JP6391115B2 - レールボンド - Google Patents

Description

本発明はレールボンドに関し、具体的には、レールの継ぎ目に取り付けられ、レール間を電気的に接続するレールボンドに関する。

従来から、鉄道のレール間の電気的接続を良好にするために、レールの継目に取り付けられるレールボンドが知られている。レールは、列車を走行させる軌道としての役割のみならず、運行表示の切り替えやポイントの切り替えを行うための各種の信号電流あるいは帰線電流を伝達する役割も担っている。
しかしながら、直射日光等に起因したレールの熱膨張を吸収するために、レール同士の継ぎ目には隙間が設けられており、この隙間によって両者が電気的に分離される。
そこで、この継ぎ目の部分に導電性のレールボンドを取り付けることで、レール同士の電気的な接続を確保している。

レールにレールボンドを取り付ける方法としては、例えば、特許文献１に開示されているような、レールの腹部に貫通孔を設けておき、この貫通孔に固着部材（ボルトおよびロックナット）を挿通することによってレールボンドを固定する方法が知られている。

特許文献１に示されたレールボンドおよびレールボンドを取り付ける方法について、図９乃至図１１に基づいて具体的に説明する。
レールボンドは、図１１に示すように、レール同士を電気的に接続する電線１０５と、前記電線の端部に設けられた端子部材１０１とを備えている。
この端子部材１０１には、図９、図１０に示すように、レール１００と対向して合金蝋が盛り込まれる空間部１０２ａを有する受皿部１０２が形成されている。また、前記受皿部１０２の空間部１０２ａの下方反対側には、電線１０５の一端部が挿入され取り付けられる筒部１０３が形成されている。更に、前記受皿部１０２にはボルト挿入孔１０４が穿設されている。
尚、前記ボルト挿入孔１０４は、ボルト１０６を挿通させることにより、端子部材１０１をレール１００に固定するために用いられる。

このように構成されたレールボンドは、レール１００に次のようにして取り付けられる。
まず、ボルト１０６によって、このレールボンド端子１０１をレール１００に固定する。その後、前記受皿部１０２とレール１００との間にできる空間部１０２ａに溶融した合金蝋を盛り込んで、レールボンド端子１０１をレール１００に溶接する。
このように、レールボンド端子１０１をレール１００に溶接することにより、長期にわたる車輛の通過に伴う振動に起因する、レールボンド端子１０１の脱落が防止される。

また、特許文献２に示されたレールボンドおよびレールボンドを取り付ける方法について、図１２乃至図１４に基づいて説明する。
レールボンド端子１１０は、電線１０５が挿通されると共に、前記挿通された電線１０５を圧着する筒状部１１１と、前記筒状部１１１よりも先端側に設けられ、前記レール側部の溶接面に溶接される端子部１１２とを備えている。

前記端子部１１２は、前記電線１０５の軸線方向に延びる帯板状に形成されると共に、一方の面が所定の曲率半径を有する断面円弧状の凸面になされている。そして、図１３に示すように、端子部１１２の凸面側を溶接面に当接させ、当接位置の上下に隙間空間に溶解したロウを流し込むことによってレールボンド端子１１０をレール１００の腹部１００ａに溶接する。
また、図１４に示すように、レール１００の腹部１００ａと底部上面１００ｂとの間の曲面部（下首部）１００ｃに取り付けることが示されている。

特開２００１−２１０３９７号公報 特開２０１４−１６９５７１号公報

ところで、特許文献１に記載されたレールボンドにあっては、レールボンド端子がレールの腹部に取り付けられるため、レールボンド端子間の電線は、他の部材によって支持されず、宙吊り状態となる。
そのため、列車の通過による振動が長期間に亘って作用することで、レールボンド端子近傍において電線自体が断線し、あるいはレールボンド端子が破損する虞がある。このような事態は、鉄道の運行に即座に支障を来すから、厳に回避すべきものである。

一方、特許文献２に記載された図１３のレールボンドにあっては、特許文献１に示されたレールボンドと同様に、電線が宙吊り状態となるため、列車の通過による振動が長期間に亘って作用することで、レールボンド端子近傍において電線自体が断線し、あるいはレールボンド端子が破損する虞がある。

