JP6121592B1 - 鉄道用除雪車 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な操作で高トルクの動力が除雪装置に伝達されると共に、軌道車両を一定の微速度で走行させることが可能な鉄道用除雪車を提供する。【解決手段】ロータリ除雪装置９やスノープラウを使用しない通常時には、主ディーゼルエンジン１２からの動力が軌道車両４の車輪２，３に伝達するようにクラッチ２２で切替えて、軌道車両４を所定の速度で走行させる。ロータリ除雪装置９やスノープラウを使用する除雪作業時には、主ディーゼルエンジン１２に代わり、補助電動モータ２１からの動力が軌道車両４の車輪２，３に伝達するように、クラッチ２２を切替える。【選択図】図４

Description

本発明は、軌道車両に除雪装置を装備した鉄道用除雪車に関する。

一般に、ロータリ除雪装置による除雪作業は、オーガの回転駆動によりオーガ中央部へ導かれて粉状化した雪がブロワに吸引され、筒状のシュートにより除雪車の側方へ吹き出される。このように、軌道車両に除雪装置を装備した鉄道用除雪車では、雪を取り除きながら軌道上を前進する必要があるため、一定の微速度で除雪車を走行させる除雪作業が要求される。

従来、この種の鉄道用除雪車は、トルクコンバータを介して１台のエンジン動力を取り出し、この動力を走行用動力と除雪装置駆動用動力とに分配して使用するものと、走行用エンジンおよび除雪装置駆動用エンジンを備えて、走行と除雪の動力をそれぞれ独立させたものとがある。前者のものは、除雪作業時の雪抵抗の増減に伴う走行速度の変化が除雪作業性を悪くするという問題があり、後者のものはエンジンの稼働率が低く、保守管理も難しいという問題がある。

そこで、１台のエンジンを用いた静油圧駆動による動力伝達系統を通して、エンジンの全速回転の状態の下で除雪装置の駆動力の大きさを一定にし、除雪車の走行速度を人為的に制御する考えが提案されている（特許文献１を参照）。

特開２０００−１４２３９９号公報

上記特許文献１の鉄道用除雪車は、除雪車に搭載されて動力を発生する走行用兼除雪装置駆動用エンジンと、このエンジンが発生した動力を除雪車の走行のための走行用動力とロータリ除雪装置を駆動するための除雪装置駆動用動力とに分配する動力分配機と、この動力分配機により分配された走行用動力により駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプが吐出する作動油により駆動される油圧モータと、この油圧モータの出力動力により駆動されて除雪車を走行させる走行手段と、油圧ポンプから吐出される作動油の吐出量を制御する制御装置とを備えている。

しかし、こうした鉄道用除雪車では、１台のエンジンが発生した動力を、除雪車の走行用動力とロータリ除雪装置を駆動する除雪装置駆動用動力とに分配するため、走行用兼除雪装置駆動用エンジンの全速回転の状態の下で、除雪装置の駆動力の大きさを一定にして除雪車の走行速度を人為的に制御し、或いは走行用兼除雪装置駆動用エンジンの全速回転の状態の下で、除雪車の走行速度を一定にして除雪装置の駆動力の大きさを人為的に制御するには、熟練した運転技術を必要とした。

そこで本発明は、簡単な操作で高トルクの動力が除雪装置に伝達されると共に、軌道車両を一定の微速度で走行させることが可能な鉄道用除雪車を提供することを目的とする。

請求項１の鉄道用除雪車は、軌道車両に除雪装置を装備した鉄道用除雪車において、前記軌道車両に各々搭載された主エンジン及び補助電動モータと、前記軌道車両の車輪に動力を伝達する走行用推進軸と、前記主エンジンからの動力と前記補助電動モータからの動力の何れかを前記走行用推進軸へ伝達可能にする動力切替用クラッチと、前記除雪装置に動力を伝達する油圧機構と、前記主エンジンから前記油圧機構への動力の伝達を断続可能にする第１クラッチとを備え、前記補助電動モータからの動力を前記走行用推進軸へ伝達するように、前記第１クラッチを動作させたときに、前記第２クラッチが前記主エンジンから前記油圧機構への動力の伝達を可能にして、前記除雪装置を駆動させる構成としたものである。

