JP2006274720A - 自動沈下調整機能付きまくらぎ - Google Patents

Abstract

【課題】 道床（バラスト）上に敷設されるまくらぎにおいて、輪荷重が変動することによる沈下が生じたときに、原位置に復帰する機能をまくらぎに持たせる。
【解決手段】 レール７が締結される上部ブロック２と、道床８上に設置され、上部ブロック２が収納可能な下部ボックス３と、上部ブロック２と下部ボックス３との間に介在し、上部ブロック２を支持する自動沈下調整装置４とを備える。自動沈下調整装置４は上向きには上部ブロック２を拘束することなく上昇させ、下向きには上部ブロック２の降下を阻止し、下部ボックス３を支持する道床８、もしくは路盤に沈下が生じても、上部ブロック２の上面及びレール７のレベルが沈下前の正規の位置を保持し、荷重支持剛性が低下することを防止する機能を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は道床（バラスト）上に敷設されるまくらぎにおいて、輪荷重が変動することによる沈下が生じたときに、レールレベルが沈下前の正規の位置を保持し、まくらぎ自身の荷重支持剛性が低下することを防止する機能を持たせた自動沈下調整機能付きまくらぎに関するものである。

バラスト上に敷設されたまくらぎにレールを締結したバラスト軌道においては、踏切との境界や高架橋取付部等、道床の構造が変化する箇所の他、レールの継ぎ目等の近辺で荷重変動が生じ、図７−（ａ）に示すように１本〜３本程度のまくらぎに局所的な沈下が生ずることがある。まくらぎに局所的な沈下が発生すると、図７−（ｂ）に示すように列車が通過した後のレールの弾性回復によりレールに締結されているまくらぎが持ち上げられ、いわゆる浮きまくらぎの状態になることが多い。
一度浮きまくらぎが発生すると、列車が通過する度にまくらぎが道床に叩き付けられてまくらぎに衝撃的な荷重が作用するため、まくらぎの沈下が促進され、次第に大きな軌道狂いを発生させることになる。

また路盤に雨水が帯水している状態では、列車通過時の浮きまくらぎの降下によるポンピングアクションにより路盤土が吸い上げられてバラスト外へ噴出する、いわゆる噴泥の発生が顕著になることも分かっている。

このようにバラスト軌道における浮きまくらぎの発生は深刻な軌道変状の元凶であり、バラスト軌道において浮きまくらぎの発生を防止することは軌道保守点検を軽微にし、保守コストを低減する上で重要な課題となっている。

浮きまくらぎ発生の問題に対しては従来、バラスト中に高分子弾性材の小片を埋設すると共に、小片間に合成樹脂を注入することによりバラストに弾性を付与する方法（特許文献１参照）や、バラスト中に急結性のグラウトを注入することによりまくらぎを安定させる方法がある（特許文献２参照）。
まくらぎに沈下が生じた後に、まくらぎをジャッキアップし、その下に沈下量に相当する高さのパッドを挿入する方法もある（特許文献３参照）。

この他、まくらぎを上部ブロックと、その上部ブロックが収納可能な下部ボックスから構成し、上部ブロックに沈下が生じたときに下部ボックスとの間に充填材を充填し、上部ブロックを上昇させることにより、まくらぎの高さを調整する方法もある（特許文献４参照）。

特開平１１−２０９９０３号公報（請求項１、段落０００７〜００１０、図３〜図４） 特開２００２−２４２１０３号公報（請求項１、段落０００８〜００１３、図２〜図８） 特開平８−２４６４０１号公報（請求項１、段落００１６〜００１７、図２、図５） 特開２００４−１５６２８４号公報（請求項７、段落００１８〜００２８、図４）

特許文献１、２は浮きまくらぎの発生に備えて、特許文献３は浮きまくらぎの発生後に対策を施す方法であるが、特許文献１、３のようにゴムのような弾性材料をまくらぎの下に介在させる方法では、繰り返される荷重変動による疲労によって次第に復元力が低下し、浮きまくらぎの発生を確実に防止する効果が失われる可能性がある。
特許文献２のようにバラストの空隙をグラウトで埋める方法では衝撃的な荷重によってグラウトに亀裂が発生する可能性があり、亀裂が発生すれば、再度グラウトを注入する必要があるため、メインテナンスを必要とする。

