JP5836762B2 - 軌道パッド - Google Patents

Description

本発明は、鉄道等の軌道に用いる軌道パッドに関する。

従来、レールをマクラギ又はタイプレート等の上に敷設して鉄道等の軌道を構成する際、このマクラギ又はタイプレート等に対してレールが食い込むのを防ぐため、及び車両が走行する際に生じる振動や騒音を軽減するために、マクラギ又はタイプレート等と、レールとの間に、弾性を有する軌道パッドを設けることが行われている。

特許文献１には、剛性を有する板材に弾性体からなる板状のパッド材を接合してなり、軌道レールと、軌道レールが取付けられるタイプレート及び枕木等の支承体との間に介設される低ばね定数軌道パッドが開示されている。この低ばね定数軌道パッドは、パッド材の材質を柔らかくしてばね定数を低くし、パッド材が、圧縮力により容易に変形するのを可能とするとともに、一方の面に、剛性を有する板材が接合され、圧縮力によりパッド材が均一に変形するようにしてばね定数を安定させようとしている。これにより、レール上を列車が走行するときの振動を効果的に吸収し、列車の乗心地を高めようとするものである。

特許文献２には、厚みを有する方形のゴム板の上面に鋼板を接着せしめ、鋼板の上にレールの底面を載置する様にした軌道パッドにおいて、鋼板のレール長手方向側両端を下方に直角に折り曲げて折り曲げ片とし、折り曲げ片をタイプレート又はマクラギの前後側側面にかぶせて装着するようにした鋼板付き軌道パッドが開示されている。この鋼板付き軌道パッドは、弾性の高いゴムの軌道パッドのレールの底面と接触する上面に鋼板を設けて、鋼板とレールとの間をすべりやすくし、レールの振動や熱による伸縮に伴って鋼板付き軌道パッドがずれるのを防ごうとしている。さらに、鋼板に折り曲げ片を設けることで、鋼板付き軌道パッドがずれてタイプレート又はマクラギから脱落することを防ごうとするものである。

特許第３３４５２１０号公報 特開平１０−２３７８０２号公報

上述したごとき特許文献１の軌道パッドによると、剛性を有する板材の構成材料としてステンレスが開示されているが、このステンレスと軌道レールとの間ではスベリが不十分であった。特に、ステンレスの表面に錆びが生じると、摩擦がさらに生じやすくなり、さらに軌道パッドと軌道レールのスベリが起こりにくくなる。そのため、軌道レールが気温などの要因で伸縮すると軌道パッドが軌道レールの伸縮と共に移動することがあった。また、軌道レールの振動が原因で、軌道パッドが軌道レールと共に振動し、それが原因となって設置された位置から移動することがあった。これらの結果、軌道パッドがマクラギ又はタイプレート等の支承体から脱落するという問題が生じていた。また、弾性体の構成素材としてゴム、ウレタン等の樹脂が開示されているが、樹脂とステンレスは伸縮性や弾性が大きく異なることから、衝撃や熱が加わった際にこれらの伸縮性や弾性の差により軌道パッドに反り返りが生じる。この反り返りや、これらを繰り返された後の経時によって弾性体と剛性を有する板材とが剥がれやすく、軌道パッドの機能が早期に失われやすいという問題が生じていた。

特許文献２の鋼板付き軌道パッドは、鋼板に設けた折り曲げ片をマクラギ又はタイプレート等の前後側側面にかぶせることで脱落を防止しているが、レールを敷設する箇所の構造上、折り曲げ片を設けることができない場合があり、その場合は鋼板付き軌道パッドの脱落を防ぐことができなかった。また、樹脂とステンレスの伸縮性の差による反り返り、剥がれは防ぐことができなかった。

