JP2015028249A - 継ぎ目部材及び補強部材 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の継ぎ目部材に比べて交換寿命が長い継ぎ目部材を開発することを課題とする。また、従来の継ぎ目部材の交換寿命を延ばすことができる補強部材を開発することを課題とする。
【解決手段】軌道方向に隣接するレール１００ａ，１００ｂを連結する連結部材２と、連結部材２を補強する補強部材３とを有し、補強部材３は、レール１００に取り付けられた状態において、連結部材２の底部８を覆うものであり、補強部材３のヤング率及び引張強度は、それぞれ連結部材２のヤング率及び引張強度よりも高い構成とする。こうすることによって、補強部材３が連結部材２に加わる鉄道車輌の通過時の引張応力を緩和し、連結部材２の交換寿命を延ばすことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道軌道に配されるレールを連結する継ぎ目部材に関するものである。また本発明は、継ぎ目部材に好適に使用される補強部材に関するものである。

従来から鉄道軌道は、複数のレールをつなぎ合わせて、ひと続きの鉄道レールとして使用されている。各レール間の接続箇所（継ぎ目）には、２本のレールの側面に跨がって配される、いわゆる継ぎ目板と呼ばれる板状部材が取り付けられている。すなわち、隣接するレールは、継ぎ目板を介して一体化されて連結されている。継ぎ目板としては、例えば特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載のレール用継ぎ目板（継ぎ目部材）は、繊維強化熱硬化性樹脂（繊維強化プラスチックともいう）で形成されており、鋼製の継ぎ目板に比べて重量が小さく、レールに取り付ける際の作業性が良好であるという特長を有している。

特開平９−１４３９０２号公報

ところで、繊維強化プラスチック製の継ぎ目板は、鉄道車輌の通過による振動や荷重等の外的要因によって徐々に疲労が進み、最後は破断してしまう。そのため、継ぎ目板の破断前に交換作業を行わなければならず、頻繁にメンテナンス作業を行わなければならない。
また、継ぎ目板の外的要因に対する耐性が弱いと、継ぎ目板の交換頻度が多くなる。継ぎ目板の交換頻度が多くなると、手間がかかり、コストもかかるという問題がある。そのため、市場からは、交換頻度の低減が求められており、繊維強化プラスチック製の継ぎ目板の寿命の向上が求められている。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決するものであり、従来の継ぎ目部材に比べて交換寿命が長い継ぎ目部材を開発することを課題とする。また、従来の継ぎ目部材の交換寿命を延ばすことができる補強部材を開発することを課題とする。

本発明者は、上記した特許文献１に記載の継ぎ目板の構造にさらに補強部材を取り付けることによって補強する構造を１つの仮説のもと模索した。すなわち、継ぎ目板は、主に、レールに取り付けた状態において、鋼製、繊維強化プラスチック製を問わず、底部の中央（隣接するレール間の境界に対応する位置の下部）付近で引張応力により亀裂が発生し破壊される。つまり、継ぎ目板の底部（亀裂発生箇所）を補強部材で覆う場合、継ぎ目板の底面（最下面部表面）と、当該底面と接触する補強部材の天面（最上面部表面）の延び量は一致すると考えられる。その場合、ヤング率の高い部材側に引張応力が多く発生すると考えられる。よって、補強部材として、継ぎ目板よりヤング率の高い材料を用いることによって、継ぎ目板の底部の引張応力を緩和できると考えられる。すなわち、ヤング率の高い補強部材を使用することによって、継ぎ目板のクラックの発生及び進展を大幅に遅らすことができ、寿命が向上すると考えられる。

ところが、補強部材として、継ぎ目板よりもヤング率の高い材料を数々試作したが、全ての補強部材で寿命が向上するとは限らなかった。具体的には、引張強度が低い材料の場合、ヤング率の高い材料であっても、寿命が向上しなかった。すなわち、上述のようにヤング率が高いと引張応力の負担が大きくなるが、引張強度が低いと継ぎ目板よりも先に破壊されてしまい、補強の効果は０になることが判明した。

