JP6866189B2

JP6866189B2 - レール

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Publication number: JP6866189B2
Application number: JP2017041226A
Authority: JP
Inventors: 嘉之下川; 奈帆美久保; 益久谷本; 純一郎大澤; 陽介河野; 小林　実; 小林　　実
Original assignee: Nippon Steel Corp; Tokyo Metro Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Tokyo Metro Co Ltd
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: JP2018145672A

Description

本開示は、レールに関し、より詳しくは、軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する車輪踏面を有する鉄道車両を走行させるためのレールに関する。

鉄道線路の曲線では、例えば、鉄道車両の走行安全性の向上や、レールにおける波状摩耗の発生防止、あるいはキシリ音の発生防止等のため、潤滑剤によってレールの潤滑を行うことが多い。曲線の入口付近のレールの一方側面には、潤滑装置が設置されている。潤滑剤は、当該潤滑装置から吐出され、鉄道車両の車輪に付着する。鉄道車両は、潤滑剤が車輪に付着した状態で曲線を走行する。これにより、曲線において、レールの頭頂面に潤滑剤が塗布される。

特許文献１には、潤滑剤が塗布されるレールの削正方法が提案されている。特許文献１では、レールの横断面において、頭頂面のうち軸心から両側に少なくとも２０ｍｍの範囲を、６００ｍｍよりも大きく１０００ｍｍ以下の半径を有する凸円弧状に削正する。これにより、潤滑剤がレールの側方に流れ落ちる量が少なくなるため、鉄道車両の走行方向における潤滑剤の延びが向上する。

特許第３８０３３３６号公報

上述したように、鉄道車両の車輪は、曲線の入口付近で潤滑装置からの潤滑剤を受け取り、曲線中において潤滑剤をレールに塗布する。潤滑装置からの潤滑剤は、車輪のうち主にレールと接触している部分に付着する。このため、潤滑装置の位置における車輪とレールとの接触位置及び範囲が、曲線における車輪とレールとの接触位置及び範囲と一致している場合、曲線においてレールが良好に潤滑される。

しかしながら、曲線における車輪とレールとの接触位置が、潤滑装置の位置における車輪とレールとの接触位置からずれた場合、曲線においてレールを適切に潤滑することはできない。また、車輪とレールとの接触面積が大きい場合も、曲線においてレールを適切に潤滑することが困難になる。

本開示は、潤滑装置による潤滑の効果を向上させることができるレールを提供することを目的とする。

本開示は、鉄道車両を走行させるためのレールに関する。鉄道車両は、軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する車輪踏面を有する。レールは、レール本体と、潤滑装置とを備える。レール本体は、頭部を有する。頭部は、頭頂面と、側面とを含む。頭頂面には、車輪踏面が接触する。側面は、軌道幅方向において頭頂面の両側に配置される。潤滑装置は、頭部の両側面のうち一方の側面に取り付けられる。頭頂面は、第１位置と、第２位置とを有する。第１位置は、鉄道車両の走行方向において、潤滑装置の範囲内にある。第２位置は、走行方向において、潤滑装置の範囲内にある。第２位置は、第１位置と異なる位置である。横軸に軌道幅方向の位置をとり、縦軸に勾配をとる座標系における勾配曲線で頭頂面及び車輪踏面の各々の勾配の変化を表したとき、第１位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点は、第２位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点と異なる。

本開示は、鉄道車両を走行させるためのレールに関する。鉄道車両は、軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する車輪踏面を有する。レールは、レール本体と、複数の潤滑装置とを備える。レール本体は、頭部を有する。頭部は、頭頂面と、側面とを含む。頭頂面には、車輪踏面が接触する。側面は、軌道幅方向において頭頂面の両側に配置される。複数の潤滑装置は、頭部の両側面のうち一方の側面に取り付けられる。複数の潤滑装置は、鉄道車両の走行方向に並ぶ。頭頂面は、第１位置と、第２位置とを有する。第１位置は、走行方向において、複数の潤滑装置のうち一の潤滑装置の範囲内にある。第２位置は、走行方向において、複数の潤滑装置のうち他の潤滑装置の範囲内にある。横軸に軌道幅方向の位置をとり、縦軸に勾配をとる座標系における勾配曲線で頭頂面及び車輪踏面の各々の勾配の変化を表したとき、第１位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点は、第２位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点と異なる。

本開示によれば、潤滑装置による潤滑の効果を向上させることができる。

図１は、第１実施形態に係るレールの概略構造を示す平面図である。図２は、第１実施形態に係るレールの内軌側の部分の概略構造を示す断面図である。図３は、第１実施形態に係るレールを模式的に示す平面図である。図４は、第１実施形態に係るレールの内軌側の頭頂面及び車輪踏面の各々について、鉄道車両の走行方向の第１位置における鉛直断面形状及び勾配曲線を示す図である。図５は、第１実施形態に係るレールの内軌側の頭頂面及び車輪踏面の各々について、鉄道車両の走行方向の第２位置における鉛直断面形状及び勾配曲線を示す図である。図６は、第２実施形態に係るレールを模式的に示す平面図である。図７は、第２実施形態に係るレールの内軌側の頭頂面及び車輪踏面の各々について、鉄道車両の走行方向の第１位置における鉛直断面形状及び勾配曲線を示す図である。図８は、第２実施形態に係るレールの内軌側の頭頂面及び車輪踏面の各々について、鉄道車両の走行方向の第２位置における鉛直断面形状及び勾配曲線を示す図である。図９は、第３実施形態に係るレールを模式的に示す平面図である。図１０は、第３実施形態に係るレールの内軌側の頭頂面及び車輪踏面の各々について、鉄道車両の走行方向の第１位置における鉛直断面形状及び勾配曲線を示す図である。図１１は、第３実施形態に係るレールの内軌側の頭頂面及び車輪踏面の各々について、鉄道車両の走行方向の第２位置における鉛直断面形状及び勾配曲線を示す図である。図１２は、第３実施形態に係るレールの内軌側の頭頂面及び車輪踏面の各々について、鉄道車両の走行方向の第３位置における鉛直断面形状及び勾配曲線を示す図である。図１３は、車輪とレールとが適切に接触する場合、車輪とレールとの接触位置が変化する場合、及び車輪とレールとの接触面積が大きい場合の各々について、曲線におけるレールの潤滑効果を説明するための図である。

