JP2014516126A - レール固定システム - Google Patents

Abstract

まくらぎ（１）に少なくとも１つのねじ（４）によって固定可能な少なくとも１つのアングル状ガイドプレート（５）と、少なくとも１つの緊締クリップ（３）とを備えた、軌道設備のまくらぎ（１）上にレール（２）を摩擦接続的弾性的に固定するレール固定システムにおいて、前記緊締クリップ（３）の緊締クリップアーム（３ａ，３ｂ）の曲率半径が好適には、１８〜７０ｍｍの範囲にあって、各緊締クリップアームの内側において互いに隣接して位置する曲率半径の比は≦１．９であり、最大の曲率半径と最小の曲率半径との比は≦３．８であって、前記アングル状ガイドプレートの幅に対する重量の比は＜１．３ｇ／ｍｍであり、好適には約１．２５ｇ／ｍｍであることを特徴とする。

Description

１．発明の技術分野
本発明は、まくらぎに少なくとも１つのねじによって固定可能な少なくとも１つのアングル状ガイドプレート（ばね受台）と、少なくとも１つの緊締クリップとを備えた、軌道設備のまくらぎ上にレールを摩擦接続的弾性的に固定するレール固定システムであって、通常、レール脚部と軌道まくらぎとの間に、軌道まくらぎ及び／又はレール固定システムの鋼エレメントに対してレールを電気的に絶縁することを保証するために、ゴム材料から成るレール中間層が設けられている、レール固定システムに関する。

２．背景技術
公知のレール固定システムでは、鉄道レールの締結は、ねじ、プラグ、アングル状ガイドプレート（ばね受台）、緊締クリップといった構成部材を使用して行われる。使用される緊締クリップは、組み付け状態でアングル状ガイドプレート（保持プレート）とねじ（固定アンカ）との間に配置されている。この場合、緊締クリップは、トーションエレメントとして形成されている２つの脚を有している。トーション脚若しくは脚アームは互いに平行に相並んで位置する２つの棒状ばね区分を有しており、これらの棒状ばね区分は、１つの張力区分を形成しこれら棒状ばね区分に対してほぼ横方向に延び外方に向かって湾曲された１つのループによって一体となるように結合されている。

このようなレール固定システムは主として、定置の基礎、例えばコンクリートまくらぎ又はコンクリート板にレールを固定するために使用される。この場合、固定すべきレールは、弾性的な中間層を介して直接、定置の基礎上に置かれている。レールの側方のガイドはアングル状ガイドプレートが行い、アングル状ガイドプレートはそれぞれ対になって、互いの間に、正確な軌間となるようなレール通路を形成している。アングル状ガイドプレートは、レールを介して導入された力を直接、レールを支持する基礎へと導く。このために、基礎にはそれぞれ、各アングル状ガイドプレート用に肩部（コンクリート肩部）が形成されていて、この肩部で、対応するアングル状ガイドプレートを支持することができる。

レール固定システムにおける緊締クリップの機能は、レールを所定の力でまくらぎのレール載置面に緊締することである。このような緊締力は、レール固定システムのクリープ抵抗とねじれ抵抗に比例する。これら両抵抗力は、軌きょうの位置安定性のために重要である。さらに緊締力は、車両走行により力が生じた場合、レールの傾きに反作用し、従って必要な軌道ジオメトリと安全な車両走行とを保証する。

高い緊締力若しくは予負荷は、大きな側方の走行による力と大きな温度変動を有した領域ではまさに、不可欠なものである。昨今のレール固定システムは、負荷分配の目的でレールを弾性的に支承するので、緊締クリップは高い緊締力の他に、高い鉛直方向の振動の際の鉛直方向の疲労限度も有していなければならない。

先行技術により公知の緊締クリップは、その都度の組み付け状況により１０〜１４ｋｎの緊締力と、２．０ｍｍまでの振動（振動の振幅）のもとで疲労限度を有している。「省力化軌道」用のいくつかの緊締クリップは例外であり、この緊締クリップは、３．５ｍｍまでの振動のもとで疲労限度を保証するが、１０ｋＮの緊締力しか有していない。

レール固定により回転抵抗に影響が与えられ、この場合、レールからまくらぎ若しくはコンクリートまくらぎの肩部に側方力を導入するアングル状ガイドプレートの幅（レール脚部に対して平行な寸法）が重要である。レール固定のねじれ抵抗は、軌きょうのフレーム強度となる。高いフレーム強度は、隙間なく溶接された軌道の支持安定性のために所望される（軌道の外方への折曲がりの防止）。

