JP5764003B2 - 軌道分岐部の異物除去装置用ノズル - Google Patents

Description

本発明は、鉄道の軌道分岐部近傍の異物を空気噴射によって除去する軌道分岐部の異物除去装置用ノズルに関する。特にトングレールの付近の異物を空気噴射によって除去する軌道分岐部の異物除去装置用ノズルに関する。

従来から、車両が軌道分岐部を通過するとき、その振動によって落とされる落下雪氷、あるいは落下雪氷がバラスト上に落下したときバラストが飛び跳ねることによって発生する飛石等が、軌道分岐部の基本レールとトングレールとの間に挟まることがあり、トングレールの不転換が生じるという問題があった。そのため、種々の軌道分岐部の異物除去装置が開発または研究されている。

例えば、特許文献１には、分岐器が落下雪氷や飛石によって転換不能にならないように、基本レールとトングレールとの間の異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置について開示されている。

特許文献１記載の軌道分岐部の異物除去装置は、軌道分岐部の基本レールとトングレールとの間に落下した異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置において、基本レールのトングレールに対向する側面に、分岐部軌道長さに応じて配管ユニットを取付け、この配管ユニットに長手方に間隔を隔てて複数箇所に夫々複数の噴射口を有する空気噴射用ノズル部を設け、そのノズル部の空気噴出方向は、ややトングレール側に向くように設定されており、軌道分岐部の近傍に圧力空気源装置を設置し、配管ユニットに圧力空気を供給するように圧力空気源装置を圧力空気供給通路とその開閉切換手段を介して接続したことを特徴とするものである。

また、特許文献２には、軌道分岐部のクロッシング部のレール間において異物を除去することを可能にする、軌道分岐部の異物除去装置について開示されている。

特許文献２記載の軌道分岐部の異物除去装置は、基本レールと当該基本レールに対して当接及び離間可能なトングレールとを有する軌道分岐部に対して設けられ、圧縮空気を噴射することでレールとレールとの間に落下した異物を除去する、軌道分岐部の異物除去装置であって、軌道分岐部において基本レールとトングレールとが当接可能な前方側に位置する前方部とは反対側の後方側に位置してレールが交差するクロッシング部に配置され、圧縮空気を噴射するノズルユニットと、ノズルユニットに圧縮空気を供給する空気源装置と、を備え、ノズルユニットは、クロッシング部における前方側に配置され、クロッシング部における後方側に向かって圧縮空気を噴射するように開口形成された噴射口が設けられていることを特徴とするものである。
特許文献１記載および特許文献２記載の軌道分岐部の異物除去装置のいずれも、落下雪氷や飛石に対する有用性は非常に高い。

特開平７−０５４３１７号公報 特開２０１０−００７４２３号公報

特許文献１にはノズル部３の空気噴射口１７として、丸孔の噴射口が開示されており、特許文献２には、クロッシング部に大径噴射口２２および小径噴射口２３が開示されている。

特許文献１の空気噴射口１７、特許文献２の小径噴射口２３のいずれの噴射口を用いた場合も、圧縮空気が噴出される際に発生する騒音のため、近隣に民家などが近い場合に設置し難いという問題があった。その結果、設置が要望される地域または場所が多数あるにもかかわらず、これらの場所に設置が進んでいなかった。

本発明の目的は、異物除去性能を十分に確保しつつ、発生する騒音を大幅に低下させることができる軌道分岐部の異物除去装置用ノズルを提供することである。

（１）
一局面に従う軌道分岐部の異物除去装置用ノズルは、軌道分岐部の基本レールとトングレールとの間に落下した異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置に設けられたノズルであって、圧縮空気を供給するために設けられた配管部と、配管部から供給される圧縮空気を噴射する噴射ノズル部と、を含み、噴射ノズル部は、トングレールに対向する側に設けられ、かつノズル先端に行くに従い基本レール側に近づく傾斜部を有する柱状筐体と、圧縮空気を噴射するために柱状筐体の内部をその中心軸方向に貫通して設けられ、少なくともその一部が傾斜部に開口し、かつ基本レールに対向する側には開口していないスリットと、を備え、噴射ノズル部の中心軸は基本レールに沿う方向からトングレール側に所定の角度をもって配設されたものである。