潤滑装置からの潤滑剤は、主として、鉄道車両の車輪のうちレールと接触する部分に供給される。このため、曲線の入口付近で車輪が潤滑装置から潤滑剤を受け取った後に車輪とレールとの接触位置が変化した場合、あるいは車輪とレールとの接触面積が大きい場合、曲線におけるレールの潤滑効果が低下する。以下、車輪とレールとの接触位置及び接触面積とレールの潤滑効果との関係について、図１３を参照しつつ説明する。

図１３は、車輪とレールとが適切に接触する場合、車輪とレールとの接触位置が変化する場合、及び車輪とレールとの接触面積が広い場合の各々について、曲線におけるレールの潤滑効果を説明するための図である。図１３において、車輪ＷとレールＲとが接触する部分をＸ、車輪Ｗが潤滑剤を有する領域をＹで示す。

車輪とレールとが適切に接触する場合とは、鉄道車両の車輪Ｗが、潤滑装置からの潤滑剤を受け取った位置及び面積で、曲線においてレールＲに接触する場合をいう。この場合、曲線において、車輪ＷとレールＲとの接触部分Ｘ全体に潤滑剤が塗布されることになる。よって、レールＲが良好に潤滑される。

一方、レールＲの摩耗等によって車輪ＷとレールＲとの接触位置が変化する場合、曲線においてレールＲを良好に潤滑することは難しい。例えば、潤滑装置から車輪Ｗに潤滑剤が供給された後で車輪ＷとレールＲとの接触位置が軌道幅方向にずれた場合、車輪Ｗは、潤滑剤を受け取った位置でレールＲに接触することができなくなる。このため、車輪Ｗは、曲線中において、レールＲのうち車輪Ｗと接触する部分Ｘに対して適切に潤滑剤を塗布することができない。よって、曲線におけるレールＲの潤滑効果が低下する。

また、例えば、車輪ＷとレールＲとの接触位置が不規則に変化する場合、車輪Ｗは、曲線において、常に潤滑剤を受け取った位置でレールＲに接触することができなくなる。このため、曲線において、レールＲのうち車輪Ｗと接触する部分Ｘに対し、安定して潤滑剤が塗布されない。よって、曲線におけるレールＲの潤滑効果が低下する。

車輪Ｗが潤滑剤を有する領域Ｙの面積よりも車輪ＷとレールＲとの接触面積が大きい場合、車輪Ｗは、曲線において、レールＲのうち車輪Ｗと接触する部分Ｘの一部にしか潤滑剤を塗布することができない。よって、曲線におけるレールＲの潤滑効果が低下する。

本発明者等は、以上の問題を鑑み、各実施形態に係るレールを考案した。

一の実施形態は、鉄道車両を走行させるためのレールに関する。鉄道車両は、軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する車輪踏面を有する。レールは、レール本体と、潤滑装置と、を備える。レール本体は、頭部を有する。頭部は、頭頂面と、側面とを含む。頭頂面には、車輪踏面が接触する。側面は、軌道幅方向において頭頂面の両側に配置される。潤滑装置は、頭部の両側面のうち一方の側面に取り付けられる。頭頂面は、第１位置と、第２位置とを有する。第１位置は、鉄道車両の走行方向において、潤滑装置の範囲内にある。第２位置は、走行方向において、潤滑装置の範囲内にある。第２位置は、第１位置と異なる位置である。横軸に軌道幅方向の位置をとり、縦軸に勾配をとる座標系における勾配曲線で頭頂面及び車輪踏面の各々の勾配の変化を表したとき、第１位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点は、第２位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点と異なる（第１の構成）。

第１の構成によれば、潤滑装置の範囲内において、車輪踏面の勾配曲線とレールの頭頂面の勾配曲線との交点は、鉄道車両の走行方向の第１位置と第２位置とで異なる。すなわち、鉄道車両が走行している間、潤滑装置の範囲内において、車輪踏面とレールとの接触位置が変化する。これにより、車輪踏面の広い範囲に潤滑装置からの潤滑剤が付着するため、曲線においてレールの広い範囲に車輪踏面からの潤滑剤が塗布される。その結果、車輪踏面とのレールとの接触位置が変化する場合や、車輪踏面とレールとの接触面積が大きい場合であっても、曲線中において、車輪踏面とレールとの接触部分に対して良好に潤滑剤が供給される。よって、潤滑装置による潤滑効果を向上させることができる。

