JP2005036642A - 鉄道分岐器用トングレール素材 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な圧延作業性を有しかつ切削量が少なくて済む効率の良い断面のＳレールを得ることと、Ｓレールの圧延からトングレールへの加工までの全製作コストを低減することができるとともに、トングレールとして使用したときに基本レールの軌間内側からの締結を可能とし、自立性を確保でき対小返り性にも優れたトングレールを得ること。
【解決手段】 鉄道分岐器における基本レールに対し接離自在に設置するトングレールの素材となるレールにおいて、基本レールに接着したときのトングレール底部下面と基本レール底部上面との間に、基本レールの軌間内側の締結手段を設置し得るに充分な段差を生じるレール高さとすること。好ましくは、レール腹部幅が充分厚く、頭部及び腹部断面形状が左右対称で、レール底部が非対称もしくは対称であること。
【選択図】 図９

Description

本発明は、鉄道分岐器用トングレールに使用する素材レール（以下、単にＳレールという）に関するもので、特に、圧延加工が容易であってかつトングレールへの加工も効率的に行うことができるＳレールに係る。

鉄道分岐部においては、基本レールに対し転換（接離）可能としたトングレールが用いられるが、このトングレールはその頭部断面形状が長手方向先端側（基本レールと組み合う側）に向って漸次薄くなるように形成される。通常、トングレールの製作に当たっては、まず所定断面形状のＳレールを圧延によって得た後、これを切削、鍛造加工することにより製作する。
従来の基本レールとトングレールの配置を示すと、図４及び図５の通りであり、これは例えば特許文献１にも開示されている。図４は、８０Ｓレールの例であり、（ａ）は基本レール１に対しこれと組み合わせるトングレール２が離間している状態、（ｂ）は両レールが接着している状態を示す。図５は、７０Ｓレールの例であり、（ａ）は離間状態、（ｂ）は接着状態を示す。なお、前記基本レール１は軌間外側から何らかの締結装置３（図４，５ではレールブレスを示す）により締結されている。
特開平６−２４０６０５号公報（図１）

しかしながら、従来の鉄道分岐部における基本レール及びトングレール、さらには素材となるＳレールには下記のような問題があった。
（１）図４及び図５からもわかるように、基本レールとトングレールとの間には、さほど高さに差がなく、トングレール底部と基本レール底部との段差が小さいため、基本レールの軌間内側に締結手段を設けることができず、その結果、基本レールがその長手方向に移動（ふく進）しやすいとともに、基本レールの小返り（横方向の力を受けて締結していないレール側から若干持ち上がる現象）防止のため、軌間外側に通常の締結装置よりも大掛かりなレールブレスを設置する必要があった。また、基本レールとトングレールが接着する全ての範囲において、両者はほぼ完全に接触状態にあるため、いかなる微小な異物が介在しても必ずトングレールの転換に支障を来たすおそれがあった。さらに、基本レールとトングレールが接着する範囲及びその周辺の範囲において、両レールが断面方向で相互に干渉するのを避けるため、基本レール及びトングレールの両方の底部を切削する（８０Ｓレールの場合）か、もしくはトングレールの裏面を切削する（５０Ｓ又は７０Ｓレールの場合）ことが必要であった。特に、トングレール底部裏面を切削する場合には、トングレールが不安定となって自立が困難となり、トングレールが転換する際の余計な抵抗力となっていた。