３．発明の課題
本発明の課題は、公知のレール固定システムを改良して、材料最適化により重量を減少させる一方で、重量減少にもかかわらず、高い結合力及び予負荷力をもたらし、固定部への高い側方力若しくは負荷を除去することができるようにすることである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えたレール固定システムにより解決される。本発明の好適な構成は、従属請求項に記載されている。

４．発明の開示
本発明によれば、緊締クリップアーム若しくはトーション脚の領域（緊締クリップアームの自由端部から後方の支持部までの領域）において以下の特性を備えた緊締クリップが使用される。緊締クリップアームにおいて曲率半径を大きく構成すること及び曲率半径の変化を僅かとすることにより、均一な応力経過が得られる（応力ピークの回避）。同時に、緊締クリップアームは平らな構成で設けられているので、ねじり・曲げ領域における局所的な応力ピークは回避される。さらに、本発明によるレール固定システムでは、軌道設備のまくらぎへ緊締クリップの緊締力を良好に導入し、並びに使用材料及び使用材料の種類を良好に減じるために特別なジオメトリを有したアングル状ガイドプレートが使用される。従って、本発明によれば、アングル状ガイドプレートの上面、即ち、緊締クリップに面した側に傾斜表面が、アングル状ガイドプレートの下面、即ち、まくらぎに面した面に補強部が設けられている。

緊締クリップ内側の僅かな曲率半径の変化は、コイルばねの曲率半径の変化に近似していて（隣接する曲率半径の比＝１）、その結果、局所的な応力ピークを回避することができ、応力の分布は、緊締クリップアームの長さ全体にわたって均一なものとなる。同じ半径の配置（コイルばね）は、ジオメトリ的観点で見て、緊締クリップでは不可能である。緊締クリップの棒材料が連続してほぼ同じ直径（約１３〜１５ｍｍ、好適には１４．５ｍｍ）である場合には、図２ｂに記載された曲率半径から、隣接する曲率半径の比は１．９の値となる。これに対し、例えば先行技術により公知の緊締クリップでは、隣接する曲率半径の比は、即ち、最も著しく湾曲している領域では、明らかに３より大きい値となっている。

図２ｂに記載された曲率半径は、応力分布を最良のものとし、これにより局所的な応力ピークは回避され、僅かな載置挙動を保証することができ、この場合、緊締クリップアームの領域における最も小さい曲率半径に対する最も大きな曲率半径の比は３．８とすることができる。これに対して、先行技術により公知の緊締クリップではこの値は７よりも大きい。

図２ａ及び図２ｃの寸法記載により判るように、緊締クリップアームは、緊締クリップ幅の半分（好適には８６ｍｍ）と緊締クリップの高さ（好適には３３ｍｍ）との比が２．６よりも大きい値となるように形成されている。

この本発明による比＞２．６であることにより、曲げとねじりの重畳により生じる局所的な応力ピークは回避され、ひいては同じ材料の使用量においてより高い緊締力及び振動幅が得られ、即ち好適には、高い緊締力＞１４ｋＮが得られると同時に、振動（振幅）≧３．５ｍｍの鉛直方向の疲労限度（長期耐久限度）が得られる。

本発明によるレール固定システムで使用されるアングル状ガイドプレート（ＷＦＰ）は、図３に平面図と複数の断面図で示されており、図４ａでは上方から見た斜視図で、図４ｂでは下方から見た斜視図で示されている。公知のアングル状ガイドプレート（例えばドイツ連邦共和国特許第３９１８０９１号明細書）は、まくらぎ上への載置面に平行な表面を有していて、これにより、コンクリートまくらぎの肩部を介して伝達するために側方力の変向が必要となるが、改良したアングル状ガイドプレートは傾斜した表面と、これに対して平行に配置された補強部を下面に有している。傾斜した表面により、力の変向なしに直接的な力の伝達が可能であり、むしろ、車両走行による力はレールを介してアングル状ガイドプレートへと導入され、アングル状ガイドプレートから支持面に対して垂直に、コンクリートまくらぎに設けられた肩部へと導入される。

さらに、好適には比較的大きいアングル状ガイドプレートの幅にもかかわらず、負荷の少ない領域では材料低減若しくは材料最適化をし、比較的高い負荷がかかる横断面は脆弱化することなしに、僅かな重量が得られる。標準的なアングル状ガイドプレートは、１７０〜１８０ｇの重量で１１０ｍｍの幅を有している（幅に対する重量の比は１．５５〜１．６５）。特殊なプレートとしては、ポイント領域で、好適には１５０ｍｍの幅及び約２３０ｇの重量のものが使用される（幅に対する重量の比は約１．５５）。本発明により改良されたアングル状ガイドプレートにより、好適には１５０ｍｍの幅の場合、単に１９０ｇの重量が可能であり、従って、幅に対する重量の比は約１．２５が可能である。本発明により提案された手段により、好適には、幅＞１１０ｍｍを有したアングル状ガイドプレートの構成が可能であり、幅に対する重量の比は＜１．３が可能である。さらに本発明により提案された手段によりアングル状ガイドプレートを、先行技術と比べて低い割合で上昇する材料使用量のもとでより厚いレール脚部と中間層に適合させることができる。