請求項２の鉄道用除雪車は、前記主エンジンと前記補助電動モータと前記走行用推進軸と前記油圧機構を、パワーシフトトランスミッションに接続したものである。

請求項３の鉄道用除雪車は、前記補助電動モータがエンジン発電機を電源とするものである。

請求項１の発明では、除雪装置を使用しない通常時には、主エンジンからの動力が軌道車両の車輪に伝達するように切替えて、軌道車両を所定の速度で走行させる一方、除雪装置を使用する除雪作業時には、主エンジンに代わり補助電動モータからの動力が軌道車両の車輪に伝達するように切替えるだけで、除雪装置に主エンジンからの高トルクの動力が伝達されると共に、軌道車両を一定の微速度で走行させることが可能になる。

請求項２の発明では、パワーシフトトランスミッションにより比較的簡単な構造で、主エンジンや補助電動モータからの動力を安定的に切替えできる。

請求項３の発明では、主エンジンの動作に拘らず補助電動モータに電源を独立して供給できるので、軌道車両を一定の微速度で走行させつつ、除雪装置による安定した除雪作業が可能となる。

本発明の一実施形態における除雪装置を装着した状態の鉄道用除雪車の正面図である。 同上、床上に設けられる機器の状態を示す平断面図である。 同上、台枠の下部に設けられる機器の状態を示す平断面図である。 同上、動力伝達系統の各部を示す正面図である。 同上、エンジン走行とモータ走行における車両速度と牽引力の関係を示すグラフである。 同上、モータ走行における車両速度と牽引力の関係を示すグラフである。

以下、本発明の鉄道用除雪車に係る好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。

図１〜図４に示すように、レール１上を前後の車輪２，３により走行する軌道車両４は、回動自在な車輪２，３を支持するフレーム状の台枠５を有し、この台枠５の上部に運転室６及び機関室７が配設される。台枠５の一端側におけるロータリ除雪装置連結部８には、ロータリ除雪装置９が着脱可能に連結されると共に、台枠５の他端側におけるスノープラウ連結部１０には、スノープラウ１１が着脱可能に連結される。

前記機関室７の内部には、通常時における軌道車両４の走行用動力源となる主ディーゼルエンジン１２と、この主ディーゼルエンジン１２に連結するパワーシフトトランスミッション１３が、台枠５に支持された状態で並設される。主ディーゼルエンジン１２の動力はパワーシフトトランスミッション１３に伝達され、除雪装置９を動作させない通常時に、パワーシフトトランスミッション１３は主ディーゼルエンジン１２から伝達された動力を、台枠５の下方に設けた走行用前推進軸１４および終減速機１５を介して、前方の車輪２へと伝達すると共に、同じく台枠５の下方に設けた別な走行用後推進軸１６および終減速機１７を介して、後方の車輪３へと伝達する構成となっている。ここでは、パワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８に、プロペラシャフトにより構成される走行用前推進軸１４および走行用後推進軸１６の基端部が連結する。また、終減速機１５，１７は所定の減速比を得るのに常時噛合い方式のかさ歯車により構成され、走行用前推進軸１４の先端部に連結された終減速機１５に車輪２が取り付けられる一方で、走行用後推進軸１６の先端部に連結された終減速機１７に車輪３が取り付けられる。

台枠５はさらに、主ディーゼルエンジン１２が故障した際の非常時の走行用動力源として、減速機付の補助電動モータ２１を並設しており、補助電動モータ２１の回転軸はパワーシフトトランスミッション１３に連結され、補助電動モータ２１の動力をパワーシフトトランスミッション１３に直接伝達する構成となっている。ここでの補助電動モータ２１は、軌道車両４単独での単車時には３．０ｋｍ／ｈ程度の、またロータリ除雪装置９やスノープラウ１１の牽引時には１．５ｋｍ／ｈ程度の微速度で、連続運転可能な能力を有する小型モータであればよく、例えば５．５ｋＷのサイクロ（登録商標）減速機付のインバーターモータなどが用いられる。

