JP7189100B2 - レール矯正装置 - Google Patents

Description

本発明は、レールに生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正装置に関するものである。

従来、鉄道線路で使用されるレールのレール頭部に発生したシェリングきず等の損傷の補修には、ガス溶射肉盛法、被覆アーク溶接法、炭酸ガスシールドアーク溶接法等の手法が用いられてきた。これらの手法は、高い溶接技能と多くの施工時間を要することから、近年、簡便な溶接法であるテルミット溶接法を利用した頭部補修溶接が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。

このテルミット溶接法を利用した頭部補修溶接（以下、「テルミット頭部補修溶接法」又は「ＴＨＲ溶接法」と称することがある。）の工程は、（ａ）損傷した部位のガス切断による除去、（ｂ）切断面のグラインダー研削、（ｃ）浸透探傷検査による残存きずの有無の確認、（ｄ）モールドの設置、（ｅ）加熱、（ｆ）モールド内へのテルミット溶鋼の注入（テルミット反応）、（ｇ）余肉の熱間押し抜きせん断、（ｈ）強制空冷、（ｉ）グラインダーによる研削仕上げ、からなる。これにより、レール頭部の補修を、簡便かつ比較的短い時間で行うことが可能となっている。

ところで、このＴＨＲ溶接法では、レール頭部のみを補修溶接することから、冷却により補修部の溶接金属が収縮することで、レールに落ち込みが生じ、鉄道車両の走行時の騒音や振動を招くおそれがあった。鉄道車両の円滑な走行のためには、レール頭頂面の平坦性を確保することが望ましい。このようなレールの落ち込みを抑制してレールの頭頂面の平坦性を確保するため、溶接直後の熱間状態において、レールの矯正作業を実施して逆ひずみを設けることで、頭頂面形状の仕上り精度を確保することを可能とするレール矯正方法及びレール補修部矯正装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示の技術では、余肉の熱間押し抜きせん断後に、補修部分の両側においてレール頭部を押圧し、この押圧の反作用でレール底面に配置した支持部を引き上げることで、レールを縦矯正している。これにより、溶接補修後におけるレールの頭頂面の平坦性を確保することができる。

特開２０１８－１７０４４号公報

寺下善弘、伊藤太初、「テルミット溶接を用いてレール頭部きずを補修する」、ＲＲＲ、Vol7、No.12、p.12-15、2014.12、公益財団法人鉄道総合技術研究所、一般財団法人研友社

しかしながら、レール底面に支持部を配置するためには、レール下方のバラストを掘削したり、まくらぎを移動させたりする必要がある。また、この手法は、レール底面の下方に隙間を設けることができなかったり、まくらぎが動かせなかったりする直結軌道には適用できない。一方、加熱されたレール頭部の補修箇所は、高温になって軟化しているため、そこだけに大きな荷重を作用させると、冷却後も凸部などが残るような局所的な変形が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、簡単にセッティングができるうえに、レール頭部や頭頂面に局所的な変形が発生することを抑えることが可能なレール矯正装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のレール矯正装置は、レールに生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正装置であって、前記レールの長手方向に沿って配置される本体部と、前記本体部の前記長手方向の一側に設けられて前記本体部を支持する支点部と、前記本体部の前記長手方向の他側に設けられて前記レールの頭頂面を所定の押圧力で押圧する押圧部と、前記支点部と前記押圧部との中間に設けられて前記レールのレール頭部を下方から支持する頭部支持部と、前記支点部を支点として前記押圧部が前記頭頂面を押圧することで、押圧の反作用によって前記頭部支持部を上方に引き上げるように前記押圧部を制御する制御部とを備え、前記頭部支持部には、前記長手方向の略中央に前記レール頭部の下面と接触させない非接触部が設けられているとともに、前記長手方向の前記非接触部の両側には前記レール頭部の下面と接触させる接触面が形成されていることを特徴とする。

ここで、前記本体部は、前記レールの幅方向の両側にそれぞれ垂下する垂下部を有しており、前記頭部支持部は、前記垂下部にそれぞれ設けられている構成とすることができる。また、前記接触面は、前記長手方向に前記非接触部から離れるに従って下がる下り勾配に形成されていることが好ましい。

一方、前記本体部は、前記レールの幅方向の両側に配置される対となる板状部材と、前記対となる板状部材を連結させる締結部材とを有している構成とすることができる。また、前記対となる板状部材の側面を外側から挟んで挟持させる開止め治具を有している構成とすることができる。さらに、前記本体部は、前記レールを走行自在な車輪を有している構成とすることができる。

このように構成された本発明のレール矯正装置では、本体部の長手方向の両側の支点部と押圧部との中間に設けられた頭部支持部によって、レール頭部を下方から支持する。また、この頭部支持部には、長手方向の略中央にレール頭部の下面と接触させない非接触部が設けられている。

このようにレール頭部を下方から支持させる構成であれば、バラストを掘削したり、まくらぎを移動させたりする必要がなく、簡単にセッティングすることができる。また、頭部支持部に非接触部を設けたことによって、加熱された補修箇所への接触が避けられるので、レール頭部や頭頂面に局所的な変形が発生することを抑えることができる。

