JP6933565B2 - トラフおよびトラフ蓋 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルを敷設するためのトラフおよびトラフ蓋に関し、特に鉄道軌道に沿って設置されるトラフおよびその上に設置されるトラフ蓋に利用して有効な技術に関する。

鉄道軌道においては、鉄道設備機器に対して信号を伝えたり電源を供給したりするための信号線や電源線を供給するケーブルを敷設するためのトラフが軌道に沿って設置されるとともに、トラフの上方は延設方向に分割されたトラフ蓋によって閉塞される。近年、高速鉄道の軌道においては、列車の高速化に伴い、列車が通過することによって生じる風圧によってトラフ蓋が浮き上がって外れる事故に対する対策の必要性が高まっている。
なお、鉄道用のトラフ蓋には、重量やコストの観点から一般にコンクリート製のものが使用されていることが多い。しかし、トラフ蓋が浮き上がりを防止するためにトラフ蓋の重量をさらに重くすると、人手による移動や設置の作業が困難になる。

従来、ケーブルを敷設するためのトラフの蓋に関する発明としては、例えば特許文献１や２、３に記載されているものがある。
このうち、特許文献１には、トラフ蓋がトラフ本体から外れることを防止するため、トラフ蓋の前端に他のトラフ蓋の後端の下側に入り込んで浮き上がるのを防止するための突起を設けるようにした技術が記載されている。

一方、特許文献２には、列車通過時の振動によりコンクリート製のトラフ本体と蓋が擦れ合って、騒音を発生したりコンクリートの粉塵が空中に舞ったりするという課題を解決するため、蓋本体として、鉄筋部を芯にして軽量砂利と砂とセメントとガラス短繊維などを素材として板状ブロックに形成したものを使用するようにした発明が記載されている。
また、特許文献３には、湾曲したトラフを構成するため、トラフの側壁を湾曲させるとともに、側辺が湾曲したトラフ蓋を被せるようにした技術が記載されている。なお、特許文献３に記載されているトラフ蓋は、前端と後端がそれぞれ直線状をなしている。

登録実用新案第３１０４０７５号公報 特開２００２−１３８４５１号公報 特開２０１１−６１９９７号公報

特許文献３に記載されているように、湾曲したトラフを構成するために、側辺が湾曲したトラフ蓋を被せるようにすると、直線用のトラフ蓋と湾曲したトラフ蓋の２種類を用意しなければならない。しかも、鉄道軌道の曲率半径の異なるカーブがあるため、カーブの曲率に応じて側辺が湾曲した複数種類のトラフ蓋を用意しなければならない。そのため、特許文献３に記載されている技術では、コストアップを招いてしまうという課題がある。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、大幅なコストアップを招くことなく、軌道のカーブ箇所に対応したトラフを構築することが可能なトラフ蓋を提供することにある。
本発明の他の目的は、重量を増加させることなく列車が通過することに伴って生じる風圧による浮き上がりを抑制することができるトラフおよびトラフ蓋を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
上面視ほぼ矩形状をなす板状のトラフ蓋であって、
設置されるトラフの長手方向に対して一方の端の辺と他方の端の辺が、それぞれ外側と内側に膨らむように同一の曲率で幅方向に沿って湾曲しているように構成したものである。
上記のように構成されたトラフ蓋によれば、カーブ箇所に対応して湾曲して配設されているトラフに設置した際に、隣り合うトラフ蓋の端部間に隙間が生じないようにすることができ、それによってトラフ内部に雨水が侵入するのを防止することができる。
また、直線区間のトラフに対してもカーブ区間のトラフに対しても同一のトラフ蓋を使用することができるため、コストを低減することができる。

ここで、望ましくは、前記一方の端の辺と前記他方の端の辺にそれぞれ段差が形成され、前記一方の端の辺の段差と前記他方の端の辺の段差は、上下が逆の段差であるようにする。
かかる構成によれば、複数のトラフ蓋をトラフに沿って並べて設置した際に、一方のトラフ蓋の前端の段差と他方のトラフ蓋の後端の段差とが噛み合うことで、トラフ蓋の前端が浮き上がらないようにすることができ、それによって列車の走行に伴って発生する風によりトラフ蓋が浮き上がって外れるのを防止することができる。

また、望ましくは、両側部に、外側方向から差し込み可能な凹部を有する把手部をそれぞれ形成する。
上記のような構成によれば、トラフ蓋の両側に把手部が設けられているため、トラフ蓋を容易に持ち上げて移動したり所望の位置に設置したりすることができる。