また、特許文献２に記載された図１４のレールボンドにあっては、端子部はレールの腹部と底部上面の間の曲面部（下首部）に取り付けられている。この場合、レールボンド端子間の電線はレールの底部上面によって支持され、宙吊り状態とならないため、電線自体の断線、あるいはレールボンド端子の破損は抑制される。

しかしながら、レールの底部上面、及びレールの下首部にレールボンド端子を溶接で取り付けることは、レールの破損防止の観点から多くの鉄道事業者において禁止されている。
即ち、レールの底部上面、及びレールの下首部にレールボンド端子を取り付ける際の研磨、溶接等によって、レールの底部上面、あるいはレールの下首部に亀裂等が生じた場合には、その亀裂の発見が困難であり、しかも前記亀裂により短期に破損に至る虞があるためである。
具体的に説明すると、レール底部（底部上面）に亀裂（クラック）が生じると、前記レール底部は列車の荷重を支えているため、短期に破断に至る虞がある。また、レールの傷を見つける探傷車（探傷器）では、レールの底部上面あるいはレールの下首部に生じた亀裂を発見することができない。
そのため、多くの鉄道事業者において、レールの底部上面及びレールの下首部にレールボンド端子を溶接で取り付けることが禁止されている。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、レールの破損防止を図ると共に、電線自体の断線防止、端子部材の破損防止を図ることのできるレールボンドを提供することを目的とするものである。

上記技術的課題を解決するためになされた本発明にかかるレールボンドは、レールの継ぎ目に取り付けられ、レール間を電気的に接続するレールボンドにおいて、電線と、前記電線の端部側に設けられ、前記電線と前記レールとを電気的に接続する端子部材とを備え、 前記端子部材は、レールと対向する壁部と、前記壁部の両端部から突出して形成された側壁部と、前記壁部と前記側壁部とにより、上面側とレールの対向面側が開放された空間部が形成され、前記空間部に合金蝋が盛り込まれることにより、レールの腹部に溶接される受皿部と、前記受皿部の下方に形成された、電線の一端部が取り付ける筒部と、前記受皿部と前記筒部とを連結すると共に、レールの下首部に沿った形状に形成された連結部とを有し、前記受皿部がレールの腹部に取り付けられると共に、前記連結部がレールの下首部に接して配置され、かつ前記筒部がレールの底部上面あるいは下首部に配置されることを特徴としている。

このように、本発明にかかるレールボンドは、前記受皿部がレールの腹部に取り付けられるため、取付けの際に生じる虞がある、レールの底部上面あるいは下首部の亀裂等を抑制でき、レールの破損防止することができる。
また、筒部がレールの底部上面あるいは下首部に配置されるため、電線の宙吊り状態が防止される。その結果、電線自体の断線を防止ることができ、また端子部材の破損を防止することができる。

ここで、前記レール対向面側の開放された前記空間部の外周を囲うように、前記受皿部にシリコンゴム部材が取り付けられていることが望ましい。
このように、前記受皿部の空間部の外周を囲うようにシリコンゴム部材が取り付けられているため、溶接の際、溶融した合金蝋が前記受皿部から外方へ漏れ出るのを抑制でき、空間部内の合金蝋を均一に溶融することができる。その結果、端子部材（レールボンド端子）をレールに対して確実に固定することができる。

また、前記壁部のレールと対向する面の下部に形成された第１の溝部と、前記側壁部のレールと対向する面に形成された第２の溝部とを備え、前記第１の溝部と第２の溝部は連通し、かつ前記第１の溝部と第２の溝部にシリコンゴム部材が取り付けられていることが望ましい。
このように、前記第１の溝部と第２の溝部にシリコンゴム部材が取り付けられているため、受皿部の端面にリコンゴムを位置ずれすることなく配置することができ、前記レールの腹部に接するように配置することができる。

更に、前記筒部がレールの底部上面に配置され、かつ前記連結部が下首部に沿って配置されることが望ましい。
このように、前記筒部がレールの底部上面に配置され、かつ前記連結部が下首部に沿って配置される場合には、レールボンドをより安定的に配置することができる。