このようなレール頭部を下方から支持する頭部支持部は、本体部にレールの幅方向の両側にそれぞれ垂下する垂下部があれば、簡単に設けることができる。また、接触面を非接触部から離れるに従って下がる下り勾配に形成することで、レール矯正時に弓なりに撓んだレール頭部の下面に接触面を追従させることができるようになる。さらに、本体部がレールを走行自在な車輪を有していれば、レールに沿って所望する位置まで容易に移動させることができる。

また、本体部を、レールの幅方向の両側に配置される対となる板状部材とそれらを連結させる締結部材とによって構成することで、分解して容易に搬送することができるようになる。さらに、対となる板状部材の側面を外側から挟んで挟持させる開止め治具を備えることで、載荷時の板状部材の開きを確実に抑えることができる。

本発明の実施の形態のレール矯正装置の概略構成を示す説明図である。 本実施の形態のレール矯正装置の構成を説明する側面図である。 本実施の形態のレール矯正装置の構成を説明する正面図である。 頭部支持部の構成を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ矢視方向で見た正面図、（ｃ）は（ａ）のＢ－Ｂ矢視方向で見た断面図である。 セッティング作業について従来のレール矯正装置と比較して説明する図であって、（ａ）は従来のレール矯正装置を使って説明する模式図、（ｂ）は本実施の形態のレール矯正装置を使って説明する模式図である。 従来のレール矯正装置によってレール頭部を持ち上げた際に発生する局所的な変形を模式的に示した説明図である。 レール矯正時にレール頭部に発生する変位を従来のレール矯正装置による結果と比較して説明する図であって、（ａ）は従来のレール矯正装置を使って行われた載荷結果を示した図、（ｂ）は本実施の形態のレール矯正装置を使って行われた載荷結果を示した図である。 実施例１のレール矯正装置の構成を説明する側面図である。 実施例１のレール矯正装置を図８のＣ－Ｃ矢視方向で見た正面図である。 実施例１のレール矯正装置に万力部を設置した状態を図８のＤ－Ｄ矢視方向で見た説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のレール矯正装置１の概略構成を説明する図、図２及び図３は、レール矯正装置１の詳細な構成を説明する側面図及び正面図である。

図１に示す本実施の形態のレール矯正装置１は、レールＲに生じた凹状の変形を矯正したり、凹状に変形するのを防止するための矯正をしたりする装置である。レール矯正装置１は、矯正が必要な部位に対して、自然に変形する方向とは異なる方向へ強制的に変形させる逆ひずみを生じさせることで矯正を行う。

本実施の形態では、レール頭部Ｒ１にシェリングきず（レールＲに発生する転がり接触疲労損傷の一つ）等の損傷が生じ、テルミット頭部補修溶接法によって損傷した部分を補修した補修部Ｈが発生している状態を例に説明する。

ここで、レールＲは、図２及び図３に示すように、帯板状のレール底部Ｒ２と、そのレール底部Ｒ２に対して幅方向中央に略直交して形成される板状のウェブ部Ｒ３と、そのウェブ部Ｒ３の上縁に膨出して形成されるレール頭部Ｒ１とを有する一般的な形状となっている。そして、レール頭部Ｒ１の上面を頭頂面Ｒ１１（レール頭頂面）とし、レール底部Ｒ２のウェブ部Ｒ３両側の上面を底上面Ｒ２１とする。また、レールＲは、まくらぎＲ５に取り付けられた締結装置Ｒ４によってレール底部Ｒ２が固定される。このまくらぎＲ５の周囲には、バラストＲ６が配置されている。一方、直結軌道では、道床コンクリートにまくらぎＲ５が固定されたり、道床コンクリートに直接、締結装置Ｒ４が取り付けられたりする。

図１に示すように、本実施の形態のレール矯正装置１は、本体部１１と、この本体部１１の長手方向の一側に設けられた支点部１２と、本体部１１の長手方向の他側に設けられた押圧部としてのシリンダ機構１３と、このシリンダ機構１３を駆動制御する駆動制御部２と、支点部１２とシリンダ機構１３との中間に設けられた頭部支持部４と、本体部１１の他側にシリンダ機構１３に近接して設けられた変位量取得部としての変位センサ３１と、によって主に構成される。

本体部１１は、図２に示すように、レールＲの長手方向（延伸方向）に沿ってレールＲ上に配置される。本体部１１は、補修部ＨからレールＲの長手方向の所定距離の位置を支点とし、この支点とは補修部Ｈを中心にして対称の位置を力点としてレールＲを押圧できるように、長手方向に長尺な形状となっている。そして、支点となる位置に支点部１２の先端体１２１が設けられ、力点となる位置にシリンダ機構１３の押圧体１３３が設けられる。また、支点部１２とシリンダ機構１３との中間であって作用点となる位置に、頭部支持部４が設けられる。