また、望ましくは、鉄道軌道に配設されたトラフの上部開口を塞ぐように設置されるトラフ蓋であって、
前後方向の長さと左右方向の幅とがほぼ同一寸法であり、
湾曲している前記一方の端の辺と前記他方の端の辺の曲率半径が、鉄道軌道において規定されているカーブの曲率半径の最小値とほぼ同一となるように設定されているようにする。
かかる構成によれば、隣り合うトラフ蓋の端部間に隙間が生じないようにすることができる上、曲率半径の異なるカーブ区間に設置されているトラフに対して同一のトラフ蓋を使用することができ、それによってコストを低減することができる。

さらに、望ましくは、上記のように構成されたトラフ蓋が鉄道軌道に配設されたトラフ本体の上部開口を塞ぐように設置されたトラフにおいて、
前記トラフ蓋は、外側に膨らむように湾曲されている前記一方の端の辺が列車の進行方向に対向するように設置されているように構成する。
かかる構成によれば、湾曲しているトラフ蓋の前端が列車の走行に伴って発生する風を左右に逃がすように作用するとともに、トラフ蓋の前端の段差が隣のトラフ蓋の後端の段差の下側に入り込むので、列車風がトラフ蓋の上面に沿って流れ、トラフ蓋の下方へ入りにくくなるため、トラフ蓋の浮き上がりを防止することができる。

以上説明したように、本発明に係るトラフ蓋によれば、大幅なコストアップを招くことなく、軌道のカーブに対応したトラフを構築することができる。また、重量を増加させることなく列車が通過することに伴って生じる風圧による浮き上がりを抑制することができるという効果がある。

本発明に係るトラフ蓋の一実施形態を示す平面図である。 実施形態のトラフ蓋を示す正面図、断面図、側面図およびトラフ蓋をトラフ本体上に設置した状態を示す断面図である。 実施形態のトラフ蓋の底面図である。 図１の実施形態のトラフ蓋を、直線状のトラフとカーブ箇所のトラフに連続して設置した状態を示す平面図である。 実施形態のトラフ蓋の前端と後端の曲率や前後方向の長さと幅を変えたものをカーブ箇所のトラフに応じて連続して設置した状態を示す平面図である。 実施形態のトラフ蓋の前端の湾曲と曲率半径との関係を示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るトラフ蓋およびそれを使用したトラフの実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明に係るトラフ蓋の一実施形態を示す平面図、図２（Ａ）は図１に示すトラフ蓋を矢印Ａ方向から見た側面図、図２（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図、図２（Ｃ）はトラフ蓋を図１の矢印Ｃ方向から見た正面図である。また、図３は図１のトラフ蓋の底面（裏面）の構成例を示す底面図である。

図１に示すように、本実施形態のトラフ蓋１０は、上面視ほぼ正方形を呈し、前端（図の右側の辺）が外側へ膨らむように湾曲されているとともに、後端（図の左側の辺）が内側へ膨らむように湾曲されている。トラフ蓋１０の前端と後端の湾曲面は、後述するように、所定の曲率半径を有する円弧の一部をなしている。これは、軌道のカーブ箇所に対応させるためで、本実施形態のトラフ蓋１０は、直線区域とカーブ箇所のいずれのトラフにも使用することができる。
また、トラフ蓋１０の両側辺（図1においては上辺と下辺）は、互いに平行な直線をなすように形成されている。なお、トラフ蓋１０の長さと幅の比は任意に設定することができる。トラフ蓋１０の角部は、鋭利にならないように、面取りのテーパもしくは丸みが設けられている。

さらに、本実施形態のトラフ蓋１０は、図２（Ａ）に示すように、前端と後端に、ほぼ同一の幅を有する段差１１Ａ，１１Ｂが形成されている。このうち前端の段差１１Ａは階段のように外側上面が低くなるように形成され、後端の段差１１Ｂは段差１１Ａとは逆にトラフ蓋１０の下面側に形成されている。
前端と後端に上記のような段差１１Ａ，１１Ｂが形成されることで、複数のトラフ蓋１０を図の左右方向に沿って並べて設置した際に、段差１１Ａと段差１１Ｂとが噛み合うことで、トラフ蓋１０の前端が浮き上がらないようにすることができる。

