JP5314447B2 - 鉄道用枕木 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道用枕木に関する。

鉄道用枕木として木製のものに代わり、コンクリート製枕木が現在主流になっている。
しかし、コンクリート製枕木は、コストは安いが、制振性や防音性に問題があるとともに、重量が重く敷設作業性が悪いという問題がある。
一方、コンクリート製枕木に比べ、軽量で、制振性や防音性には優れる繊維状集合体、熱硬化性樹脂と粒状充填材からなる芯材の周囲を繊維補強された熱硬化性発泡体からなる枕木（特許文献１参照）などの複合枕木が提案されているが、このような複合枕木の場合、コストの点で問題があるとともに、コンクリート製のものに比べ、制振性や防音性には優れるものの十分なものではない。

特開2000‐167966号公報

本発明は、上記事情に鑑みて、低コストで、軽量で高い制振性や防音性等の機能を持たすことができる鉄道用枕木を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項１の枕木」と記す）は、底面構成部と側面構成部と木口面構成部とが繊維補強樹脂で形成され、レールの座面を受けるとともに、レールの締結治具を固定するレール支持部が、前記底面構成部と側面構成部とに接した状態で樹脂成形体で形成されていて、この樹脂成形体以外の部分に、少なくとも枕木上部側が開口した充填用凹部が形成され、この充填用凹部内に多数の固形物が充填されている鉄道用枕木であって、共通の側壁を有して隣接して設けられた複数の充填用凹部が形成され、前記側壁が繊維補強樹脂で形成されているとともに、前記充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいることを特徴としている。

本発明の請求項２に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項２の枕木」と記す）は、底面構成部と側面構成部と木口面構成部とが繊維補強樹脂で形成され、レールの座面を受けるとともに、レールの締結治具を固定するレール支持部が、前記底面構成部と側面構成部とに接した状態で樹脂成形体で形成されていて、この樹脂成形体以外の部分に、少なくとも枕木上部側が開口した充填用凹部が形成され、この充填用凹部内にゲル状樹脂組成物又は吸音用の繊維シートが入れられている鉄道用枕木であって、共通の側壁を有して隣接して設けられた複数の充填用凹部が形成され、前記側壁が繊維補強樹脂で形成されているとともに、前記充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいることを特徴としている。

本発明の請求項３に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項３の枕木」と記す）は、請求項１の枕木において、固形物が、バラスト、珪砂、砂れき、膨張頁岩、樹脂成型体の粉砕片、木材粉砕片の少なくとも一種類であることを特徴としている。

本発明の請求項４に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項４の枕木」と記す）は、請求項１〜請求項３のいずれかの枕木において、底面構成部の充填用凹部を下方から臨む位置に水抜き孔が穿設されていることを特徴としている。

本発明の請求項５に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項５の枕木」と記す）は、請求項１〜請求項４のいずれかの枕木において、枕木上面側から下面側に貫通するてん充材供給孔を備えていることを特徴としている。

本発明の請求項６に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項６の枕木」と記す）は、請求項１〜請求項５のいずれかの枕木において、側面構成部に充填用凹部に連通する貫通孔を備えていることを特徴としている。

本発明の請求項７に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項７の枕木」と記す）は、請求項１〜請求項６のいずれかの枕木において、側面構成部が側面構成部の長手方向に連続する凹溝状部を外面側に備えることを特徴としている。

本発明の請求項８に記載の鉄道用枕木（以下、「請求項８の枕木」と記す）は、請求項１〜請求項７のいずれかの枕木において、充填用凹部内に固体状消火剤が充填されていることを特徴としている。

本発明において繊維補強樹脂に用いられる繊維としては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維などが挙げられる。また、繊維の形状も特に限定されず、例えば、ロービング、クロス、マット、チョップドストランドなどが挙げられる。

本発明において、繊維補強樹脂に用いられる樹脂としては、特に限定されず、熱硬化性樹脂でも良いし、熱可塑性樹脂でも構わないが、熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレア樹脂などが挙げられ、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンなどが挙げられる。

また、上記繊維補強樹脂中には、必要に応じて、例えば、ガラスチョップ繊維、ＦＲＰ粉砕片、珪砂、フライアッシュ、炭酸カルシウム、膨張頁岩、樹脂ペレットなどの固体充填材を混合していても構わない。
底面構成部、側面構成部および木口面構成部の厚さは、特に限定されないが、薄すぎると、枕木としての強度に問題がでるおそれがあり、厚すぎると、コストダウンの効果が少なくなるので、３mm以上５０mm以下が望ましい。

レール支持部の形状及び大きさは、レールの座面及び締結治具を支持できる大きさであれば、特に問わない。
レール支持部は、特に限定されないが、枕木としての一体性を出す為に、底面構成部および側壁構成部と接しており、かつ、接着されていることが望ましい。

