JP3315458B2

JP3315458B2 - レール用継目部材

Info

Publication number: JP3315458B2
Application number: JP06972493A
Authority: JP
Inventors: 一内藤; 明弘上田; 光夫大久保
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH06280206A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道等の分野におい
て、長手方向に隣接するレールとレールとの接続に用い
られる、レール用継目部材に関するものであり、中で
も、信号機や踏切警報機の設置箇所に使用されるレール
の接続に用いて好適なレール用継目部材に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄道用のレールとレールとの長
手方向の接続は、該接続箇所に「継目板」と呼ばれる部
材を、両レールの端部における側面部と側面部に跨がっ
て配設し、該継目板とレールの端部とを緊締用ボルトを
用いて緊締することにより固定・接続していた。かかる
レール接続箇所はレールの最も弱い部分であって、列車
の通過により、繰り返しの衝撃・振動等の機械的応力が
加わる為に、この部分のレールの補強材として用いられ
るレール継目板としては、従来より鋼鉄製のものが常用
されていた。しかしながら、鋼鉄製継目板は、重い（通
常、１個当たりの重量が２０〜３０Ｋｇである）為に、
レールへの取り付け作業性に難点があった。

【０００３】一方、信号機や踏切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、レール継目板等にも絶縁特
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」と称される。この場合、電気良導体である鋼
鉄製継目板を絶縁継目板としてそのままレールに取り付
けることは出来ないので、絶縁部材を併用してこのとき
に用いる鋼鉄製継目板をも絶縁継目板と称していた。

【０００４】即ち、図５に示すようにレールａの側面部
に配設された継目板ｂ、ｂがレールａに接触しないよう
に、両者の間に、絶縁プレートｃ、ｃを介在させ、ま
た、レールの柱部ｄに穿設された緊締ボルト挿入孔ｅに
対応する位置にあけられた、絶縁プレートｃ及び継目板
ｂの各々の貫通孔ｆ、ｇに、合成樹脂製絶縁筒ｈ、ｈを
嵌め込んで、ボルトｉにより継目板ｂ、ｂをレールａに
固定していた（１９９０年１１月３０日、株式会社山海
堂発行「線路−軌道の設計・管理」第８２頁図２．５２
参照）。

【０００５】このとき絶縁プレートｃ、ｃとして、例え
ばポリアミドのような合成樹脂を用いることが知られて
おり、また、レールとレールの接続部の間隙には、レー
ルの横断面と略同一の横断面を有するフェノール樹脂含
浸製レール形（図示せず）を介在させることにより、絶
縁性を確保していた。尚、図５において、ｊは絶縁筒ｈ
の頭部に延設された鍔、ｋはワッシャ、ｌはナットであ
る。

【０００６】ところが、絶縁プレートｃ及び絶縁筒ｈ、
特に絶縁プレートｃは、列車の通過による繰り返しの衝
撃・振動等や、気温の変化によるレールの熱伸縮に起因
して、経時により磨滅・破損する場合があり、従って、
絶縁性が低下する虞れがあった。このように従来の継目
板、特に絶縁継目板は、重たい上に多くの部材を必要と
する為、レールに取り付ける際の作業性が悪く、一方で
は絶縁プレートや絶縁筒の上記経時による絶縁機能の低
下が問題であった。

【０００７】そこで、本発明者等は、継目部材そのもの
を繊維強化合成樹脂で製造すれば、これらの問題点が解
消することに着眼した。しかしながら、レール接続の際
のボルトは、高いトルクで締め込まれる為、継目部材の
短手方向に、高い圧縮応力が長期間にわたって発生する
ことになる。ところが、繊維強化合成樹脂の成形体は、
一般に長期的な圧縮クリープ特性に劣っている為、締め
込みによりクリープが促進され、鋼鉄製のものに比較し
てボルトの弛緩が早期に現れるということが予測され
た。

【０００８】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来
技術の問題点、即ち、充分な強度を有することは当然で
あるが、更に、軽量化を図ると共に部材数を少なくして
レール取付時の作業性を改善し、且つ経時による損傷等
によって絶縁機能が低下することがなく、しかも、経時
によりボルトが弛緩することのないレール用継目部材を
提供することを目的としてなされたものてある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は、「間隔をおいて
連なるレールとレールの、端部の両側面部に跨がって配
設され、緊締方向にボルト挿通孔が穿設されてなる継目
部材であって、継目部材の長手方向に配された直線状長
繊維を含む非導電性補強繊維により補強された熱硬化性
樹脂により形成され、非導電性補強繊維の体積含有率が
２０〜７０％であり、ボルト挿通孔近傍の上下に、比重
が２〜３、樹脂含有率が１０〜２０％、高さが１０〜１
５ｍｍ、幅が２０ｍｍ以上のレジンコンクリート製棒状
体からなる補強材が継目部材の長手方向にインサートさ
れてなることを特徴とするレール用継目部材」をその要
旨とするものである。

