特許 7389697 後続台車

(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】2023-11-21

(45)【発行日】2023-11-30

(54)【発明の名称】後続台車

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20231122BHJP

   E21F 13/02 20060101ALI20231122BHJP

   E21F 17/00 20060101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

E21D9/06 301Z

E21F13/02

E21F17/00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020058627

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021156058

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-10-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(74)【代理人】

【識別番号】110002170

【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村中 浩昭

(72)【発明者】

【氏名】土居 武

(72)【発明者】

【氏名】安竹 馨

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２３１５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０６２４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０８５１９４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／０６

Ｅ２１Ｆ １３／０２

Ｅ２１Ｆ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シールド掘削機に牽引され、前記シールド掘削機の進行方向に対して、左右いずれか一方の、掘削孔の内壁に沿ってレール上を走行する後続台車であって、
前記掘削孔の所定曲率半径の曲線線形部分を通過する際に、左右いずれか一方の前記内壁に向かって転倒することを防止するための転倒防止機構を備え、
前記転倒防止機構は、
前記進行方向に対して垂直な方向に延設され、前記所定曲率半径に応じて、左右いずれか一方の前記内壁に向かう方向に対して伸縮可能な伸縮アーム部と、
前記進行方向に延設され、両端部において前記伸縮アーム部と連結される支持アーム部と、
を有し、
前記支持アーム部は、左右いずれか一方の前記内壁に向かう方向に屈曲された屈曲部を少なくとも１つ有する、後続台車。

【請求項2】

前記転倒防止機構は、前記後続台車の高さ方向の中央近傍に設けられている請求項１に記載の後続台車。

【請求項3】

他方の内壁側に設けられ、前記他方の内壁に向かって転倒することを防止するための支持部をさらに備えた請求項１または２に記載の後続台車。

【請求項4】

前記支持部は、断面Ｌ字形状である請求項３に記載の後続台車。

【請求項5】

前記支持部は、前記後続台車の前記他方の内壁側の底部近傍に設けられ、
前記進行方向に延設され、前記後続台車の走行面に水平な板状の水平板部と、
前記進行方向に延設され、前記走行面に垂直な板状の垂直板部と、
を有する請求項３または４に記載の後続台車。

【請求項6】

前記所定曲率半径は、１０ｍ～２５０ｍである請求項１～５のいずれか１項に記載の後続台車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールド掘削機に連結され、シールド掘削機の掘進に追随する後続台車であって、特に、急曲線部を通過する際に転倒することを防止するための機構を備えた後続台車に関する。

【背景技術】

【0002】

シールド掘削機によるシールド線形内に曲率半径の小さい急曲線部分が含まれている場合、一般的な泥土圧方式のシールド掘削機においては、後続台車の転倒を防止するために、急曲線部の通過前にシールド掘削機と後続台車とを切り離し、排土設備の盛替え等を実施する必要があった。そして、急曲線部の通過後に通常の形態に復旧するという段取替え作業が必要となるため、施工が遅延するという課題があり、また、急曲線部においては、直線区間と同様に掘削することができなかった。

【0003】

上記技術分野において、特許文献１には、トンネルの天井部分に設けた転倒防止ブラケットと、台車に設置した転倒防止バーとにより台車の転倒を防止する台車転倒防止装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２４０４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の台車転倒防止装置では、トンネルの天井部分に設けた転倒防止ブラケットに転倒防止バーを引っ掛ける形で、台車がトンネルの中央部分に向けて転倒することを防止するものであった。そのため、トンネルの曲線部、特に、曲率半径の小さい急曲線部のカーブの内側への後続台車の転倒を防止することはできなかった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る後続台車は、
シールド掘削機に牽引され、前記シールド掘削機の進行方向に対して、左右いずれか一方の、掘削孔の内壁に沿ってレール上を走行する後続台車であって、
前記掘削孔の所定曲率半径の曲線線形部分を通過する際に、左右いずれか一方の前記内壁に向かって転倒することを防止するための転倒防止機構を備え、
前記転倒防止機構は、
前記進行方向に対して垂直な方向に延設され、前記所定曲率半径に応じて、左右いずれか一方の前記内壁に向かう方向に対して伸縮可能な伸縮アーム部と、
前記進行方向に延設され、両端部において前記伸縮アーム部と連結される支持アーム部と、
を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の後続台車によれば、トンネルの曲線部、特に、曲率半径の小さい急曲線部のカーブの内側への後続台車の転倒を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の好ましい一実施形態に係る後続台車が使用されるシールド掘削機の全体構成を説明するための上面図である。

