JP2006315518A - 車両の脱線逸脱防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脱輪が発生した場合であっても、締結装置が踏み潰されることなく、車両の衝突や転覆を防止することのできる車両の脱線逸脱防止装置を提供すること。
【解決手段】 車輪１３を備える台車１４で車体を支持し、軌道レール１１上を走行する車両１０の前記車輪が軌道レールから逸脱した際に、前記車両の衝突や転倒を防止する装置であって、前記台車の下端に車輪が軌道レールから逸脱した時のみ前記軌道レールに接触して、前記車両を車幅方向に移動させ、車輪が軌道レールの締結装置を踏まないようにするガイド部材１７を設けたので、脱輪が発生した場合であっても、締結装置が踏み潰されることなく、他の健全車両の更なる脱輪や、脱輪車両自体の衝突や転覆を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軌道レール上を走行する車両が脱線することにより重大事故となるのを防止する脱線逸脱防止装置に関する。

軌道レール上を走行する車両の代表的なものとして、例えば鉄道車両があげられる。鉄道車両は、車輪付きの台車を備え、平行な２本のレールからなる軌道レール上を走行するものである。
従来より、この種の鉄道車両には、車両の脱線自体を防止するか、万一、脱線した場合に脱線した車輪を本線軌道に沿って誘導して被害を最小限に止める手段が設けられている。例えば、半径２５０ｍ未満の曲線区域、急勾配中の曲線区域、高築堤等で脱線した場合の被害が甚だしい区域等には、脱線防止レール或るいは、脱線防止ガードが設置されている（例えば、非特許文献１参照）。
この脱線防止ガードは、図１３に示すようにガード部材１、ブロック２、座金３およびボルト４から構成され、ガード部材１がレール５の頂部とほぼ同じ高さになるように配設される。この脱線防止ガードをレール５の内側に設けることにより、車輪の横方向の移動を阻止して脱線を防止するものである。
また、車体を支える台車の下部、例えば車軸カバーに片爪状のストッパを設け、脱線時に車両が車幅方向に一定距離以上変位しないように構成したものがある（例えば、特許文献１等）。この場合には、ストッパ片が脱線時に軌道レールに接触して、車両の走行を許容しつつ車両の転倒を防止するものである。
特開平１０−２５０５７６号公報 須田 征男他著、「新しい線路」、社団法人 日本鉄道施設協会 平成９年３月、第８章保安設備

前述のような脱線防止ガードを走行区間の全域に設けるには多大なコストがかかるため、全区間に漏れなく設置することは困難である。しかしながら、万一、鉄道車両が高速で走行しているときに地震が発生するなどして、鉄道車両が脱線防止レール或るいは、脱線防止ガードが設置されていない区域で脱輪した場合であっても、その鉄道車両が十分に減速する前に他の車両等に衝突することのないよう、脱輪による変位を最小限にする配慮が必要とされる。特に、新幹線のように高速で走行する鉄道車両は、高速域のブレーキ減速度は小さいので、地震などによって脱輪が生じると、大きな車両横変位に結びつくおそれもあるため、その防止策が求められている。
また、ストッパ片が脱線時に軌道レールに接触して、車両の走行を許容しつつ車両の転倒を防止する場合であっても、例えば、脱線した車輪が軌道レール枕木に固定する締結装置を踏み潰して、破壊した場合には、軌道レール自体に脱線車両の転倒防止を期待することができない。
また、上記ストッパ片は、軌道内側方向に脱輪した車両に対しては、転倒防止効果が得られなかった。更に、軌道レールの枕木に対する締結が破壊されると、後続或いは先行する健全車両の脱線を誘引する虞も存在した。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脱輪が発生した場合であっても、車両の衝突や転覆を防止するとともに後続或いは先行する健全車両の脱線を防止することである。

