JP5263555B2 - Rail holding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道における急曲線軌道用のレール保持装置に関する。 The present invention relates to a rail holding device for a sharply curved track in a railway.
従来より、鉄道においては、急曲線における諸問題が指摘されている。
例えば、急曲線通過時の問題が、非特許文献1の鉄道車両と技術No.173「急曲線における諸問とその解決技術」に記載されている。この文献では、大きく分類して二つの問題が指摘されている。
Conventionally, various problems on a sharp curve have been pointed out in railways.
For example, the problem when passing a sharp curve is the railway vehicle and technology No. 173, “Some Problems and Solutions for Steep Curves”. In this document, two problems are pointed out broadly.
一つ目は、必要な内外軌輪径差が獲れないことから発生する縦クリープ力(後車軸ではより顕著になる)が反操舵方向のモーメントを生むため、前車軸は外軌側に押しつけられる。そして、前車軸はアタック角による横クリープ力が発生し、外軌側車輪が外軌側レールに押さえつけられる。この結果として、車輪がレールに乗り上がる方向に角度、つまりアタック角が付くことにより、乗り上がり脱線事故等の安全性に重要な影響を与える問題である。 First, the longitudinal creep force (which becomes more noticeable on the rear axle) generated because the required difference between the inner and outer gauge diameters cannot be obtained creates a moment in the anti-steering direction, so the front axle is pressed against the outer gauge side. . And the front axle generates a lateral creep force due to the attack angle, and the outer gauge side wheel is pressed against the outer gauge side rail. As a result, an angle, that is, an attack angle is given in the direction in which the wheel rides on the rail, which has a significant influence on safety such as a ride-on derailment accident.
二つ目は、レールの波状摩耗や車輪の直立摩耗などの異常摩耗と、きしり音などの騒音問題である。 The second problem is abnormal wear such as wavy wear on rails and upright wear on wheels, and noise problems such as squeak noise.
これらの問題を解決するには、内外軌車輪回転半径差を獲得できるよう、内軌側レール傾斜機構と車輪踏面形状を工夫して接触位置をコントロールできるようにすることと、車輪・レール間のアタック角を0にする操舵台車とが必要となる。 In order to solve these problems, the contact position can be controlled by devising the inner rail side rail tilting mechanism and the wheel tread shape so that the inner and outer gauge wheel rotation radius difference can be obtained, and between the wheel and rail. A steering cart with an attack angle of 0 is required.
なお、車輪・レール間のアタック角を0にする操舵台車については本発明から除外することとする。 In addition, the steering cart which makes the attack angle between wheels and rails 0 is excluded from the present invention.
必要な内外軌車輪回転半径差を獲得できる機構の一例が、特許文献1の特開平10−195801号の「急曲線の軌道構造」に提案されている。 An example of a mechanism capable of obtaining a necessary difference between the inner and outer gauge wheel turning radii has been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-195801, “Straight Curved Track Structure”.
すなわち、鉄道の急曲線軌道において、曲線の内側のレールには曲線の内側の枕木を、曲線の外側のレールには曲線の外側の枕木をそれぞれ持ち、曲線の内側の枕木と共に曲線の内側のレールを車輪の踏面勾配より大きい角度に傾斜させた設置とすることとし、また、要求される急曲線の曲線半径に応じて曲線の内側のレールは通常レールより頭部の幅の広のものとし、さらに必要に応じて、曲線の内側枕木と曲線の外側枕木の間を結ぶ連結棒を設ける発明が開示されている。 In other words, in a railway with a sharp curve, the inner rail of the curve has a sleeper inside the curve, the outer rail of the curve has a sleeper outside the curve, and the inner rail of the curve together with the inner sleeper of the curve. Is set to be inclined at an angle larger than the tread surface gradient of the wheel, and the inner rail of the curve has a wider head than the normal rail according to the required curve radius of the sharp curve, Furthermore, the invention which provides the connecting rod which connects between the curved inner sleeper and the curved outer sleeper is disclosed as needed.
