JP5329530B2 - 加熱システム - Google Patents

Description

本発明は、軌道の転轍器に適用可能な電気的に作動する加熱部品を備える、軌道の転轍器のための加熱システムに関する。

軌道の転轍ポイントに氷雪がない状態を保つべく現在使用されている周知の転轍器用ヒータにはいくつかの問題がある。これは、現在使用されているヒータは、軌道レールと、転轍器の既存の側線（switch blade）、摩擦プレート及び支持クリートとの間に形成された隙間に氷雪がない状態を保つべく制御されていないため、雪が降っている場合、鉄道輸送のアクセスのしやすさが大きく低下することを意味する。

周知のヒータは、主にレールの基部に嵌合させるプレート式加熱素子と呼ばれるヒータバーの形態をしており、軌道レールを＋１０℃乃至＋１２℃の温度に加熱することにより、ある程度の放射熱が得られ、それによって側線と軌道レールとの間の表面に氷がない状態を保つことを企図している。既存のヒータの素子電圧は、超低電圧の範囲内の電圧ではない。既存のヒータは、約３ｍの長さを有し、６００Ｗ、９００Ｗ及び１２００Ｗの３つの異なる電力を発生させることができる。現在の加熱システムの場合、短絡が発生することがあり、短絡により信号システムなどの故障を引き起こしている。また、ヒータが損傷を受けることにより、金属部品に突然電気が流れるようになるという危険性があり、その場合、金属部品に高電圧が生じるため非常に危険である。関係職員は、重大な安全リスク及び問題として、このことを経験している。転轍器の加熱を必要とする現在のシステムは、１５〜２０年前から存在している。このシステムは、大量のエネルギを必要とするが、大量の雪を処理できない。前記周知のシステムは、いくつかの例外を除いて基本的に世界中で使用されている。

また、更なる転轍器用ヒータも以前から知られており、そのようなものは、例えば、米国特許第４，３９１，４２５Ａ号明細書、ドイツ国特許第４３２５００２Ａ１号明細書、米国特許第４，６５６，３３３Ａ号明細書、米国特許第５，００４，１９０Ａ号明細書、特開２０００−０３８７０２号公報、特開平８−１０５００１号公報、特開平９−０２５６０３号公報、特開２０００−０５８２３４号公報、特開平７−１０２５０１号公報、及び特開平９−０２５６０３号公報にそれぞれ記載されている。前記周知のシステム及びヒータも軌道レールを加熱するよう機能するものであり、温水を用いて作動させるものもある。転轍器から氷雪を除去するブラシ及びバーナも見出されている。

従って、本発明の主な目的は、主として軌道レールと転轍器が加熱される周知の転轍器用ヒータにおいて発生している問題を解決することであり、軌道レールと転轍器の可動側線との間の転轍器に隣接する領域に降ってきて又は入ってきて転轍器用ヒータと既に接触している雪を溶かすように機能する転轍器用ヒータを提供することであり、更に、構造及び機能の両方において単純で安全な装置を提供することである。

加えて、本発明の目的は、必要に応じて転轍器の所望の部品にヒータを接続させることができる加熱システムを提供することである。

前記目的は、本発明に係る加熱システムを用いることによって達成される。本発明にかかる加熱システムは、本質的に、電気ヒータ素子が転轍器に沿って延在する分岐ネットワークの電気接続部と選択的に接続可能に構成され、前記転轍器の長さ方向に沿って延在する関連する電流供給バーに対して、所望の数の軌道レール基部用加熱プレート、摩擦プレート用ヒータ及び支持クリート用ヒータを接続させることを意図しているという点で特徴付けられる。

