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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022175342
(43)【公開日】2022-11-25
(54)【発明の名称】鉄道用枕木
(51)【国際特許分類】
E01B 3/46 20060101AFI20221117BHJP
E01B 3/02 20060101ALI20221117BHJP
E01B 35/08 20060101ALI20221117BHJP
【ＦＩ】
E01B3/46
E01B3/02
E01B35/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021081663
(22)【出願日】2021-05-13
(71)【出願人】
【識別番号】000002174
【氏名又は名称】積水化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100147267
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 真紀子
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 康宏
【テーマコード（参考）】
2D057
【Ｆターム（参考）】
2D057AB02
(57)【要約】
【課題】劣化や振動による飛散を抑制し、且つ軌道の異常を適切に検知することができる鉄道用枕木を提供する。
【解決手段】鉄道用枕木は、直方体状の枕木本体２と、開口部３２を有し枕木本体２の内部に配置される空洞部３０と、空洞部３０に固定され、振動を測定する振動測定部１０と、空洞部３０に固定され、振動測定部１０で測定された振動データを発信する振動データ発信部２０と、開口部３２を覆うように設けられる蓋４０と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】鉄道用枕木は、直方体状の枕木本体２と、開口部３２を有し枕木本体２の内部に配置される空洞部３０と、空洞部３０に固定され、振動を測定する振動測定部１０と、空洞部３０に固定され、振動測定部１０で測定された振動データを発信する振動データ発信部２０と、開口部３２を覆うように設けられる蓋４０と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直方体状の枕木本体と、
開口部を有し前記枕木本体の内部に配置される空洞部と、
前記空洞部に固定され、振動を測定する振動測定部と、
前記空洞部に固定され、前記振動測定部で測定された振動データを発信する振動データ発信部と、
前記開口部を覆うように設けられる蓋と、
を有することを特徴とする鉄道用枕木。
開口部を有し前記枕木本体の内部に配置される空洞部と、
前記空洞部に固定され、振動を測定する振動測定部と、
前記空洞部に固定され、前記振動測定部で測定された振動データを発信する振動データ発信部と、
前記開口部を覆うように設けられる蓋と、
を有することを特徴とする鉄道用枕木。
【請求項2】
前記空洞部における正対する一方の第１の壁ともう一方の第２の壁との間で、前記振動測定部を押圧する第１突っ張り部材を有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道用枕木。
【請求項3】
前記振動測定部が振動測定本体と振動センサー部とに分離し、
前記空洞部における正対する一方の第１の壁ともう一方の第２の壁との間で、前記振動センサー部を押圧する第２突っ張り部材を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄道用枕木。
前記空洞部における正対する一方の第１の壁ともう一方の第２の壁との間で、前記振動センサー部を押圧する第２突っ張り部材を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄道用枕木。
【請求項4】
前記空洞部の底面に前記枕木本体を貫通する貫通孔を設けることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鉄道用枕木。
【請求項5】
前記開口部は前記枕木本体の上面に設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉄道用枕木。
【請求項6】
前記開口部は前記枕木本体の側面に設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉄道用枕木。
【請求項7】
前記振動測定部及び前記振動データ発信部に電力を供給する発電機を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の鉄道用枕木。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道用枕木に関する。
【背景技術】
【0002】
バラスト軌道の枕木では、バラストが磨滅したり、沈降したり、枕木底面が磨滅したりして、列車通過時に上下運動が激しくなる場合がある。鉄橋上の無道床枕木では、ねじの緩みや枕木の磨滅により列車通過時に振動が激しくなる場合がある。レール継ぎ目部では、遊間が大きくなりすぎたり、継ぎ目落ちが発生して、振動が激しくなったりする場合がある。また、レールが、磨滅により欠けたり、レールに発生する疲労損傷の一つであるシェリングを起こしたりして、振動が激しくなる場合がある。
このように軌道に異常が発生すると、振動によりその異常状態が更に酷くなり、軌道が破損したり、列車運行に支障が発生したりする。
このように軌道に異常が発生すると、振動によりその異常状態が更に酷くなり、軌道が破損したり、列車運行に支障が発生したりする。
【0003】
