JP2011513610A - 鉄道枕木用の枕木基礎 - Google Patents

Abstract

鉄道枕木(2)のための枕木基礎(1)であって、好ましくはエラストマーである第１弾性層(3)と、好ましくはエラストマーである第２弾性層(4)とを有する。補強層(5)が第１弾性層(3)および第２弾性層(4)の間に介装されている。第２弾性層(4)は枕木基礎(1)の外面(6)を構成する。補強層(5)はファイバー素材を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道枕木用の枕木基礎に関する。本発明はさらに枕木基礎の製造方法と、鉄道枕木および枕木基礎の配列構造とに関する。

周知のように、枕木基礎の下には、道路の枕木の下側に配置されたまたは配置される弾性下敷きが、貼り付け等により鉄道の枕木に対して配置されている。枕木基礎は、線路設備からの鳴き響きの伝達を低下させる役割を果たす。

同種の枕木基礎が知られている（たとえば特許文献１参照）。２つのエラストマー工業材料の間に補強基礎を設け、当該２つのエラストマー工業材料と砕石床との間に必要に応じてフリース素材が配置され、枕木基礎をフリース素材のみを介して砕石床に接触させることが提案されている。

コンクリート建築部材に直接的に結合される橋床素材であって、コンクリート建築部材との構築および結合のための第１表面を有するポリマーからなる層を備え、当該表面が表面構造を有するような橋床素材が提案されている（たとえば特許文献２参照）。表面構造は、略管状もしくは多孔形状の中空、または、略管状の隆起によって構成されている。

下側に合成樹脂層が設けられる道路枕木が知られている（たとえば特許文献３参照）。合成樹脂層と、枕木本体のコンクリートとの結合のため、立体的に広がっている線材の格子が、枕木本体にも、合成樹脂層にも埋め込まれている。

ドイツ特許公開公報 ＤＥ４３１５２１５Ａ１ オーストリア特許公開公報 ＡＴ５０５１８０Ａ１ 欧州特許公開公報 ＥＰ１４４５３７８Ａ１

前記のような従来の枕木基礎によれば、枕木基礎に対する砕石の侵入防止が不十分である。これは、枕木基礎の早期の破壊をきたす。このため、枕木基礎が横方向の変位に対する抵抗が過小であるという問題が頻繁に発生する。

本発明の目的は、前記問題を解消または少なくとも軽減することに寄与するような、同種の枕木基礎の改良を提案することである。

前記課題を解決するための本発明の枕木基礎は、鉄道枕木のための枕木基礎であって、好ましくはエラストマーである第１弾性層と、好ましくはエラストマーである第２弾性層とを備え、補強層が第１弾性層および第２弾性層の間に介装されており、第２弾性層は枕木基礎の外側表面を構成し、補強層がファイバー素材を有していることを特徴とする。

本発明によれば、第２弾性層が枕木基礎の外側表面を構成し、補強層がファイバー素材を備えている。

第２弾性層は、少なくとも使用状態において、鉄道枕木から離反した、または、その反対側で枕木基礎の外側表面を構成し、この結果、使用時においては鉄道枕木とともに枕木基礎が載置される砕石が、枕木基礎の第２層の弾性の外側表面に直接的に当接する。よって、横方向への変位に対する必要な抵抗が容易に保持される。

補強層のファイバー素材は、砕石または地盤が枕木基礎に深く押し込まれることを防止し、これにより枕木基礎の早期の破壊が防止される。補強層のファイバー素材が第１弾性層および第２弾性層の間に埋設されることにより、ファイバー素材のファイバーが、枕木基礎の外側表面に下から貼り付けられているファイバー層と同様に簡単にそれ以上は動かされずに済む。埋設によって鉄道砕石が枕木基礎に深く押し付けられることを確実に防止する、引張強度が高い補強層が構成される。

鋭利な道路砕石が補強層に進入しない程度に補強層の引っ張り強度を可能な限り高めるため、補強層のファイバー素材がファイバー線材を備え、当該ファイバー線材は、第１弾性層および第２弾性層の間の埋設による結合のため、好ましくは結び、織り合わせ、接合または熔接である付加的処理によって相互に結合されている。

補強層のファイバー素材が、付加的処理に際してファイバー線材を相互に織り合わせるまたはループを形成するようなメリヤス生地またはその他の網状製品を有し、あるいは、当該網状製品から構成されていてもよい。これに代えて、ファイバー素材が、ファイバー線材を相互に結ぶまたは結び付けるような網を有し、あるいは、当該網から構成されていてもよい。補強層のファイバー素材が織物を有し、あるいは、当該織物から構成され、この結果、接合または熔接等の付加的処理によって相互に織り合わせられたファイバー線材が構成されていてもよい。相当の堅固な織物素材においては、適当に堅固な織り合わせを確保するだけで十分である。

