JP2870684B2 - レール用継目板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道などの分野におい
て、隣り合うレールとレールの接続に用いられるレール
用継目板に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄道用のレールとレールの接続
箇所には、両方のレールの端部側面に跨がって配設され
た「継目板」と呼ばれる部材と、この継目板を各レール
に緊締しているボルトとが設けられており、隣り合うレ
ールは、この継目板とボルトによって連結されていた。

【０００３】すなわち、レールには、列車の通過により
繰り返し衝撃や振動などの機械的応力が加わるため、継
目板は、レールの最も弱い部分である接続箇所の補強材
としても機能する必要があり、レールの材料にもなって
いる鋼鉄で形成されたものが常用されている。

【０００４】図５に基づいて説明すると、図中１がレー
ル、２ａが鋼鉄製の継目板、３がボルトであって、前記
継目板２ａは、レール１の頭部１１と基部１２とに密着
しており、その密着部間の摩擦抵抗力によって、熱伸縮
以外では、極力、レール１が軸方向に移動しないように
している。なお、図示は省略しているが、レール１の接
続箇所には、このレール１の熱伸縮を許容するために、
レール１の端部の間に間隙が設けてある。

【０００５】また、継目板２ａは、中央部の内面と外面
に凹部２１ａ，２２ａが形成されていて、中央部が他の
部分よりも薄くなっている。これは、垂直方向の剛性を
小さくして、継目板２ａをボルト３でレール１に緊締す
る時に、継目板２ａをレール１の頭部１１と基部１２に
密着させ易くするためのものである。尚、図中、４はワ
ッシャ、５はナットである。

【０００６】一方、信号機や踏切り警報機の設置箇所に
使用されるレールは、ある区間毎に区切って電気回路を
形成する必要があり、従って、継目板にも絶縁特性が要
求される。このように、絶縁性を要求される区間に用い
られる継目板は、絶縁性を必要としない普通継目板と区
別されて絶縁継目板と称されている。

【０００７】電気伝導体である鋼鉄製の継目板は、絶縁
継目板としてそのままレールに取り付けることはできな
いので、例えば、図６に示すように、絶縁部材を併用し
ていた。

【０００８】すなわち、継目板２ａがレール１に接触し
ないように、両者の間にポリアミド樹脂製の絶縁プレー
ト６を介在させ、また、レール１の柱部１３に穿設され
たボルト挿入孔１４に対応する位置に開けられた絶縁プ
レート６及び継目板２ａのそれぞれの貫通孔６１，２３
ａに合成樹脂製絶縁筒７を嵌め込んで、ボルト３により
継目板２ａをレール１に固定すると共に、レール１とレ
ール１の接続部の間には、レール１の横断面と略同一の
横断面を有するフェノール樹脂含浸紙製又は、エポキシ
樹脂系ＦＲＰ製レール形（図示省略）を介在させること
により絶縁性を確保していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、従来常用されていた鋼鉄製の継目板は、重い（通
常、一個当たりの重量は15〜30kgである）ために、レー
ルに取り付ける際の作業性が悪い。

【００１０】また、従来の継目板を絶縁継目板として使
用する場合には、絶縁プレートや絶縁筒などの絶縁部材
を併用しなければならないので、継目板を普通継目板と
して使用する場合よりも継目板をレールに取り付ける際
の作業工数が増え、よって、特にレールに取り付ける際
の作業性が悪い。

【００１１】更に、絶縁プレートや絶縁筒は、列車の通
過によって繰り返し生じる衝撃や振動、ならびに、気温
の変化に伴うレールの熱伸縮に起因して、経時により摩
滅したり破損したりする場合があるので、長期にわたる
使用によって絶縁性が低下する。

【００１２】また、従来の継目板は、中央部の内面に凹
部が形成されているので、列車の車輪とレールとの間の
摩擦によって生じた細かい鉄粉が、その凹部の内側に入
り込んで付着し、その鉄粉に電流が流れることによって
レールの接続部間の絶縁性が失われる虞があった。

【００１３】なお、機械的応力への耐久性という継目板
の基本的特性を保持しつつ、絶縁性の向上及び軽量化を
図るべく、レールの柱部に接触する部分を特殊な形状に
した合成樹脂製継目板が提案されている（特公昭６０−
９６０２号公報参照）。ところが、上記継目板は、合成
樹脂に鋼材を埋設して強度を保持したものなので、軽量
化が不十分で、従って、レールへの取り付け作業性も十
分とはいえないものであった。

