JP2015101832A - 自動沈下補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から装置内部への異物の侵入を防止しつつも、装置内部の圧力を適切に調整し、円滑な動作を可能とする自動沈下補正装置を提供する。【解決手段】自動沈下補正装置１は、レール支持体６、道床設置体５、通気管９、フィルタ１１を備える。レール支持体６は、充填材を流出可能に収容する収容室６０ａを有する。道床設置体５は、道床４に設置され、レール支持体６を相対移動可能に収容し、レール支持体６の相対移動により生じる空間にレール支持体６から流出した充填材を収容し、該空間に収容した充填材を介してレール支持体６を支持する。通気管９は、収容室６０ａに第１の管口が位置し、収容室６０ａの外部に第２の管口が位置する。フィルタは、通気管９において外部から収容室６０ａへの液体及び固体の通過を阻止すると共に、外部から収容室６０ａへの気体の通過を許容する。【選択図】 図５

Description

本発明は、バラスト軌道の道床の沈下に伴うレールの水準変位を補正する自動沈下補正装置に関する。

バラスト軌道の道床において生じる局所的な沈下に対応するための技術として、自動沈下補正装置が知られている。自動沈下補正装置は、粒状体を収容する内筒と、内筒を昇降可能に収容する外筒とを備える。道床において局所的な沈下が発生した場合には、外筒が道床に追随して下降する。このとき、内筒に設けられた流出孔から粒状体が流出し、内筒と外筒との間に形成された空間を埋め、当該空間を埋めた粒状体が内筒を支持する。このようにして、自動沈下補正装置は、道床の沈下分を補正する。

外筒が下降すると、内筒及び外筒の内部の体積が増加するために、当該内部に負圧が生じる。この負圧は、外筒の下降を阻害する。したがって、自動沈下補正装置を円滑に動作させるためには、当該負圧を解消する必要がある。

特許文献１に開示された自動沈下補正装置は、内筒及び外筒のいずれか一方に外部と連通する流通機構を備える。当該自動沈下補正装置は、上記流通機構の作用により内筒及び外筒の内部の気圧を一定に保ち、円滑な動作を実現する。上記流通機構は、内筒及び外筒の内部と外気とを連通させる流通孔を有する。また、上記流通機構が逆止弁を有する形態も特許文献１に開示されている。

特開２０１２−０４１６９１号公報

上記の特許文献１に開示された流通機構を内筒或いは外筒に設けた場合、当該流通機構を介して内筒及び外筒の内部に水或いは塵埃等の異物が侵入する虞がある。これらの異物は、内筒から外筒への粒状体の円滑な流出を妨げる虞がある。さらに、多量の水が内筒及び外筒の内部に侵入した場合には、外筒から内筒への粒状体の逆流を招く虞がある。

そこで、本発明は、外部から装置内部への水或いは塵埃等の異物の侵入を防止しつつも、装置内部の圧力を適切に調整し、円滑な動作を可能とする自動沈下補正装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の視点は、レールに取り付けられるとともに充填材を流出可能に収容する収容室を有するレール支持体と、道床に設置され、上記レール支持体を相対移動可能に収容するとともに、上記レール支持体の相対移動により生じる空間に上記レール支持体から流出した充填材を収容し、上記空間に収容した上記充填材を介して上記レール支持体を支持する道床設置体と、上記収容室に第１の管口が位置し、上記収容室の外部に第２の管口が位置する通気管と、上記通気管において上記外部から上記収容室への液体及び固体の通過を阻止するとともに、上記外部から上記収容室への気体の通過を許容するフィルタと、を備える自動沈下補正装置である。

