JPH0483001A - レール頭部断面の研削形状 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄道の基本をなすレールの頭部断面形状に関
する。

〔従来の技術〕

レールの頭部断面形状は、新製時には隅角部から頭頂面
において、その形状を長く維持できるように摩耗形状に
近いものとなっており、以後使用により限度に達する迄
摩耗にまかすか、研削により新製時の断面形状に再生す
るかにより使用されてきた。

最近、曲線において車軸を誘導するため、内外レールで
非対称にレールを研削することが行われるようになって
いるが、直線においてこのようなことが行われた例はな
かった。

〔発明が解決しようとする課題〕

新幹線の車輪とレールの摩耗について調べてみると、車
輪は新製時のタイヤ断面から３００００　ｋｍ程度の走
行で、はぼ一定の摩耗断面に達し、以後これか研削周期
の３０００００　ｋｍまで維持されている。この場合、
これに対応するレールの断面は、３００〜４００麿の小
曲線におけるもので、交換の多いレール隅角部の攻撃性
が大きい。一方、半径の大きい曲線においては、隅角部
の半径の大きい新製車輪の断面に近くなっており、車輪
の攻撃性が大きくなる。

この発明は、このレールと車輪の形状を保持し、レール
における損傷発生の確率を減少し、車輪とレールの交換
周期を延伸するとともに、車両の走行安定性の増大を目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的達成のため、線路の直線区間を含めて
レール頭部に１０〜２０　ａｍ程度の巾で車輪走行条面
を形成し、不要な部分を平面に研削することを特徴とし
たものである。

すなわち、新幹線のレール頭頂面に関しては、その中央
部に発生するシェリングの問題がある。これは、中央部
に働く強大な輪重のもとで、車輪踏面の勾配によってそ
の両側の部分が前後に流動することにより引張り力が働
き、この中央部の輪重の前後にひび割れを生ずることに
起因する。これを防止するためには、流動区間に車輪が
接しないようにすれば良いことになる。そこで、車輪と
レールの接面の両側を削り落すことにより、この流動を
発生させないようにしようとするものである。

上記車輪走行条面の形成に際して、その表面を平面とす
ると、横圧が働いてレールが傾いた場合、その角に当た
ることとなり、これを滑らかに取り付ける必要があるの
で、従来のレール頭頂面の断面的曲線半径に合わせて２
００〜６００■■の円曲線で形成することとした。

また車輪走行条面については、一定箇所とすると、車輪
の一定位置だけが摩耗することになるので、全線を通じ
てみた場合、上記車輪走行条面がレール頭頂面に一様に
分布するように配置することが必要である。このために
は、直線区間においては車輪走行条面を、左右レールで
対称に位置を変えて形成すればよい。

新幹線の８００曽程度以上の曲線の外軌レールと直線区
間で、車輪とレールの間に生じる横動遊間により、車輪
にだ行動を生ずる箇所のレールにきしみ割れと称する傷
を発生する。直線区間については前記したようにレール
頭頂面に車輪走行条面を形成し、不要な部分を平面にす
る処置を行ない、曲線区間においては最近良く行なわれ
るようになっているレール頭頂面を、左右レールで非対
称に研削して車輪走行条面を形成することにより、スラ
ッジを含めてこれで輪軸を十分案内できる場合には、こ
のような損傷は発生しなくなると考えられるのであるが
、万全を期せば万が−の車輪の案内はレール側面にまか
せて、隅角部の円曲線部はこれを削除するのが適当であ
る。

また上記において万が−の車輪フランジの案内のために
、削除した隅角部の曲線下部に横圧によるレールの小返
りを含めて車輪フランジ角に対応する角度で、ここに５
＋＋ｍ程度以上の巾のフランジの誘導条面を形成してお
けばよい。

次に車輪の断面形状は、小半径の曲線のレールの摩耗形
状と合致していることが知られているので、車輪の断面
形状を保持するために、軌間内側側面端からこの側面、
隅角部円曲線、そして頭部に取付く部分の水平的２０Ｈ
の範囲については、管理を目標とする車輪の実効断面形
状とし、これから外側は、１７３０以上の勾配で削り落
とす。

〔作用〕 車輪とレールの接触は、本来断面内の一箇所であるべき
であると考えられるが、走行〜の異なる各種の車輪が通
過することにより複数になり、あるいはその巾が拡大す
ることにより不要なせん断力を生じて様々な損傷を発生
してきた。レールの使用に当って研削を前提とし、この
発明による研削形状を使用し、区間の特性に応じて直線
区間を含めて車輪走行条面を確定することにより、この
ような問題はすべて解決することができる。

