JP6544829B2 - レール締結装置 - Google Patents

Description

この発明は、レールを支持体に締結するレール締結装置に関する。

鉄道では、腐食環境下において使用されるレールの腐食を防止する対策の一つとして、防食材料によってレールに被膜を形成し、レールの腐食を促進させない方法がある。例えば、防食材料をレール底部の表面に塗布して防食塗膜による皮膜を形成した防食レールは、トンネルのような厳しい腐食環境下において用いられ、レールの長寿命化を図っている。従来の防食レールは、レールの表面に錆処理剤を塗布して形成された錆処理剤層と、この錆処理剤層の表面に防錆塗料を塗布して形成された有機被覆層と、この有機被覆層の表面に防食材を貼り付けて形成された防錆材層と、この防錆材層の表面に防錆塗料を塗布して形成された上塗り層とを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の防食レールは、レールの表面に防錆材による強固な塗膜を形成することによって、高い絶縁性を付与するとともに腐食によるレール寿命の短縮を防いでいる。

特開平07-018601号公報

このような従来の防食レールでは、レール締結装置によって支持体に締結すると、レール締結装置の締結ばねと防食塗膜とが直接接触し、締結ばねと接触する部分の防食塗膜が損傷し、損傷個所から腐食が進行する可能性がある。このため、従来の防食レールでは、レール締結装置の締結ばねとこの防食レールとの間に挟み込まれるレール押さえ部材として樹脂材を利用することが提案されている。

図９〜図１１に示すレール１０１は、このレール１０１の表面に防食塗膜による被覆層１０２を備えている。このようなレール１０１では、被覆層１０２の損傷を低減するとともに、レール締結装置１０４の締結ばね１０６とレール１０１との間において軌道の絶縁性を高める目的で挟み込み部材１１１の使用が検討されている。例えば、図９〜図１１に示すような断面形状が略Ｌ字状の樹脂材の挟み込み部材１１１をレール底部１０１ｂの底部上面１０１ｅと締結ばね１０６との間に挟み込み、被覆層１０２を保護することが検討されている。しかし、このような挟み込み部材１１１は、軌道上を走行する列車から受ける繰り返しの列車荷重によって、図１０及び図１１に示す断面形状が変化し弱点箇所となる内側角部１１１ａに応力が集中し、この内側角部１１１ａからき裂が発生する可能性がある。特に、レール１０１が曲線区間に敷設されている場合には、レール１０１の左右方向に作用する横圧がレール１０１から挟み込み部材１１１に作用すると、挟み込み部材１１１の内側角部１１１ａに応力が集中する。

この発明の課題は、レールと締結ばねとの間に挟み込まれる挟み込み部材の耐久性を向上させることができるレール締結装置を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２〜図４に示すように、レール（１）を支持体（３）に締結するレール締結装置であって、前記レールと締結ばね（６）との間に挟み込まれる挟み込み部材（１１）を備え、前記挟み込み部材は、前記レールからこの挟み込み部材に伝わる荷重によってこの挟み込み部材に発生する応力集中を緩和する応力集中緩和構造（１２）を備え、前記応力集中緩和構造は、前記レールの底部上面（１ｅ）と前記締結ばねのばね先端部（６ａ）との間に挟み込まれる上側挟み込み部材（１１Ａ）と、前記レールの底部側面（１ｇ）と前記締結ばねのばね先端部（６ａ）との間に挟み込まれる下側挟み込み部材（１１Ｂ）とに、前記挟み込み部材を分割することによって前記応力集中を緩和し、前記上側挟み込み部材及び前記下側挟み込み部材は、前記締結ばね（６）を締め付ける締結ボルト（９）によって締結されていないことを特徴とするレール締結装置（４）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレール締結装置において、図５及び図６に示すように、前記挟み込み部材は、前記レールと前記締結ばねとの間からこの挟み込み部材が抜け出すのを防止する抜け出し防止部（１１ｂ，１１ｅ）を備えることを特徴とするレール締結装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載のレール締結装置において、前記抜け出し防止部は、前記締結ばねと嵌合することによって、前記レールとこの締結ばねとの間から前記挟み込み部材が抜け出すのを防止することを特徴とするレール締結装置である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレール締結装置において、図２〜図６及び図８に示すように、前記挟み込み部材は、この挟み込み部材の姿勢を保持する姿勢保持部（１１ｇ）を備えることを特徴とするレール締結装置である。