特許文献１には、軌道に所定間隔をあけて配置された複数の振動発電機を設置し、計測された振動の量を計測点毎に比較することで、各計測点における軌道の動的変位を推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５３９６２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一般的に、振動測定器もしくは振動発電機は、振動する物体と確実に密着して付設され、軌道に異常が起きていることを枕木の振動が大きくなっていることで検知する必要がある。また、枕木に振動測定器、データの処理装置及び発信機を長期的に付設する場合、雨水や温度変化等による劣化や振動による付設部分が外れた時の飛散が課題となる。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、劣化や振動による飛散を抑制し、且つ軌道の異常を適切に検知することができる鉄道用枕木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】
【0007】
本発明者は、上述の課題を解決すべく鋭意検討した結果、振動測定部及び当該振動測定部で測定した振動データを発信する振動データ発信部を鉄道用枕木に組み込むことを考案した。具体的には、鉄道用枕木の上面又は側面に穴（空洞部）を空け、この空洞部に振動測定部及び振動データ発信部を固定し、当該空洞部の開口部に蓋を設けることに想到した。
【0008】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
（１）本発明の一態様に係る鉄道用枕木は、
直方体状の枕木本体と、
開口部を有し前記枕木本体の内部に配置される空洞部と、
前記空洞部に固定され、振動を測定する振動測定部と、
前記空洞部に固定され、前記振動測定部で測定された振動データを発信する振動データ発信部と、
前記開口部を覆うように設けられる蓋と、
を有する。
（２）上記（１）に記載の態様において、
前記空洞部における正対する一方の第１の壁ともう一方の第２の壁との間で、前記振動測定部を押圧する第１突っ張り部材を有してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の態様において、
前記振動測定部が振動測定本体と振動センサー部とに分離し、
前記空洞部における正対する一方の第１の壁ともう一方の第２の壁との間で、前記振動センサー部を押圧する第２突っ張り部材を有してもよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の態様において、
前記空洞部の底面に前記枕木本体を貫通する貫通孔を設けてもよい。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の態様において、
前記開口部は前記枕木本体の上面に設けられてもよい。
（６）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の態様において、
前記開口部は前記枕木本体の側面に設けられてもよい。
（７）上記（１）から（６）のいずれか１項に記載の態様において、
前記振動測定部及び前記振動データ発信部に電力を供給する発電機を有してもよい。
（１）本発明の一態様に係る鉄道用枕木は、
直方体状の枕木本体と、
開口部を有し前記枕木本体の内部に配置される空洞部と、
前記空洞部に固定され、振動を測定する振動測定部と、
前記空洞部に固定され、前記振動測定部で測定された振動データを発信する振動データ発信部と、
前記開口部を覆うように設けられる蓋と、
を有する。
（２）上記（１）に記載の態様において、
前記空洞部における正対する一方の第１の壁ともう一方の第２の壁との間で、前記振動測定部を押圧する第１突っ張り部材を有してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の態様において、
前記振動測定部が振動測定本体と振動センサー部とに分離し、
前記空洞部における正対する一方の第１の壁ともう一方の第２の壁との間で、前記振動センサー部を押圧する第２突っ張り部材を有してもよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の態様において、
前記空洞部の底面に前記枕木本体を貫通する貫通孔を設けてもよい。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の態様において、
前記開口部は前記枕木本体の上面に設けられてもよい。
（６）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の態様において、
前記開口部は前記枕木本体の側面に設けられてもよい。
（７）上記（１）から（６）のいずれか１項に記載の態様において、
前記振動測定部及び前記振動データ発信部に電力を供給する発電機を有してもよい。
【発明の効果】
【0009】
本発明の上記態様によれば、劣化や振動による飛散を抑制し、且つ軌道の異常を適切に検知することができる鉄道用枕木を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態に係る鉄道用枕木の設置状態の概略を示す平面図である。
【図5】本発明の第２実施形態に係る鉄道用枕木の設置状態の概略を示す平面図である。
【図8】本発明の第３実施形態に係る鉄道用枕木の設置状態の概略を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の各実施形態に係る鉄道用枕木について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、各実施形態において共通する構成要素には同一符号を付してそれらの重複説明を省略する場合がある。
【0012】
［第１実施形態］
図１から図４を参照して第１実施形態に係る鉄道用枕木１について説明する。
