JPH10305774A - 機関車および走行設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストおよび機関車のサイズを大きくするこ
となく、急勾配を登坂可能な機関車、および、その走行
設備を提供することにある。 【解決手段】 バッテリー機関車１０は、車軸に回転駆
動力を与える駆動系と、車軸４０に取り付けられ、駆動
系により車軸に与えられた回転駆動力が伝達される外輪
３２と、外輪３２の外側位置に、これと同心的に取り付
けられ、外輪３２に回転駆動力を与えた駆動系と同一の
駆動系により車軸に与えられた回転駆動力が伝達され
る、外輪３２よりも外径が小さいピニオンギヤ４４とを
備えている。特定の勾配以上の走行路においては、ピニ
オンギヤ４４が、その位置に適合するように敷設された
ラックレール１６０と噛合し、かつ、外輪３２が空転す
るように構成され、特定の勾配未満の走行路において
は、外輪３２が、その位置に適合するように敷設された
レール１５０上に載置されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、急勾配路を走行す
ることができる機関車、および、この機関車が走行する
ための走行設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、軌道上を走行する機関車が急勾配
を登坂することができるように、機関車側には、登坂に
必要な駆動回転力（トルク）を有する別駆動系のピニオ
ンギヤを設け、その一方、走行設備の側には、通常のレ
ールの間に、ラックレールを敷設して、機関車側のピニ
オンギヤとラックレールとが噛合して、機関車が登坂す
る、いわゆるアプト方式が採用されている。このアプト
方式においては、機関車に設けられた、登坂走行用のピ
ニオンギヤの駆動系は、平坦走行用、すなわち、通常の
軌道を走行する車輪の駆動系とは別個に設けられてい
た。すなわち、アプト方式の機関車は、ほぼ同一機能を
有するモータ、減速機からなる駆動系を、複数（ピニオ
ンギヤ駆動用および車輪駆動用）備えていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアプト方式においては、登坂走行用の駆動系と平坦
走行用の駆動系とが別個であるため、高価な駆動装置を
複数備えていなければならず、機関車のコストが非常に
大きいという問題点があった。また、別個の駆動系を、
機関車内に設ける必要があるため、機関車のサイズを小
さくすることができないという問題点があった。特に、
トンネル掘削工事にて使用するバッテリー機関車は、狭
い坑道内を走行する必要があるため、従来のアプト方式
を使用することが困難な場合があった。

【０００４】本発明の目的は、コストが小さく、かつ、
機関車のサイズを大きくすることなく、急勾配を登坂可
能な急勾配登坂用機関車、および、その走行設備を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、車軸に
回転駆動力を与える駆動系と、車軸に取り付けられ、前
記駆動系により車軸に与えられた回転駆動力が伝達され
る車輪と、前記車輪の外側位置に、前記車輪と同心的に
車軸に取り付けられ、前記車輪に回転駆動力を与えた駆
動系と同一の駆動系により車軸に与えられた回転駆動力
が伝達されるピニオンギヤであって、前記車輪よりも外
径が小さいピニオンギヤとを備え、特定の勾配以上の走
行路においては、前記ピニオンギヤが、その位置に適合
するように敷設されたラックレールと噛合し、かつ、前
記車輪が空転するように構成され、その一方、特定の勾
配未満の走行路においては、前記車輪が、その位置に適
合するように敷設されたレール上に載置されるように構
成されたことを特徴とする機関車により達成される。

【０００６】本発明によれば、共通の駆動系により、通
常の走行用の車輪と、登坂路の走行用のピニオンギヤを
回転させることができるため、駆動系を増大することな
く、急勾配を登坂可能な機関車を実現することが可能と
なる。また、車輪の外径よりもピニオンギヤの外径を小
さく設定している。このため、登坂路を走行する際に
は、回転力（トルク）を増大させ、その一方、平坦路を
走行する際には、通常のレール上を、外径の大きな車輪
が走行することにより、速度を増大させることが可能と
なる。

【０００７】本発明の好ましい実施態様においては、ピ
ニオンギヤがラックレールと噛合するときに、前記ラッ
クレール上に載置されて、機関車を支持する補助輪を備
えている。この補助輪は、機関車の前後に、一対ずつ設
けられているのが好ましい。

【０００８】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、ピニオンギヤが、軸から着脱可能となっている。こ
のため、勾配登坂用として使用しない場合には、ピニオ
ンギヤを外すことにより、通常の機関車と同様なものと
なる。