他の実施形態は、鉄道車両を走行させるためのレールに関する。鉄道車両は、軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する車輪踏面を有する。レールは、レール本体と、複数の潤滑装置と、を備える。レール本体は、頭部を有する。頭部は、頭頂面と、側面とを含む。頭頂面には、車輪踏面が接触する。側面は、軌道幅方向において頭頂面の両側に配置される。複数の潤滑装置は、頭部の両側面のうち一方の側面に取り付けられる。複数の潤滑装置は、鉄道車両の走行方向に並ぶ。頭頂面は、第１位置と、第２位置とを有する。第１位置は、走行方向において、複数の潤滑装置のうち一の潤滑装置の範囲内にある。第２位置は、走行方向において、複数の潤滑装置のうち他の潤滑装置の範囲内にある。横軸に軌道幅方向の位置をとり、縦軸に勾配をとる座標系における勾配曲線で頭頂面及び車輪踏面の各々の勾配の変化を表したとき、第１位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点は、第２位置における頭頂面の勾配曲線と車輪踏面の勾配曲線との交点と異なる（第２の構成）。

第２の構成によれば、車輪踏面の勾配曲線とレールの頭頂面の勾配曲線との交点は、一の潤滑装置に対応する第１位置と、他の潤滑装置に対応する第２位置とで異なる。すなわち、鉄道車両が走行している間、複数の潤滑装置の範囲内において車輪踏面とレールとの接触位置が変化する。このため、第１の構成と同様に、潤滑装置からの潤滑剤を車輪踏面の広い範囲に付着させることができる。よって、車輪踏面とのレールとの接触位置が変化する場合や、車輪踏面とレールとの接触面積が大きい場合であっても、曲線中のレールのうち車輪踏面との接触部分に対し、車輪踏面からの潤滑剤を良好に供給することができる。その結果、潤滑装置による潤滑効果を向上させることができる。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。

＜第１実施形態＞
［レールの構造］
図１は、第１実施形態に係るレール１０の概略構造を示す平面図である。鉄道車両は、レール１０を走行する。レール１０は、鉄道線路の地上潤滑装置設置地点のレールである。図１に示すように、レール１０は、一対のレール本体１，２と、潤滑装置３とを備える。

レール本体１，２は、鉄道車両が走行する路線において、入口側の緩和曲線を構成する。すなわち、レール本体１，２は、鉄道車両の走行方向において曲線の直前に位置する緩和曲線の区間に配置されている。ただし、レール本体１，２は、鉄道車両の走行方向において、緩和曲線の直前の直線の区間に配置されていてもよい。あるいは、曲線の区間のうち入口に近い位置に、レール本体１，２を配置することもできる。

レール本体１，２は、軌道幅方向において並列に配置される。レール本体１は、曲線の内軌に接続されている。レール本体２は、曲線の外軌に接続されている。本実施形態では、主に内軌側のレール本体１及びその関連構成について説明し、外軌側のレール本体２及びその関連構成については詳述しない。レール本体２及びその関連構成は、レール本体１及びその関連構成と同様のものであってもよい。

潤滑装置３は、内軌の頭頂面を潤滑するための塗油器である。潤滑装置３は、内軌頭頂面潤滑装置、あるいは内軌潤滑装置とも称される。潤滑装置３は、レール本体１に取り付けられる。潤滑装置３には、図示しないタンクからポンプ９を介して潤滑剤が供給される。潤滑装置３は、レール本体１に向かって潤滑剤を吐出する。

図２は、レール１０の内軌側の部分の概略構造を示す断面図である。図２では、レール１０上を走行する鉄道車両の車輪４の一部も示されている。車輪４は、車輪踏面４１と、フランジ４２とを含む。

レール本体１は、頭部１１と、腹部１２と、底部１３とを有する。頭部１１は、腹部１２及び底部１３によって下方から支持されている。

頭部１１は、頭頂面１１１と、側面１１２，１１３とを含む。側面１１２，１１３は、軌道幅方向において頭頂面１１１の両側に配置されている。

頭頂面１１１には、車輪踏面４１が接触する。車輪踏面４１は、軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する。車輪踏面４１は、スロート４３を介してフランジ４２と接続されている。

側面１１２は、軌道幅方向において頭頂面１１１の内側に位置する。側面１１３は、軌道幅方向において頭頂面１１１の外側に位置する。側面１１２，１１３の一方に潤滑装置３が取り付けられる。本実施形態では、側面１１３に潤滑装置３が取り付けられている。ただし、側面１１２に潤滑装置３が取り付けられていてもよい。

［車輪とレールとの接触位置］
以下、車輪４の車輪踏面４１と内軌側のレール本体１との接触位置について説明する。

図３は、本実施形態に係るレール１０を模式的に示した平面図である。図３に示すように、本実施形態では、１つの潤滑装置３の範囲内において、鉄道車両の走行方向に沿って車輪踏面４１とレール本体１の頭頂面１１１との接触部分Ｘの位置が軌道幅方向に移動する。すなわち、レール本体１の頭頂面１１１のうち潤滑装置３に対応する部分では、走行方向に沿って、車輪踏面４１との接触位置が変化する。

ここで、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置とは、軌道幅方向における位置をいう。よって、接触位置が変化するという場合は、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置が軌道幅方向に移動することを意味する。

