JP2005194692A - フローティングスラブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、安定した鉄道車両走行を可能とすることができ、振動特性設定も容易なフローティングスラブ構造を提供する。
【解決手段】本発明のフローティングスラブ構造は、 鉄道軌道において防振軌道構造として敷設されて各フローティングスラブの固有振動数が異なるフローティングスラブ構造であり、前記複数の各フローティングスラブの固有振動数を夫々各フローティングスラブ毎に変化させてなり、隣接して敷設される相互の各フローティングスラブの共振を抑制するとともに、ばたつきを抑制し、振動特性の急変を解消して安定した鉄道車両走行を可能としたことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道軌道等に適用して好適なフローティングスラブ構造に関するものである。

鉄道軌道として枕木やレールを弾性的に支持するフローティングスラブ構造は、従来種々のものが提案されている。
フローティングスラブ構造は、各々弾性支持装置により支持される多数のスラブを敷設し、多数のスラブ上に枕木やレールを連続的に設置して鉄道車両が走行する鉄道軌道を構成し、鉄道車両走行時の振動低減、静粛性の確保を図るようにしたものである。弾性支持装置としては、圧縮コイルばね等の弾性体が主として用いられる。

特許文献１には、所定の要素ばね定数を有するばね要素が平面的にｎ個着脱可能に構成されたばね式弾性支持装置を被支持物（枕木やレールを支持するスラブ）の下部の適宜位置に設置し、各ばね式弾性支持装置における複数のばね要素の上端で前記被支持物を弾性支持する被支持物の弾性支持装置であって、各ばね式弾性支持装置におけるばね要素の個数を増減することにより、前記被支持物の各ばね式弾性支持装置の位置での荷重方向支持ばね定数を可変調節するようにした被支持物の弾性支持装置が開示されている。

しかし、この被支持物の弾性支持装置の場合、ばね要素の個数を増減することにより、前記被支持物の各ばね式弾性支持装置の位置での荷重方向支持ばね定数を可変調節し、被支持物の振動特性を変えるようにしたものである。

従って、この弾性支持装置においては、個々のばね式弾性支持装置として予め各々最大個数（ｎ個）のばね要素を設置し得るように構成しておき、各ばね式弾性支持装置の位置でばね要素の個数を増減する必要があり、また、ばね要素の設置位置の如何によって荷重方向支持ばね定数が変化することから、荷重方向支持ばね定数の設定、即ち、振動特性設定の煩雑化を招くという問題がある。

特許第２９８１４７２号公報

解決しようとする問題点は、従来装置における振動特性設定の煩雑化を招く点である。

本発明は、鉄道軌道として敷設されて各フローティングスラブの（例えば）軌道方向の長さが異なる防振支持構造としたフローティングスラブ構造であり、前記複数の各フローティングスラブの固有振動数を夫々各フローティングスラブ毎に変化させてなり、隣接して敷設される相互の各フローティングスラブの共振を抑制するとともに、各フローティングスラブ間のばたつきを抑制し、振動特性の急変を解消することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、鉄道軌道として敷設される各フローティングスラブを（例えば）軌道方向の長さが異なる防振支持構造とするとともに、各フローティングスラブの固有振動数を各フローティングスラブ毎に予め設定して変化させておく構成としたので、鉄道軌道を構成するレールによる拘束と相俟って隣接して敷設される相互の各フローティングスラブ間の共振が抑制され、各フローティングスラブ間のばたつきも抑制でき、安定した鉄道車両走行を可能とすることができ、更に、従来のような振動特性設定の煩雑化も回避できる。
更に、本発明によれば、各フローティングスラブ全体としてレール沈下量・目違い量を許容することで、各フローティングスラブの固有振動数を各々低く設定する構成とすることができ、振動低減効果を高めることができる。

更にまた、本発明によれば、夫々のフローティングスラブを、各々の剛性が硬、中、柔、中、硬となるように固有振動数を変化させる構成としたり、敷設区間の端部（乗り込み部分）のフローティングスラブの固有振動数を高くして防振剛性を硬くする構成とすることにより、連続した鉄道軌道として振動特性の急変が無くなり、安定した鉄道車両走行を確保でき、更に、敷設区間の中央部のフローティングスラブの固有振動数を低くすることにより、振動低減効果の向上を図ることができる。

また、本発明によれば、夫々のフローティングスラブの固有振動数により減衰性能の異なる減衰装置を付加する構成とすることにより、連続した鉄道軌道として各フローティングスラブの振動応答の減衰低減効果を促進し、乗り心地の向上を図り、一層安定した鉄道車両走行を確保できる。

