特開 2024-20836 トングレールの製造方法

(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】P2024020836

(43)【公開日】2024-02-15

(54)【発明の名称】トングレールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   E01B 7/02 20060101AFI20240207BHJP

【ＦＩ】

E01B7/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022123319

(22)【出願日】2022-08-02

(71)【出願人】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】三輪 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】藤川 浩理

(57)【要約】

【課題】交換周期を伸ばすことができるトングレールの製造方法を提供する。
【解決手段】本開示は、鉄道の分岐器を構成する基本レールの側面に接触するように構成されたトングレールの製造方法である。トングレールの製造方法は、トングレールの形状を決定する工程を備える。決定する工程では、トングレールの頂面の幅を、分岐器における鉄道車両の車輪の横動遊間が、分岐器に接続される一般軌道における車輪の横動遊間以上となる大きさとする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道の分岐器を構成する基本レールの側面に接触するように構成されたトングレールの製造方法であって、
前記トングレールの形状を決定する工程を備え、
前記決定する工程では、前記トングレールの頂面の幅を、前記分岐器における鉄道車両の車輪の横動遊間が、前記分岐器に接続される一般軌道における前記車輪の横動遊間以上となる大きさとする、トングレールの製造方法。

【請求項2】

前記トングレールは、
前記基本レールの側面に接触するように構成された第１面と、
前記基本レールの幅方向において前記第１面の反対側に設けられた第２面と、
を有し、
前記決定する工程では、前記第２面を前記トングレールの頂面から連続する平面とする、請求項１に記載のトングレールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、トングレールの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の分岐路は、基本レールと、転轍機によって操作されるトングレールとによって構成される（特許文献１参照）。トングレールは、軌道の切り替えに伴って基本レールと接触する位置と、基本レールから離れた位置とに移動する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２４５５３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

トングレールには、鉄道車両の車輪との接触により摩耗が発生する。そのため、トングレールは一定の周期で交換が必要である。トングレールの交換周期を伸ばすには、トングレールの頂部の幅を大きくすることが考えられるが、トングレールの安易な形状変更は車両の安全走行に影響を及ぼす。

【0005】

本開示の一局面は、交換周期を伸ばすことができるトングレールの製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、鉄道の分岐器を構成する基本レールの側面に接触するように構成されたトングレールの製造方法である。トングレールの製造方法は、トングレールの形状を決定する工程を備える。決定する工程では、トングレールの頂面の幅を、分岐器における鉄道車両の車輪の横動遊間が、分岐器に接続される一般軌道における車輪の横動遊間以上となる大きさとする。

【0007】

このような構成によれば、安全走行への影響を避けつつ、トングレールの頂部の幅を最大化することができる。なお、例えば、特許第２５５４９８７号、特開２００７－１６９９９７号公報、「分岐器の構造と保守」（佐藤泰生著、第２版、平成２３年６月１０日、ｐ３８－４１）、「分岐器とＥＪ」（北方常治著、昭和４８年８月３０日、ｐ８４－９１）等に開示されるように、これまでのトングレールの設計思想では横動遊間を用いる着想は存在しない。

【0008】

本開示の一態様では、トングレールは、基本レールの側面に接触するように構成された第１面と、基本レールの幅方向において第１面の反対側に設けられた第２面と、を有してもよい。決定する工程では、第２面をトングレールの頂面から連続する平面としてもよい。このような構成によれば、トングレールの成形コストが低減できると共に、トングレールの頂部における応力集中を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１Ａは、実施形態における基本レール及びトングレールの模式的な平面図であり、図１Ｂは、図１Ａのトングレールの模式的な側面図である。

【図2】図２Ａは、図１ＡのＩＩＡ－ＩＩＡ線での模式的な断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの頂点近傍の模式的な部分断面図である。

【図3】図３は、実施形態におけるトングレールの製造方法を示すフローチャートである。

【図4】図４は、鉄道車両の車輪の中心軸を含む仮想面における模式的な部分断面図である。

【図5】図５は、基本レール、トングレール及びフランジを示す模式的な部分断面図である。

【図6】図６は、フランジのトングレールに対する左右変位を示す模式的な断面図である。

【図7】図７は、フランジの対向基本レールに対する左右変位を示す模式的な断面図である。

【図8】図８は、図２Ｂとは異なる実施形態におけるトングレールの模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
本実施形態のトングレールの製造方法は、図１Ａ及び図１Ｂに示すトングレール２０を得る目的で実施される。