特許文献４は特許文献１〜３とは異なり、まくらぎ自身を上部ブロックと下部ボックスに２分割し、充填材の充填により上部ブロックを下部ボックスに対して上昇させる方法であるため、沈下し、バラスト中に埋没した下部ボックスを基準に上部ブロックの高さを調整することができ、バラストを基準にする場合より高さ調整をし易い利点があるものの、高さ調整には特許文献１〜３と同様の作業を必要とする。
いずれもまくらぎの下にその沈下を防止する、または沈下量を埋める材料を設置する方法であり、まくらぎに沈下が生じたときに、まくらぎ自身にその上面の位置を保持させる機能を持たせる考え方はない。

本発明は上記背景より、レールレベルが沈下前の正規の位置を保持し、荷重支持剛性が低下することを防止する機能をまくらぎ自身に持たせることで、確実に浮きまくらぎの発生を防止できる自動沈下調整機能付きまくらぎを提案するものである。

請求項１に記載の発明は道床上に敷設されるまくらぎにおいて、レールが締結される上部ブロックと、道床上に設置され、上部ブロックが収納可能な下部ボックスと、上部ブロックと下部ボックスとの間に介在し、上部ブロックを支持する自動沈下調整装置とを備え、自動沈下調整装置が上向きには上部ブロックを拘束することなく上昇させ、下向きには上部ブロックの降下を阻止し、前記下部ボックスを支持する道床、もしくは路盤に沈下が生じても、前記上部ブロックの上面及び前記レールのレベルが沈下前の正規の位置を保持し、荷重支持剛性が低下することを防止する機能を有することを構成要件とする。自動沈下調整装置は１本の上部ブロックにつき、１個、もしくは上部ブロックの長さ方向に間隔をおいて複数個配置される。

まくらぎの本体が上部ブロックと下部ボックスに分割されていることで、図３−（ａ）に示すように、ある自動沈下調整機能付きまくらぎに著大な荷重が作用してそのまくらぎが沈下し、レールに変形が生じたとき、上部ブロックが降下し、それに押されて下部ボックスが道床（バラスト）中に押し込まれる。列車の通過後には（ｂ）に示すようにレールは弾性回復し、それに伴い、レールに締結されている上部ブロックは上昇し、上部ブロック上面及びレールレベルが沈下前の正規の位置を保持し、荷重支持剛性の低下が防止される。

上部ブロックが上昇しようとするとき、下部ボックスは自重により道床中に埋め込まれた状態を保つが、自動沈下調整装置が上向きには上部ブロックを拘束することなく上昇させる機能を有することで、図３−（ｂ）に示すように自動沈下調整装置は鉛直方向に伸長等することにより上部ブロックをレールの弾性回復に自由に追従させる。

下部ボックスが道床中に押し込まれたとき（図３−（ｂ））、下部ボックス周囲の、道床を構成する砕石は周辺に回り込むが、下部ボックスはその回り込み、圧密された砕石中に自重で埋め込まれた状態を維持することで、砕石に拘束され、砕石中で安定性を確保する。一方、自動沈下調整装置は下向きには上部ブロックの降下を阻止することで、上部ブロックを上昇させた状態を維持するため、上部ブロックに連結されたレールの沈下が阻止され、上部ブロック上面及びレールレベルが沈下前の正規の位置を保持する。

この状態では、自動沈下調整装置は下向きには上部ブロックの降下を阻止する機能を発揮し続けるため、自動沈下調整機能付きまくらぎはその後に下部ボックスに作用する鉛直下向きの荷重によって沈下を生ずることなく、その荷重を道床に確実に伝達する機能を発揮し、レールと道床との間で再度の著大な荷重による更なる降下に対して安定する。

砕石が下部ボックス周囲に回り込んだ後の道床とレールとの間で自動沈下調整機能付きまくらぎが再度の荷重による降下に対して安定することで、まくらぎに再度著大な荷重が作用しても図３−（ｃ）に示すように上部ブロックの降下（沈下）が阻止されるため、まくらぎの上面の絶対的な高さに変動は生じず、レールに変形は生じない。
また自動沈下調整機能付きまくらぎが道床とレール間で安定することで、上部ブロックがレールから吊り下げられた状態になることがなくなるため、浮きまくらぎの発生が確実に防止され、浮きまくらぎの発生に伴う軌道狂いと、噴泥の発生が回避される。

自動沈下調整機能付きまくらぎが一度著大な荷重を受け、下部ボックスが道床中に押し込まれた後に上部ブロックをレールの弾性回復に追従させ、上部ブロック上面及びレールレベルの位置を保持する機能を有することで、まくらぎの下にゴムのような弾性材料を設置した場合のように原位置を保持する機能が低下することはなく、グラウトを充填した場合のように衝撃的な荷重による亀裂が発生する可能性もない。