本発明に係る加熱システムの概略接続図である。 転轍器の様々な部品の接続を示す図である。 電流供給バーを異なる方向から示す図である。 加熱システムを備える転轍器の斜視図である。 加熱システムを備える転轍器の斜視図である。 加熱システムを備える転轍器の斜視図である。 転轍器の摩擦ブロック及び支持クリート上のヒータ及び締結器具を有する加熱システムの一部を示す図である。 転轍器の摩擦ブロック及び支持クリート上のヒータ及び締結器具を有する加熱システムの一部を示す図である。 転轍器の摩擦ブロック及び支持クリート上のヒータ及び締結器具を有する加熱システムの一部を示す図である。 転轍器の摩擦ブロック及び支持クリート上のヒータ及び締結器具を有する加熱システムの一部を示す図である。 転轍器の摩擦ブロック及び支持クリート上のヒータ及び締結器具を有する加熱システムの一部を示す図である。 軌道レールに沿って据え付けられた電流供給バーを示す図である。 転轍器の摩擦プレート上のヒータを示す図である。 転轍器の摩擦プレート上のヒータを示す図である。 転轍器の摩擦プレート上のヒータを示す図である。 電流供給バーへの接続を示す図である。 電流供給バーへの接続を示す図である。 摩擦プレート上のヒータを示す図である。 加熱システムに含まれるヒータの分解図である。 加熱システムに含まれるヒータの接続図である。 加熱システムに含まれるヒータの接続図である。 加熱システムに含まれるヒータの接続図である。 摩擦ブロック用ヒータを示す図である。 摩擦ブロック用ヒータを示す図である。 摩擦ブロック用ヒータを示す図である。 摩擦ブロック用ヒータを示す図である。 摩擦ブロック用ヒータを示す図である。 摩擦ブロック用ヒータを示す図である。 摩擦ブロック用ヒータの別の例を示す図である。 加熱システムに含まれるヒータの更なる例の分解図及び接続図である。 加熱システムに含まれるヒータの更なる例の分解図及び接続図である。 加熱システムに含まれるヒータの更なる例の分解図及び接続図である。 加熱システムに含まれるヒータの更なる例の分解図及び接続図である。

本発明について複数の好適な実施形態を用いて添付の図面を参照して以下に説明する。

本発明に係る加熱システムの目的は、必要に応じて、加熱する必要のある様々な部品に対して所望のヒータを接続させることができることに加えて、転轍器の可動側線と固定された軌道レールとの間に形成された隙間や転轍器における氷雪に曝されたその他の場所において氷雪が積もる危険性を防止する或いは少なくとも低減することである。このことは、発生した熱をヒータの表面に向けるという目的で、ヒータ下側にてヒータが断熱されていることにより可能となっている。本発明は内密に試験してきた。また本発明の機能は、厳しい寒さの中及び激しい降雪の中の両方においてそれぞれ効果が得られたので、十分に満足のいくものである。従って、転轍器の可動側線と該転轍器の軌道レールとの間の領域、及びヒータが係合されるその他の場所に氷雪がない状態が保たれる。

装置１は、線路３及びそれに接続する転轍器４のためのヒータ２を備える。ヒータ２は、サポート５上に敷設可能な電気的に作動するパネル形状の加熱部品７を含み、加熱部品７は、サポート５に対して断熱材９によって断熱されるように構成され、それによってヒータ２の遊端部表面１１に向かって熱を供給し、それによって転轍器４のピボット自在に敷設された可動側線１３、１４と隣接する軌道レール１５との間、及び転轍器４のピボット自在に敷設された可動側線１３、１４と前記転轍器の他の部分との間に積もる氷雪を減少させる。

ヒータ２は、複合材料１８３に包囲され且つその中に埋められた電気的に作動するヒータ素子１６から形成され、また前記ヒータには、前記ヒータの内側向きに形成された加熱部品の加熱領域の下側１９の面に沿って断熱材９が取り付けられている。