レール支持部としては、レールの座面及び締結治具を支持できれば、特に限定されないが、例えば、繊維状集合体や粒状の充填材と熱硬化性樹脂とから形成されることが好ましい。
また、レール支持部を、繊維状集合体や粒状の充填材と熱硬化性樹脂とから形成する場合、圧縮強度が十分でなくなるおそれがあるため、その密度を密度０. ５ｇ／ｃｍ³ 以上とすることが好ましい。そして、レール支持部を、繊維状集合体や粒状の充填材と熱硬化性樹脂とから形成する場合、少ないと圧縮や締結の疲労強度が弱くなり、多すぎても圧縮強度が弱くなるおそれがあるため、熱硬化性樹脂の配合比率を、重量比率で２０％以上７０％以下とすることが好ましい。
また、本発明の鉄道用枕木は、レールが、一般的に軌間側に１：４０の傾斜で傾いていて設置されるため、レール支持部のレールの座面を受ける部分を、予め軌間側に傾いた状態に形成しても構わない。
また、本発明の鉄道用枕木は、レール支持部に、レールの締結用の治具や治具を固定するための雌ねじが一体化されていても構わない。この治具や雌ねじは、枕木成型時に同時に一体化されても良いし、後加工で一体化しても構わない。

なお、上記レール支持部を構成する熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、たとえば、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
上記レール支持部を構成する繊維状集合体とは、例えば、ガラスウール、ロックウール、長繊維不織布、フェルト、バルキー糸などの、ランダムに長繊維が集結したものが広く含まれるものであり、繊維の材質としてはガラス繊維、炭素繊維、合成有機繊維、天然繊維、鉱物繊維が挙げられ、ガラスウール、ロックウールが好適である。

充填用凹部の大きさ、形状及び数は、特に限定されないが、軽量化を図るため、総容積ができるだけ大きくなるように設けることが好ましい。
しかし、１つの充填用凹部をあまり大きくしすぎると、強度的に問題が出るおそれがあるため、共通の側壁を有して隣接して設けられた複数の充填用凹部を備え、前記側壁が繊維補強樹脂で形成されているようにすることが好ましく、充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいることがより好ましい。

なお、ハニカム状とは、正六角形の開口が規則正しく並んでいるだけでなく、細長い六角形や一部、五角形や四角形や円や楕円が混じっても構わない。また、グレーチング状とは、正方形の開口が規則正しく並んでいるだけでなく、長方形や一部、五角形や四角形や円や楕円が混じっても構わない。
また、充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいる構成とした場合、上記充填用凹部の大きさは、特に限定されないが、最大長が３０mm以上５００mm以下のものが望ましい。すなわち、充填用凹部の大きさが小さすぎると成形が困難となり、大きすぎると、強度的に問題がでるおそれがあるとともに、枕木の所定の大きさに収まらなくなるおそれがある。

充填用凹部の側壁の厚さは、特に限定されないが、薄すぎると、枕木全体の強度が低下する為、３mm以上が望ましい。
充填用凹部の垂直方向の高さは、特に限定されないが、枕木としての一体性を出す為には、充填用凹部の下端が、底面構成部と接していて、接着されていることが望ましい。

さらに、底面構成部の充填用凹部を下方から臨む位置には、請求項８の枕木のように、雨水などの水分を抜くために水抜き孔を穿設しておくことが好ましい。
水抜き孔の大きさは、特に限定されないが、小さすぎると、詰まってしまうおそれがあり、大きすぎると、底面の強度が低くなるおそれがあるので、最大径が３mm以上５０mm以下が望ましい。又、穴の形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、六角形、四角形などが挙げられる。
水抜き孔の数は、特に限定されないが、各充填用凹部が、底面構成部と接していて、接着されている場合、水を抜く為という性質上、充填用凹部ごとに、少なくとも1つ以上設けることが望ましい。

請求項５の枕木において、てん充材供給孔は、てん充材を枕木直下のバラスト製道床内に供給することができるとともに、枕木自体の機能を阻害しなければ、その位置、大きさは特に限定されないが、大きさは、直径１０mm〜３０mm程度とすることが好ましく、枕木の長手方向に略均等に設けられていることが好ましい。因みに、枕木の底面積が４０００cm2とするとともに、１つのてん充材供給孔の大きさを直径１０mm〜３０mm程度としたとき、てん充材供給孔の個数は、５〜１６０個程度とすることが好ましい。
なお、充填用凹部においては、てん充材供給孔と水抜き孔を兼用としても構わない。また、レール支持部のレール締結部の近傍には、垂直にてん充材供給孔を設けることが困難であるので、てん充材供給孔を傾斜させて形成するようにしても構わない。
てん充材としては、てん充材供給孔からバラスト製の道床内にうまく浸透し、その後バラストを固めて、列車の振動荷重でバラストが細粒化や側面流動を起こして、軌道が不安定になる事を防ぐことができれば、特に限定されないが、例えば、ＣＡ（コンクリート アスファルト）モルタル、ポリエステルが好ましい。