【００１０】即ち、ボルト挿通孔の内周壁を補強する代
わりに、ボルト挿通孔近傍の上下に、レジンコンクリー
ト製の棒状体からなる補強材をインサートして緊締方向
の補強を図ったことを骨子とするものである。

【００１１】本発明に用いられる非導電性補強繊維とし
ては、ガラス繊維、アラミド（全芳香族ポリアミド）繊
維、ビニロン繊維等が挙げられ、特に、安価で且つ強度
を有する点でガラス繊維が好ましい。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、朱子織等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）等のマットが挙げられ、特に限定されない。但し、
後に詳述するように、直線状長繊維が熱硬化性樹脂中に
含有されていることを必要とする。

【００１２】本発明の継目部材に含有される非導電性補
強繊維の体積含有率は、２０〜７０％，好ましくは、５
０〜６０％とされる。その理由は、２０％未満では、要
求される強度を発現することが困難であり、７０％を超
えると繊維同志を結着固定する熱硬化性樹脂が相対的に
少なくなり、やはり要求される強度の発現が不十分とな
るからである。

【００１３】本発明の継目部材は、列車の通過による上
下方向の繰り返し荷重が加わる為、かかる過酷な状況に
対応した高い曲げ強度等を必要とする。この為に、継目
部材の長手方向に配された直線状長繊維を必要とするの
であり、直線状とは、例えば、ガラスロービングやガラ
スクロスの程度の直線性を備えておればよく、スワール
マットの如く、渦巻き状・曲線状に形成された繊維は本
発明における直線状繊維には該当しない。また、長繊維
とは、一般には繊維強化樹脂成形品の製造に多用される
ところの、長さが３０ｍｍ以上の繊維を指すが、本発明
においては、特に、２００ｍｍ以上（図１の長さＬの略
２分の１以上）の繊維が好ましく、更に好ましくは、継
目部材の略端から端まで連続した繊維、即ち、図１の長
さＬに略相当した長さの繊維が用いられ、ロービングや
織物、編物がこれに該当する。

【００１４】クロスは一般に、継目部材の長手方向に沿
う部分と、短手方向に沿う部分とを有するが、このよう
な材料構成により、ボルト貫通孔への応力集中を分散さ
せたりボルト・ナットによる面圧への耐久性を発現させ
たりする。また、マットはこの様な機能を有すると共
に、繊維がバインダーによって結着されて形成されてい
るので、熱硬化性樹脂を供給して硬化させた場合に、表
面平滑性を確保しやすい。

【００１５】本発明における上記長繊維の含有率として
は、全補強繊維中の５０〜８５体積％とするのが好まし
い。５０％に満たない場合は長手方向の強度確保が困難
となる傾向があり、また８５％を超えると短手方向の強
度低下を招来すると共に縦われを生ずる傾向がある。

【００１６】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（エポキシアクリレート
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−フェノール共重合樹脂等が挙げられる。
これらの樹脂には、特に繰り返し加えられる衝撃・振動
等に対して耐久性が要求される。この点から、中でも曲
げ強度、伸張率、衝撃強度が高く、且つ成形性が良好な
ビニルエステル樹脂が好ましく用いられる。

【００１７】本発明の継目部材の横断面の構造として、
例えば芯材層と表皮層との二層からなり、芯材層は補強
繊維で補強された軽量なポリウレタン発泡体からなり、
表皮層は同じく補強繊維で補強されたビニルエステル樹
脂からなるものであってもよい。

【００１８】本発明の継目部材の形状は、例えば図１に
於ける２の如く、一般に、レール１に接する側の上部２
１及び下部２２がレールの側面部に滑らかに沿って当接
すると共に、中央部はレールに密接しないように形成さ
れるが、かかる形状に限定されるものではない。また、
継目部材２の寸法は、例えば図１における長さＬが約５
００〜１０００ｍｍ、高さＨが約１００ｍｍ、厚さＴが
約４０ｍｍとされるが、このような平型に限定されるも
のではない。後述する緊締ボルト挿通孔の孔径、間隔、
孔数等についても、レールの設計によって決定され、限
定されるものではない。

【００１９】本発明では、図２、図３に示すように、ボ
ルト挿通孔２３近傍の上下に、レジンコンクリート製棒
状体からなる補強材２６、２６・・が継目部材２の長手
方向にインサートされた構造を採る。

