JP2008038595A - 鉄道軌道 - Google Patents

Abstract

【課題】
列車が橋もしくは陸橋を通過する際の低周波数の振動を低減し、低コストで形成可能である、鉄道軌道を提供する。
【解決手段】
少なくとも１つの弾性層（８，８’，８”）が、下部構造（５）に対してレール（２）を弾性支承するために設けられている、レール（２）とレール（２）を担持する道床（３）を有する上部構造（１）と、橋又は陸橋によって構成されかつ複数の橋脚（６）と橋脚によって担持された橋上構造（７）を有する下部構造（５）とを備えた鉄道軌道において、それぞれの橋脚（６）の上に延在する上部構造（１）の第１のゾーン（９）内の、少なくとも１つの弾性層（８，８’，８”）の道床係数の値を、橋脚（６）間の領域内に延在する上部構造（１）の第２のゾーン（１０）内よりも小さくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１つの弾性層が、下部構造に対してレールを弾性支承するために設けられている、レールとレールを担持する道床を有する上部構造と、橋又は陸橋によって構成されかつ複数の橋脚と橋脚によって担持された橋上構造を有する下部構造とを備えた鉄道軌道に関する。

鉄道軌道は、様々な形成が公知である。鉄道軌道は、上部構造と上部構造を担持する下部構造によって構成される。軌道本体と呼ばれる上部構造は、レールとレールを担持する道床を有し、しばしば枕木を介在させている。道床は、例えば砕石床として形成することができる。コンクリートから成る道床を有するいわゆる「省力化軌道」も公知である。

線路構造では、振動を低減するため、従って鉄道車両のコンポーネントと砕石床を保護するため及び固体伝送音を低減するために弾性層を使用することも既に公知である。このような弾性層は、上部構造の道床と下部構造間、又は枕木と道床間、又はレールと枕木間、又はレールを担持する中間プレートと枕木間、又は枕木のない軌道本体の場合はレール又は中間プレートと道床間に配設される。

低い位置にある土地を横断するため、鉄道軌道の軌道本体は、しばしば陸橋もしくは橋を介して案内される。このような鉄道橋は、通常はいわゆる橋上構造を担持する橋脚上にある。橋上構造は、通常は、その曲げ剛性を介して負荷を受け止めることができる橋梁もしくは「梁」に相応する軌道プレートから成る。橋脚（支持部）は、交通負荷と橋上構造の負荷を受け止め、この負荷を伝える。この場合、橋脚及び橋上構造は共に鉄道軌道の下部構造を構成する。

特に高速列車が古い構造の橋もしくは陸橋上を走行する場合には、鉄道軌道を疲労させ、周辺の人々、例えば隣の住民にも知覚可能な低周波数の振動が生じるという問題が生じる。このような古い橋及び陸橋は、ノンプレストレストコンクリートを備え、これにより、列車が通過する際に橋脚間の領域が沈下する。鉄道軌道の垂直方向の道床強度は、２つの橋脚間の中央領域が最低で、橋脚上が最高で、２つの橋脚間の中央と橋脚間に最低の道床強度と最高の道床強度間の移行部が生じる。従って、支持部の間隔が周期的な橋又は陸橋の場合、軌道に対してこの基本条件も周期的に変化する。これにより、周期的な荷重変動が軌道に生じ、この荷重変動は、振動、軌道要素の高い摩耗等のような望ましくない効果を生じさせてしまう。

橋及び陸橋の新しい構造では、このような周期的な荷重変動の回避もしくは低減をするために、テンションを加えたケーブルを再調整する可能性を有するプレストレストコンクリート構造が使用される。これにより、列車が通過する際に十分平坦な軌道を提供することができる。古い構造で生じる振動を低減するため、既に、付加的に橋脚を組み込んだり、橋もしくは陸橋から鉄道軌道の上部構造を切り離したりすることが提案されている。これらの措置は、非常に高い費用と結び付いている。

特許文献１からは、所望のレベルにレールを後から正確に適合させるために、レールの敷設後にレールの下に配設した熱可塑性のプレートを電流によって加熱し、これによりプレートを軟らかくし、レールの適切なレベル調整を可能にすることが公知である。熱可塑性プレートの冷却時間及び硬化時間は数分である。

