JP2015059329A

JP2015059329A - タイタンパー用つき固めツール

Info

Publication number: JP2015059329A
Application number: JP2013192817A
Authority: JP
Inventors: 勝己村本; Katsumi Muramoto; 貴久中村; Takahisa Nakamura; 隆人咲村; Takahito Sakimura
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-30

Abstract

【課題】バラストが細粒化したバラスト軌道や、道床厚が薄いバラスト軌道の軌道補修を効果的に行うことができるタイタンパー用つき固めツールを提供する。【解決手段】バラスト軌道の補修に用いられるタイタンパー１０に装着され、タイタンパー１０の起振部３０で発生した振動をバラスト１に伝達するタイタンパー用つき固めツール４０であって、バラスト１に挿し込まれる先端部４１がくし歯状に形成され、バラストが細粒化したバラスト軌道の軌道補修において、タイタンパー用つき固めツールをバラスト１に容易に射し込むことができる。また、先端部４１の幅を広く形成してもバラスト１に容易に射し込むことができるため、１作業当たりのつき固めを広範囲に行うことができ、作業効率が向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、軌道補修を行うタイタンパーに装着されるタイタンパー用つき固めツールに関する。

図９（ａ）に示すように、バラスト１上に敷設されたまくらぎ２にレール３を締結したバラスト軌道においては、レール３の継ぎ目等の近辺で荷重変動が生じ、レール３及びまくらぎ２を支持するバラスト１に局所的な沈下が生ずることがある。なお、図９（ａ）に示す一点鎖線ｈは、列車荷重が作用しない場合の所定のレールレベルである。例えば、軌道の局所的沈下が生じやすいレール継目部Ａで、バラスト１の沈下が発生した場合、列車が通過した後のレール３の弾性回復により、図９（ｂ）に示すように、レール３に締結されているまくらぎ２が持ち上げられて、まくらぎ２とバラスト１との間に空隙Ｘが生じる、いわゆる「浮まくらぎ」の状態になってしまう。「浮まくらぎ」は、軌道を支持する剛性（以下、軌道支持剛性という。）が低下した状態であり、列車の乗り心地が悪くなると共に、列車に動揺を与えて安全走行の妨げになる。

この「浮きまくらぎ」の補修には、通常、図１０に示すように、タイタンパー１０のような保線用の専用の機器を用いてバラスト１をまくらぎ２下につき固める軌道補修が行われている。タイタンパー１０による軌道補修は、図１０（ａ）に示すように、タイタンパー用つき固めツール（以下、単にツールと称す）２０と称されるヘラ状部材をバラスト１に射し込み、タイタンパー１０の起振部３０で発生した振動をツール２０からバラスト１に伝達しながら、図１０（ｂ）に示すように、まくらぎ２下にバラスト１を掻き寄せてつき固める。このため、列車荷重によって締め固まっていたバラスト１を若干緩めてしまうという問題点もあるが、粒径が揃った単粒度である健全なバラスト１の場合には、軌道補修前後の密度変化が小さいため、軌道補修後の軌道沈下が生じにくく、タイタンパー１０による軌道補修が効果的に作用する。

タイタンパー１０に装着されている従来のツール２０は、図１１を参照すると、タイタンパー１０に固定される基部２２から先端部２１にかけて１箇所の１５°程度の曲げ部２３が形成されているヘラ状部材であり、基部２２の幅と、先端部２１の幅とは略同一に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０７５６１号公報

しかしながら、従来技術では、使用しているうちに破砕や摩耗が進行したり、外部から土砂が混入したりして、細粒化したバラスト１や、バラスト１の道床厚が薄い場合には対応することができないという問題点があった。すなわち、ヘラ状の部材であるため、細粒化したバラスト１をつき込みにくくなる。また、一般的なバラスト１の道床厚は、２００ｍｍ程度であり、ツール２０の先端部２１の長さは、この一般的な道床厚に合わせて形成されているため、図１０（ｃ）に示すように、バラスト１が１００ｍｍ程度の薄い道床厚である場合には、ツール２０の先端部２１が路盤に当たってしまい、まくらぎ２下にバラスト１をつき込むことができなくなってしまう。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、バラストが細粒化したバラスト軌道や、道床厚が薄いバラスト軌道の軌道補修を効果的に行うことができるタイタンパー用つき固めツールを提供することを目的とする。