（２）トングレールはその機能（転換可能とした機能）から十分に締結されていない構造となっているため、横圧（左右方向の列車荷重）が作用した場合、ねじれ易く小返りを起こしやすい。特に、前記の如くトングレールが自立していない場合には、このような現象は顕著である。
（３）基本レール底部とトングレール底部は、上下及び左右両方向でかなりの範囲にわたって構造的に干渉するため、Ｓレールをトングレールに切削加工する際の切削量が多くなり、製作コスト面での不利益に繋がっていた。
（４）上記の（３）により、トングレールの基本レールとの接着側は、基本レールと干渉しないためにトングレールの底部跳ねだし量を短くする必要がある。従って、Ｓレールは、断面効率の観点から底部については左右非対称レールであることが望ましいとされる。現に、図６（ａ）〜（ｃ）に示す如く、従来の５０Ｓ又は７０Ｓレールは、底部が非対称となっているが、同時にレール腹部も非対称となっていることから、圧延作業性が悪い。一方、従来の８０Ｓレールは完全に対称形であるため、圧延作業性には優れているが、トングレールに切削する際の切削量が多く、断面効率が悪いという問題があった。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、できるだけ圧延作業性とトングレール根幹部鍛造時の作業性を良好にしかつ切削量が少なくて済む効率の良い断面のＳレールとすることで、Ｓレールの圧延からトングレールへの加工までの全製作コストを低減することができるとともに、トングレールとして使用したときに基本レールの軌間内側からの締結を可能とし、自立性を確保でき対小返り性にも優れたトングレールを得ることを課題とする。

上記の課題を解決するための本発明の要旨は次の通りである。
（１） 鉄道分岐器における基本レールに対し接離自在に設置するトングレールの素材となるレールにおいて、基本レールに接着したときのトングレール底部下面と基本レール底部上面との間に、基本レールの軌間内側の締結手段を設置し得るに充分な段差を生じるレール高さとすることを特徴とする鉄道分岐器用トングレール素材。
（２） レール腹部の幅をレール頭部の幅に近い充分大きな幅とすることを特徴とする（１）記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
（３） レール底部の断面形状を左右非対称とすることを特徴とする（１）又は（２）記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
（４） レール底部の断面形状を左右対称とすることを特徴とする（１）又は（２）記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
（５） レール頭部及び腹部の断面形状を左右対称とすることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
（６） （１）〜（５）のいずれか１項記載のトングレール素材を用い、実質的に頭部及び底部の基本レールに接する側のみを切削してトングレールを得ることを特徴とする鉄道分岐器用トングレールの製造方法。

本発明に係るＳレールにより期待できる効果は次の通りである。
（ａ）従来に比べ充分に高さの低いものとしたため、軌間内側から基本レールの締結ができるようになり、基本レールの移動を防止し、レールブレスのような大掛かりな締結装置が必要なくなる。また、異物がトングレールと基本レール間に入り込むことが少なくなり、転換不能が起こりにくくなる。さらに、基本レール及びトングレールの小返り現象もほぼ解消することができる。
（ｂ）基本レール底部及びトングレール上下方向の切削を不要としたことで、両レールの製造コストを低減することができるとともに、Ｓレールの断面効率を向上させる。また、トングレールの自立性も充分確保できる。
（ｃ）基本レールに接着する側のＳレール底部の跳ねだし量を極力小さくして、その部分の切削量を最小限にとどめることで、トングレール切削量を大幅に減少させ、製造コストを低減させることができる。
（ｄ）レール腹部の幅をできる限り大きくすることにより、トングレール自体の剛性を高めるとともに、対小返り性を向上させる。
（ｅ）レール頭部及び腹部断面形状を左右対称としたので、非対称レールの圧延性を改善することができる。
さらに、本発明のＳレールの別の状態では底部も左右対称としたので、トングレール根幹部鍛造時の作業性も向上する。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は本発明に係るＳレール４の断面形状の好適な一例を示すもので、上からレール頭部５、レール腹部６及びレール底部７から構成される。該Ｓレール４は、鋼片を複数の孔型圧延機もしくは孔型圧延機とユニバーサル圧延機に通して粗圧延、中間圧延及び仕上圧延して得られる。
本発明に係るＳレール４は、まず、基本レールに比し充分高さが低いものとした点を大きな特徴とする。例えば、図１に基本レール１を一点鎖線で示しているが、Ｓレール４はその高さを基本レール１のそれに比べ、約２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度低くしている。因みに、従来のトングレール用Ｓレールの高さは、せいぜい５ｍｍ〜２０ｍｍ程度基本レールより低くしたものである。例えば、基本レールがＪＩＳ６０ｋｇレールの場合、基本レールの高さが１７４ｍｍであるので、本発明のＳレールは１５４〜１２４ｍｍである。
なお、本発明のＳレール４は、必ずしも基本レール１よりも２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度低くしなければならないというわけではなく、より具体的に言えば、図２に示す如く、Ｓレールを加工して得たトングレール２が基本レール１に接着したとき、トングレール底部下面と基本レール底部上面との間に、基本レール１の軌間内側の締結手段（ボルト締結具等）を設置し得るに充分な段差（空間）Ｃを生じる程度のレール高さとすることが必要である。例えば、前記ＪＩＳ６０ｋｇレールでは、底部の高さが３０．１ｍｍ、末端部の高さが１２ｍｍなので、頭頂部の高さ位置をそろえた時に、本発明のＳレールの底面が基本レールの締結装置より上になるような高さとすることが好ましい。また、このＳレール４の高さは、トングレールとする場合にレール底部上下方向の切削を不要とするレール高さであるともいえる。