特許文献1において提案されている発明を実施した場合、曲線の内側の枕木と曲線の外側の枕木とが分断されているため、それぞれのレール傾斜角度の設定値に対して精度を確保した据付けが困難である。また、レール傾斜角度の設置状態を示す表示機能が無いため、保線時のレール調整作業にレール傾斜角度の測定が必要となるなど作業も困難なると共に作業時間がかかる。それに伴いレール削正においても困難が伴う。
When the invention proposed in
そし上、横圧によるレール小返り方向の支持剛性を確保することも容易ではない。それに加えて、曲線の内軌側レールを通常レールより頭部の幅の広い特殊レールを使用して内軌側車輪転動直径を小さくする必要がある関係上、特殊レールの調達性、ロングレール化のための異型断面間のレール結合溶接等の問題が有る。 In addition, it is not easy to secure the support rigidity in the direction of turning the rail back by lateral pressure. In addition, because the curved inner rail side rail must use a special rail with a wider head than the normal rail and the inner rail side wheel rolling diameter needs to be reduced, the procurement of the special rail, the long rail There is a problem such as rail joint welding between different cross-sections to make it easier.
より具体的には、図16に示すように、曲線の内軌側レール105には曲線の内軌側枕木107を、曲線の外軌側レール104には曲線の外軌側枕木106を持ち、曲線を走行するときに生ずる遠心力と車両の重力の合力に釣り合うように曲線の外軌側レール104を持ち上げ、角度Aを持つようにしている。一方、車輪については、車輪の外周でレールに接する踏面には角度Bの勾配を持っている。車輪のフランジとレールとの間には僅かな隙間を持っているが、曲線路においても車輪は転がることで直進しようとするので、曲線の外軌側レール104と外軌側車輪101のフランジの隙間はなくなり外軌側車輪101の内面側からL11の位置で車輪とレールが接し、そこで転動する。したがって、その車輪の直径D11が外軌車輪転動直径である。曲線の内軌側枕木107と共に曲線の内軌側レール105を内軌側車輪102の踏面勾配より大きい角度Dに傾斜させた設置としている。また、曲線の内軌側レール105は通常レールより頭部の幅の広のものとし、曲線の内軌側車輪102のレール105との接点位置L13を得て、その車輪の直径D13が内軌車輪転動直径になることにより急曲線への適用ができる鉄道急曲線軌道となっている。図中、符号108はレール締結具を示す。
More specifically, as shown in FIG. 16, the curved
ここで、特許文献1の発明の不具合その1として、曲線の内軌側枕木107と曲線の外軌側枕木106とが分断されているため、それぞれのレール傾斜角度C,Dの設定値に対して精度を確保した据付けが困難である。
Here, as the
不具合その2として、曲線の内軌側枕木107と曲線の外軌側枕木106とが分断されているため、それぞれのレール104,105に作用する横圧によりレール小返り方向の支持剛性を確保することが困難となる。よって、内外軌レール104,105に作用する横圧により内外軌レール104,105が傾斜し易くなるため、外軌車輪転動直径D11と内軌車輪転動直径D13が変動することにより走行が不安定になる。
As the second problem, since the curved inner rail side sleeper 107 and the curved outer
不具合その3として、レール傾斜角度C,Dの設置状態を示す表示機能を設けることができないため、保線レール調整作業時にレール傾斜角度C,Dの測定が必要となるなどレール調整作業も困難なると共に作業時間、費用もかかる。それに伴いレール削正も困難である。 As the third problem, since it is not possible to provide a display function for indicating the installation state of the rail inclination angles C and D, the rail adjustment work becomes difficult, for example, it is necessary to measure the rail inclination angles C and D during the track maintenance rail adjustment work. Work time and cost are also required. As a result, rail correction is also difficult.
不具合その4として、曲線の内軌側レール105を通常レールより頭部の幅の広い特殊レールを使用して内軌側車輪転動直径を小さくする必要がある関係上、特殊レールの調達性、ロングレール化のための異型断面間のレール結合溶接等の問題が有る。
以上の通り特許文献1の提案に係る発明を実施する場合、それぞれの不具合を解決する必要がある。
As described above, when the invention according to the proposal of
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、急曲線走行時において、車輪のすべりを抑制して車輪を安定的に走行させることができるレール保持装置を提供することを主たる目的とし、さらにレールの傾斜角度表示、保守調整、レール削正が容易にできる鉄道急曲線軌道用のレール保持装置を提供することをも目的としている。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and it is a main object of the present invention to provide a rail holding device that can stably move a wheel while suppressing slippage of the wheel during sharp curve traveling. In addition, another object of the present invention is to provide a rail holding device for a railway sharply curved track that can easily display the inclination angle of the rail, perform maintenance adjustment, and correct the rail.
