JP5872893B2 - 機械施工用レール締結・緩解方法及びそのレール締結・緩解装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械施工用レール締結・緩解方法及びそのレール締結・緩解装置に係り、特に、新幹線のレール交換に伴い短時間間合いで確実な施工を確立するための、機械施工用レール締結・緩解方法及びそのレール締結・緩解装置に関するものである。

従来、レール締結・緩解装置としては、十分な敷設延長・実績がある直結系軌道に適用される締結・緩解装置（下記特許文献１参照）があるが、レール交換時の保守作業（レール締結・緩解装置の締結ボルト・ナットの緊緩、レール交換時に支障とならない仮置き＝プリセット）は人力に因るところが大きい。

また、同レール締結・緩解装置については、板ばねを締結ボルト・ナットで固定する方式であるため、レール締結・緩解装置の緊締状態を一定に保つために締結ボルト・ナットのトルク管理が必須となる。

図１１は従来のレール締結・緩解装置を示す図である。

この図において、１００はスラブ、１０１は絶縁板、１０２はタイプレート、１０３はタイプレート１０２のショルダー部、１０４はレール、１０５は締結ボルト、１０６はナット、１０７は座金、１０８は板ばねである。

特開平７−２３８５０１号公報

しかしながら、上述したように、従来の直結系軌道向けのレール締結・緩解装置は人力施工を前提として設計されているため、機械施工に対応させるためには板ばねの形状や締結ボルトの構造等を新たに提案する必要があった。また、現行のトルク管理にかかる労力を低減するため、レール締結・緩解装置の緊締状態をモニタリングする新しい管理手法を提案する必要があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、機械施工に対応した締結ばね及びレールガイドを用いた、機械施工用レール締結・緩解方法及びそのレール締結・緩解装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕機械施工用レール締結・緩解方法において、レールを締結している締結具を緩めて、締結ばね及び前記締結具を緩解状態とし、前記レールの交換を支障しない位置へと前記締結ばね及び前記締結具を移動させて、タイプレートにプリセットした状態で保持し、前記レールに沿わせるようにしてレールガイドを設置し、このレールガイドを残した状態で、かつ前記締結ばね及び前記締結具を前記プリセットした状態で維持しながら、前記レールを新たなレールと交換し、前記レールガイドを撤去し、前記締結ばねをレール締結位置へと押し込んだ後、前記締結具を締めることにより、前記締結ばね及び前記締結具によって前記新たなレールを締結することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記締結具は少なくとも締結ボルトとナットとからなることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記レールガイドが、前記タイプレートに沿って配置されるレールガイド本体と、このレールガイド本体から上方へ突設した、前記レールの設定位置をガイドするレールガイド部とからなることを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記締結ばねが、締結穴が設けられた上ばねと、先端部と下方向凸部を有する下ばねとを含むことを特徴とする。

〔５〕上記〔４〕記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記プリセットした状態では、前記締結ボルトの頭部は前記締結ばねの前記下ばねの先端部を反力点とし、前記ナットは前記締結ばねの前記上ばねの上面に配置され、前記締結ばねの前記下ばねは、 前記先端部が前記締結ボルトの頭部の幅の半分程度の位置にくるように延長されることを特徴とする。

〔６〕機械施工用レール締結・緩解装置において、レールを締結している締結具を緩めて、締結ばね及び前記締結具を緩解状態とし、前記レールの交換を支障しない位置へと前記締結ばね及び前記締結具を移動させて、タイプレートにプリセットした状態で保持する手段と、前記レールに沿わせるようにして設置されるレールガイドと、このレールガイドを残した状態で、かつ前記締結ばね及び前記締結具を前記プリセットした状態で維持しながら、前記レールを新たなレールと交換する手段と、前記レールガイドを撤去し、前記締結ばねをレール締結位置へと押し込んだ後、前記締結具を締めることにより、前記締結ばね及び前記締結具によって前記新たなレールを締結する手段とを具備することを特徴とする。