トングレール底面と基本レール底部上面との段差Ｃをどの程度設ければよいかは、実際に用いられる基本レール１軌間内側の締結手段の取付け高さに影響される。従って、Ｓレール４の高さは、トングレールが基本レール１と組み合わさって列車荷重を直接受ける意味で、できるだけ高いほうが望ましいことを考慮すれば、基本レール１の軌間内側の締結手段と干渉しない範囲内であって、可及的に高くすることが好ましい。この段差Ｃを必要以上に大きくしてＳレール高さを過度に低くする必要はない。
段差（空間）Ｃの形成により、基本レール１を軌間内側から締結することが可能となり、基本レールのふく進抵抗力を増大させ、軌間外側からの余分な締結手段（レースブレスなどの）の必要性を解消した。また、この空間形成は、一定以下の異物がレール間に介在しても転換操作に支障がないとともに、基本レール及びトングレール底部の切削を不要として、レール製作コストの低減に寄与する。加えて、トングレール底部の切削を不要とすることにより、トングレールの自立性を高めることになる。

次に、本発明に係るＳレール４は、そのレール腹部６の幅をできる限り大きくして、レール頭部５の幅に近い幅とすることが望ましい。例えば、少なくとも従来の８０Ｓレールの腹部幅である４０ｍｍ以上の幅を本発明のＳレール腹部にもたせることが望ましい。勿論、Ｓレール４の腹部最大幅は、レール頭部の幅を超えることはない。頭部幅より腹部幅が大きくなると、圧延ロールのカリバーがかからなくなり、孔型圧延が困難となるからである。望ましくは頭部と腹部の段差を５ｍｍ以上とするのが良い。レール腹部幅を大きくすることで、強度を高めるとともにトングレールの対小返り性を向上させることができる。

また、本発明に係るＳレール４は、レール頭部５及び腹部６の断面形状を左右対称とすることとすることが望ましい。これによって非対称のＳレールの圧延加工性を改善し得る。圧延性は素材の断面形状が対称であれば良好であるので、本発明では後述するレール底部だけを非対称とし、残りを対称とすることで、できる限り圧延性を阻害しないようにした。なお、レール腹部幅を左右対称とすることにより、圧延時の曲がりの発生が抑制され、矯正に必要なコストの削減にも役立つ。

さらに、本発明に係るＳレール４は、レール底部７の断面形状を左右非対称とすることを特徴とする。すなわち、レール底部７の一方の（トングレールとしたとき基本レールに接着する側）跳ねだし量を必要最小限とし、底部の切削量をできるだけ少なくした。また、底部の切削範囲を底部の跳ねだし部に限定することにより、トングレール最小断面部においてもレールが自立し、輪重（列車荷重）をバランス良く下方に伝達することができる。さらに、従来ではレール曲げ点よりも後方の一定範囲までの切削が必須であったが、本発明ではレール曲げ点よりも後方の切削を不要とした。その結果、トングレール切削全長を頭部切削長と一致又は同等とすることができ、平削り盤（プレーナー）に要求される切削ストロークを最小とし、長大なトングレールの切削性を向上させた。なお、Ｓレールの接着側の底部跳ねだし量は、トングレールの後方側でレール締結装置が適用可能な跳ねだし量を確保し得ることが必要条件である。締結装置の種類にもよるが、跳ねだし量は２０ｍｍ以上あるのが好ましい。
なお、底面のもう一方の側については、相対的に跳ねだし量を大きくする。圧延性の面からは頭部と底部の質量をほぼ同じにすることが望ましく、かつ底部の厚みは圧延設備および締結装置の両面から制約されるため、跳ねだし量を大きくして調節するのが好ましい。また、基本レールと接着しない側の跳ねだし量を大きくすることにより、トングレールの安定性が向上する。