１つの潤滑装置３の範囲とは、鉄道車両の走行方向において、レール本体１に当該潤滑装置３が設けられている範囲をいう。潤滑装置３が設けられている範囲とは、走行方向における潤滑装置３の長さの範囲をいう。走行方向における潤滑装置３の長さは、当該潤滑装置３がレール本体１の頭頂面１１１に潤滑剤を供給することが可能な、走行方向の長さである。

レール本体１の頭頂面１１１は、鉄道車両の走行方向における位置Ｐ１１，Ｐ１２を有する。位置Ｐ１１，Ｐ１２は、走行方向において互いに異なる位置である。位置Ｐ１１は，Ｐ１２は、潤滑装置３の範囲内にある。

接触位置Ｃ１１，Ｃ１２は、それぞれ、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ１１，Ｐ１２におけるレール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置である。潤滑装置３の範囲内における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、走行方向に沿って、接触位置Ｃ１１から軌道幅方向の外側に向かって徐々に移動し、接触位置Ｃ１２まで達した後、軌道幅方向の内側に向かって徐々に移動する。

軌道幅方向において、接触位置Ｃ１２は接触位置Ｃ１１よりも外側に位置する。すなわち、潤滑装置３から接触位置Ｃ１２までの軌道幅方向の距離は、潤滑装置３から接触位置Ｃ１１までの軌道幅方向の距離よりも小さい。

接触位置Ｃ１２は、潤滑装置３の範囲内における接触部分Ｘのうち、軌道幅方向において最も外側の部分の位置である。すなわち、接触位置Ｃ１２は、潤滑装置３の範囲内におけるレール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置のうち、潤滑装置３に最も近い接触位置である。接触位置Ｃ１２を含むレール本体１の鉛直断面において、接触位置Ｃ１２は、レール本体１の中心軸Ａ（図２）よりも潤滑装置３側に位置することが好ましい。中心軸Ａは、頭頂面１１１の軌道幅方向中央を通り、側面１１２，１１３から実質的に等距離にある直線である。

一方、接触位置Ｃ１１は、潤滑装置３の範囲内における接触部分Ｘのうち、軌道幅方向において最も内側の部分の位置である。すなわち、接触位置Ｃ１１は、潤滑装置３の範囲内におけるレール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置のうち、潤滑装置３から最も遠い接触位置である。

接触位置Ｃ１１は、例えば、レール本体１の側面１１２から軌道幅方向の外側に１８ｍｍ〜レール本体１の中心軸Ａの範囲に設けることができる。接触位置Ｃ１２は、例えば、レール本体１の側面１１３から軌道幅方向の内側に１８ｍｍ〜レール本体１の中心軸Ａの範囲に設けることができる。

潤滑装置３の範囲内において、車輪踏面４１と頭頂面１１１との接触位置が鉄道車両の走行方向に沿って変化することにより、潤滑装置３から供給される潤滑剤は、車輪踏面４１の領域Ｙに広く付着する。車輪踏面４１の領域Ｙについては後述する。

レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各勾配曲線を用いて表すことができる。以下、頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各勾配曲線について説明する。

勾配曲線は、横軸に軌道幅方向の位置をとり、縦軸に勾配をとる座標系上の線である。軌道幅方向の位置は、レール１０と車輪４とが中立位置にある場合の車輪４の軌道幅方向中央（車輪中央）の位置を０として、車輪中央よりも軌道幅方向外側の位置を正、軌道幅方向内側の位置を負と定義される。レール１０と車輪４とが中立位置にある場合とは、内軌側における車輪４とレール本体１との位置関係と、外軌側における車輪４とレール本体２との位置関係とが実質的に等しい場合をいう。勾配は、軌道幅方向の外側から内側へ向かって下降している場合は正、上昇している場合は負と定義される。

図４は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ１１において、レール本体１の頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各鉛直断面形状及び各勾配曲線を示す図である。図５は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ１２において、レール本体１の頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各鉛直断面形状及び各勾配曲線を示す図である。

図４及び図５では、車輪踏面４１が円錐踏面である場合の例を示している。円錐踏面は、概ね円錐台の側面によって構成される踏面である。ただし、レール１０（図３）を走行する車輪踏面４１の種類は、円錐踏面に限定されるものではない。車輪踏面４１は、車輪４の軸中心を通る断面視で円弧形状を含む円弧踏面であってもよい。

図４に示すように、走行方向の位置Ｐ１１において、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１１は、軌道幅方向の位置ｘ_１１で車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔと交差する。これは、軌道幅方向の位置ｘ_１１で頭頂面１１１と車輪踏面４１とが接触することを意味する。すなわち、軌道幅方向の位置ｘ_１１は、走行方向の位置Ｐ１１における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ１１（図３）である。本実施形態では、軌道幅方向の位置ｘ_１１は、軌道幅方向においてレール本体１の中心軸Ａ（図２）よりも内側にある。

図５に示すように、走行方向の位置Ｐ１２において、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１２は、軌道幅方向の位置ｘ_１２で車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔと交差する。これは、軌道幅方向の位置ｘ_１２で頭頂面１１１と車輪踏面４１とが接触することを意味する。すなわち、軌道幅方向の位置ｘ_１２は、走行方向の位置Ｐ１２における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ１２（図３）である。本実施形態では、軌道幅方向の位置ｘ_１２は、軌道幅方向においてレール本体１の中心軸Ａ（図２）よりも外側にある。

