JPH0774483B2 - 道床バラスの締固装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道のレール保守作業
において枕木下にバラスを詰め込むための道床バラスの
締固装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道床バラスの締固作業においては、伝統
的にはツルハシが使用されていたが、作業効率が悪く、
労働負担も極めて大きいところから、現在においては、
作業者がハンディタイプのタイタンパを使用して人為的
にバラスを締固めるようにしたり、自走車に複数の締固
爪を組み込んでなるマルチプルタイタンパを使用して、
バラスを自動的に締固めるようにしているのが普通であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ハンディタイ
プのタイタンパを使用した締固方法では、枕木の片側か
らバラスを詰め込むにすぎないため、作業を手軽に行い
得る反面、騒音公害対策として枕木の幅が広くなる傾向
にあることとも相俟って、バラスを枕木下に充分に詰め
込むことができない。

【０００４】一方、マルチプルタイタンパを使用した締
固方法では、枕木を挟んで対向する締固爪を自動的に接
近動作させて、枕木の両側からバラスを詰め込むように
するため、上記の如き問題は生じないが、バラスを締固
めるに極めて大きなエネルギを必要とすることから、ラ
ンニングコストが高く、数百メートル程度のレール保守
を行う場合には採算が合わない。

【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、バラスの詰込みを少ないエネルギにより良好且つ経
済的に行うことができる道床バラスの締固装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の道床バラスの締固装置は、昇降機に取付けられて昇
降操作される本体フレームと、下端部に締固爪を有し、
本体フレームに左右揺動可能に垂下支持された左右一対
の締固爪部材と、締固爪部材と本体フレームとの間に介
装されて、左右に対向する締固爪を離接動作させる爪動
作機構と、各締固爪部材に取付けられた、回転方向が逆
である左右一対の振動モータとを具備しており、爪動作
機構と各締固爪部材とが、両者の一方に嵌合固定した環
状のゴム体にその他方に設けた連結ピンをゴム体の弾性
変形範囲内において上下左右に相対変位しうる状態で嵌
挿させることによって、連結されていて、各締固爪部材
の締固爪が振動モータにより上下左右に二次元振動され
うるように構成したものである。

【０００７】

【作用】各振動モータを駆動させると、連結ピンがゴム
体の弾性変形範囲内において相対変位することによっ
て、各締固爪部材したがって各締固爪は上下左右に二次
元振動せしめられる。したがって、締固爪を枕木の左右
両側においてバラス層内に下降侵入させると共に締固爪
を二次元振動させると、バラスが振動せしめられ、その
振動が一定周波数以上（一般には４５Ｈｚ以上）になる
と、バラスは半流動状態となる。つまり、締固爪からバ
ラスへのエネルギ伝達が極めて効率よく行われる状態に
なる。

【０００８】したがって、締固爪が侵入されたバラス層
部分におけるバラスを半流動状態とした上で、左右に対
向する締固爪を爪動作機構により互いに接近する方向
（以下「締固方向」という）に爪動作機構により移動さ
せていくと、少ないエネルギでバラスを枕木下に良好に
詰め込みうる。このとき、締固爪が上下左右に二次元振
動せしめられていることから、バラスが枕木下に均一且
つ緊密に詰め込まれることになり、バラスの締固めが良
好に行われる。

【０００９】そして、このようにして締固爪を侵入させ
たバラス層部分が締固められると、引続き、このバラス
層部分（以下「締固層部分」という）下のバラス層部分
（以下「未締固層部分」という）へと締固爪を下降させ
て、この未締固層部分を、上記したと同様に、締固爪の
二次元振動により半流動化させた上、締固爪を爪動作機
構により締固方向に移動させて、締固めるのである。爾
後、このような締固爪の下降と締固方向への動作とを繰
り返すことによって、バラス層全体を締固めるのであ
る。

【００１０】ところが、締固爪を締固層部分から未締固
層部分へと下降させる場合、締固爪部材が二次元振動し
ていると、締固爪を未締固層部分へと円滑に侵入させ得
ない。すなわち、締固爪部材が侵入方向に直交する左右
方向に振動していると、締固爪を侵入させようとする未
締固層部分が深くなればなる程、バラス層による通過抵
抗が大きくなるからである。この場合、昇降機により締
固爪の押し込み力を大きくして、締固爪を締固層部分か
ら未締固層部分へと無理やり侵入させようとすると、締
固爪や締固爪部材の連結部分等が破損する虞れがあり、
実際上、締固爪の未締固層部分への押し込みは不可能と
なる。

