JP2020138616A - 電気転てつ機の転換負荷模擬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転換負荷を増加させた状態を再現するために、床板等の摺動部の錆等の自然発生的な状態変化ではなく、別の手段を用いることにより、既知の固定型の装置と異なり、分岐器および転てつ装置と組み合わせることができ、着脱が容易な転換負荷模擬装置を提供する。【解決手段】転換負荷模擬装置は、(a)電気転てつ機２０のスイッチアジャスタ２３およびこれに接続されている転てつ棒１５の前後２本のまくらぎのそれぞれの、電気転てつ機２０が設置されていない側の端部に当接して設置される取付部３０と、(b)その取付部３０に取付けられる駆動手段４０であって、分岐器Ｂに接続されている転てつ棒１５を電気転てつ機２０から離れる方向に移動させる動力を与える駆動手段４０とを有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電気転てつ機の転換負荷模擬装置、すなわち鉄道の電気転てつ機により分岐器の可動部を動作させる際に生じる転換負荷を模擬する装置に関する。

分岐器の可動部を動作させる装置の一つである電気転てつ機が所定の転換性能、すなわち分岐器の可動部を駆動させる転換力を有するか否かを電気転てつ機の設計、製造段階で確認するための負荷試験機は、既知である。

電気転てつ機の性能試験方法 ＪＩＳ Ｅ ３００１ 電子制御による高速電気転てつ機の開発事業 研究報告書 社団法人信号保安協会 １９９０．３ 潮見ほか; 転てつ装置の状態監視データを用いた分岐器状態変化検出の検討 電気学会・電気鉄道研究会資料 ＴＥＲ−１７−００５

非特許文献１は、電気転てつ機単体の試験を規定している。非特許文献１の第５章には、負荷試験装置として変動負荷試験装置と最大負荷試験装置が定められている。また、負荷試験装置を電気転てつ機の動作かんに直接取付けて、全行程にわたり指定の転換負荷を与える構造とすることが定められている。負荷試験装置は電気転てつ機の動作かんに直接取付けられるので、負荷試験装置が転てつ機に負荷をかけている。

非特許文献２にも、電気転てつ機単体の試験について開示されている。この記載によれば、電気転てつ機を強固に固定する必要がある。非特許文献２の第４．４章には、電気転てつ機の動作かんに任意の負荷を作用させる装置の一例が示されている。電気転てつ機の製造業者が保有する負荷試験装置も同様の構造であり、(1)油圧シリンダ等により電気転てつ機の動作かんに負荷を直接作用させるために、(2)動作かんの両動作方向（定位→反位、反位→定位）に対して負荷を作用させるために、電気転てつ機と負荷試験装置は強固に固定される点に特徴を有する。

分岐器の可動部の転換負荷は、その可動部とそれを支持・摺動させる部材（床板）との摩擦力およびレールの弾性力に主として影響される。可動部にはトングレール以外に、ノーズレール、ウイングレール等がある。通常、転換負荷を抑制するために、床板への給油による潤滑やローラ等の転がり接触による負荷軽減が図られるが、電気転てつ機の性能評価などの試験においては、転換負荷を増加させた状態を再現することが必要となる。

非特許文献３には、床板への給油を行なわずに２６日間、約１０００回／日の転換動作を行って、転換負荷を増加させる状態を再現させる試験について記述されている。このように、従来は、転換負荷の増加を分岐器と組み合わせて再現させるためには、床板等の摺動部の錆等の自然発生的な状態変化により、床板と分岐器の可動部との摩擦力を増加させることが必要であった。
非特許文献３には、フィールドでの負荷限界の検討が示されているが、負荷限界をフィールドで確認するには時間がかかることが示されている。フィールドで試験をする場合、石をまいたり、油を吸ってみたり、チョークをかけてみたり、まくらぎとレールの間の床板を錆びたものを利用するなどして行う。

上記のように、従来は、電気転てつ機と負荷試験装置が強固に固定されるため負荷試験装置の脱着を容易に行なうことができない、稼働中の分岐器および転てつ装置と組み合わせせて実際の使用状態で検査することができなかった。