特許文献２からは、走行中の鉄道車両の動的作用からレールを絶縁する鉄道レール用の弾性支持装置が公知である。レールの振動は、鉄道車両にも環境にも伝達される。その結果、レールの振動と車両自身の振動間に共振も生じる。支持装置は、短時間でレールの振動を減衰させ、これにより共振が回避される。支持装置は、コンクリート基盤内に設けられたシート内に配設されている減衰材料から成るクッションの上に規則的な間隔で各レールの脚部を載置するために形成されている。各支持部の減衰クッションの動的剛性は、相対的に硬い支持部と相対的に軟らかい支持部が交互になるように選択されている。この場合、硬い支持部の動的剛性はレールの剛性よりも高く、軟らかい支持部の動的剛性はレールの剛性よりも低い。

更に、特許文献３からは、軌道装置の砕石用の弾性基盤が公知である。この基盤は、それぞれの軸負荷に対して必要な道床係数と必要な固有振動数を備える。

非特許文献１からは、長手方向に不均質な軌道で枕木に対して弾性ソール付けを使用することが分かる。

非特許文献２では、隣接する軌道及びポイントの軌道剛性の違いを橋渡しするために、砕石内に設置したポイントのために段階付けをしたバネ剛性を有するポイントの前後に移行領域が設けられている。
独国特許第２ ３６０ ８２６号明細書 欧州特許第０ １６９ １８７号明細書 独国特許出願公開第３４ ０３ ２３４号明細書 Besohlte Schwellen; Mueller-Boruttau, Kleinert; ETR-Aufsatz Heft 3/2001 http://www.spreepolymer.de/pdf/ETR.pdf ERL-Elastische Rippenplattenlagerung; Produktionformation vom September 2004; BWG Gesellshaft mbH; http://www.bwg.cc/downloads/BWG erl de.pdf

本発明の課題は、列車が橋もしくは陸橋を通過する際の低周波数の振動を低減し、低コストで形成可能である、冒頭で述べた様式の鉄道軌道を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する鉄道軌道によって解決される。それぞれの橋脚の上に延在する上部構造の第１のゾーン内の、少なくとも１つの弾性層の道床係数の値が、橋脚間の領域内に延在する上部構造の第２のゾーン内よりも小さいことによって、軌道の道床を全体的に均質化、即ち補正することができる。これにより、周期的な荷重変動が本質的に低減される。既存の鉄道軌道は、この方法で少なくとも１つの弾性層を後から投入することによって更新することができる。本発明により、軌道本体の費用のかかる構造もしくは上部構造と下部構造の費用のかかる切離しもしくは橋又は陸橋での高価な更新措置を回避することができる。

本発明の有利な実施形では、レールは、レールの長手方向に互いに間隔を置いた支承箇所において道床によって担持されており、第１のゾーンと第２のゾーンは、それぞれレール用の複数の支承箇所に渡って延在する。

本発明の更なる利点及び詳細を、以下で添付した概略図を基にして説明する。

本発明による鉄道軌道の第１の実施形は、図１及び２に図示されている。鉄道軌道は、レール２と道床３を有する上部構造１を備える。レール２は、道床３によって担持されるが、支承箇所４では枕木１２によって間接的に担持される。鉄道軌道は、更に、橋又は陸橋によって構成される下部構造５を備える。橋又は陸橋は、高架橋とも呼ばれる。下部構造５は、複数の橋脚６と橋脚によって担持された橋上構造７を有する。下部構造５に対してレール２を弾性的に支承するための弾性層８が設けられている。弾性層は、上部構造１の道床３と下部構造５間に配設されている。

それぞれの橋脚６の上に延在する上部構造１の第１のゾーン９内の弾性層８の道床係数の値は、橋脚６間の領域内に延在する上部構造１の第２のゾーン１０内よりも小さい。これにより、本発明による弾性層８を有していない鉄道軌道と比べてレールの道床を全体的に均質化することができる。結果として、この道床の均質化によって、負荷を受けた際のゾーン１０内の撓みとゾーン９内の撓みの差が、従って本発明による弾性層８を有していない１桁のｍｍ範囲内にある鉄道軌道の起伏が小さくなる。従って、本発明による鉄道軌道を通過する鉄道車両によって引き起こされる共振の強度が同様に低減される。高速列車が通常速度で、鉄道橋の橋脚間隔が通常の約２５ｍである場合、共振のこの強度低減は、環境に対して低周波数の周波数領域（２０Ｈｚまで）内で、合法的な放出限界値もしくは環境汚染限界値を遵守することができるように作用する。

