本のレールを敷設するレール敷設方法及びレール敷設構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二本のレールの継目の配置の方式としては、相対式と相互式がある（例えば、非特許文献１参照。）。相対式とは、直線部においては両側レールの継目の位置は軌道中心線に直角とし、曲線部においては両側レールの継目を法線方向に一致させる方式である。つまり、相対式では、一方のレールの継目とその継目に最も近い対側レールの継目とを結ぶ線は、直線部にあっては軌道に対して直交し、曲線部にあっては両側レールの継目における法線となる。相互式とは、一方のレールの継目と対側レールの継目とを軌道に沿って交互に配置させる方式である。特に、継目を相互式に設ける場合には、継目の位置を対側レールの中央からレール長の４分の１とする。
【０００３】
【非特許文献１】
施設局保線課編集委員会編、「線路整備心得」、株式会社鉄道現業社、昭和５４年１１月１５日、ｐ．４７−５０
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように相互式に継目を配置した場合、構造上周期的な通りと水準の逆位相狂いが生じやすく望ましくない。また、相対式に継目を配置した場合では、走行している台車の左右両輪が同時に継目を通過するから、台車に加わる振動が大きく、また騒音も大きい。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、両側レールの狂い、走行する台車に加わる振動、発生する騒音を抑えることができるレール敷設方法及びレール敷設構造を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、
二軸台車（例えば、台車２）が走行する二本のレール（例えば、レール１２，１３）を軌道に沿って複数のまくらぎ（例えば、まくらぎ１１，１１，…）上に敷設するレール敷設方法において、
一方のレールの継目（例えば、継目１２ａ）からその継目に最も近い他方のレールの継目（例えば、継目１３ａ）までの軌道に沿った継目間距離（例えば、継目間距離ｓ）を、隣り合う二本のまくらぎの間隔（例えば、まくらぎ間距離ｄ）以上、二軸台車の二軸の間隔（例えば、軸間距離Ｌ）未満とするように、二本のレールを敷設することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレール敷設方法において、
一方のレールの継目からその継目に最も近い他方のレールの継目までの軌道に沿った継目間距離を、車輪の軸間の間隔と隣り合う二本のまくらぎの間隔との差以下とするように、二本のレールを敷設することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、
二軸台車（例えば、台車２）が走行する二本のレール（例えば、レール１２，１３）が軌道に沿って複数のまくらぎ（例えば、まくらぎ１１，１１，…）上に敷設されてなるレール敷設構造において、
一方のレールの継目（例えば、継目１２ａ）からその継目に最も近い他方のレールの継目（例えば、継目１３ａ）までの軌道に沿った継目間距離（例えば、継目間距離ｓ）が、隣り合う二本のまくらぎの間隔（例えば、まくらぎ間距離ｄ）以上、二軸台車の二軸の間隔（例えば、軸間距離Ｌ）未満となるように、二本のレールが敷設されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１、請求項２及び請求項３に記載の発明では、継目間距離が、二軸の間隔未満となっているため、走行している一台の台車のうち同時に継目に重なる車輪の数は一輪のみであり、一輪の車輪が継目に重なっている場合には他の三輪の車輪は継目に重なることはない。従って、従来のように相対式に両側レールの継目を配置した場合と比較しても、本発明では台車及び継目に発生する衝撃を抑えることができ、車輪が継目を通過する時の騒音も抑えることができる。継目に発生する衝撃を抑えることで、まくらぎ及び道床に加わる衝撃を抑えることができ、更にレールの寿命を延ばすことができる。