請求項２に記載の発明は上部ブロックに、下部ボックスに接続された連結具が挿通し、上部ブロックの上面に定着可能とされていることを構成要件とする。
請求項２における連結具は自動沈下調整機能付きまくらぎの運搬時や補修時に上部ブロックの上面に定着され、定着により上部ブロックと下部ボックスの一体性を確保し、分離を防止するため、運搬時や補修時の取り扱い作業性を向上させる。

連結具は自動沈下調整機能付きまくらぎの使用状態では、原則的に上部ブロックと下部ボックスの相対移動を自由に生じさせるために上部ブロックには定着されないが、必要に応じ、下部ボックスに対して上昇した上部ブロックの更なる上向きの移動を拘束し、上部ブロックの抜け止めを図るために上部ブロックの上面との間にクリアランスを確保して定着されることもある。

連結具はまた、上部ブロックを挿通することで、上部ブロックが下部ボックスに対して昇降するときに上部ブロックを案内する働きをするため、昇降するときの上部ブロックの水平移動に対する安定性を高める他、上部ブロックに作用する水平荷重を負担し、下部ボックスに伝達する働きもするため、レールから受ける水平荷重を下部ボックスを介して道床に分散させて伝達する機能も発揮する。

請求項３に記載の発明は上部ブロックと下部ボックスとの間に、上部ブロックの下部ボックスに対する昇降を案内する案内部材が介在していることを構成要件とする。

自動沈下調整装置が上部ブロックを上昇させて保持するとき、自動沈下調整装置が上部ブロックを支持するのみでは自動沈下調整装置の個数によっては上部ブロックが下部ボックスに対して傾斜する、あるいは水平方向にずれる可能性がなくはない。
そこで、請求項３に記載のように上部ブロックと下部ボックスとの間に案内部材を介在させることで、昇降するときの上部ブロックの傾斜や揺れを拘束することができるため、昇降時の上部ブロックの安定性が高まり、上昇後の上部ブロック上面の水平精度が向上する。

また上部ブロックに連結具を挿通させる請求項２によれば、定着させた場合に連結具が上昇した上部ブロックの更なる上向きの移動を拘束し、上部ブロックの下部ボックスに対する一定量を超える浮き上がりを阻止するため、上昇後の上部ブロック上面の水平精度が向上し、上部ブロックの安定性も確保される。

請求項４に記載の発明は上部ブロックが長さ方向に２分割され、その分割された上部ブロック構成材毎に自動沈下調整装置が設置されていることを構成要件とする。

上部ブロックが１本の部材である場合、１本の上部ブロックは２本のレールを支持することになるが、同一のまくらぎ上の２本のレールに作用する衝撃的な荷重による沈下は必ずしも１本の上部ブロックの長さ方向に一様に発生するとは限らず、中心に関して一方側の沈下量が他方側の沈下量より大きくなることも考えられる。このような場合に上部ブロックが１本の部材であれば、沈下に偏りが生ずる可能性がある。
そこで、請求項４に記載のように上部ブロックが上部ブロック構成材に２分割されることで、上部ブロックが１本のレール毎に区分され、区分された上部ブロック構成材単位で自動沈下調整装置の機能が発揮されるため、上部ブロックの偏った沈下を抑制することが可能になる。

請求項５に記載の発明は自動沈下調整装置が、上部ブロックを支持する油圧シリンダと、油圧シリンダに接続されるオイルタンクとを備え、油圧シリンダとオイルタンクとの間にオイルタンク内のオイルを油圧シリンダ側へ流し、逆流を阻止する逆止弁が介在していることを構成要件とする。

この場合、油圧シリンダは上部ブロックを支持することで衝撃的な荷重も負担し、衝撃的な荷重の作用時には、逆止弁のクラッキング圧の設定やオイルタンク内の空圧の設定により僅かに収縮しようとするが、油圧シリンダに作用する圧力が一定値を超えれば、逆止弁がオイルタンク側へのオイルの逆流を阻止することで、油圧シリンダはロックされた状態となり、初期の状態を維持しようとするため、衝撃的な荷重による上部ブロックの降下時には下部ボックスが道床中に押し込まれる形になる（図３−（ａ）、図４−（ａ））。