固形物は、列車が発生する音を枕木の表面で反射させてしまい、騒音が大きくなるのをより効率よく防止するために充填用凹部内に充填されるもので、このような固形物としては、特に限定されないが、例えば、請求項２の枕木のように、バラスト、珪砂、砂れき、膨張頁岩、樹脂成型体の粉砕片、木材粉砕片のいずれかを単独で、あるいは複数混合して用いることができる。また、樹脂成型体の粉砕片を用いるようにしても構わない。

固形物の大きさとしては、特に限定されないが、小さすぎるとポーラスな状態にしにくく、大きすぎると充填の効果がないため、最大径で５mm以上７０mm以下のものを用いることが好ましい。
なお、固形物は、固められていても構わないし、固められていなくても構わない。
固める場合、熱硬化性樹脂やコンクリート、あるいは、ゲル状の樹脂を用いて固めることが考えられる。粒状固形物は、全量を固めていても構わないし、一部だけ、例えば、飛散しないように、枕木の上部側のみ固めていても構わない。

請求項２の枕木において、ゲル状樹脂組成物は、吸音性を付与するために充填用凹部内に入れられるもので、このようなゲル状樹脂組成物として、特に限定されないが、例えば、変性ウレタン樹脂系ゲル（住化バイエルウレタン社製ポリオール０６１０、MDI スミジュールPF、１．４‐ブタンジオール）、スライム（ポリビニルアルコール、水、硼砂からなる）等が挙げられる。
また、ゲル状樹脂組成物としては、特に限定されないが、例えば、粘弾性のtanδが、０．０５以上が好ましい。すなわち、tanδが０．０５未満であると、目的とする振動減衰効果が十分得られないそれがある。
ゲル状樹脂組成物には、必要に応じて、例えば、珪砂、樹脂切削粉、バーミキュライト、フライアッシュ、炭酸カルシウム、チョップドガラス繊維、ゴムチップなどの充填材を混合しても構わない。

また、請求項２の枕木において、繊維シートは、吸音性を付与するために充填用凹部内に入れられるもので、このような繊維シートとしては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、綿繊維、合成樹脂繊維、カーボン繊維などの織布や不織布が挙げられ、グラスウールなどの予め接着剤で繊維同士がある程度連結されたものでも構わない。
さらに、上記繊維シートは、上記固形物の下側に敷いたり、固形物と固形物との間に介在させたり、固形物の上に敷くなどして固形物とともに充填用凹部に入れられるようにしても構わない。

請求項６の枕木において、貫通孔は、例えば、枕木をコンクリートスラブの上に配置して使用される場合などのように、枕木の側面がバラストやコンクリートに埋め込まれていずむき出しにして使用され、充填用凹部にポーラス状の吸音性を有する固形物を充填した場合において、吸音性能を向上させる目的で設けられる。
すなわち、枕木の側面に貫通孔を設けて充填用凹部の上部開口とつなげることにより、吸音する面積を増加させて、吸音性能を向上させることができる。

上記貫通孔の形状、大きさ及び位置は、特に限定されないが、大きさ（開口率）は、充填用凹部を臨む側壁構成部の面積の０．２％以上１０％以下の大きさとすることが好ましい。すなわち、貫通孔が小さすぎると吸音の効果が小さく、大きすぎると、側壁構成部の強度が低下し、枕木構造を保持する機能が低下するとともに、充填用凹部内に充填する固形物によるが、粒状体や繊維を配置する場合、これらがこぼれてしまうおそれがある。
なお、こぼれないように貫通孔を目の粗いネットやフィルターなどで覆うようにしても構わない。
貫通孔の位置は、枕木をコンクリートスラブに固定する場合、枕木の下方が、コンクリートスラブ内に埋め込まれることが多いため、枕木の上端近傍に設けることが好ましい。

請求項７の枕木において、凹溝状部は、コンクリートスラブに枕木を埋め込んだ場合、枕木にアップリフトがかかったときに枕木が浮き上がらないために設けられ、溝の深さは、特に限定されないが、５mm以上３０mm以下が好ましい。すなわち、溝が浅すぎると浮き上がり防止効果が低く、大きすぎると、枕木の性能が低下する。

請求項８の枕木において、固体状消火剤としては、特に限定されないが、例えば、列車火災が発生した場合、火災によって生じる熱により消火剤から消火性の気体が発生して消火することができるものが好ましい。
上記のように、消火性の気体が発生する消火剤としては、特に限定されないが、例えば、炭酸水素ナトリウムや硫酸銅５水和物や硫酸カルシウムの水和物などが挙げられる。
また、消火剤は、単独で充填用凹部内に充填されても構わないし、バラスト、珪砂、砂れき、膨張頁岩、樹脂成型体の粉砕片、木材粉砕片、ゲル状樹脂組成物、繊維シート等と混合状態で充填用凹部内に充填されても構わない。消火剤やその混合物の形状は、特に限定されないが、通常時の空気中の水分等で劣化しないように、防湿剤として金属石鹸やシリコーンオイルを混合して粒状にしたものが挙げられる。