図３は、本発明に係るＳレールに基づいて製作したトングレールを実際の分岐部に用いた場合のトングレール先端部のレール軸方向から見た断面を示す。図示する如く、基本レール１に比べ充分に高さの低いＳレールを切削して得たトングレール２であるため、トングレールが基本レールに接着した場合でもトングレールの底部と基本レールの底部は接着せず、充分な空間を形成することができる。従って、軌間外側の基本レール１の底部に対する締結装置８に加えて軌間内側の基本レール１の底部に対しても別の締結装置９を設置することができ、基本レールの安定化を確保し得る。また、同時にこの空間の形成により、細かい異物が挟まることも無くなった。なお、図３における締結装置８或いは９は概念的に示したが、その機構、種類及びサイズ等は種々のものがあり、特に限定するものではない。

また図７は、本発明の別の態様として、レール底部７の断面形状を左右対称とすることを特徴とするものである。頭部、腹部あわせて左右対称とすることで、圧延時の曲がりはさらに低減できる。加えて左右対称であれば、右用、左用に応じてレールの向きを変えることなく切削でき、作業効率を向上することができる。さらに、この態様のＳレールは図８に示すように切削してトングレールとなる。この時、トングレールの根幹部は後方レールと円滑に接続するために図９に示すように後方レールと同じ断面形状に鍛造することになるが、Ｓレール、後方レールとも左右対称断面であることにより、鍛造時の作業効率が大幅に向上する。Ｓレールの底部が左右対称となることにより、トングレールとしたとき基本レールに接着する側の底部切削量は底部が広がった分だけ増えることになるが、Ｓレールからトングレールを完成するための全加工量から見て問題になるものではない。

本発明に係るＳレールの断面形状を基本レールとの対比で示す図である。 図１に示すＳレールを加工して得たトングレールと基本レールとの接着状況を示す図である。 本発明のＳレールに基づくトングレールを使用した分岐器の先端側の断面図である。 ８０Ｓレールに基づく分岐器例であり、（ａ）は基本レールとトングレールが離間している状態、（ｂ）は両レールが接着している状態を示す図である。 ７０Ｓレールに基づく分岐器例であり、（ａ）は基本レールとトングレールが離間している状態、（ｂ）は両レールが接着している状態を示す図である。 従来のＳレール断面形状を示すもので、（ａ）は５０Ｓレール、（ｂ）は７０Ｓレール、（ｃ）は８０Ｓレールである。 本発明のＳレールの別の態様の断面形状である。 本発明のＳレールからトングレールを切削する様子を示した図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明のＳレールの別の形態の断面形状を基本レールとの対比で示す図である。

符号の説明

１ 基本レール ２ トングレール
３ 締結装置（レールブレス） ４ Ｓレール
５ レール頭部 ６ レール腹部
７ レール底部 ８ 基本レール軌間外側締結装置
９ 基本レール軌間内側締結装置

Claims (6)

1. 鉄道分岐器における基本レールに対し接離自在に設置するトングレールの素材となるレールにおいて、基本レールに接着したときのトングレール底部下面と基本レール底部上面との間に、基本レールの軌間内側の締結手段を設置し得るに充分な段差を生じるレール高さとすることを特徴とする鉄道分岐器用トングレール素材。
2. レール腹部の幅をレール頭部の幅に近い充分大きな幅とすることを特徴とする請求項１記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
3. レール底部の断面形状を左右非対称とすることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
4. レール底部の断面形状を左右対称とすることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
5. レール頭部及び腹部の断面形状を左右対称とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の鉄道分岐器用トングレール素材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載のトングレール素材を用い、実質的に頭部及び底部の基本レールに接する側のみを切削してトングレールを得ることを特徴とする鉄道分岐器用トングレールの製造方法。
   
   

Images