本発明によれば、レールの破損防止を図ると共に、電線自体の断線防止、端子部材の破損防止を図ることのできるレールボンドを得ることができる。

図１は、レールの各部位の名称を説明するための断面図である。 図２は、本発明の実施形態にかかるレールボンドの取付け状態を示す側面図である。 図３は、図２の示したレールボンドの取付け状態を示す正面図である。 図４は、本発明の実施形態にかかるレールボンド端子を示す側面図である。 図５は、図４に示したレールボンド端子を示す平面図である。 図６は、図４に示したレールボンド端子を示す背面図である。 図７は、本発明の実施形態にかかるレールボンドの第１の変形例を示す正面図である。 図８は、本発明の実施形態にかかるレールボンドの第２の変形例を示す側面図である。 図９は、従来の第１のレールボンド端子を示す正面図である。 図１０は、図９のＩ−Ｉ断面図である。 図１１は、図９に示したレールボンド端子の取り付け状態を示す断面図である。 図１２は、従来の第２のレールボンド端子を示す斜視図である。 図１３は、図１２に示したレールボンド端子の取り付け状態を示す側面図である。 図１４は、図１２に示したレールボンド端子の他の取り付け状態を示す側面図である。

以下、図１乃至図６を参照して、この発明のレールボンドの実施の形態を詳細に説明する。
まず、図１に基づいて、レール１００の各部位の名称について説明する。レール１００において、その上部すなわち車輪に接する部分を頭部１００ｄ、中央部を腹部１００ａ、下部すなわちまくらぎ等に接する部分を底部１００ｂという。また下首部１００ｃとは、前記腹部１００ａと底部１００ｂを接続する曲面部をいう。

図２、図３に示すように、レールボンド１は、レール１００同士を電気的に接続する電線２と、前記電線２の端部に設けられた端子部材３（レールボンド端子）とを備えている。

この端子部材３には、レール１００と対向して、合金蝋が盛り込まれる空間部３ａを有する受皿部３Ａが形成されている。また、前記受皿部３Ａの下方には、電線２の一端部が取り付けられる筒部３Ｂが設けられ、連結部３Ｃによって前記受皿部３Ａと前記筒部３Ｂが連結されている。
そして、前記受皿部３Ａがレール１００の腹部１００ａに位置し、かつ前記筒部３Ｂがレール１００の底部上面１００ｂあるいは下首部１００ｃに位置するように、前記端子部材３がレール１００に取り付けられる。

この端子部材３（レールボンド端子）について、図４乃至図６に基づいて詳述する。
前記受皿部３Ａは、レール１００と対向（対峙）する壁部３ｂと、前記壁部３ｂの両端部から突出して形成された側壁部３ｃ、３ｄを有している。また、前記壁部３ｂは、上方から下方にむかってレール１００側に近づく傾斜面に形成されている。即ち、図５に示すように、前記受皿部３Ａは平面視上コ字状に形成されると共に、図６に示すように、背面視上コ字状に形成されている。
このように、壁部３ｂと側壁部３ｃ、３ｄが形成されているため、前記受皿部３Ａの上面側３Ａ１とレール１００の対向面側３Ａ２が開放された空間部３ａが形成される。この空間部３ａに溶解したロウを流し込むことによって端子部材３はレール１００の腹部１００ａに溶接される。

また、前記壁部３ｂのレール１００と対向する面の下部には、横方向（筒部３Ｂの軸線に平行）に延びる、第１の溝部３ｂ１が形成されている。また、前記側壁部３ｃ、３ｄのレール１００と対向する面には、上下方向に延びる、第２の溝部３ｃ１，３ｄ１が形成されている。
この第１の溝部３ｂ１と第２の溝部３ｃ１，３ｄ１は連通し、図６に示すように、前記受皿部の空間部の外周を囲うように、コ字状に形成されている。この第１の溝部３ｂ１と第２の溝部３ｃ１，３ｄ１には、図６中、斜線で示すようにシリコンゴム部材４が取り付けられる。
即ち、レール１００対向面側が開放された空間部３ａの外周を囲うように、前記受皿部３にシリコンゴム部材４が取り付けられている。