また、本発明の枕木においては、制振性を付与するために、底面構成部材の下面の少なくとも一部に底面構成部材より弾性率が低い材料からなる層が積層してもよい。
底面構成部材より弾性率が低い材料からなる層（以下、「弾性体層」と記す）を構成する弾性体としては、特に限定されないが、例えば、ウレタン樹脂系エラストマー、オレフィン樹脂系エラストマー、アクリル樹脂系エラストマー、シリコーン樹脂系エラストマー、天然ゴムなどが挙げられ、弾性体のチップを樹脂で固めたものでも構わない。弾性体のチップを固める樹脂は、熱硬化性樹脂でも良いし、熱可塑性樹脂でも構わない。又、それらの素材が繊維で補強されていても構わないし、固形充填材が混合されていても構わない。

弾性体層が配置されている位置は、特に限定されないが、一般的にレール座面の下方に最も荷重がかかり、その荷重が、枕木の下部構造に伝わるので、少なくともレール座面の下方に配置されていることが望ましい。
弾性体層を構成する弾性体の厚さや柔らかさは、特に限定されないが、たわみが大きすぎると、列車の走行の安定性が損なわれる為、例えば、枕木に垂直荷重が１０トン掛かったときにたわみが１０mm以下であるように弾性体層を設けることが望ましい。又、たわみが小さすぎると、振動低減の効果が小さすぎるので、その時のたわみが０．５mm以上であることが望ましい。

さらに、本発明の枕木においては、載荷荷重により耐えることができるように、枕木の長手方向に平行に補強繊維が配向している構成としてもよい。
枕木の長手方向に平行な補強繊維の成分の量は、特に問わないが、補強繊維の重量が樹脂１００重量部に対して５０重量部以上とすることが好ましい。すなわち、補強繊維の量が少なすぎると、十分な補強効果を得られないおそれがある。

また、本発明の枕木においては、充填用凹部内に必要に応じてポーラス状の成型体を充填するようにしても構わない。
ポーラス状の成型体とは、特に限定されないが、例えば、ウレタン樹脂やフェノール樹脂からなる連通発泡体などが挙げられる。連通発泡体の場合、その発泡倍率は、低すぎると、空隙が少なく、吸音効果が低くなるので、望ましくは、２倍発泡以上である。

なお、鉄道用枕木の必要な基本機能は、列車の荷重を枕木の下部構造（バラストやコンクリート）に分散して伝えること、その際に発生する圧縮応力や、特に下部構造がバラストの場合に発生する曲げ応力に耐える強度を有すること、レールを締結する治具を固定して、レールを保持する強度を有すること、レール間の距離を保持することが出来ることがある。したがって、これらの機能を有していれば、特に枕木の形状は、特に限定されない。

以上のように、請求項１の枕木は、底面構成部と側面構成部と木口面構成部とが繊維補強樹脂で形成され、レールの座面を受けるとともに、レールの締結治具を固定するレール支持部が、前記底面構成部と側面構成部とに接した状態で樹脂成形体で形成されていて、この樹脂成形体以外の部分に、少なくとも枕木上部側が開口した充填用凹部が形成され、この充填用凹部内に多数の固形物が充填されている鉄道用枕木であって、共通の側壁を有して隣接して設けられた複数の充填用凹部が形成され、前記側壁が繊維補強樹脂で形成されているとともに、前記充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいるので、中実のものに比べ、低コスト化を図ることができるとともに、充填用凹部に充填された多数の固形物による制振効果及び固形物間に生じる隙間での吸音効果によって、防音性や制振性が優れた枕木とすることができる。しかも、コンクリート製のものに比べ、軽量化を図ることができる。

請求項２の枕木は、底面構成部と側面構成部と木口面構成部とが繊維補強樹脂で形成され、レールの座面を受けるとともに、レールの締結治具を固定するレール支持部が、前記底面構成部と側面構成部とに接した状態で樹脂成形体で形成されていて、この樹脂成形体以外の部分に、少なくとも枕木上部側が開口した充填用凹部が形成され、この充填用凹部内にゲル状樹脂組成物又は吸音用の繊維シートが入れられているので、ゲル状樹脂組成物又は吸音用の繊維シートによってレールを伝わる振動音が吸音されて静かな軌道とすることができる。

しかも、請求項１および請求項２の枕木は、共通の側壁を有して隣接して設けられた複数の充填用凹部を備え、前記側壁が繊維補強樹脂で形成されている構成、および、充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいる構成とすることによって、軽量化を図りながら充填用凹部及び枕木自体の強度を高めることができる。