【0011】

＜トングレール＞
トングレール２０は、鉄道の軌道における分岐器に設けられる。分岐器は、軌道を分岐させる構造物である。分岐路は、基本レール１０と、トングレール２０と、転轍機（図示省略）とを備える。

【0012】

基本レール１０は、分岐器において固定されたレールである。図１Ａでは、１つの基本レール１０のみが図示されているが、分岐器は、この基本レール１０と対となる対向基本レールを有する。

【0013】

トングレール２０は、基本レール１０に対し移動可能なレールである。図１Ａでは、１つのトングレール２０のみが図示されているが、分岐器は、このトングレール２０と対となる対向トングレールを有する。

【0014】

トングレール２０は、基本レール１０にレール幅方向内側から接触するように構成された連結端２０Ａを有する。トングレール２０は、転轍機によって連結端２０Ａが基本レール１０に接触する位置と、連結端２０Ａが基本レール１０から離れた位置とに移動する。トングレール２０の高さは、連結端２０Ａから離れるにつれて大きくなる。

【0015】

図２Ａに示すように、トングレール２０は、第１面２１と、第２面２２と、頂面２３とを有する。

【0016】

第１面２１は、トングレール２０のレール幅方向外側の側面を構成している。第１面２１は、基本レール１０の側面１１に接触するように構成されている。第１面２１は、下方に向かうに連れてレール幅方向外側に向かうように傾斜した平面である。基本レール１０の側面１１は、基本レール１０のトングレール２０が接触する部位に設けられた傾斜面である。側面１１は、第１面２１と平行な平面である。

【0017】

第１面２１は、頂面２３の幅方向内側の端から基本レール１０の側面１１の下方まで延伸している。第１面２１の水平方向に対する第１傾斜角度Θ１は、例えば約７２°である。なお、第１面２１は、必ずしも水平方向に対し傾斜している必要はなく、鉛直面であってもよい。

【0018】

第２面２２は、トングレール２０のレール幅方向内側の側面を構成している。第２面２２は、基本レール１０の幅方向（つまりレール幅方向）において第１面２１の反対側に設けられている。第２面２２は、下方に向かうに連れてレール幅方向内側に向かう（つまり基本レール１０から離れる）ように傾斜した平面である。

【0019】

第２面２２は、頂面２３の幅方向内側の端から鉄道車両の車輪（つまりフランジ）の下端が通過する位置よりも下方まで延伸している。第２面２２の水平方向に対する第２傾斜角度Θ２は、例えば、７９°以上８１°以下である。

【0020】

頂面２３は、トングレール２０の最上面を構成している。頂面２３は、水平方向と略平行な平面である。

【0021】

トングレール２０の幅（つまり、第１面２１と第２面２２との水平方向の距離）は、頂面２３から下方に向かって大きくなっている。また、図１Ａに示すように、頂面２３の幅は、連結端２０Ａから離れるに連れて大きくなっている。

【0022】

＜トングレールの製造方法＞
本実施形態のトングレールの製造方法は、図３に示すように、決定工程Ｓ１０と、成形工程Ｓ２０とを備える。

【0023】

＜決定工程＞
本工程では、トングレール２０の形状を決定する。具体的には、トングレール２０の断面形状に含まれる第２面２２及び頂面２３の形状を決定する。

【0024】

第２面２２の形状決定では、図４に示す鉄道車両の車輪１０１が有するフランジ１０２Ｂの形状を用いる。車輪１０１は、円環状のリム部１０２と、リム部１０２の内側に配置された円盤状の板部１０３とを備える。リム部１０２は、踏面１０２Ａと、フランジ１０２Ｂとを有する。

【0025】

図５に示すように、踏面１０２Ａは、基本レール１０の最上面に接触する。フランジ１０２Ｂは、トングレール２０における頂面２３と第２面２２との連結部（つまり頂面２３の内縁）に接触する。フランジ１０２Ｂのトングレール２０との接触部Ｐは、摩耗によって削られる。