各図においては、鉄道用枕木１の長手方向（一対のレール３の幅方向）をＸ方向、鉄道用枕木１の幅方向（一対のレール３の延在方向）をＹ方向、鉄道用枕木１の高さ方向（Ｘ方向及びＹ方向と垂直な方向）をＺ方向とする。鉄道用枕木１のＺ方向において、後述するタイプレート４が装着される方向が上側である。他の実施形態についても同様である。
図１から図４を参照して第１実施形態に係る鉄道用枕木１について説明する。
各図においては、鉄道用枕木１の長手方向（一対のレール３の幅方向）をＸ方向、鉄道用枕木１の幅方向（一対のレール３の延在方向）をＹ方向、鉄道用枕木１の高さ方向（Ｘ方向及びＹ方向と垂直な方向）をＺ方向とする。鉄道用枕木１のＺ方向において、後述するタイプレート４が装着される方向が上側である。他の実施形態についても同様である。
【0013】
図１は、本実施形態に係る鉄道用枕木１の設置状態の概略を示す平面図である。図２は、図１の側面図である。図１及び図２に示すように、鉄道用枕木１はタイプレート４を用いて一対のレール３に装着される。
鉄道用枕木１は、直方体状の枕木本体２と、開口部３２を有し枕木本体２の内部に配置される空洞部３０と、空洞部３０に固定され、振動を測定する振動測定部１０と、空洞部３０に固定され、振動測定部１０で測定された振動データを発信する振動データ発信部２０と、開口部３２を覆うように設けられる蓋４０と、を有する。
鉄道用枕木１は、直方体状の枕木本体２と、開口部３２を有し枕木本体２の内部に配置される空洞部３０と、空洞部３０に固定され、振動を測定する振動測定部１０と、空洞部３０に固定され、振動測定部１０で測定された振動データを発信する振動データ発信部２０と、開口部３２を覆うように設けられる蓋４０と、を有する。
【0014】
鉄道用枕木１の軌道の種類は特に問わない。例えば、バラスト上の枕木や鉄橋上の無道床枕木や分岐枕木やコンクリート直結枕木などである。
【0015】
枕木本体２は、直方体状である。枕木本体２の長手方向（一対のレール３の幅方向）がＸ方向、枕木本体２の幅方向（一対のレール３の延在方向）がＹ方向、枕木本体２の高さ方向（Ｘ方向及びＹ方向と垂直な方向）がＺ方向である。枕木本体２において、タイプレート４が装着される面が上面２ｂである。枕木本体２において、枕木本体２のＹ方向と垂直な面が側面２ａである。枕木本体２は、Ｘ方向に長い。
枕木本体２は、例えば合成枕木である。合成枕木は、例えば、ガラス繊維で補強されたウレタン発泡体で形成されている。合成枕木には、珪砂、フライアッシュやゴムチップなどの固体充填材が含まれていてもよい。また、合成枕木の一部分に、ゴムや樹脂シート等の異種材料が含まれていてもよい。具体的には、枕木本体２は、例えば、エスロン ネオランバーＦＦＵ（ＦＦＵ、Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｆｏａｍｅｄ Ｕｒｅｔｈａｎｅ、登録商標、積水化学工業株式会社製）で形成することが好ましい。エスロン ネオランバーＦＦＵは、ガラス長繊維を所定の方向（例えば、枕木本体２の長さ方向）に引き揃えて熱硬化性樹脂中に埋設し成型した熱硬化性樹脂発泡体である。
枕木本体２は、例えば合成枕木である。合成枕木は、例えば、ガラス繊維で補強されたウレタン発泡体で形成されている。合成枕木には、珪砂、フライアッシュやゴムチップなどの固体充填材が含まれていてもよい。また、合成枕木の一部分に、ゴムや樹脂シート等の異種材料が含まれていてもよい。具体的には、枕木本体２は、例えば、エスロン ネオランバーＦＦＵ（ＦＦＵ、Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｆｏａｍｅｄ Ｕｒｅｔｈａｎｅ、登録商標、積水化学工業株式会社製）で形成することが好ましい。エスロン ネオランバーＦＦＵは、ガラス長繊維を所定の方向（例えば、枕木本体２の長さ方向）に引き揃えて熱硬化性樹脂中に埋設し成型した熱硬化性樹脂発泡体である。
【0016】
なお、枕木本体２として、木枕木、プラスチック枕木等を採用してもよい。木枕木は、特に木材の種類を問わない。また、木枕木の一部に、ゴムや樹脂シート等の異種材料が含まれていてもよい。
プラスチック枕木は、熱可塑性樹脂からなる成形体で形成されている。プラスチック枕木には、珪砂、フライアッシュやゴムチップなどの固体充填材が含まれていてもよい。また、プラスチック枕木の一部分に、ゴムや樹脂シート等の異種材料が含まれていてもよい。
プラスチック枕木は、熱可塑性樹脂からなる成形体で形成されている。プラスチック枕木には、珪砂、フライアッシュやゴムチップなどの固体充填材が含まれていてもよい。また、プラスチック枕木の一部分に、ゴムや樹脂シート等の異種材料が含まれていてもよい。
【0017】
枕木本体２の内部に空洞部３０が配置される。本実施形態において、空洞部３０は、枕木本体２の上面２ｂをくり抜いて形成され、直方体状である。図２においては、空洞部３０は点線で示されている。空洞部３０は、枕木本体２の上面２ｂをくり抜いて形成されるため、上面２ｂに開口部３２を有する。ここで、くり抜いて形成されることは、実際に枕木本体２を切削して製造することに限らず、例えば、プラスチック枕木の場合、成型時に予め空洞部３０が形成されていてもよい。
空洞部３０には、装置（後述する振動測定部１０及び振動データ発信部２０等）が配置される。装置を空洞部３０に配置することで、装置の耐久性を向上させることができる。装置の耐久性を損ねる要因は、例えば、雨水や温度変化、紫外線、固定が外れて脱落する、振動などがある。その内、雨水や温度変化、紫外線、固定の脱落に対しては、空洞部３０の中に装置を配置して、開口部３２に後述する紫外線対策を施した蓋４０をすることで、対策することができる。
空洞部３０は一対のレール３の間に配置される。空洞部３０を一対のレール３の間に配置することで、空洞部３０の両側のレール３の振動を効率的に検知することができる。空洞部３０は、一対のレール３の外側に配置してもよい。一対のレール３の外側とは、Ｘ方向において一対のレール３の間（内側）と反対側である。
空洞部３０は、例えば、Ｘ方向（長さ方向）の長さは５０ｍｍから３００ｍｍ、Ｙ方向（幅方向）の長さは５０ｍｍから１５０ｍｍ、Ｚ方向（高さ方向）の長さは２０ｍｍから８０ｍｍである。