前記パワーシフトトランスミッション１３は、トルクコンバータ部とトランスミッション部の一体構造品で構成され、運転室６内に設置した計器操作盤（図示せず）からの操作に応じて、主ディーゼルエンジン１２と補助電動モータ２１からの動力を個別に断続して、主ディーゼルエンジン１２からの動力と、補助電動モータ２１からの動力の何れか一方を、パワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８から走行用前推進軸１４および走行用後推進軸１６に伝達するクラッチ２２としての機能を備えている。このように本実施形態では、補助電動モータ２１から出力軸１８への動力が、クラッチ２２により主ディーゼルエンジン１２から出力軸１８への動力と切替可能になっており、補助電動モータ２１は台枠５の他端側に設けたエンジン発電機２３から電源供給される。エンジン発電機２３は、非常時に軌道車両４を走行させるための電源として、主ディーゼルエンジン１２とは別に独立して使用され、本実施形態では台枠５の下部に配置される主ディーゼルエンジン１２用の燃料タンク２４とは別に、エンジン発電機２３用の燃料タンク（図示せず）を備えて構成される。

３１は、パワーシフトトランスミッション１３のクラッチ３２に連結されるピストンポンプなどの油圧ポンプである。ここでのクラッチ３２は、主ディーゼルエンジン１２から油圧ポンプ３１への動力の伝達を断続可能にするＰＴＯクラッチなどで構成される。油圧ポンプ３１は、ピストンモータなどの油圧モータ３３と組み合わせて油圧機構３５を構成しており、クラッチ３２を繋いで主ディーゼルエンジン１２から油圧ポンプ３１へ動力が伝達する状態で、油圧ポンプ３１からの油圧により油圧モータ３３の出力軸３６を回転させて、軌道車両４に装着されたロータリ除雪装置９を駆動する。また台枠５の下部中央には、油圧ポンプ３１からの油圧を利用して、軌道車両４を持ち上げて回転させる転車台３８を備えている。

そして本実施形態では、何れも図示しないが、主ディーゼルエンジン１２を始動または停止させるための機関始動キーや、エンジン発電機２３から補助電動モータ２１への電源供給を許可または停止させるためのモータ走行キーや、パワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８への動力源を、主ディーゼルエンジン１２または補助電動モータ２１の何れかにするために、クラッチ２２を動作させるモータクラッチスイッチや、補助電源モータ２１の回転軸に対して、パワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８を正方向または逆方向に回転させる方向スイッチや、主ディーゼルエンジン１２の回転軸に対して、パワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８を正方向または逆方向に回転させる逆転操作スイッチや、クラッチ３２を連結または切り離すためのＰＴＯスイッチや、油圧ポンプ３１からの油圧を転車台３８のみならず油圧モータ３３にも作用させて、油圧装置であるロータリ除雪装置９の作動を許可するための除雪スイッチなどが、手動操作可能な操作部として前記計器操作盤に各々配設される。

その他、軌道車両４には、パワーシフトトランスミッション１３に各々取付けられる１・２速電磁弁４１、前進電磁弁４２および後進電磁弁４３や、主ディーゼルエンジン１２に隣接する冷却装置４４や、油圧機構３５の作動油を貯留する作動油タンク４５などが配設される。冷却装置４４は、主ディーゼルエンジン１２の冷却水用およびインタークーラー用として、またパワーシフトトランスミッション１３のオイルクーラー用として、機関室７の内部に設置される。なお、パワーシフトトランスミッション１３に設けられる油圧ポンプ３１と、台枠５のロータリ除雪装置９側に設けられる油圧モータ３３との間には、油圧機構３５として作動液を流通させる油圧ホース（図示せず）が接続される。また図３は、除雪装置であるロータリ除雪装置９やプラウ１１を装着していない状態を示している。