【００１１】しかし、本発明の締固装置にあっては、次
のような作用により、締固爪の締固層部分から未締固層
部分への侵入が極めて円滑に行われることになる。

【００１２】すなわち、バラス層部分が締固められて締
固層部分となると、爪動作機構が作動しても締固爪が締
固方向に動作しなくなり、各締固爪部材には、爪動作機
構により締固方向に回動させようとするモーメントと締
固められたバラスから受ける逆方向のモーメントとが作
用することから、連結ピンがゴム体を弾性変形不能な状
態にまで圧縮する位置へと相対変位せしめられることに
なる。この状態となると、各連結ピンの相対変位が阻止
されて、各締固爪部材と爪動作機構とが固定連結された
状態となり、両締固爪部材は爪動作機構及び本体フレー
ムを介して一体化されることになる。つまり、両締固爪
部材と爪動作機構及び本体フレームとは一体構造物とな
り、振動モータの性質上、両振動モータの振動が同調す
ることになる。その結果、両振動モータの回転方向が逆
になっていることから、両締固爪部材に作用する上下方
向の振動は同調されて強大となるが、左右方向の振動は
互いに相殺されて消滅する。すなわち、締固爪部材には
上下方向の加振力のみが作用することになる。

【００１３】したがって、この上下方向の加振力によっ
て、締固爪は締固層部分から未締固部分へと円滑且つ容
易に侵入せしめられる。この侵入は、昇降機による積極
的な押し込みによるのではなく、締固爪に作用する上下
方向の加振力によって行われるのであって、いわば、締
固爪が自己的に未締固層部分へと潜り込んでいくことに
なる。すなわち、締固めが終了すると、つまり締固爪の
締固方向への移動が締固層部分によって阻止されると、
締固爪の二次元振動が自動的に上下方向の一次元振動に
変化して、昇降機による積極的な押し込みを行わずと
も、締固爪が自動的に未締固層部分へと侵入していくの
である。

【００１４】そして、締固爪がバラスが締固められてい
ない未締固層部分に侵入して、締固爪の締固方向への移
動が可能な状態となると、つまり連結ピンとゴム体との
相対変位が可能となると、再び締固爪の二次元振動が自
動的に開始され、未締固層部分が半流動化される。

【００１５】このように、締固爪は、それが侵入したバ
ラス層部分が締固められるまでは二次元振動して、バラ
スを半流動化させつつ締固め、その締固めが終了する
と、上下方向にのみ振動して締固層部分下の未締固層部
分へと円滑に侵入し、再び二次元振動して未締固層部分
の締固めを行うのであり、二次元振動による締固めと上
下方向振動による未締固層部分への侵入とを円滑に繰り
返しながら、バラス層全体を良好且つ容易に締固めるの
である。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の構成を図１〜図７に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。

【００１７】この実施例の締固装置１は、図１〜図３及
び図６に示す如く、昇降機６に取付けられた本体フレー
ム２と、本体フレーム２に垂下支持された左右一対の締
固爪部材３，３と、締固爪部材３，３を離接動作させる
爪動作機構４と、締固爪部材３，３を上下左右に二次元
振動させる爪振動機構５とを具備する。

【００１８】本体フレーム２は、図１〜図３に示す如
く、前後一対の壁板２ａ，２ａ間を複数の桁部材２ｂ，
２ｃ…で連結してなり、昇降機６により昇降操作され
る。この実施例では、図６に示す如く、昇降機６とし
て、レール７上を走行する台車８にパワーシャベル９を
搭載したものを使用しており、本体フレーム２を取付フ
レーム１０及び前後各一対の防振部材１１…を介してパ
ワーシャベル９の昇降アーム９ａに取付けるようにして
ある。すなわち、取付フレーム１０は昇降アーム９ａへ
の取付部１０ａ，１０ａを備えた矩形枠状のもので、防
振部材１１…により本体フレーム２を懸吊する。各防振
部材１１は、図１〜図３及び図５に示す如く、各フレー
ム２，１０に取付けられた角筒状の内殻体１１ａ，１１
ａと、各内殻体１１ａに４５度回転変位させた状態で同
心的に外嵌された角筒状の外殻体１１ｂ，１１ｂと、両
外殻体１１ｂ，１１ｂ間を伸縮調整可能に連結するネジ
杆１１ｃと、各内外殻体１１ａ，１１ｂ間に圧縮状態で
嵌入された４個の円柱状のゴム体１１ｄ…とからなり、
各内外殻体１１ａ，１１ｂがゴム体１１ｄ…を弾性変
形，回転させつつ相対回転せしめられることにより防振
効果を発揮しうるものである。

