特許 7186736 レール矯正治具及びレール矯正方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-01

(45)【発行日】2022-12-09

(54)【発明の名称】レール矯正治具及びレール矯正方法

(51)【国際特許分類】

   E01B 31/18 20060101AFI20221202BHJP

【ＦＩ】

E01B31/18

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020030534

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2021134532

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-03-10

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 太初

(72)【発明者】

【氏名】相澤 宏行

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１７０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－７８５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５００２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１６９１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２６８１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｂ ３１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レール頭部に生じた変形の矯正に用いられるレール矯正治具であって、
前記レールは前記変形の矯正時において上方に湾曲するように変形され、
前記レール矯正治具は、
前記レールの長手方向に設置され、前記レールを支持する本体部を有し、
前記本体部の上面には、前記本体部の長手方向の中央部から端部に向けて下り勾配を有する前記レールとの接触面が形成され、
前記下り勾配の勾配角度が、前記レールの湾曲量により決定されるとともに、
前記本体部の長手方向の長さが、前記レールの湾曲により前記本体部に負荷される最大荷重により決定されることを特徴とする、レール矯正治具。

【請求項2】

前記勾配角度は下記式（１）で定義され、
前記本体部の長さは下記式（２）で定義されることを特徴とする、請求項１に記載のレール矯正治具。
θ＝ａδ－ｂ ・・・ （１）
Ｌ＝ｃＦ－ｄ ・・・ （２）
ここで、
θ：勾配角度
δ：レール湾曲量
Ｌ：本体部長さ
Ｆ：最大荷重
ａ、ｂ、ｃ、ｄ：定数

【請求項3】

前記本体部は、前記接触面が前記レール頭部の下面と接触するように配置され、
前記本体部の長手方向の中央部には、前記レール頭部の下面が接触しない非接触部が形成され、
前記接触面は、前記本体部の長手方向において前記非接触部の両端部側に形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のレール矯正治具。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載のレール矯正治具を用いたレール矯正方法であって、
前記接触面が前記レールの下面と接触するように前記レール矯正治具を設置する工程と、
前記レールを上方に湾曲させる工程と、を含み、
少なくとも前記本体部に前記最大荷重が負荷される際には、前記接触面の全面が前記レールの下面と面接触することを特徴とする、レール矯正方法。

【請求項5】

請求項３に記載のレール矯正治具を用いたレール矯正方法であって、
前記レールの長手方向において前記非接触部を前記レール頭部に生じた変形部と対応させ、前記接触面が前記レール頭部の下面と接触するように前記レール矯正治具を設置する工程と、
前記レールを上方に湾曲させる工程と、を含み、
少なくとも前記本体部に前記最大荷重が負荷される際には、前記接触面の全面が前記レール頭部の下面と面接触することを特徴とする、レール矯正方法。

【請求項6】

前記レール頭部に生じた変形部をガス切断により切除する工程と、
切除箇所をテルミット溶接で補完する工程と、
テルミット溶接による余肉を熱間押し抜きせん断する工程と、を更に含むことを特徴とする、請求項４又は５に記載のレール矯正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レール矯正治具及びレール矯正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、鉄道線路で使用されるレールのレール頭部に生じた損傷（例えばシェリングきず等）の補修手法として、テルミット溶接法を用いた頭部補修溶接（以下、「ＴＨＲ溶接法」という場合がある。）が注目されている。

【0003】

ＴＨＲ溶接法は、主に（ａ）レール頭部の損傷部位のガス切断による切除、（ｂ）切除部分へのテルミット溶鋼の注入（テルミット反応）、（ｃ）余肉の熱間押し抜きせん断、により行われる。このため、従来の補修手法と比較して、より簡便かつ短時間にレールの補修を行うことができる。

【0004】

しかしながら、このＴＨＲ溶接法においては、レールの補修を切除部分への溶鋼の注入により行うことから、注入された溶鋼が冷却の際に収縮することで、補修後のレールの頭頂面に変形（例えば落ち込み）が生じる場合があった。このようにレールの頭頂面に変形が生じた場合、鉄道車両が補修箇所を走行するに際して騒音や振動を発生させる原因となり、鉄道車両の円滑な走行が阻害されるおそれがある。

