JP2018003459A - 被牽引式レール清掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の駆動源を必要とせず簡易な構成でレールの上面に落下した異物を除去することができる被牽引式レール清掃装置を実現する。【解決手段】両端にそれぞれ車輪を備えレール上を移動可能な剛性フレーム（１１）と、剛性フレームの両端から車輪の回転軸と直交する方向であってほぼ水平に延びるように設けられた一対のアーム部材（１５Ａ，１５Ｂ）と、一対のアーム部材の先端に、鉛直方向のロッドによって垂下されるように装着された一対のブラッシングユニット（１６Ａ，１６Ｂ）とを備えた被牽引式レール清掃装置において、ブラッシングユニットに、レール上を転動可能な一対の転動輪（６７）と、下向きの植毛を有し鉛直方向のロッドの回りに回転自在に設けられた円盤状のブラシ（４２）と、転動輪の回転力を前記ブラシに伝達する回転伝達手段（６９）とを設けるようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、レールを清掃するレール清掃装置に関し、例えば軌陸車のような鉄道軌道用車両に牽引されてレール上を走行しながらブラシを用いてレール上面を清掃する被牽引式レール清掃装置に関する。

トンネル区間を有する鉄道軌道においては、トンネル天井部の劣化、損傷に伴いトンネル壁構成材が剥がれ落下することがあるため、適切なトンネルの維持管理が必要とされている。トンネルの維持管理では、軌陸型高所作業車を用い、トンネルの壁面を近接で目視検査を行い、必要に応じて打音検査を実行している。この打音検査の際に、劣化あるいは損傷した覆工コンクリートやモルタルの一部が剥がれて軌間内に落下することがある。

そこで、従来の維持管理作業においては、作業車のデッキに上っていない作業員が軌間内の落下物を除去する清掃を行なっているが、軌間内清掃に多くの労力と時間を要するとともに、清掃の際に異物の除去漏れがあると作業車が車輪でレール上の異物を踏み潰してしまうことがあり、異物に粘着性のあるものが含まれていると容易に除去できなくなることがあった。また、レール上に落下した異物が固いものである場合には、車輪が異物を踏み潰した際に、レール上面を傷つけてしまうおそれもあった。

特開平０８−３３８０１２号公報 特開２０１５−２１２１１４号公報

ブラシを備えたレール清掃装置に関する発明としては、例えば特許文献１や２に開示されているものがある。
このうち特許文献１には、各レールに対応して設けられた一対のブラシを反対方向に回転させながら吸い込み導管により屑片を吸い込むように構成されたレール清掃装置が開示されている。

また、特許文献２には、台車の前端にレール頭頂部をブラッシングするブラシを備えた落下物／付着物除去装置を搭載した砂散布用車両に関する発明が記載されている。
しかしながら、特許文献１および２のレール清掃装置は、いずれも専用のモータでブラシを回転させる構成であるため、装置が大掛かりになるとともに専用の車両の開発もしくは既存の車両の改造が必要となり、大幅なコストアップを招くという課題がある。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、専用の駆動源を必要とせず簡易な構成でレールの上面に落下した異物を除去することができる被牽引式レール清掃装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、軽量で持ち運びが容易であるとともに、移動手段を有している鉄道軌道用車両であればどのようなタイプの車両であっても牽引してレールを清掃することができる被牽引式レール清掃装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、
両端にそれぞれ車輪を備えレール上を移動可能な剛性フレームと、
前記剛性フレームの両端から前記車輪の回転軸と直交する方向であってほぼ水平に延びるように設けられた一対のアーム部材と、
前記一対のアーム部材の先端に、一対の鉛直方向のロッドによって垂下されるように装着された一対のブラッシングユニットと、
を備えた被牽引式レール清掃装置において、
前記剛性フレームには、牽引手段の一端を係止可能な係止部が設けられ、
前記ブラッシングユニットは、
レール上を転動可能な一対の転動輪と、
下向きの植毛を有し前記一対のロッドの回りにそれぞれ回転自在に設けられた一対の円盤状ブラシと、
前記転動輪の回転力を前記ブラシに伝達する回転伝達手段と、を備えるようにした。

上記のような構成のレール清掃装置によれば、レール上を転動する転動輪の回転力が回転伝達手段によってブラシに伝達されてブラシが回転するため、装置を牽引する車両を移動させることで、専用の駆動源なしでレールの上面に落下した異物を除去することができる。また、専用の駆動源が不要であるため、装置の小型化、軽量化を達成することが可能になる。さらに、移動手段を有している鉄道軌道用車両であればどのようなタイプの車両であっても牽引してレールを清掃することができる。なお、「牽引手段」とは、例えばワイヤやロープなどを意味する。

