JP5127312B2 - 分岐器における融雪・凍結防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱方式の中の表皮電流加熱方式を用いた鉄道の分岐器における融雪・凍結防止装置に関するものである。

降雪地域における鉄道のレールポイントでは、つぎのような種々の融雪・凍結防止装置が採用されてきた。
・カンテラによる加熱：レールの下からカンテラを炊いて融雪すると共に、凍結を防止する。豪雪地帯では、カンテラへの油の補給が頻繁になり、特に、夜間、早朝の管理が煩雑である。近年では、ＣＴＣ（列車集中制御装置）化により駅に配置されていた運転要員が削除され、カンテラを炊いて回る要員の確保が困難である。
・温水循環による加熱：レールに沿って設けた配管に温水を循環させ融雪すると共に、凍結を防止する。この方法は、ボイラー、灯油タンク、配管などの設備が大型で、設置場所の確保が困難であるばかりか、灯油の補給等の管理が煩雑である。また、ポンプ加熱器等が故障した場合、温水配管が水の凍結膨張により破損する恐れがあり、降雪期間には、日夜、又は寒暖に拘らず温水を通さなければならず極めて不経済である。
・電気加熱：電気加熱には、抵抗加熱、アーク加熱、誘導加熱、赤外加熱、ビーム加熱、その他の方式があるが、誘導加熱における表皮電流発熱管を利用した分岐器における融雪・凍結防止装置には、カンテラによる加熱方式や温水循環による加熱方式に比較して種々の利点を有している。

前記表皮電流加熱方式とは、強磁性体である鋼管内に絶縁電線を通し、商用周波数の交流電圧をかけると、鋼管内壁だけに電流が流れ、ジュール熱により発熱することを利用した加熱システムである。
この表皮電流発熱管を利用した分岐器における融雪・凍結防止装置には、図７（ａ）に示すように、発熱鋼管２２に通した絶縁電線２３の一端側に交流電源２４を接続し、絶縁電線２３の他端部を発熱鋼管２２の他端部に接続し、発熱鋼管２２の一端側を交流電源２４に接続することにより、絶縁電線２３と発熱鋼管２２を直列に接続して電流ｉを一方向に流すようにした直列表皮電流発熱管方式と、図７（ｂ）に示すように、少なくとも一対の発熱鋼管２２にそれぞれ絶縁電線２３を通し、それぞれの絶縁電線２３の他端側を互いに接続し、それぞれの絶縁電線２３の一端側を交流電源２４に接続し、一対の発熱鋼管２２は、少なくとも両端部を溶接５，６などにより接続し、絶縁電線２３の間に１次電流ｉ１を流し、発熱鋼管２２の内表面及び接続部分５，６に主２次電流ｉ２を流すようにした誘導表皮電流発熱管方式が知られている。

前記表皮電流発熱管を利用した分岐器における融雪・凍結防止装置には、図５（ａ）（ｂ）に示すもの（特許文献１）、図６（ａ）（ｂ）に示すもの（特許文献２）などが知られている。
特許文献１を示す図５（ａ）（ｂ）において、鉄道のレールポイントにおけるトングレール１３は、枕木１０の上に固定的に取り付けた床板１１の上を転てつ機によって摺動してポイントを切り替えるものである。前記床板１１の両側には、加熱装置を密着して取り付けられている。この加熱装置は、平板状の発熱鋼板２１の下面に複数本の発熱鋼管２２を平行に溶接し、かつ、下面を保温層２５で被覆し、前記発熱鋼管２２の中に絶縁電線２３を通したもの２枚を間隔調整金具２６で連結したものである。そして、絶縁電線２３を順次直列に接続して交流電源２４に接続する。すると、発熱鋼管２２での発熱は、この発熱鋼管２２が溶接されている発熱鋼板２１に伝導され、さらにこの発熱鋼板２１の側面に密着している床板１１へ伝導される。このため、トングレール１３が摺動する床板１１の上面の融雪と凍結防止がなされる。また、トングレール１３の下面も発熱鋼板２１と床板１１に接触して加熱される。