図４と図５とを比較すると、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１１，Ｌ１２は、互いに異なる形状を有する。すなわち、走行方向の位置Ｐ１１におけるレール本体１の頭頂面１１１の形状は、走行方向の位置Ｐ１２におけるレール本体１の頭頂面１１１の形状と異なる。

より具体的には、走行方向の位置Ｐ１１における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１１と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点は、走行方向の位置Ｐ１２における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１２と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点と異なる。よって、走行方向の位置Ｐ１１における接触位置Ｃ１１は、走行方向の位置Ｐ１２における接触位置Ｃ１２と異なる（図３）。

［レールの削正方法］
例えば、レール１０を新たに設置する場合や、レール本体１及び／又は車輪踏面４１が摩耗した場合等に、レール１０の削正が実施される。以下、レール１０の削正方法について、図２及び図３を再度参照しながら簡単に説明する。

上述の構成を有するレール１０を形成するため、頭部１１の側面１１３に潤滑装置３が取り付けられていない状態で、レール本体１の頭頂面１１１を研削する。このとき、後で取り付けられる潤滑装置３に対応する範囲では、鉄道車両の走行方向に沿って形状が変化するように頭頂面１１１を研削する。すなわち、走行方向の位置Ｐ１１では頭頂面１１１が接触位置Ｃ１１で車輪踏面４１に接触し、走行方向の位置Ｐ１２では頭頂面１１１が接触位置Ｃ１２で車輪踏面４１に接触するように頭頂面１１１を形成する。

レール本体１を研削した後、レール本体１の頭部１１の側面１１３に潤滑装置３を取り付ける。潤滑装置３は、頭頂面１１１のうち鉄道車両の走行方向に沿って接触位置が変化するように形成された部分の隣、つまり当該部分に潤滑剤を供給可能な位置に配置される。これにより、レール１０が完成する。

［効果］
本実施形態に係るレール１０では、潤滑装置３の範囲内において、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１と接触位置が鉄道車両の走行方向に沿って変化する。具体的には、潤滑装置３の範囲内において、走行方向の位置Ｐ１１における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１１と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点は、走行方向の位置Ｐ１２における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１２と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点と異なる。これにより、以下に述べるように、車輪踏面４１の広範囲に潤滑装置３からの潤滑剤を付着させることができる。

図３に示すように、潤滑装置３の範囲内では、鉄道車両の走行方向に沿い、頭頂面１１１と車輪踏面４１と接触位置がＣ１１からＣ１２まで軌道幅方向に変化する。潤滑装置３から供給される潤滑剤は、車輪踏面４１のうち、主として頭頂面１１１との接触位置に付着する。このため、走行方向の位置Ｐ１１では、車輪踏面４１のうち、接触位置Ｃ１１及びその周囲に潤滑装置３からの潤滑剤が付着する。走行方向の位置Ｐ１２では、車輪踏面４１のうち、接触位置Ｃ１２及びその周囲に潤滑装置３からの潤滑剤が付着する。すなわち、潤滑装置３からの潤滑剤は、潤滑装置３から離れた接触位置Ｃ１１から潤滑装置３に近い接触位置Ｃ１２まで、車輪踏面４１に広く付着する。

図３では、車輪踏面４１のうち、潤滑装置３からの潤滑剤が付着する領域を符号Yで示している。車輪踏面４１の領域Ｙは、軌道幅方向に長さを有する領域である。車輪踏面４１において、領域Ｙの軌道幅方向の内側端部は、潤滑装置３から最も遠い接触位置Ｃ１１に対応する。車輪踏面４１において、領域Ｙの軌道幅方向の外側端部は、潤滑装置３から最も近い接触位置Ｃ１２に対応する。

車輪踏面４１の領域Ｙに対して全体的に潤滑剤が付着することにより、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置が変化した場合であっても、曲線において、頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触部分Ｘを良好に潤滑することができる。また、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触面積が大きい場合であっても、当該接触面積に対応して、曲線において頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触部分Ｘを潤滑することができる。

したがって、本実施形態に係るレール１０によれば、潤滑装置３による潤滑効果を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、１つの潤滑装置の範囲内において、鉄道車両の走行方向に沿って車輪踏面とレールの頭頂面との接触位置を変化させている。第２実施形態では、複数の潤滑装置が設けられている場合に、車輪踏面とレールの頭頂面との接触位置を潤滑装置ごとに変化させる。

［レールの構造］
図６は、本実施形態に係るレール１０Ａを模式的に示した平面図である。図６に示すように、レール１０Ａは、内軌側のレール本体１と、外軌側のレール本体２と、複数の潤滑装置３１，３２とを備える。本実施形態におけるレール本体１，２及び潤滑装置３１，３２の基本的な構成は、それぞれ、第１実施形態におけるレール本体１，２及び潤滑装置３と同様である。

潤滑装置３１，３２は、いずれも、レール本体１の側面１１３に取り付けられている。潤滑装置３１，３２は、鉄道車両の走行方向に並んでいる。潤滑装置３２は、走行方向において潤滑装置３１の前方に配置されている。

図６に示すように、レール本体１の頭頂面１１１は、鉄道車両の走行方向における位置Ｐ２１，Ｐ２２を有する。位置Ｐ２１，Ｐ２２は、走行方向において互いに異なる位置である。位置Ｐ２１は、潤滑装置３１の範囲内にある。位置Ｐ２２は、潤滑装置３２の範囲内にある。