従って本発明の目的は、軌道パッドがマクラギ又はタイプレートから脱落することがない軌道パッドを提供することにある。

本発明の他の目的は、軌道パッドを構成する部材が相互に剥がれにくい軌道パッドを提供することにある。

本発明によれば、レールとマクラギ又はタイプレートとの間に介設される軌道パッドは、板状の弾性部材と、弾性部材のレールに接する側の上面上に固着された複数の低摩擦部材とを備えている。複数の低摩擦部材の各々は、樹脂材料から構成されると共に相互に間隔を有して底面が弾性部材上に固着されている。

低摩擦部材を構成する樹脂は、金属よりも摩擦係数が低く、レールとの間にスベリが確保されるので、軌道パッドの脱落が起こることがない。錆びなどが生じて摩擦が増加することもないので、長期間スベリが確保される。また、複数の低摩擦部材は相互に間隔を有しているので、弾性部材と低摩擦部材の構成素材の違いによる、温度変化等で生じる伸縮の差がこの間隔に分散され、軌道パッド全体の反り返りを防ぐ。このため、軌道パッドがマクラギ又はタイプレートから脱落することがなく、軌道パッドを構成する部材が相互に剥がれにくいことで、軌道パッドの本来持つ性能である軌道振動の緩和や鉄道の乗り心地の良さを長期間存続させつつ、レールの点検保守作業を軽減する軌道パッドとなる。

複数の低摩擦部材がマトリクス状に配列されていることが好ましい。このような配列は、製造及び配置が容易であり、低摩擦部材と間隔との面積を最大限に確保でき、レールとの間のスベリ効果と反り返り防止効果とがそれぞれ最大となる。

複数の低摩擦部材の各々が矩形の上面を有する板状部材であることも好ましい。低摩擦部材の形状により製造及び配置が容易であり、スベリ効果を維持しつつレールを支持する作用を最大にすることができる。

複数の低摩擦部材の各々が円形の上面を有する板状部材であることも好ましい。低摩擦部材のこのような形状は、製造及び配置が容易であり、レールと支持部材の接触面積を小さくできるので、スベリ効果を大きくすることができる。

複数の低摩擦部材の各々が上面の面積が底面の面積より小さい形状を有することも好ましい。摩擦部材の底面の面積が大きいので、レールを支持することができ、摩擦部材が弾性部材に強固に固着される。摩擦部材の上面の面積が小さいので、レールと低摩擦部材との接触面積をさらに小さくすることができ、スベリ効果を大きくすることができる。

複数の低摩擦部材の各々が凸曲面形状の上面を有することも好ましい。レールと低摩擦部材との接触面積を小さくすることができるのでスベリ効果を大きくすることができ、弾性部材にレールから力がかかることにより凹凸や反りが生じてもレールを支持することができる。

複数の低摩擦部材の各々が台形台形状を有することも好ましい。容易な製造及び配置によって上面の面積が大きく、底面の面積を小さくすることができる。

複数の低摩擦部材の各々が超高分子量ポリエチレンから構成されていることが好ましい。摩擦係数が非常に低くレールとの間のスベリが有効に得られ、成形が容易で安価であるため施工しやすい。

弾性部材がゴム又はウレタンから構成されていることが好ましい。充分な弾性を備えるため軌道振動の緩和を行うことができ、低摩擦部材を固着させることにも支障がない。

弾性部材と複数の低摩擦部材とが加硫接着により固着されていることが好ましい。それぞれの部材の構成材料であるゴム等と樹脂を有効に接着することができ、弾性部材と低摩擦部材とが剥離し難いので、作業工程が簡易となる。

本発明の軌道パッドによれば、低摩擦部材を構成する樹脂は、金属よりも摩擦係数が低く、レールとの間にスベリが確保されるので、軌道パッドの脱落が起こることがない。錆びなどが生じて摩擦が増加することもないので、長期間スベリが確保される。また、複数の低摩擦部材は相互に間隔を有しているので、弾性部材と低摩擦部材の構成素材の違いによる、温度変化等で生じる伸縮の差がこの間隔に分散され、軌道パッド全体の反り返りを防ぐ。このため、軌道パッドがマクラギ又はタイプレートから脱落することがなく、軌道パッドを構成する部材が相互に剥がれにくいことで、軌道パッドの本来持つ性能である軌道振動の緩和や鉄道の乗り心地の良さを長期間存続させつつ、レールの点検保守作業を軽減する軌道パッドとなる。