請求項５の発明は、請求項４に記載のレール締結装置において、図２〜図４に示すように、前記姿勢保持部は、前記支持体に支持されることによって、前記挟み込み部材の姿勢を保持することを特徴とするレール締結装置である。

この発明によると、レールと締結ばねとの間に挟み込まれる挟み込み部材の耐久性を向上させることができる。

この発明の実施形態に係るレール締結装置の平面図である。 この発明の実施形態に係るレール締結装置の側面図である。 この発明の実施形態に係るレール締結装置の縦断面図である。 図３のIV部分を拡大して示す縦断面図である。 この発明の実施形態に係るレール締結装置の挟み込み部材の使用状態を概略的に示す斜視図である。 この発明の実施形態に係るレール締結装置の挟み込み部材の外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は側面図であり、（Ｄ）は斜視図である。 この発明の実施形態に係るレール締結装置の挟み込み部材の上側挟み込み部材の外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は側面図であり、（Ｄ）は斜視図である。 この発明の実施形態に係るレール締結装置の挟み込み部材の下側挟み込み部材の外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は側面図であり、（Ｄ）は斜視図である。 比較例に係るレール締結装置の挟み込み部材の使用状態を概略的に示す縦断面図である。 図９のX部分を拡大して示す縦断面図である。 比較例に係るレール締結装置の挟み込み部材の使用状態を概略的に示す斜視図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図３に示す車輪Ｗは、レール１と回転接触する部材である。車輪Ｗは、レール頭部１ａの頭頂面と接触して摩擦抵抗を受ける踏面Ｗ₁と、車輪Ｗの外周部に連続して形成されたフランジ面Ｗ₂とを備えている。図１〜図３に示す車輪Ｗは、左右一対の車輪のうちの一方の車輪であり、他方の車輪については図示を省略している。

図１〜図５に示すレール１は、鉄道車両の車輪Ｗを支持し案内してこの鉄道車両を走行させる部材である。レール１は、図１〜図３及び図５に示すレール頭部１ａと、図１〜図５に示すレール底部１ｂと、図１〜図３及び図５に示すレール腹部（ウェブ部）１ｃとを備えている。図１〜図３及び図５に示すレール頭部１ａは、車輪Ｗと接触する部分であり、車輪Ｗを直接支持する頭頂面（頭部上面）１ｄを備えている。図１〜図５に示すレール底部（フランジ部）１ｂは、レール締結装置４によって支持体３上に支持されて取り付けられる部分である。レール底部１ｂは、レール締結装置４の締結ばね６によって押さえ付けられる底部上面１ｅと、支持体３上に設置される底部下面１ｆと、レール底部１ｂの左右の側面部分を構成する底部側面１ｇとを備えている。図１〜図３及び図５に示すレール腹部１ｃは、レール頭部１ａとレール底部１ｂとを繋ぐ部分である。レール腹部１ｃは、レール頭部１ａに作用する輪重及び横圧をレール底部１ｂに伝達する。図１〜図５に示すレール１は、このレール１の表面が防食処理された防食レールであり、左右一対のレールのうちの一方のレールであり、他方のレールについては図示を省略している。

図１〜図５に示す被覆層２は、レール１の表面を被覆する層である。被覆層２は、図１及び図５に示すように、レール１の長さ方向に沿って連続してこのレール１の表面に形成されている。被覆層２は、例えば、図２、図３及び図５に示すように、レール底部１ｂの表面及びレール腹部１ｃの下側表面を被覆すことによってレール１の腐食を防止する防食塗膜であり、レール１の表面を保護する保護層として機能する。被覆層２は、例えば、レール１の腐食に対する耐久性を向上させるために、防食性、耐衝撃性及び耐摩耗性に優れたガラスフレーク塗料のような防食塗料を塗布して形成されている。

