特許 6249365 自動沈下補正装置及びレール支持構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249365

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】自動沈下補正装置及びレール支持構造

(51)【国際特許分類】

   E01B 3/00 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   E01B3/00

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-236680(P2013-236680)

(22)【出願日】2013年11月15日

(65)【公開番号】特開2015-96678(P2015-96678A)

(43)【公開日】2015年5月21日

【審査請求日】2016年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100091351

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 哲

(74)【代理人】

【識別番号】100084618

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 貞男

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】村本 勝己

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 祐

【審査官】 西田 光宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２５５２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２７３１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４２１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４８−０５６７０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第０２／０１０５１２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０１Ｂ ３／００

Ｅ０１Ｂ ３／２０

Ｅ０１Ｂ ３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バラスト軌道の道床に敷設されたまくらぎによって支持されるレールに取り付けられるレール支持体と、
前記道床に設置され、前記レール支持体を相対移動可能に支持する道床設置体と、を備え、
前記道床と接する前記道床設置体の底面は、前記道床設置体が前記道床に沈み込む際に、隣接する前記まくらぎの底面下に前記道床に含まれるバラストを送り込む傾斜形状を有する、
自動沈下補正装置。

【請求項2】

前記レール支持体は、充填材を流出可能に収容し、
前記道床設置体は、前記レール支持体を相対移動可能に収容するとともに、前記レール支持体の相対移動により生じる空隙に前記レール支持体から流出した充填材を収容し、前記空隙に収容した前記充填材を介して前記レール支持体を支持する、
請求項１に記載の自動沈下補正装置。

【請求項3】

前記傾斜形状は、前記自動沈下補正装置の両隣に敷設された前記まくらぎと平行な２つの傾斜面を含む、
請求項１に記載の自動沈下補正装置。

【請求項4】

バラスト軌道の道床に敷設されてレールを支持するまくらぎと、
前記レールに取り付けられるレール支持体、及び、前記道床に設置され、前記レール支持体を相対移動可能に支持する道床設置体を備える自動沈下補正装置と、を備え、
前記道床と接する前記道床設置体の底面は、前記道床設置体が前記道床に沈み込む際に、前記自動沈下補正装置に隣接する前記まくらぎの底面下に前記道床に含まれるバラストを送り込む傾斜形状を有する、
レール支持構造。

【請求項5】

前記レール支持体は、充填材を流出可能に収容し、
前記道床設置体は、前記レール支持体を相対移動可能に収容するとともに、前記レール支持体の相対移動により生じる空隙に前記レール支持体から流出した充填材を収容し、前記空隙に収容した前記充填材を介して前記レール支持体を支持する、
請求項４に記載のレール支持構造。

【請求項6】

前記まくらぎを複数備え、
前記自動沈下補正装置は、２つの前記まくらぎの間に設置され、
前記傾斜形状は、前記自動沈下補正装置の両隣に敷設された前記まくらぎと平行な２つの傾斜面を含む、
請求項４に記載のレール支持構造。

【請求項7】

複数の前記まくらぎの少なくとも１つは、前記レールの連結位置に配置され、
前記自動沈下補正装置は、前記連結位置に配置された前記まくらぎと、このまくらぎに隣り合う前記まくらぎとの間に少なくとも配置される、
請求項６に記載のレール支持構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バラスト軌道の道床に敷設されたまくらぎによって支持されるレールの沈下を補正する自動沈下補正装置及びレール支持構造に関する。

【背景技術】

【0002】

バラスト軌道の道床では、踏切との境界、高架橋との境界、或いはレールの継目部分のように軌道構造が変化する箇所で大きな荷重変動が生じ、局所的な沈下が発生することがある。局所的な沈下が発生すると、車両通過後のレールの弾性回復によってまくらぎが持ちあげられ、まくらぎとバラストとの間に空間が生じる所謂浮きまくらぎが発生しかねない。

【0003】

浮きまくらぎが発生すると、列車が通過する度にまくらぎが道床に叩き付けられて道床の沈下が促進され、大きな軌道狂いを発生させる。また、浮きまくらぎのポンピングアクションにより路盤に滞水した雨水とともに路盤土が吸い上げられて道床外に流出する所謂噴泥の発生が顕著となる。