本発明の第２の視点は、レールに取り付けられるとともに充填材を流出可能に収容する収容室を有するレール支持体と、道床に設置され、上記レール支持体を相対移動可能に収容するとともに、上記レール支持体の相対移動により生じる空間に上記レール支持体から流出した充填材を収容し、上記空間に収容した上記充填材を介して上記レール支持体を支持する道床設置体と、上記収容室に第１の管口が位置し、上記収容室の外部に第２の管口が位置する通気管と、上記通気管の上記収容室側の管口及び上記外部側の管口の少なくとも一方に設けられた袋体と、を備える自動沈下補正装置である。

例えば、上記袋体は、上記通気管の上記第１の管口に接続され、上記収容室に収容された上記充填材が流出した際に上記通気管を介して上記外部から流体を取り込んで拡張し、上記充填材の流出により上記収容室の内部に生じる空間を埋める。

また、上記袋体は、上記通気管の上記第２の管口に接続され、上記収容室に収容された上記充填材が流出した際に上記通気管を介して上記袋体内の流体を上記収容室に送り、上記充填材の流出により上記収容室の内部に生じる空間を上記流体により埋めてもよい。

自動沈下補正装置は、上記レール支持体及び上記道床設置体の連結部分を外部から密閉するシートをさらに備えてもよい。

本発明によれば、外部から装置内部への水或いは塵埃等の異物の侵入を防止しつつも、装置内部の圧力を適切に調整し、円滑な動作を可能とする自動沈下補正装置を提供することができる。

第１の実施形態におけるレール支持構造を示す平面図。 第１の実施形態におけるレール支持構造を示す断面図。 第１の実施形態における自動沈下補正装置の断面図。 第１の実施形態における自動沈下補正装置が備える天板の上面図。 図３の断面図において内筒の底板が載置板の上面から離れた状態を示す図。 第２の実施形態における自動沈下補正装置の断面図。 第２の実施形態における自動沈下補正装置が備える天板の上面図。 図６の断面図において内筒の底板が載置板の上面から離れた状態を示す図。 第３の実施形態における自動沈下補正装置の断面図。 第３の実施形態における自動沈下補正装置が備える天板の上面図。 図９の断面図において内筒の底板が載置板の上面から離れた状態を示す図。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る自動沈下補正装置１（自動沈下補正まくらぎ）を含むレール支持構造を示す平面図である。図２は、当該レール支持構造を示す部分断面図である。

図１及び図２に示すレール支持構造は、平行して走る１対のレール２を支持する。レール支持構造は、自動沈下補正装置１と、平行に配列された複数の並まくらぎ３とを含む。自動沈下補正装置１及び並まくらぎ３は、上面を突出させてバラスト軌道の道床４に埋設され、当該上面にてレール２を支持する。

自動沈下補正装置１は、２つの並まくらぎ３の間において、平行して走る２本のレール２のそれぞれに対して設けられる。

自動沈下補正装置１は、道床４に設置される道床設置体５と、道床設置体５で支持されるレール支持体６とを備える。自動沈下補正装置１は、並みまくらぎ３によるレール２の支持を補助する補助まくらぎとして機能する。

図３は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図３においては、自動沈下補正装置１以外の要素の図示を省略する。

道床設置体５は、道床４に設置される載置板５０と、上下の端部が開口した筒状を成す外筒５１と、案内機構５２とを備える。載置板５０は、並まくらぎ３と平行な方向に長尺な形状を有する。外筒５１は、下方の端部が載置板５０にて塞がれるように載置板５０の上面に固着される。案内機構５２は、外筒５１の内壁に設けられる。案内機構５２は、例えば外筒５１の内壁に形成された複数の凹部と、各凹部に収容された複数の転動体と、各凹部とそれらに収容された各転動体との間に介装された複数の付勢部材とを備える。転動体は、例えばローラ或いはベアリングである。付勢部材は、例えば圧縮コイルバネである。