【図2】本発明の好ましい一実施形態に係る後続台車の構成を説明するための（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。

【図3】本発明の好ましい一実施形態に係る後続台車の構成を説明するための斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１～図３を参照して、本実施形態に係る後続台車について説明する。図１は、本実施形態に係る後続台車が使用されるシールド掘削機の全体構成を説明するための上面図である。

【0010】

まず、図１を参照して、シールド掘削機３０による掘削について説明する。シールド掘削機３０は、地盤を掘削する掘削部が進行方向の先端に設けられており、この掘削部で岩盤を掘削しながら前進する掘削機である。シールド掘削機３０により、岩盤が掘削された後、セグメントを設置して、トンネルの壁面を構築する。そして、シールド掘削機３０の後方には、トンネルの壁面を覆工するためのセグメントを運搬するセグメント台車３１や、掘削した土砂（ズリ）を運搬するためのズリ鋼車３２、バッテリーロコ３３などが連結されている。また、シールド掘削機３０の後方には、けん引補助台車３４や後続台車１０が連結されている。

【0011】

ここで、後続台車１０は、シールド掘削機３０により掘削されたトンネル内に敷設されたレール上を走行する台車であり、シールド掘削機３０の掘進に追随して走行する台車である。後続台車１０は、シールド掘削機３０に電力を供給するための電力設備や、各種の油圧機器、制御機器、排土装置、その他掘削に必要な設備を搭載するための台車である。また、この他にも、後続台車１０は、例えば、機材置場やケーブル置場となったり、オペレータ席が設けられたりする。

【0012】

図１に示した例では、後続台車１０は、合計１２台の台車で構成されており、先頭の後続台車１０は、けん引補助台車３４に連結され、先頭の後続台車１０以外の各台車間は、牽引用ワイヤで連結されている。なお、後続台車１０のけん引は、シールド掘削機３０と後続台車１０との間に伸縮可能なバーを搭載したけん引補助台車３４を配置して、急曲線部２３であっても、シールド掘削機３０で直接けん引が可能な構造となっている。

【0013】

図１においては、シールド掘削機３０は、左に大きくカーブした急曲線部２３を通過して、直線掘削領域に突入しているが、シールド掘削機３０に後続する後続台車１０やセグメント台車３１、ズリ鋼車３２は、急曲線部２３を通過中か、これから通過する位置にある。ここで、後続台車１０は、シールド掘削機３０の進行方向に対して左側に配置され、セグメント台車３１およびズリ鋼車３２は、右側に配置されている。すなわち、急曲線部２３においては、カーブの内側、つまり、曲がりのきつい部分に後続台車１０が配置され、カーブの外側、つまり、曲がりのいくらか弱い部分にセグメント台車３１やズリ鋼車３２が配置されることとなる。

【0014】

トンネル２０の急曲線部２３は、曲率半径１０ｍ（Ｒ＝１０ｍ）で、交角（ＩＡ：Intersection Angle）が１２９°の急カーブ部分である。このような、急曲線部２３をシールド掘削機３０が通過する場合、けん引される後続台車１０は、シールド掘削機３０に遅れて急曲線部２３を通過することとなる。このため、シールド掘削機３０と後続台車１０との進行方向が異なり、後続台車１０が転倒したり、資機材運搬用のバッテリーロコと干渉したりする恐れがある。なお、急曲線部２３の曲率半径は１０ｍには限定されず、例えば、１０ｍ～２５０ｍであればよい。

