JP2015101820A

JP2015101820A - レール削正台車およびレール削正方法

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Publication number: JP2015101820A
Application number: JP2013240547A
Authority: JP
Inventors: 田中　博文; Hirobumi Tanaka; 博文田中
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: JP6035229B2

Abstract

【課題】波長の長い所謂レール波状曲りが生じたレールについて、レール自体の交換や多数の削正パスを必要とすることなく、その凹凸を除去することができるレール削正台車及びレール削正方法を提供する。
【解決手段】長手方向に周期的なレール凹凸が生じたレールの当該凹凸を除去するレール削正台車であって、前記レール上を転走する前車輪及び後車輪と、前記レールに当接して凹凸を除去する砥石と、前記前車輪及び後車輪並びに砥石が取り付けられた車体と、前記前車輪及び後車輪の軸間距離が前記周期的なレール凹凸の波長に合わせて前記レールの長手方向に沿って位置調整可能な軸距調整手段を備え、前記砥石は、前記前車輪及び前記後車輪の間に配置されると共に、前記レールとの当接点が前記前車輪と前記レールの当接点と前記後車輪と前記レールの当接点を繋げた仮想線よりも前記車体側に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両が走行する鉄道軌道のレール凹凸を除去するレール削正台車及びレール削正方法に関する。

従来より、鉄道軌道のレール凹凸を除去してレールの軌道面を研削及び再型取りする方式として種々の方式が知られている。

特許文献１に記載されたレール削正台車は、モータによって回転駆動される少なくとも１つの砥石車の構体から構成される少なくとも１つの研削ユニットからなり、各構体が直線的に動くことができる対応する支持体に取り付けられ、かくして砥石車を研削されるべきレールの表面に向離させる研削ユニットを形成し、各砥石車の軸線が長手方向軸線に対して垂直な平面内に置かれ、各支持体がレールに関連して横方向にフレームに関連して支持体自体を移動させる並進運動手段によりフレームに独立して取り付けられ、そして各支持体が少なくとも１つの支持ローラおよびこの支持体をフレームに接続し、かつこの支持ローラに対応する研削ユニットの直ぐ近くにレールの１側に対して当てる休止手段からなるという構成を備えている。

このようなレール削正台車によれば、レールに対してレール削正台車を簡単な手段で案内することができ、トロリの脱線の危険を抑制することができると共に、より正確なレール凹凸の除去を行うことでレールの軌道面を研削および再型取りすることができる。

特開平５−１０６２０３号公報

しかし、上述した特許文献に記載されたレール削正装置は、凹凸の波長が１から３ｍといった比較的長い波長である所謂レール波状曲りが生じている場合には、これを除去するために数十パス程度という通常よりも多くの削正パス数が必要となることに加え、このパス数を多くした場合であっても凹凸を完全に除去することができないという問題があった。

このレール波状曲りが生じたレールは、レール波状曲りの度合いが著しい場合にはレール上を鉄道車両が走行すると通常よりも大きな輪重変動を引き起こし、走行安全性上の問題や地盤振動などを引き起こすことが知られている。このレール波状曲りは、レールの製造方法が鋼塊を圧延してレールを製造する際に、矯正ローラの位置や矯正ローラが鋼塊を押し付ける圧力などの製造条件によってレールに波長が１から３ｍ程度の周期的な凹凸が生じるものであり、現在ではこのような問題を防止するために、レール製造時にレールの真直性に関する基準が定められて顕著なレール波状曲りが生じたレールは出荷されないように見直されている。しかし、当該真直性の基準の制定前に製造したレールについては、レール波状曲りが生じたものが残存しており、これを除去する必要がある。また、レール波状曲りが生じたレール自体を真直性の基準を満たしたレールと交換することも考えられるが、レール波状曲りが生じたレールの数が多数である場合には、交換費用が増大してしまう。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、波長の長い周期的なレール凹凸所謂レール波状曲りが生じたレールについて、レール自体の交換や多数の削正パスを必要とすることなく、その凹凸を除去することができるレール削正台車及びレール削正方法を提供することを目的とする。

