JP4270552B2 - Seismic derailment prevention latch device - Google Patents
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Description
この発明は走行している列車が地震に遭遇したとき、既存の地震の危険防止システムが動作して、地震の発生を検出、列車を停車させるまでの間の脱線を防止するための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for preventing a derailment until an existing earthquake danger prevention system operates to detect the occurrence of an earthquake and stop the train when a traveling train encounters an earthquake.
地震発生の際、その発生を即時に検出して、列車を停車させることが、災害予防の一般的な方法である。地震の振動は震源地から放射状に拡散し伝播するが、振動の成分は地中を速く伝わるP(Primary)波と遅く伝わるS(Secondary)波や表面波があり、大きな揺れは後者のS波や表面波で引き起こされる。そこで、地震振動の検出器を地表面に多数分布させ、P波検出と同時に、電気信号で地震発生警報を発生させて列車に伝達して、列車を停車させるシステムが構築されている。非特許文献1に列車に対する最新の地震対策の方法が説明されている。
脱線しようとしている車輪を線路に留め置くことを講じるための手段として、機械的な方法と、電気的な方法がある。この発明が機械的な方法によるため、機械的な方法による脱線防止の従来の方法につて述べる。機械的な原理を使った地震時の脱線防止策として、線路の外側に脱線防止の杭材を設置して、脱線を防止する装置が提案されている。しかし、線路に沿って、総て提案のような杭材を構築することは膨大な構造物の構築が必要となり、実用に供するとき大きな課題である。この装置の詳細は特許文献1に説明されている。
列車が走行しているとき地震に遭遇したとするなら、脱線する可能性がある。走行中の列車は進行方向に大きな運動エネルギーを持つ。そこで、もし、列車の一部が脱線したとするなら、図8に示すように、車輪は線路3から外れて、枕木60、砂利61などが存在する表面を走行することとなり、車輪は本来の進行方向に対して大きな抵抗を受け、列車の進行方向の速度が急激に低下し、かつ走行方向が定まらず、車両は軌道から外れる。このようなとき、後部に脱線してない車両があるとするなら、図9に示すように、列車がX軸の正の方向に進行している場合、先頭の車両70は後続の2番目の車両71から進行方向に押されることとなり、車両は大きく軌道から外れる可能性がある。さらに、この時、併設されている線路上を逆方向から列車が進行して来る場合、対向する車両がお互いに衝突する可能性があり、そのような状況下では大事故につながる可能性がある。地震が原因ではないが、1963年の鶴見列車事故は脱線を最初の原因として、大惨事を引き起こした。この発明は走行中の列車が地震に襲われたとき、車両の脱線が発生することを防止しようとすることを課題とする。 If you encounter an earthquake when the train is running, you may derail. A running train has a large kinetic energy in the direction of travel. Therefore, if a part of the train is derailed, as shown in FIG. 8, the wheel is removed from the
上記課題は以下の特徴を有する本発明によって達成される。すなわち、請求項1に記載した発明は
鉄道の車体の下部であって、線路の頭部より上部で、かつ車輪が走行するとき障害にならない位置に車体と堅牢に取り付けられる構造体よりなる耐震脱線防止ラッチ装置において、
前記装置の一部をなす上下に展伸する展伸棒に接続した棒状のラッチが線路の内側の線路の頭部の側面の近傍にあって、車輪のフランジが走行する領域、およびその領域より線路の底面に向かって上下する構造であって、通常の走行時は車輪のフランジの先端と等しいか、または前記フランジの先端より上部にあって、地震の初期状態を認識し、またはさせられた直後に前記フランジの先端より線路の底面に向かって下部に前記ラッチの先端が展伸する構造であって、
前記ラッチの上部に前記ラッチの線路の方向と高さ方向を含む面内に回転を可能にさせる支点を備え、前記展伸した前記ラッチが線路の中部の側面にある構造物に接触した時、前記ラッチが前記線路の中部の側面にある構造物に押された分、線路の方向と高さ方向を含む面内回転することを特徴とする。
また、請求項2に記載した発明は請求項1に記載した発明に加えて、車体から給電が中断したにもかかわらず、前記耐震脱線防止ラッチ装置が動作させることが可能な動力源を自己で備えることを特徴とする。
The above object is achieved by the present invention having the following features. That is, the invention described in claim 1 is a seismic derailment comprising a structure that is firmly attached to the vehicle body at a position below the railway car body, above the head of the railway track, and at a position that does not hinder the wheels when traveling. Prevention latch device,
From the region where the rod-shaped latch connected to the extending rod extending up and down forming a part of the device is in the vicinity of the side surface of the head of the track inside the track and the wheel flange travels , and the region It is a structure that moves up and down toward the bottom of the track, and it is equal to the tip of the wheel flange during normal driving or above the tip of the flange to recognize or let the initial state of the earthquake be recognized Immediately after that, the tip of the latch extends from the tip of the flange toward the bottom of the track toward the bottom,