本発明は、上記の点に鑑み、転換負荷の増加状態を再現するために、床板等の摺動部の錆等の自然発生的な状態変化ではなく、別の手段を用いることにより、既知の固定型の装置と異なり、稼働中の分岐器および転てつ装置と組み合わせることが可能で、着脱が容易な転換負荷模擬装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一般的技術思想は、転換負荷模擬装置を、可搬であり、かつ、分岐器および転てつ装置（動力転てつ機と付属装置の総称）に取付・取り外しが容易な構造とするため、(1)分岐器のまくらぎの端部に当接して設置可能な構造とする。(2)負荷作用時の反力をまくらぎ端部を押す方向に作用させる構造とする。(3) 転換負荷模擬装置の設置個所を、スイッチアジャスタおよび転てつ棒の前後２本のまくらぎの端部であって、かつ、電気転てつ機が設置されていない側とする。

上記一般的技術思想を実現する本発明の転換負荷模擬装置は、(a)電気転てつ機のスイッチアジャスタおよびこれに接続されている転てつ棒の前後２本のまくらぎのそれぞれの、前記電気転てつ機が設置されていない側の端部に当接して設置される取付部と、(b)その取付部に取付けられる駆動手段であって、分岐器に接続されている前記転てつ棒を前記電気転てつ機から離れる方向に移動させる動力を与える駆動手段と、を有することを特徴とする。

前記駆動手段は、電気転てつ機から離れる方向に動力を与える動力伝達部材を有し、その動力伝達部材の先端にその動力伝達部材を前記転てつ棒に分離可能に接続する接続部を有することが望ましい。

本発明によれば、転換負荷模擬装置は、分岐器と組み合わせた実際の使用に近い状態で電気転てつ機の転換負荷を試験することができる。

本発明の一実施の形態を示す図であって、分岐器と転てつ装置に組み合わされた転換負荷模擬装置の一例を示す。 図１の駆動手段の一例を示す図である。 図２のエアシリンダが伸長状態における図１の転換負荷模擬装置の要部の詳細図である。 図２のエアシリンダが短縮状態における図１の転換負荷模擬装置の要部の詳細図である。 図３の右側面図である。 図３のＸ−Ｘ線断面図である。 図１の転換負荷模擬装置を用いて転換力を試験した場合のポイント転換時の転換トルク(最大負荷トルク)と静トルク（電気転てつ機の最大転換力）の関係を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

本発明に係る転換負荷模擬装置Ａは、既知の分岐器Ｂおよび転てつ装置Ｃに組み合わせて使用される。

分岐器Ｂは、図１においては、まくらぎ１〜４の上に敷設された左右の基本レール１１，１２と、左右のトングレール１３,１４および転てつ棒１５を有する。

転てつ装置Ｃは、図１においては、通常の長さを有するまくらぎ１，４の間に設けられた、一方の基本レール１１から外方に延長された２本のまくらぎ（以下、分岐まくらぎという。）２,３の延長部分に設置された電気転てつ機２０と、電気転てつ機２０に設けられた動作かん２１および鎖錠かん２２と、付属部材としてスイッチアジャスタ２３、接続かん２４および左右のトングレール１３,１４の先端を結合するフロントロッド２５を有している。
分岐まくらぎ２,３は、スイッチアジャスタ２３および転てつ棒１５の前後２本のまくらぎに相当する。
スイッチアジャスタ２３は、一端が動作かん２１に接続されているとともに、他端が転てつ棒１５に接続されている。また、接続かん２４は一端が鎖錠かん２２に接続されているとともに、他端がフロントロッド２５に接続されている。

図１の、本発明の一実施の形態に係る転換負荷模擬装置Ａは、分岐まくらぎ２,３の電気転てつ機２０が設置されていない側の端部に当接して設置される取付部３０と、分岐器Ｂに接続されている転てつ棒１５を電気転てつ機２０から離れる方向に移動させる動力を与える駆動手段４０とを有する。

取付部３０は、図３,４に例示されているように、断面コ字形で水平方向に長い溝型の基材３１の両端部付近において、その溝内底部に柱状の脚部材３２の一端を当接して固着し、その脚部材３２の他端を固定部材３３に固着して構成されている。固定部材３３は、単なる平板状でもよいが、図示された好ましい例では、分岐まくらぎ２，３の電気転てつ機２０が設置されていない側の端部に安定して嵌合することができるように、基材３１と反対方向に開口された凹部３４を有する箱状に形成されている。

