JP2015089999A - 踏切内フランジウェイ部の融雪および凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】踏切内のフランジウェイ部の融雪を可能且つ確実に行い、降雪がフランジウェイ部で圧雪状態又は凍結状態となることを防止することを目的とする。【解決手段】踏切のレール設置凹部３内に、レール４の長手方向に沿って、発熱体２２を保護する保護管２３内に電気式ヒータで構成される発熱体２２を挿入設置して構成した加熱体２を設置したことを特徴とする踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置１。【選択図】 図２

Description

本発明は鉄道軌道の融雪装置に関し、詳しくは踏切内のフランジウェイ部の氷雪を融解するための融雪装置に関する。

従来から踏切内に設置されている融雪装置は、自動車道又は歩道の氷雪を融解し、踏切を通過する自動車又は人間の安全な横断を確保することを主な目的とし、例えば、踏切の路面を構成する舗装されたブロック内部に設置した管に加熱流体を循環させると共に、舗装されたブロック内部で前記加熱流体が流れる管にヒートパイプを連結して、舗装されたブロックを加熱して踏切の路面の融雪を行う融雪装置が提案されている（特許文献１参照。）。

又、同様な目的から、踏切の路面を構成する舗装されたブロック内部に電源コイル又はヒータを設置した融雪装置が提案され、又、踏切の横断路や道路に、ゴムシートで被覆したヒータを設置する融雪装置も提案されている（特許文献２参照。）。

特許第３６７５５０６号公報 特開２０１１−９９２４６号公報

上記のような従来技術は、新設する際の踏切構造において踏切内の自動車道又は歩道の氷雪を融解し、踏切を通過する自動車又は人間の安全な横断を確保することを主な目的としているものである。しかし、上記のような融雪装置が設置されていない既設の踏切において、踏切内の鉄道車両の車輪フランジが通過する空間であるフランジウェイ部の融雪が出来なかった。その結果、列車及び自動車等の通行により、降雪が踏切内のフランジウェイ部で踏み固められて圧雪状態となり、更には凍結状態となることがあった。そして、このような場合、列車の走行時に車輪、詳しくは車輪のフランジが圧雪状態又は凍結状態の積雪に乗り上げてしまい、列車脱線が発生する虞があった。

又、上述の従来技術が示すように、従来の踏切内の融雪装置は踏切構造に組み込まれて設置されるので、融雪装置の新設に際して、レールの着脱、踏切構造の変更、踏切構成部材の交換等をする必要があり、工事が大掛かりなものとなり、工期の長期化やコストが高いという問題点があった。

そこで、本発明は、新設および既設の融雪構造を具備していない踏切内のフランジウェイ部の融雪を可能且つ確実に行い、降雪がフランジウェイ部で圧雪状態又は凍結状態となることを防止することを目的とする。又、融雪装置の新設に際して、既存の踏切施設に変更を加えずそのままの構成で使用することが出来ることを目的とし、更に、設置工事が容易で工期の短期化及び低コスト化を可能とすることを目的とする。

上記の課題を解決するための手段としての本発明は、踏切のレール設置凹部内に、レールの長手方向に沿って、発熱体を保護する保護管内に電気式の発熱体を挿入設置して構成した加熱体を設置したことを特徴とする踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置である。

又、上記踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置において、前記保護管を前記レール設置凹部内の構成部材に固定された押さえ金具で押し付けて固定したことを特徴とする踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置である。

又、上記踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置において、電源と前記電気式の発熱体が開閉器を介して接続され、コントローラが前記開閉器と接続し、前記コントローラはレール温度センサ、外気温度センサ、降雪センサのうちいずれか１種類以上のセンサからの情報を処理して前記開閉器の開閉制御を行うことを特徴とする踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置である。

以上のような本発明によれば、踏切内のフランジウェイ部の融雪を可能且つ確実に行うことが可能となり、降雪がフランジウェイ部で圧雪状態又は凍結状態となることを防止することが可能となった。又、融雪装置の新設に際して、既存の踏切施設に変更を加えずそのままの構成で使用することが可能となった。更に、融雪装置の設置工事が容易で工期の短期化及び低コスト化が可能となった。