本発明に係るレール削正台車は、長手方向に周期的なレール凹凸が生じたレールの当該凹凸を除去するレール削正台車であって、前記レール上を転走する前車輪及び後車輪と、前記レールに当接して凹凸を除去する砥石と、前記前車輪及び後車輪並びに砥石が取り付けられた車体と、前記前車輪及び後車輪の軸間距離が前記周期的なレール凹凸の波長に合わせて前記レールの長手方向に沿って位置調整可能な軸距調整手段を備え、前記砥石は、前記前車輪及び前記後車輪の間に配置されると共に、前記レールとの当接点が前記前車輪と前記レールの当接点と前記後車輪と前記レールの当接点を繋げた仮想線よりも前記車体側に位置することを特徴とする。

また、本発明に係るレール削正台車において、前記軸距調整手段は、砥石並びに前記前車輪及び前記後車輪を前記台車から分離して取り付ける梁に形成されると好適である。

また、本発明に係るレール削正台車において、前記砥石は、複数配置されることが好ましい。

また、本発明に係るレール削正台車において、前記砥石並びに前記前車輪及び前記後車輪は、前記台車の進行方向の左右に一対設けられ、前記砥石は、それぞれ独立して前記レールと当接することが好ましい。

また、本発明に係るレール削正方法は、周期的なレール凹凸が生じたレールの当該凹凸を除去するレール削正方法であって、前記レール上を転走する前車輪及び後車輪と、前記レールに当接して凹凸を除去する砥石と、前記前車輪及び後車輪並びに砥石が取り付けられた車体とを用い、前記前車輪及び後車輪の軸間距離を前記周期的なレール凹凸の波長に合わせて前記レールの長手方向に沿って位置調整する軸距調整手段を備え、前記砥石を、前記前車輪及び前記後車輪の間に配置すると共に、前記レールとの当接点が前記前車輪と前記レールの当接点と前記後車輪と前記レールの当接点を繋げた仮想線よりも前記車体側に配置することを特徴とする。

本発明に係るレール削正台車及びレール削正方法は、周期的なレール凹凸が生じたレールの波長と前後の車輪の軸間距離を一致させて、砥石によってレール凹凸を除去するので、前後の車輪が凹凸の凹部を走行するときのみ砥石がレールを削正するので、少ないパス数で確実に波状曲りのような比較的波長の長いレール凹凸を除去することができる。

本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の概要図。本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の上面からみた概要図。本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の削正手順を示す図。本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の変形例を示す概要図。本発明の第２の実施形態に係るレール削正台車の概要図。本発明の第２の実施形態に係るレール削正台車の概要図。本発明の第２の実施形態に係るレール削正台車の変形例を示す概要図。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の概要図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の上面からみた概要図であり、図３は、本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の削正手順を示す図であり、図４は、本発明の第１の実施形態に係るレール削正台車の変形例を示す概要図である。

図１に示すように、本実施形態に係るレール削正台車１は、波長λの周期的なレール凹凸が生じたレール２のレール凹凸を除去するレール削正台車である。なお、レール削正台車１の進行方向は例えば図１に矢印に示すように紙面右側へ向かって走行する。

レール削正台車１は、レール２上を転走する前車輪１２と後車輪１３と砥石１４が軸距調整手段２０を介して車体１１に取り付けられている。

軸距調整手段２０は、前車輪１２と後車輪１３の軸間距離Ｌを調整することができるように、前車輪１２及び後車輪１３をレール２の延設方向に沿って位置調整自在に取り付ける部材である。また、軸距調整手段２０には、付勢手段１５を介して砥石１４が取り付けられている。

軸距調整手段２０は、前車輪１２と後車輪１３の軸間距離Ｌを調整することができれば如何なる構成でも構わないが、例えば軸距調整手段２０に０．１ｍ程度の間隔で穿孔した孔にロックピンなどを用いて前車輪１２と後車輪１３を固定する構造を採用することができる。