【００１４】そこで、本発明は、上記のような問題に着
目し、十分な強度を有すると共に、軽量で、かつレール
に取り付ける時の作業性がよく、しかも、経時による絶
縁性低下のないレール用継目板を提供することを目的と
している。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレール用継目板では、隣り合うレールの端
部側面に跨がって配設される継目板において、繊維によ
って補強された熱硬化性樹脂により形成されており、そ
の材料が３軸方向に直交異方性であって、その面内の弾
性率比（軸方向弾性率／軸直角方向弾性率）が1.5 〜30
となるように配設されている手段とした。

【００１６】この発明に用いられる繊維としては、普通
継目板として用いる場合には、ガラス繊維、アラミド
（芳香族ポリアミド）繊維、ビニロン繊維、炭素繊維等
が挙げられ、絶縁継目板として用いる場合には、導電性
を有する炭素繊維を除く各繊維が挙げられるが、特に、
安価でかつ強度を有する点でガラス繊維が好ましい。

【００１７】使用される繊維の形態としては、ロービン
グが最も一般的であるが、平織、一方向織、朱子織など
に織り上げたクロスや、バインダーにより不織布状にし
たチョップドストランドマット、サーフェイスマット、
コンティニュアスマット（スワールマット）などのマッ
トが挙げられ、特に限定されない。

【００１８】但し、後述するように、熱硬化性合成樹脂
中に含有される上記繊維の材質及び形態は、直交異方性
が得られるよう適宜選択して積層することが必要であ
る。

【００１９】本発明に用いられる熱硬化性樹脂とは、熱
または触媒の作用を受けて硬化反応を起こし、不溶不融
性となる樹脂を指し、その例としては、不飽和ポリエス
テル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン−フェノール樹脂な
どが挙げられる。

【００２０】これらの樹脂には、特に、繰り返し加わる
衝撃、振動などに対して耐久性が要求される。この点か
ら、曲げ強度、伸張率、衝撃強度が高く、かつ、成形性
が良好なビニルエステル樹脂が好ましく用いられる。

【００２１】レール用継目板に要求される特性には種々
のものがあり、レールの形状及び建築限界、それから、
熱硬化性樹脂及び繊維の基本物性などの制約の中で弾性
率や強度の下限値は一概に決められないが、継目板の軸
方向の弾性率が 1.5×10⁵kg/cm² 、その強度が3000kg/c
m²あれば、隣り合うレール間にモーメントや剪断力が作
用しても、レールの車輪走行面を平滑に近い状態に保持
できると推察される。一方、継目板の軸に直角な垂直方
向の弾性率が８×10⁴kg/cm² 、その強度が1000kg/cm²あ
れば、継目板が破壊されることのない従来通りの締め付
けトルクで継目板をレールの頭部ならびに基部に密着さ
せて固定することで、その密着部間に、熱伸縮以外では
レールが軸方向に移動しないような摩擦抵抗力が得られ
ると推察される。なお、上記弾性率ならびに強度を満足
させる継目板は、補強のための繊維として、ガラス繊維
のみを使用しても容易に実現することができる。また、
これ以上の弾性率ならびに強度を必要とする場合には、
補強のための繊維として、炭素繊維やアラミド繊維とガ
ラス繊維とのハイブリッド、もしくは、炭素繊維やアラ
ミド繊維を単独で使用することで実現することができ
る。

【００２２】直交異方性については、普通継目板として
使用する場合と、絶縁継目板として使用する場合とで
は、使用できる繊維の種類が異なるため、その上限が若
干異なってくる。すなわち、絶縁継目板とする場合に
は、アラミド繊維とガラス繊維のハイブリッドを使用す
ることによって、継目板の軸方向の弾性率を継目板の軸
に直角な垂直方向の弾性率の約８倍にすることが可能で
ある。また、普通継目板とする場合には、炭素繊維とガ
ラス繊維のハイブリッド（ＰＡＮ系で50〜60vol ％）を
使用することができるので、継目板の軸方向の弾性率を
継目板の軸に直角な垂直方向の弾性率の約30倍にするこ
とが可能である。それ以上の倍率にすることは、経済的
に引き合わない。

【００２３】

【作用】本発明のレール用継目板は、繊維によって補強
された熱硬化性樹脂により形成されているので、従来の
鋼鉄製の継目板と比べて、十分な強度を有しながらも格
段に軽量であり、よって、レールへの取り付け作業性が
非常に良好である。