さらに、このような方法をとることにより、横圧が働い
てレールが傾いてもレール断面内における車輪の走行位
置が変わらないことから、車両の走行安定にも有効であ
る。

また、この研削において研削を前提とした新たなレール
断面を採用すれば、研削鋼量と研削工数を低減すること
ができる。

〔実施例〕

新幹線における場合を考えてその断面設計を行った。第
１図はこの発明により、従来の６０　ｋｇレールの頭部
１の頭頂面を直線および緩曲線において研削し、車輪走
行条面２を形成した例で、車輪走行条面２は、巾１２１
１、断面半径３００腫■に形成し、その端部は隅角部に
近い側を１７２０の勾配で、広い側を１／３゜の勾配で
研削する。

ここで、勾配を１７３０としたのはレールの小返り限度
が４璽■とされており、これが１７４０に相当すること
から、これに余裕をとった値である。

第２図は、これを、直線区間の両側、および車輪走行条
面２を非対称に研削することにより車輪の案内が可能な
緩曲線の外軌の６０　ｋｇレールに適用した例で、この
場合には、まず、頭頂面を水平研削し、ここに車輪走行
条面２を形成する。隅角部３については研削により除去
し、さらにその下部に巾５墓■で７１．５度の角度のフ
ランジ誘導条面４を設けている。

この７１．５度の角度は、車輪のフランジ勾配７０度に
横圧によりレールに生ずる小返り角度１．５度を加えた
ものである。

第３図（ａ）、　＜ｂ＞、（ｃ）はレール頭部１の頭頂
面を必要な範囲水平研削して、このあと必要な箇所に両
側レールで対称にその位置を変えて車輪走行条面２−１
゜２−２．２−３を形成した例である。非対称研削を行
う緩曲線では、偏心量Ｙは次式によればよい。

　Ｇ ２γＲ ただし、ｌ−：車輪半径、Ｇ：車輪とレールの接触点間
距離、γ：車輪の踏面勾配、Ｒ：曲線半径。

第４図は、小半径に於ける外軌レールの研削形状を示し
たもので、隅角部３の円曲線とその外側を含む２０　＋
ｕ＋から外側の部分を研削し、車輪の断面と合致させた
車輪走行誘導条面５を形成したものである。

この場合、内戦レールの車輪走行条面は可能な限り軌間
外側に形成する。

〔発明の効果〕

この走行条面を形成したレールを使用することにより、
通常のレールでだ行動により横圧が発生すると、これに
よりレールが傾き、車輪とレールの接触位置が大きく内
側に移動し、車輪踏面勾配により車輪径が大きくなり、
さらにだ行動を促進することになるという現象を防止す
ることもできる。

さらにこの発明により、直線ならびに曲線において走行
位置を固定する車輪走行条面が形成されて、車輪案内が
大部分これで行われることとなり、レールおよび車輪の
形状保持とともに、損傷の軽減が可能となり、その交換
周期が延伸されることとなることから、その得るところ
は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による車輪走行条面形成のための説明
図、第２図〜第４図はこの発明の他の実施例を示すレー
ル頭部断面図、第５図は従来の６０　ｋｇレールの頭部
断面図である。 １はレール頭部、２は車輪走行条面、３はレール隅角部
、４は車輪誘導条面、５は車輪走行誘導条面である。 特許出願人　日本機械保線株式会社 東海旅客鉄道株式会社 １２０］［［１ 第 図 甘 Ｃ″）　　布 概惑 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、線路の直線区間を含めてレール頭頂面に１０〜２０
   ｍｍ程度の巾で、車輪走行条面を形成し、不要な部分を
   平面に研削することを特徴とするレール頭部断面の研削
   形状。 ２、車輪走行条面を、断面内曲線半径が２００〜６００
   ｍｍ程度の円曲線で形成することを特徴とする請求項１
   記載のレール頭部断面の研削形状。 ３、線路の直線区間においては、レール頭頂面に形成す
   る車輪走行条面を、左右レールで対称に位置を変えて形
   成することを特徴とする請求項１記載のレール頭部断面
   の研削形状。 ４、直線区間ならびにレール頭頂面で車輪走行条面を非
   対称な位置に形成してこれで輪軸の案内が可能な緩曲線
   区間においては、レール頭部隅角部の円曲線部を研削除
   去することを特徴とする請求項１記載のレール頭部断面
   の研削形状。 ５、直線区間および緩曲線において隅角部の円曲線部を
   研削除去した場合、その下部に車輪フランジの誘導条面
   を形成することを特徴とする請求項１記載のレール頭部
   断面の研削形状。