The upper part of the latch includes a fulcrum that allows rotation in a plane including the direction and height direction of the line of the latch, and when the extended latch contacts a structure on a side surface of the middle part of the line, The latch rotates in- plane including the direction of the line and the height direction by the amount pushed by the structure on the side surface of the middle part of the line .
Further, in addition to the invention described in claim 1, the invention described in claim 2 is a power source capable of operating the seismic derailment prevention latch device in spite of power supply interruption from the vehicle body. It is characterized by providing.
この発明によると、地震波検出システムが地震の初期状態を検出して、列車にその情報が電気信号で伝わった直後に、この発明に係る装置を使い、車輪が線路に乗り上がる現象を防止して、脱線を防げる。 According to the present invention, immediately after the seismic wave detection system detects the initial state of the earthquake and the information is transmitted to the train by an electrical signal, the apparatus according to the present invention is used to prevent the phenomenon that the wheel rides on the track. Can prevent derailment.
車両の車輪が線路上を線路から外れることなく走行できる役割は車輪のフランジが持つ。この発明では線路のフランジが走行する付近に棒状のラッチを持つ耐震脱線防止ラッチ装置を設けて、フランジが持つ脱線防止の役割を増強することを実現した。 The wheel flange has the role of allowing the vehicle wheel to travel on the track without detaching from the track. In the present invention, an earthquake-resistant derailment prevention latch device having a rod-like latch is provided in the vicinity of the track flange to travel, and the flange has a role in preventing derailment.
図1はこの発明にかかる耐震脱線防止ラッチ装置が車両に取り付けられる状態を示す。1は車体、2は車輪、3は線路、4は集電器、5は架線、6は耐震脱線防止ラッチ装置である。車両1は電車を想定した図であるが、電車以外の鉄道車両すべてに適応可能である。また、図1は車両を一両示しているが、列車を構成した場合、列車を構成する車両にこの発明は適応可能である。代表例として、架線5から集電器4を通じて電力を給電されて走行する電車によって、この発明の原理を説明する。耐震脱線防止ラッチ装置6は上部が車体1に堅牢に取り付けられ、必要なときラッチが線路3の中部に達するような構造になっている。図1では耐震脱線防止ラッチ装置が車輪2の中間に位置しているが、実施例1として示したもので、実際は車体1と線路3の間の他の物体の障害にならないところであれば、いずれの箇所にも取り付け可能である。図7に実施例2を示す。 FIG. 1 shows a state in which a seismic derailment prevention latch device according to the present invention is attached to a vehicle. 1 is a vehicle body, 2 is a wheel, 3 is a track, 4 is a current collector, 5 is an overhead line, and 6 is a seismic derailment prevention latch device. The vehicle 1 is assumed to be a train, but can be applied to all railway vehicles other than the train. Although FIG. 1 shows one vehicle, when a train is configured, the present invention can be applied to a vehicle configuring the train. As a representative example, the principle of the present invention will be described using a train that travels with power supplied from the overhead wire 5 through the current collector 4. The upper part of the seismic derailment prevention latch device 6 is firmly attached to the vehicle body 1 and is structured such that the latch reaches the middle part of the
以下説明を分かり易くするため、三次元の座標軸を線路の方向にX軸、X軸と直交する地表面に平行な面内にY軸、高さ方向をZ軸と定め、その方向を図に示す。 In order to make the explanation easier to understand, the three-dimensional coordinate axis is defined as the X axis in the direction of the track, the Y axis in the plane parallel to the ground surface orthogonal to the X axis, and the height direction as the Z axis. Show.