砥石１４は、図示しないモータ等によって回転することでレール２に当接した場合にレール２の軌道面を削正するものである。

また、砥石１４は、前車輪１２と後車輪１３の間に配置されており、付勢手段１５によってレール２側へ付勢されている。付勢手段１５は、油圧や空気圧等の圧力を用いる他、電動アクチュエータやコイルバネなどの弾性体によって砥石１４を上下に移動可能に付勢することができる。また、付勢手段１５は、砥石１４が前車輪１２と後車輪１３がそれぞれレール２と当接する当接点Ｐ１，Ｐ２を繋げた仮想線Ｘよりも常に車体１１側に位置するように砥石１４の位置を調整している。即ち、砥石１４は、付勢手段１５によってその鉛直方向の位置が所定の範囲で変動するが、その範囲が車体１１から最も離れた状態で輪軸＋車輪の半径／２よりもレール２に近づかない構成となっている。

更に、図２に示すように、レール２は左右一対に並設されており、夫々のレール２に対応するように左側前車輪１２Ｌと左側後車輪１３Ｌとの間に配置された砥石１４Ｌと、右側前車輪１２Ｒと右側後車輪１３Ｒとの間に配置された砥石１４Ｒとを備えている。また、左右の砥石１４Ｌ，１４Ｒは、夫々縁切りされて独立しており、その上下動は同期していない。左右のレール２はレール凹凸の位相及び振幅が夫々異なるため、このように左右の砥石１４Ｌ，１４Ｒが縁切りされることで、確実にレール２の削正作業を行うことができる。

次に図３を参照して本実施形態に係るレール削正台車１の削正手順について説明を行う。まず、周知のレール凹凸測定手段を用いて、レール凹凸の測定を行う。

この測定は、例えば簡易式軌道検測装置（所謂トラックマスター）などの軌道変位検測装置によって直接的に検測することができるほか、軸箱加速度などによって間接的に把握することができる。この測定の結果、周期的な波長が比較的長い波状曲りが生じている箇所及びその周期的な波長を特定する。

この検測結果に基づいて、レール削正台車１の前車輪１２と後車輪１３の軸間距離Ｌを検測結果から得られたレール凹凸の波長λに合わせる。このように軸間距離Ｌが波長λと一致しているので、図３（ａ）に示すように、前車輪１２と後車輪１３はレール凹凸の周期に対応して夫々同位相で転走する。

さらに、砥石１４は、仮想線Ｘよりも常に車体１１側に位置しているので、図３（ａ）に示すように、前車輪１２と後車輪１３がレール凹凸の山部を転走する場合には、砥石１４はレール２と当接しないことからレール２の削正を行わない。

これに対し、図３（ｂ）に示すように、前車輪１２と後車輪１３がレール凹凸の谷部を転走する場合には、前車輪１２と後車輪１３の間にレール凹凸の山部が介在する形となり、砥石１４が該山部と当接することでレール２の削正を行う。この時、砥石１４は、付勢手段１５によって付勢されているので、山部の突出量に応じてレール２に所定の付勢力を付与しつつも上方へ移動する。

この結果、図３（ｃ）に示すように、レール２の山部が削正されて削正面２ａが削り出される。一度の削正パスで適当な真直性が得られれば削正作業を終了することもできるが、更なる真直性向上のために図３（ｄ）に示すように削正作業を数パス行うことでレール２の真直性を向上させることができ、レール凹凸を確実に除去することができる。

なお、本実施形態に係るレール削正台車１は、砥石１４を左右に夫々１つずつ配置した場合について説明を行ったが、砥石１４の数はこれに限らず、図４（ａ）及び（ｂ）に示すようにいずれの砥石１４も仮想線Ｘよりも車体１１側に配置するようにすれば、２個またはそれ以上配置しても構わない。あるいは、レール削正台車１そのものを複数配置しても構わない。

［第２の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係るレール削正台車１は、車体１１に軸距調整手段２０を備える場合について説明を行った。次に説明する第２の実施形態に係るレール削正台車１´は、第１の実施形態に係るレール削正台車と異なる形態を有するレール削正台車について説明を行う。なお、上述した第１の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。

図５は、本発明の第２の実施形態に係るレール削正台車の概要図であり、図６は、本発明の第２の実施形態に係るレール削正台車の概要図であり、図７は、本発明の第２の実施形態に係るレール削正台車の変形例を示す概要図である。なお、図５において、図の簡略化のため、台車部分を省略して記載した。