軌道分岐部の異物除去装置用ノズルにおいては、配管部から供給された圧縮空気が、中心軸方向に貫通し、少なくともその一部が傾斜部に開口するとともに、基本レールに対抗する側には開口していないスリットから噴射される。なお、スリット断面形状としては、矩形の他、楕円とすることも可能である。

発明者らは、特許文献１の空気噴射口１７や特許文献２の小径噴射口２３が単純な丸孔からなっていることが騒音の原因であることを突き止めた。
更にノズルを円錐状とし、圧縮空気の噴射口を円錐側面に開口するスリット形状とすることで、圧縮空気の噴射口を単純な丸穴にする場合に比べ、騒音を大幅に低減できながら、噴射圧力は十分に確保できることを実験的に確認した。しかし、この知見をそのまま軌道分岐部の異物除去装置用ノズルに適用すると、噴射された圧縮空気は基本レールに衝突し、それに伴い騒音が発生することになってしまう。

そこで、中心軸方向に貫通し、少なくともその一部が傾斜部に開口するとともに、基本レールに対抗する側には開口していないスリットを用いることにより、傾斜部に開口したスリットまたはその一部は、円錐側面に開口したスリットと同様の異物除去の効果を奏し、騒音を大幅に低減しながら、噴射圧力は十分確保できる。
一方、当該スリットは基本レールに対抗する側には開口していないため、円錐側面に開口したスリットと同様の効果は奏さないものの、噴射された圧縮空気が基本レールに衝突するのが防止されるので、当該衝突に伴う騒音の発生が抑えられる。
ここで、傾斜部は、平面であっても曲面であってもよく、スリットはその断面形状が、矩形であっても楕円であっても三角形を含む多角形であってもよい。

（２）
軌道分岐部の異物除去装置用ノズルにおいて、傾斜部は、円柱筐体の天面側から側周面に向かう平面により形成されてもよい。

この場合、噴射ノズル部の加工時に、面取り加工を行うだけなので、円錐形状の側面のような曲面加工を行う場合に比べ、大幅に製造コストを低下させながら、騒音の発生を抑えることができる。すなわち、面取り加工によって、傾斜部に開口するスリットの位置や大きさは変わるものの、スリット自体が斜めにカットされることについては、曲面の場合と同じであるため、騒音を大幅に低減しながら、噴射圧力は十分確保することができる。

（３）
軌道分岐部の異物除去装置用ノズルにおいて、配管部は、基本レールのトングレール側の側面に設けられた角パイプ状の配管であり、配管部の上側または下側の何れか一方または両方に設けられるとともに、傾斜部の平面は上面または底面の投影面積内に設けられるように配設されてもよい。

この場合、噴射ノズル部の配設場所を確保しつつ、トングレールとの干渉を防止することができる。

（４）
軌道分岐部の異物除去装置用ノズルにおいて、スリットは、柱状筐体の軸芯周りに放射状に複数配設されてもよい。

この場合、柱状筐体の天面にスリットを碁盤の目状に配置する場合と比べて、スリット間の距離を長くとることができる。その結果、各スリットから噴射される圧縮空気が相互に干渉しにくくなり、空気の流れが乱されないため、より騒音を低下させることができる。なお、スリット断面形状は、矩形や楕円のものだけで構成されていてもよいし、これらが組み合わされていてもよい。

（５）
軌道分岐部の異物除去装置用ノズルにおいて、噴射ノズル部は、同じ形状のものが複数個設けられ、一の噴射ノズル部の噴射方向と、他の噴射ノズル部の噴射方向とが異なってもよい。

この場合、噴射ノズル部の噴射方向を異ならせることで、噴射領域を広げることができ、広範囲の異物除去を確実に行うことができる上、噴射部を共通化できるので、製造上、部品管理が容易となる。

本実施の形態にかかる軌道分岐部の構成の一例を示す模式的平面図である。 異物除去装置用ノズルを側面から視野した場合の一例を示す模式図である。 異物除去装置用ノズルを上方から視野した場合の模式図である。 基本レールに取り付けられた異物除去装置用ノズルを示す模式的断面図である。 ノズルの詳細を示す正面図である。 ノズルの側面図である。 ノズルの製造方法を説明するための模式図である。 複数のスリットの他の例を示す図である。 複数のスリットの他の例を示す図である。 複数のスリットの他の例を示す図である。 傾斜部の他の例を示す図である。 ノズルの他の例を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、軌道分岐部の異物除去装置用ノズルを新幹線用の軌道に適用した状態について説明する。なお、当該軌道分岐部の異物除去装置用ノズルは、新幹線用の軌道のみならず、在来線等、他の軌道においても利用することができる。