さらに好ましくは、固定部材３３の背面（基材３１側の面）から凹部３４内に突出する調整ビス３５がねじ込まれている。この調整ビス３５は、固定部材３３を分岐まくらぎ２，３の端部に嵌合した際に、全ての調整ビス３５を分岐まくらぎ２，３の端面に対して等しい力で押し当てることにより、取付部３０を分岐まくらぎ２，３に安定して固定することができる。

脚部材３２の基材３１および固定部材３３に対する固着方法は、ビスによる固着あるいは溶接など任意である。箱状の固定部材３３の相対する側壁には、複数のネジ穴が設けてあり、固定部材３３に分岐まくらぎ２，３の端部を嵌合した後、そのネジ穴からビス３６をねじ込むことにより、取付部３０の分岐まくらぎ２，３に対する取付け強度および安定性を高めることができる。

駆動手段４０には、図２に例示するような、エアコンプレッサなどの空気圧源４０ａと、取付部３０の基材３１に固定されたエアシリンダ４０ｂと、空気圧源４０ａからの高圧空気の流入方向をエアシリンダ４０ｂのロッドカバー側またはヘッドカバー側に切換える電磁弁４０ｃと、空気圧源４０ａからエアシリンダ４０ｂのロッドカバー側に供給される圧力の調整・保持をするための精密レギュレータ４０ｄとを有するものを使用することができる。

エアシリンダ４０ｂは、取付部３０の基材３１の水平方向中央で固定部材３３と反対側に取付けられている。エアシリンダ４０ｂのピストンロッド４１は基材３１の中央に形成してある孔３７を貫通して延長されている。そのピストンロッド４１の先端に接続部の一例として連結バー４２が備えてある。連結バー４２は、ピストンロッド４１を転てつ棒１５の電気転てつ機２０と反対側の端部に連結するためのものである。連結バー４２は転てつ棒１５に分離可能に連結ができるように、たとえば転てつ棒１５を挟み込む前後２枚の連結板で構成され、その連結板の一端はピストンロッド４１の端部に軸回りに回転可能に結合され、他端に設けられた孔と転てつ棒１５の端部に設けてある孔に挿通したピンまたはボルトナットにより分離可能に締結される。

以上の構成の転換負荷模擬装置Ａを分岐器Ｂおよび転てつ装置Ｃに組み合わせた状態、すなわち、取付部３０の固定部材３３を分岐まくらぎ２，３の端部に嵌合し、調整ビス３５を締めて当接固定するとともに、連結バー４２の先端を転てつ棒１５に連結した状態で、空気圧源４０ａから電磁弁４０ｃおよび精密レギュレータ４０ｄを介して一定圧力の高圧空気をエアシリンダ４０ｂに供給することにより、ピストンロッド４１は転てつ棒１５およびスイッチアジャスタ２３に転換時の移動方向（転換方向）と逆方向の一定の模擬負荷を与えることができる。

このとき、固定部材３３は、分岐まくらぎ２，３の端部にピストンロッド４１の移動方向と逆方向（図３において左方向）の反力を加える。ピストンロッド４１は駆動手段４０の動力を転てつ棒１５に伝える動力伝達部材に相当する。

模擬負荷は、電気転てつ機２０の最大転換力がたとえば２．７ｋＮであるとすると、分岐器の転換負荷と合算した負荷がこれよりも若干大きい負荷、たとえば３．０ｋＮとすることが好ましい。模擬負荷と転換負荷の合計が２．７ｋＮのときは転換不能にならなくとも、転換性能に問題が無いとは言えないが、３．０ｋＮのときに転換不能になった場合は転換性能に問題が無いと評価することができる。

転換負荷模擬装置Ａは、電気転てつ機２０がトングレール１３,１４を定位（図１において右側)から反位（同左側）に転換する際、エアシリンダ４０ｂに高圧空気が供給されて、ピストンロッド４１および接続部４２を介して転てつ棒１５にスイッチアジャスタ２３の転換時の移動方向と逆方向の一定の模擬負荷を加えるので、その時の電気転てつ機２０の動作電流と電圧の計測値から転換負荷の確認と転換力の評価を行うことができる。

