JP4512661B1 - レール座屈防止用保安装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道レールの変形や座屈の発生を防止するためのレール座屈防止保安装置を提供する。
【解決手段】まくらぎＳの側端部Ｓ０底面と側端部とをそれぞれ支持できる底壁と下前壁１ｂと下左壁と下右壁と、該下左壁と該下右壁とに突設した左右１対の下結合片１ｍ、１ｎを有し、該側端部下半端面と該下前壁１ｂの内面との間に座屈防止杭板５を挿通できる下半空隙を設けた側端部下半固定部材１と、まくらぎの側端部上面と側端部上半端面と側端部上半左面と側端部上半右面とをそれぞれ支持できる上壁２ａと上前壁と上左壁と上右壁と、該上左壁と該上右壁とに突設した左右１対の上結合片２ｎを有し、該側端部上半端面と該上前壁の内面との間に座屈防止杭板５を挿通できる上半空隙を設けた側端部上半固定部材２と、該上結合片と該下結合片とを結合する左緊締具３、右緊締具４と、前記上半空隙及び前記下半空隙に上方から挿通する座屈防止杭板５とで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道におけるレールに座屈が発生することを防止するための保安装置に関する。

鉄道における線路は直線状に設けることが好ましいとされているが、曲線状の線路で滑らかに接続されていることも多い。このような曲線状の線路を走行する列車には遠心力が働いて、車両を曲線の外方に向かって倒そうとする力となって作用するほか、走行する車両の荷重による振動も加わるので、軌道の変形や位置ずれなどが発生することは避けられない。そこで線路を確実に支持し固定するためのまくらぎや道床などの構造にも、強度や経済性の観点からの改良が進められ、まくらぎ等も鋼線強化コンクリート製のものが、汎用されるに至っている。

しかし、線路の保守作業に関しては機械化などが進められているものの、人力による保守作業の負荷は大幅には改善されておらず、特に夏期には軌道温度の上昇による線路の膨張で座屈が発生すると、信号トラブルや脱線事故などに繋がる恐れもあって、保線作業員への負荷が増大する傾向にあるので、保線作業の合理化が強く求められ、更にこれに加えて事故発生の予防のための設備の改良にも、機能や耐久性と共に経済性も重視されるようになっている。

そこで本発明は、鉄道における線路の変形や座屈の発生を防止すると同時に、設備取付や補修の作業効率を大幅に改善して、安全で保守が容易な線路構造を迅速に構築することができ、且つ保線作業の負荷を軽くして、保守の作業労力と経費との大幅な節約を図ることができる、レール座屈防止用保安装置を提供することを目的としたものである。

上記の目的を達成できる本発明のレール座屈防止用保安装置は、まくらぎの側端部底面と側端部下半端面と側端部下半左面と側端部下半右面とをそれぞれ支持できる底壁と下前壁と下左壁と下右壁とに加えて該下左壁の外面と該下右壁の外面とに鏡面対称状に突設された左右１対の下結合片を有し、該側端部下半端面と該下前壁の内面との間に板状の杭体を挿通できる下半空隙を設けた側端部下半固定部材１と、まくらぎの側端部上面と側端部上半端面と側端部上半左面と側端部上半右面とをそれぞれ支持できる上壁と上前壁と上左壁と上右壁とに加えて該上左壁の外面と該上右壁の外面とに鏡面対称状に突設された左右１対の上結合片を有し、該側端部上半端面と該上前壁の内面との間に板状の杭体を挿通できる上半空隙を設けた側端部上半固定部材２と、左方の該上結合片と左方の該下結合片とを結合する左緊締具３と、右方の該上結合片と右方の該下結合片とを結合する右緊締具４と、前記上半空隙及び前記下半空隙に上方から挿通できる座屈防止杭板５とを備えてなることを、要旨とする。

本発明のレール座屈防止用保安装置において、側端部下半固定部材１、側端部上半固定部材２、及び座屈防止杭板５の各部材の少なくとも１以上は鉄合金鋳造品からなるものが好ましく用いられ、また、側端部下半固定部材１と側端部上半固定部材２とを、それぞれに突設された左右１対の下結合片と左右１対の上結合片とを介して結合する左緊締具３と右緊締具４としては、鋼製のボルトとナットを用いることが好ましい。

本発明のレール座屈防止用保安装置は、まくらぎの側端部、特に好ましくは左右の両側端部に、側端部下半固定部材１と側端部上半固定部材２とを、前緊締具３と後緊締具４を用いて上下から締め付けるように装着した後に、側端部下半固定部材１及び側端部上半固定部材２と、まくらぎの側端部との間に設けた空隙に、座屈防止杭板５を上方から挿通し、更に砕石等を用いて築造された従来型の道床に、座屈防止杭体５を打ち込むか又は圧入することで、道床に対するまくらぎ位置、従ってレール位置が変ることを防止できる。また、座屈防止杭板５の道床への圧入深さを、まくらぎ位置と同様に固定したい場合には、座屈防止杭板５を側端部上半固定部材２にボルト締めにより結合すればよい。