【０００９】また、別の見地から見ると、上述した機関
車が走行するための走行設備は、記車輪が走行するため
に、前記車輪と適合するように敷設されたレールと、所
定の勾配以上の走行路において、前記ピニオンギヤが適
合して、噛合するように敷設されたラックレールであっ
て、ピニオンギヤが噛合したときに、前記車輪が浮上す
るような位置に配置されたラックレールとを備えてい
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態につき詳細に説明を加える。図５に示す
ように、この実施の形態にかかるバッテリー機関車１０
は、トンネル掘削工事において、縦坑１００と切羽１２
０間の横坑１３０内において、資材Ｍや作業員（図示せ
ず）などを運搬するためのトンネル内工事用のものであ
る。横坑１３０内には、レール１５０および／またはラ
ックレール（図５においては図示せず）が施設されてお
り、バッテリー機関車１０は、このレール１５０或いは
ラックレール上を走行する。

【００１１】レール１５０は、平坦路（比較的ゆるやか
な勾配路を含む。以下、「平坦路」と称する。）のとき
に、バッテリー機関車がその上を走行するための、いわ
ゆるＴ型レールである。すなわち、レール１５０は、底
部、底部のほぼ中央から起立する腹部、および、腹部の
上に設けられ、その頂面で車輪と接触する頭部を備えて
いる。また、このレールは、複数の枕木に載置され、イ
ヌ釘などにより枕木に固定されている。

【００１２】ラックレールは、所定の勾配以上の急な勾
配路（以下、「登坂路」と称する。）のときに、バッテ
リー機関車がピニオンギヤによりその上を走行するため
のものである。

【００１３】図１は、本実施の形態にかかるバッテリー
機関車１０の外観を示す略側面図である。図１に示すよ
うに、バッテリー機関車１０は、本体１２と、本体１２
上に着脱可能に配置されたバッテリー１４と、本体１２
の下部に設けられた、後に詳述する車輪１６、１６など
を支持する台車１８と、本体１２の前部に設けられた運
転者が操作する操作スイッチ群２０と、バッテリー機関
車の各種情報が表示される制御パネル２２と、本体の最
前部に突出して固定された補助輪用台車２４に回転可能
に取り付けられた急勾配用補助輪２６と、本体の最後部
に突出して固定された補助輪用台車２８に回転可能に取
り付けられた急勾配用補助輪３０とを有している。この
バッテリー機関車１０が平坦路を走行する際には、車輪
１６の外輪３２が、踏面としてレール１５０の頭部と接
触し、このレール１５０上を走行するようになってい
る。

【００１４】より詳細に、このバッテリー機関車１０の
構成につき説明を加える。図２は、この実施の形態にか
かるバッテリー機関車１０の部分省略横断面図である。
図２において、車輪１６の軸上に設けられたブレーキ機
構およびこれを制御するブレーキ制御装置が省略されて
いる。図２に示すように、車輪１６は、それぞれ、軸４
０に取り付けられている。車輪は、Ｈ型レール上を走行
するための鋼製の外輪３２と、外輪からさらに突出した
軸４０の延長部４２の先端に取り付けられたピニオンギ
ヤ４４とを有している。

【００１５】また、一対の車輪１６、１６に対して、こ
れらを駆動するために、バッテリー１４と接続されたモ
ータ４６、モータ４６の回転を調整して、軸４０に伝達
するためのギヤボックス４８が設けられ、これら一対の
車輪１６、１６を取り付けている軸４０は、ギヤボック
ス４８中を通っている。ギヤボックス４８においては、
軸４０に固定されたギヤ（図示せず）が、操作スイッチ
２０の操作により選択されたギヤボックス４８中の所定
のギヤ（図示せず）と噛合し、モータ４６の回転が、車
輪１６に伝達されるようになっている。図２から理解で
きるように、この実施の形態においては、一対の車輪１
６、１６ごとに、ほぼ同一の、二つのモータ４６および
ギヤボックス４８が設けられている。