支点部１２の先端体１２１とシリンダ機構１３の押圧体１３３との間の距離は、特に限定されるものではなく、矯正対象のレールＲの種類等に応じて、適宜の距離に設定することができる。例えば、1m当たりの重量が60kgの６０ｋｇレールの場合は、先端体１２１と押圧体１３３との間の距離を1000mmとすることが好ましい。これにより、支点部１２を支点としたシリンダ機構１３によるレールＲの頭頂面Ｒ１１の押圧と、この押圧の反作用による頭部支持部４でのレール頭部Ｒ１の引き上げ（こう上）を、効率的に行うことができるようになる。

また、本体部１１の下縁には、レールＲ上を走行自在に一対の車輪１４，１４が取り付けられる。この一対の車輪１４，１４は、頭部支持部４を挟んで長手方向の両側であって、支点部１２やシリンダ機構１３よりも内側に設けられることで、シリンダ機構１３の押圧体１３３によるレールＲの頭頂面Ｒ１１の押圧に影響を与えないようにすることができる。一対の車輪１４，１４を設けたことで、作業者が重量のあるレール矯正装置１を、レールＲ上で円滑かつ容易に移動させることができるようになる。

本体部１１には、中央部に上下方向に貫通する開放部を設けたり、側面に開口部１１１を設けたりすることができる。レール矯正装置１で矯正をしつつ、上方の開放部や開口部１１１などからブロワ等でレール頭部Ｒ１の補修部Ｈにエアを供給することで、補修部Ｈの空冷を行うことができる。このようにして補修部Ｈを空冷することで、単に放冷するだけの場合と比べて、冷却速度を速くすることができる。また、このような冷却によって、作業効率が向上するうえに、頭頂面Ｒ１１の硬度を増大させたり、耐磨耗性を向上させたりすることもできる。

支点部１２は、レールＲ上で本体部１１を支持し、シリンダ機構１３でレールＲの頭頂面Ｒ１１を押圧する際の支点として機能する。図２に示すように、本実施の形態の支点部１２は、下面が断面視円弧状の曲面に形成された先端体１２１を備えており、必要に応じて、レールＲの頭頂面Ｒ１１との間にはスペーサ１２２が介在される。

レール矯正装置１は、シリンダ機構１３によるレールＲの頭頂面Ｒ１１の押圧によって、支点部１２を支点として本体部１１の他端が持ち上がり、レールＲに対して相対的に傾斜することになる。このような場合でも、曲面的な先端体１２１の一部が、常にレールＲの頭頂面Ｒ１１に直接又はスペーサ１２２などを介して間接的に当接するため、本体部１１を安定して支持させることができる。一方、レールＲの幅方向（レールＲの延伸方向の略直交方向）では、先端体１２１はレールＲに直線的に当接するため、本体部１１の幅方向への傾きが阻止される。そのため、本体部１１の支持安定性が向上する。

この支点部１２の構成は、上述したものに限定されるものではない。本体部１１を支持して、本体部１１の他側の上下移動（縦移動）を円滑に行うことの支障になるものでなければ、支点部の先端体を円柱、半円柱、球体又は半球体などで構成してもよい。また、円盤状などの平面的な先端体を有する支点部とすることもできる。

シリンダ機構１３は、支点部１２を支点として、レールＲの頭頂面Ｒ１１を直接又は間接的に所定の押圧力で押圧する押圧部として機能する。本実施の形態では、シリンダ機構１３として油圧シリンダを用いている。本体部１１の他側に設けられるシリンダ機構１３は、ピストンにより区画された２つの油圧室等を内蔵したシリンダ部１３１と、ピストンと接続してシリンダ部１３１の下部からレールＲの頭頂面Ｒ１１に向かって伸縮自在に突出するロッド部１３２とを備えている。

シリンダ部１３１の各油圧室内には、図２に示すように、本体部１１に沿って配管された連絡管１３４，１３４を介してオイルが供給される。連絡管１３４の端部のジョイント部１３５，１３５には、図１に示すように、油圧ポンプ２１に繋がるホース２１１，２１１が接続される。

ロッド部１３２の下端には、例えば長手方向の直径が長尺な楕円柱又は楕円体からなる押圧体１３３が設けられている。このような押圧体１３３では、長手方向に幅広の曲面によって、押圧力を一点に集中させることなく、頭頂面Ｒ１１を押圧することができる。さらに、ロッド部１３２が伸長して本体部１１が傾斜した際にも、押圧体１３３の曲面を頭頂面Ｒ１１に確実に当接させることができ、レールＲの押圧を効率的かつ円滑に行うことができる。この押圧体１３３と頭頂面Ｒ１１との間にも、必要に応じてスペーサを介在させることができる。

このシリンダ機構１３は、油圧シリンダに限定されることはなく、エアポンプにより駆動されるエアシリンダ等を用いることもできる。また、押圧部がシリンダ機構１３に限定されることもなく、レールＲの頭頂面Ｒ１１を押圧することができれば、いずれの機構を用いてもよい。