地面５に敷設可能な加熱部品７は、一般的なユニットで形成されることがあり、そのようにすることで転轍器４の所定の位置への配置を容易にする。

この点に関して、その敷設可能な加熱部品７は、摩擦ブロック２２の両側を囲むようにして嵌合する凹部２１を有しており、転轍器の側線１３、１４が摩擦ブロック２２に対して隣接するように構成され、転轍器の側線１３、１４が軌道レールのウェブ部８に近接して接続するように配置される位置と、転轍器の側線１３、１４が軌道レールのウェブ部８から離間するように配置される位置との異なる切替位置の間をそれぞれ移動することができるようにする。従って、ヒータ２は、金属製の複数の固定用舌状具２４を用いて軌道レール１５に取り付け可能に構成された櫛状の形状で形成することができる。固定用舌状具２４は、軌道レール１５及び各敷設可能な加熱部品７の下側に収容可能であり、且つ軌道レール基部２３及び加熱部品縁部のそれぞれに弾性的に噛み合わせられる。

水平な加熱部品７には、ヒータ２の外部温度を検知するように構成されたセンサが接続され、加熱部品７に接続された制御装置を介して、所望の程度に雪／氷を融解することができるようにするために加熱部品７に所要の電力が供給され、それによって転轍器が氷雪で覆われないようにすることができる。前記制御装置は、例えば、ＧＳＭネットワーク又は任意の他の内部ネットワークを介して遠隔制御及びモニタできるように構成されることが好ましい。前記制御装置は、超低電圧と呼ばれる好ましくは４８Ｖの低電圧で作動するように構成される。また変圧器は、電圧の変換を行うように構成される。

ヒータ２は、ガラス繊維及びポリエステルなどのプラスチックからなる複合材料１８３から形成され、且つ複合材料１８３の中に埋められた炭素系又は他の適切な抵抗材料７を有し、ヒータ２内部で発生した熱が、ヒータから外部への方向１９には断熱された状態で、ヒータの遊端部を内側方向２５に向かって加熱するように構成されている。

ヒータの特徴及び機能は以下のとおりである。ヒータ２は、長さ２９、３０、３１がそれぞれ約２ｍの長さで製造され、且つ側線１３、１４がその上方にて移動する摩擦ブロック２２のための凹部を備える一体構造で製造され、且つ設置場所における据え付けが容易である。前記ヒータは、前記側線の下側且つ前記側線と軌道レールとの間に配置される水平な部品２から構成される。

ポイント切替に応じてブロック２２に沿って移動する側線１３、１４が、ブロック２２に対して摺動するとき、側線１３、１４によって雪が引きずられないようにするために、ヒータ１００はまた、プレート形状の摩擦ブロック２２を加熱するべく係合するようにも構成されている。図１３〜１４では、摩擦ブロック２２の上側に重ねられた摩擦プレート２２Ａ用ヒータ１００の例を示し、またヒータ１００が、既存のキャビティ１０８内にどのように収容されるかを示している。

図１１では、ヒータ２と、軌道レール１５の下側及び周知の方法で軌道３が取り付けられたスリーパ３３同士の間の隙間を通って電流供給バー１１０に接続する電気ケーブル３２とがどのように接続されるのかを示す。また電気ケーブル３２は、異なるヒータ２、１００、３００のための電気接続部１０５、１０６、１０６ｂから構成される分岐ネットワーク１９１に含まれる。

ヒータの部品には、該ヒータの表面温度を検知するセンサがある。前記ヒータの表面温度が設定値未満のとき、制御装置は、ヒータ表面が氷雪で覆われない状態を保つのに必要な所要の電力を供給する。前記制御装置は、その構成に応じて、複数のユニットを制御する。前記制御装置は、低電圧である好ましくは４８Ｖの超低電圧で作動するように構成される。変圧器は、例えば、２３０Ｖの電源電圧から４８Ｖの前記超低電圧への変換をなすように構成される。温度−地理的領域により、表面が氷雪で覆われない状態を保つのに必要な所要の電力が決定される。スウェーデン西部及びストックホルムの場合の指標値としては、約１６０〜２５０Ｗ／ｍ^２が必要とされる。

