JP7050477B2 - レールの削正方法 - Google Patents

Description

本開示は、レールの削正方法に関し、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の削正方法に関する。

鉄道車両を走行させるためのレールにおいては、鉄道車両の車輪踏面がレールの頭頂面に接触する。この接触位置は、頭頂面の摩耗により、予め設計された位置から軌道幅方向に徐々にずれる。

しかし、ずれた接触位置を元の位置（予め設計された接触位置又は目標の接触位置）に戻すために現場でレールを削正する方法は、現在のところ全く提案されていない。そもそも、新品のレールの接触位置を所望の位置に設定するための方法さえ、現在のところ全く提案されていない。

特許文献１は、敷設レールの踏面を削正する方法を開示する。この方法は、敷設レールの頭部面に曲線区域間で発生した波状摩耗の削正する方法であって、内側レール頭部面に、フランジタイヤが主に通る痕跡を求め、その痕跡線を中心に頭面を傾斜させて振り分け山形に削正する。

特許文献２は、レールに粘性の低い水溶液状の摩擦調整材を塗布した際に摩擦調整材のレール側方への流れ落ち量を少なくし、大きくなった当り面で車両走行方向への摩擦調整材の延びをよくする鉄道レール頭頂面の削正方法を開示する。この方法は、摩擦調整材を塗布する曲線内軌側のレール横断面のレール頭頂面のレール軸心から両側に20ｍｍまでの範囲を、半径が600ｍｍを超え1000ｍｍ以下の凸円弧状に削正する。

上記特許文献１及び２のいずれの方法も、接触位置を所望の位置に設定するためのものではない。

特開平６－２２８９０２号公報 特許第３８０３３３６号公報

本開示の目的は、接触位置を所望の位置に設定するためのレールの削正方法を提供することである。

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を削正する方法であって、レールの頭頂面と車輪踏面との現在の接触位置を確認する工程と、頭頂面と車輪踏面との予め設計された接触位置から現在の接触位置が軌道幅方向にずれている場合、頭頂面を削正して、頭頂面に、予め設計された接触位置を起点として現在の接触位置側でかつ下方に向かって傾斜する傾斜面を形成する工程とを含む。傾斜面は、予め設計された接触位置における車輪踏面の傾斜角よりも大きい傾斜角を有する。

本開示に係るレールの削正方法によれば、接触位置を所望の位置に設定することができる。

図１は、レール及び車輪の構造を示す横断面図である。 図２Ａは、実施形態１に係るレールの削正方法において、現在の接触位置を確認する工程を示すレール及び車輪の横断面図である。 図２Ｂは、図２Ａの工程に続き、レールの頭頂面を削正する工程を示すレール及び車輪の横断面図である。 図２Ｃは、図２Ｂの工程で削正された後のレール及び車輪の横断面図である。 図３Ａは、図２Ｂの工程で削正される前のレールの頭頂面及び車輪踏面の勾配曲線を示す図である。 図３Ｂは、図２Ｂの工程で削正された後のレールの頭頂面及び車輪踏面の勾配曲線を示す図である。 図４Ａは、実施形態２に係るレールの削正方法において、現在の接触位置を確認する工程を示すレール及び車輪の横断面図である。 図４Ｂは、図４Ａの工程に続き、レールの頭頂面を削正する工程を示すレール及び車輪の横断面図である。 図４Ｃは、図４Ｂの工程に続き、削正された後の接触位置を再度確認する工程を示すレール及び車輪の横断面図である。 図４Ｄは、図４Ｃの工程に続き、レールの頭頂面を再度削正する工程を示すレール及び車輪の横断面図である。 図４Ｅは、図４Ｄの工程で削正された後のレール及び車輪の横断面図である。 図５Ａは、図４Ｂの工程で削正される前のレールの頭頂面及び車輪踏面の勾配曲線を示す図である。 図５Ｂは、図４Ｂの工程で削正された後のレールの頭頂面及び車輪踏面の勾配曲線を示す図である。 図５Ｃは、図４Ｄの工程で再度削正された後のレールの頭頂面及び車輪踏面の勾配曲線を示す図である。

［構成１］
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を削正する方法であって、レールの頭頂面と車輪踏面との現在の接触位置を確認する工程と、頭頂面と車輪踏面との予め設計された接触位置から現在の接触位置が軌道幅方向にずれている場合、頭頂面を削正して、頭頂面に、予め設計された接触位置を起点として現在の接触位置側でかつ下方に向かって傾斜する第１傾斜面を形成する工程とを含む。第１傾斜面は、予め設計された接触位置における車輪踏面の傾斜角よりも大きい傾斜角を有する。