尚、シリコンゴム部材４は、第１の溝部３ｂ１と第２の溝部３ｃ１，３ｄ１から１ｍｍ程度突出して形成されている。即ち、前記壁部３ｂのレール１００と対向する面の下部、側壁部３ｃ、３ｄのレール１００と対向する面を、前記レール１００の腹部１００ａに押し付けた際、前記シリコンゴム部材４が漏れパッキンとなるように前記突出寸法が設定される。

このように、前記受皿部３の空間部３ａの外周を囲うようにシリコンゴム部材４が取り付けられているため、溶接の際、溶融した合金蝋が外方へ漏れ出るのを抑制でき、空間部３ａ内の合金蝋を均一に溶融することができる。その結果、端子部材３をレール１００に対して確実に固定することができる。
また、前記第１の溝部３ｂ１と第２の溝部３ｃ１，３ｄ１にシリコンゴム部材４が取り付けられているため、受皿部３Ａの端面にシリコンゴム部材４を位置ずれすることなく配置することができる。

また、筒部３Ｂは円筒状に形成され、その周面部には貫通穴３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３が形成されている。この貫通穴３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３は、筒部３Ｂ内に電線２を入れた状態で合金蝋を流し込むことで、筒部３Ｂと電線２を一体化するものである。この筒部３Ｂと電線２を合金蝋で溶接することで、電線２の筒部３Ｂからの脱落を防止することができ、また筒部３Ｂと電線２の電気的接続をより確実になすことができる。
更に、図３に示すように、筒部３Ｂ内に電線２を入れた状態で、筒部３Ｂの両端３Ｂ４，３Ｂ５をかしめ、電線２の筒部３Ｂからの脱落を防止する。

また、前記連結部３Ｃは、レール１００の下首部１００ｃに沿った形状に形成されている。
そして、端子部材３は、図２に示すように、前記筒部３Ｂがレール１００の下首部１００ｃに配置され、前記連結部３Ｃがレール１００の下首部１００ｃに沿って配置され、前記受皿部３Ａがレール１００の腹部１００ａに配置される。
このように、端子部材３の筒部３Ｂがレール１００の下首部１００ｃに配置され、かつ前記連結部３Ｃがレール１００の下首部１００ｃに沿って配置されるため、レールボンドをより安定して取り付けることができる。
尚、連結部３Ｃとレール１００の下首部１００ｃとの接する距離が長くなるほど、端子部材３とレール１００との接触部分が大きくなるため、レールボンドをより安定して取り付けることができる。

次に、このように構成されたレールボンド１のレール１００への取り付けについて説明する。
まず、端子部材３の筒部３Ｂ内に電線２を入れ、前記筒部３Ｂの両端部３Ｂ４，３Ｂ５をかしめる共に、前記貫通穴３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３から合金蝋を流し込むことで、筒部３Ｂと電線２を一体化する。
また、前記第１の溝部３ｂ１、第２の溝部３ｃ１，３ｄ１内にシリコンゴム部材４を収容する。

このように構成されたレールボンド端子３をレール１００に固定した後に、従来と同様に、前記受皿部３Ａとレール１００との間にできる空間部３ａに溶融した合金蝋を盛り込んで、レールボンド端子３をレール１００に溶接する。
このとき、前記受皿部３Ａがレール１００の腹部１００ａに位置し、かつ前記筒部３Ｂが下首部１００ｃに位置するように、前記端子部材３がレール１００に取り付けられる。

具体的に説明すると、レールボンド端子３の受皿部３Ａの取り付け位置（レール１００の腹部１００ａ）を決定し、前記受皿部３Ａより一回り大きく研磨範囲をケガキし、研磨範囲をレールの地肌が出るまで確実に研磨する。
そして、前記両研磨範囲に十分な低温ボンド溶接用のフラックスを塗布し、レール１００を、例えば２５０℃近くまで加熱し、その加熱温度を保持しながら、合金蝋を前記フラックスを塗布した面にこすり付けて合金蝋をメッキする。