更にまた、本発明によれば、複数の各フローティングスラブ同士の継目部分の形状を、Ｌ形組み合わせ形状、凹凸形状、斜面形状、曲面凹凸形状の中から選定することにより、鉄道車両の走行時の横荷重、地震時の荷重に対して、各フローティングスラブの水平方向のストッパー機能を発揮できる。

振動特性設定の煩雑化を解消して安定した鉄道車両走行を可能とするという目的を、鉄道軌道における防振軌道構造として敷設される各フローティングスラブの固有振動数を異なるフローティングスラブ構造とし、前記複数の各フローティングスラブの固有振動数を各フローティングスラブを支持する個々の防振手段における防振装置の剛性・個数、軌道スラブの質量・長さ、或いはこれらの組み合わせによって固有振動数を変化させることで、夫々各フローティングスラブ毎に変化させ、隣接して敷設される相互の各フローティングスラブの共振を抑制するとともに、各フローティングスラブ間のばたつきを抑制することで実現した。

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本実施例に係るフローティングスラブ構造を示すものであり、このフローティングスラブ構造は、鉄道軌道として敷設されるレール２を支持する複数の各フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの軌道方向の長さを、例えば数ｍ乃至数十ｍの範囲のいずれかに選定して形成し、且つ、当該各フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの固有振動数ｆ１（Ｈｚ）、ｆ２（Ｈｚ）、ｆ３（Ｈｚ）、ｆ４（Ｈｚ）を夫々変化させ、前記夫々のフローティングスラブ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを支持する個々の防振手段３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの例えば配置する個数でその剛性を変えることで、夫々各フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ毎に変化させた構造となっている。但し、この場合、前記夫々のフローティングスラブ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを支持する個々の防振手段３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの配置個数は同じであっても、当該各々の防振手段の剛性を調整してフローティングスラブ全体の支持剛性を変化させることもできる。
なお、前記各防振手段３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの各フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄへの配置個数は、予め決定されて各フローティングスラブに装着されている。

前記防振手段３Ａの詳細構造を図２に示す。
この防振手段３Ａは、上フランジ４、下フランジ５の間に例えばコイル状弾性体６を一定間隔で例えば３個配置し、且つ、前記上フランジ４、下フランジ５の両端に各々上端が上フランジ４に固着され、下端が下フランジ５のガイド孔８に遊嵌された一対のガイド棒７を配置して上フランジ４を上下動可能とし、鉄道車両の走行に伴う振動荷重を前記３個（又は予め固設した個数）のコイル状弾性体６によりこの防振手段３Ａ全体として固有振動数ｆ１（Ｈｚ）で振動しつつ吸収するようになっている。

前記コイル状弾性体６は、例えば、ピアノ線材、ステンレス鋼線材等ＪＩＳで規定されるばね材を用いてコイル状に形成されるとともに、上フランジ４、下フランジ５に接合する上端、下端を平坦に形成している。

防振手段３Ａ全体として固有振動数ｆ１（Ｈｚ）とするための３個のコイル状弾性体６の剛性の設定は、例えば各々のばね材の断面寸法、巻数の選定により行うものである。

フローティングスラブ１Ｂ、即ち、これを支持する防振手段３Ｂの固有振動数ｆ２（Ｈｚ）、フローティングスラブ１Ｃ、即ち、これを支持する防振手段３Ｃの固有振動数ｆ３（Ｈｚ）、フローティングスラブ１Ｄ、即ち、これを支持する防振手段３Ｄの固有振動数ｆ４（Ｈｚ）についても、各上フランジ４、下フランジ５間に配置する防振手段３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ各々の剛性の設定も、各コイル状弾性体６の設置個数（予め固設した個数）、各々のばね材の断面寸法、巻数の選定により行うものである。

この場合、各フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、更に図示しない次段のフローティングスラブは、各々の剛性が硬、中、柔、中、硬となるように固有振動数ｆ１（Ｈｚ）乃至ｆ４（Ｈｚ）及び図示しない次段のフローティングスラブの固有振動数を変化させる構成とすることで、これら各フローティングスラブ間の固有振動数の差が滑らかに変化し、隣接して敷設される相互の各フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ等の共振を抑制するとともに、所謂ばたつきを抑制し、振動特性の急変を解消して安定した鉄道車両走行を可能とすることができる。

また、各フローティングスラブ１Ａ乃至１Ｄ及び図示しない次段のフローティングスラブ毎に変化する固有振動数は、敷設区間の端部（乗り込み部分）のフローティングスラブ１Ａの固有振動数を高くして防振剛性を硬くすることにより、通常区間からフローティングスラブ構造区間への鉄道車両の乗り込み時の振動特性の急変を解消でき、やはり安定した鉄道車両走行を可能とすることができる。

