JP3803806B2 - 貯雪可能積雪深を求める方法 - Google Patents

Description

本発明は、高架橋、橋りょう、その他の構造物の貯雪可能積雪深を求める方法に関するものである。

従来から、列車が安全に走行できるように、軌道スラブ上において消雪が行われているが、高架橋の貯雪量の算定を行う際には、消雪装置と併用することが考慮されていないため、消雪される雪の量を考慮しないで貯雪量が算出されている。このため、貯雪式高架橋においては消雪装置を用いないことにより、貯雪容量を越える積雪時の対応策がなく、多雪地区では貯雪式高架橋の採用は行われず、もっぱらスプリンクラーにより、高架橋内をほぼ完全に消雪する方法が採られている。

しかし、スプリンクラーを使う場合、散水に多量の水を要するという問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑み、軌道スラブ上の散水量を減少させることが可能な貯雪可能積雪深を求める方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の要旨は、高架橋、橋りょう、その他の構造物の貯雪可能積雪深を特許請求の範囲に記載の式から求める方法に存する。

なお、「貯雪可能積雪深」とは、当該地区において高架橋上への貯雪が要求される当該地区平地上の設計確率積雪深をいう。本発明では、この貯雪可能積雪深と高架橋上の一部で消雪を行った場合に雪が消雪される割合及び高架橋の構造等との関係を式に示している。

本発明によれば、散水対象となる構造物上と地上との積雪深の比、貯雪スペース等を設計時に決定することにより、散水量を減少させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施の形態に係る少水量散水用配管ユニット及び少水量散水構造は、軌道スラブ上の積雪を防止し又は消雪するために用いるものである。

図１及び図２に示すように、少水量散水用配管ユニット１０は、コンクリート製で全体として断面矩形のブロック状（基体１０ａ）をなしている。基体１０ａの内部には、図２に示すように、上面から散水可能に埋設された複数（本実施の形態においては３ヶ）の散水ノズル１１と、この散水ノズル１１に連通し、基端１２ａが外部に通じる配管１２とが埋設されている。

散水ノズル１１は、所謂チョロ散水ノズルと言われるもので、スプリンクラーなどのように大気中に水を散布するものではなく、軌道スラブ上に水を流すものである。ケーシング１１ａ、バルブヘッド１１ｂ、ゴムキャップ１１ｃから概略構成され、上面に複数開孔する散水孔１１ｄから散水するものである。配管１２は、図３に示すように、平面視略Ｌ字状をなし、図４に示すように、長さ方向に所定間隔を介して接続部１２ｂが上面に設けられている。この接続部１２ｂの上端に散水ノズル１１の下端部を嵌入されて取り付けられている。先端には、配管１２内に溜まった土を排出するためのドレン１２ｃが設けられている。

本実施の形態に係る少水量散水構造２０は、図６及び図７に示すように、軌道スラブであり、橋軸方向に連続して設けられている。軌道スラブＳｒは、少水量散水用配管ユニット１０を設置可能なユニット設置部２１と、配管１２の基端１２ａに接続可能な送水管２２とを備えている。ユニット設置部２１は、幅方向中央に橋軸方向に沿って凹部状に形成されている。さらに、図９にも示すように、基端１２ａを設置可能なように橋軸直交方向に溝２１ａが形成されている。

送水管２２は、軌道スラブＳｒの片側に配設されている。送水管２２は露出配管でも高架橋内に埋設してもよい。

さらに本実施の形態においては、散水された水及び融雪等を排水する樋２３が設けられている。樋２３は、Ｕ字溝であり、軌道スラブＳｒの側部に橋軸方向に沿って設けられており、基端１２ａに接続可能なジョイント（図示略）を所要部分に備えている。

かかる樋２３を流れる水は、回収手段により回収され、再び送水管２２に送水される。回収手段は、好適な数を所要間隔ごとに設ければよい。回収手段としては、例えば、図８に示す如く、樋２３に流れる水を貯める貯水槽２４ａと、この送水管２２に送水するポンプ２４ｂと、加熱装置２４ｃと、沈殿及び濾過装置（図示略）を備えたものがある。なお、水を回収再利用する場合、水中にゴミ等が含まれるため、これらを沈殿、濾過する装置等を付加する事も可能である。

少水量散水用配管ユニット１０を交換するには、まず、配管１２の基端１２ａと送水管２２とを離して、少水量散水用配管ユニットを撤収する。次いで、図９に示す如く新たな少水量散水用配管ユニット１０をユニット設置部２１に嵌入することにより設置を行う。