次に、図１や図４に示すロータリ除雪装置９の構成について説明する。ロータリ除雪装置９は、ブロワ（図示せず）を内蔵する装置本体５１の一側にフード状のカッターケース５２を取付け、装置本体５１の他側に伸縮自在な複数のアームを組み合わせたアーム機構５３を取付け、さらに装置本体５１の上部に投雪筒となるシュート５４を取付けて構成される。カッターケース５２にはオーガとなるカッター５５が回動自在に設けられ、ロータリ除雪装置９の動作時に、回転するカッター５５の中央部に導かれて粉浄化した雪をブロワに吸引し、そこからシュート５４を通してロータリ除雪装置９の側方に吹き出す構成となっている。

また、軌道車両４側からロータリ除雪装置９のカッター５５に回転力を与えるために、カッター５５にはプロペラシャフトによる伸縮可能な除雪装置駆動推進軸５６が機械的に接続される。除雪装置駆動推進軸５６の先端部は、軌道車両４に取付けた油圧モータ３３の出力軸３６に着脱可能に設けられ、除雪装置駆動推進軸５６の先端部を出力軸３６と連結することで、油圧モータ３３の動作時にカッター５５の回転駆動が可能となる。本実施形態では、前記油圧機構３５で生じる油圧を利用して、アーム機構５３の伸縮ひいてはロータリ除雪装置９の昇降および傾斜や、シュート５４の回転や、シュート５４の上部に取り付けたフラップ５７の傾斜を可能にするために、軌道車両４とロータリ除雪装置９との間に、作動油を流通させる複数の油圧ホース（図示せず）が接続される。なお図１では、除雪作業時におけるロータリ除雪装置９の降下位置を実線で示し、格納時や回送時におけるロータリ除雪装置９の上昇位置を破線で示しており、双方の位置関係を明確にするために、除雪装置駆動推進軸５６を意図的に省略してある。

次に、上記構成の鉄道用除雪車について、その作用を説明する。先ず、ロータリ除雪装置９やスノープラウ１１を使用しない通常時には、エンジン発電機２３を始動させることなく、運転室６の内部で機関始動キーを操作して、主ディーゼルエンジン１２を始動させる。次に、主ディーゼルエンジン１２による鉄道用除雪車の走行を可能にするために、モータクラッチスイッチが「切」の位置にあって、クラッチ２２により主ディーゼルエンジン１２の回転軸とパワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８との間が連結していることを確認した後、別な逆転操作スイッチを適宜操作すると、主ディーゼルエンジン１２からの動力で出力軸１８が正方向または逆方向に回転して、レール１上を鉄道用除雪車が前進または後進する。この主ディーゼルエンジン１２によるエンジン走行では、後述する補助電動モータ２１によるモータ走行よりも高速で、軌道車両４単体若しくは除雪装置を牽引する軌道車両４を走行させることができる。

一方、ロータリ除雪装置９やスノープラウ１１を使用する除雪作業時には、通常時と同様に主ディーゼルエンジン１２を始動させた後に、エンジン発電機２３を始動させ、モータ走行キーを「無効」から「有効」側に切替えると、エンジン発電機２３から補助電動モータ２１への電源供給を許可する状態となる。ここで、モータクラッチスイッチの位置を「切」から「入」に切替えると、クラッチ２２により補助電動モータ２１の回転軸とパワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８との間が連結し、補助電動モータ２１によるモータ走行が可能になる。この状態から別な方向スイッチを適宜操作すると、補助電動モータ２１からの動力で出力軸１８が正方向または逆方向に回転して、レール１上を鉄道用除雪車が前進または後進する。補助電動モータ２１の出力は主ディーゼルエンジン１２の出力よりも小さく、軌道車両４単体若しくは除雪装置を牽引する軌道車両４を一定の微速度で走行させることができる。