また、請求項４の枕木のように、底面構成部の充填用凹部を下方から臨む位置に水抜き孔が穿設されている構成とすれば、充填用凹部内に雨水がたまらない。

また、請求項５の枕木のように、枕木上面側から下面側に貫通するてん充材供給孔を備えている構成とすれば、バラスト製の道床上に枕木を設置し、枕木上方からてん充材供給孔を介して枕木直下にてん充材を供給して枕木直下のバラストを固めることができる。
すなわち、道床を構成するバラスト全体を固めても構わないが、本来列車の荷重を受けて、バラストが沈み込むのを防ぐ必要がある箇所は、枕木の下部のみであり、枕木の間にてん充材を撒くことは、不経済である。したがって、上記のように、てん充材供給孔を介して枕木直下にてん充材を供給して枕木直下のバラストのみを固めれば、てん充材の使用量を少なくできコストダウンを図ることができる。
また、てん充材を道床内に供給後、充填用凹部にバラスト、珪砂、砂れき、膨張頁岩、樹脂成型体の粉砕片、木材粉砕片、ゲル状樹脂組成物、繊維シート等を充填するようにすれば、枕木に所望の機能を付与することができる。

また、請求項６の枕木のように、側面構成部に筒状部に連通する貫通孔を備えている構成とすれば、バラスト、珪砂、砂れき、膨張頁岩、樹脂成型体の粉砕片、木材粉砕片、ゲル状樹脂組成物、繊維シート等を筒状部内に充填した場合において、吸音性能を向上させることができる。

請求項７の枕木のように、側面構成部が側面構成部の長手方向に連続する凹溝状部を外面側に備える構成とすれば、コンクリートスラブに枕木を埋め込んだ場合、枕木にアップリフトがかかったときに枕木が浮き上がらないようにすることができる。

請求項８の枕木のように、少なくともレール支持部と木口面構成部との間に充填用凹部を有し、この充填用凹部内に固体状消火剤が充填されている構成とすれば、列車火災等の際に枕木の類焼を防ぐことができるとともに、消火剤として火災によって生じる熱により消火剤から消火性の気体が発生して消火することができるものを用いた場合、発生する気体によって列車の火災を消火することも可能となる。

本発明にかかる鉄道用枕木の第１の実施の形態であって、その長手方向の中央で切断した状態の平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明にかかる鉄道用枕木の第２の実施の形態であって、その長手方向の中央で切断した状態の平面図である。 図６のＥ−Ｅ線断面図である。 図６のＦ−Ｆ線断面図である。 本発明にかかる鉄道用枕木の第３の実施の形態であって、その長手方向の中央で切断した状態の平面図である。 図９のＧ−Ｇ線断面図である。 図９のＨ−Ｈ線断面図である。 本発明にかかる鉄道用枕木の第４の実施の形態であって、その概略斜視図である。 図１３の枕木のコンクリートスラブに埋設状態の断面図である。 本発明にかかる鉄道用枕木の第５の実施の形態であって、その概略斜視図である。 図１４の断面図である。 本発明にかかる鉄道用枕木の第６の実施の形態であって、その長手方向の中央で切断した状態の平面図である。 図１６のＩ−Ｉ線断面図である。 図１６のＪ−Ｊ線断面図である。 本発明にかかる鉄道用枕木の第７の実施の形態であって、その長手方向の中央で切断した状態の平面図である。 図１９のＫ−Ｋ線断面図である。

以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１〜図５は、本発明にかかる鉄道用枕木の第１の実施の形態をあらわしている。

図１〜図５に示すように、この枕木１ａは、枕木本体部２ａと、レール支持部３ａと、充填用凹部４ａ、４ｂと、固形物である多数の砂れき５と、弾性層６とを備えている。なお、図１は枕木１ａを枕木１ａの長手方向中心線１１で切断した状態をあらわし、枕木１ａは中心線１１を挟んで対称形状になっている。
そして、枕木本体部２ａは、底面構成部２１と側面構成部２２と木口面構成部２３とを備えている。

底面構成部２１は、例えば、弾性率１１０００ＭＰａの、ガラス繊維ロービングで補強されたウレタン樹脂で形成されていて、そのバラスト上に載置した場合に安定がよいように、長手方向の中央部が両端部に比べ、上方に上がっている。
側面構成部２２は、図１、図３、図４に示すように、例えば、上端部２２ａが弾性率１１０００ＭＰａの、ガラス繊維ロービングで補強されたウレタン樹脂で形成され、それ以外の部分２２ｂが弾性率５０００ＭＰａの、ガラス繊維マットで補強されたウレタン樹脂で形成され、下端が底面構成部２１に接着一体化されている。

木口面構成部２３は、例えば、弾性率５０００ＭＰａの、ガラス繊維マットで補強されたウレタン樹脂で形成され、下端が底面構成部２１に接着一体化され、側面が側面構成部２２に接着一体化されている。

