JP5845477B2 - レール削正装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道レール上を走行しながらレールフローを削正するためのレール削正装置に関する。

従来、列車がレール上を走行すると、列車荷重及び駆動力等が車輪を通じてレールへ作用する。これにより、レール表面の組織が金属疲労により変化したり、レール自体が偏磨耗し、レール頭頂面の表層部がレールの軌間側（ゲージコーナー側）に押し出されてレールフローが発生する。このような金属疲労をそのまま放置すると、レール傷が発生したり、その傷により車輪・レール間の転動騒音が激しくなったり、最終的にはレール折損に至る場合がある。そのため、レールフローの張り出し長が所定の削正基準よりも大きくなった場合などに、レール表面をグラインダー等の研磨装置を用いて削正する保守作業が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、車輌に遊動可能に連結され、前後左右に設けた脚部材先端の鍔付車輪で位置決めされる面型取り装置に、レールの頭部を整形する砥石を搭載した研削ユニットを設け、レール上を走行しながらレールフローを削正する構成のレール削正車について開示されている。

特開平８−１３４０４号公報

しかしながら、従来のレールの削正方法では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１など従来のレール削正では、砥石を有するグラインダー等を使用して研削によってレールフローを除去する方法であり、手間と時間がかかり、作業効率が低下していた。しかも、耗部品となる砥石が高価であり、その交換頻度も多く、ランニングコストが増大するという問題があった。
さらに、砥石で削る場合には、鉄粉や塵埃が多量に発生するが、削正後にその鉄粉や塵埃を回収する処理に時間や手間がかかるうえ、削正時に生じる騒音も大きいことから、その点で改良の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となるレール削正装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、削正作業中における騒音や粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上を図ることができるレール削正装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るレール削正装置では、レールに沿って移動させながら、レールフローを削正するためのレール削正装置であって、レールに沿って走行可能な走行部と、走行部に設けられるとともに、照射口を下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置されるプラズマ切断用の照射トーチと、照射トーチをレールに沿って案内させるためのガイド手段と、を備えていることを特徴としている。

本発明では、照射トーチの照射口からレールフローに向けてプラズマを照射した状態のまま走行部をレールに沿って走行させるとき、ガイド手段によって照射トーチがレールに沿って案内され、レールと照射トーチとの間隔を一定に保ったまま非接触でレールフローを切断することができる。この場合、レール削正装置をレールに沿って一定の速度で移動させるだけの簡単な操作で行える作業となり、特別な技術を有する作業が不要となることから、従来のような砥石を使用した削正方法に比べて、同じ時間でより長い距離の削正を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

また、本レール削正装置では、プラズマ切断を用いてレールに沿って走行させることで、レールフローを連続的に切断することができるため、切断されたフローも針金状に連続して繋がった形状の切屑となる。そのため、針金形状のフローを手間なく容易にかつ確実に回収することができ、切断に伴う鉄粉や塵埃の発生も抑えられ、それら鉄粉等の切屑が作業現場に放置されるという回収残しをなくすことが可能となる。

また、消耗部品が照射トーチであり、従来のような高価な砥石を用いる場合に比べて、使用頻度が少なく、また単価も小さいことから、ランニングコストの低減を図ることができる。
さらに、プラズマにより非接触で切断する方法となるので、砥石で研削する場合のような削正作業時の切削音も小さく、騒音を抑えることができる。したがって、近隣に住宅がある場合や、夜間での削正作業が行い易くなるという効果を奏する。
さらにまた、照射トーチをレール頭部の上方に配置させることで、プラズマをレール上方から照射することができるため、踏切内などでレール周りが狭隘な箇所であっても、通常のレール区間と同様に削正することが可能となる。

また、本発明に係るレール削正装置では、ガイド手段および照射トーチを、少なくとも片側のレールにおける所定の削正位置に対して設置可能な位置決め手段を備えていることが好ましい。

本発明では、削正作業を開始するときに、位置決め手段によって照射トーチおよびガイド手段を少なくとも片側のレールにおける所定の削正位置に対して容易に位置決めすることができる。そして、削正作業以外のときには、照射トーチやガイド手段を例えば走行部内に収容させておき、削正位置より退避させておくことができる。