また、一輪の車輪が継目に重なっている場合には他の三輪の車輪は継目に重なることはないから、台車を安定してレール上を走行させることができる。
また、継目間距離が二軸間の間隔より小さいことにより、レールの軌道狂い進みを抑えることができ、軌道の保守にも好ましい。
【００１０】
また、継目間距離が隣り合う二本のまくらぎの間隔以上であるため、隣り合う二本のまくらぎの間には二つ以上の継目が配置されない。仮に隣り合う二本のまくらぎの間に両側レールの継目が配置された場合、その間を通過する一対の車輪が通過しているときには両側の継目が同時に下に変位し、両側レールの継目に加わる衝撃・応力が大きくなる。しかしながら、本発明では隣り合う二本のまくらぎの間には二つ以上の継目が配置されないから、継目に加わる衝撃・応力を小さくすることができる。
【００１１】
特に、請求項２に記載の発明のように、継目間距離を、車輪の軸間の間隔と隣り合う二本のまくらぎの間隔との差以下とすることによって、例えば二軸台車の前軸の一方の車輪が継目に重なった場合には、前軸における左右のレール変位の差と逆の変位の差が後軸に発生することもなくなり、二軸台車にねじれが発生することもなくなり、二軸台車が安定して走行することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明の具体的な態様について説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
図１は、本発明が適用された鉄道用のレール敷設構造上を走行する二台の車両１，１を示した側面図であり、図２は、二台の車両１，１を示した平面図である。
【００１３】
各車両１は、敷設された二本のレール１２，１３上を走行する二台の台車２，２と、二台の台車２，２に搭載された車体３と、を具備する。各台車２は前後左右に四つの車輪２ａ，２ａ，２ａ，２ａを備え、前側であっても後ろ側であっても左右に対向した二つの車輪２ａ，２ａは同軸となっている。つまり、これら台車２は二軸台車であり、これら車両１は四軸車両である。各台車２のうち前の車輪２ａ，２ａの軸から後ろの車輪２ａ，２ａの軸までの間隔を軸間距離Ｌで表す。軸間距離Ｌは、台車２の種類にもよるが、２１００ｍｍから２５００ｍｍ程度である。
【００１４】
図３は、敷設された二本のレール１２，１３の敷設構造を示した平面図である。
道床には、複数のまくらぎ１１，１１，…が実質的に等間隔に配列された状態で固定されている。隣り合う二本のまくらぎ１１，１１の間隔を、まくらぎ間距離ｄで表す。まくらぎ１１がＰＣまくらぎである場合、２５ｍ当たり３９本から４４本のまくらぎ１１が設けられており、まくらぎ１１が木まくらぎの場合、２５ｍ当たり３７本から４８本のまくらぎ１１が設けられている。２５ｍ当たり３７本のまくらぎ１１が設けられている場合、まくらぎ間距離ｄは約６７６ｍｍであるから、まくらぎ間距離ｄは軸間距離Ｌより小さい。
【００１５】
まくらぎ１１，１１，…上には、二本のレール１２，１３が敷設されている。何れのレール１２，１３も、単位となる複数の基本長レール１４を長手方向に継ぎ合わせて成る。レール１２の継目１２ａ，１２ａ，…及びレール１３の継目１３ａ、１３ａ，…は、溶接による継目であっても良いし、継目板等の継目構造による継目であっても良い。また、継目１２ａ，１２ａ，…及び継目１３ａ，１３ａ，…は、全て同じ種類の継目であっても良いし、一部に別の種類の継目があっても良い。また、継目１２ａ、１２ａ，…及び継目１３ａ，１３ａ，…には、遊間があっても良い。