油圧シリンダが衝撃的な荷重を負担し、ロックされた状態からは車輪が通過した後のレールの弾性回復に伴い、上部ブロックが上昇すると共に、逆止弁を通じてオイルタンクから油圧シリンダの油圧室へオイルが流入して油圧シリンダが伸長し、上部ブロックを上昇させた状態を保持しようとするため、下部ボックスが道床中に埋め込まれたまま上部ブロックが上昇した状態を維持する（図３−（ｂ）、図４−（ｂ））。

ここで、請求項６に記載のように請求項５に記載の発明においてオイルタンクに予圧を与えておくことで、その予圧を超える圧力を生じさせる荷重が作用したときに直ちに油圧シリンダをロック状態にすることができるため、ロック状態から油圧シリンダの伸長までの時間を短縮し、レールの弾性回復に追従する上部ブロックの上昇を早めることが可能となる。
上部ブロックと油圧シリンダとの間に何らかのばねを介在させても、油圧シリンダが伸長しようとする応答時期を早める上ではオイルタンクに予圧に与えておくことと同等であるため、予圧に代えて、または予圧と共にばねを使用することもある。

上部ブロックがレールと共に上昇した後には、逆止弁により油圧シリンダからオイルタンク側へのオイルの流れが阻止されることで、下部ボックスが道床中に埋め込まれて道床への荷重伝達機能を発揮することと併せ、上部ブロックは降下に対してロックされた状態になるため、レールの弾性回復後、レールが再度衝撃的な荷重を受けたときには上部ブロックは降下せず、レールに沈下は発生しない（図３−（ｃ））。

請求項７に記載の発明は請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、自動沈下調整装置が、上部ブロックの中心に関して長さ方向両側に配置され、その中心から端部側へかけて断面が次第に拡大した形状をした摺動ブロックと、両摺動ブロックを連結し、前記両摺動ブロックを互いに引き寄せる連結材とを備えることを構成要件とする。

この場合、上部ブロックが衝撃的な荷重を受けた後に、下部ボックスの沈下により元の状態より上部ブロックと下部ボックスとの間の距離が拡大した場合にも摺動ブロックが両者に挟まれた状態を維持するよう、上部ブロックの下面と下部ボックスの上面の少なくともいずれか一方は中心から長さ方向両側へかけて対向する面間距離が拡大する傾斜が付けられ、摺動ブロックがその中心から端部側へかけて断面が次第に拡大した形状をする。
自動沈下調整機能付きまくらぎの使用状態では摺動ブロックは上部ブロックの下面と下部ボックスの上面との間における摩擦力（静止摩擦力）によって上部ブロックと下部ボックスとの間に挟まれ、固定された状態を維持する。

上部ブロックが衝撃的な荷重を受けて下部ボックスが道床中に押し込まれた後（図５−（ａ））、上部ブロックがレールの弾性回復に追従して上昇し（図５−（ｂ））、上部ブロックと下部ボックスとの間の距離が拡大したときには一旦、摺動ブロックの上面と上部ブロックの下面との間に空隙が生ずる。このとき、連結材が両摺動ブロックを中心側へ引き寄せることで、摺動ブロックの上面が上部ブロックの下面に接触するまで両摺動ブロックが互いに接近し、その上面と上部ブロック下面との間の空隙を埋めるため、上部ブロックは下部ボックスにロックされた状態となる。

上部ブロックがロック状態となったときには、摺動ブロックが中心から端部側へかけて断面が次第に拡大した形状をすることと、図５−（ｂ）に示すように衝撃的な荷重を受ける前より両摺動ブロックが互いに接近していることで、上部ブロック下面と下部ボックス上面との間の距離は衝撃的な荷重を受ける前より拡大する。
上部ブロックが上昇したときに下部ボックスにロックされた状態となることで、レールの弾性回復後、レールが再度衝撃的な荷重を受けたときには上部ブロックは降下せず、レールに沈下は発生しない（図３−（ｃ））。

自動沈下調整装置は上部ブロックが降下（沈下）する向きに上部ブロックの降下を阻止し、上昇する向きに上部ブロックを上昇させる機能を有すればよいため、具体的な構成には請求項５、７の他、ラチェット機構を用いることも可能である。