レール本体１の頭頂面１１１は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ２１において、接触位置Ｃ２１で車輪踏面４１と接触する。本実施形態では、潤滑装置３１の範囲内において、頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、実質的に変化せず、一定である。

レール本体１の頭頂面１１１は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ２２において、接触位置Ｃ２２で車輪踏面４１と接触する。接触位置Ｃ２２は、接触位置Ｃ２１から軌道幅方向にずれた位置である。すなわち、潤滑装置３２の範囲内における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ２２は、潤滑装置３１の範囲内における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ２１と異なる。本実施形態では、潤滑装置３２の範囲内において、頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、実質的に変化せず、一定である。

軌道幅方向において、接触位置Ｃ２１は接触位置Ｃ２２よりも外側に位置する。すなわち、潤滑装置３１から接触位置Ｃ２１までの軌道幅方向の距離は、潤滑装置３２から接触位置Ｃ２２までの軌道幅方向の距離よりも小さい。

接触位置Ｃ２１は、例えば、レール本体１の側面１１３から軌道幅方向の内側に１８ｍｍ〜レール本体１の中心軸Ａの範囲に設けることができる。接触位置Ｃ２２は、例えば、レール本体１の側面１１２から軌道幅方向の外側に１８ｍｍ〜レール本体１の中心軸Ａの範囲に設けることができる。

第１実施形態と同様に、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各勾配曲線を用いて表すことができる。以下、頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各勾配曲線について説明する。

図７は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ２１において、レール本体１の頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各鉛直断面形状及び各勾配曲線を示す図である。図８は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ２２において、レール本体１の頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各鉛直断面形状及び各勾配曲線を示す図である。図７及び図８では、車輪踏面４１が円錐踏面である場合の例を示しているが、第１実施形態と同様、車輪踏面４１の種類は特に限定されるものではない。

図７に示すように、走行方向の位置Ｐ２１では、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ２１は、軌道幅方向の位置ｘ_２１で車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔと交差する。これは、軌道幅方向の位置ｘ_２１で頭頂面１１１と車輪踏面４１とが接触することを意味する。すなわち、軌道幅方向の位置ｘ_２１は、走行方向の位置Ｐ２１における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ２１（図６）である。本実施形態では、軌道幅方向の位置ｘ_２１は、軌道幅方向においてレール本体１の中心軸Ａ（図２）よりも外側にある。

図８に示すように、走行方向の位置Ｐ２２では、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ２２は、軌道幅方向の位置ｘ_２２で車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔと交差する。これは、軌道幅方向の位置ｘ_２２で頭頂面１１１と車輪踏面４１とが接触することを意味する。すなわち、軌道幅方向の位置ｘ_２２は、走行方向の位置Ｐ２２における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ２２（図６）である。本実施形態では、軌道幅方向の位置ｘ_２２は、軌道幅方向においてレール本体１の中心軸Ａ（図２）の近傍にある。

図７と図８とを比較すると、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ２１，Ｌ２２は、互いに異なる形状を有する。すなわち、鉄道車両の走行方向において、位置Ｐ２１におけるレール本体１の頭頂面１１１の形状は、位置Ｐ２２におけるレール本体１の頭頂面１１１の形状と異なる。

より具体的には、走行方向の位置Ｐ２１における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ２１と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点は、走行方向の位置Ｐ２２における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ２２と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点と異なる。よって、走行方向の位置Ｐ２１における接触位置Ｃ２１は、走行方向の位置Ｐ２２における接触位置Ｃ１２と異なる（図６）。

［レールの削正方法］
本実施形態に係るレール１０Ａを形成するため、潤滑装置３１，３２が取り付けられていない状態で、レール本体１の頭頂面１１１を研削する。頭頂面１１１は、潤滑装置３１に対応する部分の形状と潤滑装置３２に対応する部分の形状とが異なるように研削される。すなわち、潤滑装置３１の範囲内では頭頂面１１１が接触位置Ｃ２１で車輪踏面４１に接触し、潤滑装置３２の範囲内では頭頂面１１１が接触位置Ｃ２２で車輪踏面４１に接触するように頭頂面１１１を形成する。

レール本体１を研削した後、レール本体１の頭部１１の側面１１３に潤滑装置３１，３２を取り付ける。潤滑装置３１は、頭頂面１１１のうち、接触位置Ｃ２１で車輪踏面４１に接触するように形成された部分の隣、つまり当該部分に潤滑剤を供給可能な位置に配置される。潤滑装置３２は、頭頂面１１１のうち、接触位置Ｃ２２で車輪踏面４１に接触するように形成された部分の隣、つまり当該部分に潤滑剤を供給可能な位置に配置される。これにより、レール１０Ａが完成する。

［効果］
本実施形態に係るレール１０Ａも、第１実施形態に係るレール１０と同様、潤滑装置３１，３２による潤滑効果を向上させることができる。

本実施形態において、潤滑装置３１の範囲内の位置Ｐ２１における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ２１と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点は、潤滑装置３２の範囲内における頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ２２と車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔとの交点と異なる。すなわち、レール本体１の頭頂面１１１は、潤滑装置３１に対応する部分と潤滑装置３２に対応する部分とで、車輪踏面４１との接触位置が異なる。