上記した考察を踏まえて導き出された請求項１に記載の発明は、軌道方向に隣接するレールの継ぎ目に取り付けられる継ぎ目部材において、レールを連結する連結部材と、前記連結部材を補強する補強部材とを有し、前記連結部材と前記補強部材は、別途又は一体的に形成されており、補強部材は、レールに取り付けられた状態において、連結部材の少なくとも底部の一部又は全部を覆うものであり、前記補強部材のヤング率及び引張強度は、それぞれ連結部材のヤング率及び引張強度よりも、ともに高いことを特徴とする継ぎ目部材である。

上記した考察のように、連結部材の底部には、引張応力がかかる。そこで、本発明の継ぎ目部材は、連結部材のヤング率よりも高い補強部材を使用することで、引張応力を優先的に補強部材に受け、連結部材への引張応力を緩和させている。また、本発明の継ぎ目部材は、連結部材の引張強度よりも高い補強部材を使用することで、連結部材よりも引張応力への耐性が高い補強部材で引張応力が緩和されるため、連結部材の交換寿命を延ばすことができる。言い換えると、連結部材の交換周期（頻度）を大幅に延ばすことができる。また、連結部材の寿命の向上により、連結部材が破断する危険性が低下することは、連結部材の破断による事故の確率が減ることとなり、安全性の向上にもつながる。
なお、補強部材のヤング率が連結部材のヤング率よりも低いが、補強部材の引張強度が連結部材の引張強度より高い場合には、引張応力が補強部材側にほとんどかからず、補強部材としての効果はほとんどない。この観点からも、補強部材のヤング率及び引張強度がともに高い物性であることで、上記した作用効果を呈する。

請求項２に記載の発明は、前記補強部材の引張強度は９００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の継ぎ目部材である。

本発明の構成によれば、補強部材の引張強度が９００ＭＰａ以上となっている。補強部材の引張強度が９００ＭＰａより小さくなると、補強部材としての引張強度が不足し、連結部材を補強する補強部材として十分でない。

請求項３に記載の発明は、前記補強部材は、前記連結部材の少なくとも一方の側面の一部又は全部を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の継ぎ目部材である。

本発明の構成によれば、前記連結部材の少なくとも一方の側面の一部又は全部を覆っている。そのため、連結部材の横揺れ（レールの延伸方向に直交する方向であって、レールの内外方向）に対しても補強できる。それ故に、連結部材の寿命をさらに延ばすことができる。

請求項４に記載の発明は、前記補強部材における、連結部材の側面を覆う部位の厚みが０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の継ぎ目部材である。

本発明の構成によれば、前記補強部材は、連結部材の側面を覆う部位の厚みが０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下となっている。
補強部材の連結部材の側面を覆う部位の厚みが０．５ｍｍ未満になると、薄すぎて、取り付け作業が行いにくく、作業性が低下する。
また、補強部材の連結部材の側面を覆う部位の厚みが４ｍｍよりも大きくなると、例えば、レールと連結部材との間に補強部材を介在させた場合に、連結部材の一部が補強部材厚さによって、レールの頭部の外側に張り出してしまう。そのため、連結部材とレールとの接触面積（補強部材を介して接触している部分も含む）が減ってしまう。すなわち、隣接するレール間を十分に連結するためには、補強部材を設けない場合に比べて、接触面積を７５パーセント以上確保する必要があるため、補強部材の連結部材の側面を覆う部位の厚みは４ｍｍ以下であることが望ましい。

請求項５に記載の発明は、前記補強部材は、連結部材又はレールに位置決め可能であり、締結要素によって、レールと補強部材と連結部材とが一体化されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の継ぎ目部材である。

ここでいう「締結要素」とは、ねじ（ボルト）、釘、鋲などの上位概念である。

本発明の構成によれば、補強部材は、連結部材又はレールに位置決め可能である。すなわち、補強部材は、継ぎ目部材をレールに取り付ける際に、レール又は連結部材の所定の位置に仮止めすることができる。そして、位置決めされた状態で、締結要素によってレールと補強部材と連結部材とを一体化できるため、補強部材がずれることなく、容易に継ぎ目部材をレールに取り付けることが可能である。それ故に作業性が高い。