本発明一実施例平面図 図１Ａ−Ａ断面図 本発明一実施例概略構成斜視図 制御盤一実施例ブロック図 本発明第二実施例平面図 図５Ｂ−Ｂ断面図 本発明第三実施例平面図 図７Ｃ−Ｃ断面図 実施例１の温度測定結果を示すグラフ図 実施例２の温度測定結果を示すグラフ図 実施例３の温度測定結果を示すグラフ図 実施例４の温度測定結果を示すグラフ図 実施例５の温度測定結果を示すグラフ図 実施例６の温度測定結果を示すグラフ図

以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１〜図３に示すように、本発明の融雪装置１は、電気式の発熱体２２と電気式の発熱体２２を挿入設置する保護管２３を備えて構成された加熱体２を備え、加熱体２が踏切のレール設置凹部３内に、レール４の長手方向に沿って設置されて構成されている。又、発熱体２２は制御盤５を介して電源と接続し、制御盤５によりその作動が制御されている。

電気式の発熱体２２としては、自己制御式ヒータ、電熱線ヒータ、シーズヒータ、棒ヒータ、面ヒータ等の各種電気式ヒータを使用する。特に、自己制御型ヒータは、ケーブル自体の電気抵抗の変化により出力が自己調整されるヒータで、オーバーヒートや燃焼事故の防止、エネルギーの節約が可能であるので、好適に使用できる。尚、電気式ヒータには合成樹脂等で被覆されていない金属箔や電熱線等も含まれ、又、電気式ヒータとヒートパイプで構成され、電気式ヒータでヒートパイプの一部を加熱するヒータも含まれる。

保護管２３は、発熱体２２を挿入して設置し、踏切を通る自動車等の荷重による外圧や風雪等の気候から電気式の発熱体２２を保護するための管であり、また、発熱体２２から発生した熱をレール、周りの空気及び氷雪等に伝達するための管である。発熱体２２は保護管２３の両端に亘って挿入設置されている。

保護管２３は使用する発熱体２２の発熱温度以上の耐熱性を備えた管で構成し、金属のみや合成樹脂のみで形成された管や金属と合成樹脂で形成された複合管等を使用することが出来る。又、保護管２３は耐熱性の他、長期間に亘り過酷な環境で使用されることから、耐圧性や耐候性を備えることが望ましく、又、発熱体２２から発生した熱を外部に伝達するための管であるので、熱伝導率が高いことが望ましい。

保護管２３に使用される複合管としては、例えば給湯給水用管材として高温・高圧領域で使用されている高密度ポリエチレンとアルミ金属で構成された金属強化ポリエチレン管等が挙げられ、金属強化ポリエチレン管としては、管状のアルミ補強層の外側に高密度ポリエチレンの外層、内側に高耐熱ポリエチレンの内層を接着性ポリエチレンで接着ライニングした管が好適に使用できる。

保護管２３内に発熱体２２を挿入設置して構成した加熱体２は、レールを設置のために踏切に形成される凹状の空間であるレール設置凹部３内に、レール４の長手方向に沿って設置する。加熱体２の長さは融雪する箇所の長さとし、一対の対向するレール４，４間の絶縁性を確保するために、一対の対向するレール４，４には別個の加熱体２を使用し、１本のレールに対して１本又は複数本を並列させて設置する。１本のレールに対する加熱体２の設置本数は、本融雪装置を設置する場所の気温、積雪量やヒータの発熱量等に応じて決定される。尚、加熱体２を１本又は複数本の線状に設置する際に、加熱体２の長さを融雪する箇所の長さより短くし複数本をレールの長手方向に線状に並べて設置してもよい。又、加熱体２のレール設置凹部３内での詳細な設置位置は、踏切の構造及び構成に応じて決定される。