また、本実施形態のトラフ蓋１０は、両側辺のほぼ中央位置には把手部１２Ａ，１２Ｂが設けられている。この把手部１２Ａ，１２Ｂは、図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す図２（Ｂ）のように、下方へ向って凹むととともに内側へも凹むように形成されている。さらに、各把手部１２Ａと１２Ｂの奥には、奥行きと高さがそれぞれ２〜３ｃｍの凹部１２ａと１２ｂが形成されており、作業者が手の指を差し入れてトラフ蓋１０を持ち上げることができるように構成されている。

さらに、本実施形態のトラフ蓋１０の前端の中央には、図２（Ｃ）に示すように、蓋の幅方向に細長い工具差込み穴１３が形成されている。この工具差込み穴１３は、複数のトラフ蓋１０が並べて設置されている状態で、バールのような工具の先端を差し込んで反対側を下方へ押し下げると、テコの原理で隣のトラフ蓋の後端が持ち上がり、トラフ蓋の取り外しを簡単に行なえるようにするために設けられた構造である。

また、本実施形態のトラフ蓋１０は、上面がほぼ平坦をなすように形成されているとともに、上面には、図２（Ａ）に示すように、例えば○印のような形状を有する複数の滑り止め用の突起１４が形成されている。滑り止め用の突起１４の形状は○印に限定されず、矢印あるいは＋印等であっても良い。なお、矢印状の突起１４とした場合、矢印の向きは、蓋の前端から後端を向くように設定する。この向きは、列車の進行方向に対応することとなる。
上記のような構成を有するトラフ蓋１０は、例えば図２（Ｄ）に示すように、断面がＵ字状をなすトラフ本体２０の上に、上部開口を塞ぐように設置される。

さらに、本実施形態のトラフ蓋１０は、図３に示すように、下面に、正方形や長方形をなす複数の凹み１５が格子状に並んで設けられている。これらの凹み１５は、トラフ蓋１０を軽量化するためのもので、深さはトラフ蓋１０を構成する材料（コンクリート）の強度に応じて、人が乗ってもトラフ蓋１０が割れないような寸法に決定すればよく、例えばトラフ蓋１０の厚さが５０ｍｍの場合、凹み１５の深さは蓋の厚さの１／３〜１／４程度とするのが良い。また、各凹み１５の周縁部（４つ辺）には、応力集中を回避するために、テーパ面が形成されている。トラフ蓋１０を構成する材料はコンクリートに限定されるものでなく、合成樹脂あるいは金属であっても良い。

上記のように構成された本実施形態のトラフ蓋１０によれば、図４（Ａ）に示すようにトラフが直線状に構築されている場合も、図４（Ｂ）に示すように軌道のカーブに応じてトラフが曲がって構築されている場合も、前後のトラフ蓋１０同士の接合部に隙間を生じることなく設置することができ、トラフ内に雨水が侵入しにくくすることができる。

また、本実施形態のトラフ蓋１０は、列車の進行方向を矢印Ｆで示すと、前端が走行して来る列車と対向するように設置される。高速で走行して来る列車によって、軌道上には進行方向である矢印Ｆ方向の風（以下、列車風と称する）が生じるが、上記のようにトラフ蓋１０が設置されていると、湾曲しているトラフ蓋の前端が列車風を左右に逃がすように作用する。また、トラフ蓋１０の前端の段差１１Ａは、隣（前方）のトラフ蓋１０の後端の段差１１Ｂの下側に入り込むように設置されているので、列車風はトラフ蓋の上面に沿って流れトラフ蓋の下方へ流れ込みにくくなる。その結果、列車の進行方向に対してトラフ蓋を前後逆向きに設置したものに比べて、トラフ蓋の浮き上がりを防止し易くなる。

次に、本実施形態のトラフ蓋１０の設置の仕方と、前端の湾曲および後端の湾曲の曲率の設定の仕方について説明する。
トラフ蓋１０の幅をＷ、長さをＬとすると、前記実施形態のトラフ蓋１０は、幅Ｗと長さＬの関係が、Ｗ≒Ｌである。これに対し、前端の湾曲および後端の湾曲の曲率を同じにしたまま、長さＬが幅Ｗに比べて充分に大きく（Ｌ＞Ｗ）なるように設定したトラフ蓋の場合には、図５（Ａ）に示すように、前後のトラフ蓋の前端の湾曲と後端の湾曲が対応しきれずに、前後のトラフ蓋の接合部に隙間が生じてしまい、トラフ内に雨水が侵入し易くなる。そこで、トラフ蓋１０の前端の湾曲および後端の湾曲の曲率について検討する。