空洞部３０は直方体状でなくてもよい。例えば、空洞部３０は、円柱状、多角柱状でもよい。
空洞部３０の数は、本実施形態の図では１つだが、１つに制限するものではない。ただし、空洞部３０の数が多いと、枕木本体２の強度が低下するため、空洞部３０の数は必要最低限であることが好ましい。
空洞部３０には、装置（後述する振動測定部１０及び振動データ発信部２０等）が配置される。装置を空洞部３０に配置することで、装置の耐久性を向上させることができる。装置の耐久性を損ねる要因は、例えば、雨水や温度変化、紫外線、固定が外れて脱落する、振動などがある。その内、雨水や温度変化、紫外線、固定の脱落に対しては、空洞部３０の中に装置を配置して、開口部３２に後述する紫外線対策を施した蓋４０をすることで、対策することができる。
空洞部３０は一対のレール３の間に配置される。空洞部３０を一対のレール３の間に配置することで、空洞部３０の両側のレール３の振動を効率的に検知することができる。空洞部３０は、一対のレール３の外側に配置してもよい。一対のレール３の外側とは、Ｘ方向において一対のレール３の間（内側）と反対側である。
空洞部３０は、例えば、Ｘ方向（長さ方向）の長さは５０ｍｍから３００ｍｍ、Ｙ方向（幅方向）の長さは５０ｍｍから１５０ｍｍ、Ｚ方向（高さ方向）の長さは２０ｍｍから８０ｍｍである。
空洞部３０は直方体状でなくてもよい。例えば、空洞部３０は、円柱状、多角柱状でもよい。
空洞部３０の数は、本実施形態の図では１つだが、１つに制限するものではない。ただし、空洞部３０の数が多いと、枕木本体２の強度が低下するため、空洞部３０の数は必要最低限であることが好ましい。
【0018】
空洞部３０には、枕木本体２の振動を測定する振動測定部１０が固定される。枕木本体２の振動を正確に測定するため、振動測定部１０は空洞部３０に確実に固定されることが好ましい。振動測定部１０は、ねじや接着剤等で空洞部３０に固定する。
振動測定部１０の測定方式は特に問わない。例えば、機械式振動方式、静電容量方式、渦電流方式、圧電素子方式、レーザードップラー方式、電磁誘導方式などである。また、接触式または非接触式に関しては、接触式が望ましい。非接触式は、センサーが振動していない状態にする必要があるが、本実施形態では、振動している鉄道用枕木１に振動測定部１０を配置するために接触式が望ましい。
振動測定部１０の測定方式は特に問わない。例えば、機械式振動方式、静電容量方式、渦電流方式、圧電素子方式、レーザードップラー方式、電磁誘導方式などである。また、接触式または非接触式に関しては、接触式が望ましい。非接触式は、センサーが振動していない状態にする必要があるが、本実施形態では、振動している鉄道用枕木１に振動測定部１０を配置するために接触式が望ましい。
【0019】
振動測定は、常時実施してもよい。一方で、軌道の状態を検知する事が目的であるため、タイマーにより時間を決めて行ってもよい。例えば、列車運行の少ない深夜は測定しない、または日中の所定時間において測定する、などである。測定時間を短縮することにより、使用する電力を減少させることができる。さらに、測定によって取得するデータを減らすことで、データを格納する媒体の容量を低減させることができる。
【0020】
空洞部３０には、振動測定部１０で測定された振動データを発信する振動データ発信部２０が固定される。振動データ発信部２０は、振動データを、軌道保線を担当する部門の受信機に発信する。振動データ発信部２０は、ねじや接着剤等で空洞部３０に固定する。
測定された振動データは、一旦振動データ発信部２０に格納してから、時間を決めて発信しても良い。例えば、毎日振動データを発信しても良いし、週１回など期間をあけて発信しても良い。または、測定された振動データを振動データ発信部２０に格納せずにそのまま発信してもよい。
振動データを格納して発信する場合、得られた振動データをそのまま発信してもよいし、得られた振動データのうち、一定の物理量以上の振動データを発信してもよいし、得られた最大の物理量の振動データを発信してもよい。ここで言う物理量とは、振動の加速度、速度、または振幅を表す。一定の物理量以上の振動データを発信する場合や最大の物理量の振動データを発信する場合、振動の周波数は、一定の周波数の範囲のものを選択することが望ましい。その理由は、軌道で発生する振動は、一定の周波数の範囲であるので、それ以外の周波数は、列車による振動ではない可能性が考えられるからである。
送信データの送信方法は、特に問わない。例えば、電話回線、インターネット経由、無線、有線などである。
測定された振動データは、一旦振動データ発信部２０に格納してから、時間を決めて発信しても良い。例えば、毎日振動データを発信しても良いし、週１回など期間をあけて発信しても良い。または、測定された振動データを振動データ発信部２０に格納せずにそのまま発信してもよい。
振動データを格納して発信する場合、得られた振動データをそのまま発信してもよいし、得られた振動データのうち、一定の物理量以上の振動データを発信してもよいし、得られた最大の物理量の振動データを発信してもよい。ここで言う物理量とは、振動の加速度、速度、または振幅を表す。一定の物理量以上の振動データを発信する場合や最大の物理量の振動データを発信する場合、振動の周波数は、一定の周波数の範囲のものを選択することが望ましい。その理由は、軌道で発生する振動は、一定の周波数の範囲であるので、それ以外の周波数は、列車による振動ではない可能性が考えられるからである。
送信データの送信方法は、特に問わない。例えば、電話回線、インターネット経由、無線、有線などである。
【0021】
開口部３２を覆うように蓋４０が設けられる。蓋４０は、例えばねじで枕木本体２に固定する。蓋４０と枕木本体２との接触部分には、例えばシール用ゴムパッキンを配置することで、空洞部３０に水等の浸入を低減することができる。蓋４０は、水が浸透しないものが望ましい。また、蓋４０は、熱伝導率の低いもの、例えばプラスチック製、ガラスウール、または発泡体を内側に配した材料が望ましい。また蓋４０は、耐紫外線を施した材料が望ましい。