補強層のファイバー素材は、グラスファイバー、カーボンファイバーまたは好ましくはポリプロピレン、ポリアミドもしくはポリエチレンである合成樹脂ファイバーなど、異なる天然または人工ファイバーから構成されてもよい。

鉄道砕石を可能な限り効果的に押し止めるために、補強層が極端に大きな網目幅または大径の開口を有していなくてもよい。これに関連して、補強層が開口を有する場合、この開口は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下の幅を有している。

後で説明されるように簡易に製造される一方、耐久性が持続する枕木基礎において、第１弾性層および第２弾性層が同一素材を有し、または、同一素材から構成されてもよい。これは必須ではなく、第２弾性層が第１弾性層とは異なる素材から構成されてもよい。

実用上は第１弾性層および第２弾性層がエラストマーから構成される。好ましくは発泡性で、閉塞多孔質のエラストマーである。これはポリウレタンまたはカウチュークエラストマーであってもよい。発泡性の実施例としてポリウレタン発泡体またはスポンジラバーが知られている。

カウチューク素材またはエラストマーは、天然ゴムのほか人工ゴム製品に関する。これに関して、エラストマーは十分な定型性を有する一方、変形可能な素材から構成されている。当該素材は押圧または引張荷重により変形する一方、荷重が軽減されると再び本来の変形されていない形状に戻る。エラストマーは天然素材と同様に合成樹脂に関する。

好ましくは第１弾性層および第２弾性層のうち一方または両方が、１５０［ｋｇ／ｍ³］以上の密度および１０％以上の気孔率のうち一方または両方を有している。より好ましくは、当該素材が４００〜９００［ｋｇ／ｍ³］の密度を有している。

本発明は、枕木基礎に加えて、鉄道枕木および当該枕木基礎の配列構造にも関係する。好ましくは枕木基礎が使用状態において地盤に向けられる鉄道枕木の下側に設置される。特に鉄道枕木が砕石床に深く沈められ、かつ、砕石が鉄道枕木の横に当接するような場合、枕木基礎は鉄道枕木の横に設けられてもよい。

枕木基礎を鉄道枕木に固定するため、異なった付加的処理が採用される。例としては貼着または均等の手法が挙げられる。

枕木基礎の第２弾性層の反対側の、枕木基礎の外側表面が緊密素材を有する結合層を備え、当該結合層が当該緊密素材の間に、好ましくは鉄道枕木のコンクリートである外来素材を受け入れるための、外部に開放されている間隙を有する場合、耐久性のある結合が実現されうる。

これにより、コンクリートまたは外来素材が結合層の間隙に入り込むように、固化していないコンクリートまたは固化していない鉄道枕木の当該外来素材に、結合層を有する枕木基礎を設置することができる。鉄道枕木の固化により、枕木基礎および鉄道枕木が、素材または形状に関して合理的に、かつ、著しく堅固に結合される。この意味で、結合層は、枕木基礎の使用状態において鉄道枕木に向く側または表面側に配置される。

鉄道枕木のコンクリートなどの外来素材を受け入れるための間隙が配置される緊密素材は、木型、ネップ（小節、節玉）または均等物から構成され、これにより鉄道枕木の素材から合理的な形状の突出部が事後的に構成される。

好適な実施形態において、結合層の緊密素材は、線材から立体的に広がった格子を備え、格子の厚さおよび外部に開放されている間隙の深さのうち一方または両方が、線材の厚さの３倍以上、好ましくは１０倍以上である。

これにより、間隙に押し込まれている鉄道枕木の素材は、素材または形態に関して合理的なあらゆるファイバーを備え、その結果、素材の固化により相当に堅固な結合が実現される。

格子の線材が第１弾性層に対して不規則に配置され、あるいは、部分的に相互に連結され、あるいは、ループ状に起立していてもよい。

結合層を枕木基礎の第１弾性層に固定するため、結合層または格子が、好ましくはその厚さの２０％以上または４０％以上にわたり、第１弾性層に埋設されている。

当該埋設により、結合層および第１弾性層の間の、形態または素材に関して合理的な結合が実現される。

本発明の枕木基礎の製造方法は、補強層が下敷きの上に載置され、第１弾性層および第２弾性層の反応混合物が、下敷きに向いた側であるいは全面的に補強層に重ねられ、反応混合物の反応中における反応混合物の膨張によって、補強層が第１弾性層および第２弾性層の間に設けられることを特徴とする。