図2は線路と耐震脱線防止ラッチ装置6の関係を示している。車輪2は点線で示してあるが、線路3の上を通常に走行できる状態を示し、車輪2のフランジ11は車輪2が常に二本一組の線路3の内側から外れないようにさせる役割を持つ。通常の収納状態の耐震脱線防止ラッチ装置の先端10はフランジ11の先端と同じか、それよりZ軸に沿って、上に設定されている。図2は進行方向から見て、右側の状態を示したが、Z軸を中心とした線対称になる左側についても同様な構成である。 FIG. 2 shows the relationship between the track and the seismic derailment prevention latch device 6. Although the wheel 2 is shown by a dotted line, it shows a state in which the vehicle can normally travel on the
図3は線路3と耐震脱線防止ラッチ装置6が動作し、動作状態の耐震脱線防止ラッチ装置の先端20がフランジ11の先端よりZ軸の負の方向に深く展伸している時の状態を示している。
地震波は線路3と車体1に対して力を及ぼし、線路3と車体1の物理的な性質に応じる固有な振動を発生させる。この時、車輪2も車体1の一部として、固有な振動をする。ここで言う振動には撃力によって発生するインパルス的な姿態も含む。線路3と車体1の物理定数が異なるので、両者は異なる振動をする。従って、ある時間帯において、線路3と車輪2の間に間隙が生ずる可能性があり、その間隙がフランジ11の長さより大きくなり、同時にY軸の成分にも振動があったとするなら、フランジ11が線路3の頭部に乗り、さらにY軸方向に移動すると、脱線する可能性がある。特に地震波の振動が大きな場合、大きな間隙が発生する可能性が高く、そのような状態の時、図3の動作状態の耐震脱線防止ラッチ装置の先端20がZ軸方向に深く下がった場合、フランジ11が線路3の頭部に乗りあがる現象の発生を極端に小さくでき、脱線を防止できる。FIG. 3 shows a state in which the
The seismic wave exerts a force on the
線路3の頭部の内側は走行時、フランジ11が通るので、フランジ11の走行の障害になる物体は一切ない。しかし、フランジ11の先端よりZ軸方向に負になる線路3の底面に近い部分には継ぎ目板などの線路の構造物が存在する。その一例を図4で示す。
Since the flange 11 passes through the inside of the head of the
図4で25は継ぎ目板、26は線路の頭部、27は線路の中部、28は線路の底部である。継ぎ目板25はX軸方向で線路を接続するときに使われ、線路の中部27の側面に付けられて、2本の線路が堅牢に接続される構造になるように付加されている。その取り付け位置は線路の頭部26のフランジ11の走行に障害にならない下部で、線路の底部28より上部の大部分を占めている。 In FIG. 4, 25 is a joint plate, 26 is the head of the track, 27 is the middle of the track, and 28 is the bottom of the track. The joint plate 25 is used when connecting the lines in the X-axis direction, and is attached to the side surface of the middle part 27 of the line so that the two lines are firmly connected. The attachment position occupies most of the upper part from the bottom part 28 of the track in the lower part which does not obstruct the running of the flange 11 of the head 26 of the track.
