JP2009029242A - 鉄道車両用氷雪除去装置と鉄道車両の氷雪除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】危険な作業を省け、予め多数の作業員を確保することなく、氷雪を剥落させたい場所で車体に付着した氷雪を剥落させる鉄道車両用氷雪除去装置を提供すること。
【解決手段】鉄道車両用氷雪除去装置１２は、車輪の前方および後方に臨むスカート部１４を構成する壁板を振動させる振動発生装置１６と、壁板の振動を許容して壁板を支持する支持構造１８を含んで構成されている。壁板は複数枚の板材２０が並べられて構成されている。支持構造１８は、車体で支持され複数枚の板材２０の長さ方向の両端をそれら板材２０の厚さ方向の両側から弾性部材２２を介して挟持する支持部材２４を備えている。振動発生装置１６は、車体の床下で支持された電動モータ３０と、電動モータ３０の出力軸から該出力軸の径方向に変位した箇所３００２と、複数枚の板材２０とを個別に連結する連結部材３２とを含んで構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行時に鉄道車両の車体に付着された氷雪を剥落させる鉄道車両用氷雪除去装置と氷雪除去方法に関する。

例えば、降雪地帯において、新幹線が在来線を走行する場合などレール上に積もった雪が、車輪荷重により溶融し水滴となったものが繰り返してスカート部や床下構造部などに付着する。そして、外気温度の低下、高速走行時の冷却作用により氷結し、さらに、この部分に大気中の雪、車体通過時に舞い上がった路線上の雪が付着し、成長していく。
特に、車輪前後のスカート部の内面に付着した氷雪は、場合によっては車輪近傍まで成長することがある。
そして、降雪地帯から抜け出した走行時、気温の上昇により車体に付着した氷雪が自然落下すると、時速２５０〜３００ｋｍで走行していることから大きな氷雪片である場合には線路上のバラスト（砕石）を跳ね上げ、床下構造部に損傷を与える。特に、対向車両に遭遇した際の風圧で氷雪が落下する確立が高く、対向車両に損傷を与えるなど極めて危険な状態が起きる。
このような氷雪の車体への付着を防止するため、ゴムなどの弾性材料を使用し弾性材料を拡縮する技術が提案されているが、重量の点で問題があり採用されるに至っていない。
実公昭６３−１０３７８

そのため、車体に付着した氷雪が成長し走行に支障を来たしたり、自然落下した際の危険が大きいなどと判断された場合、予め多数の作業員を確保しておき、最寄の駅の空きレーンに車体を引き込み、決められた時間内でへらなどを用いて車体を傷めないように人力で氷雪を削り落とす作業がなされているのが現状である。
そしてこの作業は、車両に通電された状態であるため危険な作業となり、予め多数の作業員を確保しておかなければならないことからコストがかさむ不具合があった。
本発明者は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、危険な作業を省け、予め多数の作業員を確保することなく、氷雪を剥落させたい場所で車体に付着した氷雪を剥落させる鉄道車両用氷雪除去装置と氷雪除去方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、走行時、車体の壁板に付着された氷雪を剥落させる鉄道車両用氷雪除去装置であって、前記氷雪が付着された前記壁板の面と反対の面側に前記壁板を振動させる振動発生装置が設けられ、前記壁板は、この壁板の振動を許容する支持構造を介して前記車体で支持されていることを特徴とする。
また、本発明は、走行時に車体の壁板に付着された氷雪を剥落させる鉄道車両の氷雪除去方法であって、前記壁板を、複数枚の板材を並べて構成し、前記複数枚の板材で前記氷雪が付着された面と反対の面から前記複数枚の板材を個別に振動させるようにしたことを特徴とする。

本発明の鉄道車両用氷雪除去装置および氷雪除去方法によれば、壁板を振動させることで壁板に付着した氷雪を剥落させるので、作業員による危険な作業を省け、予め多数の作業員を確保することなく、氷雪を剥落させたい場所で車体に付着した氷雪を剥離させることができ、作業性の向上およびコストダウンを図る上で極めて有利となる。