上記の課題を解決する本発明の車両の脱線逸脱防止装置は、車輪を備える台車に設けられ、軌道レール上を走行する車両の前記車輪が軌道レールから逸脱した際に、前記車両の衝突や転倒を防止する装置であって、前記台車に、車輪より上方に配置されていて、該車輪が軌道レールから逸脱した時に前記軌道レールに接触して、前記車両を車幅方向へ移動させて、車輪を軌道レールの締結装置の存在範囲以外の位置へ案内するガイド部材を設けたことを特徴とする。
この車両の脱線逸脱防止装置では、車両が脱輪したときに、車体の下部に設けられたガイド部材が軌道レールに接触し、車両を幅方向へ移動するので、車輪がレールの締結装置を踏んで破壊するのを防止することができる。したがって、軌道レールが健全に保持され車体の転倒を防止できる。また、車体は脱輪してから停止するまでの間、軌道レールに沿ってガイドされるようになるので、軌道レールから大きく逸脱することなく、対向車両や構造物との衝突を防止できる。

また、前記ガイド部材は、車輪が軌道レールから逸脱した時のみ前記軌道レールに接触するスロープ部を有し、該スロープ部の端部には、前記車両の車幅方向への移動を所定範囲に規制するストッパ部材を有することを特徴とする。
この車両の脱線逸脱防止装置では、脱輪時には、スロープ部から凹溝に軌道レールが入り込むとともにストッパ部材で車幅方向の移動が規制され、軌道レールから大きく逸脱することがない。したがって、対向車両や構造物と衝突したり、車体が転倒するのを防止できる。また、脱輪車両の変位を最小限に抑えることで、他の健全車両に対するアッタク角を増すことなく、脱輪車両の拡大を防止することができる。

また本発明は、前記ガイド部材のスロープ部の端部は、前記車輪の軌道レール上面からの落下量を所定量に維持しつつ車両の全荷重を支持することを特徴とする。
この車両の脱線逸脱防止装置では、車両の高さ方向の変位を小さくできるので車輪が軌道レールの締結装置を破壊する虞がなく、健全レールによる転倒防止効果を最後まで期待することができる。更に、後続或いは先行する健全車輪の脱線も防止できる。

また前記ガイド部材は、前記台車に備えられた軸箱の下面に設けたことを特徴とする。
この車両の脱線逸脱防止装置では、脱輪が生じた場合に、軸箱の下端に設けたガイド部材が軌道レールに当接して車両の幅方向および高さ方向の変位を最小限に規制するので、車体の転倒を防止することができる。また、車輪が軌道レールの締結装置を破壊する虞がなく、軌道レールによる転倒防止効果を最後まで期待することができる。更に、後続或いは先行する健全車輪の脱線も防止できる。

また前記ガイド部材は、前記スロープ部に摩擦係数の小さな材料を配設し、凹溝にスロープ部より摩擦係数の大きな材料を配設したことを特徴とする。
この車両の脱線逸脱防止装置では、スロープ部に摩擦係数の小さな材料を配設したので車両を円滑に所定距離側方向に移動して車輪が軌道レールの締結装置を踏むのを防止できる。また、ガイド部材の凹溝に摩擦係数の大きな材料を配設したので、車体は脱輪してから停止するまでの距離を短縮することができる。

本発明によれば、車輪を備える台車で車体を支持し、軌道レール上を走行する車両の前記車輪が軌道レールから逸脱した際に、前記車両の衝突や転倒を防止する装置であって、前記台車の下端に車輪が軌道レールから逸脱した時のみ前記軌道レールに接触して、前記車両を車幅方向に移動させ、車輪が軌道レールの締結装置を踏まないようにするガイド部材を設けたので、車両が脱輪した際には、このガイド部材によって車体が車幅方向に移動する。したがって、車輪が軌道レールの締結装置を踏んで破壊する虞がなく、軌道レールによる転倒防止効果を最後まで期待することができる。また、車体が軌道レールから大きく逸脱することがなく、車両の脱輪時に車体が他の車両や構造物と衝突することを防止できる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態における脱線逸脱防止装置の概略構成を示す側面図、図２は本発明の脱線逸脱防止装置の概略構成を示す説明図である。鉄道車両１０は、軌道を構成する２本の平行な軌道レール１１上を走行するもので、軌道レール１１上に配置される一対の車輪１３を有し、車輪１３は台車１４に回転自在に支持されている。台車１４は、鉄道車両１０の前後方向に少なくとも２つ設けられており、各台車１４上には、車体１５が載置されている。車体１５は、中空構造を有し、その内部に座席等（不図示）が設けられ、乗員を搭乗させられるようになっている。台車１４と車体１５とは不図示の中心ピンで回動自在に連結されている。さらに、台車１４と車体１５との間には、車体１５の回動を規制するダンパ装置（不図示）が架け渡されており、回動方向の衝撃を吸収するようになっている。