一方、各フローティングスラブ１Ａ乃至１Ｄ毎に変化する固有振動数ｆ１（Ｈｚ）乃至ｆ４（Ｈｚ）は、フローティングスラブ敷設区間の中央部のフローティングスラブ（例えばフローティングスラブ１Ｃ）の固有振動数ｆ３（Ｈｚ）を他の敷設区間の固有振動数より低くして防振剛性を柔らかくすることで、振動低減効果を高めることができる。

各フローティングスラブ１Ａ乃至１Ｄ全体としてレール沈下量・目違い量を許容することで、各フローティングスラブ１Ａ乃至１Ｄの固有振動数を各々低く設定する構成することができ、振動低減効果を高めることができる。

図３は防振手段３Ａを構成するコイル状弾性体６の変形例である弾性体１１を示すものであり、この弾性体１１は、例えばゴム材又は発泡ウレタン材等からなる直方体状の弾性材１２内にばね鋼からなるコイルばね１３を埋め込むことにより構成している。
なお、コイル状弾性体６を構成するコイルばねとしては、図３に示すものの他、例えば、ピアノ線材、ステンレス鋼線材等ＪＩＳで規定されるばね材を用いてなるコイルばねの表面をゴム材や粘弾性体等の弾性体によって被覆して形成したコイルばねを用いることも可能であり、また、ピアノ線材、オイルテンパー線材などを撚って鋼索を作りこれをコイル状に巻いたばねであるヨリ（撚）線ばねを用いることも可能である。

この場合、弾性体１１の具体的構成として、図４に示すように、例えば直方体状の弾性材１２内にコイルばね１３を例えば４個ずつ合計１６個に配置し、これを上板２５、下板２６間に配置して弾性体１１Ａを構成し、この弾性体１１Ａを用いて防振手段３Ａを構成したり、また、図５に示すように、直方体状の弾性材１２内にコイルばね１３を例えば合計４個に配置し、これを上板２５、下板２６間に装着配置して弾性体１１Ｂを構成し、この弾性体１１Ｂを用いて防振手段３Ａを構成したり、更に図６に示すように、図３に示すような弾性体１１を上板２５、下板２６間に例えば４個ずつ合計１６個装着配置して弾性体１１Ｃを構成し、この弾性体１１Ｃを用いて防振手段３Ａを構成することができる。
他の防振手段３Ｂ乃至３Ｄについても同様である。

このような弾性材１２とコイルばね１３との組み合わせからなる弾性体１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを用いて各防振手段３Ａ乃至３Ｄを各々構成する場合も、弾性材１２の弾性係数、コイルばね１３の剛性を異ならせることで、防振手段３Ａ乃至３Ｄにより各々支持される各フローティングスラブ１Ａ乃至１Ｄ毎の固有振動数を異ならせることができる。

図７は、本実施例に係るフローティングスラブ構造の変形例を示すものであり、前記フローティングスラブ１Ａを支持する防振手段３Ａに対して、その固有振動数に応じた減衰装置１４を付加したものである。
他の防振手段３Ｂ、３Ｃ、３Ｄについても、図示省略するが同様にその固有振動数に応じた減衰装置１４を付加する。
このような減衰装置１４を付加した構成からなるフローティングスラブ構造によれば、各フローティングスラブ１Ａ乃至１Ｄ各々の振動応答の迅速な減衰収束が可能となり、乗り心地の向上、鉄道車両走行の安定性の確保を図ることができる。

図８乃至図１１は、例えば必ず隙間が生じるフローティングスラブ１Ａ、１Ｂ間の継目部分の形状の変形例を示すものである。
なお、各フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ間の継目部分の通常の形状は、図示するものではないが、その長さ方向に対して直交する夫々の端面が平行して対向するものである。
フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ間の継目部分の形状の変形例としては、図８に示すように、フローティングスラブ１Ａ、フローティングスラブ１Ｂの対向する端面１Ａ１、１Ｂ１を各々Ｌ形に形成して組み合わせるＬ形組み合わせ形状のもの、図９に示すように、フローティングスラブ１Ａ、フローティングスラブ１Ｂの対向する端面１Ａ１、１Ｂ１に凹部２１、凸部２２を形成して組み合わせる凹凸形状のもの、図１０に示すように、フローティングスラブ１Ａ、フローティングスラブ１Ｂの対向する端面１Ａ１、１Ｂ１を各々斜面形状として組み合わせる斜面形状のもの、図１１に示すように、フローティングスラブ１Ａ、フローティングスラブ１Ｂの対向する端面１Ａ１、１Ｂ１に各々曲面凹部２３、曲面凸部２４を形成して組み合わせる曲面凹凸形状のもの等を挙げることができ、これらのうちいずれかを採用することもできる。いずれにしても、フローティングスラブ１Ａ、１Ｂ間の継目部分の形状は自在なものとすることができ、本発明がこれらに限定されるものでないことは勿論である。