【0022】
上述のように、本実施形態に係る鉄道用枕木１は、振動測定部１０及び振動データ発信部２０が枕木本体２の空洞部３０に固定されている。これにより、軌道の異常を適切に検知することができる。さらに、本実施形態に係る鉄道用枕木１は、空洞部３０の開口部３２を覆うように蓋４０が設けられている。これにより、雨水や温度変化等による劣化や振動による飛散を抑制することができる。
【0023】
一方で、上述のように振動測定部１０をねじや接着剤等で空洞部３０に固定した場合、長期的には固定部が緩むおそれがある。鉄道用枕木１の振動をより正確に測定するため、振動測定部１０をより的確に固定することが望ましい。このために、振動測定部１０を押圧する第１突っ張り部材５０を設けてもよい。具体的には、図３及び図４に示すように、空洞部３０における正対する一方の第１の壁３３ともう一方の第２の壁３４との間で、振動測定部１０を押圧する第１突っ張り部材５０を有してもよい。第１突っ張り部材５０は、例えば、くさび、バネである。
図３及び図４では、Ｙ方向において第１の壁３３と第２の壁３４が正対している。図３及び図４では、第１の壁３３に振動測定部１０が当接し、第２の壁３４に第１突っ張り部材５０が当接している。第２の壁３４からの反力により第１突っ張り部材５０が振動測定部１０を第１の壁３３に押圧する。押圧する圧力は、望ましくは０．０３ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下である。押圧する圧力が０．０３ＭＰａ未満では固定する効果が小さく、１．５ＭＰａ超では枕木本体２が変形してしまうおそれがある。押圧する圧力は、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下である。
図３及び図４では、Ｙ方向において第１の壁３３と第２の壁３４が正対している。図３及び図４では、第１の壁３３に振動測定部１０が当接し、第２の壁３４に第１突っ張り部材５０が当接している。第２の壁３４からの反力により第１突っ張り部材５０が振動測定部１０を第１の壁３３に押圧する。押圧する圧力は、望ましくは０．０３ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下である。押圧する圧力が０．０３ＭＰａ未満では固定する効果が小さく、１．５ＭＰａ超では枕木本体２が変形してしまうおそれがある。押圧する圧力は、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下である。
【0024】
このように、第１の壁３３と第２の壁３４との間において、第１突っ張り部材５０により振動測定部１０を押圧することにより、振動測定部１０をより確実に固定することができ、さらに、軌道の異常を適切に検知することができる。
【0025】
空洞部３０の底面３５には、枕木本体２を貫通する貫通孔３１を設けてもよい。空洞部３０の内部に水が溜まった場合に、貫通孔３１から水を抜くことができる。貫通孔３１の直径は、５ｍｍから２０ｍｍである。空洞部３０の底面３５は、空洞部３０の底部の面であり、空洞部３０の下側の面である。
貫通孔３１の数は、本実施形態の図では１つだが、１つに制限するものではない。
貫通孔３１の数は、本実施形態の図では１つだが、１つに制限するものではない。
【0026】
鉄道用枕木１は、振動測定部１０及び振動データ発信部２０に電力を供給する発電機６０を有してもよい。発電機６０の種類は、特に問わない。例えば、太陽電池、圧電素子による振動発電機、電磁誘導による振動発電機などである。発電機６０が太陽電池の場合、配置する場所は、枕木本体２の上面２ｂが望ましい。発電機６０が振動発電機の場合、配置場所は特に問わず、振動測定部１０等を配置している空洞部３０の内部に配置してもよい。
【0027】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について以下に説明を行う。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、その他同一構成については同一符号を用いるなどして重複説明を省略する。
本発明の第２実施形態について以下に説明を行う。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、その他同一構成については同一符号を用いるなどして重複説明を省略する。
【0028】
図５から図７を参照して本実施形態に係る鉄道用枕木１Ａについて説明する。図５は、本実施形態に係る鉄道用枕木１Ａの設置状態の概略を示す平面図である。上述の第１実施形態では、振動測定部１０が第１突っ張り部材５０によって押圧されるが、本実施形態では、振動測定部１０の振動センサー部１２が第２突っ張り部材５１によって押圧される点において、第１実施形態と相違する。具体的には、本実施形態に係る鉄道用枕木１Ａは、振動測定部１０が振動測定本体１１と振動センサー部１２とに分離する場合であり、空洞部３０における正対する一方の第１の壁３３ともう一方の第２の壁３４との間で、振動センサー部１２を押圧する第２突っ張り部材５１を有する。
【0029】
図６及び図７に示すように、振動測定部１０が振動測定本体１１と振動センサー部１２とに分離する。振動センサー部１２は枕木本体２の振動を検知する。
振動測定の方式は、機械式、電磁式、圧電式、光学式があり、機械式は、バネ等が内部に内蔵されている方式、電磁式はピックアップコイルを使用して振動を電気的に検出する方式、圧電式は圧電素子を使用して振動を電気的に検出する方式、光学式はレーザーを使用して振動を光学的に検出する方式である。機械式は、振動の大きさの精度が低い為、好ましくない。また、光学式は、センサー自体が振動する為に好ましくない。他の方式はいずれでも構わない。