また、モータクラッチスイッチが「入」の位置に切替わると、主ディーゼルエンン１２の回転軸とパワーシフトトランスミッション１３の出力軸１８との間は、クラッチ２２により機械的に切り離される。ここでＰＴＯスイッチをオフからオンに切替操作すると、クラッチ３２が繋がって、主ディーゼルエンジン１２から油圧ポンプ３１へ動力が伝達して、油圧ポンプ３１が作動する。さらにＰＴＯスイッチをオンにして、除雪スイッチをオフからオンに切替操作すると、油圧ポンプ３１からの油圧が転車台３８のみならず油圧モータ３３にも作用し、主ディーゼルエンジン１２を動力とした油圧機構３５によるロータリ除雪装置９の作動が可能になる。

除雪作業時には、運転室６の内部に接続した除雪操作盤（図示せず）を利用して、手動操作によりロータリ除雪装置９の各部を油圧で動作させる。これにより、除雪操作盤に設けた回転スイッチをオフからオンに切替え操作すると、主ディーゼルエンジン１２の回転数に応じた回転速度で、ロータリ除雪装置９のカッター５５を回転動作させることができる。

こうして、除雪作業時には補助電動モータ２１により軌道車両４を一定な微速度で走行させると共に、主ディーゼルエンジン１２の動力により油圧機構３５を介してロータリ除雪装置９のカッター５５を高トルクで駆動させる。カッター５５の回転速度は、主ディーゼルエンジン１２の回転数を可変して制御することができる。

さらに、補助電動モータ２１によるモータ走行は、除雪作業時のみならず、主ディーゼルエンジン１２が故障した非常時にも利用できる。この場合も、故障した軌道車両４単体若しくは除雪装置を牽引する軌道車両４を、一定の微速度で走行させることができる。

以上のように、通常時のエンジン走行における動力は、走行用ディーゼルエンジン１２→パワーシフトトランスミッション１３→走行用推進軸１４，１６→終減速機１５，１７→車軸２，３へ伝達され、非常時のモータ走行における動力は、補助電動モータ２１→パワーシフトトランスミッション１３→走行用推進軸１４，１６→終減速機１５，１７→車軸２，３へ伝達される。また、除雪作業時には、上述したモータ走行における動力に加えて、主ディーゼルエンジン１２からの動力を利用して、主ディーゼルエンジン１２→パワーシフトトランスミッション１３→油圧機構３５→除雪装置駆動推進軸５６→ロータリ除雪装置９へと伝達される。

図５はエンジン走行における車両速度と牽引力の関係を示すグラフであり、図６はモータ走行における車両速度と牽引力の関係を示すグラフである。これらの各図において、横軸は鉄道用除雪車の走行速度である車両速度［ｋｍ／ｈ］を示し、縦軸は同鉄道用除雪車の牽引力［ｋＮ］を示している。そして、エンジン走行の第１速時における走行性能曲線Ｆ１、同第２速時における走行性能曲線Ｆ２およびモータ連続走行の走行性能曲線Ｇで示す通り、いずれも安定な走行が可能である。

以上のように上記実施形態では、軌道車両４に除雪装置となるロータリ除雪装置９やスノープラウ１１を装備した鉄道用除雪車において、軌道車両４に各々別個に搭載された主エンジンとしての主ディーゼルエンジン１２や可変速駆動の補助電動モータ２１と、軌道車両に備えた回動可能な車輪２，３に動力を伝達する走行用推進軸１４，１６と、主ディーゼルエンジン１２からの動力と補助電動モータ２１からの動力の何れかを走行用推進軸１４，１６へ伝達可能にするクラッチ２２と、除雪装置の中でロータリ除雪装置９に動力を伝達する油圧機構３５と、主ディーゼルエンジン１２から油圧機構３５への動力の伝達を断続可能にするクラッチ３２を備え、補助電動モータ２１からの動力を走行用推進軸１４，１６へ伝達するようにクラッチ２２を動作させたときに、クラッチ３２が主ディーゼルエンジン１２から油圧機構３５への動力の伝達を可能にして、ロータリ除雪装置９のカッター５５を回転駆動させる構成としている。