加熱体２は直線状の保護管２３を用いて直線状に構成しているが、保護管２３の内部に設置する発熱体２２が曲げたり撓めたりすることが出来る場合には、曲線状の部分や曲折状の部分を含んだ保護管２３を用いて構成してもよい。

加熱体２の設置の際には保護管２３を固定することが好ましく、固定方法としては、使用する保護管２３の材質やレール設置凹部３内の空間形状に応じて選択されるが、保護管２３をレールへ直接接着する方法、保護管２３を保持させた金具をレールへボルト等で固定する方法、一部がレール等のレール設置凹部３内に設置されている軌道の構成部材又は踏切の構成部材に固定された押さえ金具で保護管２３をレール４又はその他の構成部材に押し付けて固定する方法等を採用することが出来る。

以下、保護管２３即ち加熱体２の設置位置及び固定方法を踏切の種類別に説明する。図１及び図２に示すように、軌間外の部分と軌間内の部分が予め一体に形成された舗装ブロック６１０を用いた踏切６１では、レール設置凹部３は舗装ブロック６１０に予め形成された溝６１１で形成されている。レール設置凹部３の底面３０には、タイプレートパット７０１及びタイプレート７０２がボルト７０３及びコイルバネ７０４等を用いて固定され、スタイロフォーム７０７及びタイプレート７０２上のレールパット７０８等を介してレール４がボルト７０９、バネ７１０及びクリップ７１１等を用いてタイプレート７０２に固定されている。レール設置凹部３内には上記の部材の他、レール設置凹部３への雪、塵芥等の侵入を防止すると共に踏切面の凹凸を無くすために軌間外に設置される緩衝材７１２、レール設置凹部３への雪、塵芥等の侵入を防止するために軌間内のフランジウェイ部３０下方に設置されるゴムシュート７１３、緩衝材７１２やゴムシュート７１３を支持する樹脂ブロック７１４等が収納されている。

そこで、３本の保護管２３は、軌間内外でレール４の側面４１下端部且つ底部４２の上面に接触させて設置し、更に、軌間内でフランジウェイ部３０の下方にレール４の側面４１中間部に接触させて設置している。又、押さえ金具１０は、平板を曲折させボルト孔を形成した平坦部１０１から折曲部１０２を延設し、平坦部１０１をバネ７１０とクリップ７１１間に挟みボルト孔にボルト７０９を挿入して固定し、折曲部１０２とレール４間に保護管２３を挟み込んで、保護管２３を固定している。

又、図５及び図６に示すように、敷板６２０とガードレール４８を用いた踏切６２では、レール設置凹部３は軌間内外の敷板６２０及び枕木６２１又は路盤６２２で形成され、レール設置凹部３の底面のタイプレート７０８等を介してレール４及びガードレール４８が犬くぎ７１５等を用いて枕木６２１に固定されている。レール設置凹部３内には上記の部材の他、レール設置凹部３への雪、塵芥等の侵入を防止するためにレール４とガードレール４８間のフランジウェイ部３０下方に設置される、上面から二本の脚部７２０が延びるゴムシュート７１６、レール４とガードレール４８間の間隔を保持する為の間隔材７１７や間隔材７１７をガードレール４８に固定するためのボルトナット７１９等が収納されている。

そこで、３本の保護管２３は、軌間外でレール４の側面４１下端部且つ底部４２上面に接触させて設置し、更に、軌間内でフランジウェイ部３０の下方にゴムシュート７１６の脚部７２０間の内部に間隔材７１７に接触させて２本を並列させて設置している。又、押さえ金具１１は、底板１１１の軌間内側の一端のコの字状部をレール４に勘合してレール４に固定し、軌間外側の底板１１１の一端にボルト孔を形成し、平板を曲折させボルト孔を形成した平坦部１１３から折曲部１１４を延設した軌間外板１１５をボルトで底板１１１と連結し折曲部１１４とレール４間に保護管２３を挟み込んで、軌間外側の保護管２３を固定し、底板１１１の軌間内側の一端のコの字状部の上にボルト孔を有する筒体１１７を形成し、ボルト孔を形成した蓋板１１８をボルト１１９で筒体１１７と連結し蓋板１１８と間隔材７１７間に保護管２３を挟み込んで、軌間内側の保護管２３を固定している。