上記の通り、本発明ではレールが締結される上部ブロックと、上部ブロックが収納可能な下部ボックスと、上部ブロックと下部ボックスとの間に介在する自動沈下調整装置とを備え、自動沈下調整装置が上向きには上部ブロックを拘束することなく上昇させ、下向きには上部ブロックの降下を阻止する機能を有することで、自動沈下調整機能付きまくらぎを道床とレール間で再度の荷重による降下に対して安定させることができる。
この結果、上部ブロックがレールから吊り下げられた状態となる浮きまくらぎの発生を確実に防止することができ、浮きまくらぎの発生に伴う軌道狂いと噴泥の発生を回避することができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明は図１−（ａ）、（ｂ）に示すようにレール７が締結される上部ブロック２と、道床８上に設置され、上部ブロック２が収納可能な下部ボックス３と、上部ブロック２と下部ボックス３との間に介在して上部ブロック２を支持し、上部ブロック２の上面及びレール７のレベルが沈下前の正規の位置を保持し、荷重支持剛性が低下することを防止する機能をする自動沈下調整装置４とを備える自動沈下調整機能付きまくらぎ１である。図１−（ａ）はレール７の軸方向に見た自動沈下調整機能付きまくらぎ１の断面を、（ｂ）は（ａ）の平面を示す。

図１−（ａ）に示すように道床８上の、下部ボックス３が設置される箇所には自動沈下調整機能付きまくらぎ１が受ける衝撃を緩和して道床８に伝達するためのラバー層９が敷設され、ラバー層９上に下部ボックス３が設置される。下部ボックス３は上部ブロック２からの荷重を受け、分散させて道床８に伝達する働きをする。

下部ボックス３は上部ブロック２の形状に対応し、底板３ａと四周の側壁３ｂから箱形の形状をし、上部ブロック２が降下したときに収納され得るよう、上方が開放する。下部ボックス３は鋼製等の金属、もしくは合成樹脂等で製作される。

上部ブロック２は下部ボックス３に上方から嵌入し得る形状をし、使用時には上部ブロック２と下部ボックス３との間に自動沈下調整装置４が配置されることにより下部ボックス３の底板３ａから浮いた状態で、また下部ボックス３に対して水平方向にずれないよう、下部ボックス３の側壁３ｂに係止し得る状態に下部ボックス３に嵌入する。上部ブロック２には長さ方向に間隔をおき、後述の連結具５が挿通するための挿通孔２ａが形成される。上部ブロック２はレール７が締結されるため、自動沈下調整機能付きまくらぎ１の本体を構成し、プレストレストコンクリートを含む鉄筋コンクリート、もしくはＦＲＰその他の合成樹脂、木材等から製作される。

図１−（ｂ）に示すように上部ブロック２の上面のレール７の位置にはレール７を上部ブロック２に締結するためのタイプレート１０がボルト等により固定され、このタイプレート１０にレール７が締結装置により締結される。

上部ブロック２と下部ボックス３は、上部ブロック２の下部ボックス３からの抜け出しを阻止するためのボルト等の連結具５によって互いに連結された状態で搬入され、道床８上に設置される。連結具５の下端は下部ボックス３の底板３ａに螺合、溶接等により接合され、上端は上部ブロック２の挿通孔２ａを貫通してその上面から突出する。連結具５の、上部ブロック２の上面から突出した部分には必要によりナット等の締結具５ａが螺合する等により接続される。

自動沈下調整機能付きまくらぎ１の使用状態では衝撃荷重を受けたときの下部ボックス３の沈下とその後の上部ブロック２の上昇により上部ブロック２と下部ボックス３との間に相対移動が生ずることから、締結具５ａは接続されないか、または上部ブロック２の上面との間にクリアランスを確保した状態で接続される。接続された場合には上部ブロック２と下部ボックス３との間の距離が拡大する向きの相対移動が生じたときの上部ブロック２の下部ボックス３からの抜け出しが防止され、上昇後の上部ブロック２の安定性も確保される。

上部ブロック２は連結具５によって下部ボックス３に対する相対移動時の安定性も確保するが、図２−（ａ）では上部ブロック２の安定性をより高めるために、上部ブロック２と下部ボックス３間に、上部ブロック２の下部ボックス３に対する昇降を案内し、水平方向のずれを拘束する案内部材６を介在させている。

案内部材６は下部ボックス３の底板３ａに軸を鉛直に向けて固定されるロッドやブロック等のガイド６ａと、上部ブロック２の底面等に軸を鉛直に向けて固定され、ガイド６ａの少なくとも上部を包囲するスリーブ６ｂからなり、ガイド６ａは常にスリーブ６ｂに水平方向に係止した状態に置かれる。ガイド６ａの上端とスリーブ６ｂの下面との間には、車輪通過時の衝撃的な荷重による上部ブロック２の降下分を見込んだクリアランスが確保される。図２−（ａ）では上部ブロック２と下部ボックス３を合わせた自動沈下調整機能付きまくらぎ１自身の高さを抑えるために、上部ブロック２の底面側に切欠きを形成し、その切欠き内にスリーブ６ｂを納めているが、必ずしもその必要はない。