〔７〕上記〔６〕記載の機械施工用レール締結・緩解装置において、下ばねの下方向凸部は、 タイプレートのショルダー部に当接することによって前記締結ばねの移動を拘束する形状とすることを特徴とする。

〔８〕上記〔６〕記載の機械施工用レール締結・緩解装置において、上ばねの締結穴は長円形であり、前記締結具のレール方向への傾斜を拘束する形状とすることを特徴とする。

〔９〕上記〔６〕記載の機械施工用レール締結・緩解装置において、前記レールガイドは、レールを挟んで配置され、前記タイプレートに沿って配置されるレールガイド本体と、このレールガイド本体から上方へ突設したレールガイド部を具備することを特徴とする。

本発明によれば、改良された締結ばね及びレールガイドを用いることにより、機械施工によるレール締結・緩解を行うことができる。また、レール交換時に短時間間合いで確実な施工を確立することができる。

本発明の実施例を示す機械施工用レール締結・緩解装置の模式図（その１）である。 本発明の実施例を示す機械施工用レール締結・緩解装置の模式図（その２）である。 本発明の実施例を示す機械施工用レール締結・緩解装置の模式図（その３）である。 本発明の実施例を示す締結ばねと締結ボルト・ナットのプリセット状態を示す図である。 本発明の実施例を示すタイプレートに締結ばねと締結ボルト・ナットをプリセットした状態を示す図である。 本発明の実施例を示す締結ばねをレール締結位置に押し込んだ状態を示す図である。 本発明の実施例を示すレールを締結ばねで締結した状態を示す図である。 本発明の実施例を示すレールを締結ばねで締結した状態を示す全体図である。 本発明の実施例を示すレールガイドが取り付けられた状態を示す図である。 本発明の実施例を示すレールガイドの設置状態を示す図である。 従来のレール締結・緩解装置を示す図である。

本発明の機械施工用レール締結・緩解方法は、レールを締結している締結具を緩めて、締結ばね及び前記締結具を緩解状態とし、前記レールの交換を支障しない位置へと前記締結ばね及び前記締結具を移動させて、タイプレートにプリセットした状態で保持し、前記レールに沿わせるようにしてレールガイドを設置し、このレールガイドを残した状態で、かつ前記締結ばね及び前記締結具を前記プリセットした状態で維持しながら、前記レールを新たなレールと交換し、前記レールガイドを撤去し、前記締結ばねをレール締結位置へと押し込んだ後、前記締結具を締めることにより、前記締結ばね及び前記締結具によって前記新たなレールを締結する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１〜図３は本発明の実施例を示す機械施工用レール締結・緩解装置の模式図（その１〜その３）、図４は締結ばねと締結ボルト・ナットのプリセット状態を示す図であり、図４（ａ）はその側面図、図４（ｂ）はその締結ばねの平面図、図５はタイプレートに締結ばねと締結ボルト・ナットをプリセットした状態を示す図、図６は締結ばねをレール締結位置に押し込んだ状態を示す図、図７はそのレールを締結ばねで締結した状態を示す図、図８はそのレールを締結ばねで締結した状態を示す全体図、図９はそのレールガイドが設置された状態を示す図、図１０はそのレールガイドの設置状態を示す図である。

これらの図を参照して、本発明の実施例を示す機械施工用レール締結・緩解方法について以下に説明する。なお、この実施例では、レールの交換作業について段階的に説明する。

（１）図１（ａ）に示されるレールの本締結状態では、スラブ１００上に絶縁板１０１が敷設され、その上にタイプレート１０２が設けられ、さらにその上にレール１０４が配置され、締結ばね１が締結具としての締結ボルト１０５、ナット１０６、座金１０７によって締結されている。つまり、図１１に示すように、締結ばね、締結ボルト１０５、ナット１０６、座金１０７によってレール１０４が締結された状態にある。

（２）次に、図１（ｂ）に示すように、レール１０４を取り替えるため、締結ボルト、ナット１０５，１０６を緩めて、締結ばね１及び締結ボルト、ナット１０５，１０６を緩解状態とする。