（軌道分岐部の構成）

まず、図１は本実施の形態にかかる軌道分岐部５００の構成の一例を示す模式的平面図である。図１に示すように、軌道分岐部５００は、軌道方向において区分けした各領域（ポイント部Ｐ、リード部Ｌ、クロッシング部Ｃ）に分割される。

図１に示すように、軌道分岐部には、主に一対の基本レール５０１、一対のトングレール５０２、リードレール５０３、翼レール（ウィングレール）５０４、可動レール５０５、固定部５０６、および主レール５０７が設置されている。

図１のポイント部Ｐは、軌道分岐部５００の前方側において基本レール５０１とトングレール５０２とが当接する部分を含む領域として構成される。
クロッシング部Ｃは、軌道分岐部５００の後方側において翼レール５０４、可動レール５０５、および固定部５０６が配置された領域として構成される。

リード部Ｌは、ポイント部Ｐとクロッシング部Ｃとの間でポイント部Ｐとクロッシング部Ｃとを結ぶ部分でリードレール５０３が配置された領域として構成される。
本実施形態では、ポイント部Ｐおよびリード部Ｌが、軌道分岐部５００において前方側に位置する前方部を構成し、クロッシング部Ｃは、この前方部とは反対側の後方側に位置してレールが交差する部分を含む領域として構成している。

図１に示すように、一対の基本レール５０１は、当該レールを走行する鉄道車両の車輪幅で一定間隔に施設されている。また、一対の基本レール５０１から車両が分岐を開始できるよう、基本レール５０１に対して当接および離間が可能な一対のトングレール５０２が配設されている。

なお、図１に示した軌道分岐部５００の基本レール５０１は、枕木上に床板を介して配設されている。また、トングレール５０２は枕木上にベアリング床板などにより移動可能に構成されている。これにより、各トングレール５０２は、各基本レール５０１に対して当接および離間できるように設けられている。

一般に、軌道分岐部は制御装置（図示省略）からの指令に基づいて転轍機（図示省略）が作動することにより、基本レール５０１に対してトングレール５０２が当接または離間する方向に移動し、軌道分岐部５００における走行レールの切り換え動作（ポイントの切り換え動作）が行われる。その結果、鉄道車両が分岐線側または基準線側のいずれかの方向に走行できるように形成されている。

（異物除去装置の構成）
次に、第１実施形態に係る異物除去装置用ノズル１００を備えた異物除去装置３００の構成について説明する。
異物除去装置用ノズル１００は、上述した軌道分岐部５００の基本レール５０１とトングレール５０２との間に設けられる。本実施の形態に係る異物除去装置用ノズル１００を備えた異物除去装置３００は、該異物除去装置用ノズル１００から圧縮空気を噴射することで基本レール５０１とトングレール５０２との間に落下した雪または飛石等の異物を除去する。

図１に示すように、異物除去装置３００は、主に空気源装置３１０、圧縮エアタンク３２０、異物除去装置用ノズル１００、空気配管３３０、電磁切換弁３４０、およびノズル配管３５０を含む。

図１示す空気源装置３１０は、コンプレッサ等の圧縮空気供給源である。空気源装置３１０から供給された圧縮空気は、圧縮エアタンク３２０に蓄積され、電磁切換弁３４０が開放されることにより、空気配管３３０およびノズル配管３５０を介して異物除去装置用ノズル１００に圧縮空気が供給される。

具体的に、制御装置（図示省略）が、例えば、転轍機の動作信号（ポイントの切り換え信号）等の各種機器の動作指令信号、或いは、雪または異物の落下検知センサ（図示省略）または降雪センサ（図示省略）等の各種センサでの検知結果などに基づいて、電磁切換弁３４０の切換指令を発する。その結果、異物除去装置用ノズル１００から圧縮空気が噴射され、異物除去動作が行われる。また、上記のポイント切り換え信号に伴って、トングレール５０２の前方側の端部が基本レール５０１に対して当接又は離間し、可動レール５０５が翼レール５０４に対して当接又は離間する。