好適にはアングル状ガイドプレートに設けられた、レール中間層を収容し保持する手段、好適には、アングル状ガイドプレートの側方に設けられたポケットは、好適には、アングル状ガイドプレートにおいて負荷が高くない領域に配置されていて、好適には、中間プレートの角隅と合同であるように若しくは整合して配置されており、これにより中間プレートは、水平（滑り）方向及び鉛直（持ち上がり）方向で保持されている。

先行技術によるレール固定システムを示す平面図（図１ａ）及び図１ａのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図（図１ｂ）である。 本発明によるレール固定システムで使用される緊締クリップを様々な位置ａ）〜ｄ）において示した図である。 本発明によるアングル状ガイドプレートを示した平面図（図３ａ）と、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図（図３ｂ）、図３ａのＥ−Ｅ線に沿った断面図（図３ｃ）、図３ａのＢ−Ｂ線に沿った断面図（図３ｄ）、図３ａのＣ−Ｃ線に沿った断面図（図３ｅ）、図３ａのＤ−Ｄ線に沿った断面図（図３ｆ）である。 本発明によるアングル状ガイドプレートを上方から見た斜視図（図４ａ）と下方から見た斜視図（図４ｂ）である。

５．図面の詳細な説明
図１ａと図１ｂとには、先行技術によるレール固定システムが示されていて、軌道設備の一部としてコンクリートまくらぎ上へのレールの固定を示す平面図（図１ａ）と、図１ａのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図（図１ｂ）とが示されている。コンクリートまくらぎ１上に中間層７を介して敷設されたレール２は、緊締クリップ３とまくらぎねじ４とを介して固定されており、まくらぎねじ４は、アングル状ガイドプレート５を下に介在させて、緊締クリップ３の真ん中のループを沈めながら、コンクリートまくらぎ１のプラスチックねじプラグ６にねじ込まれる。このような慣用のレール固定システムは、図２に示された緊締クリップ３と、図３及び図４に示されたアングル状ガイドプレート５との組み込みにより、上述したように著しく改善される。

図２ａ）〜ｄ）には、本発明によるレール固定システムで使用される緊締クリップの様々な位置における図が示されている。本発明による緊締クリップ３は１７２ｍｍの幅を有していて（図２ａ参照）、最大の高さは好適には３３ｍｍである（図２ｃ参照）。図２ｂの平面図からは、約１３〜１５ｍｍの直径を有した棒材料から連続的に製造された緊締クリップ３が、２つの同じ脚（緊締クリップアーム）３ａ，３ｂを有していて、これらの脚３ａ，３ｂは中央のループ３ｃを介して互いに結合されていることが判る。この中央のループ３ｃを通って、まくらぎねじ（図示せず）がコンクリートまくらぎ（同じく図示せず）内に導入される。前記の脚３ａ，３ｂの端部間隔は少なくとも好適には６３ｍｍである。対称的に形成された脚３ａ，３ｂは、局所的な応力ピークを回避するために、湾曲部を有しており、この湾曲部では、隣接する曲率半径の比の値は≦１．９である。この場合、図２に示した特別な構成では、曲率半径は１８．５〜７０ｍｍで構成されている。

図３には本発明によるアングル状ガイドプレート５の平面図が示されている。このアングル状ガイドプレート５は、材料利用を最適なものとし、アングル状ガイドプレート５に作用する力をレール（図示せず）を介してコンクリートまくらぎ（図示せず）内へと導入するために特別な形状を有している。アングル状ガイドプレート５の内側中央には、固定ねじ（図示せず）を貫通案内するための貫通孔５ａが設けられている。貫通孔５ａに隣接して、緊締クリップ（図示せず）の真ん中のループのための支持面５ｂ，５ｃが設けられている。左側のガイドプレート５の角隅領域にはポケット５ｄ，５ｅが配置されていて、これらのポケットにより、中間層（図示せず）を確実に保持することができる。アングル状ガイドプレート５のこのような形状付与性は特に、性能はほぼ同じままで又は改善しながらも、所望のように材料を減じるために貢献する。