次に、レールボンド端子３の空間部３ａ内面にフラックスを十分に塗布し、合金蝋を小片に切断したものを予め前記空間部３ａ内に入れ、レール１００を例えば２５０℃近くまで加熱し、その加熱温度を保持しながら、浸透棒を使用して、レール１００のレールボンド端子３の溶接面に合金蝋を拡散させ、仮溶接を行う。
続けて、レールボンド端子溶接面を２５０℃以上まで加熱し、その温度を保持しながら、合金蝋をレール１００に押し当てながら、レールボンド端子内に合金蝋を一杯に溶かし込み、浸透棒を使用し、レール１００のレールボンド端子３の溶接面を良くこすり、レールボンド端子３の溶接面の酸化皮膜の取り除きと気泡抜きを行い、合金蝋が受皿部３Ａの上端より盛り上がった状態とする。

その後、溶融した合金蝋に直接水がかからないように、溶接面のまわりから冷却して行く。合金蝋が固まったことを確認したら、レールボンド端子３の溶接面全体に水をかけ、フラックスの洗浄を行う。
最後に、防錆のために、レールボンド端子とレールボンド端子の溶接面などに防錆用塗料を塗布してレールボンド端子３のレール１００への溶接が完了し、レールボンド１のレール１００への取り付けが終了する。

次に、レールボンドの他の実施形態について、図７、図８について説明する。
図７に示した他の実施形態は、電線２に２個の端子部材３を取り付けた点に特徴があり、レール１００に対して、レールボンド１を確実に固定することができる。尚、端子部材３は２個に限定されるものではなく、３個以上であっても良い。

また、図８に示した他の実施形態は、端子部材３の筒部３Ｂを、レール１００の下首部１００ｃから離間した位置（底部上面）に配置した点に特徴がある。このように配置するために、連結部３Ｃが下首部１００ｃに沿って接する寸法がより長くなるため、レールボンドをより安定して取り付けることができる。

尚、上記実施形態にあっては、前記受皿部３Ａは、レール１００と対向（対峙）する壁部３ｂと、前記壁部３ｂの両端部から突出して形成された側壁部３ｃ、３ｄを有し、前記壁部３ｂが上方から下方にむかってレール１００側に近づく傾斜面に形成されている場合について説明した。
しかしながら、前記壁部３ｂは、必ずしも、上方から下方にむかってレール１００側に近づく傾斜面に形成されている必要はなく、レール１００の腹部とと略平行な、垂直な面に形成されていても良い。

１ レールボンド
２ 電線
３ 端子部材（レールボンド端子）
３Ａ 受皿部
３Ａ１ 受皿部の上面側
３Ａ２ 受皿部のレール対向面側
３Ｂ 筒部
３Ｂ１ 貫通穴
３Ｂ２ 貫通穴
３Ｂ３ 貫通穴
３Ｃ 連結部
３ａ 空間部
３ｂ 壁部
３ｂ１ 第１の溝部
３ｃ 側壁部
３ｃ１ 第２の溝部
３ｄ 側壁部
３ｄ１ 第２の溝部
４ シリコンゴム部材

Claims (4)

1. レールの継ぎ目に取り付けられ、レール間を電気的に接続するレールボンドにおいて、
   電線と、前記電線の端部側に設けられ、前記電線と前記レールとを電気的に接続する端子部材とを備え、
   前記端子部材は、
   レールと対向する壁部と、前記壁部の両端部から突出して形成された側壁部と、前記壁部と前記側壁部とにより、上面側とレールの対向面側が開放された空間部が形成され、前記空間部に合金蝋が盛り込まれることにより、レールの腹部に溶接される受皿部と、
   前記受皿部の下方に形成された、電線の一端部が取り付ける筒部と、
   前記受皿部と前記筒部とを連結すると共に、レールの下首部に沿った形状に形成された連結部とを有し、
   前記受皿部がレールの腹部に取り付けられると共に、前記連結部がレールの下首部に接して配置され、かつ前記筒部がレールの底部上面あるいは下首部に配置されることを特徴とするレールボンド。
2. 前記レール対向面側の開放された前記空間部の外周を囲うように、前記受皿部にシリコンゴム部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のレールボンド。
3. 前記壁部のレールと対向する面の下部に形成された第１の溝部と、前記側壁部のレールと対向する面に形成された第２の溝部とを備え、
   前記第１の溝部と第２の溝部は連通し、かつ前記第１の溝部と第２の溝部にシリコンゴム部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２記載のレールボンド。
4. 前記筒部がレールの底部上面に配置され、かつ前記連結部が下首部に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレールボンド。

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