レール支持体６は、上方が開口した有底の筒状を成す内筒６０と、内筒６０の上方の開口部分を覆う天板６１とを備える。内筒６０の内部は、充填材としての粒状体７を収容する収容室６０ａである。粒状体７としては、例えば砂、金属球、或いはセラミック球等を用いることができる。内筒６０の底板は、複数の流出孔６０ｂを備える。流出孔６０ｂは、例えば内筒６０の底板の上面から底面にかけて徐々に径が小さくなる円形の貫通孔である。天板６１は、例えば方形の金属平板である。き電電流がレール２からレール支持体６を通して地絡することを防止すべく、天板６１に絶縁板を含ませてもよい。

外筒５１は、内筒６０を収容する。案内機構５２の転動体は、外筒５１に収容された内筒６０の側壁に弾性接触する。内筒６０は、案内機構５２の転動体に案内されて、外筒５１に対し相対移動可能である。

レール支持体６は、例えばボルトを用いてレール２に取り付けられる。天板６１を金属にて構成するとともに天板６１に永久磁石を配置し、この永久磁石をレール２に吸着させることでレール支持体６をレール２に取り付けてもよい。道床設置体５は、載置板５０を道床４に埋設することで、道床４に設置される。このようにして自動沈下補正装置１は、レール２と道床４との間に配置される。

自動沈下補正装置１は、道床設置体５とレール支持体６との連結部分を外気から密閉するシート８を備える。シート８は、例えばポリ塩化ビニル等の防水性のある材料を、２つの開口を有する円筒状に加工したものである。シート８の一方の開口の縁部は、例えば接着剤を用いて天板６１の側縁部に接着される。シート８の他方の開口の縁部は、例えば接着剤を用いて載置板５０と外筒５１との接続部分に接着される。シート８の取り付け方法は、接着剤による接着に限られない。

自動沈下補正装置１は、複数の通気管９と、各通気管９に設けられた内圧調整部品１０とを備える。通気管９は、天板６１を貫通して設けられる。通気管９の第１の管口は収容室６０ａ内に位置し、通気管９の第２の管口は外気中に位置する。すなわち、通気管９は、収容室６０ａと外気とを連通させる。

内圧調整部品１０は、フィルタ１１と、キャップ１２とを備える。フィルタ１１は、気体を通気管９の内部に通し、液体及び塵埃を通さない。フィルタ１１としては、例えばグラスウールや微細孔が形成されたフッ素樹脂のように、気体が通過できる程度の間隙を有する材料を利用できる。キャップ１２は、通気管９に取り付けられ、通気管９の第２の管口を僅かに隙間を開けて覆う。キャップ１２は、雨水等の液体や塵埃からフィルタ１１を保護する。

自動沈下補正装置１をレール２と道床４との間に配置した当初において、外筒５１は、図３に示すように内筒６０の底板が載置板５０の上面に面接触した状態で内筒６０を収容する。このとき、流出孔６０ｂは、載置板５０の上面にて塞がれる。シート８は、外筒５１の周囲において一部が折り重なるように撓む。

図４は、天板６１の上面図である。本実施形態において、自動沈下補正装置１は、４組の通気管９及び内圧調整部品１０を備える。図４においては方形の各頂点に通気管９及び内圧調整部品１０を配置する例を示している。この例に限らず、通気管９及び内圧調整部品１０の取り付け位置は、レール２に対する天板６１の取り付けを妨げなければ任意である。また、通気管９及び内圧調整部品１０の数は４組に限られない。

自動沈下補正装置１の直下において道床４が沈下すると、道床設置体５が道床４とともに下降する。このとき、内筒６０が外筒５１に対して相対移動し、内筒６０の底板が載置板５０の上面から離れる。

図５は、図３に示した断面図において、道床設置体５が矢印Ｄで示す方向に沈下し、内筒６０の底板が載置板５０の上面から離れた状態を示す。内筒６０の底板が載置板５０の上面から離れると、内筒６０の底板と載置板５０の上面との間に空間が生じるとともに、収容室６０ａ内の粒状体７が流出孔６０ｂから流出する。流出した粒状体７は、図５に示すように、内筒６０の底板と載置板５０の上面との間の空間を埋める。