本発明のレール保持装置は、内側レールの傾斜を調整する傾斜機構とレール締結具とを備えてなるレール保持装置であって、前記傾斜機構は、前記内側レールの長手方向に沿って円弧形状の凹面に形成されたベースプレートと、前記ベースプレートの凹面と嵌合する円弧形状の凸面とされたタイプレートと、前記タイプレートを所定傾斜位置で固定する固定具とを有することを特徴とする。 The rail holding device of the present invention is a rail holding device including a tilt mechanism that adjusts the tilt of the inner rail and a rail fastener, and the tilt mechanism has an arc shape along the longitudinal direction of the inner rail. It has a base plate formed on a concave surface, a tie plate that is an arc-shaped convex surface that fits into the concave surface of the base plate, and a fixture that fixes the tie plate at a predetermined inclined position.
本発明のレール保持装置においては、ベースプレートの円弧状の中心位置が、レール踏面より0mm−300mmの範囲とされ、スラックも設定可能なように構成されてなるのが好ましい。 In the rail holding device of the present invention, it is preferable that the arcuate center position of the base plate is in a range of 0 mm to 300 mm from the rail tread surface and slack can be set.
また、本発明のレール保持装置おいては、ベースプレートがタイプレートの傾斜位置を位置決めする突起を円弧面の長手方向に有し、タイプレートが前記突起と嵌合する複数の溝を円弧面の長手方向に有していたり、タイプレートが自己の傾斜位置を位置決めする突起を円弧面の長手方向に有し、ベースプレートが前記突起と嵌合する複数の溝を円弧面の長手方向に有していたり、タイプレートの傾斜を調整する傾斜調整ボルトを有し、前記傾斜調整ボルトの捩じ込み量を調整することにより、前記タイプレートの傾斜が調整されるようにされていたりするのが好ましい。 Further, in the rail holding device of the present invention, the base plate has a protrusion for positioning the tilt position of the tie plate in the longitudinal direction of the arc surface, and the tie plate has a plurality of grooves fitted with the protrusion in the longitudinal direction of the arc surface. The tie plate has a protrusion in the longitudinal direction of the circular arc surface, and the base plate has a plurality of grooves in the longitudinal direction of the circular arc surface. It is preferable that an inclination adjusting bolt for adjusting the inclination of the tie plate is provided, and the inclination of the tie plate is adjusted by adjusting the screwing amount of the inclination adjusting bolt.
さらに、本発明のレール保持装置おいては、タイプレートの傾斜を表示する傾斜表示手段を有するのが好ましい。 Furthermore, the rail holding device of the present invention preferably has an inclination display means for displaying the inclination of the tie plate.
さらに、本発明のレール保持装置おいては、ベースプレートとタイプレートとがボルト・ナットにて締結されるのが好ましい。 Furthermore, in the rail holding device of the present invention, it is preferable that the base plate and the tie plate are fastened with bolts and nuts.
しかして、本発明のレール保持装置は、鉄道軌道に備えられる。 Therefore, the rail holding device of the present invention is provided on a railway track.
本発明はかかる構成とされているところから、急曲線の内軌側のレールを所望位置に傾斜させることができるという優れた効果を奏する。 Since this invention is set as this structure, there exists the outstanding effect that the rail of the inner track side of a sharp curve can be inclined to a desired position.
また、本発明の好ましい形態は、スラックも設定できたり、傾斜位置の表示もなし得たりするという優れた効果を奏する。 Moreover, the preferable form of this invention has the outstanding effect that a slack can also be set and an inclination position can be displayed.
その結果、急曲線軌道を容易に敷設・管理・保守ができるという優れた効果も得られる。 As a result, it is possible to obtain an excellent effect that a sharply curved track can be easily laid, managed and maintained.
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。 Hereinafter, although the present invention is explained based on an embodiment, referring to an accompanying drawing, the present invention is not limited only to this embodiment.