【0026】

接触部Ｐの水平方向に対する第３傾斜角度φは、摩耗によって一定の範囲に収斂する。第３傾斜角度φは、フランジ１０２Ｂの内側の面（つまりレールとの対向面）のうち図５において直線と見なせる部分の水平方向に対する角度である。フランジ１０２Ｂの内側の面に直線と見なせる部分が複数含まれる場合には、これらの部分の水平方向に対する角度のうち、最も大きいものを第３傾斜角度φとする。第３傾斜角度φは、例えば７３°である。

【0027】

本工程では、接触部Ｐの水平方向に対する傾斜角度φに基づいて、第２面２２の水平方向に対する第２傾斜角度Θ２を決定する。すなわち、第２傾斜角度Θ２を第３傾斜角度φの最大値以上としつつ、できるだけ第３傾斜角度φの最大値に近づけた（つまり小さくした）値とする。具体的には、本工程では、第２面２２の水平方向に対する第２傾斜角度Θ２を７３°以上８１°以下とする。

【0028】

また、本工程では、第２面２２を頂面２３から連続する平面として設計する。さらに、本工程では、頂面２３の幅を、分岐器における鉄道車両の車輪の横動遊間が、分岐器に接続される一般軌道における車輪の横動遊間以上となる大きさとする。

【0029】

横動遊間は、鉄道車両の直線静止状態における、フランジとレールとの間の水平方向の隙間の大きさである。分岐器における横動遊間は、図６に示す鉄道車両の一方の車輪１０１におけるフランジ１０２Ｂのトングレール２０に対する左右変位Ｄ１と、図７に示す他方の車輪１０１におけるフランジ１０２Ｂの対向基本レール３０に対する左右変位Ｄ２との和である。なお、対向トングレール４０は、対向基本レール３０の内側に配置されている。

【0030】

左右変位Ｄ１，Ｄ２は、車輪１０１とレールとの接触幾何学を用いて求められる（例えば、「鉄道車両のダイナミクスとモデリング」（日本機械学会、初版、２０１７年１２月１日、ｐ３８－４７）参照）。

【0031】

一般軌道における横動遊間は、鉄道車両の左右１対の車輪それぞれにおけるフランジの一般軌道を構成するレールに対する左右変位の和である。一般軌道における左右変位は、分岐器における左右変位と同様の手順で求められる。

【0032】

＜成形工程＞
本工程では、トングレール用の鋼材を、常法の切削等によって決定工程Ｓ１０で決定した形状に成形する。これにより、トングレール２０が得られる。

【0033】

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）トングレール２０の頂面２３の幅を、分岐器における鉄道車両の車輪の横動遊間が、分岐器に接続される一般軌道における車輪の横動遊間以上となる大きさとすることで、安全走行への影響を避けつつ、トングレール２０の頂部の幅を最大化することができる。

【0034】

（１ｂ）第２面２２をトングレール２０の頂面２３から連続する平面とすることで、トングレール２０の成形コストが低減できると共に、トングレール２０の頂部における応力集中を抑制できる。

【0035】

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

【0036】

（２ａ）上記実施形態のトングレールの製造方法において、図８に示すように、トングレール２０の第１面２１と頂面２３との間に鉛直方向と略平行な第１鉛直面２４を設けてもよい。また、第２面２２と頂面２３との間に鉛直方向と略平行な第２鉛直面２５を設けてもよい。すなわち、トングレール２０は、頂部のレール幅方向内側及び／又は外側に段差を有してもよい。

【0037】

（２ｂ）上記実施形態のトングレールの製造方法において、必ずしもフランジのトングレールとの接触部の水平方向に対する傾斜角度に基づいて第２面の傾斜角度を決定しなくてもよい。

【0038】

（２ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【符号の説明】

【0039】

１０…基本レール、１１…側面、２０…トングレール、２０Ａ…連結端、
２１…第１面、２２…第２面、２３…頂面、２４…第１鉛直面、
２５…第２鉛直面、３０…対向基本レール、４０…対向トングレール、１０１…車輪、
１０２…リム部、１０２Ａ…踏面、１０２Ｂ…フランジ、１０３…板部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】