また、本発明に係るレール削正装置では、位置決め手段は、レール軌間方向の中心を通る鉛直軸まわりに回転可能に支持され、かつその支持基端を通る水平軸まわりに回動する支持アームであり、支持アームの先端に照射トーチとガイド手段を備えたレール削正部が設けられ、レール削正部がレール軌間方向で左右両側のそれぞれのレールに対して選択的に位置決めされることが好ましい。

本発明では、レール削正部がレール軌間方向で左右両側のそれぞれのレールに対して選択的に移動させて位置決めすることができる。つまり、レール上に設置したレール削正部で片側のレールの削正を行った後に、他方側のレールを削正する場合には、支持アームを前記鉛直軸まわりに回転させるとともに、前記水平軸まわりに回動させてレール削正部を片側のレールから他方側のレールへ移動させることができる。そのため、レール削正装置の向きをレールの進行方向の反対側に変更する必要がなく、例えば一方向に前進させながら片側のレールを削正し、支持アームの回転とともに照射トーチの位置を変更し、後退させながら他方側のレールを削正することができる。したがって、装置の左右両側にレール削正部を設ける必要がなく、装置にかかるコストを抑えることができるという利点がある。

また、本発明に係るレール削正装置では、照射トーチのレール頭部からの離間を調整するためのトーチ位置調整手段が設けられていることが好ましい。

これにより、例えば照射トーチとレールとの幅方向（レール軌間方向）や上下方向の距離を調整することができる。そのため、レールの種類や、あるいは照射トーチの種類に応じて適宜照射トーチの照射口の位置を変更することができ、条件に応じて最適な切断を行うことができる。

また、本発明に係るレール削正装置では、ガイド手段をレールに対して押し付ける押圧手段が設けられていることが好ましい。

この場合、ガイド手段が押圧手段によってレールに押し付けられ、ガイド手段とレールとの距離が一定に保持されるので、走行時にガイド手段がレールから離れることがなく、ガイド手段によって照射トーチを確実にレールに案内させることができる。

本発明のレール削正装置によれば、削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
また、削正作業中における騒音や粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上を図ることができるという利点がある。

本発明の実施の形態によるレール削正装置の全体構成を示す斜視図である。 レールフロー削正前のレールを示す上面図である。 レール削正装置のレール削正部を削正位置に配置した状態において、レール軌間内側から見た側面図である。 図３に示すレール削正部をレール断面方向から見た図である。 図３に示すレール削正部を下面側からみた図である。

以下、本発明によるレール削正装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態によるレール削正装置１は、レール２に沿って走行させながら、図２に示すレール頭部内側面２ｂ（二点鎖線で示すライン）に発生しているレールフローＷを削正するためものであり、レール２に沿って走行可能な走行架台３（走行部）にプラズマ切断用の照射トーチ４を有するレール削正部１０を備えている。

走行架台３は、鋼材で枠組みされるとともに車輪３１を備えた架台であり、中央載置部３ａと、レール軸方向Ｘで中央載置部３ａを挟んだ前後両側に第１載置部３ｂおよび第２載置部３ｃとを有している。中央載置部３ａには上述したレール削正部１０が設けられ、第１載置部３ｂ（図１で紙面左側）には、図示しない発電機が載置されている。第２載置部３ｃ（図１で紙面右側）には、車輪３１を駆動するための駆動装置３２と、プラズマ切断に使用するプラズマ切断機４０およびエアコンプレッサ４１と、車輪３１やレール削正部１０を制御するための制御部７とを備えている。

制御部７は、走行架台３の走行速度や、照射トーチ４によるプラズマの噴射量などを制御するものであり、例えばレールの曲線区間、レールフローＷの張り出し量などの条件に基づいて、走行速度を低速、または高速に設定される。そして、制御部７では、走行開始時に噴射トーチ４によるプラズマの噴射も開始し、走行を停止した時に前記噴射を停止するように制御されている。