構成１によれば、接触位置を所望の位置に設定することができる。

［構成２］
構成１に記載のレールの削正方法であって、さらに、第１傾斜面が形成された頭頂面と車輪踏面との接触位置が予め設計された接触位置から軌道幅方向にずれている場合、頭頂面を削正して、頭頂面に、予め設計された接触位置を起点として第１傾斜面の反対側でかつ下方に向かって傾斜する第２傾斜面を形成する工程とを含む。第２傾斜面は、予め設計された接触位置における車輪踏面の傾斜角よりも大きい傾斜角を有する。

構成２によれば、第１傾斜面が形成された頭頂面と車輪踏面との接触位置が予め設計された接触位置から軌道幅方向にずれている場合であっても、接触位置を所望の位置に設定することができる。

以下、図面を参照し、本開示に係る実施形態を詳細に説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［レール及び車輪の構造］
図１を参照して、鉄道車両を走行させるためのレール１上には鉄道車両の車輪２が乗せられる。レール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を含む。車輪２は、車輪踏面２１と、フランジ２２とを含む。頭頂面１１１には、車輪踏面２１が接触する。車輪踏面２１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２１は、円錐踏面でも円弧踏面でもよい。

頭頂面１１１は、傾斜面１１１ａ及び１１１ｂを含む。傾斜面１１１ａは、軌道幅方向の内側に向かって下方に傾斜する。傾斜面１１１ｂは、軌道幅方向の外側に向かって下方に傾斜する。傾斜面１１１ｂは、傾斜面１１１ａと逆の勾配を有する。

以下、軌道幅方向の外側から内側に向かう方向において、下り勾配を正、上り勾配を負とする。よって、傾斜面１１１ａは、正の勾配を有する。傾斜面１１１ｂは、負の勾配を有する。

頭頂面１１１と車輪踏面２１とは、傾斜面１１１ａと傾斜面１１１ｂとの稜線１１１ｃで接触する。稜線１１１ｃは予め設計された接触位置である。頭頂面１１１と車輪踏面２１との接触位置は、頭頂面１１１の摩耗により、予め設計された接触位置１１１ｃから軌道幅方向に徐々にずれる。このずれた接触位置を以下の削正方法で元の接触位置１１１ｃに戻す。

［実施形態１］
最初に、図２Ａに示されるように、レール１の頭頂面１１１と車輪踏面２１との現在の接触位置１１１ｄを確認する。レール１が実際に敷かれている現場で、接触位置１１１ｄを確認するためには、例えば、特願２０１６－１１５８２６号に開示された接触位置確認用器具を用いることができる。

確認の結果、頭頂面１１１と車輪踏面２１との予め設計された接触位置１１１ｃから現在の接触位置１１１ｄが軌道幅方向にずれている場合、図２Ｂに示されるように、頭頂面１１１を削正して、頭頂面１１１に、予め設計された接触位置１１１ｃを起点として現在の接触位置１１１ｄ側でかつ下方に向かって傾斜する傾斜面１１１ａを形成する。ここで、傾斜面１１１ａは、予め設計された接触位置１１１ｃにおける車輪踏面２１の傾斜角αよりも大きい傾斜角βを有する。

削正後、図２Ｃに示されるように、頭頂面１１１と車輪踏面２１との接触位置を確認する。すなわち、現在の接触位置が予め設計された元の接触位置１１１ｃに戻っていることを確認する。

頭頂面１１１及び車輪踏面２１の勾配の変化は、勾配曲線で表すことができる。以下、頭頂面１１１及び車輪踏面２１の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１と車輪２とが中立位置にある場合の車輪２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。

図３Ａは、削正前の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１と車輪踏面２１の勾配曲線Ｌ２とを示す。図３Ｂは、削正後の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１と車輪踏面２１の勾配曲線Ｌ２とを示す。

図３Ａ及び図３Ｂに示される例では、車輪踏面２１は円錐踏面であるから、その勾配曲線Ｌ２の勾配は一定である。頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１は車輪踏面２１の勾配曲線Ｌ２と交差する。勾配曲線Ｌ１及びＬ２の交差は、この位置で、頭頂面１１１が車輪踏面２１と接触することを意味する。

削正前においては、図３Ａに示されるように、予め設計された接触位置１１１ｃよりも軌道幅方向内側の位置で、頭頂面１１１が車輪踏面２１と接触している。一方、削正後においては、図３Ｂに示されるように、予め設計された接触位置１１１ｃで、頭頂面１１１が車輪踏面２１と接触している。

以上の通り、実施形態１によれば、摩耗によりずれた接触位置１１１ｄを予め設計された元の接触位置１１１ｃに戻すことができる。

［実施形態２］
上記実施形態１は１回の削正で接触位置を元の位置に戻すことができる場合を説明したが、できない場合もある。この場合、以下に詳述するように、上記と反対側（本例では軌道幅方向外側）の頭頂面を削正すればよい。