図６に示すように、潤滑装置３１の範囲内では、レール本体１の頭頂面１１１が接触位置Ｃ２１で車輪踏面４１と接触する。このため、潤滑装置３１の位置では、車輪踏面４１のうち接触位置Ｃ２１及びその周囲に潤滑剤が付着する。一方、潤滑装置３２の範囲内では、レール本体１の頭頂面１１１は、接触位置Ｃ２１から軌道幅方向にずれた接触位置Ｃ２２で車輪踏面４１と接触する。このため、潤滑装置３２の位置では、車輪踏面４１のうち接触位置Ｃ２２及びその周囲に潤滑剤が付着する。よって、車輪踏面４１のうち接触位置Ｃ２１から接触位置Ｃ２２までの領域Ｙに、潤滑剤が広く付着する。

図６に示すように、潤滑装置３１，３２を通過した直後、車輪踏面４１の領域Ｙは、頭頂面１１１との接触部分Ｘよりも軌道幅方向の外側にある。しかしながら、曲線中では、レール１０Ａに対する車輪４の位置が中立位置から外軌側に変位する。このため、車輪踏面４１の領域Ｙが軌道幅方向の内側に移動し、接触部分Ｘと一致することになる。

車輪踏面４１の領域Ｙに対して広く潤滑剤が付着することにより、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置が変化した場合であっても、曲線において、頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触部分Ｘを良好に潤滑することができる。また、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触面積が大きい場合であっても、当該接触面積に対応して、曲線において頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触部分Ｘを潤滑することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、車輪踏面とレールの頭頂面との接触位置を潤滑装置ごとに変化させ、且つ、１つの潤滑装置の範囲内においても、鉄道車両の走行方向に沿って車輪踏面とレールの頭頂面との接触位置を変化させている。

図９は、本実施形態に係るレール１０Ｂを模式的に示した平面図である。図９に示すように、レール１０Ｂは、内軌側のレール本体１と、外軌側のレール本体２と、複数の潤滑装置３１，３２とを備える。本実施形態におけるレール本体１，２及び潤滑装置３１，３２の基本的な構成は、それぞれ、第１実施形態におけるレール本体１，２及び潤滑装置３と同様である。潤滑装置３１，３２の配置は、第２実施形態と同様である。

図９に示すように、レール本体１の頭頂面１１１は、鉄道車両の走行方向における位置Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂ，Ｐ３２ａ，Ｐ３２ｂを有する。位置Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂ，Ｐ３２ａ，Ｐ３２ｂは、走行方向において互いに異なる位置である。

鉄道車両の走行方向の位置Ｐ３１ａ，Ｐ３１ｂは、潤滑装置３１の範囲内にある。レール本体１の頭頂面１１１は、走行方向の位置Ｐ３１ａにおいて、接触位置Ｃ３１ａで車輪踏面４１と接触する。頭頂面１１１は、走行方向の位置Ｐ３１ｂにおいて、接触位置Ｃ３１ｂで車輪踏面４１と接触する。

接触位置Ｃ３１ａ，Ｃ３１ｂは、軌道幅方向において互いに異なる位置である。すなわち、潤滑装置３１の範囲内では、鉄道車両の走行方向に沿い、頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置が変化する。潤滑装置３１の範囲内における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、走行方向に沿って、接触位置Ｃ３１ａから軌道幅方向の外側に向かって徐々に移動し、接触位置Ｃ３１ｂまで達した後、軌道幅方向の内側に向かって徐々に移動する。

鉄道車両の走行方向の位置Ｐ３２ａ，Ｐ３２ｂは、潤滑装置３２の範囲内にある。レール本体１の頭頂面１１１は、走行方向の位置Ｐ３２ａにおいて、接触位置Ｃ３２ａで車輪踏面４１と接触する。頭頂面１１１は、走行方向の位置Ｐ３２ｂにおいて、接触位置Ｃ３２ｂで車輪踏面４１と接触する。

接触位置Ｃ３２ａ，Ｃ３２ｂは、軌道幅方向において互いに異なる位置である。すなわち、潤滑装置３２の範囲内でも、走行方向に沿い、頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置が変化する。潤滑装置３２の範囲内における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、走行方向に沿って、接触位置Ｃ３２ａから軌道幅方向の内側に向かって徐々に移動し、接触位置Ｃ３２ｂまで達した後、軌道幅方向の外側に向かって徐々に移動する。

潤滑装置３１，３２の範囲内における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置のうち、軌道幅方向において最も外側の接触位置は、潤滑装置３１の範囲内にある接触位置Ｃ３１ｂである。潤滑装置３１，３２の範囲内における頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置のうち、軌道幅方向において最も内側の接触位置は、潤滑装置３２の範囲内にある接触位置Ｃ３２ｂである。本実施形態において、潤滑装置３１の範囲内の接触位置Ｃ３１ａは、潤滑装置３２の範囲内の接触位置Ｃ３２ａと一致している。

他の実施形態と同様に、レール本体１の頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置は、頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各勾配曲線を用いて表すことができる。以下、頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各勾配曲線について説明する。

図１０は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ３１ａにおいて、レール本体１の頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各鉛直断面形状及び各勾配曲線を示す図である。図１１は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ３１ｂにおいて、レール本体１の頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各鉛直断面形状及び各勾配曲線を示す図である。図１２は、鉄道車両の走行方向の位置Ｐ３２ｂにおいて、レール本体１の頭頂面１１１及び車輪踏面４１の各鉛直断面形状及び各勾配曲線を示す図である。図１０〜図１２では、車輪踏面４１が円錐踏面である場合の例を示しているが、第１実施形態と同様、車輪踏面４１の種類は特に限定されるものではない。