当該方法により製造された枕木基礎において、好ましくは第１弾性層および第２弾性層が同一素材から構成されている。反応混合物における完全な変質または固化以前の補強層の膨張により、補強層が当該両方の弾性層の間に埋設される。

当該方法において結合層を枕木基礎の第１弾性層に埋設するため、反応混合物の反応中に、好ましくは反応混合物の発泡段階または上昇段階において、結合層が、好ましくは下敷きの反対側で、結合層の厚さの２０％以上または４０％以上にわたり反応混合物に押し込まれる。

反応混合物に対して結合層が押し込まれることによって、補強層が下敷きに向かって押し付けられ、または、結合層の膨張が制限される。当該処理により、反応混合物において補強層がさらに膨張することが防止される。

他の製造方法において、最初に第１弾性層と、必要に応じて当該第１弾性層に設けられている結合層とが予備製品として製造され、続いて補強層が第１弾性層に重ねられ、これに続いてまたは同時に第２弾性層が、好ましくは反応混合物として重ねられる。

本発明のさらなる詳細および特徴は以下の図面に示されている本発明の実施形態によって説明される。

本発明の一実施形態としての枕木基礎の側面図。 前記実施形態において枕木基礎における補強層の上面図。 本発明の枕木基礎を有する鉄道枕木の側面図。 適当な結合層の実施形態図。 枕木基礎の製造方法の原理図。 発泡段階の説明図。

図１に示されている実施形態において、枕木基礎１の第１弾性層３および第２弾性層４の間に補強層５が配置されている。第２弾性層４は、使用状態において鉄道枕木から離れた、または、その反対側の枕木基礎１の下側の外側表面６を構成する。

反対側、すなわち、使用状態において鉄道枕木２に向く側で、枕木基礎１は結合層７を備えている。結合層７は本実施形態では第１弾性層３に埋設されている。結合層７は立体的に広がっている線材９の格子により構成されている。線材９の間に間隙８が形成され、そこには、形状、材料または物質に関して合理性のある結合の観点から、鉄道枕木の材料が押し込まれうる。

第１弾性層３に対する固定のため、結合層７はその厚さ１０の約４０％にわたり第１弾性層３に埋め込まれている。これに代えて、結合層７の固定のために、たとえば、第１弾性層３の外側表面に、補強層５が埋め込まれるような比較的厚い接着層が設けられてもよい。

本実施形態における第１弾性層３の厚さ２２は５〜１５ｍｍであり、好ましくは５〜６または１０〜１５ｍｍである。第２弾性層４は明らかにこれよりも薄くされてもよい。その厚さ２３は好ましくは０．２〜４ｍｍである。第１弾性層３および第２弾性層４の間に埋め込まれた補強層５の厚さは好ましくは１〜２ｍｍである。結合層７の厚さ１０は好ましくは５〜１５ｍｍである。特に当該厚さは１０ｍｍである。第１層３からの結合層７の突出量は好ましくは３〜８ｍｍであり、より好ましくは４〜５ｍｍである。結合層７の厚さは補強層５の厚さの５〜１０倍である。第１弾性層３は一般的に第２弾性層４よりも厚く、好ましくは２倍以上の厚さである。

図２は網状の補強層５の実施形態を上から見た様子を示している。当該網のファイバー線材１１は交差点１２において相互に結ばれ、あるいは結び付けられ、これにより高い引張強度が実現されている。個々のファイバー線材１１の間の網目の幅または開口部１３の幅は好ましくは１〜２ｍｍ以下である。この網に代えて、たとえばメリヤス生地のような織物網状製品が用いられてもよい。

このような補強層５により、ファイバー線材１１の相互に結び付けられた織目による高い引張強度が実現される。これに代えて、ファイバー線材１１が相互編み込みによって相互に編み合わせられている編物が用いられてもよい。

当該実施形態において、個々のファイバー線材１１の交差点１２は相互に接着または熔接されている。熔接、接着、針止めまたは相応の措置によってファイバーが相当の堅固さで結合されている場合、ファイバーフリースが補強層として設けられてもよい。補強層５のファイバーまたはファイバー線材１１は、グラスファイバー、カーボンファイバーおよびポリプロピレン、ポリアミドもしくはポリエチレンなどの合成樹脂のうち少なくとも１つを含有し、あるいは、当該素材から構成されている。

図３は、図１に示されている枕木基礎１が下側に配置されている鉄道枕木２の側面図を示している。結合層７は、鉄道枕木２の素材にも、枕木基礎１の素材にも埋め込まれており、これにより著しく堅固な結合が実現されている。