上部ブロック２と下部ボックス３間には、上部ブロック２が上昇する向きには上部ブロック２を拘束することなく上昇させ、上部ブロック２が降下する向きには上部ブロック２の降下を阻止し、下部ボックス３を支持する道床８、もしくは路盤に沈下が生じても、上部ブロック２の上面及びレール７のレベルが沈下前の正規の位置を保持する機能を有する自動沈下調整装置４が設置される。自動沈下調整装置４は１本の上部ブロック２の中心に１箇所、もしくは図１、図２に示すように中心に関して均等に複数箇所配置される。

図４−（ａ）は自動沈下調整装置４が上部ブロック２を支持する油圧シリンダ４１と、油圧シリンダ４１に接続されるオイルタンク４２からなる場合の自動沈下調整装置４の初期状態を示す。油圧シリンダ４１のシリンダ本体４１ａは下部ボックス３の底板３ａ、または上部ブロック２の底面に固定、もしくは水平軸回りに回転自在に連結され、ピストンロッド４１ｂは上部ブロック２、または下部ボックス３に固定、もしくは連結されるか、または単に接触する。図４はシリンダ本体４１ａを下部ボックス３に固定し、ピストンロッド４１ｂを上部ブロック２に連結した、もしくは接触させた場合を示す。

シリンダ本体４１ａとオイルタンク４２は管路４３で結ばれ、管路４３にオイルタンク４２内のオイルを油圧シリンダ４１側へ流し、逆流を阻止する逆止弁４４が接続される。逆止弁４４のクラッキング圧とオイルタンク４２内の空圧は上部ブロック２の許容し得る、衝撃荷重による降下量に応じて予め任意に設定される。オイルタンク４２内の空圧は空圧調整弁４５によって自由に調整され、予めオイルタンク４２内に正の空圧（予圧）を与えておけば、上部ブロック２が降下した後のピストンロッド４１ｂの応答（伸長）を早め、衝撃荷重を受けたときからオイルタンク４２内のオイルがシリンダ本体４１ａへ移動するまでの時間を短縮することができる。シリンダ本体４１ａから突出したピストンロッド４１ｂの回りには予圧を与えることに代え、または予圧の付与と共にコイルスプリングや皿ばね、板ばね等のばねを配置することもある。

図４−（ａ）の状態から上部ブロック２が衝撃荷重を受けたとき、道床８・路盤が沈下し、下部ボックス３は下方へ押し下げられ、図３−（ｂ）に示すように道床８中に押し込まれる。油圧シリンダ４１は僅かに収縮しようとし、図３−（ａ）に示すように上部ブロック２が降下しようとするが、油圧シリンダ４１内の油圧が一定値を超えたときに逆止弁４４がオイルタンク４２側へのオイルの逆流を阻止するため、上部ブロック２の降下は一旦停止する。

その後、レール７の弾性回復により上部ブロック２及びレール７が沈下前の正規の位置に戻ろうとし、上部ブロック２の上昇に合わせてオイルタンク４２内のオイルがシリンダ本体４１ａへ流れ込み、ピストンロッド４１ｂが上部ブロック２を上昇させた状態を保持する。上部ブロック２がレール７の弾性回復と共に原位置に復帰し、下部ボックス３が道床８中に押し込まれた状態では下部ボックス３が道床８中で安定し、道床８への荷重伝達機能を発揮する。この状態では逆止弁４４が油圧シリンダ４１からオイルタンク４２側へのオイルの流れを阻止することで、上部ブロック２は道床８上でロックされるため、その後、レール７上を車輪が通過しても図３−（ｃ）に示すように上部ブロック２は降下せず、レール７に沈下は生じない。

図３では自動沈下調整機能付きまくらぎ１の両側に隣接する位置に通常のまくらぎ１００を配置しているが、自動沈下調整機能付きまくらぎ１はレール７に沿った一部の区間に集中的に配置されることもあるため、図３における通常のまくらぎ１００に代えて自動沈下調整機能付きまくらぎ１を配置し、複数本の自動沈下調整機能付きまくらぎ１を並列させることもある。

図２−（ａ）は自動沈下調整装置４が油圧シリンダ４１とオイルタンク４２からなる場合の自動沈下調整機能付きまくらぎ１を示しているが、ここでは油圧シリンダ４１が発生する圧力が上部ブロック２に効率的に伝達されるよう、ピストンロッド４１ｂ等、上部ブロック２との接触面を曲面にしている。図２−（ｂ）は（ａ）の詳細例を示すが、ここでは油圧シリンダ４１をケース４６に収納し、油圧シリンダ４１が接触する上部ブロック２側にブロック４７を収納したケース４８を固定している。