ここで、望ましくは、前記一対のブラッシングユニットをそれぞれ垂下する前記一対のロッドのうち、一方のロッドは伸縮可能であり、他方のロッドは伸縮不能に構成する。
かかる構成によれば、軌道のカント箇所において、軌道面に対して車輪の軸が傾いたとしても、ブラッシングユニットを垂下する一方の軸が伸張または収縮することで、ブラシをレールの頭頂面の高さに追従させることができ、これによって最適な押圧力でブラシをレールに押し付けてレール上の異物を除去することができる。

また、望ましくは、前記ブラッシングユニットは、前記一対のロッドの下端に回転自在に取り付けられた回転円板と、該回転円板に前記円盤状ブラシを垂下させる複数の棒状連結部材と、を備え、
前記回転伝達手段は、前記転動輪の回転力を、前記回転円板を介して前記円盤状ブラシに伝達するように構成され、
前記円盤状ブラシは、一方の面に植毛を有するベース部材を備え、該ベース部材が前記複数の棒状連結部材に対して遊嵌した状態で取り付けられているように構成する。
かかる構成によれば、軌道のカント箇所において、軌道面に対して車輪の軸が傾いたとしても、ブラシが自重で棒状部材に対して傾くことで、ブラシを水平姿勢に維持することができ、これによって良好な接触状態でブラシを回転させてレール上の異物を除去することができる。

本発明に係る被牽引式レール清掃装置によれば、専用の駆動源を必要とせず簡易な構成でレールの上面に落下した異物を除去することができる。また、軽量で持ち運びが容易であるとともに、移動手段を有している鉄道軌道用車両であればどのようなタイプの車両であっても牽引してレールを清掃することができる。

本発明に係る被牽引式レール清掃装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１のレール清掃装置を構成する一方のブラッシングユニットを拡大して示す正面図である。 図１のレール清掃装置を構成する一方のブラッシングユニットのブラシの一部をカットして内部の構造を示す一部切断正面図である。 実施形態のレール清掃装置における支持フレームとレール頭頂面との関係を示すもので、（Ａ）はレール清掃装置が平坦な軌道上にあるときの回転支持軸とレール頭頂面との関係を示す図、（Ｂ）はレール清掃装置が軌道のカント箇所に移動して来た際の回転支持軸とレール頭頂面との関係を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る被牽引式レール清掃装置の実施形態について詳細に説明する。
図１は本実施形態の被牽引式レール清掃装置を示す斜視図である。
本実施形態のレール清掃装置１０は、細長い直方体状の剛性フレーム１１と、該剛性フレーム１１の両端にそれぞれ固着された一対の支持プレート１２Ａ，１２Ｂと、該支持プレート１２Ａ，１２Ｂ間に横架された回転支持軸１３と、該回転支持軸１３の両端に回転自在に装着されレール上を転動する一対の車輪１４Ａ，１４Ｂを備える。

また、レール清掃装置１０は、上記支持プレート１２Ａ，１２Ｂと一体に設けられ上記支持軸１３と直交する水平方向に延設された一対のアーム部１５Ａ，１５Ｂと、該アーム部１５Ａ，１５Ｂの先端に装着されそれぞれ垂直な軸の回りに回転可能に構成されたブラッシングユニット１６Ａ，１６Ｂを備える。ブラッシングユニット１６Ａ，１６Ｂは、軌道上に敷設されている一対のレールに対応した位置に来るように設けられている。

さらに、上記剛性フレーム１１の中央前壁には、前方に突出するようにロープを係止可能な係止部１７が設けられており、該係止部１７にロープ２０の一端を係止し、ロープの他端を軌陸車等の軌道用車両の車体フレーム３０の前端または後端に設けられている牽引用フックに引っ掛けることによって牽引可能に構成されている。

次に、上記ブラッシングユニット１６Ａ，１６Ｂの詳細な構成について、図２および図３を用いて説明する。なお、図２および図３は、ブラッシングユニット１６Ａ，１６Ｂのうち一方（例えば１６Ａ）の構成を示す。ブラッシングユニット１６Ａと１６Ｂとの差異については、後に説明する。
ブラッシングユニット１６Ａは、上記アーム部１５Ａの先端にボルト１８等により固着された円筒状の支持パイプ６１と、該支持パイプ６１内に上下移動可能に嵌装された支持ロッド６２と、該支持ロッド６２の下端に固着されたホルダ６３とを備える。