転轍器の様々な部品のためのヒータは、軌道レール基部２３、摩擦ブロック２２（摩擦プレートと呼ばれることもある）、及び支持クリート１０４上に存在し得る雪を除去することができるように、これらの部品に対して十分な電力を生成する。転換する必要がある転轍器と接続しているヒータを取り外す必要はない。ヒータは、鉄道、地下鉄及び路面電車に使用されている様々な種類の既存の線路に適合させることもできる。最も一般的なレールは５０ｋｇレールであるが、高速鉄道や重量のある鉄道輸送が行われる場所では６０ｋｇレールが用いられる。

図６〜９は、転轍器の長さ方向に沿って分散して転轍器に配置された支持クリート１０４用ヒータ３００の例を示す。支持クリート１０４用ヒータ１０３は、例えば、支持クリート１０４の下側１０４Ａ又は上側１０４Ｂなどの位置に選択的に配置することができる。支持クリート１０４の機能は、隣接するレール１５に向かって水平方向に移動する側線１３、１４の水平方向の移動を制限することである。

本発明によれば、軌道３の転轍器４のための加熱システム１９０には、転轍器４に適用可能且つ転轍器４に沿って延在する分岐ネットワーク１９１と選択的に容易に接続可能な電気的に作動するヒータ２、１０、３００が備えられている。分岐ネットワーク１９１は、軌道レール基部２３を加熱するための加熱プレート７の形態をしたヒータ２、ポイント切替動作に応じて側線１３、１４が沿って移動する摩擦ブロック２２のためのヒータ１００、及び前記側線の水平方向への回動を制限する支持クリート１０４のためのヒータ１０３のうちの所望の数のヒータと接続するように構成された複数の電気接続部１０５、１０６、１０６ｂから形成されている。電気接続部１０５、１０６、１０６ｂは、前記転轍器の長さ方向Ｌに沿って延在するように構成された電流供給バー１１０と接続される。

この点に関して、転轍器の各部分における、ヒータ２、１００、１０３を含むグループＩ、ヒータ２、１００、３００を含むグループＩＩ、及びヒータ１００、３００を含むグループＩＩＩは、転轍器近傍に配置される共通の制御箱１１１と接続される。各グループＩ、ＩＩ、ＩＩＩのための個々の電流供給バー１１０は、前記軌道に固定され且つ制御箱１１１と個々に接続される。

ヒータ２；１００、１０３；３００は、複合材料１８３に包囲され且つその中に埋められた電気的に作動するヒータ素子７；１０７から形成され得る。前記ヒータ素子には、前記ヒータの内側向きに形成された加熱部品の加熱領域又は前記ヒータ素子の両面７Ａ、７Ｂの下側の面に沿って断熱材が取り付けられ、前記ヒータ素子の縁部７Ｃに沿ってシーリング材を有し、また摩擦プレートの形状に合わせて形成された開放部２１を有している。

すなわち、敷設可能なヒータ２は、側線１３、１４が軌道レールのウェブ部８に近接して接続する位置及び側線１３、１４が軌道レールのウェブ部８から離間する位置に配置されるよう構成された異なる切替位置の間を移動できるように、側線１３、１４が隣接するよう構成された摩擦ブロック２２の両側を囲むようにして嵌合する凹部２１を有する。

従って、ヒータ２は、例えば、噛み合い部によりヒータ２及びその端部２Ａを軌道レール基部２３に固定させる噛み合い締結クランプ２４を用いて軌道レール１５に取り付けられるように構成された櫛状プレート７から形成される。例えば、図１２を参照されたい。