本発明のレール座屈防止用保安装置Aの組立状態を示す外観斜視図である。 上記レール座屈防止用保安装置における側端部下半固定部材の構造を示す図で、(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は底面図、(d)は背面図、(e)は(d)の切断位置における立断面図である。 上記レール座屈防止用保安装置における側端部上半固定部材の構造を示す図で、(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は下面図、(d)は背面図、(e)は(d)の切断位置における立断面図である。 上記レール座屈防止用保安装置における座屈防止杭板の構造を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は横断面図である。 本発明のレール座屈防止用保安装置を、まくらぎに組み付ける手順を示す説明図である。 本発明のレール座屈防止用保安装置における座屈防止杭板の別な例の構造を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。 図６の例の座屈防止杭板を用いた本発明のレール座屈防止用保安装置を、まくらぎに組み付ける手順を示す説明図である。 本発明のレール座屈防止用保安装置の施工形態の別例を示す斜視図である。

本発明のレール座屈防止用保安装置は、鉄道の線路を構成するレールを載置して、道床上の所定の位置に設置するためのまくらぎが、レール上を走行する車両又はレール自体が発生する種々の外力によって、移動を起こして線路形状を歪ませる危険を防止するための装置である。そして本発明では、上記のような線路内で発生する歪応力を、まくらぎ自体で一旦受けて、レールの弾性変形か道床の塑性変形に変換することで、解消させようとするものである。

そこで本発明のレール座屈防止用保安装置Aを、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のレール座屈防止用保安装置を組み立てた状態の例を示しているが、ここでのＳは、例えば予備緊張鋼線などで強化したコンクリート製まくらぎ（仮想状態）を示すものとし、１は、まくらぎＳの一方の側端部の下半部分Ｓ1の端面と左側面と右側面と底面部分とを、共に覆うことができる形状を備えた、例えば鋳鋼製などの側端部下半固定部材である。そして２は、同じまくらぎＳの同じ側端部の上半部分Ｓ2の端面と左面と右面と上面部分とを、共に覆うことができる形状を備えた、例えば鋳鋼製などの側端部上半固定部材である。この図面からはまくらぎＳの一方の側端部とはどの部分を指すのか明確ではないが、符号１で指定した部材で覆われている部分が、まくらぎＳの一方の側端部の下半部分Ｓ1であり、符号２で指定した部材で覆われている部分が、同じまくらぎＳの側端部の上半部分Ｓ2であって、符号１の部材と符号２の部材で覆われている部分を合わせて側端部Ｓ0とする。

上記の側端部下半固定部材１の構造を、図２に基づいて詳細に説明するが、図２における(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は底面図、(d)は背面図、(e)は(d)の切断位置における立断面図である。
これらの図面において、１aは側端部下半固定部材１の底壁であるが、その底壁の上面には鋭角な稜線を有する凸条が設けてあり、まくらぎＳの側端部Ｓ0の底面が滑ることなく載荷できるようになっている。そして、上記の底壁１aを囲む位置には、まくらぎＳの側端部Ｓ1の端面前に空隙を残すように端面を覆う下前壁１bを設けると共に、下前壁１bの左端部分と、中央位置の上端部分及び下端部分と、右端部分とに、まくらぎＳの側端部Ｓ1の端面を支える空隙維持突起１e、１f、１g、１hを設けたほか、まくらぎＳの側端部Ｓ1の端面と下前壁１bとの空隙を観察できる１対の窓孔１jが設けてあり、更にまくらぎＳの側端部の下半部分Ｓ1の左側面と右側面とを、それぞれ適切な位置に導くための下左壁１cと下右壁１dとが設けてあるほか、１対の杭板挿通孔１k、１kが形成されている。

更に、まくらぎＳの側端部の上半部分Ｓ2を覆う側端部上半固定部材２の構造を、図３に基づいて詳細に説明する。図３における(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は底面図、
(d)は背面図、(e)は(d)の切断位置における立断面図である。
これらの図面において、２aはまくらぎＳの側端部の上面を覆う側端部上半固定部材２の上壁であり、その上壁２aの下面には、側端部下半固定部材１の底壁１aと同様に、鋭角な稜線を有する凸条が設けてあるので、まくらぎＳの側端部の上面に載置された上壁２aは滑動する恐れがない。そして上記の上壁２aを囲む位置に、まくらぎＳの側端部Ｓ2の端面前に空隙を残すように端面を覆う上前壁２bを設けると共に、上前壁２bの中央位置の上端部分及び下端部分に、まくらぎＳの側端部Ｓ2の端面を支える空隙維持突起２e、２f、を設けたほか、まくらぎＳの側端部Ｓ2の端面と上前壁２bとの空隙を観察できる１対の窓孔２g、２gが設けてあり、更にまくらぎＳの側端部の上半部分Ｓ2の左側面と右側面とを、それぞれ適切な位置に導くための上左壁２cと上右壁２dとが設けてあるほか、１対の杭板挿通孔２h、２hが形成されている。