図５に示すように、本実施形態に係るレール削正台車１´は、前車輪１２を回転可能に取り付ける前輪軸１２ａと、後車輪１３を回転可能に取り付ける後輪軸１３ａとをかけ渡すように基準梁２１が取り付けられている。基準梁３１は、台車から分離した部材であり、付勢手段１５を介して砥石１４が取り付けられている。

なお、砥石１４は、上述した第１の実施形態に係るレール削正台車と同様に、仮想線Ｘよりも台車側に位置するように取り付けられており、付勢手段１５によって上下に運動可能に取り付けられている。

また、砥石１４の数は１個に限られず、図５（ｂ）に示すように２以上設置しても構わない。さらに、図６に示すように、基準梁２１は、左右に一対取り付けられており、砥石１４は、剛な基準梁２１に取り付けられているので、左右の砥石１４が同期しておらず、確実に縁切りされている。

図７（ａ）に示すように砥石１４は、レール２の軌道面Ｔに対し水平に当接するように配置しても構わないし、（ｂ）に示すように、複数配置した砥石１４の角度を適宜変更して、斜め上方から当接するように配置しても構わない。

以上説明した第２の実施形態に係るレール削正台車１´は、剛な基準梁２１に砥石１４を取り付けているので、左右に配置した砥石１４が互いに同期することなく取り付けることができ、剛性が向上することによって、削正精度を向上させることができる。

なお、第１及び第２の実施形態に係るレール削正台車は、走行用の動力及び削正作業用の動力を車体１１に搭載した自走式であっても構わないし、別の車両によって牽引される牽引式であっても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１，１´ レール削正台車，２レール，１１車体，１２前車輪，１２ａ前車軸，１３後車輪，１３ａ後車軸，１４砥石，１５付勢手段，２０軸距調整手段，２１基準梁，Ｐ１前車輪の接点，Ｐ２後車輪の接点，Ｌ軸間距離， λ 波長，Ｘ仮想線。

Claims

長手方向に周期的なレール凹凸が生じたレールの当該凹凸を除去するレール削正台車であって、
前記レール上を転走する前車輪及び後車輪と、前記レールに当接して凹凸を除去する砥石と、前記前車輪及び後車輪並びに砥石が取り付けられた車体と、
前記前車輪及び後車輪の軸間距離が前記周期的なレール凹凸の波長に合わせて前記レールの長手方向に沿って位置調整可能な軸距調整手段を備え、
前記砥石は、前記前車輪及び前記後車輪の間に配置されると共に、前記レールとの当接点が前記前車輪と前記レールの当接点と前記後車輪と前記レールの当接点を繋げた仮想線よりも前記車体側に位置することを特徴とするレール削正台車。
請求項１に記載のレール削正台車において、
前記軸距調整手段は、砥石並びに前記前車輪及び前記後車輪を前記台車から分離して取り付ける梁に形成されることを特徴とするレール削正台車。
請求項１又は２に記載のレール削正台車において、
前記砥石は、複数配置されることを特徴とするレール削正台車。
請求項１から３のいずれか１項に記載のレール削正台車において、
前記砥石並びに前記前車輪及び前記後車輪は、前記台車の進行方向の左右に一対設けられ、前記砥石は、それぞれ独立して前記レールと当接することを特徴とするレール削正台車。
周期的なレール凹凸が生じたレールの当該凹凸を除去するレール削正方法であって、
前記レール上を転走する前車輪及び後車輪と、前記レールに当接して凹凸を除去する砥石と、前記前車輪及び後車輪並びに砥石が取り付けられた車体とを用い、
前記前車輪及び後車輪の軸間距離を前記周期的なレール凹凸の波長に合わせて前記レールの長手方向に沿って位置調整する軸距調整手段を備え、
前記砥石を、前記前車輪及び前記後車輪の間に配置すると共に、前記レールとの当接点が前記前車輪と前記レールの当接点と前記後車輪と前記レールの当接点を繋げた仮想線よりも前記車体側に配置することを特徴とするレール削正方法。