又、図７及び図８に示すように、軌間外の舗装ブロック６０３と軌間内の舗装ブロック６０４が連結金具６３１で連結されて枕木６２１上に配置された踏切６３では、レール設置凹部３は軌間内外の舗装ブロック６０３、６０４及び枕木６２１又は路盤６２２で形成され、レール設置凹部３の底面の枕木６２１上にレールパット７０８等を介してレール４がボルト及びクリップ６３９等を用いて固定されている。レール設置凹部３内には上記の部材の他、レール設置凹部３への雪、塵芥等の侵入を防止すると共に踏切面の凹凸を無くすために軌間外に設置される緩衝材７１２、レール設置凹部３への雪、塵芥等の侵入を防止するために軌間内のフランジウェイ部３０下方に設置されるゴムシュート７１３、ゴムシュート７１３を支持する樹脂ブロック７１４等が収納されている。

そこで、３本の保護管２３は、２本を軌間外でレール４の側面４１中間部に接触させて設置し、軌間内でフランジウェイ部３０の下方にレールの側面４１中間部に接触させて設置している。又、押さえ金具１２は、底板１２１の軌間内側の一端のコの字状部をレール４に勘合し、レール４に固定し、軌間外側の底板１２１の一端にボルト孔を形成し、平板を曲折させボルト孔を形成した平坦部１２２から折曲部１２３を延設した軌間外板１２４をボルト１２８で底板１２１と連結し、折曲部１２３とレール４間に保護管２３を挟み込んで、軌間外側の保護管２３を固定し、また、軌間内側の底板１２１の一端のコの字状部をレール４に勘合し、コの字状部から延設した縦板１２９とレール４間に保護管２３を挟み込んで、軌間内側の保護管２３を固定している。

保護管２３の長さは融雪する個所の長さとし、例えば、図１及び図２に示すような舗装ブロック６１０を用いた踏切６１や図７及び図８に示すような軌間内外の舗装ブロック６０３、６０４を連結金具６３１で連結した踏切６３では、レール４の長手方向の両端部には凹部が外側に向かって広がってガイド部６１６を構成しているので、舗装ブロック６１０、６０３および６０４の端部から５０〜１５０ｍｍ程度内側までの設置でよく、図５及び図６に示すような敷板６２０とガードレール４８を用いた踏切では、敷板６２０の長さと同じ長さで設置すればよい。

上記の実施の形態では、１本のレールに対して３本の保護管２３を設置しているが、１本のレールに対する保護管２３の設置数は特に限定されず、１本以上であればよく、１本の場合には軌間内側のフランジウェイ部３０下方に設置することが好ましい。

融雪装置１の作動は手動により行う構成としてもよいが、各種センサを用いて自動運転とすることが好ましい。そのための具体例としては図４に示すように、発熱体２２がリード線２５により制御盤５に接続され、制御盤５はリード線５１により図示しない電源に接続されている。この電源としては、踏切照明用の配線を利用することが出来る。そして、制御盤５ではリード線５１が配線用遮断機５２、回路の開閉器としての無接点電磁接触器５３、漏電遮断機５４を介してリード線２５に接続されている。又、コントローラ５５が無接点電磁接触器５３と接続する一方、レール温度センサ５６、外気温度センサ５７、降雪センサ５８と接続している。コントローラ５５はレール温度センサ５６、外気温度センサ５７、降雪センサ５８からの温度又は降雪の情報を処理して無接点電磁接触器５３の開閉制御を行い回路を制御する。

コントローラ５５は、レール温度センサ５６からの温度情報を受け、レール温度が予め設定された所定温度以下であるかを判断し、外気温度センサ５７からの温度情報を受け、外気温度が予め設定された所定温度以下であるかを判断し、降雪センサ５８からの降雪情報を受け、降雪が有るかを判断する。