本発明の第１の実施形態における軌道の概略的な構成の一部を示す斜視図である。 図１の第１の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示す平面図である。 図１の第１の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示す側面図である。 本発明の第２の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示す平面図である。 図４の第２の実施形態の変更態様における軌道パッドの構成を概略的に示す底面図及び側面図である。 本発明の第３の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示す平面図及び側面図である。 本発明の第４の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示す平面図及び側面図である。 本発明の第５の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示す平面図及び側面図である。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態における軌道は、鉄道等の軌道であり、図示しない道床上に配列されたマクラギ１（又はタイプレート）と、マクラギ１上に配置された軌道パッド２と、軌道パッド２を間に挟んでマクラギ１に固定されたレール３とを備えている。レール３は、マクラギ１上に敷設されており、鉄道用の鉄製レールなど種々のものが適用される。マクラギ１（又はタイプレート）は、その上にレール３が敷設されるものを広く指している。マクラギ１としては、木、コンクリート、金属、ガラス繊維若しくは樹脂等、又はこれら材料を合成したものを広く適用できる。本実施形態では示されていないが、タイプレートは、マクラギ１とレール３との間、又は軌道スラブとレール３の間等に敷設される。

図１〜図３に示すように、軌道パッド２は、平板状の弾性部材２ａと、弾性部材２ａ上に配置された複数の低摩擦部材２ｂとを備えている。

弾性部材２ａは、弾性を備える平板状の部材であり、レール３とマクラギ１との間のマクラギ１上に設けられ、軌道上を鉄道車両等が走行する際に生じる衝撃や振動を吸収するためのものである。

弾性部材２ａは、弾性を確保できる構成材料によって形成されている。このような構成材料としては、ゴム若しくはウレタン等の混合材料等であって、レールからの衝撃に対して交換なしに継続使用できるある程度の耐久性と、弾性とを有するものが適宜選択される。弾性部材２ａとして、ＳＢＲゴム、特にＳＢＲ系のカーボンブラック補強ゴムを用いることが望ましい。

弾性部材２ａのサイズは、使用目的に合わせて適宜選択でき、本実施形態では、定寸のひとつである１４０×１８０ｍｍのサイズのものを使用している。図１及び図２に示す弾性部材２ａの厚みＴ２ａは、弾性部材２ａの構成材料による弾性を充分に確保できるように、さらに、低摩擦部材２ｂの厚みＴ２ｂとの兼ね合いから選択される。弾性部材２ａの厚みＴ２ａは、目安として９〜１２ｍｍであり、本実施形態ではこの厚みＴ２ａを１０ｍｍとしている。

複数の低摩擦部材２ｂは、少なくとも、弾性部材２ａがレール３とマクラギ１との間に介設される際の、この弾性部材２ａのレール３側の平面（図１及び図３における上側の面）上に固着されている。

各低摩擦部材２ｂは、樹脂を構成素材として構成されている。樹脂の弾性率や熱伸縮率等の物理的特性と弾性部材２ａを構成する材料の物理的特性との差は、樹脂の物理的特性と金属の物理的特性との差より小さい。しかも、樹脂の摩擦係数は、金属の摩擦係数より低い。種々の樹脂や、摩擦係数を低くするために各種のフッ素加工を施した樹脂はこのような物理的特性を有している。特に、高分子量のポリエチレンは摩擦係数が低く、比較的安価であり、加硫接着等によってゴム等と高い接着力で接着することができるため、望ましい。本実施形態では、低摩擦部材２ｂは、分子量がおよそ３５０万の超高分子量ポリエチレンを構成素材としている。