以下、本発明の鉄道車両の氷雪除去方法を鉄道車両用氷雪除去装置と共に図面にしたがって説明する。
図１は鉄道車両の車輪部分の説明図、図２（Ａ）はスカート部の拡大斜視図、（Ｂ）はスカート部の側面図、図３（Ａ）乃至（Ｄ）は板材と支持部材の説明図を示す。
鉄道車両用氷雪除去装置１２は、走行時に車体の壁板に付着された氷雪を剥落させるものである。
鉄道車両の車輪はその前後左右が壁板からなるスカート部１４により覆われており、走行時に、車輪の前方および後方に臨むスカート部１４の内面１４Ａに多くの氷雪が付着するため、本実施の形態では、車輪の前方および後方に臨むスカート部１４に鉄道車両用氷雪除去装置１２が設けられている。
鉄道車両用氷雪除去装置１２は、車輪の前方および後方に臨むスカート部１４を構成する壁板を振動させる振動発生装置１６と、壁板の振動を許容して壁板を支持する支持構造１８を含んで構成されている。
なお、鉄道車両用氷雪除去装置１２を設ける箇所は、スカート部１４に限定されず、車体に付着した氷雪を剥離したいその他の箇所に設けるなど任意である。

車輪の前方と後方に臨むスカート部１４の壁板は、それぞれ複数枚（３枚）の板材２０が並べられて構成され、図２（Ｂ）に示すように、スカート部１４の外面１４Ｂを構成する各板材２０の面には、振動発生装置１６に連結するためのフランジ２０２０が突設されている。
各板材２０は幅よりも大きい寸法の長さを有し、それらの長さ方向を互いに平行させて車幅方向に延在させ、上下に傾斜する方向に並べられている。
板材２０は、アルミ合金やステンレスなどの金属製であってもよく、あるいは合成樹脂製であってもよく、あるいは、繊維強化プラスチック製であってもよく、本実施の形態では、吸音性を高めるための小孔が多数形成されたアルミ合金製板（パンチングメタル）が用いられている。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、支持構造１８は、車体で支持され複数枚の板材２０の長さ方向の両端をそれら板材２０の厚さ方向の両側から弾性部材２２を介して挟持する支持部材２４を備えている。
支持部材２４は、フランジ２４０２を介して車体に取着されている。
支持部材２４は溝形鋼で構成され、図３（Ｂ）に示すように、各板材２０の厚さ方向の両面と溝形鋼のフランジ２４０２との間、および各板材２０の端面とウェブ２４０４との間に弾性部材２２が介在しており、従って、弾性部材２２も溝形を呈している。
このような弾性部材２４として、ゴムなどのような従来公知の様々な弾性材料が使用可能であり、支持部材２４により弾性部材２４を介在させて板材２０を支持することで、車体に対して騒音を生じることなく板材２０を振動できるようにしている。

また、図３（Ｄ）に示すように、本実施の形態では、隣り合う板材２０は、それら板材２０の間に、板材２０の厚さ方向および幅方向の相対的変位を許容すると共にそれら板材２０が相対的に屈曲する動きを許容する弾性部材２６が介在した状態で連結されている。
すなわち、板材２０の幅方向の一端の端面に凹溝２００２が設けられ、板材２０の幅方向の他端の端面に凹部２００２に挿入される大きさの凸部２００４が設けられている。そして、隣り合う板材２０間において、一方の板材２０の凸部２００４が他方の板材２０の凹溝２００２に挿入され、板材２０の厚さ方向における凸部２００４の両側と凹溝２００２の側面２００２Ａとの間、および板材２０の幅方向における凸部２００４の端部と凹溝２００２の底面２００２Ｂとの間に弾性部材２６が介在しており、弾性部材２６は溝形を呈している。
このような弾性部材２６として、ゴムなどのような従来公知の様々な弾性材料が使用可能であり、隣り合う板材２０の間に弾性部材２６を介在させることで、騒音を生じることなく板材２０相互が個別に振動できるようにしている。
なお、図３（Ｃ）に示すように、隣り合う板材２０の端部間に隙間Ｓを確保するようにしても、騒音を生じることなく板材２０相互を個別に振動させることができる。