車輪１３は、これを支持する車軸１２に一体的に嵌合されており、車軸１２が軸受を内包した軸箱１６を介して台車１４に回転自在に支承されている。軸箱１６の下端には、図２、３に示すように下方にスロープ部１７ａと凹溝１７ｂを有するガイド部材１７が配設されている。また凹溝１７ｂの端部は、ストッパ部材１８となっている。
スロープ部１７ａは、図３に示すように車輪１３の外側に向かって傾斜しており、凹溝１７ｂとつながっている。また、凹溝１７ｂの位置（レール幅方向の位置）は、図３に示すように軌道レール１１が凹溝に位置する際に、車輪フランジの先端が締結装置１９を踏まないような位置となっている。
締結装置１９は、枕木２０の上に絶縁板２１、タイプレート２２を配置し、締結金具２３およびボルトナット２４で軌道レール１１を締結するものである。また、ガイド部材１７の下端は、通常走行時では軌道レール１１の頂部よりも所定長だけ高い位置にあるように設定されている。これらガイド部材１７は、車両の脱線逸脱防止装置を構成するもので、ガイド部材１７の凹溝１７ｂに軌道レール１１の頂部が当接した際に、車輪１３のフランジ部が締結装置１９に接触しないように台車１４の高さ位置を保持してもよい。

また、ガイド部材１７の凹溝１７ｂは、一端にストッパ部材１８を有しているので、車両１０が車幅方向へ所定以上移動するのを規制することができる。また、ガイド部材１７は、スロープ部１７ａに摩擦係数の小さい部材が配置されており、最終的に軌道レール１１の頂部と当接する凹溝１７ｂにスロープ部１７ａよりも摩擦係数が大きくかつ軽量の部材が配設されている。これは、ガイド部材１７が軸箱１６に設けられるために、台車バネ下荷重を軽減できるように、軽量部材を使用するのが望ましいからである。このような構成とすることにより、通常の運行時への影響を最小とし、脱輪時においても健全車両と同等のブレーキ効果を得ることができる。また、ガイド部材１７は、左右の軸箱１６に設けられている。

次に、このガイド部材を備えた鉄道車両１０の作用について図４〜図８に従って説明する。
まず、図４に示すように通常走行時には、軌道レール１１上を車輪１３が回転し、鉄道車両１０がレールに沿って走行する。この際に、ガイド部材１７は、軌道レール１１から所定距離だけ上方に位置しており、軌道レール１１とは干渉することはない。ここで、鉄道車両１０の走行中に、地震が発生するなどして鉄道車両１０が軌道レール１１から脱輪すると、台車１４に取り付けられた車輪１３が図５に示すように軌道レール１１から外れる。これに伴って、車輪１３が軌道レール１１と軌道レール１１の間に移動した側のガイド部材１７に軌道レール１１の頂部が当接する（図６参照）。すると、軌道レール１１の頂部は、図７に示すようにスロープ部１７ａを滑って車体１５を側方へ移動する。軌道レール１１の頂部は、図８に示すように凹溝１７ｂまで滑り、ここで幅方向の移動を停止する。この横移動により、車輪１３の位置が締結装置１９から外れた後に路面に着地することになるため、締結装置１９を踏み潰し、あるいは損傷を与える虞がない。
また、図８に示す例では、ガイド部材１７によって車輪１３のフランジは、地面まで落下することなく所定の高さ位置を保持することができる。これによって、鉄道車両１０は、脱輪した場合であっても、軌道レール１１にガイド部材１７を接触させつつ、軌道レール１１に沿って走行する。また、ストッパ部材１８は、車体１５がそれ以上幅方向に移動するのを防止する。つまり、ガイド部材１７は、スロープ部１７ａ、凹溝１７ｂの幅の範囲内でのみ、幅方向における車体１５と軌道レール１１とのずれを許容するので、鉄道車両１０は軌道レール１１に略沿って走行し、台車１４側のブレーキや、ガイド部材１７の凹溝１７ｂやストッパ部材１８と軌道レール１１との摩擦などによって減速され、やがて停止する。