第２弾性層４の外側表面６が砕石床の形態で構成されている地盤１４の上に設置されている状態で、鉄道枕木２および枕木基礎１から構成されている配列構造が設置されている。周知のように、鉄道枕木２の上縁に支持される鉄道レールは図示されていない。

図４は３次元格子状に構成されている本実施形態における結合層７を示している。結合層７の格子は、立体的に相互に組み合わせられたファイバー９または紐材から構成されている。ファイバー９または紐材は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＡ（ポリアミド）またはＰＥ（ポリエチレン）等、多少の柔軟性を有する合成樹脂から構成されている。

当該格子は、ドレナージ格子または地盤格子として設けられ、当該名称により商業的に入手可能である。鉄道枕木２の素材および第１弾性層３との形状または物質に関して合理的な結合を可能にするため、立体的な広がりおよび間隙８の構成が重要である。

図５には、本発明の枕木基礎１の製造方法が示されている。第１製造工程として、まず、放出ロール２１からの繰り出しによって下敷き１５の上に補強層５が好ましくは平坦に設けられる。下敷き１５は、補強層５をノズル１７に対して、その方向にさらに運搬するベルトコンベヤーまたはその均等物により構成されている。ノズル１７から反応混合物１６が補強層５の上に好ましくは全面的に重ねられる。

補強層５の上に重ねられた反応混合物１６が反応を開始、あるいは、予め開始していた反応を継続させる。反応期間中に反応混合物１６において補強層５が上昇する。当該反応中に発泡等によって反応混合物１６の体積が増加する。

本実施形態では結合層７の埋設のために押し込みローラー１９が用いられる。これにより、結合層７が進行し、反応が未完了の反応混合物１６に押し込められ、これによって結合層７が第１弾性層３に埋設される。

下敷き１５に対する押し込みローラー１９の回転軸２０および押し込みローラー１９の下側表面の間隔によって、結合層７の押し込み深さが調節される。結合層７の投入に続いて、反応混合物１６の反応が終了に近づくが、このときに反応混合物における補強層５のさらなる膨張を防止するため、あるいは、補強層５を下敷き１５の方向に押し付けるために結合層７が用いられてもよい。これによって最終製品における配列構造が実現される。反応過程の終了において、第１弾性層３および第２弾性層４は目標の厚さだけ反応混合物１６から創出される。補強層５は当該２つの層の間に目標の深さだけ埋設されている。結合層７に関して同様の手法が有効である。

図６は反応時間ｔに対する反応混合物の厚さＤが変化する様子を示している。いわゆる発泡段階１８において、反応混合物の体積の著しい増加に加え、粘性変化が生じることがわかる。図５に示されている方法により、図６に示されている発泡段階１８または上昇段階において、反応混合物１６の反応速度に応じて結合層７の押し込みが実行されるように、ノズル１７および押し込みローラー１９の間隔が選択される。

１‥枕木基礎、２‥鉄道枕木、３‥第１弾性層、４‥第２弾性層、５‥補強層、６‥外面、７‥層、８‥間隙、９‥線材、１０‥厚さ、１１‥ファイバー線材、１２‥交差点、１３‥開口部、１４‥地盤、１５‥下敷き、１６‥反応混合物、１７‥ノズル、１８‥発泡段階、１９‥押し込みローラー、２０‥軸、２１‥放出ロール、２２‥厚さ、２３‥厚さ。

Claims (15)