【００１６】
これら二本のレール１２，１３は、相互式の継目で敷設されている。つまり、軌道に沿うと、レール１２の継目１２ａとレール１３の継目１３ａが交互になっている。両側レール１２，１３の最も近い継目１２ａ，１３ａの軌道に沿った継目間距離ｓは、まくらぎ間距離ｄ以上であり、軸間距離Ｌ未満である。更に望ましくは、継目間距離ｓは、まくらぎ間距離ｄ以上であり、（軸間距離Ｌ−まくらぎ間距離ｄ）以下である。ここで、継目間距離ｓとは、一方のレール１２の継目１２ａよりレール１２の直角方向に延び出た法線が対側レール１３と交わる交点１３ｂから交点１３ｂに最も近い継目１３ａまでのレール１３に沿った長さをいう。
【００１７】
道床に設置されたまくらぎ１１，１１，…上に基準長レール１４，１４，…を設けていくことによってレール１２，１３を敷設するが、この際に、継目間距離ｓをまくらぎ間距離ｄ以上軸間距離Ｌ未満とするように、更に望ましくは継目間距離ｓをまくらぎ間距離ｄ以上（軸間距離Ｌ−まくらぎ間距離ｄ）以下とするようにレール１２，１３を敷設する。レール１２，１３を敷設するに際して、継目１２ａ，１２ａ，…及び継目１３ａ，１３ａ，…のうちの何れか又は全てがまくらぎ１１に重なっても良い。
【００１８】
以上のように、本実施形態では、継目間距離ｓがまくらぎ間距離ｄ以上軸間距離Ｌ未満であるため、走行している一台の台車２のうち同時に継目１２ａ，１３ａに重なる車輪２ａの数は一輪のみであり、一台の台車２のうち二輪以上の車輪２ａが同時に継目１２ａ，１３ａに重なることはない。従って、従来のように相対式に両側レールの継目を配置した場合と比較しても、本実施形態では台車２及び継目１２ａ，１３ａに発生する衝撃を抑えることができ、車輪２ａが継目１２ａを通過する瞬間の騒音も抑えることができる。継目１２ａ，１３ａに発生する衝撃を抑えることで、レール１２，１３の寿命を延ばすことができる。更には、まくらぎ１１及び道床に加わる衝撃を抑えることができる。
【００１９】
特に、継目間距離ｓを（軸間距離Ｌ−まくらぎ間隔距離ｄ）以下とすることによって、台車２の前軸の一方の車輪２ａが継目１２ａに重なった場合には、継目間距離ｓが（軸間距離Ｌ−まくらぎ間隔距離ｄ）を越えた場合と比較しても他の車輪２ａ，２ａ，２ａは継目からより遠くなっている。そのため、前軸における左右のレール変位の差と逆の変位の差が後軸に発生することもなくなり、台車２にねじれが発生することもなくなる。そのため、台車２が安定して走行することができるとともに、レール１２，１３の軌道狂いの発生を抑えることができる。
【００２０】
また、一つの車輪２ａが継目１２ａ又は継目１３ａに重なっている場合、他の三つの車輪２ａ，２ａ，２ａは継目１２ａ及び継目１３ａに重なっていないから、三つの車輪２ａ，２ａ，２ａがレール１２，１３にぴったりはまっている。従って、台車２が安定して走行する。
【００２１】
継目間距離ｓがまくらぎ間距離ｄ以上であるため、隣り合う二本のまくらぎ１１，１１間には二つ以上の継目１２ａ，１３ａが配置されない。
ところで仮に隣り合う二本のまくらぎ１１，１１間に二つの継目１２ａ，１３ａが配置された場合、その間を通過する左右一対の車輪２ａ，２ａが通過しているときには左右両方の継目１２ａ，１３ａが同時に下に変位し、継目１２ａ，１３ａに加わる衝撃・応力が大きくなる。しかしながら、本実施形態では隣り合う二本のまくらぎ１１，１１間には継目１２ａ，１３ａが一つしか配置されないから、継目１２ａ，１３ａに加わる衝撃・応力を小さくすることができる。これは、レール１２の継目１２ａが存するまくらぎ１１，１１間を車輪２ａが通過している時に、対側レール１３及び対側車輪２ａがそれら二本のまくらぎ１１，１１によって支持されるためである。