レール削正部１０は、レール削正部１０を、片側のレール２における所定の削正位置Pに対して設置可能な支持アーム６（位置決め手段）の先端６ａに設けられている。そして、支持アーム６の先端６ａには、レール削正部１０と前後方向（レール軸方向Ｘ）に並列に配置された状態となるようにアース部８が支持されている。

支持アーム６は、中央載置部３ａにおいて水平軸まわりに矢印Ｅ方向に沿って回動可能に設けられた一対の主材６１と、それら主材６１の先端同士を連結する先端材６２と、主材６１の基端同士を連結する基端材６３とからなる。この支持アーム６は、複数（図１では３本）の伸縮シリンダ６４の伸縮動作によって回動され、基端材６３が走行架台３の中央載置部３ａでレール軌間方向Ｙの中心を通る鉛直軸Ｏまわりに回転可能に支持された旋回板６５に固定されている。

先端材６２の先端には、レール削正部１０とアース部８が固定されている。
伸縮シリンダ６４は、複数（３本）が平行に配列されており、それぞれの一端が先端材６２に固定され、他端が基端材６３に固定されている。つまり、支持アーム６は、各伸縮シリンダ６４を伸縮させることで、基端材６３を中心にして矢印Ｅ方向に回動する。支持アーム６の鉛直軸Ｏまわりの回転は、レール削正部１０がレール軌間方向Ｙで左右両側のそれぞれのレール２に対して選択的に位置決めすることができる回転範囲となっている。

つまり、レール削正部１０は、支持アーム６によって左右のレール２のいずれかに対して所定の削正位置Ｐ（図３〜図５参照）に位置決めされることになる。そして、この削正位置Ｐにおいて、アース部８もアース先端８ａがレール２に接触した状態となる。

図３乃至図５に示すように、レール削正部１０は、照射口４ａを下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置される前記照射トーチ４と、照射トーチ４をレール２に沿って案内させるためのガイドローラ５（ガイド手段）と、を備えている。具体的にレール削正部１０は、支持アーム６の先端部６ｂに固定される固定板１１に第１ばね部材５１（後述する）を介して基台１２が設けられ、その基台１２に照射トーチ４やガイドローラ５（５Ａ、５Ｂ）が固定されている。

照射トーチ４は、図１に示すプラズマ切断機４０とエアコンプレッサ４１に連結されており、照射口４ａを下方に向けて基台１２のレール軸方向Ｘの中央部に固定されている。このプラズマ切断部は、照射トーチ４内において電極とプラズマチップとを備え、プラズマ切断機４０のプラズマとエアコンプレッサ４１からのエアが供給されることにより噴射口４ａからプラズマ（図３、図４に示すＭ）が噴射される。噴射口４ａは、切断作業時には常にレール頭部内側面２ｂの上方に位置しており、レール頭部角部から上方に向けて図４に示す所定間隔Ｄ（例えば、２〜３ｍｍ）の位置となるように設定されている。

また、基台１２には、照射トーチ４の照射口４ａにおける前記所定間隔Ｄ、すなわち照射トーチ４の上下方向Ｚの位置を調整するための図３に示す高さ調整ねじ４２（トーチ位置調整手段）と、照射トーチ４のレール軌間方向Ｙ（左右方向）の位置を調整するための図５に示す左右調整ねじ４３（トーチ位置調整手段）とが設けられている。照射トーチ４は、高さ調整ねじ４２を回転させることにより基台１２に対して上下方向に移動し、また左右調整ねじ４３を回転させることによりレール軌間方向Ｙに移動し、照射口４ａの位置が調整されるようになっている。

ガイドローラ５は、レール頭頂部２ａに沿ってレール軸方向Ｘに転動する一対の上部ガイドローラ５Ａと、レール軌間方向Ｙで内側のレール頭部内側面２ｂに沿ってレール軸方向Ｘに転動する一対のサイドガイドローラ５Ｂとからなる。上部ガイドローラ５Ａは、削正位置Ｐにおいて、レール頭頂部２ａに接触した状態で回転可能に載置されている。一対のサイドガイドローラ５Ｂは、削正位置Ｐにおいて、レール頭部内側面２ｂに対して回転可能に接触している。