レール支持部３ａは、例えば、弾性率２０００ＭＰａの、充填材とチョップドストランドとが分散されたウレタン樹脂で形成された成形体であって、下端が底面構成部２１に接着一体化され、側面が側面構成部２２に接着一体化され、図示していないが、レールの座面を受けるとともに、レールの締結治具を固定できるようになっている。
レール支持部３ａの上面は、軌間側に１：４０の割合で傾斜しており、また、図示していないが、線ばね式の締結治具のショルダーと呼ばれる金具が、一体化されている。ショルダーとレール支持部３ａとは、レール支持部３ａで用いられているウレタン樹脂によって接着されている。
充填用凹部４ａは、木口面構成部２３とレール支持部３ａとの間に形成され、充填用凹部４ｂはレール支持部３ａとレール支持部３ａとの間に形成されている。

砂れき５は、例えば、最大径で３０mm以上６０mm以下の大きさをしていて充填用凹部４ａ、４ｂ内にポーラスな状態で充填されている。

弾性層６は、例えば、弾性率０．８ＭＰａの、ウレタン樹脂系エラストマー、オレフィン樹脂系エラストマー、アクリル樹脂系エラストマー、シリコーン樹脂系エラストマー、天然ゴムなどの軟質樹脂に固形充填材が混合されたものからなり、枕木本体部２ａを成形後、枕木本体部２ａを成形型内にセットし、弾性層６となる樹脂組成物を枕木本体部２ａの底面構成部２１の下面に沿うように射出充填することによって形成されている。

また、図示していないが、底面構成部２１及び弾性層６の充填用凹部４ａ、４ｂを臨む部分には、充填用凹部４ａと枕木外部とを連通する水抜き孔が穿設されている。

この枕木１ａは、上記のように、充填用凹部４ａ、４ｂを構成してあるので、中実の繊維強化樹脂製枕木に比べ、低コストで製造することができるとともに、充填用凹部４ａ、４ｂに砂れき５がポーラスな状態で充填されているので、砂れき５間に生じる隙間によってレールから伝わる列車の振動音等を吸音し、防音性に優れたものとしている。また、コンクリート製の枕木に比べ軽量である。

なお、図示省略するが、枕木１ａの充填用凹部４ａ、４ｂ内には、ゲル状樹脂組成物又は吸音用の繊維シートのみが入れられて、粒状固形物は入れられない場合もよく、この場合も、ゲル状樹脂組成物又は吸音用の繊維シートにより吸音効果を発揮できる。

図６〜図８は、本発明にかかる鉄道用枕木の第２の実施の形態をあらわしている。
図６〜図８に示すように、この枕木１ｂは、枕木本体部２ｂと、レール支持部３ｂ、３ｃと、充填用凹部４ｃ、４ｄ、４ｅとを備えている。なお、図６は枕木１ｂを枕木１ｂの長手方向中心線１１で切断した状態をあらわし、枕木１ｂは中心線１１を挟んで対称形状になっている。

枕木本体部２ｂは、底面構成部２４と側面構成部２５と木口面構成部２６とを備えている。
底面構成部２４と側面構成部２５と木口面構成部２６とは、それぞれ、例えば、弾性率８０００ＭＰａの、ガラス繊維ロービングで補強されたウレタン樹脂で形成されている。

レール支持部３ｂは、例えば、弾性率２０００ＭＰａの、充填材とチョップドストランドとが分散されたウレタン樹脂で形成された平面視台形をした柱状の成形体であって、下端が底面構成部２４に接着一体化されているとともに、その側面が側面構成部２５及び後述する隔壁３１に接着されている。
レール支持部３ｃは、例えば、弾性率２０００ＭＰａの、充填材とチョップドストランドとが分散されたウレタン樹脂で形成された平面視六角形をした柱状の成形体であって、下端が底面構成部２４に接着一体化されているとともに、側面構成部２５及び後述する隔壁３１に接着されている。

充填用凹部４ｃ、４ｄ、４ｅは、ハニカム状に複数形成されていて、隣接する充填用凹部４ｃ（４ｄ、４ｅ）と充填用凹部４ｃ（４ｄ、４ｅ）とは、レール支持部３ｂとレール支持部３ｃとの間に設けられた隔壁３１と同様にして形成された側壁４１を共有するように設けられている。

上記隔壁３１および側壁４１は、例えば、弾性率８０００ＭＰａの、ガラス繊維ロービングで補強されたウレタン樹脂で形成され、その下端が底面構成部２４に接着されている。
図６及び図８に示すように、底面構成部２４の各充填用凹部４ｃ、４ｄ、４ｅ内を臨む位置には、水抜き孔７が穿設されている。

この枕木１ｂは、例えば、箱型をした型内に補強繊維としてのガラスロービングを箱の底面、側面、木口面に沿って配置するとともに、側面用のガラスロービングに平行に隔壁３１および側壁４１用に３枚のガラスロービングを等間隔に配置し、各充填用凹部４ｃ、４ｄ、４ｅ形状をした入れ子型及びレール支持部３ｂ、３ｃとなる樹脂成形体を側面用ガラスロービングと隔壁３１および側壁４１用ガラスロービングとの間、あるいは、隔壁３１および側壁４１用ガラスロービングと隔壁３１および側壁４１用ガラスロービングとの間にセットしたのち、型内にウレタン樹脂組成物を注入してウレタン樹脂組成物が硬化後に入れ子型を取り除き、最後に底面構成部に水抜き孔７を穿設することによって製造することができる。