従って振動測定本体１１は、例えば電磁式、圧電式であり、振動センサーの検出した数値を増幅したり、加工したりする機能を有する。加工とは、例えば、検出した振動加速度を変位に加工したり、設定した周波数の範囲内の振動のみを抜き出したりすることである。振動測定本体１１は、ねじや接着剤等で空洞部３０に固定する。振動測定本体１１は空洞部３０に確実に固定されることが好ましい。
振動センサー部１２は、例えば、電磁式では動的速度センサー、圧電式では圧電式加速度センサーである。振動センサー部１２で振動を検知するため、振動センサー部１２も空洞部３０に確実に固定されることが好ましい。振動センサー部１２をねじや接着剤等で空洞部３０に固定した場合、長期的には固定部が緩むおそれがある。振動センサー部１２をより確実に固定するために、振動センサー部１２を押圧する第２突っ張り部材５１を設ける。具体的には、図６及び図７に示すように、空洞部３０における正対する一方の第１の壁３３ともう一方の第２の壁３４との間で、振動センサー部１２を押圧する第２突っ張り部材５１を設ける。第２突っ張り部材５１は、例えば、くさび、バネである。
図６及び図７では、Ｙ方向において第１の壁３３と第２の壁３４が正対している。図６及び図７では、第１の壁３３に振動センサー部１２が当接し、第２の壁３４に第２突っ張り部材５１が当接している。第２の壁３４からの反力により第２突っ張り部材５１が振動センサー部１２を押圧する。押圧する圧力は望ましくは０．０３ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下である。押圧する圧力が０．０３ＭＰａ未満では固定する効果が小さく、１．５ＭＰａ超では枕木本体２が変形してしまうおそれがある。押圧する圧力は、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下である。
振動測定の方式は、機械式、電磁式、圧電式、光学式があり、機械式は、バネ等が内部に内蔵されている方式、電磁式はピックアップコイルを使用して振動を電気的に検出する方式、圧電式は圧電素子を使用して振動を電気的に検出する方式、光学式はレーザーを使用して振動を光学的に検出する方式である。機械式は、振動の大きさの精度が低い為、好ましくない。また、光学式は、センサー自体が振動する為に好ましくない。他の方式はいずれでも構わない。
従って振動測定本体１１は、例えば電磁式、圧電式であり、振動センサーの検出した数値を増幅したり、加工したりする機能を有する。加工とは、例えば、検出した振動加速度を変位に加工したり、設定した周波数の範囲内の振動のみを抜き出したりすることである。振動測定本体１１は、ねじや接着剤等で空洞部３０に固定する。振動測定本体１１は空洞部３０に確実に固定されることが好ましい。
振動センサー部１２は、例えば、電磁式では動的速度センサー、圧電式では圧電式加速度センサーである。振動センサー部１２で振動を検知するため、振動センサー部１２も空洞部３０に確実に固定されることが好ましい。振動センサー部１２をねじや接着剤等で空洞部３０に固定した場合、長期的には固定部が緩むおそれがある。振動センサー部１２をより確実に固定するために、振動センサー部１２を押圧する第２突っ張り部材５１を設ける。具体的には、図６及び図７に示すように、空洞部３０における正対する一方の第１の壁３３ともう一方の第２の壁３４との間で、振動センサー部１２を押圧する第２突っ張り部材５１を設ける。第２突っ張り部材５１は、例えば、くさび、バネである。
図６及び図７では、Ｙ方向において第１の壁３３と第２の壁３４が正対している。図６及び図７では、第１の壁３３に振動センサー部１２が当接し、第２の壁３４に第２突っ張り部材５１が当接している。第２の壁３４からの反力により第２突っ張り部材５１が振動センサー部１２を押圧する。押圧する圧力は望ましくは０．０３ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下である。押圧する圧力が０．０３ＭＰａ未満では固定する効果が小さく、１．５ＭＰａ超では枕木本体２が変形してしまうおそれがある。押圧する圧力は、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下である。
【0030】
このように、第１の壁３３と第２の壁３４との間において、第２突っ張り部材５１により振動センサー部１２を押圧することにより、振動センサー部１２をより確実に固定することができ、軌道の異常を適切に検知することができる。
【0031】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について以下に説明を行う。本実施形態の説明では、上記第２実施形態と異なる点を中心に説明し、その他同一構成については同一符号を用いるなどして重複説明を省略する。
本発明の第３実施形態について以下に説明を行う。本実施形態の説明では、上記第２実施形態と異なる点を中心に説明し、その他同一構成については同一符号を用いるなどして重複説明を省略する。
【0032】
図８から図１１を参照して本実施形態に係る鉄道用枕木１Ｂについて説明する。図８は、本実施形態に係る鉄道用枕木１Ｂの設置状態の概略を示す平面図である。上述の第２実施形態では、空洞部３０は枕木本体２の上面２ｂをくり抜いて形成されるため、上面２ｂに開口部３２を有するが、本実施形態では、空洞部３０Ａは枕木本体２の側面２ａをくり抜いて形成されるため、側面２ａに開口部３２Ａを有する点において、第２実施形態と相違する。側面２ａは、枕木本体２において、枕木本体２のＹ方向と垂直な面である。
【0033】
図８及び図９に示すように、本実施形態では、空洞部３０Ａは、枕木本体２の側面２ａをくり抜いて形成され、直方体状である。図８においては、空洞部３０Ａは点線で示されている。空洞部３０Ａは枕木本体２の側面２ａをくり抜いて形成されるため、開口部３２Ａは枕木本体２の側面２ａに設けられる。
本実施形態に係る鉄道用枕木１Ｂは、図１０及び図１１に示すように、第２実施形態と同様に、振動測定部１０が振動測定本体１１と振動センサー部１３とに分離し、空洞部３０Ａにおける正対する一方の第１の壁３３Ａともう一方の第２の壁３４Ａとの間で、振動センサー部１３を押圧する第３突っ張り部材５２を有する。