【００２４】また、補強のための繊維として非導電性繊
維を用い、継目板全体を電気絶縁材料で形成することに
より、絶縁プレートや絶縁筒などの絶縁部材を併用せず
に継目板を単独で絶縁継目板として使用することができ
る。よって、継目板を絶縁継目板として使用する場合で
も、レールへの取り付け作業性が非常に良好であり、か
つ、経時による絶縁性の低下もない。

【００２５】また、補強のための繊維が、継目板の軸方
向の弾性率が継目板の軸に直角な垂直方向の弾性率の
1.5〜30倍となる直交異方性を有するように配設されて
いるので、隣り合うレール間にモーメントや剪断力が作
用した時に、レールの車輪走行面を平滑に近い状態に保
持することができると共に、継目板の中央部に凹部を形
成しなくても、継目板が破壊されることのない従来通り
の締め付けトルクで継目板をレールの頭部ならびに基部
に密着させて固定することで、その密着部間に、熱伸縮
以外ではレールが軸方向に移動しないような摩擦抵抗力
を得ることができる。さらに、継目板の中央部に凹部を
形成しなくてもよいので、凹部の内側に鉄粉が入り込む
ことによって絶縁性が損なわれることもない。

【００２６】

【実施例】まず、図１〜図４に基づいて、実施例のレー
ル用継目板の構成を説明する。

【００２７】本実施例のレール用継目板２は、長さＬが
560mm 、高さＨが90mm、厚さＴが52mmの平型に形成され
ている（比重は1.85であった）。また、この継目板２の
レールに接する側は、図２に示すように、上部がレール
１の頭部１１の下面に沿って当接すると共に、下部がレ
ール１の基部１２の上面に沿って当接し、中部がレール
１の柱部１３に当接しないような形状に形成されてい
る。なお、図中２１は、この継目板２をボルト３でレー
ル１に固定するための貫通孔であり、この貫通孔２１
は、継目板２の軸方向に間隔を置いた４箇所に形成され
ている。

【００２８】すなわち、本実施例の継目板２をレール１
に取り付ける場合には、一対の継目板２，２を、隣り合
うレール１とレール１の端部の側面に跨がらせ、レール
１のボルト挿入孔１４と継目板２の貫通孔２１の位置が
重なるようにして、レール１の側面にあてがう。そし
て、レール１のボルト挿入孔１４と継目板２の貫通孔２
１にボルト３を挿入し、ワッシャ４を介してナット５を
螺合して固定するようになっている。ちなみに、長期使
用中に、継目板２の上部と下部が摩耗してレール１との
密着性が損なわれた時には、ボルト３を増し締めして、
上部と下部を再度レール１に密着させる。継目板２の中
部がレール１の柱部１３に当接しないような形状に形成
されているのは、そのためである。

【００２９】また、継目板２を絶縁継目板として使用す
る場合には、レール１とレール１の間の間隙に、フェノ
ール樹脂含浸紙などの絶縁性レール形８を介在させ、レ
ール１，１間の導通を防ぐ。尚、この作業は、継目板２
を普通継目板として使用する場合には不要である。

【００３０】また、このレール用継目板２は、原材料と
して、非導電性繊維であるガラスロービング＃4450，ロ
ービングクロス＃640 （縦横の密度比が２対１），コン
ティニュアスストランドマット＃450 と、ビニルエステ
ル樹脂を使用し、引き抜き成形法によって製造されてい
る。すなわち、硬化剤が混合された液状のビニルエステ
ル樹脂に、上記繊維をマット、クロス、ロービングの順
に多数積み重ねて浸漬し、これらの繊維を金型に導きつ
つ加熱し、金型の長手方向に引き抜いて硬化させてい
る。尚、上記繊維は、継目板２の軸方向の弾性率が継目
板２の軸に直角な垂直方向の弾性率の約２倍となる直交
異方性を有するように配設されている。また、マット、
クロス、ロービングを積層する順序は、継目板２の肉厚
方向の中央を中心として表側と裏側が対称になるような
順序になっており、継目板２の最も表面側と裏面側には
マットが配設されている。

【００３１】次に、本実施例の継目板２の重量と曲げ強
度と弾性率とを測定し、継目板２の軸方向に関しては、
車両の輪圧８トンに対して発生する応力の極限強さに対
する比（仮に安全率という）を計算し、継目板２の軸に
直角な垂直方向に関しては、曲がり軸回りの剛性を計算
し、表１に示す。尚、表１には、比較のため、従来常用
されていた鋼鉄製の継目板のデータも示した。