（３）次に、図１（ｃ）に示すように、締結ばね１をプリセット位置（締結ばね１がレール１０４から外れる位置）へ移動し、図５に示すような、締結ばね１をタイプレート１０２にプリセットした状態とする。この時、締結ばね１と締結ボルト、ナット１０５，１０６及び座金１０７は図４に示すようなプリセット状態にある。

（４）次に、図２（ａ）に示すように、取り替えるレール１０４に沿わせるようにしてレールガイド２を設置する。

（５）次に、図２（ｂ）に示すように、レールガイド２を残して、取り替えるレール１０４を撤去する。

（６）次に、図２（ｃ）に示すように、レールガイド２に沿って新たなレール３を据え付ける。

（７）次に、図３（ａ）に示すように、レールガイド２を撤去する。

（８）次に、図３（ｂ）に示すように、締結ばね１を図５に示したプリセット状態から図６に示した新たなレール３の締結位置に押し込む。

（９）最後に、図３（ｃ）に示すように、締結ばね１を締結ボルト、ナット１０５，１０６及び座金１０７によって締結し、新たなレール３の本締結状態を確立する。この時の締結ばね１の状態が図７に示される。

次に、本発明の実施例を示す機械施工用レール締結・緩解装置の各部材について説明する。

本発明においては、図５に示すように、タイプレート１０２の形状は従来のままとし、また、スラブ１００への締結方法も変更しないため、締結ボルト、ナット１０５，１０６及び座金１０７も現行のものを用いることができる。

一方、図７を図１１の従来図と比較すると分かるように、締結ばね１の形状を改良するとともに、図２で示したレールガイド２を用いることにより、レール交換時の作業効率を改善することが可能になっている。

具体的には、図４に示されている、締結ばね１と締結ボルト、ナット１０５，１０６のプリセット状態では、締結ボルト１０５の頭部（台形部）は締結ばね１の下ばね１Ａの先端部１Ｂを反力点とし、座金１０７及びナット１０６は締結ばね１の上ばね１Ｄの上面に配置される。

締結ばね１の下ばね１Ａは、 その先端部１Ｂが締結ボルト１０５の頭部（台形部）の幅（直径）の半分程度の位置にくるように延長されている。さらに、上ばね１Ｄの長さも従来のものより延長されている。

図５に示されているタイプレート１０２へのプリセット状態では、締結ばね１の下ばね１Ａは、 タイプレート１０２のショルダー部１０３に当接する位置にある。本発明のレール締結・緩解方法で用いる締結ばね１は、下ばね１Ａに下方向凸部１Ｃを設け、 タイプレート１０２のショルダー部１０３に当接することによって締結ばね１の移動を拘束する形状としているので、図５に示すプリセット状態では、下ばね１Ａがタイプレート１０２のショルダー部１０３を超えて、締結ばね１が図５の点線Ａよりも内側に移動し、新たなレール３の挿入位置を支障するのを防ぐことができる。

また、上ばね１Ｄの締結穴１Ｅ〔図４（ｂ）参照〕は、図５に示すプリセット状態から図７に示す締結状態まで対応するように長円形としたため、プリセット状態にある締結ボルト、ナット１０５，１０６及び座金１０７には遊びがあるが、タイプレート１０２のショルダー部１０３によって締結ばね１の移動は全体的に拘束されているので、締結穴１Ｅの端部に締結ボルト１０５が当接することによって、締結ボルト、ナット１０５，１０６及び座金１０７が図５の点線Ａよりも内側に移動し、新たなレール３の挿入位置を支障するのを防ぐことができる。

図７及び図８に示すように、 締結ばね１がレール締結位置にある場合は、 上記したような下ばね１Ａの先端部分（先端部１Ｂ）及び上ばね１Ｄの延長部分は締結機能に直接的に関与しない形状であるため、 従来の板ばねと同様の締結状態が得られる。つまり、図８に示すように、 レール締結状態における応力発生位置の形状は、図１１に示す従来の板ばねと同様であるため、板ばねの組立時の発生応力及び使用時の変動応力も従来品と同様であり、 発生応力の検討は省略できる。