本発明のタイタンパー用つき固めツールは、バラスト軌道の補修に用いられるタイタンパーに装着され、前記タイタンパーの起振部で発生した振動をバラストに伝達するタイタンパー用つき固めツールであって、前記バラストに挿し込まれる先端部がくし歯状であることを特徴とする。
さらに、本発明のタイタンパー用つき固めツールにおいて、前記先端部における最先端の全幅は、バラスト最大粒径の３倍以上であり、前記先端部における歯の隙間の最大幅がバラスト最大粒径の略半分であっても良い。
さらに、本発明のタイタンパー用つき固めツールにおいて、前記先端部の前記タイタンパーに装着される基部に対する折れ角が道床厚とまくらぎ底面幅の半分の長さとの比以上であっても良い。

本発明によれば、バラストが細粒化したバラスト軌道や、道床厚が薄いバラスト軌道の軌道補修において、つき固め効果を向上させることができるため、軌道補修を効果的に行うことができ、保守コストの低減が期待できる。

本発明に係るタイタンパー用つき固めツールの実施の形態の構成を示す側面図及び正面図である。図１に示すツールの先端形状例を示す正面図である。図１に示すタイタンパー用つき固めツールを用いた軌道補修動作を説明するための断面図である。図１に示すツールの基部に対する先端部の曲げ角の設定条件を説明するための説明図である。図１に示すタイタンパー用つき固めツールを用いた軌道補修方法を説明するためのフローチャートである。図５に示す軌道補修方法の工程を説明するための断面図である。図５に示す軌道補修方法の工程を説明するための断面図である。図５に示す補修材生成工程で用いる反応材の検討結果を示す表である。浮まくらぎの状態を説明する断面図である。タイタンパーを用いた軌道補修例を説明する断面図である。従来のタイタンパー用つき固めツールの構成を示す側面図及び正面図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態のタイタンパー用つき固めツール（以下、単にツールと称す）４０は、図１を参照すると、バラスト１に挿し込まれる先端部４１が、拡幅して複数本に分岐されているくし歯状であり、タイタンパー１０に固定される基部４２の幅よりも先端部４１の全幅Ｗが大きく広がっている。先端部４１の最先端の全幅Ｗは、バラスト１の最大粒径の３倍以上であり、先端部４１における歯の隙間の最大幅Ｌは、バラスト最大粒径の略半分に形成されている。なお、本実施の形態で用いるツール４０は、バラスト１の最大粒径が６０ｍｍであることを想定しており、図１に示すように、先端部４１の全幅Ｗが、基部４２の幅（１００ｍｍ）よりも２倍広い、且つバラスト１の最大粒径６０ｍｍの３倍以上である２００ｍｍに形成されている。そして、ツール４０の先端部４１におけるくし歯の間隔隙間の最大幅Ｌがバラスト１の最大粒径６０ｍｍの半分である３０ｍｍに形成されている。このように、先端部４１の歯の隙間の最大幅Ｌをバラスト１の最大粒径の略半分に形成することで、先端部４１の全幅Ｗを広くしてもバラスト１に容易に射し込むことができ、且つ先端部４１の歯の隙間をバラスト１が通り抜けることがない。そして、先端部４１の全幅Ｗを広く形成することで、使用による破砕や摩耗の進行等に起因して粒径が小さいバラスト１を効果的につき固めることが可能になる。

なお、本実施の形態では、歯の先端をフラット、すなわち挿し込む方向に対して直交する直線状に構成したが、歯の先端形状は、バラスト１への挿し込みを容易に行える形状を適宜採用することもできる。例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、挿し込む方向に対して傾斜した直線状に形成したり、図２（ｃ）に示すように、曲線状に形成したりしても良い。

また、ツール４０には、タイタンパー１０に固定される基部４２から先端部４１にかけて、間隔をおいて２箇所の曲げ部４３が形成され、曲げ部４３の曲げ角は、先端に行くほど大きくなるように形成されている。そして、基部４２に対する先端部４１の曲げ角は、４５°以上に形成されている。これにより、接続部４４と、先端部４１とで凹領域Ａが形成される。なお、曲げ部４３の代わりに、接続部４４や先端部４１を曲面で構成するようにしても良い。本実施の形態では、図１に示すように、２箇所の曲げ部４３が形成されており、基部４２と、基部４２と先端部４１とを接続する接続部４４との曲げ角（１７°）よりも、接続部４４と先端部４１との曲げ角（２８°）が大きくなるように形成され、基部４２に対する先端部４１の曲げ角が４５°に形成されている。そして、基部４２を鉛直に支持した状態での先端部４１の鉛直方向の長さは、１００ｍｍ程度の薄い道床厚のバラスト１への挿し込みを想定して、１００ｍｍに形成され、接続部４４までの鉛直長さは、２００ｍｍ程度の通常の道床厚のバラスト１への挿し込みを想定して、２３０ｍｍに形成されている。