実施形態1
本発明の実施形態1のレール保持装置S1を図1から図4に示す。図1に示すように、急曲線の内軌側レール(内側レール)5と外軌側レール(外側レール)4は一本の枕木8上に設置され、急曲線を走行するときに生ずる遠心力と車両の重力の合力に釣り合うように急曲線の外軌側レール4を持ち上げ、角度Aを持つようにしている。一方車輪については、車輪の外周でレールに接する踏面には基準線K(図5参照)付近の角度Bの勾配を持っている。車輪のフランジとレールとの間には僅かな隙間を持っているが、曲線軌道においても車輪は転がることで直進しようとするので、急曲線の外軌側レール4と外軌側車輪1のフランジの隙間はなくなり、外軌側車輪1の内面側からL1の位置で車輪とレールが接してそこで転動する。
A rail holding device S1 according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. As shown in FIG. 1, a sharply curved inner rail (inner rail) 5 and an outer rail (outer rail) 4 are installed on a
したがって、その車輪1の直径D1が外軌車輪転動直径である(図6参照)。急曲線の内軌側レール5は、内軌側レールの傾斜機構9により内軌側車輪2の基準線K付近の踏面勾配より大きい角度Dに傾斜させた設置としている。
Therefore, the diameter D1 of the
図2に示すように、内軌側レール5の傾斜機構9のベースプレート14およびタイプレート13の円弧状取り付け部の円弧形状の中心位置をレール踏面より0mm−300mmの位置に設置することにより、内軌側レール5を傾斜させることで傾斜量に応じてスラックも同時に設けることができる。よって、通常レールを使用してもスラック量Eにより急曲線の内軌側車輪2のレール5との接点位置L3を得て、その車輪の直径D3が内軌車輪転動直径になることにより急曲線への適用ができる鉄道急曲線軌道となっている(図5参照)。
As shown in FIG. 2, the center position of the arc shape of the
ところで、社会的な要求として、都市鉄道における郊外線の高速運転のため高速走行安定性を確保させると共に、市街への地下鉄等への乗り入れのため急曲線通過が必要不可欠になっており、そのために曲線通過性能を高めることが強く求められている。また、フル規格新幹線と在来線の直通運転が出来るミニ新幹線においても高速走行安定性と曲線通過性能を高めることが強く求められている。 By the way, as a social requirement, high-speed driving stability is ensured for high-speed operation of suburban lines in urban railways, and it is indispensable to pass a sharp curve for entering the subway to the city. There is a strong demand to improve the curve passing performance. In addition, there is a strong demand for improving high-speed running stability and curve-passing performance on the mini Shinkansen that allows direct operation of full-standard Shinkansen and conventional lines.
そこで、図5に示すように、本発明に最適な下記の車輪踏面形状を組み合わせることでより効果が発揮される。最適な車輪踏面形状として、直線路での高速走行安定性を確保するため、直線路走行においてレールと接触する部分である基準線K付近の角度Bの勾配を1/30〜1/15の小さな傾きとする。そして、曲線路、急曲線路での曲線通過性能を確保させるため、基準線Kより内側で車輪フランジ部までの車輪踏面形状(車輪内面から約65mm)を踏面より外側方向に中心位置がある数本の円弧(半径R1,R2,R3)を接続させた踏面形状とし、基準線Kより車輪外面までの車輪踏面形状(車輪外面から約60mm)を踏面より内側方向に中心位置がある数本の円弧(半径R4,R5)を接続させた踏面形状とすることで内外軌車輪回転半径差を獲得できる。このような車輪踏面形状と内軌側レール5の傾斜機構9によるレール傾斜、スラック設定を組み合わせることで相反する高速走行安定性、曲線通過性能を満足させることができる。
Then, as shown in FIG. 5, the effect is more exhibited by combining the following wheel tread shape optimal for the present invention. As an optimal wheel tread shape, in order to ensure high-speed running stability on a straight road, the gradient of the angle B in the vicinity of the reference line K, which is a portion in contact with the rail in straight road running, is as small as 1/30 to 1/15. Inclination. In order to ensure the curve passing performance on the curved road and the sharp curve road, the number of the wheel tread shape (about 65 mm from the wheel inner surface) to the wheel