制御盤５には３種類の上記センサが接続され、コントローラ５５がレール温度、外気温度及び降雪の有無の３項目を判断する際に「ＯＲ」条件で判断して制御し、１項目でも条件が合致すれば、コントローラ５５が無接点電磁接触器５３を制御して加熱体２に電気を送り融雪装置１を作動させる。

融雪装置１が作動すると、発熱体２２が発熱し保護管２３が加熱され、加熱体２が周りの空気、レール４及びガードレール４８等を加熱し、加熱された空気、レール４及びガードレール４８等がフランジウェイ部３０の氷雪を加熱し、融雪する。

融雪装置１の停止の場合には、コントローラ５５は、レール温度センサ５６からの温度情報を受け、レール温度が予め設定された所定温度以上であるかを判断し、外気温度センサ５７からの温度情報を受け、外気温度が予め設定された所定温度以上であるかを判断し、降雪センサ５８からの降雪情報を受け、降雪が無いかを判断する。そして、コントローラ５５がレール温度、外気温度及び降雪の有無の３項目を判断する際に「ＡＮＤ」条件で判断して制御し、３項目で条件が合致すれば、コントローラ５５が無接点電磁接触器５３を制御して発熱体２２への送電を止めて融雪装置１の作動を停止する。

尚、コントローラ５５が上記３項目を判断する際の「ＡＮＤ」、「ＯＲ」の条件は他の条件としてもよい。又、制御盤５には上記のうちいずれか１種類又は２種類のセンサのみを設置する構成としてもよい。

このように、本発明の融雪装置１は電気式ヒータを利用した発熱体２２を用い、又、どのような踏切でも照明用の設備が必ず備えられているので、どのような踏切にも適用が可能であり、又、踏切内の既存施設への加工を行わないでも設置が可能であり、既存施設の利用が出来、新たな踏切構造を設置しなくても融雪装置を設置できる。

実施例においても、実際の踏切構造と同一の構造を形成して測定を行っているので、同一の図面を使用して説明する。

図１〜図４に示すような舗装ブロック６１０を用いた踏切６１を模擬して、舗装ブロック６１０で３ｍの踏切を形成して４ｍの５０ｋｇＮレールを設置し、図２に示す位置に、自己制御型電気ヒータ（サーモン マニュファクチャリング製造並列発熱回路式自己制御型ヒータケーブルＡＷＳ１０）を保護管（積水化学工業株式会社製スーパーエスロメタックス）に挿入して構成した加熱体２本を設置し、この試験軌道上に雪を約５〜７ｃｍの厚さに踏み固めて設置して、１６時〜翌日１２時までの間、各部の温度変化及び融雪効果の検証を行った（実施例１〜３）。尚、実施例２及び３で追加したヒータは軌間内側の上方のヒータである。

又、図５及び図６に示すような敷板６２０とガードレール４８を用いた踏切６２を模擬して、短まくらぎ上の踏切タイプレートに４ｍの５０ｋｇＮレールと踏切ガードレールを取付けた片軌きょうを構成し、図６に示す位置に自己制御型電気ヒータ（サーモン マニュファクチャリング製造並列発熱回路式自己制御型ヒータケーブルＡＷＳ１０）を保護管（積水化学工業株式会社製スーパーエスロメタックス）に挿入して構成した加熱体２本を設置し、この試験軌道上に雪を５〜７ｃｍの厚さに踏み固めて設置して、１６時〜翌日１２時までの間、各部の温度変化及び敷板踏切における融雪効果の検証を行った（実施例４〜６）。尚、実施例５及び６で追加したヒータはレールとガードレール間の２本の内の１本ヒータである。