図１〜図４に示す支持体３は、レール１を支持する支承体である。支持体３は、左右のレール１の間隔（軌間）を正確に保持するとともに、この支持体３を支持する道床にレール１から伝達される列車荷重を分散させるために、レール１と道床との間に設置されている。図１〜図４に示す支持体３は、レール１に対して直角に並べて敷設される横まくらぎ（一般区間で使用される並まくらぎ）であり、緊張材として使用される鋼材（Prestressing Steel(PC))によってプレストレスが与えられたプレストレスコンクリート製まくらぎ（PCまくらぎ）である。支持体３は、レール１の長さ方向に所定の間隔をあけて配置されており、レール１を離散的に支持している。支持体３は、図２〜図４に示すように、凹状の段差部分に所定の傾斜角度で形成されたショルダ部３ａと、凹状の平坦部分に形成されたレール座面３ｂとを備えている。

図１〜図５に示すレール締結装置４は、レール１を支持体３に締結する装置である。レール締結装置４は、図２〜図５に示す軌道パッド５と、図１〜図５に示す締結ばね６と、図１〜図４に示すばね受台７と、図２〜図４に示す埋込栓８と、図１〜図５に示す締結ボルト９と、座金１０と、図１〜図６に示す挟み込み部材１１などを備えている。レール締結装置４は、図２〜図５に示すように、レール底部１ｂとレール座面３ｂとの間に軌道パッド５を挟み込み、締結ばね６によってレール１を支持体３に締結する二重弾性締結装置である。

図２〜図５に示す軌道パッド５は、レール１と支持体３との間に挿入する弾性体である。軌道パッド５は、列車が通過する際に発生する衝撃荷重を緩和するとともに、レール１が長手方向に移動するふく進に対する抵抗力を確保するために、レール底部１ｂの底部下面１ｆと支持体３のレール座面３ｂの間に挟み込まれる加硫ゴム製又はウレタン製の板状部材である。軌道パッド５は、レール底部１ｂと接触する側の表面に鋼板が接着され固定されている。軌道パッド５は、支持体３の表面を保護し電気的に絶縁する機能を有する。

図１〜図５に示す締結ばね６は、レール１を押さえ付けて締結するばねである。締結ばね６は、図２〜図４に示すように、板状のばね鋼を略Ｕ字状に折り曲げて形成した板ばね（主ばね）であり押さえ金（ばねクリップ）として機能する。締結ばね６は、図４に示すように、ばね先端部６ａ，６ｂと、板状部６ｃ，６ｄと、湾曲部６ｅと、貫通孔６ｆ，６ｇなどを備えている。

図４に示すばね先端部６ａ，６ｂは、レール底部１ｂを締結ばね６の弾性力によって押さえ付ける部分である。ばね先端部６ａは、レール底部１ｂの底部上面１ｅ及び底部側面１ｇを抑え付ける。ばね先端部６ａは、略Ｓ字状に屈曲して形成されており、接触部６ｈ，６ｉを備えている。接触部６ｈは、上側挟み込み部材１１Ａ側の接触部１１ｃと接触する部分であり、接触部１１ｃと密着するように水平方向及び垂直方向に伸びた平坦面である。接触部６ｈは、上側挟み込み部材１１Ａを介してレール底部１ｂの底部上面１ｅを押さえ付ける機能と、レール底部１ｂの底部上面１ｅから上側挟み込み部材１１Ａを介して伝わるレール１に対して垂直方向の荷重を受ける機能とを有する。接触部６ｉは、上側挟み込み部材１１Ａ側の接触部１１ｃと下側挟み込み部材１１Ｂ側の接触部１１ｆと接触する部分であり、接触部１１ｃ，１１ｆと密着するように垂直方向に伸びた平坦面である。接触部６ｉは、上側挟み込み部材１１Ａを介してレール底部１ｂの底部側面１ｇを押さえ付ける機能と、レール底部１ｂの底部側面１ｇから下側挟み込み部材１１Ｂを介して伝わるレール１に対して左右方向の荷重（横圧）を受ける機能とを有する。ばね先端部６ｂは、このばね先端部６ｂの下面がばね先端部６ａの上面を押さえ付けており、ばね先端部６ａに重ね合わせた状態でこのばね先端部６ａを介してレール底部１ｂの上面を押さえ付ける。

図４に示す板状部６ｃ，６ｄは、締結ばね６の板状に形成された平坦な部分である。湾曲部６ｅは、締結ばね６の湾曲した部分であり、この締結ばね６の略Ｕ字状に折り曲げて形成されている。貫通孔６ｆ，６ｇは、板状部６ｃ，６ｄを貫通する部分である。貫通孔６ｆ，６ｇは、レール１の左右方向（幅方向）の位置調整に応じて締結ばね６を位置調整可能なように、レール１の左右方向に沿って板状部６ｃ，６ｄに形成された長孔である。