内筒６０の底板は、内筒６０の底板と載置板５０の上面との間の空間に収容された粒状体７を介して支持される。この結果、自動沈下補正装置１が道床４の沈下に応じて伸長し、自動沈下補正装置１の作用によりレール２が正規水準に保たれる。流出孔６０ｂは内筒６０の底板の上面から底面にかけて徐々に径が小さくなるために、流出孔６０ｂから一度流出した粒状体７は内筒６０内に戻り難い。したがって、レール支持体６は、粒状体７により安定して支持される。シート８は、撓みを持たせて取り付けられているために、道床設置体５の下降を妨げない。

このように収容室６０ａから粒状体７が流出する際には、流出した粒状体７の体積分だけ収容室６０ａ内の空間が増大する。したがって、収容室６０ａ内に一時的な負圧が生じる。この負圧により、図５において破線矢印で示すように、空気が各通気管９を介して収容室６０ａに流れ込む。水或いは塵埃等の異物が空気とともに通気管９に吸い寄せられたとしても、当該異物はフィルタ１１を通過できない。空気が収容室６０ａに流れ込むことにより、収容室６０ａ内の気圧は自動沈下補正装置１が伸長する前後及び当該伸長の過程において略一定となる。

このように収容室６０ａ内の気圧が略一定に保たれることで、道床設置体５は、道床４の沈下に追随して円滑に動作する。

また、通気管９を介した液体或いは塵埃等の異物の外筒５１及び内筒６０の内部への侵入を、フィルタ１１が阻止する。さらに、道床設置体５とレール支持体６との連結部分を介した外筒５１及び内筒６０の内部への異物の侵入を、シート８が阻止する。このように異物の侵入が阻止されることで、外筒５１及び内筒６０の内部が清浄に保たれ、当該異物により道床設置体５の動作が妨げられることはない。

なお、上述の従来技術における自動沈下補正装置が備える流通機構のように、内筒及び外筒に外気と連通する流通孔を設ける構成においては、内筒及び外筒の内部への異物の侵入を十分に防ぐことができない。流通孔に逆止弁を設ける構成においては、内筒及び外筒の内部から外気に向けた流体の通過を許容する逆止弁に関しては異物の侵入を防ぐ効果が期待できる。しかしながら、外気から内筒及び外筒の内部に向けた流体の通過を許容する逆止弁からの異物の侵入を防ぐことができない。さらには、逆止弁を設けることで自動沈下装置の製造及びメンテナンス等のコストが増加する。本実施形態に開示した自動沈下補正装置においては、これらの事態は生じない。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、自動沈下補正装置１の構成において第１の実施形態と異なる。レール支持構造は、図１及び図２に示すものと同様である。第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図６は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。本実施形態に係る自動沈下補正装置１は、バッグ２０（袋体）を備え、内圧調整部品１０を備えない。

バッグ２０は、例えば収容室６０ａにおいて粒状体７の上方の空間に配置される。バッグ２０は、収容室６０ａ内に位置する各通気管９の第１の管口に接続される。バッグ２０の内部は、各通気管９を介して外気と連通する。内筒６０の底板が載置板５０の上面に接触している状態において、バッグ２０は、自動沈下補正装置１が最大限伸長した場合に外筒５１及び内筒６０の内部に生じる体積増加量と少なくとも同量の空気を収容可能な程度に弛ませておく。

図７は、天板６１の上面図である。自動沈下補正装置１は、第１の実施形態と同じく４つの通気管９を備える。本実施形態における自動沈下補正装置１は内圧調整部品１０を備えないため、各通気管９の第２の管口は外気中に露出する。

図８は、図６に示した断面図において、道床設置体５が矢印Ｄで示す方向に沈下し、内筒６０の底板が載置板５０の上面から離れた状態を示す。道床４が沈下すると、第１の実施形態にて説明した通り、収容室６０ａ内の粒状体７が流出孔６０ｂから流出し、内筒６０の底板と載置板５０の上面との間の空間を埋める。