【００２２】
仮に継目１２ａ，１３ａが相互式に配置されるとともに継目間距離ｓが軸間距離Ｌより大きい場合、レール１２，１３間の軌道狂い進み（平面性）が発生しやすい。しかしながら、本実施形態では継目間距離ｓが軸間距離Ｌより小さいため、レール１２，１３間の軌道狂い進みを抑えることができる。特に、継目間距離ｓが軸間距離Ｌより小さいと、軌道の保守に好ましい。
【００２３】
以下に、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【００２４】
【実施例１】
実施例１では、まくらぎ１１をＰＣまくらぎとし、基本長レール１４をＪＩＳに準じた６０ｋｇレールとし、継目１２ａ，１３ａをテルミット溶接法による溶接部とし、継目間距離ｓをまくらぎ間距離ｄ以上軸間距離Ｌ未満とし且つ継目１２ａ，１３ａが相互式となるようにレール１２，１３を直線状に敷設した。レール１２，１３を敷設するに際して、盛土された道床に２５ｍ長の基本長レール１４一本当たり３９本のまくらぎ１１を設けた。
そして、軸間距離Ｌとなる台車２を有した車両１をレール１２，１３上で走行させ、レール１２，１３の継目１２ａ、１３ａ近傍の局部落ち込み量を計測した。局部落ち込み量は、継目１２ａ，１３ａを中心とした１ｍの間でレール１２，１３の頭頂面の形状を計測することによって求めた。
【００２５】
比較例１では、ＰＣまくらぎを２５ｍ長の６０ｋｇレール一本当たり３９本設け、テルミット溶接部が相対式に配置されるように二本の直線状のレールを盛土された道床に敷設した。そして、実施例１と同様にして、軸間距離Ｌとなる台車２を有した車両１をレール上で走行させ、テルミット溶接部を中心とした１ｍの間でレールの頭頂面の形状を計測することによって、局部落ち込み量を求めた。
【００２６】
実施例１及び比較例１について、継目１２ａ，１３ａ、テルミット溶接部を通過した車両１の累積重量と、求めた局部落ち込み量との関係を図４に示す。図４において、横軸は、累積通過重量を示し、縦軸は、局部落ち込み量を示す。図４からわかるように、実施例１及び比較例１の何れでも、累積通過重量が増えるにつれて局部落ち込み量も増えるが、局部落ち込み量の増加傾向は、比較例１より実施例１のほうが小さい。特に、累積通過重量が同じ場合、実施例１の局部落ち込み量は、比較例１の局部落ち込み量の半分以下となっている。以上の結果より、本実施例１では、より多くの車両１が通過してもレール１２，１３の変形が小さくなり、レール１２，１３の寿命が向上していることがわかる。
また、実施例１において、軌道狂い進みを調べたが、軌道狂い進みは顕著に表れていなかった。
なお、実施例１において、継目１２ａ，１３ａをテルミット溶接によらず継目板による継目とした場合でも、テルミット溶接の場合と同様に局部落ち込み量の増加傾向が小さくなった。
【００２７】
【実施例２】
実施例２では、まくらぎ１１をＰＣまくらぎとし、基本長レール１４をＪＩＳに準じた６０ｋｇレールとし、継目１２ａ，１３ａをテルミット溶接法による溶接部とし、継目間距離ｓを１．２ｍとするようにレール１２，１３を直線状に敷設した。レール１２，１３を敷設するに際して、盛土された道床に２５ｍ長の基本長レール１４一本当たり３９本のまくらぎ１１を設けた。なお、継目間距離ｓを１．２ｍとしても、継目間距離ｓは、まくらぎ間距離ｄ以上であり、（軸間距離Ｌ−まくらぎ間距離ｄ）以下である。
【００２８】
比較例２では、ＰＣまくらぎを２５ｍ長の６０ｋｇレール一本当たり３９本設け、テルミット溶接部が相対式に配置されるように二本の直線状のレールを盛土された道床に敷設した。
【００２９】