次に、貯雪可能積雪深を求める方法について図１０を用いて説明する。

当該地区の平地上の積雪深をＤ、消雪設備が受け持つ消雪幅をＡとすると、Ｄ・Ａは消雪設備が受け持つ消雪幅Ａの上に積もった雪の断面積を表す。また、Ａ上の平均的な残雪深からＡ上に残っている雪の断面積を計算し、その断面積vを求める。ここで、１−v／(Ｄ・Ａ)は消雪設備により消雪設備が受け持つ消雪面積上の雪が消雪された結果雪の断面積が減少した割合である。ここではこの値を「消雪率ε」とする。以下に、計算で用いる前提条件を示す。

１. ゲタ高をＨ(ｍ)、貯雪可能積雪深をＤ(ｍ)とする。貯雪高は路盤コンクリートスラブ面上＋Ｈ _R (ｍ)とする。

２. 高架橋上の積雪深は地上積雪深のβ倍とする。

３. 路盤コンクリートスラブ面上＋Ｈ _R (ｍ)より上方の雪は車両により排雪され、両サイドに貯雪される。従って、この部分の雪密度は２倍(体積は１/２)と仮定する。体積が１/２になる幅は路盤コンクリート幅Ｗ _S (ｍ)とする。

貯雪式高架橋の貯雪スペースについては、図１０に示すように、幅Ｗ(ｍ)の高架橋の断面において、路盤コンクリートスラブ面上＋Ｈ _R (ｍ)まで貯雪可能とする。高架橋端部の積雪形状についてはラッセル除雪幅（除雪車両等による除雪幅）外の地点から１:２の勾配で積雪してゆくものとし、この断面形状のうち、路盤コンクリート上からこの断面形状内にある構造物(路盤コンクリート及び軌道スラブＷ _S Ｈ(ｍ² )、トラフＴ(ｍ² )等)、フランジャー部分の断面積Ｆ(ｍ² )を引いた断面積を貯雪スペースとし、これをＳ(ｍ² )とする（図１０のハッチング部分）。

消雪設備が受け持つ消雪幅の消雪率をεとし、路盤コンクリートスラブ面上の積雪を消雪する場合はその消雪幅を２Ｗ _S (ｍ)とする。

Ｉ. 高架橋上の積雪量（スラブ面上を消雪した場合)
差し引き積雪量は下記(a)−(b)より

II. 高架橋上の貯雪スペース:S
貯雪スペースに貯雪可能な積雪量は

式（１）＝Ｓとなることから、

このように、地上と高架橋上の積雪深の比β、高架橋上の貯雪スペースＳを設計時に決定しておけば、高架橋上の貯雪可能積雪深は消雪設備の能力である消雪率εによって決定される。

また、高架橋の貯雪量の算定に関しては一般的な構造の寸法であるＷ＝１１.３、Ｗ _S ＝２.２２、Ｈ _R ＝０.３２５、Ｓ＝１０、の場合に例えばβ＝０.８、消雪率ε＝７０％としてスラブ面上を消雪する場合に平地上の約１.５ｍに相当する積雪が貯雪可能である。

本実施の形態に係る少水量散水用配管ユニット１０及び少水量散水構造２０並びに貯雪可能積雪深を求める方法によれば、以下に掲げる効果を奏する。

散水ノズル１１及び配管１２をブロック状に一体としたので、取り付け取り外しが容易であり、新設、維持管理等を容易に行うことができる。

また、熱効率が向上するため、少ない散水量で消雪効果を得ることができる。

また、地上と高架橋上の積雪深の比β、高架橋上の貯雪スペースＳ等を設計時に決定しておけば、必要とされる消雪率に対応する散水量を必要最小限にすることができる。

さらに、本実施の形態においては樋２３を設けたので、散水を回収して効果的に再度利用することが可能である。地下水の揚水が規制されている現状においては大きな効果といえる。なお、高架橋の施工基面からスラブ面の天端までの高さをゲタ高とすると、このゲタ高は保守上はできるだけ無い方が良いが、雪害対策を低コストで行うためにはゲタ高を上げて貯雪容量を拡大した方が良い。従って、経済性と保守性を両立させるためには保守上許容しうるゲタ高とした貯雪式構造の高架橋とした上で最小限の消雪設備を設置するのが効果的である。

なお、本発明者らは、本方式に係る実験を行った。その結果、ゲタ高さ７５ｃｍ、１５５ｃｍの積雪時に、上越新幹線におけるスプリンクラー散水消雪方式の場合と比べ、１／４程度の散水量で必要な消雪量を確保できる見通しを得た。

このため、降雪の強度に応じて散水量の調節を行うことにより経済的な消雪方式とすることが可能となる。

なお、本実施の形態においては鉄道用高架橋に適用したが、本発明はそれに限定されず、例えば、橋りょう等、本発明を適用する上で好適な構造物に適用することができる。

また、図１１乃至図１３に示す少水量散水構造３０の如く、樋３３に向うにしたがい、高さが漸減するように排水勾配部３４を設けることもできる。かかる場合には、さらに軌道回路電流の漏れを減少させることができる。図中、符号３２が送水管である。