請求項６に記載の発明は、前記補強部材は、繊維強化プラスチック製であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の継ぎ目部材である。

本発明の構成によれば、前記補強部材は、繊維強化プラスチック製であるため、形状の設計や強度の設計が鋼材に比べて容易である。具体的には、繊維の延伸方向を設計することで部分的に強度を変更したり、補強部材の厚みを部分的に厚くしたりすることが可能である。

ところで、信号機や踏切警報機の設置場所近傍などの特定の区間のレールでは、その内部に電気回路が取り付けられており、鉄道車輌の通過などのレール上の鉄道車輌の状態を検知する機能を持たせている。具体的には、特定の区間のレールには、鉄道車輌の状態を認識するための電気信号が流れており、例えば、鉄道車輌のレールの通過を検知する際には、通過する鉄道車輌の車輪を介して隣接するレール間に電気信号を流して、閉回路を形成し、形成鉄道車輌が通過したことを認識する。このような構造を有した区間では、鉄道車輌が通過しない状態においては、隣接するレール間で開回路を形成していなければならない。言い換えると、鉄道車輌の状態を正確に検知するためには、隣接するレール間が電気的に絶縁された状態でなければならない。

そこで、請求項７に記載の発明は、前記補強部材及び前記連結部材は、絶縁体で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の継ぎ目部材である。

本発明の構成によれば、補強部材及び前記連結部材が絶縁体で形成されているため、上記したような信号機や踏切警報機の設置場所近傍のレール間を連結させる場合であっても、隣接するレール間を開回路状態にすることが可能である。すなわち、鉄道車輌の通過を確実に検知することができる。

請求項８に記載の発明は、軌道方向に隣接するレールの継ぎ目に取り付けられる連結部材を補強する補強部材において、レールに取り付けられた状態において、前記連結部材の少なくとも底部の一部又は全部を覆うものであり、前記補強部材のヤング率及び引張強度は、それぞれ連結部材のヤング率及び引張強度よりも、ともに高いことを特徴とする補強部材である。

本発明の構成によれば、連結部材のヤング率よりも高い補強部材を使用することで、引張応力を優先的に補強部材に受け、連結部材への引張応力を緩和させている。また、連結部材の引張強度よりも高い補強部材を使用することで、連結部材よりも引張応力への耐性が高い補強部材で引張応力が緩和されるため、連結部材の交換寿命を延ばすことができる。
さらに、公知の連結部材に補強部材を設けることで連結部材の寿命を向上させることが可能であるため、別途の連結部材自身の作成等は不要となり、汎用性に優れている。

本発明の継ぎ目部材によれば、従来の継ぎ目部材に比べて交換寿命が長い。
本発明の補強部材によれば、従来の継ぎ目部材を使用した場合でも、交換寿命を延ばすことができる。

本発明の第１実施形態の軌道構造を表す概念図である。 図１のレール及び継ぎ目部材の分解斜視図である。 図１のレール及び継ぎ目部材の断面図である。 図３のレール及び継ぎ目部材の分解断面図である。 促進繰り返し試験の測定装置の説明図である。

以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明において、特に断りがない限り、上下の位置関係は、通常の設置位置（図１）を基準に説明する。なお、以下の説明における物性は、常温における物性を表している。

第１実施形態に係る継ぎ目部材１は、図１のように鉄道軌道のレール１００を連結するものであり、軌道方向に隣接した２つレール１００の側面に跨がって固定されるものである。
継ぎ目部材１は、図１，図２のように連結部材２と、補強部材３から形成されている。
連結部材２は、軌道方向（レール１００の延伸方向）に隣接したレール１００ａ，１００ｂ間を連結する部材であり、２本のレール１００ａ，１００ｂに跨がって配されるものである。
連結部材２は、長尺状の板状の部材であり、その長手方向がレール１００の延伸方向に向けて設置されるものである。
連結部材２は、図４のように天地方向下方から順に底部５と、中間部６と、頭部７から形成されている。