本実施形態に係る鉄道用枕木１Ｂは、図１０及び図１１に示すように、第２実施形態と同様に、振動測定部１０が振動測定本体１１と振動センサー部１３とに分離し、空洞部３０Ａにおける正対する一方の第１の壁３３Ａともう一方の第２の壁３４Ａとの間で、振動センサー部１３を押圧する第３突っ張り部材５２を有する。
【0034】
振動測定本体１１は、ねじや接着剤等で空洞部３０Ａに固定する。振動測定本体１１は空洞部３０Ａに確実に固定されることが好ましい。
振動センサー部１３で振動を検知するため、振動センサー部１３も空洞部３０Ａに確実に固定されることが好ましい。振動センサー部１３をねじや接着剤等で空洞部３０Ａに固定した場合、長期的には固定部が緩むおそれがある。振動センサー部１３をより確実に固定するために、振動センサー部１３を押圧する第３突っ張り部材５２を設ける。具体的には、図１０及び図１１に示すように、空洞部３０Ａにおける正対する一方の第１の壁３３Ａともう一方の第２の壁３４Ａとの間で、振動センサー部１３を押圧する第３突っ張り部材５２を設ける。第３突っ張り部材５２は、例えば、くさび、バネである。
図１０及び図１１では、Ｚ方向において第１の壁３３Ａと第２の壁３４Ａが正対している。図１０及び図１１では、第１の壁３３Ａに振動センサー部１３が当接し、第２の壁３４Ａに第３突っ張り部材５２が当接している。第２の壁３４Ａからの反力により第３突っ張り部材５２が振動センサー部１３を押圧する。押圧する圧力は、望ましくは０．０３ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下である。押圧する圧力が０．０３ＭＰａ未満では固定する効果が小さく、１．５ＭＰａ超では枕木本体２が変形してしまうおそれがある。押圧する圧力は、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下である。
振動センサー部１３で振動を検知するため、振動センサー部１３も空洞部３０Ａに確実に固定されることが好ましい。振動センサー部１３をねじや接着剤等で空洞部３０Ａに固定した場合、長期的には固定部が緩むおそれがある。振動センサー部１３をより確実に固定するために、振動センサー部１３を押圧する第３突っ張り部材５２を設ける。具体的には、図１０及び図１１に示すように、空洞部３０Ａにおける正対する一方の第１の壁３３Ａともう一方の第２の壁３４Ａとの間で、振動センサー部１３を押圧する第３突っ張り部材５２を設ける。第３突っ張り部材５２は、例えば、くさび、バネである。
図１０及び図１１では、Ｚ方向において第１の壁３３Ａと第２の壁３４Ａが正対している。図１０及び図１１では、第１の壁３３Ａに振動センサー部１３が当接し、第２の壁３４Ａに第３突っ張り部材５２が当接している。第２の壁３４Ａからの反力により第３突っ張り部材５２が振動センサー部１３を押圧する。押圧する圧力は、望ましくは０．０３ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下である。押圧する圧力が０．０３ＭＰａ未満では固定する効果が小さく、１．５ＭＰａ超では枕木本体２が変形してしまうおそれがある。押圧する圧力は、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下である。
【0035】
このように、第１の壁３３Ａと第２の壁３４Ａとの間において、第３突っ張り部材５２により振動センサー部１２を押圧することにより、振動センサー部１３をより確実に固定することができ、軌道の異常を適切に検知することができる。
【0036】
上述の第３実施形態においては、振動測定部１０が振動測定本体１１と振動センサー部１３とに分離するが、第１実施形態のように振動測定部１０が振動測定本体１１と振動センサー部１３とに分離しなくてもよい。すなわち、振動測定部１０が第１の壁３３Ａと第２の壁３４Ａとの間において第３突っ張り部材５２によって押圧されてもよい。
【実施例0037】
以下、実施例について説明するが、本開示に係る鉄道用枕木は以下の実施例に限定されるものではない。
【0038】
［実施例１］
以下、発明例１として上述の第２実施形態の鉄道用枕木１Ａを用いて、下記の条件で検証した結果の一例について説明する。
（１）枕木本体２：ガラス繊維補強発泡ウレタン（比重０．７４）、バラスト軌道上の枕木
（２）振動測定部１０：振動測定本体１１と振動センサー部１２に分離する圧電式振動計
（３）振動データ発信部２０：無線式
（４）発電機６０：枕木本体２の上面２ｂに配置した太陽電池
（５）空洞部３０（枕木本体２上面２ｂに配置）：Ｚ方向３０ｍｍ、Ｙ方向５０ｍｍ、Ｘ方向１００ｍｍ
（６）貫通孔３１：φ１０ｍｍ
（７）蓋４０：Ｚ方向２０ｍｍ、Ｙ方向１００ｍｍ、長さＸ方向１５０ｍｍのガラス長繊維発泡ウレタン（比重０．７４）
以下、発明例１として上述の第２実施形態の鉄道用枕木１Ａを用いて、下記の条件で検証した結果の一例について説明する。
（１）枕木本体２：ガラス繊維補強発泡ウレタン（比重０．７４）、バラスト軌道上の枕木
（２）振動測定部１０：振動測定本体１１と振動センサー部１２に分離する圧電式振動計
（３）振動データ発信部２０：無線式
（４）発電機６０：枕木本体２の上面２ｂに配置した太陽電池
（５）空洞部３０（枕木本体２上面２ｂに配置）：Ｚ方向３０ｍｍ、Ｙ方向５０ｍｍ、Ｘ方向１００ｍｍ
（６）貫通孔３１：φ１０ｍｍ
（７）蓋４０：Ｚ方向２０ｍｍ、Ｙ方向１００ｍｍ、長さＸ方向１５０ｍｍのガラス長繊維発泡ウレタン（比重０．７４）
【0039】
振動測定本体１１及び振動データ発信部２０は、ねじ及び接着剤で空洞部３０の底面に固定した。空洞部３０の第１の壁３３に振動センサー部１２を当接し、第２の壁３４に第２突っ張り部材５１を配置して、振動センサー部１２を第１の壁３３に押圧させた。押圧する圧力は０．１ＭＰａとした。枕木本体２の上面２ｂの開口部３２を覆うように蓋４０を枕木本体２にねじ止めした。蓋４０と枕木本体２の接触部分には、シール用ゴムパッキンを配置した。蓋４０の表面には、耐紫外線用にアクリルウレタン塗料を塗布した。振動測定部１０では、タイマーにより毎日午前７時から午前１０時までの振動を測定し、その日の振動の最大変位を振動配信データ部から発信した。