図１〜図４に示すばね受台７は、締結ばね６を支持する部材である。ばね受台７は、図２〜図４に示すように、支持体３のショルダ部３ａと締結ばね６の湾曲部６ｅとの間に挿入されており、図１に示すようにレール１と支持体３とを電気的に絶縁するプラスチック製のくさび状の部材である。ばね受台７は、図２〜図４に示すように、締結ばね６の湾曲部６ｅと密着してこの締結ばね６を支持しており、列車が通過するときにレール１の左右方向に発生する横圧をショルダ部３ａに伝達させる。ばね受台７は、ショルダ部３ａと湾曲部６ｅとの間に挿入されたときに、この挿入量を調節することによってレール１の左右方向の位置を調節する。

図２〜図４に示す埋込栓８は、締結ボルト９を締結するために支持体３に埋め込まれる部材である。埋込栓８は、締結ボルト９と支持体３との間を電気的に絶縁する不飽和ポリエステル樹脂製又はナイロン製の受け栓であり、支持体３に形成された埋込用の穴に埋め込まれてこの支持体３に装着されている。埋込栓８は、内周部に雌ねじ部が形成されている。

図１〜図５に示す締結ボルト９は、締結ばね６を締め付ける部材である。締結ボルト９は、外周部に埋込栓８の雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が形成されている。座金１０は、締結ばね６と締結ボルト９との間に挟み込まれる部材である。座金１０は、締結ばね６と板状部６ｄの上面と締結ボルト９の頭部との間に挟み込まれて締結ボルト９の緩みを防止する。

図１〜図６に示す挟み込み部材１１は、レール１と締結ばね６との間に挟み込まれる部材である。挟み込み部材１１は、レール１と締結ばね６との間に挟み込まれた状態でこのレール１の表面を保護する保護部材として機能する。挟み込み部材１１は、図４に示すように、レール底部１ｂと締結ばね６のばね先端部６ａ，６ｂとの間に挟み込まれることによって、被覆層２と締結ばね６とが直接接触して被覆層２が損傷するのを防止する。挟み込み部材１１は、レール１と締結ばね６との間を電気的に絶縁するとともにこれらと接触することによる摩耗を低減するために、ポリアミドなどの有機材料系の樹脂材によって形成されており、所定の形状に成型された樹脂ブロック体である。挟み込み部材１１は、図１〜図７に示す上側挟み込み部材１１Ａと、図２〜図６及び図８に示す下側挟み込み部材１１Ｂと、図２〜図８に示す応力集中緩和構造１２とを備えている。挟み込み部材１１は、図２〜図８に示すように、上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとに分割可能な構造を有する。挟み込み部材１１は、レール１と締結ばね６との間に挟み込まれた状態で、上側挟み込み部材１１Ａの下面と下側挟み込み部材１１Ｂの上面との間に隙間が形成されるように、上側挟み込み部材１１Ａ及び下側挟み込み部材１１Ｂの形状及び寸法が設定されている。

図１〜図７に示す上側挟み込み部材１１Ａは、締結ばね６のばね先端部６ａとレール底部１ｂの底部上面１ｅとの間に挟み込まれる部材である。上側挟み込み部材１１Ａは、図５〜図７に示すように、外観が略四角形の板状部材であり、図５に示すように締結ばね６のばね先端部６ａの幅よりも長さが長く形成されている。上側挟み込み部材１１Ａは、図４、図６及び図７に示す接触部１１ａと、図５〜図７に示す抜け出し防止部１１ｂと、図４〜図７に示す接触部１１ｃとを備えている。

図４〜図７に示す接触部１１ａは、レール底部１ｂの底部上面１ｅと接触する部分である。接触部１１ａは、図４及び図５に示すように、上側挟み込み部材１１Ａが締結ばね６のばね先端部６ａに押し付けられたときに、この上側挟み込み部材１１Ａが傾かずに姿勢が略水平になるように、レール底部１ｂの底部上面１ｅの傾斜角度と略同じ傾斜角度で平坦な傾斜面に形成されている。