駆動制御部２は、図１に示すように、油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１を制御する制御部２２と、作業者等が操作する操作パネルなどの操作部２３とを有している。油圧ポンプ２１には、シリンダ機構１３に繋がる２本のホース２１１，２１１が接続されている。操作部２３は、各種ボタン、キー、スイッチ、画面等を備え、作業者が操作をすることで、油圧ポンプ２１のオンとオフ、駆動開始と終了の指示、油圧力の設定値の入力等を行ったり、油圧ポンプ２１の稼働状況を確認したりすることができる。

制御部２２は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等のメモリ等を備えて構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭ等に予め記憶されているプログラムに従って、油圧ポンプ２１を駆動させる。これにより、シリンダ機構１３が作動して、ロッド部１３２が伸長し、支点部１２を支点とした頭頂面Ｒ１１の押圧が行われる。

また、制御部２２には、変位センサ３１によって検出された変位量が入力される。制御部２２の制御により、油圧ポンプ２１の油圧力が予め決められた設定値に達するか、又は変位センサ３１からの変位量が予め決められた設定値に達したときに、ロッド部１３２による頭頂面Ｒ１１の押圧が停止される。

一方、本体部１１は、レールＲの幅方向の両側にそれぞれ垂下する垂下部となる一対のアーム部１７，１７を有している。各アーム部１７は、図２に示すように、下方に向けて略平行に延伸される一対のアーム材１７１，１７１と、アーム材１７１，１７１間を中間部で繋ぐ連絡材１７２とを備えている。

アーム材１７１の上部は、本体部１１の側面からレールＲの幅方向に張り出されるフランジ部１５に沿って配置され、アーム材１７１及びフランジ部１５をレールＲの長手方向に貫通する固定ピン１６によって両者は連結される。

また、図３に示すように、本体部１１の下方において、対向する連絡材１７２，１７２間が固定ボルト１７３によって連結される。各アーム部１７は、固定ボルト１７３を中心軸として回動可能であり、載荷時の本体部１１の傾きに対応させることができる。

ここで、本実施の形態で説明するアーム材１７１は、下端部１７４が締結装置Ｒ４に干渉する位置まで延びているが、補修部Ｈがどの位置にあっても締結装置Ｒ４を取り外さずに載荷が行えるように、下端部１７４の位置が締結装置Ｒ４の上方に配置される構成にすることもできる。

そして、レールＲのウェブ部Ｒ３に対向するアーム部１７の内側面側には、頭部支持部４の支持体４１が配置される。頭部支持部４は、レールＲのレール頭部Ｒ１を下方から支持する支持体４１と、支持体４１をアーム部１７に取り付けるための取付部４５及び連結ボルト４３とを備えている。

続いて、支持体４１の詳細な構成について、図４を参照しながら説明する。支持体４１は、図４（ａ）のレールＲのウェブ部Ｒ３側から見た側面図に示すように、レールＲの長手方向が長辺側となる側面視略長方形（例えば、長さ300mm×高さ100mm程度）に形成される。

レール頭部Ｒ１の下面（あご下）に接触させる支持体４１の接触面４１１は、支持体４１の上縁に沿って延伸される。この接触面４１１は、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、レール頭部Ｒ１の下面の断面形状に合わせた曲面に形成されている。

そして、支持体４１の上縁の長手方向の略中央には、レール頭部Ｒ１の下面と接触させない非接触部となる切欠部４２が設けられる。この切欠部４２は、接触面４１１が切り取られた箇所であり、長手方向の切欠部４２の両側だけがレール頭部Ｒ１の下面と接触する接触面４１１，４１１となる。例えば、レールＲの長手方向で見た補修部Ｈの中心から両側に50mm程度（合計100mm程度の長さ）を、切欠部４２とすることができる。

支持体４１は、レールＲに対してレール矯正装置１を装着して縦矯正を行うに際して、接触面４１１，４１１によってレール頭部Ｒ１の下面を支持しつつ押し上げるように作用する。このため、切欠部４２を頂点として、僅かに接触面４１１，４１１が下り勾配（θ）となるように形成するのが好ましい。すなわち、接触面４１１は、長手方向に切欠部４２から離れるに従って下がる下り勾配に形成される。このような形状にすることで、補修部Ｈを頂点に弓なりに撓んだレール頭部Ｒ１の下面に、接触面４１１，４１１を追従させることができる。

切欠部４２は、レール頭部Ｒ１の下面と接触させない形状となっていればよく、例えば図４（ｃ）に示すように、レールＲのウェブ部Ｒ３側に向けて下り勾配となる傾斜面が形成される。また、支持体４１の長手方向の略中央には、連結ボルト４３を挿通させるための穴部４４が厚さ方向に貫通するように設けられる。

変位センサ３１は、図１及び図２に示すように、本体部１１の長手方向の他端面に固定された変位計測部３の筺体内に収容されている。変位計測部３には、変位センサ３１のオンとオフや、各種調整を行うためのボタン、スイッチ等からなる操作部３４が設けられている。