底部５は、レール１００に取り付けた状態において、レール１００の底部１０３上に位置する部位であり、レール１００の底部１０３の上側側面に沿った形状をした底面部８を有している。
中間部６は、レール１００に取り付けた状態において、レール１００の腹部１０２上に位置する部位であり、レール１００の腹部１０２の側面に沿った形状をした側面部１０を有している。また中間部６は、締結要素３０を挿通可能な固定穴１５を有している。固定穴１５は、連結部材２の高さ方向（上下方向）において略中央に位置している。
頭部７は、レール１００に取り付けた状態において、レール１００の頭部１０１上に位置する部位であり、レール１００の頭部１０１の下側側面（頭部１０１の下面）に沿った形状をした天面部１１を有している。
連結部材２は、図３のようにレール１００に取り付けた状態において、外側から内側に向けて先細りするテーパー状となっている。具体的には、底面部８と天面部１１は傾斜面となっている。また、底面部８と側面部１０の境界部位は、図３，図４のように底部５から中間部６に向けて、曲面を描いて連続している。また、側面部１０と天面部１１の境界部位は、中間部６から頭部７に向けて、曲面を描いて連続している。

連結部材２の材質については、特に限定されないが、本実施形態では、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されている。強化する繊維としては、ガラス繊維やカーボン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維ともいう）などが採用できるが、カーボン繊維及びＰＢＯ繊維は、ガラス繊維に比べて非常に高価（カーボン繊維の場合は１０倍以上の価格）であり、ガラス繊維に比べて非常に細い線状のものであるため、必要使用本数が数倍（カーボン繊維２倍、ＰＢＯ繊維１２倍）となり、大きな設備面積が必要となる。これらの観点から、ガラス繊維で補強されていることが好ましい。
なお、本実施形態の連結部材２では、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）で形成されており、具体的には、ガラス繊維とビニルエステルを用いて引抜成形で生産されている。

続いて、補強部材３について説明する。
補強部材３は、連結部材２の強度を補強する部材であり、連結部材２に対して着脱可能となっている。
補強部材３は、図２のように連結部材２の長手方向全体に取り付けられる板状の部材であり、取り付け時に連結部材２の底面部８を覆う緩衝部２１と、連結部材２の側面部１０を覆う立壁部２２を有している。
緩衝部２１は、連結部材２の底面部８に加わる引張応力を緩和させる部位である。
立壁部２２は、レール１００の横揺れ（レール１００の内外方向の揺れ）を緩和させる部位である。
緩衝部２１及び立壁部２２は、図３，図４のように連結部材２の底面部８と側面部１０に沿った形状となっている。すなわち、立壁部２２は、レール１００に取り付けた状態において、鉛直方向に延びており、緩衝部２１は、鉛直方向に対して傾斜している。換言すると、緩衝部２１は、鉛直成分と水平成分を有している。また、立壁部２２と緩衝部２１の境界部位は、連結部材２の底面部８と側面部１０の境界部位と同様、曲面を描いて連続している。
立壁部２２は、締結要素３０を挿通可能な固定穴２５を有している。
固定穴２５は、組み立てた際に連結部材２の固定穴１５に対応する位置に設けられている。

補強部材３の立壁部２２（連結部材２の側面部１０を覆う部位の厚み）は、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。
補強部材３のヤング率及び引張強度は、連結部材２のヤング率及び引張強度よりも大きい。
具体的には、補強部材３のヤング率は、連結部材２のヤング率の３．５倍以上２０倍以下であることが好ましく、５倍以上２０倍以下であることが特に好ましい。
具体的な数値を挙げると、補強部材３のヤング率は、１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下であることが好ましく、１２０ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下であることが特に好ましい。
また補強部材３の引張強度は、連結部材２の引張強度の１．８倍以上１０倍以下であることが好ましく、２倍以上１０倍以下であることが特に好ましい。
具体的な数値を挙げると、補強部材３の引張強度は、９００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下となっていることが好ましく、１５００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下であることがより好ましく、２３００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下であることが特に好ましい。