このように、２箇所の曲げ部４３が形成され、基部４２に対する先端部４１の曲げ角が大きく形成されているため、バラスト１の道床厚に応じたつき固めを行うことが可能になる。すなわち、図３（ａ）に示すように、ツール４０を１００ｍｍ程度の薄い道床厚のバラスト１に射し込むと、先端部４１のみがバラスト１に射し込まれた状態で、先端部４１が路盤に当接する。そして、タイタンパー１０を傾けるだけで、図３（ｂ）に示すように、先端部４１をまくらぎ２下に簡単に送り込むことができ、効率良くまくらぎ２下にバラスト１を掻き寄せてつき固めることができる。また、図３（ｃ）に示すように、ツール４０を２００ｍｍ程度の通常の道床厚のバラスト１に射し込むと、接続部４４までバラスト１に射し込むことができ、図３（ｄ）に示すように、効率良くまくらぎ２下にバラスト１を掻き寄せてつき固めることができる。

基部４２に対する先端部４１の曲げ角は、バラスト１の道床厚Ｂと、まくらぎ１の底面幅Ｓとに応じて設定すると良い。すなわち、ツール４０を用いてまくらぎ２下にバラスト１をつき固めるためには、図４に示すように、基部４２を鉛直に立てた際に、先端部４１をまくらぎ１の底面幅Ｓの１／２まで到達させる必要がある。従って、先端部４１の基部４２に対する折れ角αをバラスト１の道床厚Ｂとまくらぎ１の底面幅Ｓの半分の長さＳ／２との比以上、すなわち、ｔａｎα ＞Ｓ／２Ｂの関係を満たすように設定すると良い。具体的には、バラスト１の道床厚Ｂと、まくらぎ１の底面幅Ｓとに応じた複数本のツール４０を用意し、付け替えて使用することができる。例えば、木まくらぎ用に、バラスト１の道床厚Ｂ１００ｍｍ、２００ｍｍ、２５０ｍｍのそれぞれに対応する先端部４１の基部４２に対する折れ角αが４５°、２７°、２２°に設定された３本のツール４０を用意すると良い。また、木まくらぎよりも幅が広いＰＣまくらぎ用に、バラスト１の道床厚Ｂ１００ｍｍ、２００ｍｍ、２５０ｍｍのそれぞれに対応する先端部４１の基部４２に対する折れ角αが５０°、３１°、２６°に設定された３本のツール４０を用意すると良い。

さらに、ツール４０は、ポリマー水溶液を用いた浮きまくらぎの軌道補修方法に用いると好適である。ポリマー水溶液を用いた浮きまくらぎの軌道補修方法には、図５を参照すると、まず、投入口形成工程として、図６（ａ）に示すように、まくらぎ２の脇のバラスト１に補修材投入口４を形成する（ステップ１０１）。図６（ａ）には、まくらぎ２の長手方向側面に沿って補修材投入口４を形成した例が示されているが、補修材投入口４は、必ずしもまくらぎ２に接して形成しなくても良く、まくらぎ２から少し離れた位置に形成するようにしても良い。

次に、タイタンパーセット工程として、タイタンパー１０に取り付けられたツール４０を、図６（ｂ）に示すように、補修材投入口４にセットする（ステップ１０２）。ツール４０は、凹領域Ａがまくらぎ２との間に位置するように補修材投入口４にセットする。

次に、補修材生成工程及び補修材投入工程として、ポリマー水溶液と、ポリマー水溶液と反応してゲル化させる反応材とを混合し、まくらぎ２下の空隙Ｘに充填する補修材５を生成し（ステップ１０３）、図７（ａ）に示すように、生成した補修材５を補修材投入口４に投入する（ステップ１０４）。補修材投入口４に投入された補修材５は、補修材投入口４にセットされたツール４０の先端部４１を底にして凹領域Ａに溜まる。なお、ツール４０の先端部４１の全幅Ｗは、バラスト１の最大粒径６０ｍｍの３倍以上に形成されているため、一度に大量の補修材５を投入可能である。