さらに、レール交換作業を機械化する前提として、 新たなレール３が確実にタイプレート１０２のショルダー部１０３間に挿入される必要がある。そのために付属品として、 図２、図９及び図１０に示すようなレールガイド２を用いる。ただし、このレールガイド２の具体的な寸法形状は、レール交換機等の仕様及び機能により決定すべきである。

以下、このレールガイド２の使用について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、取り替えるレール１０４に沿ってレールガイド２を設置し、次に、図２（ｂ）に示すように、取り替えるレール１０４を撤去し、次に、図２（ｃ）に示すように、取り替えられる新たなレール３をレールガイド２によってガイドしながら据え付ける。

このレールガイド２は、 レール交換作業時にタイプレート１０２にプリセットしてある締結ばね１及び締結ボルト１０５を保護する機能と、新たなレール３を確実にタイプレート１０２のショルダー部１０３間に誘導する機能とを有しており、図１０に示すように、レール交換作業前にレール底部の下に左右から挿入し、 タイプレート１０２を囲んで左右のレールガイド２を固定する構造とする。図９はそのレールガイド２がセットされた状態を示しており、図９（ａ）はその平面図、図９（ｂ）はその側面図である。このレールガイド２は、タイプレート１０２に沿って設置されるレールガイド本体２Ａと、レールガイド本体２Ａから上方へ突設した、新たなレールの設定位置をガイドするレールガイド部２Ｂとからなる。

そして、レールガイド２はレール交換作業後は直ちに撤去することを前提とする。この場合、スラブ及びレール締結装置には何ら加工する必要がない。

具体的な使用方法としては、 例えば、レール交換区間の始終端約１５ｍ程度の区間には５ｍ程度の間隔で設置し、その他の中間部には１０〜１５ｍ程度の間隔で設置することができる。

したがって、上記したように、締結ばね１と締結ボルト、ナット１０５，１０６を、図３に示すようなプリセット状態で保持できるようにしたので、これらのレール締結装置部材をプリセット状態で施工機械（図示せず）にセットすることが可能である。

また、タイプレート１０２に設置された締結ばね１及び締結ボルト、ナット１０５，１０６をレール交換の支障にならないような位置へ後退させて、図４に示すようなタイプレート１０２に対するプリセット状態で保持できるようにしたので、従来技術のようなレール交換作業時にレール締結装置部材を撤去する工程が不要になる。

このように、本発明によれば、単に締結ばね１を機械施工に適した形状とすることによって、レール締結・緩解作業の機械化を大幅に促進することができる。

さらに、機械施工を前提として考えると、適切なレール押え力を確保するのに、部材の表面間の摩擦係数に大きく影響されるトルク管理ではなく、締結ボルト１０５、またはナット１０６の回転角に基づいて行うのが適切である。この回転角法による締結管理の場合、ねじ山のピッチとナットの回転角に対応した変位量が締結力に比例するため、ばね定数が明らかな部材を締結する場合により有効である。また、締結される部材の状態に関わらず、設定された回転数に基づいて制御することができるため、施工の機械化をより簡易に実施できるものと考えられる。

なお、上記したように、 タイプレート１０２の形状は従来のままとしたので、タイプレート１０２のショルダー部１０３に挿入される締結ボルト１０５の頭部（台形部）の形状も変更しないものとした。また、従来品との互換性を考えて、締結ボルトのねじ部の形状も従来と同じとした。

ただし、機械化及び部品点数の低減のため、 ナット１０６は座金１０７付ナットとすることが望ましい。これにより、組立時に締結ボルト１０５に対して座金１０７をセットする工程が省略でき、 ナット１０６を締結ボルト１０５に直接締め込むことが可能になる。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の機械施工用レール締結・緩解方法及びそのレール締結・緩解装置は、機械施工に対応した締結ばね及びレールガイドを用いた、機械施工用レール締結・緩解方法及びそのレール締結・緩解装置として利用可能である。