図3で示す動作状態の耐震脱線防止ラッチ装置の先端20と図4で示す線路の中部27にある継ぎ目板25に代表される線路の構造物は衝突する。線路3のX軸方向の多くの部分では動作状態の耐震脱線防止ラッチ装置の先端20は障害物に衝突することなく、脱線防止の機能は果たすが、線路3の特定な部分では前記衝突が発生する。このような部分での前記衝突が発生するにもかかわらず、耐震脱線防止ラッチ装置6が正常に機能する構造を説明する。 The structure 20 of the line represented by the joint plate 25 in the middle part 27 of the line shown in FIG. In many parts of the
図5は耐震脱線防止ラッチ装置6の構造の一例を示す。40は車体への取り付け部、41は展伸棒、42はラッチ取り付け板、43はラッチ支持板、44はラッチ回転支持部、45はラッチ回転支持バネ、46はラッチ、47は動力源である。耐震脱線防止ラッチ装置6は車体1の下部の一部で、車体取り付け部40を介して、堅牢に取り付けられている。あるいは車体取り付け部40は車体1の一部であることも可能である。展伸棒41は通常の状態ではラッチ46を図2で示される状態に設定して、地震発生時の脱線防止の動作状態では図3で示された状態に設定できるようにZ軸に沿って、上下に展伸する構造を持つ。ラッチ取り付け板42には展伸棒41の下部とラッチ支持板、ラッチ回転支持部44が取り付けられている。ラッチ46はラッチ取り付け板42と堅牢に接続された構造物で回転部分を持つラッチ回転支持部44を中心にX軸、Z軸面内で回転する構造である。ラッチ46はラッチ回転支持部44の回転部のZ軸方向の下部にラッチ支持板43との間にラッチ回転支持バネ45を持つ。前記ラッチ支持回バネ45は通常の状態ではラッチ46をZ軸と平行する状態に保ち、ラッチ46がX軸成分の力を受けたとき回転し、ラッチ回転支持バネ45の一方は伸張し、一方は圧縮される。ラッチ46に加わった外部の力がなくなったとき、ラッチ回転支持バネ45はラッチ46をZ軸方向に平行な通常の状態に戻す。FIG. 5 shows an example of the structure of the seismic derailment prevention latch device 6. 40 is a mounting part to the vehicle body, 41 is a spreading rod, 42 is a latch mounting plate, 43 is a latch support plate, 44 is a latch rotation support part, 45 is a latch rotation support spring, 46 is a latch, 47 is a power source . The seismic derailment prevention latch device 6 is a part of the lower portion of the vehicle body 1 and is firmly attached via the vehicle body attachment portion 40. Alternatively, the vehicle body attachment portion 40 can be a part of the vehicle body 1. The
耐震脱線防止ラッチ装置6は車体1からの電力などの動力源で動作させることが可能であるが、地震の振動で架線5からの給電が中断する恐れがある。前記耐震脱線防止ラッチ装置6は内部に動力源47を持ち、これを用いて車体1からの給電の中断にもかかわらず、動作させることも可能である。 Although the seismic derailment prevention latch device 6 can be operated by a power source such as electric power from the vehicle body 1, there is a possibility that the power supply from the overhead wire 5 may be interrupted by the vibration of the earthquake. The seismic derailment prevention latch device 6 has a power source 47 inside, and can be operated regardless of the interruption of the power supply from the vehicle body 1 using the power source 47.
図6はラッチ46が外部から力を受けて、回転したときのラッチ46とラッチ回転支持バネ45の状態を示している。 FIG. 6 shows a state of the latch 46 and the latch rotation support spring 45 when the latch 46 is rotated by receiving a force from the outside.