先ず、トラフ蓋１０の幅Ｗと長さＬが等しい場合（Ｗ＝Ｌ）を考える。また、トラフ蓋１０の前端と後端の湾曲の曲率半径をＲ１、軌道のカーブの曲率半径をＲ２とする。すると、この場合、図６に示すように、軌道のカーブの曲率の中心Ｏ２とトラフ蓋１０の前端および後端の中心点とを結ぶ直線Ｓ１，Ｓ２と、トラフ蓋１０の前端および後端の接線Ｔ１，Ｔ２とのなす角度をθで表わすと、直線Ｓ１とＳ２の内角は２θとなる。
一方、トラフ蓋１０の前端と後端の湾曲の曲率の中心Ｏ１とトラフ蓋１０の前端の角部とを結ぶ直線Ｕ１，Ｕ２と、トラフ蓋１０の中心線Ｃ０とがなす角度は、Ｒ１＝Ｒ２であればそれぞれθとなることが、幾何学的に証明される。

以上の理由から、Ｗ＝Ｌの場合、トラフ蓋１０の前端と後端の湾曲の曲率が軌道のカーブの曲率に一致するように設定することで、前後のトラフ蓋に隙間を生じさせることなくトラフ蓋を設置できることが分かる。
鉄道の軌道では、カーブの曲率半径の最小値（Ｒｃ）が規定されており、在来線の場合で２００ｍ、新幹線（登録商標）のような高速鉄道の場合で４０００ｍである。従って、適用する軌道の種類に応じて、トラフ蓋１０の前端と後端の湾曲の曲率半径を２００ｍまたは４０００ｍに設定すればよい。

なお、トラフ蓋１０の前端と後端の湾曲の曲率半径Ｒ１がカーブの曲率半径の最小値Ｒｃよりも小さい、すなわちＲ１＜Ｒｃであれば、Ｌ＞Ｗとすることができる（図５（Ｂ）参照）。また、トラフ蓋１０の長さＬが幅Ｗよりも小さい、すなわちＬ＜Ｗであれば、Ｒ１＞Ｒｃとすることができる（図５（Ｃ）参照）。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、トラフ蓋の上面に滑り止め用の突起１４を形成しているが、この突起は省略しても良い。また、トラフ蓋の上面を平坦にしているが、上に凸となるように幅方向に湾曲した面を有するようにしても良い。

さらに、上記実施形態では、トラフ蓋の両側部の底面はほぼ平坦に形成されているが、両側部の底面にトラフの側壁の上端に係合する段差部を形成するようにしても良い。
また、上記実施形態では、本発明を鉄道軌道に設置されるトラフおよびトラフ蓋に適用することを想定して説明したが、本発明は鉄道軌道用のトラフおよびトラフ蓋に限定されず、高速道路などに設置されるトラフおよびトラフ蓋にも利用することができる。

１０ トラフ蓋
１１Ａ、１１Ｂ 段差
１２Ａ，１２Ｂ 把手部
１３ 工具差込み穴
１４ 滑り止め用の突起
１５ 軽量化のための凹み

Claims (5)

1. 上面視ほぼ矩形状をなす板状のトラフ蓋であって、
   設置されるトラフの長手方向に対して一方の端の辺と他方の端の辺が、それぞれ外側と内側に膨らむように同一の曲率で幅方向に沿って湾曲していることを特徴とするトラフ蓋。
2. 前記一方の端の辺と前記他方の端の辺にそれぞれ段差が形成され、前記一方の端の辺の段差と前記他方の端の辺の段差は、上下が逆の段差であることを特徴とする請求項１に記載のトラフ蓋。
3. 両側部に、外側方向から差し込み可能な凹部を有する把手部がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトラフ蓋。
4. 鉄道軌道に配設されたトラフの上部開口を塞ぐように設置されるトラフ蓋であって、
   前後方向の長さと左右方向の幅とがほぼ同一寸法であり、
   湾曲している前記一方の端の辺と前記他方の端の辺の曲率半径が、鉄道軌道において規定されているカーブの曲率半径の最小値とほぼ同一となるように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトラフ蓋。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のトラフ蓋が、鉄道軌道に配設されたトラフ本体の上部開口を塞ぐように設置されたトラフであって、
   前記トラフ蓋は、外側に膨らむように湾曲されている前記一方の端の辺が列車の進行方向に対向するように設置されていることを特徴とするトラフ。

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