特許文献２を示す図６（ａ）（ｂ）において、特許文献１を示す図５（ａ）（ｂ）と異なるところは、床板１１の両側部に角棒状の鋼棒２７を溶接部２８で溶接し、この溶接部２８の側面に、２本で一対の発熱鋼管２２を配置し、この２本で一対の発熱鋼管２２を互いに所定間隔で溶接したものである。２９は、端子箱である。
特公昭６３−７４３１（特開昭５７-０５７４８５）号公報。 特開平７−２８８１７７号公報。

表皮電流発熱管は、加熱効率が優れていること、耐久性、耐候性に優れていることなどの利点を有するが、特許文献１及び２に記載されている分岐器における融雪・凍結防止装置は、いずれも床板１１の側面に沿わせて取り付けるものであるため、列車通過時のレール振動による損傷が激しく、耐用性に欠け、また、発熱鋼管２２の発熱を発熱鋼板２１や鋼棒２７を介在しての間接加熱であり、かつ、床板１１の狭い側面に沿わせているため熱効率が悪く、１枚の床板当り２００〜３００Ｗの発熱量を必要とし、経済性に欠け、さらに、発熱量が大きいため、局部的に温度が高くなり、耐用性に欠ける要因となるなどの問題点があった。

枕木の上の床板に固定して取り付けられた基本レールの内側に、前記床板の上を摺動するトングレールを配置し、このトングレールを移動してポイントを切り替えるレール分岐器において、前記床板は、前記基本レールを固定して取り付けるレール取付け板部と、このレール取付け板部の上面に一体に設けられ前記トングレールが摺動するトングレール摺動板部とを鋼材で形成し、前記レール取付け板部の上面に設けた締結装置と、前記トングレール摺動板部の一端部の突起部とによって前記基本レールの固定脚部を固定し、前記トングレール摺動板部の上面近くに、所定間隔をもって複数個の絶縁電線差し込み孔を穿設し、この複数個の絶縁電線差し込み孔には、互いに隣同士の電流の方向が逆になるように絶縁電線を交互に折り返して挿入し、この絶縁電線の先端に交流電源を接続することにより、前記床板をジュール熱により発熱する発熱鋼板として機能するようにしたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、 枕木の上の床板に固定して取り付けられた基本レールの内側に、前記床板の上を摺動するトングレールを配置し、このトングレールを移動してポイントを切り替えるレール分岐器において、前記床板は、前記基本レールを固定して取り付けるレール取付け板部と、このレール取付け板部の上面に一体に設けられ前記トングレールが摺動するトングレール摺動板部とを鋼材で形成し、前記レール取付け板部の上面に設けた締結装置と、前記トングレール摺動板部の一端部の突起部とによって前記基本レールの固定脚部を固定し、前記トングレール摺動板部の上面近くに、所定間隔をもって複数個の絶縁電線差し込み孔を穿設し、この複数個の絶縁電線差し込み孔には、互いに隣同士の電流の方向が逆になるように絶縁電線を交互に折り返して挿入し、この絶縁電線の先端に交流電源を接続することにより、前記床板をジュール熱により発熱する発熱鋼板として機能するようにしたので、誘導加熱方式の中の表皮電流加熱方式のもつ加熱効率が優れていること、耐久性、耐候性に優れていることなどの利点を有するだけでなく、床板が列車通過時のレール振動によっても損傷することがなく、耐用性に優れ、また、直接加熱であるため熱効率にもすぐれている。ちなみに、従来は、１枚の床板当り２００〜３００Ｗの発熱量を必要としたが、本発明では、降雪強度にもよるが、８０〜１２０Ｗでも十分効果があることが確認されており、経済性に優れているという効果を有する。

請求項３記載の発明によれば、トングレールの揺動支点からトングレールの先端までのトングレールが摺動する範囲のすべてのトングレール摺動板部の上面近くに、絶縁電線差し込み孔を穿設して絶縁電線を差し込み、交流電源を通電して加熱するようにしたので、トングレールが摺動する広い範囲に一度設置すれば安全性、耐久性の面での維持管理が容易である。