（異物除去装置用ノズル）
次に、図２は異物除去装置用ノズル１００を側面から視野した場合の一例を示す模式図であり、図３は異物除去装置用ノズル１００を上方から視野した場合の模式図であり、図４は、基本レール５０１に取り付けられた異物除去装置用ノズル１００を示す模式的断面図である。

まず、図２および図３に示すように、異物除去装置用ノズル１００は、ノズル１１０および配管１８０からなる。図２から図４に示すように、配管１８０は、内部に空間を有する角筒形状からなり、ノズル配管３５０から供給された圧縮空気ＰＡをノズル１１０に供給する。ノズル１１０は、配管１８０の上下面に所定の間隔で取り付けられる。

図２および図３に示すように、ノズル１１０は、複数設けられ、上面に設けられた位置に対応する底面の位置に配置されるが、上面に配置されるものは全て同一形状であり、底面に配置されるものも全て同一形状となっている。また、配管１８０の上下面に設けられるノズル１１０は、配管１８０の上面において、交互にトングレール５０２側へ角度θ１および角度θ２だけ傾けられている。ここで、角度θ１は、５度以上１０度以下の範囲であり、好ましくは、７．５度であり、角度θ２は、１０度を超え、２０度以下の範囲であり、好ましくは、１７．５度である。ノズル１１０の詳細については、後述する。

また、図４に示すように、異物除去装置用ノズル１００は、取り付け部材１９１により基本レール５０１のトングレール５０２側に取り付けられる。異物除去装置用ノズル１００は、基本レール５０１の凹み部分から突出しないように設けられる。すなわち、基本レール５０１の上部に鉄道車両の車輪が通過した際、車輪と異物除去装置用ノズル１００とが接触しないように設けられる。

図４に示すように、異物除去装置用ノズル１００では、ノズル配管３５０からの圧縮空気ＰＡが矢印方向に流れ、配管１８０を介してノズル１１０に供給される。

（ノズル構造）
図５はノズル１１０の詳細を示す正面図であり、図６はノズル１１０の側面図であり、図７はノズル１１０の製造方法を説明するための模式図である。

図５および図６に示すように、ノズル１１０は、円筒状体１６１および保持部１６２からなる。
図６に示すように、ノズル１１０は、円筒状体１６１が配管１８０の延在方向とほぼ同じ方向となるよう、保持部１６２により保持され、Ｌ字状を形成する。なお、保持部１６２の内部は、配管１８０から圧縮空気ＰＡが供給されるように中空となっている。

図５および図６に示すように、円筒状体１６１は、天面１２０および傾斜部１３０を有する。傾斜部１３０は、トングレール５０２に対向する側に設けられ、基本レール５０１側に近づくよう形成されており（図４参照）、基本レール５０１側には設けられていない。
また、図５および図６に示すように、複数のスリット１４０は、円筒状体１６１の内部をその中心軸方向に保持部１６２の内部空間まで貫通して設けられ、かつ複数のスリット１４０は、円筒状体１６１の天面１２０に天面１２０の仮想円の中心から放射状となるよう、複数のスリット１４０が配設される。なお、基本レール５０１側には傾斜部１３０は設けられないため、基本レール５０１側に設けられるスリット１４０は、天面１２０に開口している。すなわち、スリット１４０は、基本レール５０１側には、開口していない。本実施の形態において、複数のスリット１４０は、矩形状からなる。

また、図７に示すように、ノズル１１０の製造時に、傾斜部１３０を有さない円筒状体を形成し、角度θ２以上で、部材１６３をカットすることにより傾斜部１３０を有する円筒状体１６１を得ることができる。

（他の例）
図８に示すように、スリット１４０の断面形状は、楕円形からなるスリット１４０ａでもよく、図９に示すように、台形状からなるスリット１４０ｂでもよい。更には、三角形その他の多角形からなるスリットでもよい。
また、図１０に示すように、複数のスリット１４０の配置は、千鳥配置または格子状に配置した複数のスリット１４０ｃでもよい。

また、図１１に示すように、傾斜部１３０は、平面形状でなく、円錐側面のような曲面からなる傾斜部１３０ｄでもよい。
さらに、図１２の異物除去装置用ノズル１００ｅに示すように、ノズル１１０ｅは、配管１８０の側面に設けてもよい。この場合、ノズル１１０ｅから噴射される圧縮空気が配管１８０に衝突するのが防止される結果、当該衝突に伴う騒音の発生が抑えられる。