比較例３では、ＰＣまくらぎを２５ｍ長の６０ｋｇレール一本当たり３９本設け、テルミット溶接部が相互式に配置されるように二本の直線状のレールを盛土された道床に敷設した。テルミット溶接部を配置するに際して、テルミット溶接部の位置を対側レールのテルミット溶接部から１２ｍとした（継目間距離ｓが１２ｍである）。継目間距離ｓが１２ｍの場合、継目間距離ｓは軸間距離Ｌより大きい。
【００３０】
そして、実施例２において軸間距離Ｌとなる台車２を有した車両１を走行させ、車輪２ａがレール１２，１３の継目１２ａ、１３ａ通過している時の継目１２ａ，１３ａの応力を測定した。その結果、継目１２ａ，１３ａに作用する応力は、最大８５Ｎ／ｍｍ^２であった。比較例２においても同様に車両１を走行させ、車輪２ａがテルミット溶接部の応力を計測した。その結果、テルミット溶接部に作用する応力は最大１２０Ｎ／ｍｍ^２であった。従って、実施例２のほうが継目に作用する応力が小さいことがわかる。
【００３１】
また、実施例２、比較例２、比較例３において、累積通過重量が１５０万トンの時の軌道狂い進み（平面性）を計測した。その結果、実施例２の軌道狂い進みは比較例２の軌道狂い進みの１．０４倍であり、比較例３の軌道狂い進みは比較例２の軌道狂い進みの１．１６倍であった。従って、実施例２では、比較例３程大きな軌道狂い進みが生じていないことがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１、請求項２及び請求項３に記載の発明によれば、一輪の車輪が継目に重なっている場合には他の三輪の車輪は継目に重なることはないから、台車及び継目に発生する衝撃を抑えることができ、車輪が継目を通過する時の騒音も抑えることができる。従って、まくらぎ及び道床に加わる衝撃を抑えることができ、レールの寿命を延ばすことができ、更には台車を安定してレール上を走行させることができる。また、継目間距離が二軸間の間隔より小さいことにより、レール間の軌道狂い進みを抑えることができ、軌道の保守にも好ましい。
継目間距離が隣り合う二本のまくらぎの間隔以上であるため、隣り合う二本のまくらぎの間には二つ以上の継目が配置されない。従って、本発明では隣り合う二本のまくらぎの間には二つ以上の継目が配置されないから、継目に加わる衝撃・応力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レールを走行する車両を示した側面図。
【図２】図１に示された車両を示した平面図。
【図３】まくらぎ上に敷設されたレールであって、図１に示された車両が走行するレールを示した平面図。
【図４】本発明を適用した実施例における局部落ち込み量と、相対式に敷設されたレールにおける局部落ち込み量とを比較して示したグラフ。
【符号の説明】
２台車
１１まくらぎ
１２レール（一方のレール）
１３レール（他方のレール）
１２ａ継目
１３ａ継目

Claims

二軸台車が走行する二本のレールを軌道に沿って複数のまくらぎ上に敷設するレール敷設方法において、
一方のレールの継目からその継目に最も近い他方のレールの継目までの軌道に沿った継目間距離を、隣り合う二本のまくらぎの間隔以上、二軸台車の二軸の間隔未満とするように、二本のレールを敷設することを特徴とするレール敷設方法。
一方のレールの継目からその継目に最も近い他方のレールの継目までの軌道に沿った継目間距離を、車輪の軸間の間隔と隣り合う二本のまくらぎの間隔との差以下とするように、二本のレールを敷設することを特徴とする請求項１に記載のレール敷設方法。
二軸台車が走行する二本のレールが軌道に沿って複数のまくらぎ上に敷設されてなるレール敷設構造において、
一方のレールの継目からその継目に最も近い他方のレールの継目までの軌道に沿った継目間距離が、隣り合う二本のまくらぎの間隔以上、二軸台車の二軸の間隔未満となるように、二本のレールが敷設されていることを特徴とするレール敷設構造。