本発明では、枕木の上の床板に固定して取り付けられた基本レールの内側に、前記床板の上を摺動するトングレールを配置し、このトングレールを移動してポイントを切り替えるレール分岐器において、前記床板は、前記基本レールを固定して取り付けるレール取付け板部と、このレール取付け板部の上面に一体に設けられ前記トングレールが摺動するトングレール摺動板部とを鋼材で形成し、前記レール取付け板部の上面に設けた締結装置と、前記トングレール摺動板部の一端部の突起部とによって前記基本レールの固定脚部を固定し、前記トングレール摺動板部の上面近くに、所定間隔をもって複数個の絶縁電線差し込み孔を穿設し、この複数個の絶縁電線差し込み孔には、互いに隣同士の電流の方向が逆になるように絶縁電線を交互に折り返して挿入し、この絶縁電線の先端に交流電源を接続することにより、前記床板をジュール熱により発熱する発熱鋼板として機能するようにした。
トングレールの揺動支点からトングレールの先端までのトングレールが摺動する範囲のすべての床板に、絶縁電線差し込み孔を穿設して絶縁電線を差し込み、交流電源を通電して加熱する。

図１ないし図４に基づき本発明の実施例１を説明する。
図４において、鉄道線路切替えの分岐器は、所定間隔で敷設された枕木１０に締結装置１４で固定的に取り付けられた２本の基本レール１２と、これらの基本レール１２の内側に位置し、転てつ棒１７，間隔保持棒１８で間隔を保持しつつ床板１１の上を摺動するトングレール１３と、これらのトングレール１３の先端部の転てつ棒１７に連結された動作杆１６を介して揺動支点１９で揺動してポイントを切り替える転てつ機１５とで構成されている。

前記床板１１は、前記基本レール１２を取り付けるレール取付け板部３６と、前記トングレール１３が摺動するトングレール摺動板部３１とが鋼材で形成されている。この床板１１の上面から約７ｍｍ下方の位置に、直径６ｍｍの絶縁電線差し込み孔３０が２０ｍｍの間隔をもって平行に複数個、例えば、１２個穿設されている。この絶縁電線差し込み孔３０には、互いに隣同士の電流の方向が逆になるように２本１組の絶縁電線２３を交互に折り返して挿入され、絶縁電線差し込み孔３０から導出された２本の絶縁電線２３の先端には、交流電源２４が接続される。

前記絶縁電線差し込み孔３０の摺動面からの距離は、床板としての機械的強度が許容する範囲内でできるだけ小さいことが発熱効率の点から好ましく、また、絶縁電線差し込み孔３０の相互の間隔は、ヒータとしての絶縁電線２３の太さにもよるが、床板の摺動面の温度分布が可能な限り一様になるように設定される。

前記トングレール摺動板部３１は、一端の上方部が突起部３３となり、この突起部３３とレール取付け板部３６の上面との間にレール締結空間３４が形成され、また、トングレール摺動板部３１における絶縁電線差し込み孔３０より下方には、長手方向に締結ばね挿入孔３２が貫通穿設されている。

このように構成された２個の床板１１は、図３に示すように、レール締結空間３４側が互いに外向きとなるようにして所定間隔をおいて前記枕木１０の上に載せられ、それぞれ４隅の取付け孔３５にボルト等を差し込み枕木１０に固定的に取り付けられる。これらの床板１１のレール取付け板部３６には、それぞれ基本レール１２が載せられ、基本レール１２の固定脚部は、内側が前記レール締結空間３４に嵌め込まれ、外側が締結装置１４で固定される。
２本のトングレール１３は、先端部が転てつ棒１７で一定間隔に保持されて床板１１のトングレール摺動板部３１に載せられ、前記転てつ棒１７は、動作杆１６によって転てつ機１５に連結される。これら１対のトングレール１３は、図３に示すように、一定間隔を保持しつつ実線の位置から鎖線の位置までトングレール摺動板部３１の上面を摺動しつつ移動する。

前記床板１１の絶縁電線差し込み孔３０に絶縁電線２３を差し込み加熱する融雪・凍結防止装置の設置範囲２０は、図４における揺動支点１９からトングレール１３の先端までのすべての床板１１とするが、それ以上であってもよい。
また、図２では、説明上、１個の床板１１における絶縁電線２３に交流電源２４を接続したが、融雪・凍結防止装置の設置範囲２０のすべての床板１１に取り付けた絶縁電線２３を順次直列に接続して交流電源２４に接続される。

