JP2017223041A - 軌きょう座屈防止装置およびその設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】まくらぎの周囲の砕石を掘り起こさずに設置を可能とすることで、設置をする時期の制約を取り除き、設置のための工事を省力化することができ、まくらぎ固定枠用緊締具によってまくらぎに強力に固定することで道床横抵抗力のばらつきを低減することができる軌きょう座屈防止装置およびその設置方法を提供する。
【解決手段】軌きょう座屈防止装置１は、まくらぎ１０の上面の端部に面をもって当接する上蓋部１１０と、上蓋部１１０と連結し、まくらぎ１０の端面の上部を覆う突端部１２０と、を備えるまくらぎ固定枠１００と、まくらぎ固定枠１００の突端部１２０に装着し、まくらぎ１０を支持する砕石に拘束される打込み矢２００と、を備え、まくらぎ固定枠１００は、上蓋部１１０を貫通するまくらぎ固定枠用緊締具挿入孔１１１を有し、まくらぎ固定枠１００の突端部１２０は、突端部１２０を貫通する打込み矢挿入口１２１を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道軌道で用いられる軌きょうの移動防止装置に関するものであり、詳しくは、保守省力型の軌きょう座屈防止装置に関するものである。

鉄道に敷設される軌条は、夏期などの高温時において、軌条の温度上昇に伴う軸圧力の増大によって、急激な横変形（軌道の座屈）が発生することがある。軌条とまくらぎからなる軌きょうは、まくらぎの周囲を砕石で締め固めることによって道床に対して抵抗力を発生させている。まくらぎの長手方向の抵抗力を、特に道床横抵抗力という。

特に、曲率半径が小さい急曲線区間に長い軌条を用いる場合には、道床横抵抗力が不足し、座屈を生じる危険性が増す。座屈を防止するための対策工として、まくらぎの端部に座屈防止板を設置することがある。一例として、鋼製の枠体に支圧板を溶接した装置を、摩擦力による係合をもってまくらぎに設置する座屈防止板が開示されている（特許文献１）。この座屈防止板は、まくらぎの道床横抵抗力に支圧板の抵抗力を付加する。

他方、溶接した支圧板の代わりに、上下からまくらぎを挟持して固定する部材に、杭板を挿通して圧入する座屈防止装置が開示されている（特許文献２）。この座屈防止装置は、上下からまくらぎを挟持して固定する部材の設置後に杭板を挿入することが可能であり、杭板の深さを調整できる利点がある。

実開平０７−０４４５２９号公報 特開２０１０−２２９６４２号公報

枠体または上下からまくらぎを挟持して固定する部材を要する座屈防止板および座屈防止装置は、設置するためには、まくらぎの周囲の砕石を掘り起こす必要があり、連続して設置するためには、重機の使用または多数の作業者が必要となり、労力が多大となるという課題がある。

また、従来の座屈防止板および座屈防止装置は、発揮されるべき道床横抵抗力にばらつきが生じることがある。枠体または上下からまくらぎを挟持して固定する部材を要する座屈防止板および座屈防止装置は、ばらつきが生じやすい摩擦力によってまくらぎと係合する構造であり、摩擦力のばらつきが道床横抵抗力のばらつきに影響する。さらに、杭板を挿通して圧入する座屈防止装置は、まくらぎ端部と座屈防止板との間に生じる隙間が、道床横抵抗力のばらつきに影響する。まくらぎ端部と座屈防止板との間の隙間は、杭板を挿通して圧入するとき、マルチプルタイタンパによる軌道保守作業において軌きょうが横移動するときなどに生じる。座屈は、道床横抵抗力が最も小さい部分で発生しやすい。したがって、座屈防止板および座屈防止装置は、付加される道床横抵抗力の大きさとともに、ばらつきの少なさが求められる。

さらに、まくらぎの周囲の砕石を一時的に除去することによって道床横抵抗力が低下するため、温度が高い夏期には、作業が制限され、座屈防止板の設置が困難であるという課題もある。

そこで、本発明は、まくらぎの周囲の砕石を掘り起こさずに設置を可能とすることで、設置をする時期の制約を取り除き、設置のための工事を省力化することができ、まくらぎ固定枠用緊締具によってまくらぎに強力に固定することで道床横抵抗力のばらつきを低減することができる軌きょう座屈防止装置およびその設置方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、本発明の軌きょう座屈防止装置は、まくらぎの上面の端部に面をもって当接する上蓋部と、前記上蓋部と連結し、前記まくらぎの端面の上部を覆う突端部と、を備えるまくらぎ固定枠と、前記まくらぎ固定枠の前記突端部に装着し、前記まくらぎを支持する砕石に拘束される打込み矢と、を備え、前記まくらぎ固定枠は、前記上蓋部を貫通するまくらぎ固定枠用緊締具挿入孔を有し、前記まくらぎ固定枠の前記突端部は、前記突端部を貫通する打込み矢挿入口を有することを特徴とする。