図５〜図７に示す抜け出し防止部１１ｂは、レール１と締結ばね６との間から挟み込み部材１１が抜け出すのを防止する部分である。抜け出し防止部１１ｂは、図５に示すように、締結ばね６と嵌合することによって、レール１とこの締結ばね６との間から上側挟み込み部材１１Ａが抜け出すのを防止する。抜け出し防止部１１ｂは、温度変化によるレール１の伸縮や鉄道車両の通過によるレール１の振動などによって、レール底部１ｂの底部上面１ｅと締結ばね６のばね先端部６ａとの間からレール１の長さ方向に上側挟み込み部材１１Ａが抜け出すのを防止する。抜け出し防止部１１ｂは、図４及び図５に示すように、締結ばね６のばね先端部６ａの接触部６ｈ，６ｉが嵌合するように凹状に形成されており、ばね先端部６ａの端面及び側面と対向して衝立状に形成されている。図５に示すように、抜け出し防止部１１ｂの長さは、ばね先端部６ａ，６ｂの幅よりも僅かに広く形成されており、図４に示すように、抜け出し防止部１１ｂの深さはばね先端部６ａの厚さよりも僅かに浅く形成されている。抜け出し防止部１１ｂは、図４に示すように、垂直な平面で切断したときの断面形状が略Ｌ字状の溝であり、図６及び図７に示すように上側挟み込み部材１１Ａの上面と背面（上側挟み込み部材１１Ａがレール腹部１ｃと対向する側とは反対側の面）とに連続して略直交して形成されている。図４〜図７に示す接触部１１ｃは、締結ばね６のばね先端部６ａ側の接触部６ｈと接触する部分であり、この接触部６ｈと密着するように水平方向及び垂直方向に形成された平坦面である。

図２〜図６及び図８に示す下側挟み込み部材１１Ｂは、締結ばね６のばね先端部６ａとレール底部１ｂの底部側面１ｇとの間に挟み込まれる部材である。下側挟み込み部材１１Ｂは、図８に示すように、外観が略四角形の板状部材であり、締結ばね６のばね先端部６ａの幅よりも長さが長く形成されている。下側挟み込み部材１１Ｂは、図４、図６及び図８に示す接触部１１ｄと、図５、図６及び図８に示す抜け出し防止部１１ｅと、図４〜図６及び図８に示す接触部１１ｆと、姿勢保持部１１ｇとを備えている。

図４〜図６及び図８に示す接触部１１ｄは、レール底部１ｂの底部側面１ｇと接触する部分である。接触部１１ｄは、図４に示すように、下側挟み込み部材１１Ｂが締結ばね６のばね先端部６ａに押し付けられたときに、この下側挟み込み部材１１Ｂが傾かずに姿勢が略垂直になるように、レール底部１ｂの底部側面１ｇと対向する側（下側挟み込み部材１１Ｂの正面側）に水平方向に伸びて形成された平坦面である。

図５、図６及び図８に示す抜け出し防止部１１ｅは、レール１と締結ばね６との間から挟み込み部材１１が抜け出すのを防止する部分である。抜け出し防止部１１ｅは、図６に示すように、締結ばね６と嵌合することによって、レール１とこの締結ばね６との間から下側挟み込み部材１１Ｂが抜け出すのを防止する。抜け出し防止部１１ｅは、温度変化によるレール１の伸縮や鉄道車両の通過によるレール１の振動などによって、レール底部１ｂの底部側面１ｇと締結ばね６のばね先端部６ａとの間からレール１の長さ方向に下側挟み込み部材１１Ｂが抜け出すのを防止する。抜け出し防止部１１ｅは、図４及び図５に示すように、締結ばね６のばね先端部６ａの接触部６ｉが嵌合するように凹状に形成されており、ばね先端部６ｂの側面と対向するように衝立状に形成されている。図５に示すように、抜け出し防止部１１ｅの長さはばね先端部６ａの幅よりも僅かに広く形成されており、図４に示すように抜け出し防止部１１ｅの深さはばね先端部６ａの厚さよりも僅かに浅く形成されている。抜け出し防止部１１ｅは、下側挟み込み部材１１Ｂの背面（下側挟み込み部材１１Ｂがレール底部１ｂの底部側面１ｇと対向する側とは反対側の面）に形成されている。図４〜図６及び図８に示す接触部１１ｆは、締結ばね６のばね先端部６ａ側の接触部６ｉと接触する部分であり、この接触部６ｉと密着するように垂直方向に形成された平坦面である。