変位センサ３１は、シリンダ機構１３でレールＲを押圧したときのレールＲの変位量を取得する。例えば、ロッド部１３２の伸縮量を取得するエンコーダを用いれば、このエンコーダで取得した伸縮量を、レールＲの変位量とすることができる。なお、変位センサ３１がエンコーダに限定されるものではなく、レールＲの変位量が取得できれば、他のいずれのセンサを用いてもよい。例えば、例えば本体部１１の下端から頭頂面Ｒ１１までの距離を測定する測距センサも好適に用いることができる。測距センサとしては、レーザ測距センサ、赤外線測距センサ、超音波測距センサ等を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。

変位センサ３１は、ジョイント部３３に端部が繋がれる接続コード３２を介して駆動制御部２に接続される。変位センサ３１で測定した変位量は、接続コード３２を通じて制御部２２に出力される。ここで、変位センサ３１からの制御部２２への変位量の出力は、接続コード３２等の有線に限定されるものではなく、無線によるものでもよい。

次に、以上のような構成のレール矯正装置１を用いたレール矯正方法の手順について説明する。ここでは、前述したようにレール頭部Ｒ１に生じたシェリングきず等の損傷を、ＴＨＲ溶接法によって修復した後に、レールＲを矯正する際の手順を説明する。

まず、レール頭部Ｒ１に生じた損傷部位を修復するため、損傷部位をガス切断により除去し、切断面のグラインダー研削、残存きずの有無の確認を行った後に、ＴＨＲ溶接法により損傷部位を補修する。次いで、熱間押し抜きせん断により補修部Ｈ（図１参照）の余肉を除去して、その補修部Ｈの形状をレール頭部Ｒ１とほぼ同形状とする。

続いて補修部Ｈが高温の状態で、レールＲへのレール矯正装置１の設置を行う。このセッティングにおいては、図２に示すように、３点曲げ中央集中負荷方式であるレール矯正装置１を、本体部１１の中心、つまり頭部支持部４の中心と、補修部Ｈの中心とが合致するように配置する。

そして、本体部１１の一側に設けられた支点となる支点部１２の先端体１２１と、他側に設けられた力点となるロッド部１３２の先端の押圧体１３３とを、頭頂面Ｒ１１に直接又は間接的に当接させる。

この際、予めアーム部１７，１７がレールＲの両側に垂下されていれば、それぞれの頭部支持部４の支持体４１の切欠部４２が、レール頭部Ｒ１の補修部Ｈの直下に配置されるように位置の微調整を行う。一方、補修部Ｈの真上に本体部１１が配置された後に、アーム部１７を固定ピン１６によって本体部１１のフランジ部１５に取り付けることもできる。

ここまでのセッティング作業は、図５（ａ）に示したレールＲを下面から持ち上げる従来のレール矯正装置ａ１では、このように簡単に行うことができなかった。すなわち、従来のレール矯正装置ａ１では、アーム部ａ２下端の支持軸ａ３をレール底部Ｒ２の下面側に差し渡すために、バラストＲ６の掘削と、作業の支障となる締結装置Ｒ４及びまくらぎＲ５の座動が必要であった。また、道床コンクリートに直接、締結装置Ｒ４が取り付けられているような直結軌道では、支持軸ａ３をレール底部Ｒ２の下面側に挿し込む隙間が無いため、従来のレール矯正装置ａ１を使ったレール矯正は行えなかった。

これに対して本実施の形態のレール矯正装置１は、図５（ｂ）に示したように、バラストＲ６の掘削作業も、締結装置Ｒ４やまくらぎＲ５の座動作業も行わなくてもよく、簡単にセッティング作業を行うことができる。

レール矯正を行う際には、補修部Ｈの両側に配置される支持体４１の接触面４１１，４１１が、レール頭部Ｒ１の下面を下から引き上げて補修部Ｈの周囲に逆ひずみを与える作用点となる。レールＲへのレール矯正装置１のセッティングが完了したら、作業者は油圧ポンプ２１の操作部２３及び変位センサ３１の操作部３４を操作して、これらの電源をオンする。

続いて作業者は、油圧ポンプ２１の操作部２３を操作して、油圧力の設定値と、変位量の設定値を入力することができる。このように作業者が手動で入力する場合、例えば、レールＲの種類や損傷度合等に応じて、最適な設定値を入力することができる。

また、これらの設定値は、手動入力に限定されるものではなく、プログラムに組み込んでおいてもよいし、制御部２２のメモリにパラメータとして予め記憶させておいてもよく、作業者による入力作業を省くことができる。各設定値を予め記憶等させておく場合も、レールＲの種類や損傷の度合いに応じた複数の設定値を記憶させておき、作業者が操作部２３から選択できるようにしてもよい。いずれの場合でも、設定値に基づいて、レール矯正装置１が自動でレール矯正を行うため、作業者の負担を軽減し、熟練技能を有する作業者でなくても、レール矯正作業を簡易に実施することができるようになる。

そして、作業者が操作部２３から油圧ポンプ２１の駆動指示を入力すると、この入力を受けて、制御部２２が油圧ポンプ２１を制御し、シリンダ機構１３に油圧供給が行われる。これにより、ロッド部１３２が伸長し、押圧体１３３が頭頂面Ｒ１１を押圧する。