最初に、図４Ａに示されるように、レール１の頭頂面１１１と車輪踏面２１との現在の接触位置１１１ｄを確認する。確認の結果、頭頂面１１１と車輪踏面２１との予め設計された接触位置１１１ｃから現在の接触位置１１１ｄが軌道幅方向にずれている場合、図４Ｂに示されるように、頭頂面１１１を削正して、頭頂面１１１に、予め設計された接触位置１１１ｃを起点として現在の接触位置１１１ｄ側でかつ下方に向かって傾斜する傾斜面１１１ａを形成する。ここで、傾斜面１１１ａは、予め設計された接触位置１１１ｃにおける車輪踏面２１の傾斜角αよりも大きい傾斜角βを有する。削正後、図４Ｃに示されるように、頭頂面１１１と車輪踏面２１との接触位置を確認する。ここまでの工程は上記実施形態１と同じである。

確認の結果、傾斜面１１１ａが形成された頭頂面１１１と車輪踏面２１との接触位置１１１ｅが予め設計された接触位置１１１ｃから軌道幅方向にずれている場合、図４Ｄに示されるように、頭頂面１１１を削正して、頭頂面１１１に、予め設計された接触位置１１１ｃを起点として傾斜面１１１ａの反対側でかつ下方に向かって傾斜する傾斜面１１１ｂを形成する。ここで、傾斜面１１１ｂは、予め設計された接触位置１１１ｃにおける車輪踏面２１の傾斜角αよりも大きい傾斜角γを有する。傾斜角α，γは、上記傾斜角βを含め、符号を持たないスカラー量である。

２回目の削正後、図４Ｅに示されるように、頭頂面１１１と車輪踏面２１との接触位置を再度確認する。すなわち、現在の接触位置が予め設計された元の接触位置１１１ｃに戻っていることを確認する。

図５Ａは、削正前の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１と車輪踏面２１の勾配曲線Ｌ２とを示す。図５Ｂは、１回目の削正後の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１と車輪踏面２１の勾配曲線Ｌ２とを示す。図５Ｃは、２回目の削正後の頭頂面１１１の勾配曲線Ｌ１と車輪踏面２１の勾配曲線Ｌ２とを示す。

図５Ａ～図５Ｃに示される例では、車輪踏面２１は円弧踏面であるから、その勾配曲線Ｌ２の勾配は軌道幅方向外側に向かって直線的に小さくなる。

削正前においては、図５Ａに示されるように、予め設計された接触位置１１１ｃよりも軌道幅方向内側の位置で、頭頂面１１１が車輪踏面２１と接触している。１回目の削正後においては、図５Ｂに示されるように、予め設計された接触位置１１１ｃよりも僅かに軌道幅方向外側の位置で、頭頂面１１１が車輪踏面２１と接触している。２回目の削正後においては、図５Ｃに示されるように、予め設計された接触位置１１１ｃで、頭頂面１１１が車輪踏面２１と接触している。

以上の通り、実施形態２によれば、１回目の削正後に、傾斜面１１１ａが形成された頭頂面１１１と車輪踏面２１との接触位置１１１ｅが予め設計された接触位置１１１ｃから軌道幅方向にずれている場合であっても、ずれた接触位置１１１ｅを予め設計された元の接触位置１１１ｃに戻すことができる。

以上、実施形態を説明したが、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種々の変更が可能である。

１：レール
１１１：頭頂面
１１１ａ，１１１ｂ：傾斜面
１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ：接触位置
２１：車輪踏面
α，β：傾斜角

Claims (2)

1. 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を削正する方法であって、
   前記レールの頭頂面と前記車輪踏面との現在の接触位置を確認する工程と、
   前記頭頂面と前記車輪踏面との予め設計された接触位置から前記現在の接触位置が前記軌道幅方向にずれている場合、前記頭頂面を削正して、前記頭頂面に、前記予め設計された接触位置を起点として前記現在の接触位置側でかつ下方に向かって傾斜する第１傾斜面を形成する工程とを含み、
   前記第１傾斜面は、前記予め設計された接触位置における前記車輪踏面の傾斜角よりも大きい傾斜角を有する、レールの削正方法。
2. 請求項１に記載のレールの削正方法であって、さらに、
   前記第１傾斜面が形成された前記頭頂面と前記車輪踏面との接触位置が前記予め設計された接触位置から前記軌道幅方向にずれている場合、前記頭頂面を削正して、前記頭頂面に、前記予め設計された接触位置を起点として前記第１傾斜面の反対側でかつ下方に向かって傾斜する第２傾斜面を形成する工程とを含み、
   前記第２傾斜面は、前記予め設計された接触位置における前記車輪踏面の傾斜角よりも大きい傾斜角を有する、レールの削正方法。

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