上述したように、駆動手段４０により電気転てつ機２０のスイッチアジャスタ２３が接続され、かつ分岐器Ｂにも接続されている転てつ棒１５を、電気転てつ機２０から離れる方向に移動させる動力を与えるようにしたので、電気転てつ機２０単体の性能だけでなく、電気転てつ機２０と分岐器Ｂが組み合わさった、すなわち実際の使用状態で電気転てつ機２０の転換負荷を試験することができる。

ＪＩＳの電気転てつ機２０単体の性能を見るだけでは、分岐器Ｂと組み合わせた時の状態を確認できない。図７に示すように、電気転てつ機２０のパワー曲線は電気転てつ機２０内のクラッチの絞りに応じて変化するので、電気転てつ機２０の出力が、分岐器Ｂの負荷曲線（図中、太線）より下回ることも考えられる。ＪＩＳの「最大負荷試験」では、電気転てつ機の動力伝達機構に入っているクラッチを絞った状態で試験する必要がある。これは、クラッチ締め切り度によって電気転てつ機のパワーが変わるので、最大出力が出る状態て試験をやることになっている。すなわち、実際の使用状態においては、電気転てつ機のパワーが変化し、分岐器の負荷曲線（図中、太線）より下回ることも考えられる。したがって、電気転てつ機２０と分岐器Ｂが組み合わさった、実際の使用状態で電気転てつ機２０の転換負荷を試験することは重要である。

また電気転てつ機２０のスイッチアジャスタ２３およびこれに接続されている転てつ棒１５の前後２本の分岐まくらぎ２，３のそれぞれの、電気転てつ機２０が設置されていない側の端部に当接して設置される取付部３０に位置する駆動手段４０で、分岐器Ｂに接続されている転てつ棒１５を電気転てつ機２０から離れる方向に移動させる動力を与えるので、転換作用時の反力が分岐まくらぎ２，３の端部を押す方向に作用する。そのため、取付部３０が分岐まくらぎ２，３の端部に当接設置されるだけで安定して保持される。すなわち従来のように転換負荷模擬装置Ａを強固に固定する必要がない。

また駆動手段４０は、電気転てつ機２０から離れる方向に動力を与えるピストンロット４１を有し、そのピストンロット４１の先端にそのピストンロット４１を転てつ棒１５に分離可能に接続する接続部４２を備えたので、転換負荷模擬装置Ａを転てつ棒１５から容易に脱着および装着することができる。すなわち転換負荷模擬装置Ａの、転てつ棒１５に対する装着および脱着が容易になるので、検証が必要な電気転てつ機に容易に取り付けて検証することができる。例えば、切り替え不具合があった現場に転換負荷模擬装置Ａを持ち込んで、対象となる電気転てつ機および分岐器を検証することができる。ポイント障害のうちおよそ４割が、木、亀などの物体が挟み込むような外的要因による転てつ装置の故障であるが、残りはすぐには原因が分からない。このような原因が分からない場合、転換負荷模擬装置Ａを利用して検査すれば、転てつ装置の負荷が問題であるか否かが確認でき、問題の切り分けが容易となる。現場の人たちにもわかり易い。また現在、何年に何回検査するなどの検査は要求されていないが、本発明の装置を利用すれば、経年劣化の検査も可能となる。

［他の実施の形態］
上記の実施の形態では、転換負荷模擬装置Ａが分岐まくらぎ２，３の電気転てつ機２０が設置されていない側の端部に設けられ、エアシリンダ４０ｂに高圧空気が供給されたときに接続部４２が転てつ棒１５に電気転てつ機２０の（定位から反位、または反位から定位への）転換時のスイッチアジャスタ２３の移動方向（図１においては左方向）と逆方向の一定の模擬負荷を加え、その反力が分岐まくらぎ２，３の端部に作用する。したがって、取付部３０は転換負荷模擬装置Ａの動作中は安定した状態を保持される。

一般的に、電気転てつ機２０の転換性能試験は、定位から反位または反位から定位への一方向の転換について行えば十分である。しかし、たとえば分岐器の床板の表面摩擦力がトングレール１２,１３の移動方向により異なる場合など、定位から反位または反位から定位への一方向の転換のみでなく、定位から反位および反位から定位への両方向の転換について転換性能試験を行うことが必要な場合は、図８に例示するような転換負荷模擬装置Ａ’を用いることができる。