上記支持パイプ６１には、軸方向に沿ってスリット６１ａが形成されており、該スリット６１ａには、支持ロッド６２の長さ方向ほぼ中央に螺着されたネジ６２ｂが移動に係合されている。これにより、支持ロッド６２は、支持パイプ６１に対して回転不能な状態で上下方向には移動可能に構成されている。なお、ブラッシングユニット１６Ａ全体がほぼ水平な姿勢でレール上に載置された際に、ネジ６２ｂがスリット６１ａのほぼ中央に位置するように設定されている。

また、ブラッシングユニット１６Ａは、ホルダ６３により回転自在に保持されている回転円板６４および従動タイヤ６５を備え、該従動タイヤ６５の下端周縁部には、４５度のテーパ面６５ａが形成されている。
さらに、図３に示すように、上記支持ロッド６２の下端は従動タイヤ６５の下面よりも下方へ突出し、該突出部にＬ字ブラケット６６がボルトによって固定されている。そして、このＬ字ブラケット６６の垂直片部には、レールＲと直交する方向の軸の回りに回転自在であってレールＲの頭頂面に接触して転動する転動タイヤ６７が取り付けられている。

この転動タイヤ６７の周縁部にも、上記従動タイヤ６５のテーパ面６５ａと接触する４５度のテーパ面６７ａが形成されている。従動タイヤ６５と転動タイヤ６７は、共に適切な弾性を有するゴム製である。
また、Ｌ字ブラケット６６の側面には斜め下方に延びる支持片６８の一端が固着され、支持片６８の他端水平部には、鉛直方向の軸の回りに回転自在なガイドローラ６９が取り付けられている。このガイドローラ６９は、レールＲの内側面に接触して転動可能に支持されており、レール清掃装置１０がレール上から外れるのを防止可能に構成されている。

上記回転円板６４には、図２に示すように、円周方向に１２０度間隔で設けられた３本のボルト４１によって、下向きの植毛４２ａを有する円盤状のブラシ４２がほぼ水平な姿勢にて垂下されている。ブラシ４２は、そのベース４２ｂがスリーブ４３によってボルト４１に対して数ｍｍ程度上下に移動可能かつ傾動可能な状態で支承されている。つまり、スリーブ４３の内周とボルト４１の外周との間に遊びが設けられている。遊びは、ベース４２ｂとスリーブ４３との間にあっても良い。
これにより、レール清掃装置１０が軌道のカント箇所に移送されてきた際に、支持フレーム１１が軌道面に対して傾いたとしても、ブラシ４２が水平すなわちレール頭頂面と平行になる。

具体的には、図４（Ａ）に示すように、平坦な軌道上では転動輪の回転支持軸１３がレールＲ１，Ｒ２の頭頂面と平行になる。一方、軌道のカント箇所では、図４（Ｂ）に示すように、左右のレールＲ１，Ｒ２の高さが異なるとともに、転動輪１４Ａ，１４Ｂは、軌陸車等の車両の車輪と同様、内輪と外輪の移動距離の差を吸収するために、内側ほど径が大きくなるようにテーパが形成されている。さらに、カント箇所では、遠心力で転動輪１４Ａ，１４Ｂが高い側へ移動するので、ブラッシングユニット１６Ａの支持パイプ６１は鉛直方向を向かず傾いてしまう。

そのため、スリーブ４３の内周とボルト４１との間またはブラシ４２のベース４２ｂとスリーブ４３との間に遊びがないと、ブラシ４２が傾いてしまうが、本実施形態のブラッシングユニット１６Ａは、遊びがあるので、カント箇所でもブラシ４２が水平姿勢を維持し、レール頭頂面との良好な接触状態を維持することができる。
また、ブラシ４２は、適当な荷重を有するように材料等の選定が行われており、ブラシの重量でレール頭頂面に押し付けられ、レールに付着している異物を除去できるようになっている。

図示しないが、他方のブラッシングユニット１６Ｂは、支持パイプ６１に、軸方向のスリット６１ａが形成されておらず、支持ロッド６２は支持パイプ６１に対して上下移動不能に固定されている。また、前述したように、ブラッシングユニット１６Ａは、回転支持軸１３がほぼ水平な姿勢でレール上に載置された際に、支持ロッド６２に螺着されているネジ６２ｂがスリット６１ａのほぼ中央に位置するように設定されている。