flange portion inside the reference line K and the center position in the outer direction from the tread surface. The shape of the tread is formed by connecting two arcs (radius R1, R2, R3), and the wheel tread shape from the reference line K to the outer surface of the wheel (about 60 mm from the outer surface of the wheel) is centered in the inner direction from the tread. The inner and outer gauge wheel rotation radius difference can be obtained by making the tread surface shape connected with arcs (radius R4, R5). Combining such a wheel tread surface shape with rail inclination and slack setting by the
これらに、図2に示すように、内軌側レール5を従来から鉄道用に使用されている軌道パッド12a、締結ボルト12b、ナット12c、座金12d、主ばね12eからなるレール締結具12によりタイプレート13の上面へ設置でき、タイプレート13下面には円弧形状の凸形の取り付け面として、枕木8のベースプレート14を該円弧形状と嵌合する凹形溝の取付面とした。よって、枕木8に対してタイプレート13を傾斜させることができ、タイプレート13は埋込栓15にセットした取付ボルト16、ナット17、座金18で枕木8にボルト結合で据付けできる構造となっている。これら、内軌側レール5の傾斜機構9には枕木8のベースプレート14の円弧形状の凹形溝に角型の凸部突起14aをレール長手方向に設け、それに嵌合するラック状の溝をタイプレート13取付面に凹部溝13cを数本設けると共に、取付部13aに長孔部13bを設けたことにより、内軌側レール5の傾斜を設定できると共に、タイプレート13の凹部溝13cの側面にレールの傾斜角度表示を勾配表示(例えば1/40の勾配であれば1と表示)した刻印部13d(刻印又はラベル)で内軌側レール5の傾斜状態を表示することが特徴の鉄道急曲線軌道用のレール締結機構9である。
As shown in FIG. 2, the inner
前記説明から、刻印部13dが傾斜表示手段を構成することが理解される。
From the above description, it is understood that the marking
なお、凸部突起をタイプレート13に設け、凹部溝をベースプレート14に設けてもよい。
Note that the convex protrusions may be provided on the
しかして、レールは列車走行時に車輪の転がり接触を受ける。車輪の転がり接触を受ける回数が多くなると、レール頭頂面の表面が金属疲労する。また、車両の駆動・制動時に車輪が空転・滑走すると、摩擦熱によってレール頭頂面の表層部が硬くて脆い金属組織(白色層)に熱変態する。この金属疲労や白色層を起点としてき裂が発生する。このき裂を除去するためにレール削正が必要となる。 Thus, the rail receives rolling contact when the train travels. When the number of times of rolling contact with the wheel increases, the surface of the rail top surface is fatigued. Further, when the wheels are idling or sliding during driving / braking of the vehicle, the surface layer of the rail top surface is thermally transformed into a hard and brittle metal structure (white layer) by frictional heat. Cracks occur starting from this metal fatigue or white layer. Rail removal is required to remove this crack.
図3に示すように、その時に傾斜機構9をレール持上げボルト19を利用してホイストなどにより枕木8より浮かせ、直線軌道のレール傾斜(タイプレート角1/40)に戻すことによりレール削正作業が容易に実施できる。これに対し、特許文献1に係る発明では、緩和曲線軌道部のレール傾斜を戻すことが困難であるので、レール削正作業が容易ではない。
As shown in FIG. 3, at this time, the
実施形態2
本発明の実施形態2に係る急曲線軌道用のレール保持装置S2を、図7および図8に示す。実施形態1との相違点は、図2,図3の埋込栓15でタイプレート13を枕木8に固定する方法ではなく、より強固な結合と緩み止め効果とをより発揮させるため、ピッチの細かい取付ボルト20、ナット17、座金18、座金21で据付けできる構成としている。
A rail holding device S2 for a sharply curved track according to the second embodiment of the present invention is shown in FIGS. The difference from the first embodiment is not the method of fixing the
実施形態3