【0005】

そこで特許文献１には、このレールの頭頂面に落ち込みが生じることを抑制してＴＨＲ溶接法を行うレール矯正装置が開示されている。特許文献１に開示されるレール矯正装置によれば、テルミット溶接直後の熱間状態において、補修部分から所定距離だけ離間した位置のレール頭部を油圧シリンダにより押圧し、この押圧の反作用によりレールを上方に引き上げる矯正作業を行う。当該矯正作業によれば、レール頭部の補修箇所に予め逆ひずみを設けて縦矯正し、当該補修箇所への落ち込みの発生を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１９－１６３５９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示されるレール矯正装置によれば、油圧シリンダの押圧による押圧量（レールの変位量）を適切に制御するための油圧制御装置、及び、レールの変位量を測定するための変位センサを設ける必要がある。

【0008】

このように油圧制御装置、変位センサを新たに設ける場合、レール矯正装置の導入コストが増加する。また、一般的にレールの矯正作業は屋外の現場で行われるため、天候や人為的要因により油圧制御装置や変位センサに不具合が生じやすく、矯正作業の作業性や信頼性に課題がある。すなわち、従来のレール矯正装置には改善の余地があった。

【0009】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レール矯正装置によるレール矯正作業をより簡易に行うことができ、適切にレール頭頂面の平坦性を確保できるレール矯正治具及びレール矯正方法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】

【0010】

前記目的を達成するため、本発明は、レール頭部に生じた変形の矯正に用いられるレール矯正治具であって、前記レールは前記変形の矯正時において上方に湾曲するように変形され、前記レール矯正治具は、前記レールの長手方向に設置され、前記レールを支持する本体部を有し、前記本体部の上面には、前記本体部の長手方向の中央部から端部に向けて下り勾配を有する前記レールとの接触面が形成され、前記下り勾配の勾配角度が、前記レールの湾曲量により決定されるとともに、前記本体部の長手方向の長さが、前記レールの湾曲により前記本体部に負荷される最大荷重により決定されることを特徴としている。

【0011】

本発明によれば、レール矯正治具の形状、具体的には、レールの湾曲量により決定される勾配角度、及び、本体部に負荷される最大荷重により決定される本体部の長さ、によりレールの矯正量を制御することができる。すなわち、従来のようにレールの矯正量を制御するために油圧制御装置や変位センサを設ける必要がないため、導入コストが削減されるとともに、矯正作業の作業性が向上する。

【0012】

なお、前記勾配角度を決定するための「レールの湾曲量」とは、変形の矯正時におけるレールの「最大曲げ上げ変位量」を指すものではなく、「所望のレールの矯正量を得るために必要となる湾曲量」を指すものである。

【0013】

前記勾配角度を下記式（１）で、前記本体部の長さを下記式（２）で定義してもよい。
θ＝ａδ－ｂ ・・・ （１）
Ｌ＝ｃＦ－ｄ ・・・ （２）
なお、θは勾配角度、δはレール湾曲量、Ｌは本体部の長さ、Ｆは最大荷重、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数をそれぞれ表している。

【0014】

前記本体部は、前記接触面が前記レール頭部の下面と接触するように配置され、前記本体部の長手方向の中央部には、前記レール頭部の下面が接触しない非接触部が形成され、前記接触面は、前記本体部の長手方向において前記非接触部の両端部側に形成されていてもよい。

【0015】

別な観点に係る本発明は、上記いずれかのレール矯正治具を用いたレール矯正方法であって、前記接触面が前記レールの下面と接触するように前記レール矯正治具を設置する工程と、前記レールを上方に湾曲させる工程と、を含み、少なくとも前記本体部に前記最大荷重が負荷される際には、前記接触面の全面が前記レールの下面と面接触することを特徴としている。

【0016】

または、上記レール矯正治具を用いたレール矯正方法であって、前記レールの長手方向において前記非接触部を前記レール頭部に生じた変形部と対応させ、前記接触面が前記レール頭部の下面と接触するように前記レール矯正治具を設置する工程と、前記レールを上方に湾曲させる工程と、を含み、少なくとも前記本体部に前記最大荷重が負荷される際には、前記接触面の全面が前記レール頭部の下面と面接触することを特徴としている。