なお、氷雪が付着される各板材２０の面（スカート部１４の内面１４Ａ）に、摩擦係数の小さいフッ素樹脂などによりコーティングを施したり、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）による皮膜を形成するなど、自己潤滑性を高めるための表面処理を施すと、除氷雪効能が高まり、氷雪を剥落させる上で有利となる。
また、本実施の形態では、３枚の板材２０を上下に並べた場合について説明したが、複数枚の板材３０を車幅方向（水平方向）に並べるようにしてもよい。
また、車幅は３ｍ前後あるので、板材２０は、その長さを車幅に合わせた３ｍ前後のものを用いてもよい。あるいは、スカート部１４の壁板を車幅の中心において幅方向に２分割し、１．５ｍ前後の長さの３枚の板材２０の両端が支持部材２４で支持されたものを車輪の前方と後方にそれぞれ２組づつ用いてもよい。
また、長さが大きい板材２０を幅方向に並べて用いる場合、それら板材２０の長さ方向の中間部に欠部を形成しておき、それら板材２０の幅方向に延在する支持板を板材２０の厚さ方向の両面に当て付け、それら支持板を前記欠部を通る連結具により連結し、板材２０の長さ方向の中間部を挟持するようにしてもよい。

振動発生装置１６は、車体の床下で支持されたアクチュエータと、前記アクチュエータと複数枚の板材２０とを個別に連結する連結部材３２とを含んで構成されている。
アクチュエータは板材２０を振動（微振動）させるものであればよく、従来公知の様々なものが使用可能であり、本実施の形態では、アクチュエータとして電動モータ３０を用いている。
なお、本実施の形態では、単一の電動モータ３０により複数枚の板材２０を振動させるようにしているが、各板材２０枚に電動モータ３０を設けるなど用いる電動モータ３０の数は任意であり、また、電動モータ３０は減速して用いるようにしてもよい。
連結部材３２は、ロッドの両端にそれぞれロッドエンドなどの継ぎ手が取着されたもので、電動モータ３０の出力軸から該出力軸の径方向に変位した箇所３００２と、複数枚の板材２０のフランジ２０２０とを連結している。
電動モータ３０として市販品が使用可能であり、氷雪を剥落させる上で板材２０を振動させる振動数は２０〜５０／秒程度が好ましく、また、各板材２０の振幅は３〜５ｍｍ程度が好ましい。
なお、電動モータ３０に電源を供給する電源装置が設けられ、前記電源装置は車両走行用の電力から前記電源を生成している。

本実施の形態では、内面１４Ａに付着した氷雪を剥落させたい場所で、電動モータ３０を駆動させると、連結部材３２を介して各板材２０が、予め設定された振動数および振幅で振動する。
これにより、内面１４Ａに付着した氷雪に変形、割れなどが生じ、内面１４Ａに付着した氷雪が剥離して落下し、スカート部１４から除去される。
無論、降雪地帯の気温や天候の状況に応じて、氷雪が車体に付着されそうな場合に電動モータ３０を駆動してもよく、この場合には、スカート部１４への氷雪の付着が防止される。
すなわち、降雪地帯の気温や天候の状況に応じて、あるいは、車体に付着された氷雪の状況に応じて、最寄の駅の空きレーンに車体を引き込んで氷雪を剥落させ、また、停車すべき駅に停車している間に氷雪を剥落させることができ、また、走行中に氷雪の車体への付着を防止できる。