図１０に示すように、潤滑装置３１の範囲内の位置Ｐ３１ａでは、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ３１ａは、軌道幅方向の位置ｘ_３１ａで車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔと交差する。これは、軌道幅方向の位置ｘ_３１ａで頭頂面１１１と車輪踏面４１とが接触することを意味する。すなわち、軌道幅方向の位置ｘ_３１ａは、走行方向の位置Ｐ３１ａにおける頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ３１ａ（図９）である。本実施形態では、軌道幅方向の位置ｘ_３１ａは、軌道幅方向においてレール本体１の中心軸Ａ（図２）よりも内側にある。

図１１に示すように、潤滑装置３１の範囲内の位置Ｐ３１ｂでは、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ３１ｂは、軌道幅方向の位置ｘ_３１ｂで車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔと交差する。これは、軌道幅方向の位置ｘ_３１ｂで頭頂面１１１と車輪踏面４１とが接触することを意味する。すなわち、軌道幅方向の位置ｘ_３１ｂは、走行方向の位置Ｐ３１ｂにおける頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ３１ｂ（図９）である。本実施形態では、軌道幅方向の位置ｘ_３１ｂは、軌道幅方向においてレール本体１の中心軸Ａ（図２）の外側にある。

潤滑装置３２の範囲内の位置Ｐ３２ａにおけるレール本体１の頭頂面１１１の鉛直断面形状及び勾配曲線は、位置Ｐ３１ａにおけるもの（図１０）と同様であるので、図示を省略する。

図１２に示すように、潤滑装置３２の範囲内の位置Ｐ３２ｂでは、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ３２ｂは、軌道幅方向の位置ｘ_３２ｂで車輪踏面４１の勾配曲線Ｌｔと交差する。これは、軌道幅方向の位置ｘ_３２ｂで頭頂面１１１と車輪踏面４１とが接触することを意味する。すなわち、軌道幅方向の位置ｘ_３２ｂは、走行方向の位置Ｐ３２ｂにおける頭頂面１１１と車輪踏面４１との接触位置Ｃ３２ｂ（図９）である。本実施形態では、軌道幅方向の位置ｘ_３２ｂは、軌道幅方向においてレール本体１の中心軸Ａ（図２）の内側にある。

図１０〜図１２を比較すると、レール本体１の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ３１ａ，Ｌ３１ｂ，Ｌ３２ｂが相違する。すなわち、レール本体１の頭頂面１１１の鉛直断面形状は、潤滑装置３１，３２の範囲内で変化する。

本実施形態に係るレール１０Ｂは、第１実施形態に係るレール１０の構成と、第２実施形態に係るレール１０Ａの構成とを組み合わせた構成を有する。レール１０Ｂでも、車輪踏面４１のうち接触位置Ｃ３１ａから接触位置Ｃ３２ｂまでの領域Ｙに、潤滑剤が広く付着する。よって、本実施形態によれば、第１及び第２実施形態と同様に、潤滑装置３１，３２による潤滑効果を向上させることができる。

以上、実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ：レール
１：レール本体
１１：頭部
１１１：頭頂面
１１２，１１３：側面
３，３１，３２：潤滑装置

Claims

軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する車輪踏面を有する鉄道車両を走行させるためのレールであって、
前記車輪踏面が接触する頭頂面と、前記軌道幅方向において前記頭頂面の両側に配置される側面とを含む頭部、を有するレール本体と、
前記頭部の両側面のうち一方の側面に取り付けられる潤滑装置と、
を備え、
前記頭頂面は、
前記鉄道車両の走行方向において、前記レール本体に前記潤滑装置が設けられた範囲内にある第１位置と、
前記走行方向において、前記レール本体に前記潤滑装置が設けられた範囲内にあり、前記第１位置と異なる位置である第２位置と、
を有し、
横軸に前記軌道幅方向の位置をとり、縦軸に勾配をとる座標系における勾配曲線で前記頭頂面及び前記車輪踏面の各々の勾配の変化を表したとき、前記第１位置における前記頭頂面の勾配曲線と前記車輪踏面の勾配曲線との交点は、前記第２位置における前記頭頂面の勾配曲線と前記車輪踏面の勾配曲線との交点と異なる、レール。
軌道幅方向の外側から内側に向かって拡径する車輪踏面を有する鉄道車両を走行させるためのレールであって、
前記車輪踏面が接触する頭頂面と、前記軌道幅方向において前記頭頂面の両側に配置される側面とを含む頭部、を有するレール本体と、
前記頭部の両側面のうち一方の側面に取り付けられ、前記鉄道車両の走行方向に並ぶ複数の潤滑装置と、
を備え、
前記頭頂面は、
前記走行方向において、前記レール本体に前記複数の潤滑装置のうち一の潤滑装置が設けられた範囲内にある第１位置と、
前記走行方向において、前記レール本体に前記複数の潤滑装置のうち他の潤滑装置が設けられた範囲内にある第２位置と、
を有し、
横軸に前記軌道幅方向の位置をとり、縦軸に勾配をとる座標系における勾配曲線で前記頭頂面及び前記車輪踏面の各々の勾配の変化を表したとき、前記第１位置における前記頭頂面の勾配曲線と前記車輪踏面の勾配曲線との交点は、前記第２位置における前記頭頂面の勾配曲線と前記車輪踏面の勾配曲線との交点と異なる、レール。