1. 鉄道枕木(2)のための枕木基礎(1)であって、好ましくはエラストマーである第１弾性層(3)と、好ましくはエラストマーである第２弾性層(4)とを備え、補強層(5)が前記第１弾性層(3)および前記第２弾性層(4)の間に介装されており、
   前記第２弾性層(4)は前記枕木基礎(1)の外側表面を構成し、前記補強層(5)がファイバー素材を有していることを特徴とする枕木基礎。
2. 請求項１記載の枕木基礎(1)において、
   前記第２弾性層(4)の反対側の、前記枕木基礎(1)の外側表面が緊密素材を有する結合層(7)を備え、当該結合層(7)が当該緊密素材の間に、好ましくは鉄道枕木(2)のコンクリートである外来素材を受け入れるための、外部に開放されている間隙(8)を有することを特徴とする枕木基礎。
3. 請求項２記載の枕木基礎(1)において、
   前記結合層(7)の前記緊密素材は、線材(9)から立体的に広がった格子を備え、前記格子の厚さ(10)および外部に開放されている前記間隙(8)の深さのうち一方または両方が、前記線材(9)の厚さの３倍以上、好ましくは１０倍以上であり、好ましくは前記格子の前記線材(9)が前記第１弾性層(3)に対して配置され、あるいは、部分的に相互に連結され、あるいは、ループ状に起立していることを特徴とする枕木基礎。
4. 請求項２または３記載の枕木基礎(1)において、
   前記結合層(7)または前記格子が、好ましくはその厚さ(10)の２０％以上または４０％以上にわたり、前記第１弾性層(3)に埋設されていることを特徴とする枕木基礎。
5. 請求項３または４記載の枕木基礎(1)において、
   前記線材(9)が、好ましくはポリプロピレン、ポリアミドまたはポリエチレンである合成樹脂を含有している、または、当該合成樹脂から形成されていることを特徴とする枕木基礎。
6. 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の枕木基礎(1)において、
   前記第１弾性層(3)および前記第２弾性層(4)のうち一方または両方が、発泡性の、好ましくは細孔質のエラストマーを含有するまたは当該エラストマーから形成され、代替的または付加的に、前記第１弾性層(3)および前記第２段性層(4)のうち一方または両方が前記エラストマーとしてポリウレタンまたはゴムエラストマーを含有することを特徴とする枕木基礎。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の枕木基礎(1)において、
   前記第１弾性層(3)および前記第２弾性層(4)が同一の素材を含有し、あるいは、同一の素材から形成されていることを特徴とする枕木基礎。
8. 請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の枕木基礎(1)において、
   前記補強層(5)の前記ファイバー素材がファイバー線材(11)を備え、当該ファイバー線材は、埋設によって前記第１弾性層(3)および前記第２弾性層(4)を結合するため、好ましくは結び、織り合わせ、接合または熔接である付加的処理によって相互に結合されていることを特徴とする枕木基礎。
9. 請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の枕木基礎(1)において、
   前記補強層(5)の前記ファイバー線材が、織物、好ましくはメリヤス生地である網状製品または網を有する、あるいは、当該織物、網状製品または網から形成されていることを特徴とする枕木基礎。
10. 請求項１〜９のうちいずれか１つに記載の枕木基礎(1)において、
    前記補強層(5)の前記ファイバー素材が、グラスファイバー、カーボンファイバー、および、好ましくはポリプロピレン、ポリアミドまたはポリエチレンである合成樹脂のうち少なくとも１つを含有し、または、当該グラスファイバー、カーボンファイバーおよび合成樹脂のうち少なくとも１つから形成され、代替的または付加的に、前記補強層(5)が開口部(13)を備え、当該開口部(13)が２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下の開口幅を有することを特徴とする枕木基礎。
11. 鉄道枕木(2)と、請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の枕木基礎(1)との配列構造であって、
    前記枕木基礎(1)が使用状態において地盤(14)に向けられた前記鉄道枕木(2)の下側に配置され、前記第２弾性層(4)の反対側の前記枕木基礎(1)の外側表面が緊密素材を有する結合層(7)を備え、当該結合層(7)が当該緊密素材の間に、好ましくは前記鉄道枕木(2)のコンクリートである外来素材を受け入れるための間隙(8)を備え、当該外来素材が前記結合層(7)の前記間隙(8)に進入していることを特徴とする配列構造。
12. 請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の枕木基礎の製造方法であって、
    前記補強層(5)が下敷き(15)の上に載置され、
    前記第１弾性層(3)および前記第２弾性層(4)の反応混合物(16)が、前記下敷き(15)の反対側であるいは全面的に前記補強層(5)に重ねられ、
    前記反応混合物(16)の反応中における前記反応混合物(16)の膨張によって、前記補強層(5)が前記第１弾性層(3)および前記第２弾性層(4)の間に設けられることを特徴とする方法。
13. 請求項１２記載の方法において、
    前記反応混合物(16)の反応中に、好ましくは前記反応段階(16)の発泡段階(18)または上昇段階において、前記結合層(7)が、好ましくは前記下敷き(15)の反対側で、前記結合層(7)の厚さ(10)の２０％以上または４０％以上にわたり前記反応混合物(16)に押し込まれることを特徴とする方法。
14. 請求項１３記載の方法において、
    前記反応混合物(16)に対して前記結合層(7)が押し込まれることによって、前記補強層(5)が前記下敷き(15)に向かって押し付けられ、または、前記結合層(7)の膨張が制限されることを特徴とする方法。
15. 請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の枕木基礎の製造方法であって、
    最初に前記第１弾性層(3)と、必要に応じて当該第１弾性層(3)に配置された結合層(7)とが予備製品として製造され、
    続いて前記補強層(5)が前記第１弾性層(3)に重ねられ、
    これに続いてまたは同時に前記第２弾性層(4)が、好ましくは反応混合物として重ねられることを特徴とする方法。

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