【0004】

浮きまくらぎに対処するための技術としては、例えば特許文献１に開示された自動沈下補正まくらぎがある。この自動沈下補正まくらぎは、まくらぎ本体と、自動沈下補正機構とを備える。自動沈下補正機構は、まくらぎ本体の水準変位を補正するように伸長して道床に追従する。これにより、まくらぎ本体と道床との離間が防止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−４７１４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された自動沈下補正まくらぎを用いることで、当該まくらぎに関する浮きまくらぎの発生は防止される。しかしながら、自動沈下補正機構を備えない通常のまくらぎに関しては、浮きまくらぎとなる可能性がある。

【0007】

そこで、本発明は、自動沈下補正機構を備えない通常のまくらぎに関する浮きまくらぎの発生を防止する自動沈下補正装置及びレール支持構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の視点は、バラスト軌道の道床に敷設されたまくらぎによって支持されるレールに取り付けられるレール支持体と、道床に設置され、レール支持体を相対移動可能に支持する道床設置体と、を備え、道床と接する道床設置体の底面は、道床設置体が道床に沈み込む際に、隣接するまくらぎの底面下に道床に含まれるバラストを送り込む傾斜形状を有する自動沈下補正装置である。

【0009】

本発明の第２の視点は、バラスト軌道の道床に敷設されてレールを支持するまくらぎと、レールに取り付けられるレール支持体、及び、道床に設置され、レール支持体を相対移動可能に支持する道床設置体を備える自動沈下補正装置と、を備え、道床と接する道床設置体の底面は、道床設置体が道床に沈み込む際に、自動沈下補正装置に隣接するまくらぎの底面下に道床に含まれるバラストを送り込む傾斜形状を有するレール支持構造である。

【0010】

上記レール支持体が充填材を流出可能に収容し、上記道床設置体が前記レール支持体を相対移動可能に収容するとともに、上記レール支持体の相対移動により生じる空隙に上記レール支持体から流出した充填材を収容し、上記空隙に収容した上記充填材を介して上記レール支持体を支持してもよい。

【0011】

上記傾斜形状は、自動沈下補正装置の両隣に敷設されたまくらぎと平行な２つの傾斜面を含んでもよい。

【0012】

また、まくらぎの少なくとも１つがレールの連結位置に配置され、自動沈下補正装置が当該連結位置に配置されたまくらぎと、このまくらぎに隣り合うまくらぎとの間に配置されてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、自動沈下補正機構を備えない通常のまくらぎに関する浮きまくらぎの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係るレール支持構造を示す平面図。

【図2】一実施形態に係るレール支持構造を示す一部断面図。

【図3】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図。

【図4】図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図。

【図5】図３の断面図において内筒の底板が載置板の上面から離れた状態を示す図。

【図6】図４の断面図において内筒の底板が載置板の上面から離れた状態を示す図。

【図7】底面が平坦な載置板を用いた自動沈下補正装置を含むレール支持構造を示す図。

【図8】一実施形態に係る自動沈下補正装置が伸長する過程を模式的に示す図。

【図9】一実施形態に係る自動沈下補正装置が伸長する過程を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るレール支持構造を示す平面図である。図２は、当該レール支持構造を示す一部断面図である。

【0016】

図１及び図２に示すレール支持構造は、平行して走る２本のレール１を２組支持する。レール支持構造は、平行に配列された複数の並まくらぎ２と、継目まくらぎ３と、自動沈下補正装置４（自動沈下補正まくらぎ）とを含む。並まくらぎ２、継目まくらぎ３及び自動沈下補正装置４は、上面を突出させてバラスト軌道の道床５に埋設され、当該上面にてレール１を支持する。

【0017】

各レール１の端部は、隣り合うレール１の端部と継目まくらぎ３上で連結板６により連結される。自動沈下補正装置４は、継目まくらぎ３とその隣に配置された並まくらぎ２との間、及び、当該並まくらぎ２とその隣に配置された並まくらぎ２との間において、平行して走る２本のレール１のそれぞれに対して設けられる。

【0018】

自動沈下補正装置４は、道床５に設置される道床設置体７と、道床設置体７で支持されるレール支持体８とを備える。自動沈下補正装置４は、並みまくらぎ２及び継目まくらぎ３によるレール１の支持を補助する補助まくらぎとして機能する。

【0019】

図３は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、図４は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。図３及び図４においては、レール１及び自動沈下補正装置４以外の要素の図示を省略する。