図４〜図６及び図８に示す姿勢保持部１１ｇは、挟み込み部材１１の姿勢を保持する部分である。姿勢保持部１１ｇは、支持体３に支持されることによって、挟み込み部材１１の姿勢を保持する。姿勢保持部１１ｇは、下側挟み込み部材１１Ｂの姿勢を保持するための足部として機能し、図４に示すように支持体３のレール座面３ｂ上に設置される。姿勢保持部１１ｇは、支持体３のレール座面３ｂと密着するように、下側挟み込み部材１１Ｂの下端部に形成された平坦面である。

図２〜図６に示す応力集中緩和構造１２は、レール１から挟み込み部材１１に伝わる荷重によってこの挟み込み部材１１に発生する応力集中を緩和する構造である。応力集中緩和構造１２は、上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとに挟み込み部材１１を分割することによって、この挟み込み部材１１に発生する応力集中を緩和する。応力集中緩和構造１２は、上側挟み込み部材１１Ａの下面と下側挟み込み部材１１Ｂの上面との間の分割部で挟み込み部材１１を分離して、レール１から挟み込み部材１１に伝わる横圧によって挟み込み部材１１に応力が集中し、挟み込み部材１１にき裂が発生し損傷するのを防止する。

次に、この発明の実施形態に係るレール締結装置の組立方法を説明する。
先ず、図４に示す下側挟み込み部材１１Ｂの接触部１１ｄをレール底部１ｂの底部側面１ｇに接触させるとともに、下側挟み込み部材１１Ｂの姿勢保持部１１ｇを支持体３のレール座面３ｂと密着させて、このレール座面３ｂ上に下側挟み込み部材１１Ｂを設置する。次に、上側挟み込み部材１１Ａの接触部１１ａをレール底部１ｂの底部上面１ｅに接触させて、この底部上面１ｅ上に上側挟み込み部材１１Ａを設置する。図１〜図４に示すように、支持体３のショルダ部３ａにばね受台７を設置し、図４に示すように締結ばね６ａの湾曲部６ｅをばね受台７に接触させる。同時に、図４に示す締結ばね６のばね先端部６ａの接触部６ｈ，６ｉを図５〜図７に示す上側挟み込み部材１１Ａ側の抜け出し防止部１１ｂに嵌め込むとともに、図４に示す締結ばね６のばね先端部６ａの接触部６ｉを図５、図６及び図８に示す下側挟み込み部材１１Ｂ側の抜け出し防止部１１ｅに嵌め込む。その結果、図２〜図５に示すように、上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとの間に微小な間隙部が形成されて、上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとが分離した状態で、レール１と締結ばね６との間に挟み込み部材１１が挟み込まれる。次に、図４に示す締結ボルト９を座金１０、締結ばね６の貫通孔６ｆ，６ｇに挿入し、この締結ボルト９の雄ねじ部を埋込栓８の雌ねじ部にねじ込み、所定の締結力に達するまで締結ボルト９によって締結ばね６を締め付ける。その結果、上側挟み込み部材１１Ａを介して締結ばね６のばね先端部６ａ，６ｂがレール底部１ｂの底部上面１ｅを押さえ付けるとともに、下側挟み込み部材１１Ｂを介して締結ばね６のばね先端部６ａがレール底部１ｂの底部側面１ｇを押さえ付けて、レール締結装置４が組み立てられる。

次に、この発明の実施形態に係るレール締結装置の作用を説明する。
図９〜図１１に示すように、図２〜図６に示す上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとが一体化したような構造の挟み込み部材１１１である場合には、挟み込み部材１１１を垂直な平面で切断したときの断面形状が略Ｌ字状になる。このため、レール１の左右方向に作用する横圧がレール１から挟み込み部材１１１に作用すると、挟み込み部材１１１の断面形状が変化する内側角部１１１ａに応力が集中する。

一方、図２〜図６に示すように、上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとに分離されている構造の挟み込み部材１１の場合には、図９〜図１１に示す挟み込み部材１１１のような断面形状が変化する内側角部１１１ａが挟み込み部材１１には存在しない。このため、レール１の左右方向に作用する横圧がレール１から挟み込み部材１１に作用しても、レール１から挟み込み部材１１に応力が集中せず、挟み込み部材１１の損傷が低減される。