この実施の形態では、鉄道車両１０の軸箱１６にガイド部材１７を設けることで車両の脱線逸脱防止装置とし、脱輪時にはガイド部材１７で、軌道レール１１を幅方向に誘導するようにしたので、軌道レール１１を枕木２０に固定する締結装置１９に車輪下端が接触することなく、これを破壊する虞がない。また、ストッパ部材１８により車体１５と軌道レール１１との幅方向のずれをスロープ部１７ａと凹溝１７ｂの幅以内に抑えることが可能になり、車体１５が大きく逸脱することを防止できる。したがって、鉄道車両１０が大きく脱輪することがなくなり、他の車両や建築物に衝突することが防止される。また、脱輪による鉄道車両１０の転倒も防止される。

また、図３、８に示すように、車両１０の脱線の際、ガイド部材１７によって車輪１３は、地面まで落下することなく所定の高さ位置に保持される。これによって、軌道レール１１を枕木２０に固定する締結装置１９に車両下端が接触することなく、これを破壊する虞がない。したがって、脱線した鉄道車両が停止するまで、軌道レール１１が車輪によって破壊されることなく、脱線していない編成車両の通常ブレーキを有効にすることができる。また、材料の選定や表面処理によって、スロープ部２５ａの摩擦係数より凹溝２５ｂの摩擦係数を大きく設定することも有効である。すなわち、スロープ２５ａを滑る動作をより迅速にし、かつ、凹溝２５ｂが軌道レール１１に接する際に、より迅速に車両を停止させるよう摩擦係数を設定することも有効である。なお、この実施形態では、車輪１３が締結装置１９に接しない高さでガイド部材１７が車両を支持するから、必ずしも、車輪１３をガイド部材１７の存在範囲外まで移動させる得る長さのスロープ部がなくとも、締結装置の破損を防止することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図９、１０を参照して説明する。
図９は、第２の実施の形態における概略構成を示す説明図である。
本実施の形態では、ガイド部材２５は、下面にスロープ部２５ａと凹溝２５ｂとストッパ部材２６を有している。本実施の形態では、凹溝２５ｂが深く形成されており、車輪１３が脱輪して軌道レール１１から外れた場合に、ガイド部材２５のスロープ部２５ａに沿って軌道レール１１が幅方向に移動するが、軌道レール１１の頂部が凹溝２５ｂに接触する前に車輪１３が枕木２０等に接触する。
また、軌道レール１１は、ストッパ部材２６に当接して、それ以上幅方向に移動するのを規制することができる。尚、より早く車輪を所定距離にわたって移動させるため、スロープ部２５ａには摩擦係数の小さい部材を配置してもよい。

このように構成された脱線逸脱防止装置では、鉄道車両１０の走行時に脱輪が発生した場合、図１０に示すように車輪１３が軌道レール１１から外れることでガイド部材２５のスロープ部２５ａが軌道レール１１の頂部に当接する。これによって、車体は、締結装置１９の存在範囲外まで横方向に案内され車輪１３のフランジ部が締結装置１９を踏み潰す虞がなく、軌道レール１１自体が破壊されるのを防止できる。また、車体１５は、ストッパ部材２５の範囲内でのみ、横方向のずれが許容され、その結果、鉄道車両１０は軌道レール１１に略沿って走行し、台車１４側のブレーキなどによって減速され、やがて停止する。
この実施の形態では、軌道内側に脱線した車輪側のガイド部材２５のストッパ部材２６で軌道レール１１をガイドすることができ、前記第１の実施の形態におけるガイド部材１７と同様の効果が得られる。