【0020】

道床設置体７は、道床５に設置される載置板７０と、外筒７１とを備える。載置板７０は、並まくらぎ２と平行な方向に長尺な形状を有する。載置板７０の底面は、道床５に沈み込む際に、隣接する並まくらぎ２或いは継目まくらぎ３の底面下にバラストを送り込む傾斜形状を有する。

【0021】

本実施形態における上記傾斜形状は、図４に示すように下方に突出する凸型形状であり、自動沈下補正装置４の両隣に敷設された並まくらぎ２或いは継目まくらぎ３の長尺方向と平行な２つの傾斜面７０ａと、頂面７０ｂとを含む。載置板７０の長尺方向に沿う断面形状は、図４に示すように、各傾斜面７０ａを脚とした台形状で一様である。

【0022】

外筒７１は、上下の端部が開口した矩形筒状を成し、下方の端部が載置板７０にて塞がれるように載置板７０の上面に固着される。

【0023】

外筒７１は、複数の案内機構を内壁に備える。案内機構は、外筒７１の内壁に形成された凹部７１ａと、凹部７１ａに収容された案内部材７２と、案内部材７２と凹部７１ａとの間に介装された付勢部材７３とを備える。

【0024】

凹部７１ａは、外筒７１の各側壁の内面に上下及び水平方向に複数並べて形成される。案内部材７２は、ローラやベアリング等の転動体７２ａと、この転動体７２ａを後述の内筒８０と接触するように転動自在に支持する容器７２ｂとを備える。付勢部材７３は、例えば圧縮コイルバネ等にて構成され、案内部材７２を内筒８０の外壁に向けて付勢する。

【0025】

レール支持体８は、上方が開口した有底の矩形筒状を成す内筒８０と、内筒８０の上方の開口部分を覆う天板８１とを備える。内筒８０は、充填材としての粒状体９を収容する。粒状体９としては、例えば砂、金属球、或いはセラミック球等を用いることができる。内筒８０の底板は、複数の流出孔８０ａを備える。流出孔８０ａは、例えば内筒８０の底板の上面から底面にかけて徐々に径が小さくなる円形の貫通孔である。

【0026】

天板８１は、方形の平板である金属板８１ａと、同じく方形の平板である絶縁板８１ｂとを重ね合わせて形成される。天板８１は、内筒８０と軸心を一致させて内筒８０の上端部に固着される。天板８１に絶縁板８１ｂを含ませることで、き電電流がレール１からレール支持体８を通して地絡することを防止できる。

【0027】

絶縁板８１ｂは、取外用溝８２ａと、磁石収納部８２ｂとを上面側に備える。取外用溝８２ａは、レール１の軸に沿う方向における絶縁板８１ｂの中央付近において、レール１の軸と垂直を成す方向における絶縁板８１ｂの一端から他端にかけて延びる。磁石収納部８２ｂは、取外用溝８２ａを挟んで対になって設けられている。磁石収納部８２ｂは、レール支持体８をレール１の底面に取り付けるための永久磁石８３を収容する。

【0028】

レール支持体８は、永久磁石８３がレール１の底面に吸着することで、レール１に取り付けられる。道床設置体７は、載置板７０を道床５に埋設することで、道床５に設置される。このようにして自動沈下補正装置４は、レール１と道床５との間に配置される。レール１に取り付けられたレール支持体８は、取外用溝８２ａに専用の工具を挿入することで、レール１から容易に取り外すことができる。

【0029】

自動沈下補正装置４をレール１と道床５との間に配置した当初において、外筒７１は、内筒８０の底板が載置板７０の上面に面接触した状態で、内筒８０を収容する。このとき、流出孔８０ａは、載置板７０の上面にて塞がれる。各案内部材７２の転動体７２ａは、内筒８０に弾性接触する。内筒８０と外筒７１とは、内筒８０が各案内部材７２の転動体７２ａに案内されて相対移動可能である。

【0030】

自動沈下補正装置４の直下において道床５が沈下すると、道床設置体７が道床５とともに下降する。このとき、内筒８０が外筒７１に対して相対移動し、内筒８０の底板が載置板７０の上面から離れる。図５及び図６は、それぞれ図３及び図４に示した断面図において、内筒８０の底板が載置板７０の上面から離れた状態を示す。