【0040】
［実施例２］
以下、発明例２として上述の第３実施形態の鉄道用枕木１Ｂを用いて、下記の条件で検証した結果の一例について説明する。
（１）枕木本体２：ガラス繊維補強発泡ウレタン（比重０．７４）、バラスト軌道上の枕木
（２）振動測定部１０：振動測定本体１１と振動センサー部１３に分離する圧電式振動計
（３）振動データ発信部２０：無線式
（４）発電機６０：枕木本体２の上面２ｂに配置した太陽電池
（５）空洞部３０Ａ（枕木本体２側面２ａに配置）：Ｚ方向３０ｍｍ、Ｙ方向５０ｍｍ、Ｘ方向１００ｍｍ
（６）貫通孔３１：φ１０ｍｍ
（７）蓋４１：Ｚ方向１００ｍｍ、Ｙ方向２０ｍｍ、Ｘ方向１５０ｍｍのガラス長繊維発泡ウレタン（比重０．７４）
以下、発明例２として上述の第３実施形態の鉄道用枕木１Ｂを用いて、下記の条件で検証した結果の一例について説明する。
（１）枕木本体２：ガラス繊維補強発泡ウレタン（比重０．７４）、バラスト軌道上の枕木
（２）振動測定部１０：振動測定本体１１と振動センサー部１３に分離する圧電式振動計
（３）振動データ発信部２０：無線式
（４）発電機６０：枕木本体２の上面２ｂに配置した太陽電池
（５）空洞部３０Ａ（枕木本体２側面２ａに配置）：Ｚ方向３０ｍｍ、Ｙ方向５０ｍｍ、Ｘ方向１００ｍｍ
（６）貫通孔３１：φ１０ｍｍ
（７）蓋４１：Ｚ方向１００ｍｍ、Ｙ方向２０ｍｍ、Ｘ方向１５０ｍｍのガラス長繊維発泡ウレタン（比重０．７４）
【0041】
振動測定本体１１及び振動データ発信部２０は、ねじ及び接着剤で空洞部３０Ａの底面に固定した。空洞部３０Ａの第１の壁３３Ａに振動センサー部１３を当接し、第２の壁３４あに第３突っ張り部材５２を配置して、振動センサー部１３を第１の壁３３Ａに押圧させた。押圧する圧力は０．１ＭＰａとした。枕木本体２の側面２ａの開口部３２Ａを覆うように蓋４１を枕木本体２にねじ止めした。蓋４１と枕木本体２の接触部分には、シール用ゴムパッキンを配置した。蓋４１の表面には、耐紫外線用にアクリルウレタン塗料を塗布した。振動測定部１０では、タイマーにより毎日午前７時から午前１０時までの振動を測定し、その日の振動の最大変位を振動配信データ部から発信した。
【0042】
［比較例１］
以下、比較例の一例について説明する。
（１）枕木本体：ガラス繊維補強発泡ウレタン（比重０．７４）、バラスト軌道上の枕木
（２）振動測定部：振動測定本体と振動センサー部に分離する圧電式振動計
（３）振動データ発信部：無線式
（４）発電機：枕木本体の上面に配置した太陽電池
（５）空洞部なしで、枕木上面に振動測定本体、振動センサー部を配置
以下、比較例の一例について説明する。
（１）枕木本体：ガラス繊維補強発泡ウレタン（比重０．７４）、バラスト軌道上の枕木
（２）振動測定部：振動測定本体と振動センサー部に分離する圧電式振動計
（３）振動データ発信部：無線式
（４）発電機：枕木本体の上面に配置した太陽電池
（５）空洞部なしで、枕木上面に振動測定本体、振動センサー部を配置
【0043】
振動測定本体及び振動データ発信部は、ねじ及び接着剤で枕木上面に固定した。振動センサー部は、ねじで枕木上面に固定した押さえ金具で枕木上面に押圧させた。押圧する圧力は０．１ＭＰａとした。振動測定部では、タイマーにより毎日午前７時から午前１０時までの振動を測定し、その日の振動の最大変位を振動配信データ部から発信した。
【0044】
発明例１においては、振動測定本体１１、振動センサー部１２、及び振動データ発信部２０を空洞部３０に固定し、第２突っ張り部材５１で振動センサー部１２を押圧した。発明例２においては、振動測定本体１１、振動センサー部１３、及び振動データ発信部２０を空洞部３０Ａに固定し、第３突っ張り部材５２で振動センサー部１３を押圧した。
このような構成により、振動センサー部１２，１３を確実に固定することができ、軌道の異常を適切に検知できた。また、空洞部３０，３０Ａの開口部３２，３２Ａを覆うように蓋４０，４１を設けたので、雨水や温度変化等による劣化や振動による飛散を抑制することができた。
このような構成により、振動センサー部１２，１３を確実に固定することができ、軌道の異常を適切に検知できた。また、空洞部３０，３０Ａの開口部３２，３２Ａを覆うように蓋４０，４１を設けたので、雨水や温度変化等による劣化や振動による飛散を抑制することができた。
【0045】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲が上記実施形態のみに限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0046】
例えば、貫通孔３１はなくてもよい。振動測定部１０を枕木本体２の長手方向（Ｘ方向）に突っ張り部材で押圧してもよい。振動センサー部１２を枕木本体２の長手方向（Ｘ方向）に突っ張り部材で押圧してもよい。突っ張り部材はなくてもよい。発電機６０はなくてもよい。
【符号の説明】
【0047】
１ 鉄道用枕木
２ 枕木本体
３ レール
４ タイプレート
１０ 振動測定部
１１ 振動測定本体
１２，１３ 振動センサー部
２０ 振動データ発信部
３０，３０Ａ 空洞部
３１ 貫通孔
３２，３２Ａ 開口部
３３，３３Ａ 第１の壁
３４，３４Ａ 第２の壁
３５ 底面
４０，４１ 蓋
５０ 第１突っ張り部材
５１ 第２突っ張り部材
５２ 第３突っ張り部材
２ 枕木本体
３ レール
４ タイプレート
１０ 振動測定部
１１ 振動測定本体
１２，１３ 振動センサー部
２０ 振動データ発信部
３０，３０Ａ 空洞部
３１ 貫通孔
３２，３２Ａ 開口部
３３，３３Ａ 第１の壁
３４，３４Ａ 第２の壁
３５ 底面
４０，４１ 蓋
５０ 第１突っ張り部材
５１ 第２突っ張り部材
５２ 第３突っ張り部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】