また、請求項２の手段は、前記まくらぎ固定枠は、前記上蓋部から屈曲し、前記まくらぎの左側面の上部を覆う左側壁部と、前記上蓋部から屈曲し、前記まくらぎの右側面の上部を覆う右側壁部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項３の手段は、前記左側壁部は前記まくらぎの前記左側面と、前記右側壁部は前記まくらぎの前記右側面といずれも面をもって当接することを特徴とする。

また、請求項４の手段は、前記まくらぎ固定枠は、前記上蓋部に突出する厚板部を備え、前記まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔は、前記上蓋部および前記厚板部を鉛直方向に貫通することを特徴とする。

また、請求項５の手段は、前記打込み矢挿入口は、前記打込み矢を前記まくらぎの方向に誘導する傾斜面を備えることを特徴とする。

また、請求項６の手段は、前記軌きょう座屈防止装置の設置方法であって、前記まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔および前記まくらぎが有する孔にまくらぎ固定枠用緊締具を挿入して、前記まくらぎ固定枠を前記まくらぎに固定することを特徴とする。

また、請求項７の手段は、前記まくらぎ固定枠用緊締具はアンカーボルトであることを特徴とする。

請求項１の構成によって、本発明の軌きょう座屈防止装置は、道床を乱さずに設置できる保守省力型の装置でありながら、従来品と同等以上の性能をもって道床横抵抗力を付加することができ、軌道の位置を整正する作業を阻害しない効果がある。

また、請求項２の構成によって、本発明の軌きょう座屈防止装置は、まくらぎ固定枠をまくらぎに取り付ける際に、位置決めが容易でありながら、多様なまくらぎの形状に対して一定の汎用性を有する効果がある。

また、請求項３の構成によって、本発明の軌きょう座屈防止装置は、まくらぎ固定枠をまくらぎに取り付ける際に、まくらぎの形状に合致して正確な位置に取り付けることが容易になる効果がある。

また、請求項４の構成によって、本発明の軌きょう座屈防止装置は、治具として、まくらぎに下穴を開けるときに、穿孔機のビットを案内可能とする効果がある。

また、請求項５の構成によって、本発明の軌きょう座屈防止装置は、打込み矢とまくらぎの隙間を最小限にとどめ、道床横抵抗力のばらつきを低減する効果があるとともに、打込み矢が単純に鉛直に打ち込まれるよりも強い道床横抵抗力を得る効果がある。

また、請求項６または７の構成によって、本発明の軌きょう座屈防止装置の設置方法は、直接的にまくらぎ固定枠とまくらぎを締め付けることで、強力かつ安定的な締め付けとなり、道床横抵抗力のばらつきを低減する効果がある。

実施例における本発明の軌きょう座屈防止装置の設置状態を示す斜視図である。 実施例における本発明の軌きょう座屈防止装置を下方から仰視した斜視図である。 実施例における本発明の軌きょう座屈防止装置の設置方法を示す斜視図である。 実施例における本発明の軌きょう座屈防止装置の右側面図である。

以下、本発明の軌きょう座屈防止装置およびその設置方法について、実施するための形態を図面にしたがって説明する。
なお、以下の各図において、砕石は図示を省略している。

図１は、軌きょう座屈防止装置１の斜視図であり、軌きょう座屈防止装置１の設置状態を示す。
軌きょう座屈防止装置１は、まくらぎ固定枠１００と、打込み矢２００と、を備える。
まくらぎ固定枠１００は、まくらぎ１０の上面の端部に面をもって当接する上蓋部１１０と、上蓋部１１０と連結し、まくらぎ１０の端面の上部を覆う突端部１２０と、を備える。

図２は、軌きょう座屈防止装置１を下方から仰視した斜視図であり、まくらぎ固定枠１００の下面を示す。
まくらぎ固定枠１００は、上蓋部１１０から屈曲し、まくらぎ１０の左側面の上部を覆う左側壁部１３０と、上蓋部１１０から屈曲し、まくらぎ１０の右側面の上部を覆う右側壁部１４０と、を備えることが好ましい。また、左側壁部１３０はまくらぎ１０の左側面と、右側壁部１４０はまくらぎ１０の右側面といずれも面をもって当接することがより好ましい。