補強部材３の材質は、連結部材２のヤング率及び引張強度よりも大きな材質で形成されていれば、特に限定されるものではなく、例えば、繊維強化プラスチック製又はステンレス鋼製であることが好ましい。特に本実施形態のような連結部材２にガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）を使用している場合には、ＰＢＯ繊維で強化されたプラスチックや炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ＳＵＳ３０４ ３／４Ｈのステンレス鋼で形成されていることが好ましい。

レール１００は、公知のレールであり、図２，図４のように鉄道車輌が載置される頭部１０１と、まくら木等に固定される底部１０３と、頭部１０１と底部１０３を接続する腹部１０２からなっている。腹部１０２は、締結要素３０を挿通可能な固定穴１０５を有している。

締結要素３０は公知の締結要素である。本実施形態では、ボルトとナットが採用されている。

続いて、継ぎ目部材１のレール１００への取り付け手順に沿って各部材の位置関係について説明する。

まず、連結部材２に補強部材３を取り付けて位置決めする。
このとき、連結部材２の底面部８は、図３，図４のように補強部材３の緩衝部２１によって覆われており、連結部材２の側面部１０は、補強部材３の立壁部２２によって覆われている。連結部材２の底面部８と側面部１０は、それぞれ補強部材３の緩衝部２１と立壁部２２と面接触しており、仮止めされている。言い換えると、補強部材３に連結部材２の一部が嵌め込まれている。
補強部材３の最頂部（立壁部２２の頂点）は、少なくとも連結部材２の固定穴１５の頂点の高さよりも高い位置に位置しており、具体的には、連結部材２全体の天地方向の長さ（高さ）の２／３以上４／５以下の位置まで延びている。

その後、図４のようにレール１００に連結部材２及び補強部材３を取り付けて、図３のように締結要素３０によって一体化する。
このとき、連結部材２は、図３のようにレール１００の頭部１０１と腹部１０２と底部１０３の側面に沿って取り付けられている。補強部材３は、レール１００と連結部材２との間に介在している。レール１００の頭部１０１の下側側面と連結部材２の天面部１１は、互いに面接触しており、レール１００の底部１０３の上側側面と補強部材３の緩衝部２１は、互いに面接触している。一方、連結部材２の側面部１０とレール１００の腹部１０２は面接触しておらず、連結部材２の側面部１０とレール１００の腹部１０２との間には隙間が形成されている。すなわち、レール１００の頭部１０１と連結部材２の天面部１１、及びレール１００の底部１０３の側面と補強部材３の緩衝部２１はそれぞれ係合しており、くさび効果が働くため、上下方向におけるレール１００に対する連結部材２の相対的な位置決めが可能となっている。また、レール１００は、両側側面から連結部材２及び補強部材３によって挟まれている。すなわち、レール１００の内外方向に積層構造となっており、軌道の外側から順に連結部材２，補強部材３，レール１００，補強部材３，連結部材２が積層している。

各レール１００と継ぎ目部材１との位置関係に注目すると、連結部材２は、隣接するレール１００（１００ａ，１００ｂ）の腹部１０２，１０２間に跨がって取り付けられており、同様に、補強部材３も隣接するレール１００ａ，１００ｂの腹部１０２，１０２間に跨がって取り付けられている。すなわち、図２のように連結部材２及び補強部材３はともに長手方向が軌道方向に向いている。またレール１００ａとレール１００ｂの間には、隙間が形成されている。
各レール１００と継ぎ目部材１は、図３のように、レール１００の固定穴１０５と連結部材２の固定穴１５と補強部材３の固定穴２５とが一体となって一つの貫通孔を形成しており、当該貫通孔に締結要素３０が挿入されて締結されている。