【００１９】各締固爪部材３は、図１〜図３に示す如
く、前後一対の爪ホルダー３ａ，３ａと、各ホルダ３ａ
に着脱可能に垂下保持された締固爪３ｂ，３ｂと、両ホ
ルダー３ａ，３ａを連結一体化するモータ取付板３ｃ及
び連結板３ｄとからなり、各ホルダー３ａの上端部に形
成せる揺動支点部３ｅを共通支軸３ｆにより本体フレー
ム２の壁板２ａ，２ａに軸支することによって、本体フ
レーム２に左右揺動可能に垂下支持されている。なお、
両締固爪部材３，３の左右対向間隔は、左右に対向する
各一対の締固爪３ｂ，３ｂが枕木１２を跨いでバラス層
１３内に垂下侵入せしめられうるように、また各締固爪
部材３における両締固爪３ｂ，３ｂの前後対向間隔は、
前後に対向する締固爪３ｂ，３ｂがレール７を跨いでバ
ラス層１３内に垂下侵入せしめられうるように、夫々適
宜に設定されている（図１及び図３参照）。

【００２０】爪動作機構４は、図１及び図３に示す如
く、本体フレーム２と各締固爪部材３との間に介装され
た前後左右一対の油圧シリンダ４ｃ…で構成されてい
て、左右にハの字状をなして対向する左側シリンダ４
ｃ，４ｃと右側シリンダ４ｃ，４ｃとを図示しない油圧
制御器により同期して伸縮作動させることにより、両締
固爪部材３，３の締固爪３ｂ…を、左右方向においてハ
字状に対向する締固作用開始位置（図１二点鎖線位置）
と逆ハ字状に対向する締固作用終了位置（同図一点鎖線
位置）とに亘って離接動作せしめるようになっている。
而して、各油圧シリンダ４ｃの一端部は、本体フレーム
２の桁部材２ｂに固着したブラケット４ｂに連結ピン４
ｅにより回転自在に連結してある。また、各油圧シリン
ダ４ｃの他端部は、連結ピン４ｄ及び環状のゴム体５ｂ
を介して、各締固爪部材３の上端部に回転自在且つ上下
左右変位可能に連結してある。すなわち、図１及び図４
に示す如く、各シリンダ４ｃの他端部に形成したリング
部に環状のゴム体５ｂを嵌合固定すると共に、各爪ホル
ダー３ａの上端部に固着したブラケット４ａに連結ピン
４ｄを設けて、連結ピン４ｄをゴム体５ｂに嵌挿させる
ことによって、シリンダ４ｃと締固爪部材３との間を、
連結ピン４ｄがゴム体５ｂの弾性変形範囲内において上
下左右に相対変位する状態で、回転自在に連結してあ
る。

【００２１】爪振動機構５は、図１〜図３に示す如く、
各締固爪部材３のモータ取付板３ｃに取付けた左右一対
の振動モータ５ａ，５ａで構成されている。両振動モー
タ５ａ，５ａは偏心回転軸を前後方向に沿わせた状態で
且つ回転方向が逆となる状態に配置されていて、各締固
爪３ｂを揺動支点３ｆ回りで略楕円軌道を描きながら上
下左右に微小揺動させる。すなわち、両振動モータ５
ａ，５ａを駆動させることにより、締固爪３ｂ…には上
下左右の二次元振動が付与されることになる。振動モー
タ５ａ，５ａとしては、締固爪３ｂ…にバラス１３ａ…
を半流動状態となし得るに必要且つ充分な振動（一般に
４５Ｈｚ以上の振動）を付与しうるものを使用する。こ
の実施例では、各振動モータ５ａとして出力０．７５Ｋ
Ｗ，回転数３５００ｒｐｍ，加振力８００Ｋｇのものを
使用している。

【００２２】次に、以上のように構成された締固装置１
によるバラス締固作業を具体的に説明する。

【００２３】まず、台車８を移動させると共にパワーシ
ャベル９を旋回させて、両締固爪部材３，３を、左右に
対向する各一対の締固爪３ｂ，３ｂが枕木１２の両側に
配置され且つ前後に対向する各一対の締固爪３ｂ，３ｂ
がレール７の両側に配置されるような位置にもたらす
（図１，図３，図６参照）。この状態では、各油圧シリ
ンダ４ｃを縮小状態として、両締固爪部材３，３を締固
作用開始位置に保持させておく（図１二点鎖線参照）。