【0017】

本発明によれば、前記レール矯正治具の本体部をレールに設置した後、当該レールを上方に湾曲させることのみによって、レールの矯正作業における矯正量を制御することができる。具体的には、矯正に必要となるレールの湾曲量、及び、付加する最大荷重に応じて本体部の形状（勾配角度及び長さ）を決定することにより、油圧制御装置や変位センサを必要しないより簡易なレールの矯正作業を行うことができる。

【0018】

前記レール頭部に生じた変形部をガス切断により切除する工程と、切除箇所をテルミット溶接で補完する工程と、テルミット溶接による余肉を熱間押し抜きせん断する工程と、を更に含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、レール矯正装置によるレール矯正作業をより簡易に行うことができ、適切にレール頭頂面の平坦性を確保できるレール矯正治具及びレール矯正方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】レール矯正装置の構成の概略を示す側面図である。

【図2】レールの構造を示す説明図である。

【図3】本実施形態に係る矯正治具の構成の概略を示す説明図である。

【図4】レールに対する矯正治具の取り付け例を示す説明図である。

【図5】レール矯正装置によるレールの矯正の様子を示す説明図である。

【図6】荷重と湾曲量の関係を示すグラフである。

【図7】レール矯正装置によるレールの矯正の様子を示す説明図である。

【図8】レールに対する矯正治具の他の取り付け例を示す説明図である。

【図9】湾曲量と勾配角度の関係を示すグラフである。

【図10】最大荷重と矯正治具の長さの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0022】

先ず、本発明の実施形態にかかるレール矯正治具を備えるレール矯正装置１の構成について説明する。図１は、レール矯正装置１の構成の概略を示す側面図である。

【0023】

レール矯正装置１では、図２に示すようにレール頭部Ｒｈに形成されたＴＨＲ溶接法による補修部Ｈに落ち込みが生じないように、レールＲの矯正作業を行う。具体的には、レールＲの補修部Ｈに対して、冷却前において予め逆ひずみを設ける。なお補修部Ｈとは、ＴＨＲ溶接法において、レール頭部Ｒｈに生じた損傷部（例えばシェリングきず等）をガス切断により切除し、当該切除部分に対して溶鋼が注入された部分のことをいう。

【0024】

図１に示すようにレール矯正装置１は、レールＲの矯正時においてレールＲを上方に湾曲させるように駆動する駆動機構１０と、レールＲの矯正時においてレールＲを支持しつつ相対的に上方へ持ち上げるように作用する矯正治具２０と、駆動機構１０と矯正治具２０とを接続する連結部材３０と、を備えている。

【0025】

駆動機構１０は、例えばレールＲの補修部Ｈを頂点とするようにレールＲを上方に湾曲させる。駆動機構１０の構成や配置は特に限定されるものではなく、例えばレールＲを上方から引き上げるようにして湾曲させてもよいし、例えば下方から押し上げるように湾曲させてもよい。また例えば、特許文献１に記載のレール矯正装置のように、レール頭部Ｒｈの所定位置を上方から押圧することにより、押圧の反作用によりレールを湾曲させてもよい。

【0026】

また駆動機構１０は、例えばシリンダ等であって機械的にレールＲを湾曲させるものであってもよいし、例えばジャッキ等であって手動でレールＲを湾曲させるものであってもよい。

【0027】

レール矯正治具としての矯正治具２０は、図３及び図４に示すように、レールＲの長手方向が長辺となる、略直方体形状（例えば、長さＬｍｍ、高さ１００ｍｍ程度）に形成されている。矯正治具２０は、レールＲの矯正時において、当該矯正治具２０の長手方向の中央部がレールＲの補修部Ｈの下方に位置し、上面に形成された接触面２１がレール頭部Ｒｈの下面（あご下）と接触するように配置される。

【0028】

そして矯正治具２０は、上述のように、駆動機構１０によりレールＲを湾曲させた際に、接触面２１、２１によってレール頭部Ｒｈの下面を支持しつつ持ち上げるように作用する。換言すれば、矯正治具２０は、駆動機構１０の動作時においてレール頭部Ｒｈを相対的に上方へ押し上げて湾曲させるように作用する。