この発明の耐震脱線防止ラッチ装置6は通常の走行時にはラッチ46の先端が図2で示されるような状態になっており、走行に障害が発生することはない。しかし、非特許文献1で示すようなユレダスが地震の初期状態を検出して、列車に警報が伝送され、列車に到着したときは展伸棒41が展伸して、ラッチ46を図3のような状態にさせて、脱線を防止する。 In the seismic derailment prevention latch device 6 of the present invention, the tip of the latch 46 is in a state as shown in FIG. However, the Uredas as shown in Non-Patent Document 1 detects the initial state of the earthquake, an alarm is transmitted to the train, and when it arrives at the train, the
ラッチ46が展伸された状態では、前記で説明したごとく、ラッチ46が継ぎ目板に代表される物体と衝突する可能性があるが、そのときラッチ46は図6で示されるように回転して、突出したラッチ46が走行の障害にならないようにする。耐震脱線防止ラッチ装置6のラッチ46は前記障害が避けられるような前記回転角を保てる構造を持つ。 In the state where the latch 46 is extended, as described above, the latch 46 may collide with an object represented by a seam plate. At that time, the latch 46 rotates as shown in FIG. The protruding latch 46 does not obstruct the running. The latch 46 of the seismic derailment prevention latch device 6 has a structure capable of maintaining the rotation angle so as to avoid the obstacle.
ラッチ46は脱線の防止を図るため、車体1から、あるいは継ぎ目板25などから大きな撃力を受けるので、これらの応力に対して、脱線防止ラッチ装置6が正常に機能するような堅牢な材質を持つ構造物であることが必要である。 Since the latch 46 receives a large impact from the vehicle body 1 or the joint plate 25 in order to prevent derailment, a robust material that allows the derailment prevention latch device 6 to function normally against these stresses is used. It is necessary to have a structure.
この発明に係る装置は地震発生の直後、走行中の鉄道列車が停止するまでに予測される脱線の危険を防止するため、車両の搭載に適用できる。 The apparatus according to the present invention can be applied to mounting of a vehicle in order to prevent a risk of derailment predicted immediately after the occurrence of an earthquake and before a running railway train stops.
1 車体
2 車輪
3 線路
4 集電器
5 架線
6 耐震脱線防止ラッチ装置
10 収納状態の脱線防止ラッチの先端
11 フランジ
20 動作状態の脱線防止ラッチの先端
25 継ぎ目板
26 線路の頭部
27 線路の中部
28 線路の底部
40 車体への取り付け部
41 展伸棒
42 ラッチ取り付け板
43 ラッチ支持板
44 ラッチ回転支持部
45 ラッチ回転支持バネ
46 ラッチ
47 動力源
60 枕木
61 砂利
70 先頭の車両
71 二番目の車両DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car body 2
Claims (2)
前記装置の一部をなす上下に展伸する展伸棒に接続した棒状のラッチが線路の内側の線路の頭部の近傍にあって、車輪のフランジが走行する領域、およびその領域より線路の底面に向かって上下する構造であって、通常の走行時は車輪のフランジの先端と等しいか、または前記フランジの先端より上部にあって、地震の初期状態を認識し、またはさせられた直後に前記フランジの先端より線路の底面に向かって下部に前記ラッチの先端が展伸する構造であって、
前記ラッチの上部に線路の方向と高さ方向を含む面内に前記ラッチの回転を可能にさせる支点を備え、前記展伸した前記ラッチが線路の中部の側面にある構造物に接触した時、前記ラッチが前記線路の中部の側面にある構造物に押された分、線路の方向と高さ方向を含む面内に回転することを特徴とする、前記耐震脱線防止ラッチ装置。 In the seismic derailment prevention latch device composed of a structure that is firmly attached to the car body and the lower part of the railway car body, above the head of the track, and in a position that does not hinder the wheels when traveling,
The rod-shaped latch connected to the extending rod extending up and down forming a part of the device is in the vicinity of the head of the track inside the track , and the region where the wheel flange runs, It is a structure that moves up and down toward the bottom, and it is equal to the tip of the wheel flange during normal driving , or above the tip of the flange and immediately after the initial state of the earthquake is recognized or made The structure is such that the tip of the latch extends from the tip of the flange toward the bottom of the track toward the bottom.
A fulcrum that enables rotation of the latch in a plane including the direction of the line and the height direction at the top of the latch, and when the extended latch contacts a structure on the side of the middle part of the line, The seismic derailment prevention latch device according to claim 1, wherein the latch rotates in a plane including a direction and a height direction of the track by an amount pushed by a structure on a side surface of the middle portion of the track .
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