この発明の実施形態に係るレール締結装置は、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、レール１と締結ばね６との間に挟み込み部材１１が挟み込まれており、このレール１からこの挟み込み部材１１に伝わる荷重によってこの挟み込み部材１１に発生する応力集中を応力集中緩和構造１２が緩和する。このため、挟み込み部材１１の耐久性を向上させることができるとともに、レール１の表面の腐食を防止することができる。また、例えば、挟み込み部材１１を樹脂材によって形成した場合であって、防食塗膜を表面に有するレール１と締結ばね６との間に挟み込み部材１１を介在させたときには、レール１と締結ばね６との接触部における防食塗膜の損傷を軽減することができる。その結果、防食塗膜の損傷が防止されてレール１の腐食の進行を妨げることができるため、安全性を向上させることができる。また、レール１の耐久性が向上して、腐食環境下におけるレール１の寿命延伸を実現することができるとともに、レール１の交換周期が延伸し交換に要する費用を低減することができる。さらに、挟み込み部材１１を樹脂材によって形成した場合には、樹脂材を利用したレール締結装置４によって絶縁性を確保しつつ、安定的な信号システムの実現に寄与することができるとともに、輸送の安定性を向上させることができる。

(2) この実施形態では、レール１の底部上面１ｅと締結ばね６との間に挟み込まれる上側挟み込み部材１１Ａと、レール１の底部側面１ｇと締結ばね６との間に挟み込まれる下側挟み込み部材１１Ｂとに挟み込み部材１１を分割することによって応力集中を緩和する。例えば、図２〜図６に示す上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとを接合したような図９〜図１１に示す一体構造の挟み込み部材１１１である場合には、断面形状が変化し弱点箇所となる内側角部１１１ａに応力集中が発生し、この内側角部１１１ａからき裂が発生する可能性がある。この実施形態では、図２〜図６に示すように、上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとが分離している構造であるため、図９〜図１１に示す内側角部１１１ａのような弱点箇所がなくなって、挟み込み部材１１の強度を向上させることができる。また、鋼材と比較して強度が低く損傷する可能性がある樹脂材を挟み込み部材１１に使用した場合であっても、挟み込み部材１１を複数の樹脂材によって構成して、レール１と締結ばね６との間にこの複数の樹脂材を介在させることができる。その結果、応力集中が発生する弱点箇所が挟み込み部材１１に存在しないため、挟み込み部材１１の強度を向上させることができる。さらに、上側挟み込み部材１１Ａと下側挟み込み部材１１Ｂとに挟み込み部材１１が分離されているため、断面形状や高さが異なる複数種類のレールに挟み込み部材１１を適用することができる。

(3) この実施形態では、レール１と締結ばね６との間から挟み込み部材１１が抜け出すのを抜け出し防止部１１ｂ，１１ｅが防止する。このため、温度変化によるレール１の伸縮や鉄道車両の通過によるレール１の振動などによって、レール１と締結ばね６との間から挟み込み部材１１が脱落するのを防止することができる。

(4) この実施形態では、抜け出し防止部１１ｂ，１１ｅが締結ばね６と嵌合することによって、レール１とこの締結ばね６との間から挟み込み部材１１が抜け出すのを抜け出し防止部１１ｂ，１１ｅが防止する。このため、抜け出し防止部１１ｂ，１１ｅと締結ばね６とを嵌合させるだけで、挟み込み部材１１の抜け出しを簡単に防止することができる。

(5) この実施形態では、挟み込み部材１１の姿勢を姿勢保持部１１ｇが保持する。このため、レール１とこの締結ばね６との間に挟み込み部材１１が挟み込まれたときに、この挟み込み部材１１の姿勢を安定的に保持し、この挟み込み部材１１の姿勢が変化するのを防ぐことができる。