本発明による分岐器における融雪・凍結防止装置（以下、本発明装置という）と床板の両側に沿って抵抗加熱を取り付けた従来の融雪器（以下、従来装置という）との床板中央部の温度上昇試験結果を図８及び図９に基づき説明する。
本発明装置と従来装置は、ともに２００Ｗの電力消費型を使用した例を示している。
これらの図から次の事実が明らかになった。なお、試験の測定点は、最初の１時間を１０分単位とし、１時間経過後で８時間経過までを１時間単位とした。
（１）本発明装置では、２０分で約２０℃、３０分で約２５℃までに上昇し、このことは、２０〜３０分で床板上は十分融雪することを意味している。
これに対し、従来装置では、２０〜２５℃までに上昇するのに、１．５〜２時間かかることを示している。
このため、本発明装置は、従来装置に比較し、短時間で、融雪・凍結の効果が現れる。
（２）本発明装置では、約１時間で上限値の約３５℃までに上昇した。
これに対し、従来装置では、上限値の約３５℃までに上昇するのに約４時間かかった。
このため、本発明装置は、上限値の約３５℃までに達したら電源を切るなどすれば、従来装置に比較して大幅な省電力化が可能となる。

本発明による分岐器における融雪・凍結防止装置の実施例１を示す斜視図である。 図１における一部切り欠いた平面図である。 本発明による分岐器における融雪・凍結防止装置の実施例１の断面図である。 本発明による分岐器における融雪・凍結防止装置の全体を示す平面図である。 （ａ）は、特許文献１の説明のための正面図、（ｂ）は、（ａ）における発熱鋼板の一部切り欠いた底面図である。 （ａ）は、特許文献２の説明のための正面図、（ｂ）は、（ａ）における発熱鋼板の平面図である。 （ａ）は、公知の直列表皮電流発熱管方式の説明図、（ｂ）は、公知の誘導表皮電流発熱管方式の説明図である。 本発明装置と従来装置による試験データの比較説明図である。 図８のデータに基づく特性線図である。

符号の説明

１０…枕木、１１…床板、１２…基本レール、１３…トングレール、１４…締結装置、１５…転てつ機、１６…動作杆、１７…転てつ棒、１８…間隔保持棒、１９…揺動支点、２０…凍結防止装置の設置範囲、２１…発熱鋼板、２２…発熱鋼管、２３…絶縁電線、２４…交流電源、２５…保温層、２６…間隔調整金具、２７…鋼棒、２８…溶接部、２９…端子箱、３０…絶縁電線差し込み孔、３１…トングレール摺動板部、３２…締結ばね挿入孔、３３…突起部、３４…レール締結空間、３５…取付け孔、３６…レール取付け板部。

Claims (3)

1. 枕木の上の床板に固定して取り付けられた基本レールの内側に、前記床板の上を摺動するトングレールを配置し、このトングレールを移動してポイントを切り替えるレール分岐器において、前記床板は、前記基本レールを固定して取り付けるレール取付け板部と、このレール取付け板部の上面に一体に設けられ前記トングレールが摺動するトングレール摺動板部とを鋼材で形成し、前記レール取付け板部の上面に設けた締結装置と、前記トングレール摺動板部の一端部の突起部とによって前記基本レールの固定脚部を固定し、前記トングレール摺動板部の上面近くに、所定間隔をもって複数個の絶縁電線差し込み孔を穿設し、この複数個の絶縁電線差し込み孔には、互いに隣同士の電流の方向が逆になるように絶縁電線を交互に折り返して挿入し、この絶縁電線の先端に交流電源を接続することにより、前記床板をジュール熱により発熱する発熱鋼板として機能するようにしたことを特徴とする分岐器における融雪・凍結防止装置。
2. トングレール摺動板部の一端部の突起部は、レール取付け板部の上面との間に基本レールの固定脚部の内側が嵌め込まれるレール締結空間を形成したことを特徴とする請求項１記載の分岐器における融雪・凍結防止装置。
3. トングレールの揺動支点からトングレールの先端までのトングレールが摺動する範囲のすべてのトングレール摺動板部の上面近くに、絶縁電線差し込み孔を穿設して絶縁電線を差し込み、交流電源を通電して加熱するようにしたことを特徴とする請求項１記載の分岐器における融雪・凍結防止装置。

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