【0031】

内筒８０の底板が載置板７０の上面から離れると、内筒８０の底板と載置板７０の上面との間に空隙が生じるとともに、内筒８０内の粒状体９が流出孔８０ａから流出する。流出した粒状体９は、図５及び図６に示すように、内筒８０の底板と載置板７０の上面との間の空隙を埋める。内筒８０の底板は、流出孔８０ａから流出した粒状体９を介して支持される。この結果、自動沈下補正装置４が道床５の沈下に応じて伸長し、自動沈下補正装置４の作用によりレール１が正規水準に保たれる。流出孔８０ａは内筒８０の底板の上面から底面にかけて徐々に径が小さくなるために、流出孔８０ａから一度流出した粒状体９は内筒８０内に戻り難い。したがって、レール支持体８は、粒状体９により安定して支持される。

【0032】

さらに本実施形態に係る自動沈下補正装置４乃至レール支持構造は、自動沈下補正装置４の周囲に所在する並まくらぎ２及び継目まくらぎ３における浮きまくらぎの発生を防止する作用がある。この作用につき、図７、図８及び図９を用いて説明する。

【0033】

図７は、載置板７０に代えて底面が平坦である載置板を採用した道床設置体７´を備える自動沈下補正装置４´を含むレール支持構造を示す図である。レール支持構造が備える各要素は、自動沈下補正装置４を自動沈下補正装置４´に変更した点を除き、図１及び図２に示した各要素と同様である。また、自動沈下補正装置４´が備える各要素は、載置板７０の底面形状を除き、図３〜図６を用いて説明した自動沈下補正装置４の各要素と同様である。

【0034】

図７に示すレール支持構造は、道床５が沈下した状態を示している。自動沈下補正装置４´は、道床５の沈下に応じて伸長し、載置板が道床５に接触する。したがって、自動沈下補正装置４´の作用により、レール１が正規水準に保たれる。このとき、自動沈下補正装置４´の周囲に所在する並みまくらぎ２及び継目まくらぎ３は、自動沈下補正機構を備えないために、図７に示すように浮きまくらぎとなる虞がある。この場合、車両通過時等において自動沈下補正装置４´に過度の負荷が加わり、自動沈下補正装置４´の破損や、自動沈下補正装置４´直下の道床５のさらなる沈下が生じかねない。

【0035】

図８及び図９は、本実施形態に係る自動沈下補正装置４が道床５の沈下に伴い伸長する過程を模式的に示す。図８においては、並みまくらぎ２及び継目まくらぎ３が浮きまくらぎとなっている。破線で示すエリアＳは、自動沈下補正装置４の直下に所在するバラストを表す。

【0036】

図８の状態から、自動沈下補正装置４の道床設置体７が図９における矢印Ｄ１の方向に沈み込むと、エリアＳ内のバラストには、載置板７０の傾斜面７０ａの法線方向に成分を持つ力が加わる。その結果、エリアＳ内のバラストは、矢印Ｄ２で示すように、自動沈下補正装置４に隣り合う並みまくらぎ２或いは継目まくらぎ３の底面下に向けて送り込まれる。これに伴い、並みまくらぎ２及び継目まくらぎ３の直下のバラストが矢印Ｄ３で示すように上方に押し上げられ、並みまくらぎ２及び継目まくらぎ３の底面と道床５が接触する。

【0037】

このように、本実施形態に係る自動沈下補正装置４及びレール支持構造によれば、自動沈下補正装置４の周囲に所在する並みまくらぎ２及び継目まくらぎ３が浮きまくらぎとなることを防止できる。

【0038】

さらには、並みまくらぎ２及び継目まくらぎ３が浮きまくらぎとなることを防止することにより、道床５が沈下した場合であっても、並みまくらぎ２、継目まくらぎ３、及び、自動沈下補正装置４による荷重の分担を再生できる。また、列車通過時の荷重を効果的に道床５から路盤へ伝達することができる。

【0039】

また、本実施形態においては、載置板７０が有する２つの傾斜面７０ａにより、自動沈下補正装置４の両隣に敷設された並みまくらぎ２或いは継目まくらぎ３の双方の底面下にバラストを送り込むことができる。さらに、載置板７０の底面全てを傾斜させるのではなく、頂面７０ｂを設けたことにより、道床設置体７の沈下を適度に防ぐことができる。

【0040】

本実施形態にて開示した構成は、実施段階において種々の態様に変形することができる。

【0041】

例えば本実施形態では、レール１同士の連結位置に本発明に係るレール支持構造を適用する場合を説明した。しかしながら、当該レール支持構造を例えば踏切やスラブ軌道等の直結系軌道とバラスト軌道との境界のような他の軌道構造変化箇所に適用してもよい。