説明したように、レール２は、レール２の長手方向に互いに間隔を置いた支承箇所４において道床３によって担持されている。この場合、第１のゾーン９と第２のゾーン１０は、それぞれレール２用の複数の支承箇所４に渡って、特に１０以上の支承箇所４に渡って延在する。例えば、第１のゾーン９と第２のゾーン１０は、それぞれ約２０本の枕木に渡って延在させることができる。

「道床剛性」とも呼ばれる道床係数の単位は、Ｎ／ｍｍ^３である。即ち、これは、面に対する剛性（Ｎ／ｍｍ）もしくはバネ剛性である。更に、道床係数は、１ｍｍの付加的な沈下（撓み）を得るための付加的な圧力（Ｎ／ｍｍ^２）と見なすこともできる。

この実施例では、弾性層８の道床係数は、第１のゾーン９と第２のゾーン１０に渡って一定である。換言すれば、第１のゾーン９内の弾性層８は、ゾーン９のそれぞれに対してそれぞれ一定の所定の道床係数の値を備える。第２のゾーン１０内では、同様に一定の道床係数の値を備えるが、ここでは相応にゾーン９内よりも高い。

道床係数の値をゾーン９及び／又はゾーン１０に沿って段階的に変化させることも考慮及び実施可能である。例えば、ゾーン１０内の道床係数は、特に均質な道床の推移を形成することによって負荷を受けた際にレールの弾性曲線を少ない起伏を有する所定の所望の撓み推移に適合させるために、このゾーンに隣接する２つのゾーン９に接するその縁部からこのゾーン１０の中心に向かって、ゾーン９の小さい値に続くより小さな値からより大きな値に上昇させてもよい。

図１及び２による実施例では、第１のゾーン９と第２のゾーン１０は、鉄道軌道の長手方向に直接連続している。前段で説明した変化する道床係数の推移の形成の意味で、第１のゾーン９と第２のゾーン１０間に、道床係数が第１のゾーン９の内の道床係数のそれぞれの値と第２のゾーン１０内の道床係数のそれぞれの値の間にある値を有するそれぞれ少なくとも１つの別のゾーン１１を配置することも考慮及び実施可能である。このような実施形が図５に概略的に図示されている。望むようにレールに沿った道床の推移を形成するために、相応の道床係数を有する別のゾーンを設けることもできる。

更に、道床３と下部構造５間の弾性層８の代わりに、レール２と橋上構造７間の領域に弾性層を形成する更なる可能性もある。更にまた、図３に図示した実施形では、レール２は、枕木１２によって砕石床の形態で形成された道床３上に担持されている。ここで弾性層８’は、それぞれの枕木１２と道床３間に配設されている。従って、各枕木１２の下には、全体として枕木１２を弾性的に道床３から切り離す弾性層８’の一部分が存在する。優れていることに、枕木１２と道床３間に配設された層８’のそれぞれの弾性部分は、相応の枕木１２の広がり全体に渡って延在する。

図１による実施例と同様に、それぞれの橋脚６の上に延在する上部構造１の第１のゾーン９内の弾性層８’の道床係数の値は、橋脚６間の領域内に延在する上部構造１の第２のゾーン１０内よりも小さいが、レール２は、レール２の長手方向に互いに間隔を置いた支承箇所４において道床３によって担持されており、第１のゾーン９と第２のゾーン１０は、それぞれレール２用の複数の支承箇所４に渡って延在する。

第１の実施形と第２の実施形を組み合わせることも、従って上部構造１の道床３と下部構造５間の弾性層８に加えて枕木１２と道床３間に弾性層８’を形成することも考慮及び実施可能である。

第３の実施形は図４に図示されている。この形成は、前記の実施形に相応するが、ここでは弾性層８”がそれぞれのレール２の下面に直接配設されていることが相違する。この弾性層８”のそれぞれの部分は、レール２とそれぞれの枕木１２間に存在する。

この第３の実施形を第１又は第２の実施形と組み合わせること又はこれらを組み合わせたものと組み合わせることも、基本的に考慮及び実施可能である。

枕木のない軌道本体では、弾性層は、レールとコンクリート製の道床の間又はレールを固定する中間プレートとコンクリート製の道床の間に設けることができる。このような弾性層は、更にまたそれぞれ１つの支承ポイントに存在する複数の部分によって構成することができる。この場合、レールと道床間に一貫した弾性層を設けることも基本的に考慮及び実施可能である。

弾性層８，８’，８”は、弾性成分が可塑成分を少なくとも上回り、特にエラストマ又は熱可塑性のエラストマによって構成される弾性材料から成る。この場合、有利な材料は、例えばポリウレタンエラストマ又はゴムエラストマである。