本発明の実施形態3に係る急曲線軌道用のレール保持装置S3を、図9から図12に示す。実施形態1,2との相違点は、タイプレート23側面にブラケット部23cを設けてベースプレート24のボルト掛金部24aに、先端がフック状とされた傾斜調整ボルト22aの先端を引掛けて球面座付ナット22bで内軌側レール5を傾斜・調整・位置決めできる構成となっている。図11中、符号23aは取付部を示し、符号23bは長孔部を示す。
A rail holding device S3 for a sharply curved track according to
また、内軌側レール傾斜表示としてタイプレート23側面に矢印ポインター25aを、ベースプレート24に勾配表示(例えば1/40の勾配であれば1と表示)した目盛板25bを取り付けたことを特徴とした鉄道急曲線軌道用のレール保持装置S3である。
前記説明から、矢印ポインター25aと目盛板25bとにより傾斜表示手段が構成されることが理解される。
Further, as an inner rail side rail inclination display, an
From the above description, it is understood that the tilt display means is constituted by the
また、実施形態3の変形例その1(S3−1)として、図13に示すように、レール締結具12を一般的に使用されている他事例を内軌側レールの傾斜機構11に組み合わせた構造である。
Further, as a modification example 1 (S3-1) of the third embodiment, as shown in FIG. 13, another example in which the
実施形態3の変形例その2(S3−2)として、図14に示すように、ベースプレート28に起立形成されたボルト掛金部28aに球面座付傾斜調整ボルト22c、球面座金22dと球面座付ナット22bで内軌側レール5を傾斜・調整・位置決めできる構成となっている。
As modification 2 (S3-2) of the third embodiment, as shown in FIG. 14, a bolt latch portion 28a formed upright on a
実施形態4
本発明の実施形態4に係る急曲線軌道用のレール保持装置S4を、図15に示す。実施形態1−3との相違点は、枕木方式の軌道でなくスラブ方式の軌道に適用できるよう内軌側レール5の傾斜機構9の下側部分をスラブ盤26に箱抜きし、その部分にコンクリート等の充填材27で軌道を構成した鉄道急曲線軌道用のレール保持装置S4である。
FIG. 15 shows a rail holding device S4 for a sharply curved track according to the fourth embodiment of the present invention. The difference from the embodiment 1-3 is that the lower part of the
本発明は、鉄道に適用できる。 The present invention can be applied to railways.
1 外軌側車輪
2 内軌側車輪
3 車軸
4 外軌側レール
5 内軌側レール
6 外軌側の枕木
7 内軌側の枕木
8 枕木
9,10,11 傾斜機構
12 レール締結具
12a 軌道パッド
12b,12f 締結ボルト
12c ナット
12d 座金
12e,12g 主ばね
12h ばね受台
13 タイプレート
13 a 取付部
13 b 長孔部
13 c 凹部溝
13 d 刻印部
14 ベースプレート
14a 凸部突起
15 埋込栓
16、20 取付ボルト
17 ナット
18、21 座金
19 レール持ち上げボルト
22a 傾斜調整ボルト
22 b 球面座付ナット
22c 球面座付傾斜調整ボルト
22 d 球面座金
23 タイプレート
23a 取付部
23b 長穴部
23c ブラケット部
24,28 ベースプレート
24a,28a ボルト掛金部
25 内軌側レール傾斜表示
25a 矢印ポインター
25b 目盛板
26 スラブ盤
27 充填材
A 軌道の傾斜
B 車輪の踏面の傾斜
C 外軌側レールの傾斜(タイプレート角)
D 内軌側レールの傾斜
E 内軌側レールのスラック量
K 基準線
R1,R2,R3 半径
S レール保持装置
DESCRIPTION OF
D Inclination of inner rail side rail E Slack amount of inner rail side rail K Reference line R1, R2, R3 Radius S Rail holding device
Claims (8)
前記傾斜機構は、前記内側レールの長手方向に沿って円弧形状の凹面に形成されたベースプレートと、前記ベースプレートの凹面と嵌合する円弧形状の凸面とされたタイプレートと、前記タイプレートを所定傾斜位置で固定する固定具とを有することを特徴とするレール保持装置。 A rail holding device comprising a tilt mechanism for adjusting the tilt of the inner rail and a rail fastener,
The tilt mechanism includes a base plate formed in an arc-shaped concave surface along the longitudinal direction of the inner rail, an arc-shaped convex surface that fits into the concave surface of the base plate, and a predetermined tilt of the tie plate. A rail holding device comprising: a fixture for fixing at a position.
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