【0015】

ここで、一般的に後続台車１０は、シールド掘削機３０の進行方向に対して右側に配置されるが、図１の例においては、左の急カーブであることから、カーブのきつい左側（カーブの内側）に後続台車１０を配置している。

【0016】

次に、図２および図３を参照して、後続台車１０の構成について詳細に説明する。なお、図２（ｂ）においては、前後の後続台車１０については、図示を省略している。図２（ａ）において、紙面手前から奥側に向かう方向をシールド掘削機３０が進行する進行方向（掘進方向）とする。また、図２（ａ）は、トンネル２０の急曲線部２３における、後続台車１０とズリ鋼車３２とを示している。そして、図２（ａ）の左側をトンネル２０の内側内壁２０ａとし、右側をトンネル２０の外側内壁２０ｂとする。また、図３は、後続台車１０を右後方から見た斜視図となっている。

【0017】

シールド掘削機３０が、急曲線部２３を通過した後、シールド掘削機３０は、直線部に進入するが、後続台車１０は、急曲線部２３にいるため、シールド掘削機３０の掘進速度やけん引速度によっては、後続台車１０が転倒したり、脱線したりする可能性がある。そのため、後続台車１０は、以下に説明するように、転倒防止機構１１を有する。

【0018】

まず、後続台車１０の配置位置について説明する。後続台車１０は、トンネル２０の内側内壁２０ａに近い側、つまり、急曲線部２３のカーブの内側に配置されている。これに対して、ズリ鋼車３２は、トンネル２０の外側内壁２０ｂに近い側、つまり、急曲線部２３のカーブの外側に配置されている。このように、トンネル２０内においては、後続台車１０とズリ鋼車３２とが並列して配置され、走行時には並走する。

【0019】

後続台車１０は、さらに、台車の上部から外側内壁２０ｂへ向かって延設される梁部１３を有する。梁部１３には、土砂圧送管２４や風管２５が載置される。梁部１３の先端は、トンネル２０の外側内壁２０ｂの上部に設けられた支持ブラケット１４に係止される。これにより、梁部１３は、土砂圧送管２４や風管２５の重量を支持する。

【0020】

次に、後続台車１０の転倒防止機構１１について説明する。転倒防止機構１１は、後続台車１０が、トンネル２０の所定曲率半径の曲線線形部分（急曲線部２３）を通過する際に、左右いずれか一方のトンネル２０の内壁（内側内壁２０ａ）に向かって転倒することを防止するための機構である。

【0021】

転倒防止機構１１は、シールド掘削機３０（後続台車１０）の進行方向に対して垂直な方向に延設され、所定曲率半径に応じて、左右いずれか一方のトンネル２０の内壁に向かう方向に対して伸縮可能な伸縮アーム部１１ａを有する。すなわち、図２（ｂ）において、伸縮アーム部１１ａは、シールド掘削機３０の進行方向に対して左方向に延設されている。また、伸縮アーム部１１ａは、急曲線部２３のカーブの大きさ（曲率半径）に応じて、内側内壁２０ａに向かう方向に伸縮可能となっている。つまり、伸縮アーム部１１ａは、後続台車１０とトンネル２０の内側内壁２０ａとの間の距離に応じて、伸び縮みするようになっている。伸縮アーム部１１ａを伸縮させる機構は、例えば、伸縮アーム部１１ａを、アーム部と受部とに分け、アーム部に所定間隔で複数のネジ穴を設け、受部にもネジを挿通可能な穴を設けておく。そして、アーム部に設けられたネジ穴と受部の穴との位置を合わせてネジを挿通することで、アーム部の伸縮具合、すなわち、長さを調整する機構が代表的であるが、これには限定されない。