道床係数の異なる弾性層８，８’，８”は、弾性層８，８’，８”を構成する硬さもしくは剛性の異なる使用材料によって実現することができる。硬くなるほど道床係数は高くなる。この場合、優れていることに、硬さの異なるエラストマ又は熱可塑性のエラストマを使用することができる。例えば、硬度の異なるＰＵエラストマが公知である。

その代わり又はこれに加えて、道床係数の適合は、形状を介して、特に弾性層８，８’，８”の厚さの違い又は弾性的な支承部を延在させる面積の違いによって得ることもできる。例えば、支承面積は、ラスタ状に配設された穴により多少小さくすることができる。

優れていることに、第１のゾーン９及び第２のゾーン１０内の少なくとも１つの弾性層８の道床係数の値は、レール２の道床係数の値よりも小さい。

本発明は、特にノンプレストレストの橋上構造を有する橋又は陸橋用に有利に使用可能である。再調整の可能性を有していないプレストレストコンクリート構造では、同様に鉄道軌道の有利な均質化を得ることができる。再調整の可能性を有するプレストレストコンクリート構造でも、本発明は更なる最適化のために使用可能である。

本発明による鉄道軌道の第１の実施形の中心縦断面図を示す。 図１の切断線Ａ−Ａに沿った鉄道軌道の上部構造と橋上構造の一部の横断面図を示す。 本発明による鉄道軌道の第２の実施形の図２と同様の横断面図を示す。 本発明による鉄道軌道の第３の実施形の図２と同様の横断面図を示す。 本発明による鉄道軌道の第４の実施形の図１と同様の中心縦断面図を示す。

符号の説明

１ 上部構造
２ レール
３ 道床
４ 支承箇所
５ 下部構造
６ 橋脚
７ 橋上構造
８ 層
９ ゾーン
１０ ゾーン
１１ ゾーン
１２ 枕木

Claims (10)

1. 少なくとも１つの弾性層（８，８’，８”）が、下部構造（５）に対してレール（２）を弾性支承するために設けられている、レール（２）とレール（２）を担持する道床（３）を有する上部構造（１）と、橋又は陸橋によって構成されかつ複数の橋脚（６）と橋脚によって担持された橋上構造（７）を有する下部構造（５）とを備えた鉄道軌道において、
   それぞれの橋脚（６）の上に延在する上部構造（１）の第１のゾーン（９）内の、少なくとも１つの弾性層（８，８’，８”）の道床係数の値が、橋脚（６）間の領域内に延在する上部構造（１）の第２のゾーン（１０）内よりも小さいことを特徴とする鉄道軌道。
2. レール（２）が、レール（２）の長手方向に互いに間隔を置いた支承箇所（４）において道床（３）によって担持されていること、第１のゾーン（９）と第２のゾーン（１０）が、それぞれレール（２）用の複数の支承箇所（４）に渡って延在することを特徴とする請求項１に記載の鉄道軌道。
3. 第１のゾーン（９）と第２のゾーン（１０）の弾性層（８，８’，８”）の道床係数の値がそれぞれ一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道軌道。
4. 第１のゾーン（９）と第２のゾーン（１０）が、鉄道軌道の長手方向に直接連続することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の鉄道軌道。
5. 第１のゾーン（９）と第２のゾーン（１０）間に、それぞれ少なくとも１つの別のゾーン（１１）が位置し、このゾーン内の道床係数が、第１のゾーン（９）内の道床係数の値と第２のゾーン（１０）内の道床係数の値の間を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の鉄道軌道。
6. 弾性層（８）が、上部構造（１）の道床（３）と下部構造（５）間に配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の鉄道軌道。
7. 道床（３）とレール（２）間に枕木（１２）が配設されており、枕木（１２）毎にレール（１２）用の支承箇所（４）が存在し、弾性層（８’）が、それぞれの枕木（１２）と道床（３）間に配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の鉄道軌道。
8. 枕木（１２）と道床（３）間に配設されたそれぞれの弾性層（８’）が、枕木（１２）の広がり全体に渡って延在することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の鉄道軌道。
9. 弾性層（８”）が、それぞれの支承箇所（４）の領域内のそれぞれのレール（２）の下面又はレール（２）を取り付ける中間プレートの下面に直接配設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の鉄道軌道。
10. 第１のゾーン（９）及び第２のゾーン（１０）内の少なくとも１つの弾性層（８）の道床係数の値が、レール（２）の道床係数の値よりも小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の鉄道軌道。

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