【００２０】レジンコンクリートとは、細粒の砂を、不
飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化製樹脂
で所定の形状に成形し固化したものであり、比重は２〜
３、圧縮強度は１５Ｋｇ／ｍｍ²程度であり、樹脂の含
有率は通常１０〜２０％であって、この範囲に満たない
場合は、樹脂が不足して所定の強度が得られず、この範
囲を超えると樹脂リッチとなってやはり強度不足とな
る。従って、より好ましくは１２〜１５％の樹脂含有率
とする。砂の粒径は一般に２ｍｍ以下のものを用いる。
特に、０．８ｍｍ程度のものが好ましい。又、場合によ
っては炭酸カルシウムのような充填材を、樹脂１００重
量部に対して１００重量部以上の割合で混合し、強度の
向上を図るようにしてもよい。

【００２１】補強材２６の寸法としては、図３において
高さＨが１０〜１５ｍｍ、幅Ｗが２０ｍｍ以上である必
要があり、且つ継目部材２にインサートした状態におい
て、該継目部材２の上面最高位置からの埋入深さが７ｍ
ｍ以上となる位置にインサートするのがよい。各寸法が
この範囲に満たない場合はクリープ特性が低下し、この
範囲を超えると曲げ強度が得られない。また、長さ寸法
としては、必ずしも継目部材長手方向の全長にわたって
インサート可能なものとする必要はなく、少なくとも、
ボルト挿通孔２３近傍の上下位置がカバーされるもので
あればよい。

【００２２】本発明の継目部材の製造方法としては、従
来公知の繊維強化合成樹脂成形方法が採用でき、中でも
引抜成形法が好適であることは、上述の請求項１記載の
発明の場合と同様である。引抜成形法の場合、補強材を
インサートするには、樹脂含浸の補強繊維と共に、この
補強材を芯材として硬化金型内に導入し、一体的に硬化
させる方法が推奨される。

【００２３】本発明における継目部材２のレール１への
取り付け固定は、図１〜図４に示す如く、従来の絶縁プ
レートや絶縁筒は必ずしも必要としない。即ち、図４に
おいて、継目部材２、２を、間隙１２を置いて連なるレ
ール１とレール１の端部１３、１３における側面部と側
面部に跨がった状態で、図２に示すように、レール１の
ボルト挿入孔１４と継目部材２のボルト挿通孔２３の位
置が重なるようにし、レールの柱部１１の左右よりレー
ル１に当てがい、ボルト挿入孔１４及びボルト挿通孔２
３にボルト３を挿入し、ワッシャ４、４を介してナット
５を螺着・緊締して固定するのである。

【００２４】絶縁性を要求される場合（従来の絶縁継目
板としての用途）は、レール１とレール１との間隙１２
に、従来から使用されている断面がレールと略同一の、
例えばフェノール樹脂含浸紙等の絶縁性レール型６を介
在させ、隣接するレール同志の直接的導通を防ぐのがよ
い。

【００２５】本発明のレール用継目部材は、従来の絶縁
継目板の用途に好適に用いられるが、勿論、普通継目板
として用いることも可能である。

【００２６】

【作用】本発明のレール用継目部材は、非導電性補強繊
維により補強された熱硬化性樹脂からなるので、従来の
鋼鉄製継目板に比して格段に軽量化されており、部材数
が少なくなったことと相まってレールへの取り付け作業
性が非常に簡易であり、また、材料自体が電気絶縁体か
らなるものであるから、絶縁継目板の用途に好適に用い
ることが出来、しかも絶縁プレート等を併用しなければ
ならなかった従来の鋼鉄製継目板に比して、経時による
損傷に基づく絶縁性低下が無い。

【００２７】また、非導電性補強繊維の体積含有率が２
０〜７０％であり、且つ継目部材の長手方向に配された
直線状長繊維を含んでいるので、上下方向の繰り返し荷
重に対して充分な強度を有している。

【００２８】また、本発明は、緊締ボルト挿通孔近傍の
上下に、レジンコンクリート製棒状体からなる補強材が
継目部材の長手方向にインサートされているから、継目
部材の短手方向における長期の圧縮荷重のみならず、上
下方向の繰り返しの衝撃荷重に対しても、充分に対向し
得るものとなっている。

【００２９】実施例以下に示す原材料を用い、図２に示すような、図１に示
すような、高さＨが１００ｍｍ、厚さＴが４０ｍｍ、長
さＬが５６０ｍｍの形状のレール用継目部材２の中に、
高さＨが１５ｍｍ、厚さＷが２５ｍｍ、長さが５６０ｍ
ｍの補強材２６を２本、ボルト挿通孔２３の上下にイン
サートした構造のものを、引抜成形法により成形し、ボ
ルト挿通孔２３はドリル穿孔法により孔径２３ｍｍの貫
通孔を４個穿設することにより形成した。