各低摩擦部材２ｂの平面形状として、本実施形態では、後述するように、マトリックス状に配置しやすいように矩形の上面を有するものとし、特に長方形の板状としている。しかしながら、本発明の低摩擦部材２ｂの平面形状はいかなる形状であっても良い。低摩擦部材２ｂの一方の面は弾性部材２に接着され、他方の面はレールに接しており、レールとの間でスベリを良くする必要がある。従って、低摩擦部材２ｂは、両面とも略平坦であることが望ましい。

複数の低摩擦部材２ｂは、相互に間隔を保って弾性部材２ａ上に固着されている。相互に間隔を有する配置については、低摩擦部材２ｂの形状に応じて適宜選択できる。本実施形態では、長方形の低摩擦部材２ｂを３列×２列のマトリクス状に配列している。低摩擦部材２ｂが間隔を保って弾性部材２ａ上に固着されていることで、弾性部材２ａのゴムと低摩擦部材２ｂの樹脂とは、部分的に接着されることになるので、製造時に弾性部材２ａ又は低摩擦部材２ｂに反りが生じた場合も、反りを一部のみに抑え、軌道パッド２全体の反りを抑えることで、全体としての接着が可能となる。

複数の低摩擦部材２ｂをマトリクス状に配列した場合、その配列の長尺方向の間隔ＳＬ及び短尺方向の間隔ＳＳは、小さすぎると弾性部材２ａの反りを吸収できなくなり低摩擦部材２ｂが弾性部材２ａから剥離し、逆に、大きすぎると低摩擦部材２ｂの面積が小さく充分なスベリを確保できなくなる。目安として、定寸の軌道パッド２の場合、間隔ＳＬ及び間隔ＳＳは１．５〜１０ｍｍが望ましい。本実施形態では、間隔ＳＬ及び間隔ＳＳは、共に２．０ｍｍとしている。

各低摩擦部材２ｂの厚みＴ２ｂは、弾性部材２ａの厚みＴ２ａとの比の兼ね合いにより調節される。弾性部材２ａの厚みＴ２ａに対して低摩擦部材２ｂの厚みＴ２ｂが大きすぎると、弾性部材２ａの衝撃吸収性が不足するほか、低摩擦部材２ｂと弾性部材２ａとの伸縮性の差から反りが起こりやすくなり、薄すぎると低摩擦部材２ｂの耐久性が不足して割れが生じたり、磨耗等で破損してスベリの効果が得られなくなることがある。厚みＴ２ａ＝９〜１２ｍｍの場合、厚みＴ２ｂ＝１．５〜４．５ｍｍが望ましい。本実施形態では、厚みＴ２ａ＝１０ｍｍの弾性部材２ａに対して、厚みＴ２ｂ＝１．５ｍｍの低摩擦部材２ｂを設けている。

複数の低摩擦部材２ｂを弾性部材２ａ上に固着する方法として、接着や溶着などの各種の固着方法が利用できる。特に、加硫接着は接着剤等を用いるよりも高い接着力が得られるので望ましい。本実施形態では、弾性部材２ａ上に、複数の低摩擦部材２ｂをマトリクス状に配列し、これら複数の低摩擦部材２ｂの底面を加硫接着している。なお、図に示すよりも大きな寸法の板状の樹脂部材を弾性部材２ａ上に加硫接着してから、その部材に対して機械加工により格子状の溝切りを行い、その格子状の溝部分に弾性部材２ａを露出させることで、複数の低摩擦部材２ｂを間隔ＳＬ及びＳＳで配列するという製造方法を用いてもよい。弾性部材２ａのゴムと低摩擦部材２ｂの樹脂とを部分的に加硫接着することで、樹脂部の反りを一部のみに抑え、軌道パッド２全体の反りを抑えることで実用に供することが可能となる。部分的に接着することにより、弾性部材２ａのゴム面全体に低摩擦部材２ｂの樹脂を接着した場合に比べて摩擦抵抗力を軽減でき、更にレールのスベリが確保される。