このようにフローティングスラブ１Ａ、フローティングスラブ１Ｂの継目部分の形状を設定することにより、鉄道車両の走行時の横荷重、地震時の荷重に対して、各フローティングスラブの水平方向のストッパー機能を発揮でき、記述したフローティングスラブ構造の機能を円滑に発揮させることができる。フローティングスラブ構造の他の継目部分の形状についても図８乃至図１１に示すもののうちのいずれかを採用することができる。

本発明は、鉄道軌道として敷設されるフローティングスラブに適用する他、スラブを連続的に敷設する自動車道路、橋梁等に適用可能である。また、本発明における防振手段は、例えば、設備機器類の防振の用途に利用可能である。

本発明の実施例に係るフローティングスラブ構造を示す概略断面図である。 本発明の実施例に係るフローティングスラブ構造を構成する防振手段の拡大断面図である。 本発明の実施例に係るコイル状弾性体の変形例である弾性体を示す概略斜視図である。 本発明の実施例に係る変形例である弾性体の具体的構成例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る変形例である弾性体の他の具体的構成例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る変形例である弾性体の更に別の具体的構成例を示す説明図である。 本発明の実施例に係るフローティングスラブ構造を構成する防振手段に減衰装置を設置した変形例の拡大断面図である。 本発明の実施例における隣り合うフローティングスラブ間の継目部分の形状の一例を示す拡大図である。 本発明の実施例における隣り合うフローティングスラブ間の継目部分の形状の他例を示す拡大図である。 本発明の実施例における隣り合うフローティングスラブ間の継目部分の形状の別例を示す拡大図である。 本発明の実施例における隣り合うフローティングスラブ間の継目部分の形状の更に別例を示す拡大図である。

符号の説明

１Ａ乃至１Ｄ フローティングスラブ
１Ａ１、１Ｂ１ 端面
２ レール
３Ａ乃至３Ｄ 防振手段
４ 上フランジ
５ 下フランジ
６ コイル状弾性体
７ ガイド棒
８ ガイド孔
１１ 弾性体
１１Ａ 弾性体
１１Ｂ 弾性体
１１Ｃ 弾性体
１２ 弾性材
１３ コイルばね
１４ 減衰装置
２１ 凹部
２２ 凸部
２３ 曲面凹部
２４ 曲面凸部
２５ 上板
２６ 下板

Claims (7)

1. 鉄道軌道において防振軌道構造として敷設されて各フローティングスラブの固有振動数が異なるフローティングスラブ構造であり、
   前記複数の各フローティングスラブの固有振動数を夫々各フローティングスラブ毎に変化させてなり、隣接して敷設される相互の各フローティングスラブの共振を抑制するとともに、ばたつきを抑制し、振動特性の急変を解消して安定した鉄道車両走行を可能としたことを特徴とするフローティングスラブ構造。
2. 前記複数の各フローティングスラブには、夫々のフローティングスラブの固有振動数により減衰性能の異なる減衰装置を付加したものであることを特徴とする請求項１記載のフローティングスラブ構造。
3. 前記防振軌道構造は、前記各フローティングスラブを支持するコイル状弾性体を具備した各防振手段に対して、その固有振動数に応じて減衰性能の異なる減衰装置を付加したものであることを特徴とする請求項１又は２記載のフローティングスラブ構造。
4. 前記防振軌道構造は、弾性体を具備し、この弾性体は、ゴム材又は発泡ウレタン材等からなる弾性材内にコイルばねを埋め込むことにより構成したものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフローティングスラブ構造。
5. 前記弾性体は、弾性材内にコイルばねを複数個配置し、これを上板、下板間に装着配置して構成したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフローティングスラブ構造。
6. 前記弾性体を構成するコイルばねは、ピアノ線材、ステンレス鋼線材等のばね材を用いてなるコイルばねの表面を、ゴム材や粘弾性体等によって被覆して形成したコイルばねであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のフローティングスラブ構造。
7. 前記複数の各フローティングスラブ同士の継目部分の形状は、Ｌ形組み合わせ形状、凹凸形状、斜面形状、曲面凹凸形状の中から選定されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のフローティングスラブ構造。

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