【００１６】図２、および、車輪の拡大図である図３を
参照して、バッテリー機関車１０の車輪１６につき、よ
り詳細に説明を加える。図２および図３に示すように、
車輪１６の外輪３２およびピニオンギヤ４４は、軸４０
を介して同心的であり、軸４０の回転により、外輪３２
およびピニオンギヤ４４の双方が、同じように回転す
る。この実施の形態において、ピニオンギヤ４４は、１
１の歯車が形成されており、後述するラックレールと噛
合するようになっている。また、前述したように、ピニ
オンギヤ４４は、外輪３２から、機関車１０の外側に突
出している。この実施の形態において、外輪の外径は約
４００ｍｍであり、ピニオンギヤの外径は約１５０ｍｍ
である。

【００１７】次に、本実施の形態にかかる補助輪用台車
２４、２８および補助輪２６、３０につき説明を加え
る。図１および図２に示すように、補助輪用台車２４、
２８は、それぞれ、機関車の最前部および最後部に設け
られている。補助輪２６、３０は、鋼製、或いは、鋼製
の内輪の周囲にウレタンゴムなどが形成されたような構
造となっている。また、レール１５０から補助輪２６、
３０の下端までの距離と、レール１５０からピニオンギ
ヤ４４の下端までの距離は等しくなっている（図１の点
線Ａ参照）。すなわち、後述するようにラックレールと
ピニオンギヤ４４とが噛合したときに、補助輪２６、３
０は、ラックレールと接触して、バッテリー機関車１０
を支持するようになっている。

【００１８】このように構成されたバッテリー機関車１
０が走行する場合につき説明を加える。平坦路において
は、軌道には、対のレール１５０が敷設されている。し
たがって、バッテリー機関車１０においては、車輪１６
の外輪３２を踏面として、外輪３２がレール１５０の頭
部と接触する。したがって、モータ４６の回転が軸４０
を介して、車輪１６の外輪３２に伝達されて、バッテリ
ー機関車１０が、レール１５０上を走行する。このと
き、軸４０の回転により、ピニオンギヤ４４も回転する
が、これは単に空転しているにすぎない。上述したこと
から理解できるように、平坦路においては、走行設備
は、外輪３２がその上を走行できるような対のレール１
５０から構成される。

【００１９】その一方、登坂路においては、ピニオンギ
ヤ４４が噛合できるように、対のラックレール１６０が
敷設されている（図２参照）。このラックレール１６０
は、図４に示すように、レール支持部材１６２の上に載
置されている。上述したように、レール１５０から補助
輪２６、３０の下端までの距離と、レール１５０からピ
ニオンギヤ４４の下端までの距離は等しくなっているた
め、ラックレール１６０が敷設されている場合には、ピ
ニオンギヤ４４が、ラックレール１６０と噛合するとと
もに、補助輪２６、３０が、ラックレール１６０と接触
することになる。

【００２０】さらに、ラックレール１６０は、上述した
ように、ピニオンギヤ４４がラックレール１６０と噛合
したときに、車輪１６の外輪３２が、レール１５０から
離間するような高さ、すなわち、補助輪２６、３０など
によってのみ、バッテリー機関車１０が支持されるよう
な高さに位置している。したがって、図４に示すよう
に、登坂路においては、バッテリー機関車１０は、補助
輪２６、３０により支持され、かつ、これらによりガイ
ドされつつ、モータ４６の回転が軸４０を介して車輪１
６のピニオンギヤ４４に伝達されることにより、ラック
レール１６０上を走行することができる。このとき、軸
４０の回転により、外輪３２も回転するが、外輪３２は
浮上しているため、空転することになる。

【００２１】したがって、登坂路において、走行設備
は、補助輪２６、３０がその上に載り、かつ、ピニオン
ギヤが噛合するような対のラックレール１６０から構成
され、ラックレールは、補助輪２６、３０によって、バ
ッテリー機関車１０が支持されるように、すなわち、外
輪３２が浮上するような位置に配置される。

【００２２】前述したように、ピニオンギヤ４４の外径
は、車輪１６の外輪３２よりも小さく設定されている。
これにより、ピニオンギヤ４４に伝達される回転力（ト
ルク）を増大させることができ、勾配の急な登坂路を走
行することが可能となる。その一方、平坦路において
は、外径の大きな車輪１６を利用して、より高速に走行
することが可能となる。

【００２３】本実施の形態によれば、共通の駆動系によ
り、平坦路走行用の外輪および登坂路走行用のピニオン
ギヤを回転させるため、駆動系を多く設けることなく、
急勾配を走行可能なバッテリー機関車を実現することが
可能となる。