図２では上部ブロック２の下に４個の油圧シリンダ４１を設置し、上部ブロック２の上に４個の油圧シリンダ４１にオイルを供給する１個のオイルタンク４２を設置しているが、１個の油圧シリンダ４１毎にオイルタンク４２を設置することもある。

図５−（ａ）は自動沈下調整装置４が、上部ブロック２の中心に関して長さ方向両側に配置され、その中心から端部側へかけて断面が次第に拡大した形状をした摺動ブロック４１１と、両摺動ブロック４１１、４１１を互いに連結し、両摺動ブロック４１１、４１１を互いに引き寄せる向きに復元力を発揮する連結材４１２からなる場合に、自動沈下調整装置４が上部ブロック２から衝撃荷重を受ける前の様子を示す。

上部ブロック２の下面と下部ボックス３の上面の少なくともいずれか一方は中心から長さ方向両側へかけて対向する面間距離が拡大する傾斜が付けられ、それに対応して摺動ブロック４１１がその中心から端部側へかけて断面が次第に拡大した楔形の形状をする。上部ブロック２下面や下部ボックス３上面の傾斜と、摺動ブロック４１１の形状により、上部ブロック２が衝撃的な荷重を受けた結果、元の状態より上部ブロック２と下部ボックス３との間の距離が拡大した場合にも摺動ブロック４１１が両者に挟まれた状態を維持することが可能となっている。

摺動ブロック４１１は図５−（ａ）に示す平常時にはその上面と上部ブロック２の下面との間、及び下面と下部ボックス３の上面との間の摩擦力によって上部ブロック２と下部ボックス３との間に挟まれて安定した状態を維持している。この状態で連結材４１２は常に両摺動ブロック４１１、４１１を互いに引き寄せる向きに復元力を発揮しており、両摺動ブロック４１１、４１１は上部ブロック２の長さ方向に摺動自在であり、摩擦力が小さくなったときに図５−（ａ）に示す元の状態より互いに接近し得る状態にある。連結材４１２にはコイルスプリングや板ばねの組み合わせ等のばねが使用される。

上部ブロック２、すなわち自動沈下調整装置４が衝撃的な荷重を受けたときには図３−（ｂ）に示すように下部ボックス３が道床８中に沈下する一方、上部ブロック２が弾性回復するレール７と共に原位置に復帰することで、上部ブロック２と下部ボックス３との間の距離が拡大する。このとき、摺動ブロック４１１が上部ブロック２と下部ボックス３から受ける摩擦力が低下するため、両摺動ブロック４１１、４１１は連結材４１２の復元力によって図５−（ｂ）に示すように互いに接近し、上部ブロック２と下部ボックス３との間の距離が拡大したまま保たれる。摺動ブロック４１１の上下の面とそれに対向する面の少なくともいずれか一方には摺動ブロック４１１、４１１の接近時の滑動を円滑にするためにＰＴＦＥ等の低摩擦材を介在させることもある。

上部ブロック２の下面と下部ボックス３の上面、及び摺動ブロック４１１の上下面が平坦面であれば、両者間距離が拡大した後に元に戻ろうとするが、上部ブロック２下面や下部ボックス３上面が傾斜面であることと、摺動ブロック４１１が楔形の形状をすることにより、両摺動ブロック４１１、４１１の接近によって上部ブロック２下面と下部ボックス３との間の距離は縮小せず、上部ブロック２が下部ボックス３に対して固定（ロック）された状態となる。図５−（ｂ）は図３−（ｃ）の状態に相当する。

図５−（ｂ）の状態からは摺動ブロック４１１、４１１が再び、上部ブロック２と下部ボックス３から摩擦力を受けて安定することで、上部ブロック２が下部ボックス３に対して降下することが阻止され、上部ブロック２は道床８上でロックされた状態になるため、その後、レール７上を車輪が通過しても図３−（ｃ）に示すように上部ブロック２は降下せず、レール７に沈下は生じない。

図６は上部ブロック２を長さ方向に２分割し、その分割された上部ブロック構成材２１、２１毎に自動沈下調整装置４を設置した場合の自動沈下調整機能付きまくらぎ１の構成例を示す。ここでは各上部ブロック構成材２１の下に自動沈下調整装置４を２個ずつ設置しているが、設置数は問われない。図６の場合は連結具５や案内部材６も各上部ブロック構成材２１単位で設置される。上部ブロック構成材２１、２１はそれぞれの自動沈下調整装置４によって個別に挙動できるよう、互いに分離する。