ポリマー水溶液は、生分解性高分子材（生分解性プラスチック）を主剤として構成すると好適であり、例えば、化学合成系のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いることができる。なお、生分解性高分子材は、化学合成系に限ることなく、微生物系、天然高分子系であっても良い。また、反応材としては、例えば、珪酸ナトリウムを用いることができる。珪酸ナトリウムは、粉状、粒状、液状のいずれもあっても良い。ポリマー水溶液と珪酸ナトリウムとを混合することで、相互にゲル化し、有機的に絡み合って強固な複合ゲルが補修材として生成される。なお、ポリマー水溶液と反応材との反応速度は、ポリマー水溶液の重合度やケン化度、水素イオン指数（ＰＨ）等で調整することができ、補修材５は、完全にゲル化されていない反応過程の状態で補修材投入口４に投入する。また、本実施の形態では、投入口形成工程とタイタンパーセット工程との後に補修材生成工程を行うようにしたが、補修材生成工程は、投入口形成工程やタイタンパーセット工程と並行して行うようにしても良い。

次に、バラスト補充工程及びつき固め工程として、新たに用意したバラスト１を補充バラスト６として補修材投入口４に投入した後（ステップ１０５）、タイタンパー１０の起振部３０を起動させ、タイタンパー１０の起振部３０で発生した振動をツール４０からバラスト１に伝達しながら、ツール４０をまくらぎ２下につき込む（ステップ１０６）。これにより、図７（ｂ）に示すように、補修材５と補充バラスト６とが混合されながらまくらぎ２下につき込まれ、補充バラスト６を取り込んだ状態で補修材５がゲル化される。ゲル化された補修材５は、弾性（柔軟性）を有するため、強制的な変形を受けたときにその変形に追従し、復元できる性質（靭性）を有する。従って、補充バラスト６を取り込んだ状態でゲル化された補修材５は、圧縮強度と靭性を有し、まくらぎ２からの衝撃荷重を吸収する性能を発揮し、レール３の継ぎ目下等の、衝撃荷重の大きい箇所でも高い耐久性を発揮できる。以下、各補修箇所においてステップ１０１からステップ１０６の工程が繰り返されることになる。

本実施の形態では、反応材としては珪酸ナトリウムを用いる例について説明したが、使用可能な他の反応材について検討した結果を図８に示す。図８に示すように、２１種類について検討した結果、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウム、珪酸ソーダ、シリカゲル、ベントナイト、吸水性ポリマーの１１種類が使用できることが分かった。特に、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウム、珪酸ソーダでは、ゲル化の硬化原理が塩析であるため、ポリマー水溶液の生分解性を維持した状態でゲル化させることができ、好適である。

以上説明したように本実施の形態は、バラスト軌道の補修に用いられるタイタンパー１０に装着され、タイタンパー１０の起振部３０で発生した振動をバラスト１に伝達するタイタンパー用つき固めツール４０であって、バラスト１に挿し込まれる先端部４１がくし歯状に形成されている。
この構成により、バラストが細粒化したバラスト軌道の軌道補修において、タイタンパー用つき固めツールをバラスト１に容易に射し込むことができる。また、先端部４１の幅を広く形成してもバラスト１に容易に射し込むことができるため、１作業当たりのつき固めを広範囲に行うことができ、作業効率が向上する。

さらに、本実施の形態において、先端部４１における最先端の全幅Ｗは、バラスト１の最大粒径の３倍以上であり、先端部４１における歯の隙間の最大幅Ｌがバラスト１の最大粒径の略半分に形成されている。

さらに、本実施の形態において、先端部４１のタイタンパー１０に装着される基部４２に対する折れ角αがバラスト１の道床厚Ｂと、まくらぎ２の底面幅Ｓの半分の長さとの比以上に設定されている。
この構成により、基部４２を鉛直に立てた際に、先端部４１をまくらぎ２の底面幅Ｓの１／２まで到達させることができる。

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

１バラスト
２まくらぎ
３レール
４補修材投入口
５補修材
６補充バラスト
１０タイタンパー
２０ツール（従来）
２１先端部
２２基部
２３曲げ部
３０起振部
４０ツール（本発明）
４１先端部
４２基部
４３曲げ部
４４接続部

Claims

バラスト軌道の補修に用いられるタイタンパーに装着され、前記タイタンパーの起振部で発生した振動をバラストに伝達するタイタンパー用つき固めツールであって、
前記バラストに挿し込まれる先端部がくし歯状であることを特徴とするタイタンパー用つき固めツール。
前記先端部における最先端の全幅は、バラスト最大粒径の３倍以上であり、前記先端部における歯の隙間の最大幅がバラスト最大粒径の略半分であることを特徴とする請求項１記載のタイタンパー用つき固めツール。
前記先端部の前記タイタンパーに装着される基部に対する折れ角が道床厚とまくらぎ底面幅の半分の長さとの比以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のタイタンパー用つき固めツール。