このように、継ぎ目部材１によれば、補強部材３が連結部材２の側面部１０に沿って、位置決め可能であるため、現場で締結要素３０の締め付けと同時に容易に補強部材３の取り付けを行うことができる。
また、継ぎ目部材１によれば、レール１００と、連結部材２又は補強部材３との間でのくさび効果によって、レール１００に対する連結部材２の位置が位置決めされているため、締結要素３０を取り外すことで容易に交換することができる。

続いて、補強部材３の有無による継ぎ目部材１の物性の違いについて説明する。
補強部材３を備えない場合の継ぎ目部材のヤング率に対する補強部材３を備えた継ぎ目部材１のヤング率（以下、規格化ヤング率ともいう）は、３．５以上２０以下であり、５以上２０以下であることが好ましい。
補強部材３を備えない場合の継ぎ目部材の引張強度に対する補強部材３を備えた継ぎ目部材１の引張強度（以下、規格化引張強度ともいう）は、１．８以上１０以下であり、２以上１０以下であることが好ましい。
また、規格化ヤング率と規格化引張強度の値の差は±１０パーセント程度以内であるか、規格化引張強度が規格化ヤング率よりも大きな値をとることが好ましい。

上記した実施形態では、通常のレール間の連結する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、信号機や踏切警報機の設置場所近傍などの特定の区間のレールの連結に使用してもよい。この場合、上記したように隣接するレール間が電気的に絶縁された状態でなければならないため、連結部材２及び補強部材３は絶縁体で形成されていることが好ましい。

上記した実施形態では、補強部材３の形状を連結部材２に沿った形状としたが、本発明はこれに限定するものではなく、連結部材の底部を補強できれば形状は問わない。例えば、平板状であってもよい。

上記した実施形態では、補強部材３は連結部材２に対して位置決めできるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、レールに対して位置決めできるものであってもよい。

上記した実施形態では、連結部材２と補強部材３を別体としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、連結部材と補強部材が一体となっていてもよい。
例えば、連結部材２の一部を異なる素材で形成することによって、連結部材として機能する部位と補強部材として機能する部位を一体的に形成してもよい。この場合、引張応力がかかりやすい連結部材２の底部（最下部）付近の一部の材質をガラス繊維の代わりに、カーボン繊維やＰＢＯ繊維を配置して成形を行ってもよい。こうすることによって、連結部材２の引張応力に対する耐性が向上し、さらに寿命を向上させることができる。また、一体的に形成することによって、部品点数の減少が可能であり作業効率が向上する。

上記した実施形態では、補強部材３が連結部材２のレール１００側の面の一部を覆った場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、補強部材３が連結部材２のレール１００側の面の全部を覆っていてもよい。すなわち、補強部材３が底面部８と側面部１０と天面部１１のすべてを覆っていてもよい。

以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明の具体的な実施例及び実施例に対する比較例の継ぎ目部材の作製手順と、これらの評価結果を説明する。

〔実施例１〕
実施例１の継ぎ目部材は、連結部材２として信号器材株式会社製のカルイＺ（５０Ｎ−Ｚ−Ｂ）を使用し、補強部材３として、幅２５ｍｍ×長さ５６０ｍｍ×厚み１．２ｍｍの平板状の炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を使用した。

〔実施例２〕
実施例２の継ぎ目部材は、連結部材２として信号器材株式会社製のカルイＺ（５０Ｎ−Ｚ−Ｂ）を使用し、補強部材３として、幅２５ｍｍ×長さ５６０ｍｍ×厚み１．０ｍｍの平板状の東洋紡績株式会社製のザイロン繊維（登録商標）で強化されたプラスチック（ＺＦＲＰ）を使用した。

〔実施例３〕
実施例３の継ぎ目部材は、連結部材２として信号器材株式会社製のカルイＺ（５０Ｎ−Ｚ−Ｂ）を使用し、補強部材３として、幅２５ｍｍ×長さ５６０ｍｍ×厚み１．５ｍｍの平板状のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ）を使用した。