そして、このような側端部下半固定部材１の上縁に近い左右の側面には、左ボルト挿通孔を設けた左下結合片１mと、右ボルト挿通孔を設けた右下結合片１nとが、左右１対として鏡面対称状に水平に突設されている。また、側端部上半固定部材２の下縁に近い左右の側面には、左ボルト挿通孔を設けた左上結合片２mと、右ボルト挿通孔を設けた右上結合片２nとが、左右１対として鏡面対称状に水平に突設されている。そして、これらの側端部下半固定部材１と側端部上半固定部材２とが、同じまくらぎＳの同じ側端部の下半部分と上半部分とに上下に取り付けられると、左下結合片１mの上方に左上結合片２mが位置すると同時に、右下結合片１nの上方に右上結合片２nが位置することになるので、左ボルト挿通孔と左ボルト挿通孔とに、ボルトとナットからなる左緊締具３を挿通して、左下結合片１mと左上結合片２mを緊密に結合することができ、また右ボルト挿通孔と右ボルト挿通孔とに、ボルトとナットからなる右緊締具４を挿通して、右下結合片１nと右上結合片２nを緊密に結合することもできる。従ってまくらぎＳの同じ側端部は、側端部上半固定部材２と側端部下半固定部材１との間に挟まれ、上下から確実に締め付けられる結果、鋼材などで製造された左右何れかの緊締具３又は４が破壊しない限り、装置が分解する恐れはない。

このようにして、まくらぎＳに、側端部下半固定部材１と、側端部上半固定部材２と、左緊締具３及び右緊締具４とを組み付けて形成された中間組立装置は、上端位置に１対の杭板挿通孔２h、２hが開口していて、これにまくらぎＳの側端部Ｓ0の端面と、側端部上半固定部材２の上前壁２bの内面と側端部下半固定部材１の下前壁１bの内面と、の間に残された縦の空隙が続き、その空隙の最後は１対の杭板挿通孔１k、１kの開口で終わっている。

そこで上記の中間組立装置内に残された縦の空隙には、図４及び図５に示すような構造の、例えば振動減衰能を有するＦＣＤ４５０等の鋳鉄材製などの座屈防止杭板５を、装置上端の杭板挿通孔２hから挿入して、下端の杭板挿通孔１kから突出させるが、座屈防止杭板５の挿入過程は、上前壁２bや下前壁１bに設けてある窓孔２gや窓孔１gを介して観察でき、更には、これらの窓孔２gや窓孔１gから差し込んだ固定ボルト６を、座屈防止杭板５の雌ネジ孔５bに螺着して、座屈防止杭板５を上前壁２bや下前壁１bに結合すれば、完成後の本発明のレール座屈防止用保安装置での座屈防止杭板５取付位置が、変動することを抑制できる。

ところで本発明のレール座屈防止用保安装置Aにおいて、上記のように座屈防止杭板５の取付位置を固定すると、道床などの土質の違いに対応できない場合には、座屈防止杭板５の形状や寸法などの変更が容易でなくなる恐れがある。そこで本発明のレール座屈防止用保安装置に装着される座屈防止杭板５は、固定を解除できるよう構成されているが、選択可能な交換部品として、機能や性能が異なる複数種類の座屈防止杭板を準備することは当然に必要である。そこで機能の異なる座屈防止杭板７として、図６に示した部品の使用について、以下に説明する。

図６に示した座屈防止杭板７は、道床への打ち込みを容易にするために、板幅を先に向かって細くしてあるほか、戻り止め用突起７cが連設されており、また座屈防止杭板５に設けてある雌ネジ孔５bに代えて、摺動スリット７bを設けてなるものである。このような座屈防止杭板７を装置上端の杭板挿通孔２hから挿入し、摺動スリット７bに沿って移動可能としたガイドピンを、窓孔２gや窓孔１gなどに取り付けてなる本発明のレール座屈防止用保安装置Bは、杭板挿通孔１kから座屈防止杭板７の先端が突出して道床内に入っている形態をとるので、まくらぎＳの振動が道床と座屈防止杭板７の間に位相差のある振動を起こし、結果として座屈防止杭板７が摺動スリット７bの長さの範囲内で更に深く、沈み込むことができる。