１ 締結ばね
１Ａ 締結ばねの下ばね
１Ｂ 締結ばねの下ばねの先端部
１Ｃ 締結ばねの下ばねの下方向凸部
１Ｄ 締結ばねの上ばね
１Ｅ 締結ばねの上ばねの締結穴
２ レールガイド
２Ａ レールガイド本体
２Ｂ レールガイド部
３ 新たなレール
１００ スラブ
１０１ 絶縁板
１０２ タイプレート
１０３ タイプレートのショルダー部
１０４ レール
１０５ 締結ボルト
１０６ ナット
１０７ 座金

Claims (9)

1. （ａ）レールを締結している締結具を緩めて、締結ばね及び前記締結具を緩解状態とし、
   （ｂ）前記レールの交換を支障しない位置へと前記締結ばね及び前記締結具を移動させて、タイプレートにプリセットした状態で保持し、
   （ｃ）前記レールに沿わせるようにしてレールガイドを設置し、
   （ｄ）該レールガイドを残した状態で、かつ前記締結ばね及び前記締結具を前記プリセットした状態で維持しながら、前記レールを新たなレールと交換し、
   （ｅ）前記レールガイドを撤去し、
   （ｆ）前記締結ばねをレール締結位置へと押し込んだ後、前記締結具を締めることにより、前記締結ばね及び前記締結具によって前記新たなレールを締結することを特徴とする機械施工用レール締結・緩解方法。
2. 請求項１記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記締結具は少なくとも締結ボルトとナットとからなることを特徴とする機械施工用レール締結・緩解方法。
3. 請求項１記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記レールガイドが、前記タイプレートに沿って配置されるレールガイド本体と、該レールガイド本体から上方へ突設した、前記レールの設定位置をガイドするレールガイド部とからなることを特徴とする機械施工用レール締結・緩解方法。
4. 請求項１記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記締結ばねが、締結穴が設けられた上ばねと、先端部と下方向凸部を有する下ばねとを含むことを特徴とする機械施工用レール締結・緩解方法。
5. 請求項４記載の機械施工用レール締結・緩解方法において、前記プリセットした状態では、前記締結ボルトの頭部は前記締結ばねの前記下ばねの先端部を反力点とし、前記ナットは前記締結ばねの前記上ばねの上面に配置され、前記締結ばねの前記下ばねは、 前記先端部が前記締結ボルトの頭部の幅の半分程度の位置にくるように延長されることを特徴とする機械施工用レール締結・緩解方法。
6. （ａ）レールを締結している締結具を緩めて、締結ばね及び前記締結具を緩解状態とし、前記レールの交換を支障しない位置へと前記締結ばね及び前記締結具を移動させて、タイプレートにプリセットした状態で保持する手段と、
   （ｂ）前記レールに沿わせるようにして設置されるレールガイドと、
   （ｃ）該レールガイドを残した状態で、かつ前記締結ばね及び前記締結具を前記プリセットした状態で維持しながら、前記レールを新たなレールと交換する手段と、
   （ｄ）前記レールガイドを撤去し、前記締結ばねをレール締結位置へと押し込んだ後、前記締結具を締めることにより、前記締結ばね及び前記締結具によって前記新たなレールを締結する手段とを具備することを特徴とする機械施工用レール締結・緩解装置。
7. 請求項６記載の機械施工用レール締結・緩解装置において、下ばねの下方向凸部は、 タイプレートのショルダー部に当接することによって前記締結ばねの移動を拘束する形状とすることを特徴とする機械施工用レール締結・緩解装置。
8. 請求項６記載の機械施工用レール締結・緩解装置において、上ばねの締結穴は長円形であり、前記締結具のレール方向への傾斜を拘束する形状とすることを特徴とする機械施工用レール締結・緩解装置。
9. 請求項６記載の機械施工用レール締結・緩解装置において、前記レールガイドは、レールを挟んで配置され、前記タイプレートに沿って配置されるレールガイド本体と、該レールガイド本体から上方へ突設したレールガイド部を具備することを特徴とする機械施工用レール締結・緩解装置。

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