また、この枕木１ｂは、そのまま枕木として使用できるが、充填用凹部４ｃ、４ｄ、４ｅ内に第１の実施の形態のように、砂れきなどの粒状固形物を充填して防音性に優れた枕木としたり、充填用凹部４ｃ、４ｄ、４ｅ内にゲル状樹脂組成物を充填して制振性に優れた枕木としたりすることもできる。

図９〜図１１は、本発明にかかる鉄道用枕木の第３の実施の形態をあらわしている。
図９〜図１１に示すように、この枕木１ｃは、枕木本体部２ｃと、レール支持部３ｄと、充填用凹部４ｆとを備えている。なお、図１は枕木１ｃを枕木１ｃの長手方向中心線１１で切断した状態をあらわし、枕木１ｃは中心線１１を挟んで対称形状になっている。

枕木本体部２ｃは、底面構成部２７と側面構成部２８と木口面構成部２９とを備えている。
底面構成部２７と側面構成部２８と木口面構成部２９とは、それぞれ、例えば、弾性率８０００ＭＰａの、ガラス繊維ロービングで補強されたウレタン樹脂で形成されている。
レール支持部３ｄは、例えば、弾性率２０００ＭＰａの、充填材とチョップドストランドとが分散されたウレタン樹脂で形成された平面視長方形をした柱状の成形体であって、下端が底面構成部２７に接着一体化されているとともに、その側面が側面構成部２８及び後述する隔壁３２に接着されている。

充填用凹部４ｆは、グレーチング状に複数形成されていて、隣接する充填用凹部４ｆと充填用凹部４ｆとは、レール支持部３ｄとレール支持部３ｄとの間に設けられた隔壁３２と同様にして形成された側壁４２を共有するように設けられている。
上記隔壁３２および側壁４２は、例えば、弾性率８０００ＭＰａの、ガラス繊維ロービングで補強されたウレタン樹脂で形成され、その下端が底面構成部２７に接着されている。
図９及び図１１に示すように、底面構成部２７の各充填用凹部４ｆ内を臨む位置には、水抜き孔７が穿設されている。

そして、この枕木１ｃも第２の実施の形態と同様にそのまま枕木として使用できるが、充填用凹部４ｆ内に第１の実施の形態のように、砂れきなどの粒状固形物を充填して防音性に優れた枕木としたり、充填用凹部４ｆ内にゲル状樹脂組成物を充填して制振性に優れた枕木としたりすることもできる。

図１２及び図１３は、本発明にかかる鉄道用枕木の第４の実施の形態をあらわしている。
図１２及び図１３に示すように、この枕木１ｄは、側面構成部２８ａが、外壁面側にその長手方向に連続する凹溝状部２８ｂを備えるとともに、木口面構成部２９ａも凹溝状部２８ｂに連続する凹溝状部２９ｂを備える以外は、上記枕木１ａの枕木本体２ａの構成を備えている。なお、図１２及び図１３中、３ａはレール支持部、３１は隔壁、４ａは充填用凹部である。

この枕木１ｄは、上記のようになっているので、図１３に示すように、枕木１ｄをコンクリートスラブ８ａ内に埋設すれば、枕木１ｄにアップリフトがかかったときに枕木１ｄが浮き上がらないようにすることができる。

図１４及び図１５は、本発明にかかる鉄道用枕木の第５の実施の形態をあらわしている。
図１４及び図１５に示すように、この枕木１ｅは、側面構成部２８ｃの充填用凹部４ａを臨む部分に貫通孔２８ｄを設けた以外は、上記枕木１ａと同様になっている。なお、図１２及び図１３中、３ａはレール支持部、３１は隔壁である。

この枕木１ｅは、貫通孔２８ｄを備えているので、ポーラス状の吸音性を有する固形物を充填用凹部４ａ内に充填すると、吸音性能を向上させることができる。

図１６〜図１８は、本発明にかかる鉄道用枕木の第６の実施の形態をあらわしている。
図１６〜図１８に示すように、この枕木１ｆは、水抜き孔７に代えて、充填用凹部４ｆの底及びレール支持部３ｄに枕木１ｆの上下方向に貫通するてん充材供給孔７ａが穿設されている以外は、上記枕木１ｃと同様になっている。