ここで、熱間押し抜きせん断を行った後の補修部Ｈの温度は、レール鋼の変態点（７２３℃）よりも高温となっており、補修部Ｈは変形抵抗が低い状態となっている。このため、図６に示した従来のレール矯正装置ａ１０によって、レール頭部Ｒ１の補修部Ｈの直下にのみアーム部ａ１１の先端支持部ａ１２から荷重を作用させると、持ち上げられた補修部Ｈのみが局所的に変形して、冷却後も頭頂面Ｒ１１に凸部などが残って所定の仕上がり基準に収まらなくなるおそれがある。

これに対して、補修部Ｈ周辺の領域は、補修部Ｈの中心部よりは温度が低い状態になっているため、切欠部４２によって補修部Ｈとの接触を避けた支持体４１の接触面４１１，４１１とすることで、局所的な変形がレール頭部Ｒ１に発生することを抑えることができるようになる。

そこで、このような支持体４１のレール頭部Ｒ１に対する配置状態で、シリンダ機構１３への油圧供給によってロッド部１３２を伸長させることにより、支点部１２を支点としてロッド部１３２の押圧体１３３を、頭頂面Ｒ１１に強く押し当てる。この押圧体１３３による頭頂面Ｒ１１の押圧に対する反作用として、補修部Ｈの直下の両側に位置した接触面４１１，４１１がレール頭部Ｒ１の下面に押し付けられ、補修部Ｈ周辺を上方に持ち上げる（図５（ｂ）参照）。これにより、補修部Ｈ周辺に対して逆ひずみを付与して縦矯正をすることができる。

制御部２２は、油圧ポンプ２１の油圧力が設定値に達するか、又は変位センサ３１からの変位量が設定値に達したときに、油圧ポンプ２１の油圧力を低下させるように制御する。すなわち、油圧ポンプ２１の油圧の供給を停止させて、ロッド部１３２を元位置（ゼロ点）まで収縮させることで、ロッド部１３２による頭頂面Ｒ１１の押圧を停止する。

そして、押圧の停止後に、高温の補修部Ｈの冷却を行う。この冷却は、放冷でもよいが、圧縮空気噴射装置等を用いた空冷が好ましい。この空冷の場合、放冷の場合と比べて補修部Ｈの冷却速度が速くなり、頭頂面Ｒ１１の硬度が増大するとともに、耐磨耗性を向上させることができる。冷却が完了したら、グラインダーによる研削仕上げを行うことで、レール頭部Ｒ１のテルミット補修と、レール矯正が完了する。

図７には、レール矯正によってレール頭部Ｒ１に発生する変位を、従来のレール矯正装置ａ１（図５（ａ）参照）による結果と比較して説明する図を示した。図７（ａ）は、従来のレール矯正装置ａ１を使って行われた載荷結果を示した図で、図７（ｂ）は本実施の形態のレール矯正装置１を使って行われた載荷結果を示した図である。

これらの結果を比較すると、油圧及びシリンダ変位によって示される載荷パターンが同じ場合（油圧力が最大40kN程度）に、時間が15s以降のレール変位の残留値が、ほぼ同じ値（7mm程度）となっていることが分かる。この残留値がレール矯正の縦矯正量となるため、レール頭部Ｒ１の下面に対して支持体４１が配置され、補修部Ｈの真下が切欠部４２となっている本実施の形態のレール矯正装置１であっても、従来のレール矯正装置ａ１と同等の縦矯正（レール矯正）が行えると言える。

次に、本実施の形態のレール矯正装置１の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態のレール矯正装置１では、本体部１１の長手方向の両側の支点部１２とシリンダ機構１３との中間に設けられた頭部支持部４によって、レール頭部Ｒ１を下方から支持する。また、この頭部支持部４には、長手方向の略中央にレール頭部Ｒ１の下面と接触させない切欠部４２が設けられている。

このようにレール頭部Ｒ１を下方から支持させる構成であれば、バラストＲ６を掘削したり、まくらぎＲ５を移動させたりする必要がなく、レール矯正装置１を簡単にレールＲにセッティングすることができる。また、支持体４１に切欠部４２を設けたことによって、高温に加熱された補修部Ｈへの接触が避けられるので、レール頭部Ｒ１や頭頂面Ｒ１１に局所的な変形が発生することを抑えることができる。

このようなレール頭部Ｒ１を下方から支持する頭部支持部４は、本体部１１にレールＲの幅方向の両側にそれぞれ垂下するアーム部１７，１７を取り付けることによって、アーム部１７の内側面側からウェブ部Ｒ３に向けて張り出される支持体４１を、簡単に設けることができる。

また、本体部１１がレールＲの頭頂面Ｒ１１に沿って走行自在な車輪１４，１４を有していれば、レールＲに沿って補修部Ｈの位置まで容易に移動させることができる。すなわち、作業者が重量のあるレール矯正装置１をレールＲ上で円滑かつ容易に移動させることができ、作業者の負担の軽減や作業時間の短縮を図れるとともに、レール矯正の作業効率を向上させることができる。