【0022】

また、転倒防止機構１１は、シールド掘削機３０（後続台車１０）の進行方向に延設され、両端部において伸縮アーム部１１ａと連結される支持アーム部１１ｂを有する。すなわち、支持アーム部１１ｂは、トンネル２０の内側内壁２０ａに沿って延設されている。そして、支持アーム部１１ｂは、後続台車１０の進行方向の長さとほぼ同じ程度の長さであり、両方の端部１１ｄにおいて伸縮アーム部１１ａと連結されている。このように、伸縮アーム部１１ａと支持アーム部１１ｂとが連結されることで、転倒防止機構１１は、一体成形されている。なお、支持アーム部１１ｂの長さはここに示した長さには限定されない。例えば、掘削予定の急曲線部２３の曲率半径や、内側内壁２０ａとの間の間隔に応じた長さが選択される。

【0023】

支持アーム部１１ｂは、左右いずれか一方のトンネル２０の内壁に向かう方向に屈曲された屈曲部１１ｃを少なくとも１つ有している。つまり、屈曲部１１ｃは、支持アーム部１１ｂの中央近傍に、トンネル２０の内側内壁２０ａに凸部（出っ張り部）が向かうように屈曲された部分である。仮に、後続台車１０が内側内壁２０ａの方向へ転倒しようとしても、支持アーム部１１ｂの凸部が内側内壁２０ａと接触して、後続台車１０を支えることとなる。また、屈曲部１１ｃを設けたことにより、内側内壁２０ａと支持アーム部１１ｂとの接触面積を小さくできるので、後続台車１０が走行中に内側内壁２０ａ側に倒れたとしても、後続台車１０の走行を妨げることがなく、継続することができる。さらに、屈曲部１１ｃが、内側内壁２０ａから反力を受けるので、後続台車１０が元の姿勢に戻るための復元力を得ることができる。

【0024】

ここで、伸縮アーム部１１ａおよび支持アーム部１１ｂは、ともに同じ材質の部材から構成されてもよいし、異なる材質の部材から構成されてもよい。伸縮アーム部１１ａおよび支持アーム部１１ｂは、例えば、鉄やアルミニウム製のパイプであるが、これには限定されない。

【0025】

次に、転倒防止機構１１は、後続台車１０の高さ方向の中央近傍に設けられている。転倒防止機構１１が設けられる位置は、後続台車１０の高さ方向の中央近傍には限定されない。例えば、転倒防止機構１１は、後続台車１０の高さ方向の中央近傍から上の領域に設けてもよい。

【0026】

後続台車１０は、さらに、他方の内壁側に設けられ、他方の内壁に向かって後続台車１０が転倒することを防止するための断面Ｌ字形状の支持部１２を有している。つまり、支持部１２は、シールド掘削機３０の進行方向に対して右側（外側内壁２０ｂ側）に配置されている。そして、支持部１２は、後続台車１０の下部であって、後続台車１０の走行面に近い位置に設けられており、断面形状はＬ字形状となっている。

【0027】

後続台車１０の右側には、左側と異なり、後続台車１０を支えることが可能な、内側内壁２０ａが存在せず、かつ、すぐ隣には、ズリ鋼車３２などが存在している。そのため、後続台車１０が右側に倒れた際に、支えとなるものは、転倒防止機構１１とは異なる構成を持つものでなければならい。

【0028】

そのため、支持部１２は、後続台車１０の他方の内壁側の底部近傍に設けられている。つまり、支持部１２は、後続台車１０の外側内壁２０ｂ側の底部の近傍に配置されている。支持部１２は、シールド掘削機３０の進行方向に延設され、後続台車１０の走行面（枕木用梁部材２６）に水平な水平板部１２ａと、進行方向に延設され、走行面に垂直な板状の垂直板部１２ｂと、を有する。つまり、支持部１２は、垂直方向に立設される垂直板部１２ｂと、水平方向に延設される水平板部１２ａとを有しており、これらが、溶接等により接合され、断面形状がＬ字形状となっている。なお、支持部１２は、１枚の板状の縦長部材を短辺の中央近傍で折り曲げることにより形成されてもよい。また、支持部１２の断面形状は、Ｌ字形状には限定されず、例えば、直角三角形、直角二等辺三角形、矩形、円形、多角形であってもよい。