【００３２】

【表１】 表１から、実施例の継目板２は、従来の鋼鉄製のものと
比較して、格段に軽量であり、継目板２の軸方向では強
度安全率が高く、軸に直角な垂直方向では剛性が小さい
ことが明らかとなった。

【００３３】すなわち、本実施例の継目板２は、格段に
軽量であることによって、レール１への取り付け作業性
が非常に良好である。実際に、レール１への取り付け作
業を行なったところ、鋼鉄製のものは三人必要であった
が、実施例のものは、同時間内で二人で施工ができた。

【００３４】また、補強のための繊維として、ガラスロ
ービング、ロービングクロス、コンティニュアスストラ
ンドマットといった非導電性繊維を用いており、継目板
２全体が電気絶縁材料で形成されているので、絶縁プレ
ートや絶縁筒などの絶縁部材を併用せずに、継目板２を
単独で絶縁継目板として使用することができる。よっ
て、継目板２を絶縁継目板として使用する場合には、従
来は困難であったか、もしくは二夜必要としていた夜間
作業が一夜で可能となった。また、経時による絶縁性の
低下もなくなった。

【００３５】更に、本実施例の継目板２は、継目板２の
軸方向における強度安全率が高いことによって、隣り合
うレール１，１間にモーメントや剪断力が作用した時
に、レール１の車輪走行面を平滑に近い状態に保持する
ことができる。

【００３６】また、更に、本実施例の継目板２は、従来
の鋼鉄製の継目板に比べて、軸に直角な垂直方向におけ
る剛性が小さいので、継目板２の中央部に凹部を形成し
なくても、継目板２が破壊されることのない従来通りの
締め付けトルクで継目板２をレール１の頭部１１ならび
に基部１２に密着させて固定することによって、その密
着部間に、熱伸縮以外ではレール１が軸方向に移動しな
いような摩擦抵抗力を得ることができる。更に、継目板
１の中央部に凹部を形成しなくてもよいので、凹部の内
側に鉄粉が入り込むことによって絶縁性が損なわれるこ
ともない。

【００３７】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
てきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の
変更等があっても本発明に含まれる。例えば、実施例で
は、ボルト挿入孔が４箇所に形成されている継目板を示
したが、ボルト挿入孔の数は、継目板の長さなどに応じ
て適宜設定することができる。また、実施例では、ボル
トを使用して継目板をレールに取り付けた例を示した
が、継目板をレールに取り付けるための取付手段は、ボ
ルトに限らない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレール用
継目板にあっては、従来の鋼鉄製の継目板と比べて、十
分な強度を有しながら格段に軽量であるので、レールへ
の取り付け作業性が非常に良好である。

【００３９】更に、継目板の中央部に凹部を形成する必
要がないので、凹部の内側に鉄粉が入り込むことによっ
て絶縁性が損なわれることもない。

【００４０】また、絶縁継目板として使用する場合で
も、絶縁プレートや絶縁筒などの絶縁部材を併用しなく
てよいので、レールへの取り付け作業性が非常に良好で
あると共に、経時による絶縁性の低下がなくなって長期
にわたって絶縁性を確保でき、保守点検の工数を削減で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のレール用継目板を示す斜視図である。

【図２】実施例のレール用継目板をレールに取り付けた
状態を示す縦断面図である。

【図３】実施例のレール用継目板をレールに取り付けた
状態を示す側面図である。

【図４】実施例のレール用継目板をレールに取り付けた
状態を示す横断面図である。

【図５】従来のレール用継目板をレールに取り付けた状
態を示す縦断面図である。

【図６】従来のレール用継目板をレールに取り付けた状
態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ レール １１ 頭部 １２ 基部 １３ 柱部 １４ ボルト挿通孔 ２ 継目板 ２１ 貫通孔 ３ ボルト ４ ワッシャ ５ ナット ８ 絶縁性レール形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小岩 昭 岩手県釜石市小川町２−２−15 (56)参考文献 特開 平７−11601（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−346401（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−9602（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E01B 11/02 - 11/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣り合うレールの端部側面に跨がって配
   設される継目板において、繊維によって補強された熱硬
   化性樹脂により形成されており、その材料が３軸方向に
   直交異方性であって、その面内の弾性率比（軸方向弾性
   率／軸直角方向弾性率）が1.5 〜30となるように配設さ
   れていることを特徴とするレール用継目板。