また、図４に示すように、上部ガイドローラ５Ａおよびサイドガイドローラ５Ｂは、それぞれ前記第１ばね部材５１（押圧手段）、第２ばね部材５２（押圧手段）によってレール２に対して適宜な押圧力をもって押し付けられている。第１ばね部材５１は、固定板１１と基台１２との間に介在され、第１ばね部材５１と同軸線上に設けられる第１押圧ジャッキ５３によって削正位置Ｐにおいて上下方向Ｚに付勢力が作用する。これにより上部ガイドローラ５Ａがレール頭頂部２ａを押圧する。また、第２ばね部材５２は、この第２ばね部材５２と同軸線上に設けられる第２押圧ジャッキ５４によってレール軌間方向Ｙに付勢力が作用し、これによりサイドガイドローラ５Ｂがレール頭部内側面２ｂを押圧する。

次に、上述した実施の形態によるレール削正装置の作用について以下説明する。
図３乃至図４に示すように、照射トーチ４の照射口４ａからレールフローＷ（図２参照）に向けてプラズマＭを照射した状態のまま走行架台３をレール２に沿って走行させるとき、上部ガイドローラ５Ａおよびサイドガイドローラ５Ｂによって照射トーチ４がレール２に沿って案内され、レール２と照射トーチ４との間隔を一定に保ったまま非接触でレールフローＷを切断することができる。
この場合、レール削正装置１をレール２に沿って一定の速度で移動させるだけの簡単な操作で行える作業となり、特別な技術を有する作業が不要となることから、従来のような砥石を使用した削正方法に比べて、同じ時間でより長い距離の削正を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

また、プラズマ切断を用いてレール２に沿って走行させることで、レールフローＷを連続的に切断することができるため、切断されたフローも針金状に連続して繋がった形状の切屑となる。そのため、針金形状のフローを手間なく容易にかつ確実に回収することができ、切断に伴う鉄粉や塵埃の発生も抑えられ、それら鉄粉等の切屑が作業現場に放置されるという回収残しをなくすことが可能となる。

また、消耗部品が照射トーチ４であり、従来のような高価な砥石を用いる場合に比べて、使用頻度が少なく、また単価も小さいことから、ランニングコストの低減を図ることができる。
さらに、プラズマにより非接触で切断する方法となるので、砥石で研削する場合のような削正作業時の切削音も小さく、騒音を抑えることができる。したがって、近隣に住宅がある場合や、夜間での削正作業が行い易くなるという効果を奏する。
さらにまた、照射トーチ４をレール頭部２ａの上方に配置させることで、プラズマをレール上方から照射することができるため、踏切内などのレール周りが狭隘な箇所であっても、通常のレール区間と同様に削正することが可能となる。

また、ガイドローラ５および照射トーチ４を、片側のレール２における所定の削正位置Ｐに対して設置可能な支持アーム６を備えているので、削正作業を開始するときに、支持アーム８によって照射トーチ４およびガイドローラ５を片側のレール２における所定の削正位置Ｐに対して容易に位置決めすることができる。そして、削正作業以外のときには、照射トーチ４やガイドローラ５を走行架台３の中央載置部３ａ内に収容させておき、削正位置Ｐより退避させておくことができる。

さらに、この支持アーム６を設けることによって、レール削正部１０がレール軌間方向Ｙで左右両側のそれぞれのレール２に対して選択的に移動させて位置決めすることができる。つまり、レール２上に設置したレール削正部１０で片側のレール２の削正を行った後に、他方側のレール２を削正する場合には、支持アーム６を前記鉛直軸Ｏまわりに回転させるとともに、前記水平軸まわりに回動させてレール削正部１０を片側のレール２から他方側のレール２へ移動させることができる。そのため、レール削正装置１０の向きをレール２の進行方向の反対側に変更する必要がなく、一方向に前進させながら片側のレール２を削正し、支持アーム６の回転とともに照射トーチ４の位置を変更し、後退させながら他方側のレール２を削正することができる。したがって、装置（走行架台３の中央部３ａ）の左右両側にレール削正部を設ける必要がなく、装置にかかるコストを抑えることができるという利点がある。

