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
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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。)。
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。
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。
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
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)
- 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。
- 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。
- 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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---|---|---|---|
JP2013229090A JP2015089999A (ja) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 踏切内フランジウェイ部の融雪および凍結防止装置 |
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JP2013229090A JP2015089999A (ja) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 踏切内フランジウェイ部の融雪および凍結防止装置 |
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