このように収容室６０ａから粒状体７が流出する際には、流出した粒状体７の体積分だけ収容室６０ａ内の空間が増大する。したがって、収容室６０ａ内に一時的な負圧が生じる。この負圧によりバッグ２０を膨張させる力が働き、図８において破線矢印で示すように空気が各通気管９を介してバッグ２０に流れ込む。流れ込んだ空気によって膨張したバッグ２０は、収容室６０ａ内において粒状体２０の流出により増大した空間を埋める。したがって、収容室６０ａ内の気圧は、自動沈下補正装置１が伸長する前後及び当該伸長の過程において略一定となる。このように収容室６０ａ内の気圧が略一定に保たれることで、道床設置体５は、道床４の沈下に追随して円滑に動作する。

水或いは塵埃等の異物が空気とともに通気管９に吸い込まれたとしても、当該異物はバッグ２０内に溜まる。また、道床設置体５とレール支持体６との連結部分を介した外筒５１及び内筒６０の内部への異物の侵入を、シート８が阻止する。したがって、第１の実施形態と同じく外筒５１及び内筒６０の内部が清浄に保たれ、当該異物により道床設置体５の動作が妨げられることはない。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、自動沈下補正装置１の構成において第１の実施形態と異なる。レール支持構造は、図１及び図２に示すものと同様である。第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図９は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。本実施形態に係る自動沈下補正装置１は、複数のバッグ３０（袋体）を備え、内圧調整部品１０を備えない。

各バッグ３０は、外気中に配置される。図９においては、各バッグ３０が天板６１の上面に載置された例を示している。各バッグ３０は、１つの通気管９の第２の管口にそれぞれ接続され、各バッグ３０の内部は各通気管９を介して収容室６０ａと連通する。

図１０は、天板６１の上面図である。自動沈下補正装置１は、第１の実施形態と同じく４つの通気管９を備える。内筒６０の底板が載置板５０の上面に接触している状態において、各バッグ３０は、自動沈下補正装置１が最大限伸長した場合に外筒５１及び内筒６０の内部に生じる体積増加量と少なくとも同量の空気を分担して収容する。

図１１は、図９に示した断面図において、道床設置体５が矢印Ｄで示す方向に沈下し、内筒６０の底板が載置板５０の上面から離れた状態を示す。道床４が沈下すると、第１の実施形態にて説明した通り、収容室６０ａ内の粒状体７が流出孔６０ｂから流出し、内筒６０の底板と載置板５０の上面との間の空間を埋める。

このように収容室６０ａから粒状体７が流出する際には、流出した粒状体７の体積分だけ収容室６０ａ内の空間が増大する。したがって、収容室６０ａ内に一時的な負圧が生じる。この負圧により各バッグ３０内の空気を収容室６０ａ内に吸い込む力が働き、図１１において破線矢印で示すように各バッグ３０内の空気が各通気管９を介して収容室６０ａに流れ込む。各バッグ３０は、収容室６０ａに送り出した空気の体積分だけ萎む。空気が収容室６０ａに流れ込むことにより、収容室６０ａ内の気圧は自動沈下補正装置１が伸長する前後及び当該伸長の過程において略一定となる。このように収容室６０ａ内の気圧が略一定に保たれることで、道床設置体５は、道床４の沈下に追随して円滑に動作する。

本実施形態においては各通気管９の第２の管口にバッグ３０が取り付けられているので、通気管９を介して水或いは塵埃等の異物が外筒５１及び内筒６０の内部に侵入することはない。また、道床設置体５とレール支持体６との連結部分を介した外筒５１及び内筒６０の内部への異物の侵入を、シート８が阻止する。したがって、第１の実施形態と同じく外筒５１及び内筒６０の内部が清浄に保たれ、当該異物により道床設置体５の動作が妨げられることはない。