以下、前記実施の形態で説明したレール矯正装置１とは別の実施形態について、図８－図１０を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。

前記実施の形態では、直方体状に形成された本体部１１を有するレール矯正装置１について説明したが、本実施例１では、対となる板状部材である本体板５１１，５１１と、それらを連結させる締結部材とによって構成される本体部５１を備えたレール矯正装置５について説明する。

本体板５１１は、図８に示すように、レールＲの長手方向に沿って延伸され、レールＲの上方には丘陵状に隆起された部分が設けられるとともに、レールＲの幅方向の側方に垂下する垂下部５１２が設けられる。このレールＲの上方に隆起した部分と垂下部５１２とは、長手方向の略中央に平行に配置される２本の中柱部５１３，５１３によって連結される。また、中柱部５１３に隣接して、側面視略直角三角形の開口部５１４が形成される。

垂下部５１２は、レールＲのウェブ部Ｒ３に対向する位置に略平行に設けられる。そして、垂下部５１２の長手方向の両側には、それぞれ車輪５４，５４が設けられる。この車輪５４は、レール矯正装置５を補修部Ｈの位置まで移動させる際に、レール底部Ｒ２の底上面Ｒ２１を走行させるのに使用される。

また、本体部５１の長手方向の一側には、前記実施の形態で説明した支点部１２と同様の支点部５２が設けられる。この支点部５２は、底面が平らな側面視馬蹄形に形成され、取付ボルト５２１によって本体板５１１に固定される。この取付ボルト５２１は、対となる本体板５１１，５１１同士を連結させる締結部材としても機能する。また、支点部５２とレール頭部Ｒ１の頭頂面Ｒ１１との間には、必要に応じてスペーサ５２２を介在させる。

一方、本体部５１の長手方向の他側には、前記実施の形態で説明したシリンダ機構１３と同様のシリンダ機構５３が押圧部として設けられる。本実施例１のシリンダ機構５３は、ピストンにより区画された２つの油圧室等を内蔵したシリンダ部５３１と、ピストンと接続してシリンダ部５３１の下部からレールＲの頭頂面Ｒ１１に向かって伸縮自在に突出するロッド部５３２とを備えている。

ロッド部５３２の下端には、例えば底面が長方形となる押圧体５３３が設けられている。この押圧体５３３と頭頂面Ｒ１１との間にも、必要に応じてスペーサを介在させることができる。また、シリンダ部５３１の側面には、油圧ポンプ２１に繋がるホース２１１，２１１が接続されるジョイント部５３５，５３５が設けられる。

このように構成されるシリンダ機構５３も、取付ボルト５３４，５３４によって本体板５１１に固定される。この取付ボルト５３４，５３４は、対となる本体板５１１，５１１同士を連結させる締結部材としても機能する。

このように構成される本体板５１１は、図９及び図１０に示すように、レールＲの幅方向の両側にそれぞれ配置され、締結部材となる取付ボルト５２１，５３４及びボルト５５とナット５５１によって、本体部５１となるように一体化される。

本実施例１の頭部支持部４Ａは、垂下部５１２の長手方向の略中央に設けられる。頭部支持部４Ａは、レールＲのウェブ部Ｒ３に対向する垂下部５１２の内側面側に設けられる支持体４１と、垂下部５１２の外側面側に設けられる側面視略長方形の取付板４５Ａと、取付板４５Ａと垂下部５１２と支持体４１とを貫通してこれらを一体化させる連結ピン４３Ａとを備えている。

頭部支持部４Ａは、図８に示すように、中柱部５１３，５１３の真下の位置に設けられる。すなわち頭部支持部４Ａには、支点部５２を支点としたシリンダ機構５３によるレールＲの頭頂面Ｒ１１の押圧の反作用によってレール頭部Ｒ１を引き上げる方向の力が作用するため、その真上が中柱部５１３，５１３によって補強される。

また、頭部支持部４Ａの支持体４１の切欠部４２は、レール頭部Ｒ１の補修部Ｈの直下に配置される。そして、レール矯正を行う際には、補修部Ｈの両側に配置される支持体４１の接触面４１１，４１１が、レール頭部Ｒ１の下面（あご下）を下から引き上げて補修部Ｈの周囲に逆ひずみを与える作用点となる。

このように対となる本体板５１１，５１１によって構成される本体部５１は、頭部支持部４Ａに作用する力が大きくなり過ぎると、外側に開く可能性がある。このため、必要に応じて、対となる本体板５１１，５１１の側面を外側から挟んで挟持させる開止め治具を配置することができる。

開止め治具としては、例えば図１０に示すような万力部６が配置される。万力部６は、本体部５１の開口部５１４，５１４を通して垂下部５１２，５１２上に跨るアーチ部６１と、アーチ部６１の両側の脚部に設けられて取付板４５Ａ，４５Ａの外側面に当接させるネジ頭部６３及び支圧部６４と、ネジ頭部６３を進退させるハンドル部６２とを備えている。