【００３０】使用した原材料の詳細は以下の通りであ
る。補強繊維：旭ファイバーグラス社製ガラスロービング＃４４５０（重量４．４５Ｋｇ／ｍ、フィラメント径１３μｍ）旭ファイバーグラス社製ガラスクロス＃６００（重量６００ｇ／ｍ2 、フィラメント径１３μｍ）旭ファイバーグラス社製コンティニアスストランドマット＃４５０（重量４５０ｇ／ｍ²、フィラメント径１３μｍ）樹脂：ビニルエステル樹脂（エポキシアクリレート樹脂、日本ユピカ社製＃８２５０Ｈ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１００重量部硬化剤：過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）・・・１．３重量部補強材２５：材質＝Ｓ４５Ｃ（圧縮強度約２１Ｋｇ／ｍｍ²）寸法＝３０（外径）×２０（内径）×４０（長さ）ｍｍ尚補強繊維は、マット、クロス、ロービングを、多数こ
の順に積み重ねる如く配設しつつ、上記の樹脂を供給し
て加熱硬化させたが、最上層及び最下層はマットとなる
ように補強繊維を配設した。

【００３１】得られた継目部材の補強繊維の含有率は、
５０体積％であり、全補強繊維中の直線状長繊維の含有
率は、７５体積％であり、その内長手方向に配されたも
のは６０体積％であった。

【００３２】補強材（レジンコンクリート）２６の詳細は以下の通りである。砂：平均粒径０．８ｍｍ・・・・・・８００重量部不飽和ポリエステル樹脂：ユピカ社製、＃３５１２・・・・１００重量部炭酸カルシウム：・・・・・・・・・・・・・・・１５０重量部硬化剤：ナフテン酸コバルト・・・・・・・・１重量部：メチルエチルケトンパーオキサイド・１重量部上記材料を用い、プレス成形法により製造した。比較例補強材を持たないこと以外は、実施例と同じ寸法・構造
の鋼鉄製のものを製造した。

【００３３】上述の実施例及び各比較例で得られた継目
部材についての物性試験と、作業性、保守管理の頻度等
についての評価とを行い、その結果を表１に示す。この
表１の結果から明らかなように、本発明の継手部材は、
曲げ強度、初期クリープ低下率については、従来の金属
製のものと比較して同等のものを得ることが出来、重量
については、約１／４強の軽量化されたものとなってい
る。また、作業性、保守管理の頻度等についても改善さ
れていることが明らかである。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明のレール用継目部材は、軽量化と
部材数低減により施工作業性が改善され、また、電気絶
縁体で製せられているから、絶縁継目板の用途に好適に
用いることが出来、しかも経時による損傷に基づく絶縁
性低下が無い。

【００３６】従って、施工コストの低減と品質の向上を
図り得る。また、繊維強化熱硬化性樹脂で製せられ、且
つ直線状長繊維を含む非導電性補強繊維を使用し、且つ
継目部材の長手方向に直線状長繊維を含んでいるので、
上下方向の繰り返し荷重に対する充分な強度を有してい
る。

【００３７】従って、鋼鉄製のものと比較して、遜色の
ない機械的強度を保持するものである。

【００３８】また、本発明は、ボルト挿通孔近傍の上下
に、レジンコンクリート製棒状体からなる補強材が継目
部材の長手方向にインサートされている。

【００３９】従って、緊締方向の長期の圧縮荷重のみな
らず、上下方向の繰り返し衝撃荷重に対しても、より優
れた耐久力を発揮し、長持ちする。総じて、本発明のレ
ール用継手部材は、施工時の作業性に優れ、又施工後の
保守管理に要する工数も削減され、レール接続・保守管
理に要するコスト低減を図り得る。また、その品質に優
れているから、列車の安全運行上優れたものを提供し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いる継目部材の原材を示
す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を、その使用態様とともに示
す断面図である。

【図３】同上の内、本発明品のみを取り出して示す一部
切欠斜視図である。

【図４】本発明の継目部材を用いてなされた２本のレー
ルの接続部を示す側面図である。

【図５】従来品の一例を、その使用態様とともに示す断
面図である。

【符号の説明】

１レール２継目部材３ボルト４ワッシャ５ナット 11 柱部 12 間隙 13 端部 14 ボルト挿入孔 21 上部 22 下部 23 ボルト挿入孔 24 貫通孔 26 補強材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01B 11/54 E01B 11/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】間隔をおいて連なるレールとレールの、
端部の両側面部に跨がって配設され、緊締方向にボルト
挿通孔が穿設されてなる継目部材であって、継目部材の
長手方向に配された直線状長繊維を含む非導電性補強繊
維により補強された熱硬化性樹脂により形成され、非導
電性補強繊維の体積含有率が２０〜７０％であり、ボル
ト挿通孔近傍の上下に、比重が２〜３、樹脂含有率が１
０〜２０％、高さが１０〜１５ｍｍ、幅が２０ｍｍ以上
のレジンコンクリート製棒状体からなる補強材が継目部
材の長手方向にインサートされてなることを特徴とする
レール用継目部材。