まくらぎ固定枠１００は、左側壁部１３０および右側壁部１４０を備えることによって、まくらぎ固定枠１００をまくらぎ１０に取り付ける際に、位置決めが容易でありながら、多様なまくらぎ１０の形状に対して一定の汎用性を有する効果がある。
また、左側壁部１３０はまくらぎ１０の左側面と、右側壁部１４０はまくらぎ１０の右側面といずれも面をもって当接することによって、まくらぎ固定枠１００をまくらぎ１０に取り付ける際に、まくらぎ１０の形状に合致して正確な位置に取り付けることが容易になる効果がある。

打込み矢２００は、まくらぎ固定枠１００の突端部１２０に装着し、まくらぎ１０を支持する砕石に拘束される。
軌きょう座屈防止装置１は、まくらぎ固定枠１００をまくらぎ１０に固定するためおよび打込み矢２００をまくらぎ固定枠１００に固定するために緊締具を使用する。

ここで、まくらぎ固定枠１００および打込み矢２００の材質は限定されるものではないが、強度が求められるため、まくらぎ固定枠１００および打込み矢２００は鋼鉄製であることが好ましい。
また、まくらぎ１０の材質は限定されるものではないが、本実施例のまくらぎ１０は、コンクリート製である。

まくらぎ固定枠１００とまくらぎ１０の固定に使用するまくらぎ固定枠用緊締具２０は限定されるものではないが、後施工アンカー方式によるアンカーボルトとすることが好ましい。また、まくらぎ固定枠用緊締具２０は、強度が求められるため、接着系アンカーボルトとすることがより好ましい。
なお、アンカーボルトは、コンクリート用に限定されるものではないが、まくらぎ１０の素材に適したものを用いるべきである。まくらぎ固定枠用緊締具２０は、あらかじめまくらぎ１０に設けられた埋込栓を活用する六角ボルトであってもよい。本実施例のまくらぎ固定枠用緊締具２０は、アンカーボルトである。本実施例においては、まくらぎ１０には緊締具を使用するための下穴が設けられるものとする。

打込み矢２００とまくらぎ固定枠１００の固定に使用する打込み矢用ボルト３０は限定されるものではないが、座面の保護および安定ならびに締め付けの容易さを考慮すると、座金組込み六角ボルトを用いることが好ましい。

図３は、軌きょう座屈防止装置１の斜視図であり、軌きょう座屈防止装置１の設置方法を示す。
まくらぎ固定枠１００は、上蓋部１１０を貫通するまくらぎ固定枠用緊締具挿入孔１１１を有し、まくらぎ固定枠１００の突端部１２０は、突端部１２０を貫通する打込み矢挿入口１２１を有する。

まくらぎ固定枠１００は、上蓋部１１０に突出する厚板部１１２を備えることが好ましく、まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔１１１は、上蓋部１１０および厚板部１１２を鉛直方向に貫通する。

まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔１１１が、上蓋部１１０および厚板部１１２を鉛直方向に貫通し、強度および深さを確保することによって、軌きょう座屈防止装置１は、治具として、まくらぎ１０に下穴を開けるときに、穿孔機のビットを案内可能とする効果がある。

また、まくらぎ固定枠１００の突端部１２０は、前面から打込み矢挿入口１２１まで水平方向に貫通する打込み矢用緊締具挿入孔１２２を有し、打込み矢２００は、上部中央に水平方向に設けられるねじ挿入孔２１０を有する。

ここで、打込み矢用緊締具挿入孔１２２の形状は限定されるものではないが、打込み矢２００の深さの調整を可能とするため、上下に広い長孔とすることが好ましい。また、本実施例のねじ挿入孔２１０の内面は、タップによってねじが切られている。

図４は、軌きょう座屈防止装置１の右側面図であり、打込み矢２００を砕石に圧入してねじ留めをした状態を示す。
打込み矢２００は、平面部２２０を叩打して砕石に圧入するが、まくらぎ固定枠１００の突端部１２０がまくらぎ１０の上部に位置するため、打込み矢２００を鉛直に圧入しようとすると、意図せず打込み矢２００がまくらぎ１０の端部から離れることがある。打込み矢２００とまくらぎ１０の間の隙間が大きくなると、道床横抵抗力にばらつきが生じる。