水平な加熱部品７には、ヒータ２の表面温度を検知するように構成されたセンサが接続され、それに接続された制御装置（図示せず）を介して、所望の程度の雪／氷の融解をもたらすことができるようにするために加熱部品７に所要の電力が供給され、それによって転轍器４が氷雪で覆われない状態を保つ。更に前記制御装置は、例えば、ＧＳＭネットワーク又は他の内部ネットワークを介して遠隔制御及びモニタできることが好ましい。前記制御装置は、前述したように、ヒータ２及び他のヒータの素子電圧から電圧を下げた、好ましくは４８Ｖの超低電圧で作動するように構成することができる。そして、変圧器は、前記電圧の変換を行うように構成される。前記制御装置は、転轍器−加熱システムの様々な部品に十分な電力を供給するという目的を有する。

摩擦プレート用ヒータ３００は、弾性のあるレッグ部３８０を有する金属プレート３７９に管状素子３０７を取り付けることによって形成される。管状素子３０７の目的は、管状素子３０７が金属プレート３７９で支持されていることにより、摩擦プレートの鉄材に熱を供給することである。前記摩擦プレートの加熱を提供するために、管状ヒータ３０７と摩擦プレートの鉄材とを直接的に接触させることが重要である。これは、摩擦プレート２２の内部に形成された空間３８１において、前記管状素子の前記弾性のあるレッグ部により、管状ヒータ３０７が摩擦プレート２２の材料に対して押し付けられることによってもたらされる。従って、図面では管状ヒータ３０７が摩擦プレートの鉄材の下側になるように示されているが、管状ヒータ３０７は摩擦プレートの鉄材に面し且つ隣接するように配置される。他の適用方法も可能であり得る。

また、摩擦プレート用ヒータ１００は、対になって組み立てられた鋼板又はアルミニウム板１７９、１８０から形成することもでき、該対になった板の間に挟まれ且つ電気ケーブル１８１と接続された電熱線１０７を有し、ヒータ１００の縁部に沿ってシール１８２を有する。摩擦プレート用ヒータ１００の例を図２８に示す。しかし、前述の摩擦プレート用ヒータ３００は、より良い方法でより大きい電力及び熱を提供するので、摩擦プレート用ヒータ３００の方が、摩擦プレート用ヒータ１００よりも好ましい。

支持クリート用ヒータ１０３は、電気加熱プレートから形成され、各支持クリート１０４の上側１０４Ｂ又は下側１０４Ａに取り付けられる。好ましくは、ヒータ１０３は、噛み合いクランプ１７８、１７９によって固定される。

電流供給バー１１０は、軌道レール１５に対してクランプ可能な部分が形成され、また電線を包囲している。供給バー１１０を軌道レールに固定するための適切なクランプ１７７を図１１に示す。またクランプ１７７は、配線を固定するように構成することもできる。

供給バー１１０とヒータとの間の接続手段１７５は、例えば、図１６に示すようなオス及びメスコネクタなどのコネクタから形成され、供給バー１１０の嵌合式カップリング部１７６及び制御箱１１１のそれぞれと容易に相互接続させることができる。

図１３では、配線及びヒータを固定し、且つそれらを効果的に保護する板金プレート５００を示す。

本発明の機能及び特徴を上記説明及び図面の内容から理解されたい。

当然ながら、本発明は前述の実施形態や添付図面に示す実施形態に限定されるわけではない。特許請求の範囲で定義される本発明の保護範囲を逸脱することなく、特に様々な部品の特徴に関して又は同等の技術を用いることによって様々な変更をすることができる。

Claims (9)