【0029】

矯正治具２０には、当該矯正治具２０を厚み方向に貫通して孔部２０ａが形成されている。孔部２０ａには後述の連結部材３０の連結ボルト３２が挿通される。

【0030】

矯正治具２０の上面には、上述のようにレールＲとの接触面２１が形成されている。接触面２１は、図３（ｂ）及び図４に示すように、矯正治具２０のレールＲへの取り付け時において、レール頭部Ｒｈのあご下形状と一致する局面を有するように形成されている。

【0031】

また矯正治具２０の上面には、当該矯正治具２０の長手方向の略中央部に、レールＲの矯正時においてレール頭部Ｒｈと接触しない非接触部としての切り欠き部２２が形成されている。切り欠き部２２は、レールＲの矯正時において、レールＲの補修部Ｈの下方に配置される。切り欠き部２２は、例えば矯正治具２０の長手方向に１００ｍｍ程度の長さで形成されている。そして矯正治具２０は、レールＲの矯正時において、補修部Ｈと切り欠き部２２とがレールＲの長手方向において一致するように配置される。なお、切り欠き部２２の断面形状は、矯正時においてレール頭部Ｒｈと接触しない形状であれば特に限定されるものではない。

【0032】

また図３に示すように、接触面２１は、長手方向における当該接触面２１の切り欠き部２２側の端部（以下、「内側端部２１ａ」という。）から外側端部２１ｂに向けて、勾配角度θの下り勾配を有するように形成されている。

【0033】

そして、このように接触面２１に下り勾配が形成されることにより、矯正治具２０のレールＲへの取り付け直後においては、図５（ａ）に示すように接触面２１の内側端部２１ａのみが、レール頭部Ｒｈの下面と点接触する。かかる状態で駆動機構１０の出力、換言すれば矯正治具２０に負荷される、レールＲを湾曲させるように相対的に作用する荷重ｆを大きくしていくと、当該荷重ｆが所定の値に達した際にレールＲのたわみ角度と接触面２１の勾配角度θが一致し、図５（ｂ）に示すように接触面２１の全面がレール頭部Ｒｈの下面と面接触する。そして、このように接触面２１とレール頭部Ｒｈの下面とが面接触することにより、矯正治具２０に負荷される荷重ｆが接触面２１で分散され、図６の区間Ａに示すように荷重ｆに対するレールＲの湾曲量δ（図５（ｂ）参照）を略一定に抑制することができる。すなわち、矯正治具２０の接触面２１に下り勾配を形成することで、レールＲの矯正量（湾曲量δ）が必要矯正量を超過することを抑止できる。

【0034】

ここで本発明者らは、かかる下り勾配の形成とレールＲの湾曲量δの関係性から、矯正治具２０の形状（勾配角度θ及び長さＬ）を制御することにより、レールＲの矯正量をより適正に制御できることを見出した。そして本発明者らは、矯正治具２０の形状（勾配角度θ及び長さＬ）は、レールＲの所望の矯正量を得るために必要となるレールＲの湾曲量δ、及び、レールＲの矯正に際しての駆動機構１０の最大出力、換言すればレールＲの矯正に際して矯正治具２０に負荷される最大荷重Ｆを用いて、下記式（１）及び下記式（２）により決定できることを知見した。
θ＝ａδ－ｂ ・・・ （１）
Ｌ＝ｃＦ－ｄ ・・・ （２）
なお、式（１）及び式（２）のａ、ｂ、ｃ及びｄは、それぞれレールＲの部材温度、及び材料特性値により定まる定数を表している。

【0035】

なお、上記式（１）及び式（２）は、有限要素法を用いた定常熱伝導－構造解析モデルにより得られたレールの湾曲量δに対する勾配角度θ、及び、最大荷重Ｆに対する長さＬのそれぞれの推移により求められる。

【0036】

そして上記式（１）によれば、接触面２１の勾配角度θを大きく形成することで、レールＲの湾曲量δをより大きくできる。また上記式（２）によれば、矯正治具２０の長さＬを大きく形成することで、当該矯正治具２０に負荷させることができる最大荷重Ｆを大きくできる。