そのため、カント箇所で、図４に示すように、支持フレーム１１が軌道面に対して傾いて、支持フレーム１１の下面からレール頭頂面までの距離が変わったとしても、距離が小さくなったときはブラッシングユニット１６Ａの支持ロッド６２が支持パイプ６１に対して上方へ移動すなわちロッドが収縮する。また、図４とは逆に、レール頭頂面までの距離が大きくなったときは支持ロッド６２が支持パイプ６１に対して下方へ移動すなわちロッドが伸長する。これにより、カント箇所でブラッシングユニット１６Ａのブラシ４２の押し付け力が変化するのを防止し、常に同一の押し付け力を維持することができるようになる。

以上の説明から分かるように、本実施形態のレール清掃装置は、ブラシの回転駆動源を持たず、軌陸車等に牽引されて移動する際に、転動タイヤが回転し、その回転力がタイヤ同士の摩擦で従動タイヤに伝達され、従動タイヤの回転でブラシが回転する構成であるため、装置全体の構成が簡単であり小型化、軽量化が可能である。また、軌道のカント箇所においても、ブラシの適正な姿勢および押圧力を維持することができ、レール上の異物の良好な除去機能を達成することができるという利点がある。

また、本実施形態のレール清掃装置は、軌陸車の前側と後側にそれぞれ設けて移動を行うのが良い。トンネルの壁面の目視検査や打音検査の作業では、一度車両前進させた後、バックさせて検査することがあるが、そのような場合、軌陸車の前側と後側にそれぞれ本実施形態のレール清掃装置を連結して牽引することで、前進、後進いずれの際にも、軌陸車の車輪でレール上に落下した異物を踏み潰してしまうのを回避することができる。

なお、軌陸車の前側と後側にそれぞれ本実施形態のレール清掃装置を連結する場合、どちらの場合も、ブラッシングユニットが車体から遠い側に来るように配置すると良い。つまり、図１は、レール清掃装置を軌陸車の前側に連結した状態と、後側に連結した状態の両方を示しているといえる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のレール清掃装置においては、互いに接触することで連れ回りする転動タイヤ６７と従動タイヤ６５を設けて、転動タイヤ６７の回転をブラシ４２に伝達しているが、転動タイヤ６７の周面を直接回転円板６４の下面に接触させて、回転を伝達するように構成することも可能である。また、傘歯車を用いて回転を伝達するように構成しても良い。

また、上記実施形態においては、剛性フレーム１１の両端に一対の車輪を設けたものについて説明したが、剛性フレーム１１に２組の車輪を設け、前後の車輪の中間にて垂直な軸によって剛性フレーム１１からブラッシングユニット１６Ａ，１６Ｂを垂下させるような構成とすることも可能である。

１０ レール清掃装置
１１ 剛性フレーム
１２Ａ，１２Ｂ 支持プレート
１３ 回転支持軸
１４Ａ，１４Ｂ 車輪
１５Ａ，１５Ｂ アーム部
１６Ａ，１６Ｂ ブラッシングユニット
４２ ブラシ
６５ 従動タイヤ
６７ 転動タイヤ
６９ ガイドローラ

Claims (3)

1. 両端にそれぞれ車輪を備えレール上を移動可能な剛性フレームと、
   前記剛性フレームの両端から前記車輪の回転軸と直交する方向であってほぼ水平に延びるように設けられた一対のアーム部材と、
   前記一対のアーム部材の先端に、一対の鉛直方向のロッドによって垂下されるように装着された一対のブラッシングユニットと、
   を備えた被牽引式レール清掃装置であって、
   前記剛性フレームには、牽引手段の一端を係止可能な係止部が設けられ、
   前記ブラッシングユニットは、
   レール上を転動可能な一対の転動輪と、
   下向きの植毛を有し前記一対のロッドの回りにそれぞれ回転自在に設けられた一対の円盤状ブラシと、
   前記転動輪の回転力を前記ブラシに伝達する回転伝達手段と、
   を備えていることを特徴とする被牽引式レール清掃装置。
2. 前記一対のブラッシングユニットをそれぞれ垂下する前記一対のロッドのうち、一方のロッドは伸縮可能であり、他方のロッドは伸縮不能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の被牽引式レール清掃装置。
3. 前記ブラッシングユニットは、前記一対のロッドの下端に回転自在に取り付けられた回転円板と、該回転円板に前記円盤状ブラシを垂下させる複数の棒状連結部材と、を備え、
   前記回転伝達手段は、前記転動輪の回転力を、前記回転円板を介して前記円盤状ブラシに伝達するように構成され、
   前記円盤状ブラシは、一方の面に植毛を有するベース部材を備え、該ベース部材が前記複数の棒状連結部材に対して遊嵌した状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の被牽引式レール清掃装置。

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