【００２４】また、ピニオンギヤの外径を、平坦路走行
用の外輪の外径よりも小さく設定しているため、外径の
差異により、平坦路走行においては、より高速に走行で
き、かつ、登坂路走行においては、大きな回転力をもっ
て走行できるバッテリー機関車を実現することが可能と
なる。

【００２５】本発明は、以上の実施の形態に限定される
ことなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内
で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内
に包含されるものであることは言うまでもない。

【００２６】たとえば、前記実施の形態において、ピニ
オンギヤ４４を軸４０から着脱可能に構成すれば、ピニ
オンギヤ４４を外すことにより、通常のバッテリー機関
車として使用することも可能となる。

【００２７】また、前記実施の形態においては、図４に
示すように、レール支持部１６２上にラックレール１６
０を載置して、これを支持する構造となっているが、こ
れに限定されるものではなく、地表面にラックレール１
６０を載置し、ラックレール１６０の間を掘り下げても
良い。

【００２８】さらに、前記実施の形態において、ラック
レール１６０の敷設された走行設備に、平坦走行用のレ
ール１５０が敷設されているが、これは必要なものでは
なく、これを省略してもよいことは明らかである。

【００２９】また、前記実施の形態においては、バッテ
リー機関車１０の本体の最前部および最後部に、補助輪
が設けられているが、補助輪の数および位置は、これに
限定されるものではなく、バッテリー機関車のサイズや
重量にしたがって、より多くの補助輪を設けても良い
し、或いは、他の位置に補助輪を取り付けても良い。

【００３０】さらに、本明細書において、一つの部材の
機能が、二つ以上の物理的部材により実現されても、若
しくは、二つ以上の部材の機能が、一つの部材により実
現されてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、コストが小さく、か
つ、機関車のサイズを大きくすることなく、急勾配を登
坂可能な急勾配登坂用機関車、および、その走行設備を
提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の実施の形態にかかるバッテ
リー機関車の外観を示す略側面図である。

【図２】 図２は、本実施の形態にかかるバッテリー機
関車の部分省略横断面図である。

【図３】 図３は、本実施の形態にかかる車輪の拡大図
である。

【図４】 図４は、本実施の形態にかかるバッテリー機
関車の略正面図であり、ラックレール上を走行する際の
機関車を示す図である。

【図５】 図５は、バッテリー機関車の利用形態の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１０ バッテリー機関車 １２ 本体 １４ バッテリー １６ 車輪 ２４、２８ 補助輪用台車 ２６、３０ 補助輪 ３２ 外輪 ４０ 軸 ４４ ピニオンギヤ ４６ モータ ４８ ギヤボックス １５０ レール １６０ ラックレール

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車軸に回転駆動力を与える駆動系と、 車軸に取り付けられ、前記駆動系により車軸に与えられ
   た回転駆動力が伝達される車輪と、 前記車輪の外側位置に、前記車輪と同心的に車軸に取り
   付けられ、前記車輪に回転駆動力を与えた駆動系と同一
   の駆動系により車軸に与えられた回転駆動力が伝達され
   るピニオンギヤであって、前記車輪よりも外径が小さい
   ピニオンギヤとを備え、 特定の勾配以上の走行路においては、前記ピニオンギヤ
   が、その位置に適合するように敷設されたラックレール
   と噛合し、かつ、前記車輪が空転するように構成され、
   その一方、特定の勾配未満の走行路においては、前記車
   輪が、その位置に適合するように敷設されたレール上に
   載置されるように構成されたことを特徴とする機関車。
2. 【請求項２】 さらに、ピニオンギヤがラックレールと
   噛合するときに、前記ラックレール上に載置されて、機
   関車を支持する補助輪を備えたことを特徴とする請求項
   １に記載の機関車。
3. 【請求項３】 前記補助輪が、機関車の前後に、一対ず
   つ設けられたことを特徴とする請求項２に記載の機関
   車。
4. 【請求項４】 前記ピニオンギヤが、前記軸から着脱可
   能であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一
   項に記載の機関車。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れか一項に記載の
   機関車が走行するための走行設備であって、 前記車輪が走行するために、前記車輪と適合するように
   敷設されたレールと、 所定の勾配以上の走行路において、前記ピニオンギヤが
   適合して、噛合するように敷設されたラックレールであ
   って、ピニオンギヤが噛合したときに、前記車輪が浮上
   するような位置に配置されたラックレールとを備えたこ
   とを特徴とする機関車の走行設備。