この軌道パッド２は、レール３とマクラギ１との間に介設されているとき、レールに接しているのが複数の低摩擦部材２ｂであり、各低摩擦部材２ｂの構成素材の摩擦係数が低いことによってレールとのスベリが確保され、軌道パッド２自体のマクラギ又はタイプレートからの脱落が防止されている。また、低摩擦部材２ｂ間に間隔ＳＬ及びＳＳが存在することによっても、間隔が存在しない場合に比べて軌道パッド２全体の弾性が高まるという効果もある。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示している。本実施形態における、軌道のその他の構成は図１の第１の実施形態の構成と同様である。図４に示すように、本実施形態の軌道パッド１２は、平板状の弾性部材１２ａと、弾性部材１２ａ上に配置された複数の低摩擦部材１２ｂとを備えている。低摩擦部材１２ｂは３×３以上のマトリックス状の配置となっている。

本実施形態の軌道パッド１２のその他の構成、作用及び効果については、第１の実施形態の軌道パッド２の場合と同様である。

本実施形態における低摩擦部材１２ｂの数及び／又は配置は、弾性部材１２ａや低摩擦部材１２ｂの大きさにしたがって増減することができる。

図５は第２の実施形態の変更態様における軌道パッド１２′の構成を概略的に示している。同図に示すように、弾性部材１２ａ′は、複数の低摩擦部材１２ｂ′が固着されている面とは反対側の面、即ち、弾性部材１２ａ′の底面に、その長手方向に沿って複数の溝１２ｃ′が設けられている。このように、底面に溝１２ｃ′を設けることで、この弾性部材１２ａ′の弾性が高められている。なお、弾性部材１２ａ′の底面には、溝１２ｃ′に代えて、矩形、丸孔、又は半球等の各種形状の開孔を設けてもよい。

（第３の実施形態）
図６は本発明の第３の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示している。図６（ａ）に示すように、本実施形態の軌道パッド２２は、平板状の弾性部材２２ａと、弾性部材２２ａ上に配置された円形状の複数の低摩擦部材２２ｂとを備えている。図６（ｂ）に示すように、各低摩擦部材２２ｂの上面は、例えば、球面の一部をなす緩やかな凸曲面形状となっている。

この低摩擦部材２２ｂは、上面が円形状であるため、レールとの接触面積が小さい。また、上面が凸曲面形状であるため、レールが上面の一部のみと接触するので接触面積がより小さくなっている。これらの作用により、レールのスベリ効果を大きくすることができる。さらに、低摩擦部材２２ｂの隙間が大きいことで、弾性部材２２ａの折れ曲がりなどによって低摩擦部材２２ｂがはがれるおそれが少なくなる。さらにまた、低摩擦部材２２ｂが円形状であることで引っかかりが少なく、レールとのスベリ効果がより高くなる。

本実施形態の軌道パッド２２のその他の構成、作用及び効果については、第１の実施形態の軌道パッド２の場合と同様である。

本実施形態の変更態様として、低摩擦部材２２ｂの上面の形状を円形状以外の例えば楕円形状等の角の少ない形状としても良い。

（第４の実施形態）
図７は本発明の第４の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示している。図７（ａ）に示すように、本実施形態の軌道パッド３２は、平板状の弾性部材３２ａと、弾性部材３２ａ上に配置された台形台形状の複数の低摩擦部材３２ｂとを備えている。各低摩擦部材３２ｂは、台形台形状を有することにより、上面の面積が底面の面積より小さくなっている。即ち、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、低摩擦部材３２ｂは略正方形の底面とそれよりも面積の小さい略正方形の上面を有している。