図３ｂには、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図が示されていて、従って、ねじ（図示せず）用の貫通孔５ａの真ん中を断面している。アングル状ガイドプレート５の右側には、段部と斜め面取部５ｆが加工成形されていて、この段部と斜め面取部５ｆを介して、レール（図示せず）からの力を特に良好に、コンクリートまくらぎ（図示せず）に導入することができる。アングル状ガイドプレート５の上面にはさらに、傾斜した表面５ｇが加工成形されている。この表面５ｇを介して、アングル状ガイドプレート５の左側における傾斜面５ｈとアングル状ガイドプレート５の下面における補強部５ｉと共に、良好な材料使用が得られる。傾斜面５ｈは、レール（図示せず）からコンクリートまくらぎ（図示せず）への良好な力の伝達を達成するために、コンクリートまくらぎ（図示せず）の同様に斜めに面取りされた肩部と、好適には形状接続的に協働する。

図３ｃには、図３ａのアングル状ガイドプレート５のＥ−Ｅ線に沿った断面図が示されている。貫通孔５ａの側方には、緊締クリップ（図示せず）の真ん中のループ用の支持面５ｂ，５ｃがそれぞれ設けられていて、これにより緊締クリップ（図示せず）とアングル状ガイドプレート５との滑りのない結合が得られる。アングル状ガイドプレート５の下面には、補強部５ｉ間で適当に材料を減じることにより、４つの補強部５ｉが生じている。

図３ｄ〜図３ｆには、図３ａのＢ−Ｂ線（図３ｄ）、Ｃ−Ｃ線（図３ｅ）、Ｄ−Ｄ線（図３ｆ）に沿った断面図が示されている。図３ｄ〜図３ｆの全ての断面図により、一方では傾斜した表面５ｇが、他方では傾斜面５ｈが、アングル状ガイドプレート５の全幅にわたって一貫して設けられていることが判る。

図４には、本発明によるアングル状ガイドプレート５を上方から見た斜視図（図４ａ）と下方から見た斜視図（図４ｂ）とが示されている。アングル状ガイドプレート５は、傾斜面５ｈとは反対側の角に、中間層（図示せず）を保持するための上述したポケット５ｄ，５ｅを有している。コンクリートまくらぎ（図示せず）、特にコンクリートまくらぎの肩部（図示せず）に力を導入する複数の補強部５ｉの間では、必要な安全基準を維持しつつ、アングル状ガイドプレート５の重量を全体として最適にするため、材料が減じられた。

Claims (8)

1. まくらぎに少なくとも１つのねじによって固定可能な少なくとも１つのアングル状ガイドプレートと、少なくとも１つの緊締クリップとを備えた、軌道設備のまくらぎ上にレールを摩擦接続的弾性的に固定するレール固定システムにおいて、
   前記緊締クリップの緊締クリップアームの曲率半径が好適には、１８〜７０ｍｍの範囲にあって、各緊締クリップアームの内側において互いに隣接して位置する曲率半径の比は≦１．９であり、最大の曲率半径と最小の曲率半径との比は≦３．８であって、
   前記アングル状ガイドプレートの幅に対する重量の比は１．３ｇ／ｍｍより小さく、好適には約１．２５ｇ／ｍｍであることを特徴とする、レール固定システム。
2. レール脚部とまくらぎとの間に、まくらぎ及び／又は前記レール固定システムの導電性の材料、好適には鋼エレメントに対してレールを絶縁するための電気絶縁性の材料、好適にはゴム材料から成るレール中間層が配置されている、請求項１記載のレール固定システム。
3. 前記緊締クリップの棒材料は、連続的にほぼ同じ１つの直径、特に１３〜１５ｍｍの範囲にある直径、特に好適には１４．５ｍｍの直径を有している、請求項１又は２記載のレール固定システム。
4. 前記緊締クリップの緊締力が１４ｋＮよりも大きく、前記緊締クリップは、３．５ｍｍ以上の振幅を有した振動の際に鉛直方向の疲労限度を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のレール固定システム。
5. 前記アングル状ガイドプレートはその上面に傾斜表面を、その下面に複数の補強部を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のレール固定システム。
6. 前記アングル状ガイドプレートの幅は１１０ｍｍよりも大きく、好適には１５０ｍｍである、請求項１から５までのいずれか１項記載のレール固定システム。
7. 前記緊締クリップの高さに対する前記緊締クリップの幅の半分の比は２．６よりも大きい、請求項１から６までのいずれか１項記載のレール固定システム。
8. 前記アングル状ガイドプレートは、前記レール中間層を収容し、保持するための手段、好適には側方のポケットを有している、請求項２から７までのいずれか１項記載のレール固定システム。

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