つまり本実施形態では、非常用に備えられた補助電動モータ２１に着目し、これを除雪作業時の走行用動力として用いることにより、主ディーゼルエンジン１２の動力を全てロータリ除雪装置９の駆動に使用することが可能となる。そのため、ロータリ除雪装置９やスノープラウ１１を使用しない通常時には、主ディーゼルエンジン１２からの動力が軌道車両４の車輪２，３に伝達するようにクラッチ２２で切替えて、軌道車両４を所定の速度で走行させる一方、ロータリ除雪装置９やスノープラウ１１を使用する除雪作業時には、主ディーゼルエンジン１２に代わり補助電動モータ２１からの動力が軌道車両４の車輪２，３に伝達するようにクラッチ２２を切替えるだけで、ロータリ除雪装置９に主ディーゼルエンジン１２からの高トルクの動力が伝達されると共に、補助電動モータ２１を動力源として軌道車両４を一定の微速度で走行させることが可能になる。

また本実施形態では、除雪作業時に主ディーゼルエンジン１２と補助電動モータ２１を各々独立して動作させることができるので、ロータリ除雪装置９の駆動力に左右されることなく、軌道車両４を定速走行させることが可能になる。さらに、補助電動モータ２１本来の機能として、主ディーゼルエンジン１２が故障により始動できなくなり、緊急時に軌道車両４を走行させる場合に、補助電動モータ２１からの動力を利用できる。

また本実施形態では、軌道車両４に設置した主ディーゼルエンジン１２と、補助電動モータ２１と、走行用推進軸１４，１６と、油圧機構３５とを、クラッチ２２，３２を備えたパワーシフトトランスミッション１３に接続しているため、パワーシフトトランスミッション１３により比較的簡単な構造で、主ディーゼルエンジン１２や補助電動モータ２１からの動力を安定に切り替えできる。

さらに本実施形態では、補助電動モータ２１がエンジン発電機２３を電源とするものであるから、主ディーゼルエンジン１２の動作に拘らず補助電動モータ２１に電源を独立して供給でき、軌道車両４を一定の微速度で走行させつつ、ロータリ除雪装置９による安定した除雪作業が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば主ディーゼルエンジン１２や、パワーシフトトランスミッション１３や、補助電動モータ２１や、エンジン発電機２３や、油圧機構３５の種類などは適宜選定できる。また本発明は、ロータリ除雪装置９以外の各種除雪装置を軌道車両に装備した鉄道用除雪車にも適用可能である。

２，３ 車輪
４ 軌道車両
９ ロータリ除雪装置（除雪装置）
１２ 主ディーゼルエンジン（主エンジン）
１３ パワーシフトトランスミッション
１４ 走行用前推進軸（走行用推進軸）
１６ 走行用後推進軸（走行用推進軸）
２１ 補助電動モータ
２２ クラッチ（第１クラッチ）
２３ エンジン発電機
３２ クラッチ（第２クラッチ）
３５ 油圧機構

Claims (3)

1. 軌道車両に除雪装置を装備した鉄道用除雪車において、
   前記軌道車両に各々搭載された主エンジン及び補助電動モータと、
   前記軌道車両の車輪に動力を伝達する走行用推進軸と、
   前記主エンジンからの動力と前記補助電動モータからの動力の何れかを前記走行用推進軸へ伝達可能にする第１クラッチと、
   前記除雪装置に動力を伝達する油圧機構と、
   前記主エンジンから前記油圧機構への動力の伝達を断続可能にする第２クラッチを備え、
   前記補助電動モータからの動力を前記走行用推進軸へ伝達するように、前記第１クラッチを動作させたときに、前記第２クラッチが前記主エンジンから前記油圧機構への動力の伝達を可能にして、前記除雪装置を駆動させる構成としたことを特徴とする鉄道用除雪車。
2. 前記主エンジンと前記補助電動モータと前記走行用推進軸と前記油圧機構を、パワーシフトトランスミッションに接続したことを特徴とする請求項１記載の鉄道用除雪車。
3. 前記補助電動モータがエンジン発電機を電源とすることを特徴とする請求項１または２記載の鉄道用除雪車。
   

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