また、図１４及び図１５に示す少水量散水構造４０のごとく、軌道スラブの幅方向中央を高くして排水勾配部４１を設けることもできる。図中、符号４２が送水管、符号４３が樋である。

また、本実施の形態において接続部１２ｂの上端に散水ノズル１１の下端部を嵌入されて取り付けられているが、螺合等好適な方法が考えられる。

また、散水ノズルのみを交換することもできる。

また、少水量散水ユニットの材質はコンクリートに限定されず、本発明を実施する上で好適な材料にすることができる。

また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

また、基体１０ａの材質についてはコンクリート以外にも樹脂系、ウレタン系、プラスチック系、金属系など、本発明を実施する上で好適なものにすることができる。

また、この部分の形状は、図１６のように、ノズル天端部と面一にパネル状のものを設けることもできる。パネル１３の材質は上記基体１０ａの材質と同質のもの等、本発明を実施する上で好適なものにすることができる。かかる場合によれば、散水した水を下部に漏洩することなく、パネル１３の上面を経て、軌道スラブ上面までに滑らかに流すことができる。パネル状のものは単に軌道スラブ等にボルト等で取り付け固定するだけで足りる。

また、上記実施の形態においては接続部１２ｂは直線状をなしていたが、図１７に示す接続部１２ｂ'のように、略Ｌ字状に屈曲させる等、本発明を実施する上で好適な形状にすることもできる。かかる場合には、少水量散水用配管ユニットの高さを減少させることができる。

また、上記実施の形態においては少水量散水用配管ユニットを軌道スラブ中央に設置していたが、片側に寄せたり複数の少水量散水用配管ユニットを並設する等、本発明を実施する上で好適なものにすることができる。

また、配管１２の基端１２ａを設置するために溝２１ａを設けたが、溝２１ａの代わりに、図１８に示すように、軌道スラブＳｒに挿入孔２１ｂを設けることもできる。かかる場合には、例えば、上記基端１２ａに相当する部分を接続管５０とし、この接続管５０により送水管２２と、上記基端１２ａが無い配管１２'とを接続する。接続管５０の両端部は雄ねじが切られており、配管１２'の当該接続部分には雌ねじが切られている。当該接続を行うには、まず図１９に示す如く挿入孔２１ｂに接続管５０を挿入し、その一端を配管１２'に螺着させる。次いで、接続管５０の他端を送水管２２に接続する。接続は、図２０に示す水密性のジョイント５１を用いて行う。少水量散水用配管ユニットを交換する際には、上記工程の逆を行えばよい。

また、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

本発明の実施の形態に係る少水量散水用配管ユニットの平面図である。 図１のｍ−ｍ断面図である。 配管の平面図である。 配管の側面図である。 散水ノズルの一部破断の側面図である。 本発明の実施の形態に係る少水量散水構造の平面図である。 図６のｎ−ｎ断面図である。 回収手段の概念図である。 少水量散水用配管ユニットの交換状態を示す斜視図である。 貯雪スペースの概念図である。 他の実施の形態に係る少水量散水構造の平面図である。 図１１のｏ−ｏ断面図である。 図１１に示す少水量散水構造の側面図である。 他の実施の形態に係る少水量散水構造の縦断面図である。 図１４に示す少水量散水構造の側面図である。 他の実施の形態に係る散水ノズルを示す側面図である。 他の実施の形態に係る配管の接続部の形状を示す断面図である。 他の実施の形態に係る軌道スラブの形状を示す斜視図である。 他の実施の形態に係る軌道スラブにおける接続工程を示す平面図である。 他の実施の形態に係る軌道スラブにおける接続工程を示す一部断面正面図である。

符号の説明

Ｓｒ 軌道スラブ
１０ 少水量散水用配管ユニット
１０ａ 基体
１１ 散水ノズル
１１ａ ケーシング
１１ｂ バルブヘッド
１１ｃ ゴムキャップ
１１ｄ 散水孔
１２、１２' 配管
１２ａ 基端
１２ｂ、１２ｂ' 接続部
１２ｃ ドレン
１３ パネル
２０ 少水量散水構造
２１ ユニット設置部
２１ａ 溝
２１ｂ 挿入孔
２２ 送水管
２３ 樋
２４ 回収手段
２４ａ 貯水槽
２４ｂ ポンプ
２４ｃ 加熱装置
３０ 少水量散水構造
３２ 送水管
３３ 樋
３４ 排水勾配部
４０ 少水量散水構造
４１ 排水勾配部
４２ 送水管
４３ 樋
５０ 接続管
５１ ジョイント

Claims (1)

1. 高架橋、橋りょう、その他の構造物の貯雪可能積雪深を次式から求める方法。
   

   

   
   
   

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