この転換負荷模擬装置Ａ’では、圧力源５０から定圧回路５２に供給される一定圧力の流体を、切換弁５３の切換制御により分配管５１ａまたは５１ｂを経て流体シリンダ４０ｂのロッドカバー側の室内４５ａまたはヘッドカバー側の室内４５ｂに供給する。圧力流体を室内４５ａに供給するときは、図１の場合と同様に、接続部４２は転てつ棒１５に図８において右方向の負荷を与える。

また、転換負荷模擬装置Ａ’は、分岐まくらぎ２，３のそれぞれに隣接するまくらぎ１，４の電気転てつ機２０が設置されている側の端部に、固定部材３３と対称的な構造形状を有する固定部材３３’を有する。この固定部材３３’と固定部材３３は、ターンバックル６１付きの連結棒６２により長さ調整可能に結合されている。ターンバックル６１が付いているので、固定部材３３を分岐まくらぎ２，３の端部に嵌合固定した後は、連結棒６２を長くした状態で固定部材３３’をまくらぎ１，４の端部に位置合わせし、ターンバックル６１により連結棒６２の長さを短くして固定部材３３’をまくらぎ１，４の端部に安定的に嵌合し、調整ネジ３５をねじ込むことにより、固定部材３３’をまくらぎ１，４の端部に固定することができる。

この状態で、圧力源５０から定圧回路５２に供給される圧力流体を、切換弁５３の切換制御により分配管５１ｂを経て流体シリンダ４０ｂのヘッドカバー４４ｂ側の室内４５ｂに供給すると、接続部４２は転てつ棒１５に図７において左方向の負荷を与える。このとき、固定部材３３に図８において右方向の反力が生じるが、その反力は連結棒６２を介してまくらぎ１，４の端部に当接している固定部材３３’に伝搬されるため、まくらぎ１，４の端部から図７において左方向の反力が作用する。したがって、転換負荷模擬装置Ａ’は安定した状態で保持される。
また、この転換負荷模擬装置Ａ’も分岐器Ｂおよび転てつ装置Ｃに対して容易に着脱することができる。

さらに他の実施の形態として、前記接続部４２を用いることなく、動力伝達部材４１を直接分岐器または前記電気転てつ機２０のスイッチアジャスタ２３に分離可能に接続するようにしてもよい。
また、取付部３０を当接固定する対象として、分岐まくらぎ２，３の代わりに、線路に一時時に打ち込まれる支柱などでもよい。しかし、分岐まくらぎ２，３を利用する場合は、支柱などの別部材を現場に搬送して打ち込むなどの手間暇がかからないので、最も合理的である。
さらに、駆動手段として、トルクゲージ付きのウィンチを用いることも可能である。

実施例では、圧力源５０と定圧回路５２が模擬負荷装置Ａ‘に含まれているが、圧力源と定圧回路は模擬負荷装置に含めず、外部の装置として構成されてもよい。

Ａ，Ａ’ 模擬負荷装置
Ｂ 分岐器
Ｃ 転てつ装置
１，４ まくらぎ
２，３ 分岐まくらぎ
１３，１４ トングレール
１５ 転てつ棒
２０ 電気転てつ機
２１ 動作かん
２２ 鎖錠かん
２３ スイッチアジャスタ
３０ 取付部
３３，３３’固定部材
４０ 駆動手段
４０ａ 空気圧源
４０ｂ エアシリンダ
４０ｃ 切換弁
４０ｄ 精密レギュレータ
４１ 動力伝達部材（ピストンロッド）

Claims (2)

1. (a)電気転てつ機のスイッチアジャスタおよびこれに接続されている転てつ棒の前後２本のまくらぎのそれぞれの、前記電気転てつ機が設置されていない側の端部に当接して設置される取付部と、
   (b)その取付部に取付けられる駆動手段であって、分岐器に接続されている前記転てつ棒を前記電気転てつ機から離れる方向に移動させる動力を与える駆動手段と、
   を有することを特徴とする転換負荷模擬装置。
2. 請求項１に記載の転換負荷模擬装置において、
   前記駆動手段は、前記電気転てつ機から離れる方向に動力を与える動力伝達部材を有し、その動力伝達部材の先端にその動力伝達部材を前記転てつ棒に分離可能に接続する接続部を有することを特徴とする転換負荷模擬装置。
   

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