【0037】

そして本実施形態に係るレール矯正装置１においては、上記（１）式及び（２）式から求められる勾配角度θ、長さＬを有する矯正治具２０を用いて、レールＲの矯正作業を行う。より具体的には、矯正治具２０に対して駆動機構１０の最大荷重Ｆが付加された際に、少なくともレール頭部Ｒｈの下面と接触面２１の全面が面接触し、また、所望の湾曲量δを得ることができるような勾配角度θ、長さＬを有する矯正治具２０を用いて、レールＲの矯正作業を行う。

【0038】

連結部材３０は、駆動機構１０と矯正治具２０とを接続する。連結部材３０は、図１に示すように、駆動機構１０と矯正治具２０とを連絡するアーム３１と、矯正治具２０の孔部２０ａに挿通される連結ボルト３２と、を有している。

【0039】

本実施形態にかかるレール矯正装置１は、以上のように構成されている。

【0040】

本実施形態にかかるレール矯正装置１によれば、上記式（１）及び（２）より、レールＲの矯正に用いる駆動機構１０による最大荷重Ｆ、及び、必要となるレールＲの湾曲量δに応じて矯正治具２０の形状を算出することができる。そして、算出された形状を有する矯正治具２０を用いてレールＲの矯正を行うことにより、レールＲが必要となる矯正量を超過して湾曲（矯正）されることが適切に抑制される。換言すれば、矯正治具２０の形状のみによってレールＲの矯正量を制御できるため、従来のようにレール矯正装置１に変位センサや油圧制御装置を設ける必要がなく、当該レール矯正装置１の導入コストを適切に削減できるとともに、矯正作業の作業性を適切に向上できる。

【0041】

次に、ＴＨＲ溶接法を適用したレールＲの補修方法、及び、以上のように構成されたレール矯正装置１を用いて行われるレール矯正方法について説明する。

【0042】

先ず、レール頭部Ｒｈに生じた損傷部位をＴＨＲ溶接法により修復を行う。ＴＨＲ溶接法においては、レール頭部Ｒｈの損傷部位をガス切断により切除し、切断面をグラインダ研削した後、浸透探傷検査で残存した変形（亀裂等）がないかを確認する。

【0043】

次に、切除箇所にモールドを設置し、酸素・プロパン炎による予熱を実施した後、モールド内にテルミット溶鋼を注入し、注入された溶鋼の凝固後、余肉の押し抜きを行う。なお、レール頭部Ｒｈにおいて、このように切除、溶鋼の注入が行われた部分が、本実施形態における補修部Ｈとなる。

【0044】

テルミット溶鋼の押し抜きせん断が行われると、続いて、テルミット溶鋼の注入により補修部Ｈが高温となっている状態で、レール矯正装置１によるレールＲの矯正作業を行う。

【0045】

レールＲの矯正作業においては、先ず、レールＲに対して矯正治具２０を設置する。矯正治具２０の設置に際しては、側面視において当該矯正治具２０の長手方向の中心部、すなわち切り欠き部２２が補修部Ｈの下方に位置するように、矯正治具２０をレールＲのウェブ部分に沿って配置する。なおこの時、矯正治具２０の接触面２１は上述のように下り勾配を有しているため、図５（ａ）に示したようにレール頭部Ｒｈの下面とは、接触面２１の内側端部２１ａのみが接触する。

【0046】

矯正治具２０が設置されると、次に、駆動機構１０により補修部Ｈが頂点となる弓なり形状にレールＲを湾曲させる。この時、矯正治具２０は、レール頭部Ｒｈの下面を上方に持ち上げて、補修部Ｈの周囲に逆ひずみを与える作用点として機能する。

【0047】

ここで、レールＲの湾曲に際して駆動機構１０の出力を上昇させると、矯正治具２０に負荷される荷重ｆが所定の値に達した際にレールＲのたわみ角度と接触面２１の勾配角度θが一致し、図５（ｂ）に示したようにレール頭部Ｒｈの下面と接触面２１が面接触する。レールＲの矯正作業においては、予め定められた所定の湾曲量δでレールＲを矯正する必要があるが、このようにレール頭部Ｒｈの下面と接触面２１を面接触させることで、図６の区間Ａに示したように湾曲量σを略一定に保つことができる。すなわち、適切にレールＲの湾曲量δを制御でき、より適切にレールＲの矯正作業を行うことができる。