【0042】

また、本実施形態では、内筒８０に収容する充填材として粒状体９を用いるとしたが、充填材として粉状体等の他の物質を用いてもよい。

【0043】

また、本実施形態では、載置板７０の底面が２つの傾斜面７０ａと頂面７０ｂとを有する傾斜形状であるとした。しかしながら、底面の傾斜形状は他の形状であってもよい。例えば傾斜形状は、道床５に沈み込む際に、隣接する並まくらぎ２或いは継目まくらぎ３の底面下にバラストを送り込む形状であれば、曲面を含む形状であってもよいし、頂面７０ｂを含まない形状であってもよい。

【0044】

また、本実施形態では、平行して走る２本のレール１毎に自動沈下補正装置４を設けるとした。しかしながら、自動沈下補正装置４を図１に示したものよりも並まくらぎ２と平行な方向に長尺に構成し、２本のレール１を横断するように自動沈下補正装置４を設けてもよい。自動沈下補正装置４が設けられるレール１の数は、３本以上であってもよい。

【0045】

また、２本或いは３本以上のレール１を支持する１本のまくらぎに自動沈下補正装置４を設けてもよい。この場合、１本のまくらぎに自動沈下補正装置４を１つのみ設けてもよいし、複数設けてもよい。１本のまくらぎに自動沈下補正装置４を複数設ける場合、各自動沈下補正装置４のうちの少なくとも２つを、並行して走る２本のレール１の直下にそれぞれ配置してもよい。なお、レールに取り付けられたまくらぎに自動沈下補正装置４を設ける場合、天板８１と当該まくらぎとを適宜の方法にて連結すればよい。またこの場合にあっては、当該まくらぎを含むものとしてレール支持体８を定義してもよい。

【0046】

また、本実施形態では、粒状体９を内筒８０の内部から外筒７１の内部へと移動させることで、沈下する道床５に道床設置体７の底面を追随させるとともにレール１を支持する機能を実現する場合を例示した。しかしながら、この機能は、他の様々な構成により実現することができる。

【0047】

例えば油圧を利用した構成により、上記機能を実現することができる。具体的には、例えば道床設置体７にシリンダを設け、このシリンダに挿入されるロッドをレール支持体８に設ける。さらに、オイルを収容したタンクを設け、このタンクとシリンダとを管路にて接続する。管路には、タンクからシリンダへのオイルの流れを許容し、シリンダからタンクへのオイルの流れを阻止する逆止弁を設ける。このような構成においては、沈下する道床５に追随して道床設置体７が降下する際に、シリンダがロッドに対して相対移動してシリンダ内の容積が増大する。これに伴いシリンダ内の圧力が低下し、タンク内のオイルがシリンダに流入する。やがてシリンダ内の圧力とタンク内の圧力が釣り合うと、オイルの流入は停止する。シリンダ内に流入したオイルは逆止弁の作用によりタンクに戻ることがない。したがって、ロッドを介してレール支持体８乃至レール１が支持される。

【0048】

また、上記機能は、ばね等による復元力を利用した構成により実現することもできる。具体的には、例えば道床設置体７の上面とレール支持体８の下面の少なくとも一方を、端部から中心に向けてこれら上面及び下面の間の距離が縮小するテーパ状に構成する。さらに、これら上面及び下面の間に、連結材によって連結された少なくとも一対の摺動ブロックを上記テーパの稜線を跨ぐように配置する。連結材は、例えば一対の摺動ブロックを互いに引き寄せる方向の復元力を持つコイルばねである。道床設置体７は、各摺動ブロックを介してレール支持体８を支持する。このような構成においては、沈下する道床５に追随して道床設置体７が降下する際に、道床設置体７の上面とレール支持体８の下面の間の距離の増加に応じた距離だけ一対の摺動ブロックが連結材によって引き寄せられる。このように引き寄せられた後の摺動ブロックを介してレール支持体８乃至レール１が支持される。

【0049】

この他、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。

【符号の説明】

【0050】

１…レール、２…並まくらぎ、３…継目まくらぎ、４…自動沈下補正装置、５…道床、６…連結板、７…道床設置体、８…レール支持体、９…粒状体、７０…載置板、７０ａ…傾斜面、７０ｂ…頂面、７１…外筒、７２…案内部材、７３…付勢部材、８０…内筒、８０ａ…流出孔、８１…天板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】