設置したヒータの本数及び容量を表１に示す。

電気ヒータの温度制御は、設置した電気ヒータの管中央部に制御用熱伝対を取付けて行った。温度コントローラの設定は、５０℃を超えるとオフ、下回るとオンの条件とした。尚、各部の温度変化の測定点位置及び測定点位置符号を表２に示し、測定点位置は測定点位置符号を用いて図２及び図６に示した。又、実施例１〜６における踏切の測定点位置の温度測定結果を図９〜図１４に示す。

実施例１〜６における融雪結果は、以下のとおりであった。実施例１及び４の融雪試験では、最低−２．７℃の外気温となり、その時のレール上面温度は、実施例１の電気ヒータ箇所：１６．７℃、実施例４のガード電気ヒータ箇所：１２．４℃であった。翌日の午前９時時点でのレール上方には積雪が残っていたが、フランジウェイ部及びレール頭部上方にはレールから１５〜２０ｍｍの間隔の空洞が形成されていた。また、ゴムシュート上も同様に凍結した雪は消雪して空洞が形成されていた。

実施例２及び５の融雪試験では、試験開始の１４時で２．９℃、翌日の午前５時に最低−６．７℃の外気温となり、その時のレール上面温度は、実施例２の電気ヒータ箇所：２０．１℃、実施例５のガード電気ヒータ箇所：１５．８℃であった。翌日の午前９時時点でのレール上方には積雪が残っていたが、フランジウェイ部及びレール頭部上方にはレールから１５〜２０ｍｍの間隔の空洞が形成されていた。また、ゴムシュート上も同様に凍結した雪は消雪して空洞が形成されていた。

実施例３及び６の融雪試験では、試験開始の１７時で１５．６℃、２０時に最低０．４℃の外気温となり、その時のレール上面温度は、実施例３の電気ヒータ箇所：１７．３℃、実施例６のガード電気ヒータ箇所：１３．２℃であった。翌日の午前９時時点でのレール上方には積雪が残っていたが、フランジウェイ部及びレール頭部上方にはレールから３０ｍｍの間隔の空洞が形成されていた。また、ゴムシュート上も同様に凍結した雪は消雪して空洞が形成されていた。

以上のことから、本発明の融雪装置によれば、踏切内のフランジウェイ部の融雪を可能且つ確実に行い、降雪がフランジウェイ部で圧雪状態又は凍結状態となることを防止することが可能であることが明らかになった。

本発明の融雪装置１は電気式ヒータを利用した発熱体２２を用い、又、どのような踏切でも照明用の設備が必ず備えられているので、第一から第三実施例に示した各種の踏切にも適用が可能であり、又、踏切内の既存施設への加工を行わないでも設置が可能であり、既存施設の利用が出来、新たな踏切構造を設置しなくても融雪装置を設置できる。更に、降雪がフランジウェイ部で圧雪状態又は凍結状態となることを防止することが可能であるので、安全な運輸業に資することが出来る。

１ 融雪装置
１０ 押さえ金具
２ 加熱体
２２ 発熱体
２３ 保護管
３ レール設置凹部
３０ フランジウェイ部
４ レール
４８ ガードレール
５ 制御盤
５５ コントローラ
５６ レール温度センサ
５７ 外気温度センサ
５８ 降雪センサ
６１ 踏切
６１０ 舗装ブロック
６２ 踏切
６３ 踏切
６３０ 敷板
７１２ 緩衝材
７１３ ゴムシュート
７１６ ゴムシュート
７１７ 間隔材

Claims (3)

1. 踏切のレール設置凹部内に、レールの長手方向に沿って、発熱体を保護する保護管内に電気式の発熱体を挿入設置して構成した加熱体を設置したことを特徴とする踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置。
2. 前記保護管を前記レール設置凹部内の構成部材に固定された押さえ金具で押し付けて固定したことを特徴とする請求項１に記載の踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置。
3. 電源と前記電気式の発熱体が開閉器を介して接続され、コントローラが前記開閉器と接続し、前記コントローラはレール温度センサ、外気温度センサ、降雪センサのうちいずれか１種類以上のセンサからの情報を処理して前記開閉器の開閉制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の踏切のフランジウェイ部の融雪および凍結防止装置。

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