【0048】

またここで、駆動機構１０の出力が更に上昇し、矯正治具２０に負荷される荷重ｆが所定の値を超えてしまった場合、図６の区間Ｂに示すように、湾曲量δを略一定に維持する機能が損なわれてしまうおそれがある。これは、荷重ｆの増大によりレール頭部Ｒｈの下面と接触面２１との面接触が解かれ、図７に示すように、接触面２１の外側端部２１ｂのみがレール頭部Ｒｈの下面と接触するようになることに起因すると考えられる。

【0049】

しかしながら本実施形態に係るレールＲの矯正方法によれば、レールＲの当該矯正に際して、矯正に必要となるレールＲの湾曲量δ、及び、レールＲの矯正に用いられる駆動機構１０による最大荷重Ｆ、から求められる形状（勾配角度θ、長さＬ）を備える矯正治具２０が用いられる。すなわち、駆動機構１０による最大荷重Ｆが付加された場合において、接触面２１の全面がレール頭部Ｒｈの下面と面接触するような矯正治具２０を用いて矯正作業を行っているため、図６のＢ区間及び図７に示したように、レールＲの湾曲量δが超過することが適切に抑制される。

【0050】

そして、このように適切な湾曲量δでレールＲを矯正し、これにより適切に補修部Ｈの周辺に逆ひずみを付与することができるため、補修後のレールＲに落ち込みが生じることが適切に抑制される。

【0051】

また、本実施形態において矯正治具２０は、長手方向の中心部に形成された切り欠き部２２が補修部Ｈと対応した位置となるように、レールＲに対して設置される。

【0052】

上述のように熱間押し抜きせん断を行った後の補修部Ｈの周辺温度は、レールＲの変態点（例えば７００℃程度）よりも高くなっており、これにより、補修部Ｈの周辺部は変形しやすい状態となっている。このため、補修部Ｈの周辺においてレール頭部Ｒｈの下面と矯正治具２０とが接触した場合、かかる接触部が局所的に変形し、例えば強制空冷後のレールＲの頭頂面に凸部となって残存してしまうおそれがある。

【0053】

これに対して本実施形態によれば、上述のように切り欠き部２２が補修部Ｈと対応するため、高温となった補修部Ｈの周辺を避けてレール頭部Ｒｈの下面を支持することができる。これにより、レール頭部Ｒｈと矯正治具２０との接触部において局部的に変形が生じることが適切に抑制される。

【0054】

レールＲの矯正作業が完了すると、次に、レールＲの頭頂面の硬さを調節するための強制空冷を行う。この冷却は放冷でもよいが、レールＲの頭頂面の高度を適切に増大させるためには、圧縮空気の噴射等による強制空冷であることが望ましい。そして、レールＲの空冷後にグラインダによりレールＲの補修形状が整えられると、ＴＨＲ溶接法によるレール頭部Ｒｈの補修、及び、矯正治具２０によるレールＲの矯正作業が完了する。なおＴＨＲ溶接法の完了後には、例えば超音波探傷検査により補修溶接欠陥の有無を確認してもよい。

【0055】

本実施形態にかかるレール矯正方法によれば、矯正に必要となるレールＲの湾曲量δ、及び、レールＲの矯正に用いられる駆動機構１０による最大荷重Ｆ、から求められる形状（勾配角度θ、長さＬ）を有する矯正治具２０が用いることで、適切にレールＲの矯正作業を行うことができる。具体的には、必要となる矯正量を超過してレールＲが湾曲されることが抑制されるため、レールＲの補修部Ｈに対して適切に逆ひずみを付与することができ、補修後のレールＲに落ち込みが生じるのを適切に抑制できる。

【0056】

また本実施形態にかかるレール矯正方法によれば、切り欠き部２２を補修部Ｈの下方に配置することで、矯正治具２０とレール頭部Ｒｈとの接触部において局所的な変形が生じることを適切に抑制できる。