そこで、打込み矢挿入口１２１は、打込み矢２００をまくらぎ１０の方向に誘導する傾斜面１２３を備えることが好ましい。
打込み矢挿入口１２１を斯様な楔形状とすることによって、打込み矢２００の先鋭部２３０がまくらぎ１０の端面に近接するように、打込み矢２００を誘導することができる。斜めに圧入された打込み矢２００に、打込み矢用緊締具挿入孔１２２およびねじ挿入孔２１０を通して打込み矢用ボルト３０を締め付けると、打込み矢２００は、まくらぎ１０の端面に近接しつつ、傾きを解消して鉛直になろうとする。このとき、打込み矢２００が外側の砕石から受ける圧力は、道床横抵抗力の付加となる。なお、打込み矢２００とまくらぎ１０との間隔は、一定であればよく、接触していてもよい。

打込み矢挿入口１２１が傾斜面１２３を備えることによって、本発明の軌きょう座屈防止装置１は、打込み矢２００とまくらぎ１０の隙間を最小限にとどめ、道床横抵抗力のばらつきを低減する効果があるとともに、打込み矢２００が単純に鉛直に打ち込まれるよりも強い道床横抵抗力を得る効果がある。

また、軌きょう座屈防止装置１は、圧入された打込み矢２００のみが砕石による拘束を受け、まくらぎ１０に固定されたまくらぎ固定枠１００は砕石の外にある。そのため、軌きょう座屈防止装置１は、ねじ留めをしている打込み矢２００を取り外すという工程のみで、まくらぎ固定枠１００を取り付けたまま軌道の整正を行うことができるという効果がある。

以下、軌きょう座屈防止装置の設置方法を説明する。

まず、まくらぎ１０の上面に、穿孔機を用いてまくらぎ固定枠用緊締具２０を挿入する孔を設ける。本実施例においては、まくらぎ固定枠１００はまくらぎ１０に下穴を開けるための治具とすることができる。まくらぎ１０に下穴を開けた後に、本穴を設ける。

次に、まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔１１１およびまくらぎ１０が有する孔にまくらぎ固定枠用緊締具２０を挿入して、まくらぎ固定枠１００をまくらぎ１０に固定する。図２においては、まくらぎ固定枠用緊締具２０であるアンカーボルトをあとから挿入しているが、先にアンカーボルトを固定してもよい。本実施例においては、まくらぎ固定枠１００のまくらぎ固定枠用緊締具挿入孔１１１にまくらぎ固定枠用緊締具２０であるアンカーボルトを通して、まくらぎ固定枠１００をまくらぎ１０に載置する。さらに、座金２１をアンカーボルトに通し、ナット２２で締め付け、まくらぎ固定枠１００をまくらぎ１０に固定する。

ここで、まくらぎ固定枠用緊締具２０の本数は限定されるものではないが、強度および挿入に要する時間を考慮すると、２本とすることが好ましい。同様に、まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔１１１の個数は、２個とすることが好ましい。また、座金２１は、張力による緩み止め機構を有するロックワッシャーとすることが好ましい。

まくらぎ１０との係合を摩擦力による装置においては、摩擦力のばらつきを生じやすいため、道床横抵抗力にばらつきが生じやすくなる。対して、本発明の軌きょう座屈防止装置の設置方法は、直接的にまくらぎ固定枠１００とまくらぎ１０を締め付けることで、強力かつ安定的な締め付けとなり、道床横抵抗力のばらつきを低減する効果がある。

最後に、打込み矢２００を上方から打込み矢挿入口１２１に挿入し、打込み矢２００の一部を砕石に圧入する。それから、打込み矢用ボルト３０を打込み矢用緊締具挿入孔１２２およびねじ挿入孔２１０に挿入し、打込み矢用ボルト３０を締め付けることによって、打込み矢２００をまくらぎ固定枠１００に固定する。

ここで、打込み矢２００の枚数は限定されるものではないが、強度および圧入に要する時間を考慮すると、２枚とすることが好ましい。同様に、打込み矢挿入口１２１の個数は、２個とすることが好ましい。

軌きょう座屈防止装置の設置方法は以上である。

表１は、本発明の軌きょう座屈防止装置１の道床横抵抗力の測定試験の結果である。
試験では、敷設されたＰＣまくらぎの端部に軌きょう座屈防止装置１を設置し、最大１０ｍｍまで１ｍｍ毎に変位を与えた場合の道床横抵抗力を測定している。
軌きょう座屈防止装置１は、実施例のとおり、アンカーボルトを用いて固定し、打込み矢２００は４１０ｍｍのものを２枚使用した。軌きょう座屈防止装置１およびＰＣまくらぎの片側に設置して、道床横抵抗力を測定した。２ｍｍ変位におけるまくらぎ単体のみの道床横抵抗力は、６．５ｋＮ／２ｍｍである。
表中、まくらぎＮｏ．が同じ記号のものは、同一のまくらぎで試験を行ったことを示す。また、平均値および標準偏差は、打込み矢２００の長さが異なる試番５−２および５−３を除いた値である。