〔比較例１〕
比較例１の継ぎ目部材は、連結部材２として信号器材株式会社製のカルイＺ（５０Ｎ−Ｚ−Ｂ）を使用し、補強部材３として、幅２５ｍｍ×長さ５６０ｍｍ×厚み１．２ｍｍの平板状の鋼材（ＳＳ４１）を使用した。

〔比較例２〕
比較例２の継ぎ目部材は、連結部材２として信号器材株式会社製のカルイＺ（５０Ｎ−Ｚ−Ｂ）を使用し、補強部材３を使用しなかった。

〔促進繰り返し試験〕
図５に示す試験機にて、実施例１〜３及び比較例１，２の継ぎ目部材をレール間に設置して、レールの継ぎ目に対して鉛直方向の繰り返し荷重Ｆをかけ、促進繰り返し試験を行い、荷重をかけた。
試験条件としては、荷重：５〜４５ｋＮ（輪重２．６〜２３．８ｔｏｎ相当）間の繰り返し荷重Ｆを繰り返し周波数５Ｈｚでかけた。

補強部材３を下部に設置した場合（実施例１〜３，比較例１）と、補強部材３を設けない場合（比較例２）で、クラック（亀裂）が固定穴２５高さ（固定穴２５の底辺）間で達するまでに要する繰り返し回数の比較を行った。補強部材３は、ＦＲＰ継目板とレールが接触する部分に全長に渡って設置した。
なお、補強部材３の概要は表１に示し、試験結果を表２に示す。

クラック（亀裂）が固定穴２５の高さまで達するまでの繰り返し回数は、比較例２（補強部材なし）と比べ、実施例１：６．１倍、実施例２：５．９倍、実施例３：４．７倍、比較例１：１．０倍であった。
実施例１，２ともに引張強度の相対比率（規格化引張強度）は、ヤング率の相対比率（規格化ヤング率）とほぼ同等となっており、寿命向上が６倍であった。
実施例３は実施例１，２に比べ、規格化ヤング率が高いが規格化引張強度が低いため、実施例１，２よりも効果は低かったが、比較例２（補強部材なし）よりは寿命の向上が見られた。
比較例１は、ヤング率が比較例２よりも高いが引張強度は低いため、比較例２よりも先に破壊された。すなわち、引張強度が低いと連結部材２よりも先に破壊されてしまい、補強部材３の補強の効果は０であった。

１ 継ぎ目部材
２ 連結部材
３ 補強部材
８ 底部
２１ 緩衝部
２２ 立壁部
１００ レール

Claims (8)

1. 軌道方向に隣接するレールの継ぎ目に取り付けられる継ぎ目部材において、
   レールを連結する連結部材と、前記連結部材を補強する補強部材とを有し、
   前記連結部材と前記補強部材は、別途又は一体的に形成されており、
   補強部材は、レールに取り付けられた状態において、連結部材の少なくとも底部の一部又は全部を覆うものであり、
   前記補強部材のヤング率及び引張強度は、それぞれ連結部材のヤング率及び引張強度よりも、ともに高いことを特徴とする継ぎ目部材。
2. 前記補強部材の引張強度は９００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の継ぎ目部材。
3. 前記補強部材は、前記連結部材の少なくとも一方の側面の一部又は全部を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の継ぎ目部材。
4. 前記補強部材における、連結部材の側面を覆う部位の厚みが０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の継ぎ目部材。
5. 前記補強部材は、連結部材又はレールに位置決め可能であり、
   締結要素によって、レールと補強部材と連結部材とが一体化されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の継ぎ目部材。
6. 前記補強部材は、繊維強化プラスチック製であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の継ぎ目部材。
7. 前記補強部材及び前記連結部材は、絶縁体で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の継ぎ目部材。
8. 軌道方向に隣接するレールの継ぎ目に取り付けられる連結部材を補強する補強部材において、
   レールに取り付けられた状態において、前記連結部材の少なくとも底部の一部又は全部を覆うものであり、
   前記補強部材のヤング率及び引張強度は、それぞれ連結部材のヤング率及び引張強度よりも、ともに高いことを特徴とする補強部材。

Images