万力部６は、図８に２点鎖線で示した位置、すなわち中柱部５１３，５１３を挟んだ両側の開口部５１４，５１４にそれぞれ配置される。そして、ネジ頭部６３と支圧部６４とによって、連結ピン４３Ａの両側をそれぞれ挟持させる。

このように構成された本実施例１のレール矯正装置５は、本体部５１がレールＲの幅方向の両側に配置される対となる本体板５１１，５１１と、それらを連結させる締結部材（５５１，５２１，５３４，５５）とによって主に構成されている。

このため、締結部材（５５１，５２１，５３４，５５）を解除することで、２枚の本体板５１１，５１１に分解して容易に搬送することができる。要するに、分解された各部品は軽量となるため、作業員が簡単に持ち運ぶことができる。また、レールＲ上でレール矯正装置５に組み上げた後は、車輪５４によってレール底部Ｒ２の底上面Ｒ２１を走行させることで、補修部Ｈの位置まで迅速に移動させることができる。

また、対となる本体板５１１，５１１を締結部材（５５１，５２１，５３４，５５）によって連結させる構成であっても、対となる本体板５１１，５１１の側面を外側から挟んで挟持させる万力部６を備えることで、載荷時の本体板５１１，５１１の開きを確実に抑えることができる。

さらに、本実施例１のレール矯正装置５は、図９及び図１０に示したように、いずれの部材も締結装置Ｒ４と干渉しない位置に配置される。要するに、板状の部材によって主に構成されるレール矯正装置５は、レールＲの幅方向の外側への出っ張りを極力抑えた構成にすることができる。このため、レール矯正を行うに際して、締結装置Ｒ４を取り外す必要がなく、効率的に作業を行うことができる。
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例１に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、レール頭部Ｒ１の損傷部位に対してテルミット溶接が行われた後に、レール矯正装置１を用いてレール矯正を行った例について説明したが、これに限定されるものではなく、テルミット溶接を伴わないレール矯正についても、レール矯正装置１（５）を使用することができる。

例えば、頭頂面Ｒ１１に1mm以上の凹状の変形部（へこみ）等が生じた場合は、へこみが存在するレール頭部Ｒ１の所定長さの範囲について、レール鋼の変態点以上のオーステナイト金属組織域まで加熱する。この加熱されたレール頭部Ｒ１に対して、レール矯正装置１（５）を用いて上記と同様のレール矯正手順によって、縦矯正を実施する。これにより、へこみを持ち上げて、頭頂面Ｒ１１からへこみを無くすことが可能となる。

Ｒ ：レール
Ｒ１ ：レール頭部
Ｒ１１ ：頭頂面
１ ：レール矯正装置
１１ ：本体部
１２ ：支点部
１３ ：シリンダ機構（押圧部）
１４ ：車輪
１７ ：アーム部（垂下部）
２２ ：制御部
４ ：頭部支持部
４１１ ：接触面
４２ ：切欠部（非接触部）
５ ：レール矯正装置
５１ ：本体部
５１１ ：本体板（板状部材）
５１２ ：垂下部
５２ ：支点部
５２１ ：取付ボルト（締結部材）
５３ ：シリンダ機構（押圧部）
５３４ ：取付ボルト（締結部材）
５４ ：車輪
５５ ：ボルト（締結部材）
４Ａ ：頭部支持部
６ ：万力部（開止め治具）

Claims (4)

1. レールに生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正装置であって、
   前記レールの長手方向に沿って配置される本体部と、
   前記本体部の前記長手方向の一側に設けられて前記本体部を支持する支点部と、
   前記本体部の前記長手方向の他側に設けられて前記レールの頭頂面を所定の押圧力で押圧する押圧部と、
   前記支点部と前記押圧部との中間に設けられて前記レールのレール頭部を下方から支持する頭部支持部と、
   前記支点部を支点として前記押圧部が前記頭頂面を押圧することで、押圧の反作用によって前記頭部支持部を上方に引き上げるように前記押圧部を制御する制御部とを備え、
   前記本体部は、前記レールの幅方向の両側にそれぞれ垂下する垂下部を有しており、
   前記垂下部にそれぞれ設けられている前記頭部支持部を構成する側面視略長方形の支持体の上縁には、前記長手方向の略中央に前記レール頭部の下面と接触させない非接触部となる切欠部が設けられているとともに、前記長手方向の前記切欠部の両側には前記レール頭部の下面と接触させる接触面が前記長手方向に前記切欠部から離れるに従って下がる下り勾配に形成されていることを特徴とするレール矯正装置。
2. 前記本体部は、前記レールの幅方向の両側に配置される対となる板状部材と、前記対となる板状部材を連結させる締結部材とを有していることを特徴とする請求項１に記載のレール矯正装置。
3. 前記対となる板状部材の側面を外側から挟んで挟持させる開止め治具を有していることを特徴とする請求項２に記載のレール矯正装置。
4. 前記本体部は、前記レールを走行自在な車輪を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレール矯正装置。

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