打込み矢２００の長さが４１０ｍｍの場合に、試験結果から得られた道床横抵抗力の平均値ｆは、変位ｘの関数として、下記の式で近似的に表すことができる。
ｆ＝γ（１−ｅ^−αｘ）＋βｘ … （１）
ここで、α＝１．８、β＝０．９、γ＝８．０であり、ｆの単位はｋＮ、ｘの単位はｍｍである。

試験結果からは、本発明の軌きょう座屈防止装置１の道床横抵抗力の２ｍｍ変位の平均値は、（１）によると平均９．６ｋＮであり、まくらぎ単体のみの道床横抵抗力と比較しておよそ１．５倍の値である。
この場合において、標準偏差を考慮した発生確率９９．７％における道床横抵抗力は７．５ｋＮであり、まくらぎ単体のみの道床横抵抗力と比較しておよそ１．２倍の値である。いずれの値も従来品と同等の性能であることを示している。
ここで、従来品とは、上下からまくらぎを挟持して固定する部材に、杭板を挿通して圧入する、特許文献で示した座屈防止装置の同等品である。

軌きょう座屈防止装置１は、まくらぎ１０の下部に当接する部材がないため、砕石を掘り起こさずに設置をすることが可能である。試験結果および軌きょう座屈防止装置１の構成によって、軌きょう座屈防止装置１は、道床を乱さずに設置できる保守省力型の装置でありながら、従来品と同等以上の性能をもって道床横抵抗力を付加することができ、軌道の位置を整正する作業を阻害しない効果がある。

本発明の軌きょう座屈防止装置は、砕石によってまくらぎを支持する軌道、いわゆるバラスト軌道であれば、広範に利用することができる。

１…軌きょう座屈防止装置。
１０…まくらぎ。
２０…まくらぎ固定枠用緊締具、２１…座金、２２…ナット。
３０…打込み矢用ボルト。
１００…まくらぎ固定枠、１１０…上蓋部、１１１…まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔、１１２…厚板部、１２０…突端部、１２１…打込み矢挿入口、１２２…打込み矢用緊締具挿入孔、１２３…傾斜面、１３０…左側壁部、１４０…右側壁部。
２００…打込み矢、２１０…ねじ挿入孔、２２０…平面部、２３０…先鋭部。

Claims (7)

1. まくらぎの上面の端部に面をもって当接する上蓋部と、前記上蓋部と連結し、前記まくらぎの端面の上部を覆う突端部と、を備えるまくらぎ固定枠と、
   前記まくらぎ固定枠の前記突端部に装着し、前記まくらぎを支持する砕石に拘束される打込み矢と、を備え、
   前記まくらぎ固定枠は、前記上蓋部を貫通するまくらぎ固定枠用緊締具挿入孔を有し、前記まくらぎ固定枠の前記突端部は、前記突端部を貫通する打込み矢挿入口を有することを特徴とする軌きょう座屈防止装置。
2. 前記まくらぎ固定枠は、前記上蓋部から屈曲し、前記まくらぎの左側面の上部を覆う左側壁部と、前記上蓋部から屈曲し、前記まくらぎの右側面の上部を覆う右側壁部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の軌きょう座屈防止装置。
3. 前記左側壁部は前記まくらぎの前記左側面と、前記右側壁部は前記まくらぎの前記右側面といずれも面をもって当接することを特徴とする請求項２に記載の軌きょう座屈防止装置。
4. 前記まくらぎ固定枠は、前記上蓋部に突出する厚板部を備え、前記まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔は、前記上蓋部および前記厚板部を鉛直方向に貫通することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の軌きょう座屈防止装置。
5. 前記打込み矢挿入口は、前記打込み矢を前記まくらぎの方向に誘導する傾斜面を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の軌きょう座屈防止装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の軌きょう座屈防止装置の設置方法であって、
   前記まくらぎ固定枠用緊締具挿入孔および前記まくらぎが有する孔にまくらぎ固定枠用緊締具を挿入して、前記まくらぎ固定枠を前記まくらぎに固定することを特徴とする軌きょう座屈防止装置の設置方法。
7. 前記まくらぎ固定枠用緊締具はアンカーボルトであることを特徴とする請求項６に記載の軌きょう座屈防止装置の設置方法。
   
   

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