また、本発明のレール座屈防止用保安装置については、これまで、まくらぎＳの一方の側端部に本発明のレール座屈防止用保安装置を設けることの説明をしてきた。しかしながら、この本発明の装置は、本質的に左右対称な構造を有していて、これまた左右対称な構造を有するまくらぎＳの、他方の側端部に本発明のレール座屈防止用保安装置を設けることに、何等の不自然さもない。従って１個のまくらぎＳの双方の側端部に、それぞれ本発明のレール座屈防止用保安装置を設けることは、効果が倍となることを意味し、鉄道の線路が２本のレールで構成されていることから見ても、合理的と言える。

そうであれば、鉄道の線路には多数のまくらぎが道床上に所定の間隔で配置されていることを考えれば、道床が築造された地盤における土質の安定性を補うために、隣接するまくらぎに本発明のレール座屈防止用保安装置を、所望の数だけ次々に設けることが有効であると言え、こうした本発明の施工形態の例を、図８に示す。此の例では、隣接したまくらぎＳ、Ｓの一方側端部のそれぞれに、例えばレール座屈防止用保安装置Ｂを設けると共に、一方の保安装置Ｂの左緊締具３の上端部と、その左隣の保安装置Ｂの右緊締具４の上端部とを、端子部材８aと延長部材８bとをボルトナット結合して成る連結装置８で、連結するなどの手段を用いて、まくらぎＳ、Ｓの間隔を所望の値となるよう固定したものである。

次に、既存の鉄道の線路に本発明のレール座屈防止用保安装置を設置する場合について説明する。
線路における設置を望む位置にあるレールとまくらぎとを外した後、前記の中間組立装置を道床上に配設して、通常の線路取替作業の手順に準じてレールの取付作業を進め、レールの取付位置修正が終わった時点で、座屈防止杭板を中間組立装置の杭板挿通孔２hに挿入し、座屈防止杭板の頭５aを打撃するか又は押圧するなどの手段により、座屈防止杭板を必要な深さまで道床内に沈下させて、本発明のレール座屈防止用保安装置を完成させる。なお、このような座屈防止杭板の取付作業の間には、所望に応じて固定ボルト６などの取り付け又は締め付け等の作業を進めることが、望ましい。

本発明のレール座屈防止用保安装置は、本来の目的であった、気温の高い季節においてレールの温度が特に上昇し、レールが伸長して座屈をおこす事故の防止は、実用試験によって、略満足できる成果が得られることが判ったが、本装置の構造並びに作用機構から考えて、単にレールの座屈防止と言うに止まらず、地上に敷設された鉄道施設に対する保安装置として、広く応用することが期待される。

Ａ、Ｂ レール座屈防止用保安装置
Ｓ まくらぎ
Ｓ0 まくらぎＳの側端部
Ｓ1 側端部の下半部分
Ｓ2 側端部の上半部分
１ 側端部下半固定部材
１a 底壁
１b 下前壁
１c 下左壁
１d 下右壁
１e、１f、１g、１h 空隙維持突起
１j 窓孔
１k 杭板挿通孔
１m 左下結合片
１n 右下結合片
２ 側端部上半固定部材
２a 上壁
２b 上前壁
２c 上左壁
２d 上右壁
２e、２f 空隙維持突起
２g 窓孔
２h 杭板挿通孔
２m 左上結合片
２n 右上結合片
３ 左緊締具
４ 右緊締具
５ 座屈防止杭板
５a 頭
５b 雌ネジ孔
６ 固定ボルト
７ 座屈防止杭板
７a 頭
７b 摺動スリット
７c 戻り止め用突起
８ 連結装置
８a 端子部材
８b 延長部材

Claims (2)

1. まくらぎの側端部底面と側端部下半端面と側端部下半左面と側端部下半右面とをそれぞれ支持できる底壁と下前壁と下左壁と下右壁とに加えて該下左壁の外面と該下右壁の外面とに鏡面対称状に突設された左右１対の下結合片を有し、該側端部下半端面と該下前壁の内面との間に板状の杭体を挿通できる下半空隙を設けた側端部下半固定部材１と、まくらぎの側端部上面と側端部上半端面と側端部上半左面と側端部上半右面とをそれぞれ支持できる上壁と上前壁と上左壁と上右壁とに加えて該上左壁の外面と該上右壁の外面とに鏡面対称状に突設された左右１対の上結合片を有し、該側端部上半端面と該上前壁の内面との間に板状の杭体を挿通できる上半空隙を設けた側端部上半固定部材２と、左方の該上結合片と左方の該下結合片とを結合する左緊締具３と、右方の該上結合片と右方の該下結合片とを結合する右緊締具４と、前記上半空隙及び前記下半空隙に上方から挿通できる座屈防止杭板５とを備えてなることを特徴とするレール座屈防止用保安装置。
2. 前記側端部下半固定部材１、前記側端部上半固定部材２、及び前記座屈防止杭板５の各部材の少なくとも１以上が、鉄合金鋳造品からなる、請求項１に記載のレール座屈防止用保安装置。

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