【００２４】そして、パワーシャベル９の昇降アーム９
ａを操作して締固装置１を下降させて、締固爪３ｂ…を
バラス層１３内に下降侵入させると共に、振動モータ５
ａ，５ａを駆動させて、締固爪３ｂ…を上下左右に二次
元振動させる。なお、締固爪３ｂ…のバラス層１３への
侵入は、パワーシャベル９による下降動作力と装置１の
自重とによって行われる。

【００２５】このとき、締固爪３ｂ…を侵入させたバラ
ス層部分においては、締固爪３ｂ…の二次元振動により
バラス１３ａ…が振動せしめられ、その振動が４５Ｈｚ
以上となると、締固爪３ｂ…が侵入されたバラス層部分
のバラス１３ａ…は半流動状態となる。

【００２６】そして、各油圧シリンダ４ｃを伸長操作し
て、両締固爪部材３，３を締固作用終了位置に向けて回
動させ、左右に対向する各一対の締固爪３ｂ，３ｂを互
いに接近する方向つまり締固方向に漸次移動させてい
く。この締固爪３ｂ…の移動に伴って、バラス１３ａ…
は枕木１２下へと詰め込まれる。

【００２７】このとき、バラス１３ａ…が半流動状態と
なっていることから、締固爪３ｂ…に大きなエネルギを
必要とさせることなく、バラス１３ａ…を容易に詰め込
みうる。しかも締固爪３ｂ…が略楕円軌道を描いて上下
左右に二次元振動していることと相俟って、枕木１２下
においてはバラス１３ａ…が均一且つ緊密に締固められ
ることになる。すなわち、締固爪３ｂ…が二次元振動し
ている場合には、バラス１３ａ…には図７に示す如き二
次元方向の振動力Ｐ，Ｐが作用して、バラス１３ａ…が
二次元方向に詰め込まれることになる。例えば、図７に
実線で示す状態にある３つのバラス１３ａ…に上記振動
力Ｐ，Ｐが作用すると、これにより両側のバラス１３
ａ，１３ａが、鎖線で示す如く、中央のバラス１３´ａ
を枕木１２方向に押し上げつつ、接近せしめられること
になる。なお、締固爪３ｂ…が一次元振動しているにす
ぎない場合には、図８に鎖線で示す如く、バラス１３ａ
…は一次元方向に詰め込まれるにすぎず、その締固めが
不充分であり、しかもバラス１３ａ…を半流動状態とな
し難い。

【００２８】したがって、両締固爪部材３，３がシリン
ダ４ｃ…の作動に拘わらず締固方向に動作しなくなった
段階では、枕木１２下にバラス１３ａ…が充分に締固め
られた状態で均一詰め込まれることになる。

【００２９】そして、上記バラス層部分が締固められる
と、シリンダ４ｃ…の作動に拘わらず締固爪３ｂ…が締
固方向に動作しなくなり、図４（Ｂ）に示す如く、各連
結ピン４ｄがゴム体５ｂを弾性変形不能な状態にまで圧
縮する位置へと相対変位せしめられて、各連結ピン４ｄ
の相対変位が阻止される。この状態となると、締固爪部
材３…とシリンダ４ｃ…とは固定連結された状態とな
り、両締固爪部材３，３はシリンダ４ｃ…及び本体フレ
ーム２を介して一体化されることになる。したがって、
両締固爪部材３，３とシリンダ４ｃ…及び本体フレーム
２とは一体構造物となり、振動モータ５ａの性質上、両
振動モータ５ａ，５ａの振動が同調することになる。そ
の結果、両振動モータ５ａ，５ａの回転方向が逆になっ
ていることから、左右方向の振動は互いに相殺されて消
滅して、両締固爪部材３，３は上下方向にのみ振動する
ことになる。

【００３０】したがって、締固爪３ｂ…は、昇降機６に
よる積極的な押し込みが必要とすることなく、バラスが
締固められたバラス層部分つまり締固層部分からその下
位のバラス層部分である未締固層部分へと潜り込んでい
くことになる。