【0029】

水平板部１２ａおよび垂直板部１２ｂの枕木用梁部材２６に沿った長さは、後続台車１０の進行方向に沿った長さよりも長くなっている。水平板部１２ａおよび垂直板部１２ｂの長さは、長ければ長いほど、後続台車１０が倒れた際の重量を分散して支えることができるので、好ましい。しかしながら、急曲線部２３の曲率が小さい場合には、支持部１２が急曲線部２３を曲がりきれないため、急曲線部２３の曲率に応じた長さが選択なされる。なお、水平板部１２ａおよび垂直板部１２ｂの長さを調整できる機構を備えていてもよい。長さ調整機構があれば、様々な曲率のカーブに対応することが可能となる。

【0030】

また、支持部１２の水平板部１２ａの外側内壁２０ｂへ向かって伸びる張り出し量は、後続台車１０および後続台車１０に積載される積載物の重量を支えることができる量となる。水平板部１２ａの張り出し量を調整できる機構を備えていてもよい。張り出し量調整機構があれば、様々な曲率のカーブに応じて水平板部１２ａの張り出し量を変更できるので、後続台車１０の外側内壁２０ｂ側への転倒をより確実に防止できる。

【0031】

ここで、支持部１２も、溶接等により後続台車１０に取り付けられる。なお、支持部１２は、シールド掘削機３０の掘進に伴い、レールが載置される枕木用梁部材２６に沿って、ソリのように移動する部材である。

【0032】

支持部１２は、後続台車１０が、トンネル２０の外側内壁２０ｂ側に倒れようとした場合、水平板部１２ａが、後続台車１０の走行面（枕木用梁部材２６）と接触し、当接した状態となり、後続台車１０を支えることが可能となる。この場合、水平板部１２ａが、走行面から離れていると、水平板部１２ａが走行面に接触するまでに、相当程度、後続台車１０が傾くこととなるので、水平板部１２ａは、走行面からそれほど距離を開けない位置に配置されることとなる。なお、水平板部１２ａの走行面からの距離は、垂直板部１２ｂの長さにより調整することも可能である。

【0033】

本実施形態によれば、転倒防止機構を設けたので、トンネルの曲線部、特に、曲率半径の小さい急曲線部のカーブの内側への後続台車の転倒を防止することができる。また、転倒防止機構は、伸縮アーム部を備えるので、様々な曲率の急曲線に対応することが可能となる。また、支持アーム部が屈曲部を備えるので、急曲線部の内側内壁に対して、面で接触するのではなく、点で接触するので、後続台車が走行中であっても、走行を妨げることなく転倒を防止できる。さらに、支持部を備えるので、急曲線部のカーブの外側への転倒も確実に防止できる。

【符号の説明】

【0034】

１０ 後続台車
１１ 転倒防止機構
１１ａ 伸縮アーム部
１１ｂ 支持アーム部
１１ｃ 屈曲部
１１ｄ 端部
１２ 支持部
１２ａ 水平板部
１２ｂ 垂直板部
１３ 梁部
１４ 支持ブラケット
２０ トンネル
２０ａ 内側内壁
２０ｂ 外側内壁
２１ レール
２２ 枕木
２３ 急曲線部
２４ 土砂圧送管
２５ 風管
２６ 枕木用梁部材
３０ シールド掘削機
３１ セグメント台車
３２ ズリ鋼車
３３ バッテリーロコ
３４ けん引補助台車

【図1】

【図2】

【図3】