このように、本実施形態の軌道パッド３２では、簡単な製造方法及び配置によって、上面の面積を大きく、底面の面積を小さくすることができる。

本実施形態の軌道パッド３２のその他の構成、作用及び効果については、第１の実施形態の軌道パッド２の場合と同様である。

本実施形態の変更態様として、低摩擦部材３２ｂの形状を角錐台形状や円錐台形状としても良い。

（第５の実施形態）
図８は本発明の第５の実施形態における軌道パッドの構成を概略的に示している。図８（ａ）に示すように、本実施形態の軌道パッド４２は、平板状の弾性部材４２ａと、弾性部材４２ａ上に配置された台形台形状の複数の低摩擦部材４２ｂとを備えている。低摩擦部材４２ｂは、複数の接触部４２ｃを備えている。図に示した例では、接触部４２ｃは円形状で、その上面は球面の一部をなす緩やかな凸曲面形状となっている。

この実施形態では、接触部４２ｃを有することにより、上面の面積が底面の面積より小さくなっている。即ち、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、低摩擦部材４２ｂは低摩擦部材４２ｂの長方形の底面と接触部４２ｃの上面を有している。このため、低摩擦部材４２ｂは底面では広い面積で弾性部材４２ａに接着しているので剥がれにくく、上面では小さい面積でレールと接触するのでスベリ効果が高い。

以上説明した実施形態の変更態様として、低摩擦部材の形状は、上述した形状以外の形状であってもよい。例えば、各低摩擦部材全体が球体の一部の形状であってもよい。この場合、円形の上面を有する場合や上面が凸曲面形状である場合と同様にスベリ効果を高めることができる。各低摩擦部材の形状が直方体や板状である場合、辺や角が面取りされていてもよい。この場合、レールへの引っかかりが少なくスベリ効果を高めることができる。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

この軌道パッドは鉄道をはじめ各種の交通手段の軌道のレールに応用でき、これらの交通手段の安全性と保守性を高めることで幅広く社会に役立つものである。

１ マクラギ
２、１２、２２、３２ 軌道パッド
２ａ、１２ａ、１２ａ′、２２ａ、３２ａ、４２ａ 弾性部材
２ｂ、１２ｂ、１２ｂ′、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ 低摩擦部材
３ レール
１２ｃ′ 溝
４２ｃ 接触部
ＳＬ、ＳＳ 間隔
Ｔ２ａ 弾性部材の厚み
Ｔ２ｂ 低摩擦部材の厚み

Claims (9)

1. レールとマクラギ又はタイプレートとの間に介設される軌道パッドであって、
   弾性を有するゴム又はウレタン材料によって形成された板状の弾性部材と、該弾性部材の前記レールに接する側の上面上に固着された複数の低摩擦部材とを備え、
   前記複数の低摩擦部材の各々は、金属よりも摩擦係数が低いポリエチレン樹脂材料から構成されると共に相互に間隔を有して底面が前記弾性部材上に固着されていることを特徴とする軌道パッド。
2. 前記複数の低摩擦部材がマトリクス状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の軌道パッド。
3. 前記複数の低摩擦部材の各々が、矩形の上面を有する板状部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の軌道パッド。
4. 前記複数の低摩擦部材の各々が、円形の上面を有する板状部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の軌道パッド。
5. 前記複数の低摩擦部材の各々が、上面の面積が底面の面積より小さい形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の軌道パッド。
6. 前記複数の低摩擦部材の各々が、凸曲面形状の上面を有することを特徴とする請求項５に記載の軌道パッド。
7. 前記複数の低摩擦部材の各々が、台形台形状を有することを特徴とする請求項５に記載の軌道パッド。
8. 前記複数の低摩擦部材の各々が、超高分子量ポリエチレンから構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項目に記載の軌道パッド。
9. 前記弾性部材と前記複数の低摩擦部材とが加硫接着により固着されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の軌道パッド。

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