【００３１】そして、締固爪３ｂ…がバラス１３ａ…が
締固められていない未締固層部分に侵入して、締固爪３
ｂ…の締固方向への動作が可能な状態となると、締固爪
部材３，３とシリンダ４ｃ…との固定連結状態が解除さ
れて、例えば図４（Ａ）に示す如く、各連結ピン４ｄと
ゴム体５ｂとの相対変位が可能な状態となり、再び締固
爪３ｂ…の二次元振動が開始される。締固爪３ｂ…の二
次元振動が開始されると、未締固層部分のバラス１３ａ
…が半流動状態となり、シリンダ４ｃ…による締固爪３
ｂ…の締固方向への移動によって、この未締固層部分に
おけるバラス締固めが上記したと同様に良好に行われ
る。

【００３２】爾後、以上の作業を繰り返すことによっ
て、バラス層１３全体が良好に締固められるのである。
ところで、締固め作業の開始時においても、例えばバラ
ス層１３の表面が固結状態となっている等により、締固
爪３ｂ…のバラス層１３への押し込みが困難となる場合
がある。しかし、かかる場合、各締固爪部材３にはこれ
を上方へと押し上げようとする負荷が作用して、ゴム体
５ｂによる連結ピン４ｄの相対変位が図４（Ｂ）に示す
と同様に阻止される状態となるため、振動モータ５ａ，
５ａを起動させておくと、締固爪３ｂ…が上下方向にの
み一次元振動して、バラス層１３への侵入が容易とな
る。

【００３３】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲にお
いて適宜に変更，改良することができる。例えば、締固
装置１を取付けておく昇降機６としては、台車８とパワ
ーシャベル９とを組み合わせたものの他、適宜の昇降機
構を備えたトロッコ等の自走機を使用することができ
る。つまり、かかる自走機の昇降機構に一又は複数の締
固装置１を取付けておくことにより、簡易な小型マルチ
プルタイタンパを提供することができる。この場合、本
体フレーム２の昇降機構への取付部分には何らかの防振
機構を介装しておくことが望ましい。また、爪動作機構
４や爪振動機構５の構成も、上記実施例に限定されず、
任意である。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の締固装置によれば、極めて容易に且つ大きなエネルギ
を必要とすることなく効率良く、バラスを枕木下に充分
に締固めた状態で均一に詰め込むことができる。したが
って、軌道の長期安定を実現することができ、ランニン
グコストも含めて、大幅な経費節減を図ることができ
る。しかも、この装置は、ハンディタイプのタイタンパ
に比して機能，作業面で優れ、バラス締固作業を労力負
担少なくして簡便且つ良好に行うことができるものであ
り、またマルチプルタイタンパに比して小形且つ安価な
ものとでき、レール保守区間が数百メートル程度である
場合にも充分採算に見合う作業を行い得るものであり、
その実用的価値極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る締固装置の一実施例を示す縦断正
面図（断面は図３のＡ−Ａ線に沿う）である。

【図２】同装置の正面図である。

【図３】同装置の側面図である。

【図４】図１の要部拡大図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う要部の断面図である。

【図６】同装置を昇降機に取付けた状態を示す正面図で
ある。

【図７】バラスの詰め込み作用を示す説明図である。

【図８】締固爪を一次元振動させた場合におけるバラス
の詰め込み作用を示す説明図である。

【符号の説明】

１…締固装置、２…本体フレーム、３…締固爪部材、３
ｂ…締固爪、４…爪動作機構、４ｄ…連結ピン、５…爪
振動機構、５ａ…振動モータ、５ｂ…ゴム体、６…昇降
機、７…レール、１２…枕木、１３…バラス層、１３ａ
…バラス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降機に取付けられて昇降操作される本
   体フレームと、下端部に締固爪を有し、本体フレームに
   左右揺動可能に垂下支持された左右一対の締固爪部材
   と、締固爪部材と本体フレームとの間に介装されて、左
   右に対向する締固爪を離接動作させる爪動作機構と、各
   締固爪部材に取付けられた、回転方向が逆である左右一
   対の振動モータとを具備しており、爪動作機構と各締固
   爪部材とが、両者の一方に嵌合固定した環状のゴム体に
   その他方に設けた連結ピンをゴム体の弾性変形範囲内に
   おいて上下左右に相対変位しうる状態で嵌挿させること
   によって、連結されていて、各締固爪部材の締固爪が振
   動モータにより上下左右に二次元振動されうるように構
   成したことを特徴とする道床バラスの締固装置。