この枕木１ｆは、てん充材供給孔７ａを備えているので、図１８に示すように、バラスト８１を基礎（図示せず）上に敷設した道床８ｂ上に、枕木１ｆを設置したのち、てん充材供給孔７ａから図１８に２点鎖線で示すように、てん充材９を供給し、枕木１ｆの直下のバラスト８１を固めるようにすれば、レール直下部のバラストが細粒化や側面流動などで減少するのを防止することができる。
すなわち、バラストが細粒化や側面流動などが起きると、レール直下部の枕木下面とバラストに隙間が開いて、列車の荷重が掛かると、枕木１ｆの中央部が上方に凸に曲がるように応力が発生し、レールが沈み込む列車走行による騒音、振動及び軌道の狂い等が生じる。したがって、上記のように、バラスト８１を固めるようにすれば、道床８ｂの補修回数を低減することができる。
しかも、バラスト８１が細粒化や側面流動によりレール及び枕木が沈み込むのを防ぐ必要がある枕木の下部のみをてん充材９によって固めることができるので、てん充材９の使用量が少なくて済み、経済的である。

図１９及び図２０は、本発明にかかる鉄道用枕木の第７の実施の形態をあらわしている。
図１９及び図２０に示すように、この枕木１ｇは、充填用凹部４ａの底に吸音性の繊維シート５０を敷くとともに、固形物としての砂れき５に代えてバラスト５ａを繊維シート５０の上に充填した以外は、上記第１の実施の形態の枕木１ａと同様になっている。

この枕木１ｇは、上記のように、枕木１ａと同様に充填用凹部４ａ、４ｂを構成してあるので、中実の繊維強化樹脂製枕木に比べ、低コストで製造することができるとともに、充填用凹部４ａ、４ｂにバラスト５ａがポーラスな状態で充填されているので、バラスト５ａ間に生じる隙間によってレールから伝わる列車の振動音等を吸音し、防音性に優れたものとしている。しかも、繊維シート５０も充填用凹部４ａ、４ｂに入れられており、両者が組み合わされることで大きな吸音性を得られより振動音などを低減できる。また、コンクリート製の枕木に比べ軽量である。

また、図示省略するが、枕木の充填用凹部内には、バラスト５ａのみ入れられる（即ち、繊維シートは入れられない）場合もよく、この場合も、バラスト５ａにより吸音効果を発揮できる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、充填用凹部の側壁およびレール支持部の隔壁が底面構成部に接着されていたが、接着されていなくても構わない。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ 枕木
２ａ，２ｂ，２ｃ 枕木本体部
２１，２４，２７ 底面構成部
２２，２５，２８，２８ａ，２８ｃ 側面構成部
２３，２６，２９，２９ａ 木口面構成部
２８ｂ 凹溝状部
２８ｄ 貫通孔
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ レール支持部
３１，３２ 隔壁
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ 充填用凹部
４１，４２ 側壁
５ 砂れき（粒状固形物）
５ａ バラスト（粒状固形物）
６ 弾性層
７ 水抜き孔
７ａ てん充材供給孔
８ａ コンクリートスラブ
８ｂ 道床
８１ バラスト
９ てん充材
５０ 繊維シート

Claims (8)

1. 底面構成部と側面構成部と木口面構成部とが繊維補強樹脂で形成され、レールの座面を受けるとともに、レールの締結治具を固定するレール支持部が、前記底面構成部と側面構成部とに接した状態で樹脂成形体で形成されていて、この樹脂成形体以外の部分に、少なくとも枕木上部側が開口した充填用凹部が形成され、この充填用凹部内に多数の固形物が充填されている鉄道用枕木であって、
   共通の側壁を有して隣接して設けられた複数の充填用凹部が形成され、前記側壁が繊維補強樹脂で形成されているとともに、前記充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいることを特徴とする鉄道用枕木。
2. 底面構成部と側面構成部と木口面構成部とが繊維補強樹脂で形成され、レールの座面を受けるとともに、レールの締結治具を固定するレール支持部が、前記底面構成部と側面構成部とに接した状態で樹脂成形体で形成されていて、この樹脂成形体以外の部分に、少なくとも枕木上部側が開口した充填用凹部が形成され、この充填用凹部内にゲル状樹脂組成物又は吸音用の繊維シートが入れられている鉄道用枕木であって、
   共通の側壁を有して隣接して設けられた複数の充填用凹部が形成され、前記側壁が繊維補強樹脂で形成されているとともに、前記充填用凹部が上から見てハニカム状あるいはグレーチング状に並んでいることを特徴とする鉄道用枕木。
3. 前記固形物は、バラスト、珪砂、砂れき、膨張頁岩、樹脂成型体の粉砕片、木材粉砕片の少なくとも一種類である請求項１記載の鉄道用枕木。
4. 底面構成部の充填用凹部を下方から臨む位置に水抜き孔が穿設されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の鉄道用枕木。
5. 枕木上面側から下面側に貫通するてん充材供給孔を備えている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の鉄道用枕木。
6. 側面構成部に充填用凹部に連通する貫通孔を備えている請求項１〜請求項５のいずれかに記載の鉄道用枕木。
7. 側面構成部が側面構成部の長手方向に連続する凹溝状部を外面側に備える請求項１〜請求項６のいずれかに記載の鉄道用枕木。
8. 前記充填用凹部内に固体状消火剤が充填されている請求項１〜請求項７のいずれかに記載の鉄道用枕木。

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