(6) この実施形態では、姿勢保持部１１ｇが支持体３に支持されることによって、挟み込み部材１１の姿勢を姿勢保持部１１ｇが保持する。このため、支持体３上に姿勢保持部１１ｇを設置するだけで、挟み込み部材１１の姿勢を簡単に一定に保持することができる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、支持体３がまくらぎである場合を例に挙げて説明したが、まくらぎ以外の支持体についてもこの発明を適用することができる。例えば、矩形平板状のプレキャストのコンクリート版（軌道スラブ）によって構成されて道床とまくらぎとを一体化させた省力化軌道の一種である軌道スラブなどの支持体、又はレール１をそれぞれ支持するプレストレスコンクリート構造(PRC構造)の縦梁を鋼管製の継材によって連結する梯子状のラダーまくらぎなどの支持体についても、この発明を適用することができる。この場合には、スラブ軌道のコンクリート版又はラダーまくらぎのレール座面上に下側挟み込み部材１１Ｂの姿勢保持部１１ｇを設置することができる。また、この実施形態では、曲線区間で使用されるレール締結装置４を例に挙げて説明したが、直線区間で使用されるレール締結装置についてもこの発明を適用することができる。この場合には、ばね受台７を省略することができる。

(2) この実施形態では、レール締結装置４がタイプレートを使用せずに支持体３の上面にレール１を直接締結する座面式レール締結装置である場合を例に挙げて説明したが、座面式レール締結装置に限定するものではない。例えば、レール１と支持体３との間に挟み込まれるタイプレートの上面にこのレール１を締結するタイプレート式レール締結装置、又は線ばね状のばねクリップによって支持体３の上面にレール１を締結する線ばね式レール締結装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、レール表面が被覆層２によって被覆されている防食レールと締結ばね６との間に挟み込み部材１１を挟み込む場合を例に挙げて説明したが、被覆層２が形成されていないレールと締結ばね６との間に挟み込み部材１１を挟み込む場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、上側挟み込み部材１１Ａの下面と下側挟み込み部材１１Ｂの上面との間に隙間を形成しこれらを非接触にする場合を例に挙げて説明したが、上側挟み込み部材１１Ａの下面と下側挟み込み部材１１Ｂの上面との間に隙間を形成せずにこれらを接触させることもできる。

１ レール
１ａ レール頭部
１ｂ レール底部
１ｃ レール腹部
１ｄ 頭頂面
１ｅ 底部上面
１ｆ 底部下面
１ｇ 底部側面
２ 被覆層
３ 支持体
４ レール締結装置
５ 軌道パッド
６ 締結ばね
７ ばね受部
８ 埋込栓
９ 締結ボルト
１０ 座金
１１ 挟み込み部材
１１Ａ 上側挟み込み部材
１１Ｂ 下側挟み込み部材
１１ｂ，１１ｅ 抜け出し防止部
１１ｇ 姿勢保持部
Ｗ 車輪
Ｗ₁ 踏面
Ｗ₂ フランジ面

Claims (5)

1. レールを支持体に締結するレール締結装置であって、
   前記レールと締結ばねとの間に挟み込まれる挟み込み部材を備え、
   前記挟み込み部材は、前記レールからこの挟み込み部材に伝わる荷重によってこの挟み込み部材に発生する応力集中を緩和する応力集中緩和構造を備え、
   前記応力集中緩和構造は、前記レールの底部上面と前記締結ばねのばね先端部との間に挟み込まれる上側挟み込み部材と、前記レールの底部側面と前記締結ばねのばね先端部との間に挟み込まれる下側挟み込み部材とに、前記挟み込み部材を分割することによって前記応力集中を緩和し、
   前記上側挟み込み部材及び前記下側挟み込み部材は、前記締結ばねを締め付ける締結ボルトによって締結されていないこと、
   を特徴とするレール締結装置。
2. 請求項１に記載のレール締結装置において、
   前記挟み込み部材は、前記レールと前記締結ばねとの間からこの挟み込み部材が抜け出すのを防止する抜け出し防止部を備えること、
   を特徴とするレール締結装置。
3. 請求項２に記載のレール締結装置において、
   前記抜け出し防止部は、前記締結ばねと嵌合することによって、前記レールとこの締結ばねとの間から前記挟み込み部材が抜け出すのを防止すること、
   を特徴とするレール締結装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレール締結装置において、
   前記挟み込み部材は、この挟み込み部材の姿勢を保持する姿勢保持部を備えること、
   を特徴とするレール締結装置。
5. 請求項４に記載のレール締結装置において、
   前記姿勢保持部は、前記支持体に支持されることによって、前記挟み込み部材の姿勢を保持すること、
   を特徴とするレール締結装置。

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