さらにまた、高さ調整ねじ４２と左右調整ねじ４３によって照射トーチ４とレール２の上下方向Ｚおよびレール軌間方向Ｙの距離を調整することができる。そのため、レール２の種類や、あるいは照射トーチ４の種類に応じて適宜照射トーチ４の照射口４ａの位置を変更することができ、条件に応じて最適な切断を行うことができる。

また、本レール削正装置１では、上部ガイドローラ５Ａとサイドガイドローラ５Ｂがそれぞれ第１ばね部材５１と第２ばね部材５２によってレール２に対して押し付けられ、各ガイドローラ５Ａ、５Ｂとレール頭頂との距離が一定に保持されるので、走行時にガイドローラ５Ａ、５Ｂがレール２から離れることがなく、ガイドローラ５Ａ、５Ｂによって照射トーチ４を確実にレール２に案内させることができる。

上述した実施の形態によるレール削正装置では、削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
また、削正作業中における騒音や粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上を図ることができるという利点がある。

以上、本発明によるレール削正装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態ではレール軌間方向Ｙの中心を通る鉛直軸Ｏまわりに回転可能に支持された支持アーム６を設け、レール削正部１０がレール軌間方向Ｙで左右両側のそれぞれのレール２に対して選択的に位置決めされる構成としているが、これに限定されることはなく、左右両側にレール削正部１０を備えた構成のレール削正装置としても良い。そして、レール削正部１０の位置決め手段として、支持アーム６であることに限定されることはなく、他の構造を採用することも可能である。

また、本実施の形態ではトーチ位置調整手段として、高さ方向と左右方向の位置を調整することができる調整ねじ４２、４３を設けているが、これらを省略することも可能であるし、また調整手段としてねじであることに限定されることはない。
さらに、本実施の形態ではガイドローラ５の押圧手段として、ばね部材５１、５２を設けているが、これらを省略することも可能であるし、また調整手段としてねじであることに限定されることはない。

さらにまた、走行架台３の大きさ、レール削正部１０の位置、取り付け構造など、適宜設定することが可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ レール削正装置
２ レール
３ 走行架台（走行部）
４ 照射トーチ
４ａ 照射口
５ ガイドローラ（ガイド手段）
５Ａ 上部ガイドローラ（ガイド手段）
５Ｂ サイドガイドローラ（ガイド手段）
６ 支持アーム（位置決め手段）
１０ レール削正部
４２ 高さ調整ねじ（トーチ位置調整手段）
４３ 左右調整ねじ（トーチ位置調整手段）
５１ 第１ばね部材（押圧手段）
５２ 第２ばね部材（押圧手段）
６５ 旋回板
Ｏ 鉛直軸
Ｐ 削正位置
Ｘ レール軸方向
Ｙ レール軌間方向
Ｚ 上下方向
Ｗ レールフロー

Claims (5)

1. レールに沿って移動させながら、レールフローを削正するためのレール削正装置であって、
   レールに沿って走行可能な走行部と、
   該走行部に設けられるとともに、照射口を下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置されるプラズマ切断用の照射トーチと、
   該照射トーチを前記レールに沿って案内させるためのガイド手段と、
   を備えていることを特徴とするレール削正装置。
2. 該ガイド手段および前記照射トーチを、少なくとも片側のレールにおける所定の削正位置に対して設置可能な位置決め手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレール削正装置。
3. 前記位置決め手段は、レール軌間方向の中心を通る鉛直軸まわりに回転可能に支持され、かつその支持基端を通る水平軸まわりに回動する支持アームであり、
   該支持アームの先端に前記照射トーチと前記ガイド手段を備えたレール削正部が設けられ、
   該レール削正部がレール軌間方向で左右両側のそれぞれのレールに対して選択的に位置決めされることを特徴とする請求項２に記載のレール削正装置。
4. 前記照射トーチのレール頭部からの離間を調整するためのトーチ位置調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレール削正装置。
5. 前記ガイド手段をレールに対して押し付ける押圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレール削正装置。

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