1. 電気的に作動する複数のヒータ素子（２、１００、１０３、３００）を備える、軌道（３）の転轍器（４）のための加熱システム（１９０）であって、
   電力を供給するための分岐ネットワーク（１９１）を構成する複数の電気接続部（１０５、１０６、１０６ｂ）と、
   前記転轍器（４）の長さ方向（Ｌ）に沿って延在し、前記複数のヒータ素子に接続可能に構成された複数の電流供給バー（１１０）であって、前記複数の電気接続部のそれぞれは、対応する前記電流供給バー（１１０）に電気的に接続されている、該電流供給バー（１１０）とを含み、
   前記複数のヒータ素子（２、１００、１０３、３００）のそれぞれは、前記電気接続部と、前記電流供給バー（１１０）を介して選択的に接続可能に構成され、
   前記複数のヒータ素子（２、１００、１０３、３００）は、
   前記転轍器の側線（１３、１４）と隣接する軌道レール（１５）との間に積もる氷雪を減少させるべく軌道レール基部（２３）を加熱するための、所望の数の軌道レール基部用ヒータ（２）と、
   前記転轍器の摩擦プレート（２２）を加熱するための、所望の数の摩擦プレート用ヒータ（１００、３００）と、
   前記転轍器の支持クリート（１０４）を加熱するための、所望の数の支持クリート用ヒータ（１０３）とを含み、
   前記軌道レール基部（２３）用ヒータ（２）は、その表面に熱が供給されるように構成された加熱用の櫛状プレート（７）を含み、前記櫛状プレート（７）は、前記軌道レール（１５）及び前記軌道レール基部（２３）用ヒータ（２）の下側から延在する、弾性材料からなる複数の締結具（２４）を、前記軌道レールの基部（２３）及び前記櫛状プレート（７）の縁部の両方に、それらを押さえつけるように弾性的に係合させることによって、前記軌道レール（１５）に固定的に取り付けられ、
   前記摩擦プレート用ヒータ（３００）は、弾性のあるレッグ部（３８０）上の金属プレート（３７９）に取り付けられた管状ヒータ素子（３０７）によって形成され、前記摩擦プレート（２２）の内部に形成された空間（３８１）内に、前記レッグ部の弾性により前記管状ヒータ素子（３０７）が摩擦プレート材料に押し付けられるように配置され、
   前記支持クリート用ヒータ（１０３）は、加熱プレートから形成され、前記各支持クリート（１０４）の上側又は下側に取り付けられることを特徴とする加熱システム。
2. 前記複数の電気接続部は、制御して電力を供給する共用の制御箱（１１１）と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱システム。
3. 各前記電流供給バー（１１０）への電力供給は、前記制御箱（１１１）により個別に制御されることを特徴とする請求項２に記載の加熱システム。
4. 前記軌道レール基部用ヒータ（２）の前記櫛状プレート（７）は、複合材料（１８３）に包囲され且つその中に埋められた電気的に作動するヒータ素子（１６）から形成され、該軌道レール基部用ヒータ（２）はさらに、前記櫛状プレート（７）の下側の面に沿って取り付けられた断熱材を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱システム。
5. 前記軌道レール基部用ヒータ（２）は、摩擦ブロック（２２）の両側を囲むようにして嵌合する凹部（８）を有し、
   前記側線（１３、１４）が前記軌道レールのウェブ部に近接して接続する位置及び前記側線（１３、１４）が前記軌道レールの前記ウェブ部から離間される位置のそれぞれ異なる切替位置の間の移動のために、前記側線（１３、１４）が前記摩擦ブロックに対して隣接するように配置されることを特徴とする請求項４に記載の加熱システム。
6. 前記軌道レール基部用ヒータ（２）の動作を制御するために、前記軌道レール基部用ヒータ（２）の表面温度を検知するように構成されたセンサが接続されることを特徴とする請求項４若しくは５に記載の加熱システム。
7. 前記軌道レール基部用ヒータ（２）は、ガラス繊維及びプラスチックからなる複合材料を含み、且つ該ヒータ内に埋められた炭素系抵抗材料を有し、前記軌道レール基部用ヒータ（２）内部で発生した熱が、前記軌道レール基部用ヒータ（２）から外部への方向には断熱された状態で、前記ヒータの部品を内側方向に向かって加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の加熱システム。
8. 前記供給バー（１１０）は、前記軌道レールに対してクランプ可能な部分が形成され、また電線を包囲していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の加熱システム。
9. 前記供給バーと前記ヒータとの間の接続手段は、コネクタから形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の加熱システム。

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