【0057】

なお、以上の実施形態においては、レールＲの矯正において矯正治具２０をレールＲのウェブ部に沿って配置し、これによりレール頭部Ｒｈを下方から支持するようにしたが、矯正治具２０の配置はこれに限定されるものではない。

【0058】

例えば図８に示すように、矯正治具２０はレール底部Ｒｂの下面に配置されてもよい。かかる場合、矯正治具２０は、例えばレールＲの設置面（例えばバラストや枕木）を掘削、除去した後、当該掘削、除去部分に矯正治具２０を挿入し、例えば孔部２０ａを介してレールＲの下部に連結ボルト３２を差し渡すことにより、設置することができる。

【0059】

なお、このようにレール底部Ｒｂの下面に矯正治具２０を配置する場合、レール底部Ｒｂは補修部Ｈの周辺温度の影響が小さいため、換言すれば、レール底部Ｒｂの温度はレールＲの変態点よりも低くなっているため、矯正治具２０との接触点において局所変形が生じることがない。すなわちレール底部Ｒｂの下面に矯正治具２０を配置する場合、図８に示すように、当該矯正治具２０の上面には切り欠き部２２が形成されていなくてもよい。

【0060】

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了承される。

【実施例】

【0061】

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0062】

なお本実施例においては、所定の形状を備える矯正治具２０をレール頭部Ｒｈに補修部Ｈを有するレールＲに設置し、駆動機構１０として油圧シリンダを用いて所定の油圧力でレールＲの矯正作業を行った後、仕上げ作業（グラインダによる仕上げ研削）を行い、シリンダ軸の変位量（ｍｍ）、仕上げ作業後のレールＲの頭頂面の仕上がり形状（ｍｍ）、レールＲの湾曲量δ（ｍｍ）を測定した。

【0063】

そして、得られた測定結果を用いて、レールＲの湾曲量δと勾配角度θの関係式、及び、油圧シリンダの最大荷重Ｆと長さＬの関係式を、有限要素法を用いた定常熱伝導－構造解析モデルにより求めた。

【0064】

図９及び図１０に、それぞれ上記条件で得られた湾曲量δと勾配角度θの関係、及び、最大荷重Ｆと長さＬの関係を示す。

【0065】

図９に示すように、上記解析により湾曲量δと勾配角度θは、上記（１）式で表される線形関係を有することがわかった。ここで、本実施例のようにレール頭部Ｒｈに補修部Ｈを有するレールＲを対象とした場合、上記式（１）に示す定数ａ及びｂは、それぞれａ＝０．１２４２、ｂ＝０．１０８７と求められた。

【0066】

図１０に示すように、上記解析により最大荷重Ｆと長さＬは、上記（２）式で表される線形関係を有することがわかった。ここで、本実施例のようにレール頭部Ｒｈに補修部Ｈを有するレールＲを対象とした場合、上記式（２）に示す定数ｃ及びｄは、それぞれｃ＝１．６４１７、ｄ＝３５８．４９と求められた。

【0067】

以上の結果から分かるように、例えば最大荷重Ｆが４５０ｋＮである油圧シリンダを用いて１０ｍｍの湾曲量δを得る場合には、上記（１）式及び（２）式より、θ＝１．１３°、Ｌ＝３８０ｍｍとなることがわかる。換言すれば、θ＝１．１３°、Ｌ＝３８０ｍｍの形状を有する矯正治具２０を用いて、油圧シリンダの最大荷重Ｆ（４５０ｋＮ）でレールＲの矯正作業を行うことにより、当該最大荷重Ｆにより必要となるレールＲの湾曲量δである１０ｍｍを得ることができる。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明は、ＴＨＲ溶接法による補修後のレールを矯正する場合に有用である。

【符号の説明】

【0069】

１ レール矯正装置
１０ 駆動機構
２０ 矯正治具
２０ａ 孔部
２１ 接触面
２２ 切り欠き部
３０ 連結部材
ｆ 荷重
Ｆ 最大荷重
Ｈ 補修部
Ｌ （矯正治具の）長さ
Ｒ レール
Ｒｈ レール頭部
Ｒｂ レール底部
δ 湾曲量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】