以上のように、異物除去装置用ノズル１００においては、当該傾斜部１３０がトングレール５０２側に対向する側に設けられ、複数のスリット１４０のうち一部が当該傾斜部１３０に開口しているので、圧縮空気噴射時の必要圧力を確保しつつ、発生する騒音を大幅に低下させることができる。
具体的には、傾斜部が設けられておらず、噴射口も単なる丸孔から構成される場合と比較して、騒音値を半減させることができる。なお、圧縮空気の出力は１０％から２０％程度の低下であるため、実用上は問題なく、異物除去性能に影響はほとんど無い。

また、図５および図６に示すように、複数のスリット１４０を放射状に配置することにより、各スリット間の距離を長くとることができる。その結果、各スリット１４０から噴射される圧縮空気が相互に干渉しにくくなり、空気の流れが乱されないため、より騒音を低下させることができる。

また、相互に角度（θ１，θ２）を変化させるだけで、異物除去装置用ノズル１００のノズル１１０を共通化したので、製造上、部品管理が容易となる。

本発明においては、基本レール５０１が基本レールに相当し、トングレール５０２がトングレールに相当し、異物除去装置用ノズル１００，１００ｅが軌道分岐部の異物除去装置用ノズルに相当し、圧縮空気ＰＡが圧縮空気に相当し、配管１８０が配管部に相当し、ノズル１１０，ノズル１１０ａ，ノズル１１０ｂ，ノズル１１０ｃ，ノズル１１０ｄ，ノズル１１０ｅ，が噴射ノズル部に相当し、傾斜部１３０が傾斜部または平面に相当し、円筒状体１６１が柱状筐体に相当し、スリット１４０，１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃがスリットに相当し、角度θ１，θ２が所定の角度および噴射方向に相当し、円筒状体１６１が円柱筐体に相当し、天面１２０が天面に相当し、スリット１４０ａ，１４０ｂが矩形状および楕円状に相当し、スリット１４０の配置状態が軸芯周りに放射状に複数配設された状態に相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

１００，１００ｅ 異物除去装置用ノズル
１１０，ノズル１１０ａ，ノズル１１０ｂ，ノズル１１０ｃ，ノズル１１０ｄ，ノズル１１０ｅ ノズル
１２０ 天面
１３０，１３０ｄ 傾斜部
１４０，１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ スリット
１６１ 円柱筐体
１８０ 配管
５０１ 基本レール
５０２ トングレール
ＰＡ 圧縮空気
θ１，θ２ 角度

Claims (5)

1. 軌道分岐部の基本レールとトングレールとの間に落下した異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置に設けられたノズルであって、
   圧縮空気を供給するために設けられた配管部と、
   前記配管部から供給される圧縮空気を噴射する噴射ノズル部と、を含み、
   前記噴射ノズル部は、
   前記トングレールに対向する側に設けられ、かつノズル先端に行くに従い前記基本レール側に近づく傾斜部を有する柱状筐体と、
   前記圧縮空気を噴射するために前記柱状筐体の内部をその中心軸方向に貫通して設けられ、少なくともその一部が前記傾斜部に開口し、かつ前記基本レールに対向する側には開口していないスリットと、を備え、
   前記噴射ノズル部の中心軸は前記基本レールに沿う方向から前記トングレール側に所定の角度をもって配設されたことを特徴とする軌道分岐部の異物除去装置用ノズル。
2. 前記傾斜部は、前記柱状筐体の天面側から側周面に向かう平面により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の軌道分岐部の異物除去装置用ノズル。
3. 前記配管部は、前記基本レールの前記トングレール側の側面に設けられた角パイプ状の配管であり、
   前記噴射ノズル部は、前記配管部の上側または下側の何れか一方または両方に設けられるとともに、
   前記傾斜部の平面は前記配管部の上面または底面の投影面積内に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の軌道分岐部の異物除去装置用ノズル。
4. 前記スリットは、前記柱状筐体の軸芯周りに放射状に複数配設されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の軌道分岐部の異物除去装置用ノズル。
5. 前記噴射ノズル部は、同じ形状のものが複数個設けられ、
   一の前記噴射ノズル部の噴射方向と、他の前記噴射ノズル部の噴射方向とが異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の軌道分岐部の異物除去装置用ノズル。