したがって、本実施の形態によれば、壁板を振動させて氷雪を剥落させるので、作業員による危険な作業を省け、予め多数の作業員を確保することなく、車体に付着した氷雪を剥落させたい場所で剥落でき、作業性の向上およびコストダウンを図る上で極めて有利となる。

鉄道車両の車輪部分の説明図である。 （Ａ）はスカート部の拡大斜視図、（Ｂ）はスカート部の側面図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は板材と支持部材の説明図を示す。

符号の説明

１２……鉄道車両用氷雪除去装置、１４……スカート部、１６……振動発生装置、１８……支持構造、２０……板材、２２、２６……弾性部材、２４……支持部材、３０……電動モータ、３２……連結部材。

Claims (12)

1. 走行時、車体の壁板に付着された氷雪を剥落させる鉄道車両用氷雪除去装置であって、
   前記氷雪が付着された前記壁板の面と反対の面側に前記壁板を振動させる振動発生装置が設けられ、
   前記壁板は、この壁板の振動を許容する支持構造を介して前記車体で支持されている、
   ことを特徴とする鉄道車両用氷雪除去装置。
2. 車輪の周囲を囲むように前記車体にスカート部が設けられ、
   前記壁板は、前記車輪の前方と後方に臨む前記スカート部の箇所であってそれぞれ複数枚の板材が並べられて構成され、
   前記振動発生装置は、前記複数枚の板材が前記車輪に臨む内面と反対の外面側に設けられ、
   前記振動発生装置は、前記車体の床下で支持されたアクチュエータと、前記アクチュエータと前記複数枚の板材とを個別に連結する連結部材とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
3. 前記壁板は、複数枚の板材が並べられて構成され、
   前記振動発生装置は、前記氷雪が付着される前記複数枚の板材の面と反対の面側に設けられ、
   前記振動発生装置は、アクチュエータと、前記アクチュエータと前記各板材の前記反対の面とを個別に連結する複数の連結部材とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
4. 前記支持構造は、前記車体で支持され前記壁板の端部をその厚さ方向の両側から弾性部材を介して挟持する支持部材を備えている、
   ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
5. 前記支持構造は、前記車体で支持され前記複数枚の板材の端部をそれら板材の厚さ方向の両側から弾性部材を介して挟持する支持部材を備えている、
   ことを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
6. 前記複数枚の板材は、幅よりも大きい寸法の長さを有してそれらの長さ方向を平行させて並べられ、
   前記支持構造は、前記車体で支持され前記複数枚の板材の長さ方向の両端をそれら板材の厚さ方向の両側から弾性部材を介して挟持する支持部材を備えている、
   ことを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
7. 前記複数枚の板材は、幅よりも大きい寸法の長さを有してそれらの長さ方向を平行させて並べられ、
   隣り合う前記板材は、それら板材の間に板材の厚さ方向および幅方向の相対的変位を許容する弾性部材が介在した状態で連結されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
8. 前記複数枚の板材は、幅よりも大きい寸法の長さを有してそれらの長さ方向を平行させて並べられ、
   隣り合う前記板材は、それら板材の間に板材の厚さ方向および幅方向の相対的変位を許容すると共にそれら板材が相対的に屈曲する動きを許容する弾性部材が介在した状態で連結されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
9. 前記アクチュエータは、前記車体で支持された電動モータであり、
   前記連結部材は、前記電動モータの出力軸から該出力軸の径方向に変位した箇所と、前記複数枚の板材とを連結している、
   ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
10. 前記振動の振動数は２０〜５０／秒である、
    ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
11. 前記氷雪が付着される面に、自己潤滑性を高めるための表面処理が施されている、
    ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用氷雪除去装置。
12. 走行時に車体の壁板に付着された氷雪を剥落させる鉄道車両の氷雪除去方法であって、
    前記壁板を、複数枚の板材を並べて構成し、
    前記複数枚の板材で前記氷雪が付着された面と反対の面から前記複数枚の板材を個別に振動させるようにした、
    ことを特徴とする鉄道車両の氷雪除去方法。

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