図１１、１２は、本発明の第３の実施の形態を示すもので、図１１は、第３の実施の形態における概略構成を示す説明図、図１２は、第３の実施の形態における脱輪時を示す説明図である。本実施の形態では、ガイド部材３０は、下面にスロープ部３０ａと水平部３０ｂとから構成されており、軸箱１６の下面に固着されている。スロープ部３０ａは、車輪１３の外側に向かって高くなるように傾斜している。また、スロープ部３０ａは、水平部３０ｂに接続している。

このように構成された脱線逸脱防止装置では、鉄道車両１０の走行時に脱輪が発生した場合、図１２に示すように車輪１３が軌道レール１１から外れることでガイド部材３０のスロープ部３０ａが軌道レール１１の頂部に当接する。これによって、車体は、横方向に案内され車輪１３のフランジ部が締結装置１９を踏み潰す虞がなく、軌道レール１１自体が破壊されるのを防止できる。

なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されることなく、例えば、スロープ部に潤滑剤を含んだカプセルを設置しておき、脱輪時にこのカプセルが潰されて、内部の潤滑剤が吐出して車体１５の横方向に移動を円滑にすることができるようにしてもよい。また、スロープ部に軌道レールと直角方向の溝を複数形成し、車体の横方向の移動を円滑にしつつ走行方向への摩擦抵抗を高めるようにしてもよい。更に、スロープ部や凹溝に樹脂コーティング等の表面処理をすることによって、それぞれに適切な摩擦抵抗を与えるようにしてもよい。

本発明の実施の形態における脱線逸脱防止装置の概略構成を示す側面図である。 同脱線逸脱防止装置の概略構成を示す説明図である。 脱輪時における脱線逸脱防止装置の作動状態を示す説明図である。 同脱線逸脱防止装置の通常走行時を示す説明図である。 同脱線逸脱防止装置の脱輪時を示す説明図である。 同脱線逸脱防止装置の脱輪時を示す説明図である。 同脱線逸脱防止装置の脱輪時を示す説明図である。 同脱線逸脱防止装置の脱輪時を示す説明図である。 第２の実施の形態における概略構成を示す説明図である。 第２の実施の形態における脱輪時の作動状態を示す説明図である。 第３の実施の形態における概略構成を示す説明図である。 第３の実施の形態における脱輪時を示す説明図である。 従来の脱線防止ガードの一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 鉄道車両 １１ 軌道レール
１２ 車軸 １３ 車輪 １４ 台車
１５ 車体 １６ 軸箱 １７ ガイド部材
１７ａ スロープ部 １７ｂ 凹溝 １８ ストッパ部材
１９ 締結装置 ２０ 枕木 ２１ 絶縁板
２２ タイプレート ２３ 締結金具 ２４ ボルトナット
２５ ガイド部材 ２６ ストッパ部材 ３０ ガイド部材
３０ａ スロープ部 ３０ｂ 水平部

Claims (5)

1. 車輪を備える台車に設けられ、軌道レール上を走行する車両の前記車輪が軌道レールから逸脱した際に、前記車両の衝突や転倒を防止する装置であって、
   前記台車に、車輪より上方に配置されていて、該車輪が軌道レールから逸脱した時に前記軌道レールに接触して、前記車両を車幅方向へ移動させて、前記軌道レールの締結装置の存在範囲以外の位置へ案内するガイド部材を設けたことを特徴とする車両の脱線逸脱防止装置。
2. 前記ガイド部材は、車輪が軌道レールから逸脱した時のみ前記軌道レールに接触するスロープ部を有し、該スロープ部の端部には、軌道レールの側部に接して、前記車両の車幅方向への移動を所定範囲に規制するストッパ部材を有することを特徴とする請求項１に記載の車両の脱線逸脱防止装置。
3. 前記ガイド部材のスロープ部の端部は、前記車輪の軌道レール上面からの落下量を所定量に維持しつつ車両の全荷重を支持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の脱線逸脱防止装置。
4. 前記ガイド部材は、前記台車に備えられた軸箱の下面に設けられたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の車両の脱線逸脱防止装置。
5. 前記ガイド部材は、前記スロープ部に摩擦係数の小さな材料を配設し、凹溝にスロープ部より摩擦係数の大きな材料を配設したことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の車両の脱線逸脱防止装置。
   
   
   

Images