（変形例）
第１〜第３の実施形態にて開示した構成は、実施段階において種々の態様に変形することができる。

例えば各実施形態における通気管９は、収容室６０ａと外気とを連通させることができれば必ずしも天板６１に設ける必要はなく、内筒６０等に設けてもよい。

各実施形態における充填材は、粒状体７ではなく粉状体等の他の物質であってもよい。

各本実施形態においては平行して走る２本のレール２毎に自動沈下補正装置１を設けるとしたが、これら２本のレール２を支持する１本のまくらぎに自動沈下補正装置１を設けてもよい。この場合、１本のまくらぎに自動沈下補正装置１を１つのみ設けてもよいし、複数設けてもよい。１本のまくらぎに自動沈下補正装置１を複数設ける場合、各自動沈下補正装置１のうちの少なくとも２つを、並行して走る２本のレール２の直下にそれぞれ配置してもよい。なお、レール２に取り付けられたまくらぎに自動沈下補正装置１を設ける場合、天板６１と当該まくらぎとを適宜の方法にて連結すればよい。またこの場合にあっては、当該まくらぎを含むものとしてレール支持体６を定義してもよい。

第２の実施形態において、外気中に位置する通気管９の第２の管口に内圧調整部品１０を設けてもよい。

第３の実施形態において、バッグ３０を収容し、外部からの衝撃等からバッグ３０を保護する容器を自動沈下補正装置１に設けてもよい。

この他、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。

１…自動沈下補正装置、２…レール、３…並まくらぎ、４…道床、５…道床設置体、６…レール支持体、７…粒状体、８…シート、９…通気管、１０…内圧調整部品、１１…フィルタ、１２…キャップ、２０，３０…バッグ、５０…載置板、５１…外筒、５２…案内機構、６０…内筒、６０ａ…収容室、６０ｂ…流出孔、６１…天板

Claims (5)

1. レールに取り付けられるとともに、充填材を流出可能に収容する収容室を有するレール支持体と、
   道床に設置され、前記レール支持体を相対移動可能に収容するとともに、前記レール支持体の相対移動により生じる空間に前記レール支持体から流出した充填材を収容し、前記空間に収容した前記充填材を介して前記レール支持体を支持する道床設置体と、
   前記収容室に第１の管口が位置し、前記収容室の外部に第２の管口が位置する通気管と、
   前記通気管において前記外部から前記収容室への液体及び固体の通過を阻止するとともに、前記外部から前記収容室への気体の通過を許容するフィルタと、
   を備える自動沈下補正装置。
2. レールに取り付けられるとともに、充填材を流出可能に収容する収容室を有するレール支持体と、
   道床に設置され、前記レール支持体を相対移動可能に収容するとともに、前記レール支持体の相対移動により生じる空間に前記レール支持体から流出した充填材を収容し、前記空間に収容した前記充填材を介して前記レール支持体を支持する道床設置体と、
   前記収容室に第１の管口が位置し、前記収容室の外部に第２の管口が位置する通気管と、
   前記通気管の前記第１の管口及び前記第２の管口の少なくとも一方に接続された袋体と、
   を備える自動沈下補正装置。
3. 前記袋体は、前記通気管の前記第１の管口に接続され、前記収容室に収容された前記充填材が流出した際に前記通気管を介して前記外部から流体を取り込んで拡張し、前記充填材の流出により前記収容室の内部に生じる空間を埋める、
   請求項２に記載の自動沈下補正装置。
4. 前記袋体は、前記通気管の前記第２の管口に接続され、前記収容室に収容された前記充填材が流出した際に前記通気管を介して前記袋体内の流体を前記収容室に送り、前記充填材の流出により前記収容室の内部に生じる空間を前記流体により埋める、
   請求項３に記載の自動沈下補正装置。
5. 前記レール支持体及び前記道床設置体の連結部分を外部から密閉するシート、
   をさらに備える請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の自動沈下補正装置。

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