（ａ）は自動沈下調整機能付きまくらぎの構成例を示した、レールの軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 （ａ）は自動沈下調整装置が油圧シリンダとオイルタンクからなる場合の自動沈下調整機能付きまくらぎの構成例を示した断面図、（ｂ）は（ａ）の油圧シリンダ部分の拡大図である。 （ａ）は車輪の通過により自動沈下調整機能付きまくらぎが沈下したときの様子を示したレールに直交する方向の断面図、（ｂ）はレールが弾性回復したときの様子を示した断面図、（ｃ）は再度車輪が通過したときの様子を示した断面図である。 （ａ）は油圧シリンダとオイルタンクからなる自動沈下調整装置の初期状態を示した縦断面図、（ｂ）は油圧シリンダが上部ブロックを押し上げたときの様子を示した縦断面図である。 （ａ）は摺動ブロックと連結材からなる自動沈下調整装置が衝撃荷重を受ける前の様子を示した縦断面図、（ｂ）は衝撃荷重を受けた後の様子を示した縦断面図である。 （ａ）は自動沈下調整機能付きまくらぎを２分割した場合の構成例を示した、レールの軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 （ａ）は従来のまくらぎが車輪の通過により沈下したときの様子を示したレールに直交する方向の断面図、（ｂ）はレールが弾性回復したときの様子を示した断面図である。

符号の説明

１………自動沈下調整機能付きまくらぎ
２………上部ブロック
２ａ……挿通孔
２１……上部ブロック構成材
３………下部ボックス
３ａ……底板
３ｂ……側壁
４………自動沈下調整装置
４１……油圧シリンダ
４１ａ…シリンダ本体
４１ｂ…ピストンロッド
４２……オイルタンク
４３……管路
４４……逆止弁
４５……空圧調整弁
４６……油圧シリンダ用のケース
４７……ブロック
４８……上部ブロック側のケース
４１１…摺動ブロック
４１２…連結材
５………連結具
５ａ……締結具
６………案内部材
６ａ……ガイド
６ｂ……スリーブ
７………レール
８………道床
９………ラバー層
１０……タイプレート
１００…まくらぎ

Claims (7)

1. 道床上に敷設されるまくらぎであり、レールが締結される上部ブロックと、前記道床上に設置され、前記上部ブロックが収納可能な下部ボックスと、前記上部ブロックと前記下部ボックスとの間に介在し、前記上部ブロックを支持する自動沈下調整装置とを備え、前記自動沈下調整装置は上向きには前記上部ブロックを拘束することなく上昇させ、下向きには前記上部ブロックの降下を阻止し、前記下部ボックスを支持する前記道床、もしくは路盤に沈下が生じても、前記上部ブロックの上面及び前記レールのレベルが沈下前の正規の位置を保持し、荷重支持剛性が低下することを防止する機能を有することを特徴とする自動沈下調整機能付きまくらぎ。
2. 前記上部ブロックに、前記下部ボックスに接続された連結具が挿通し、上部ブロックの上面に定着可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の自動沈下調整機能付きまくらぎ。
3. 前記上部ブロックと前記下部ボックスとの間に、前記上部ブロックの前記下部ボックスに対する昇降を案内する案内部材が介在していることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の自動沈下調整機能付きまくらぎ。
4. 前記上部ブロックは長さ方向に２分割され、その分割された上部ブロック構成材毎に前記自動沈下調整装置が設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動沈下調整機能付きまくらぎ。
5. 前記自動沈下調整装置は前記上部ブロックを支持する油圧シリンダと、前記油圧シリンダに接続されるオイルタンクとを備え、前記油圧シリンダと前記オイルタンクとの間に前記オイルタンク内のオイルを前記油圧シリンダ側へ流し、逆流を阻止する逆止弁が介在していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動沈下調整機能付きまくらぎ。
6. 前記オイルタンクに予圧が与えられていることを特徴とする請求項５に記載の自動沈下調整機能付きまくらぎ。
7. 前記自動沈下調整装置は、前記上部ブロックの中心に関して長さ方向両側に配置され、その中心から端部側へかけて断面が次第に拡大した形状をした摺動ブロックと、両摺動ブロックを連結し、前記両摺動ブロックを互いに引き寄せる連結材とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動沈下調整機能付きまくらぎ。
   
   

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