(57)【要約】【課題】車上噴射式にて、より過不足のないタイミング、範囲に的確に液体潤滑剤を塗布できるようにする。【解決手段】車両１の走行時に軌条５の曲線に対応して噴射具２から軌条５に液体潤滑剤１３を塗布するタイミングを決定し、塗布することにより課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が軌条の曲線部分を走行しているときに軌条の特定部に車両の噴射具から液体を塗布する鉄道車両の車上塗布方法において、
車両の走行時に軌条の曲線を判定し、この判定に対応して噴射具から軌条に液体潤滑剤を塗布するタイミングを決定し、塗布することを特徴とする鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法。
【請求項２】
液体潤滑剤は、プロピレングリコールを主体とする水溶液を用いる請求項１に記載の鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法。
【請求項３】
液体潤滑剤は、雨水またはおよび空調システムからの結露水を貯留して、プロピレングリコールを主体とする水溶液と切換え用いる請求項２に記載の鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法。
【請求項４】
前記曲線、速度センサが検出する車両の速度と、温度センサが検出する雰囲気温度とに応じ前記液体潤滑剤の噴射を行わせる請求項２に記載の鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法。
【請求項５】
噴射具は、軌条の湾曲の判定に基づき、軌条の内軌側頭頂面へのみ、または軌条の内軌側頭頂面には外軌側肩部へよりも先に、または遅れて液体潤滑剤を塗付する請求項１〜４いずれか１項に記載の液体潤滑剤塗布方法。
【請求項６】
５〜６両以上の編成列車において、両先頭車両の前側台車と、途中の車両の前後台車双方とに噴射具を設ける請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体潤滑剤の塗布方法。
【請求項７】
軌条の湾曲の判定は、車両の走行起点からの車輪の総回転数を含む走行距離データと軌条湾曲データとの相関性を基に行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体潤滑剤の塗布方法。
【請求項８】
前記距離データは、走行始点以降の特定のまたは全ての停車駅にてリセットし、リセットした停車駅を走行起点として、先の軌条湾曲データとの相関から軌条の湾曲の判定に供する請求項７に記載の液体潤滑剤の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両における車輪−軌条間の接触改善方法に関し、詳しくは、車両が曲線を走行しているとき軌条の特定の部分に液体潤滑剤を噴射して塗布し、車輪−軌条間の摩擦を低減して曲線通過性能改善及び車輪、軌条の異常摩耗防止する鉄道車両の液体潤滑剤塗布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような軌条への塗布に用いる材料に関しては、固形状の摩擦調整剤を車輪に接触させて塗布する技術（特許文献１）、固形状調整剤または高粘度の液状調整剤を塗布する技術（特許文献２）、水に浸漬させる技術（特許文献３）、カーボン系材料を主材としセラミック粒子を混合した摩擦調整剤を塗布する技術（特許文献４）、カーボン系などの摩擦緩和剤をめっき層で被覆した摩擦調整剤を塗布する技術（特許文献５）、コ−クス粒子や黒鉛粒子を摩擦調整剤として塗布する技術（特許文献６）、潤滑油基油、界面活性剤、潤滑油添加剤、水を混合した摩擦調整剤を塗布する技術（特許文献７）などが知られているし、先頭車両の前側台車の急曲線進入を検出すると、先頭車両の後側台車の車輪とレールとの間に摩擦緩和剤を噴射して、急曲線に進入している車両自体の車輪とレールとの摩擦をできる限り緩和できるようにした技術（特許文献８）も知られている。
【特許文献１】特開平１０−１８１６００号公報
【特許文献２】特開２００１−１５１１０５号公報
【特許文献３】特開２００３−２７６６０４号公報
【特許文献４】特開２００６−１８８６１７号公報
【特許文献５】特開２００５−７５０４２号公報
【特許文献６】特開２００７−２１７５３９号公報
【特許文献７】特開２００８−２４８０８０号公報
【特許文献８】特開２００６−１８８１５８号公報
【非特許文献１】"摩擦調整材による車輪・レールきしり音・フランジ接触音低減効果"、住友金属テクノロジー株式会社鉄道産機事業部、インターネット＜ＵＲＬ：www.smt-railway.jp/content/friction_adjustment/pdf/souon.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１、２に記載のように、固形状の摩擦調整剤を車輪に接触させて塗布する方式は、必要最小限の箇所に塗布できるので、過剰塗布による過剰滑りの問題や摩擦調整剤の無駄な消費を抑えられる利点がある反面、固形状の摩擦調整剤の微粉が広域に飛散して汚す環境汚染の問題がある。また、固形状の摩擦調整剤と車輪との接触音が発する問題もある。
【０００４】
また、特許文献４〜７に記載のように、液状の摩擦調整剤として、カーボン系材料を主材としセラミック粒子を混合したもの、カーボン系などの摩擦緩和剤をめっき層で被覆したもの、コ−クス粒子や黒鉛粒子を混合したもの、潤滑油基油、界面活性剤、潤滑油添加剤、水を混合したもの、いずれも、環境汚染粒子や環境汚染物質のまわりへの飛散はないが、ランニングコストが高い上に、塗布不足を回避するにはどうしても必要範囲を含む過剰気味の範囲に噴射せざるを得ず、噴射した摩擦調整剤の有効利用率が低減し、無駄に消費してしまう問題がある。同時に、環境汚染粒子は、車両に付着して残り、汚す可能性もあるので、定期的な清掃が必要になる。さらに、地面に付着し浸透した環境汚染粒子は除去し難い。
【０００５】
さらに、特許文献８は、ワイパー動作時は摩擦調整剤の噴射を省略して、特許文献３が開示している水を利用するのに準じ、雨水による摩擦調整効果に委ね、摩擦調整剤の無駄な流失を避ける技術も開示しており、ランニングコストの低減になり、水を用いる範囲で環境汚染の問題も軽減する利点がある反面、水では十分な摩擦調整効果が得にくい。
【０００６】
一方、軌条の内軌側での潤滑は、摩耗の軽減と、過剰な潤滑による脱線の防止という相容れない条件の満足を目指すことになるが、外軌側での潤滑は、ネガティブクリープによるきしり音（例えば、非特許文献１参照。）の低減が目的となり、過剰塗布は問題にならない。ネガティブクリープによるきしり音の発生につき、非特許文献１は、フランジ接触音を挙げて、レール肩部への車輪フランジの押し付け力に大きく左右され、フランジ力の低減はフランジ接触音の防止のみに限らず、車輪フランジとレール肩部の摩耗防止にも非常に有効であり、フランジ力Ｆは超過遠心力やボギー力などからなる転向横圧Ｙ、内軌側横クリープ力ｆｉ、外軌側横クリープ力ｆｏから構成されている（Ｆ＝Ｙ＋ｆｉ＋ｆｏ）とし、転向横圧は走行条件や車両構造によって決められ、内外軌横クリープはクリープ力とクリープ率クリープ特性によって決められ、均衡クリープ率が一定であれば、乾燥状態の横クリープ力よりも摩擦調整剤を塗布した状態の横クリープは小さく、その結果、摩擦調整剤を塗付した場合のフランジ力が小さくなり、フランジ接触音が低減されるとしている。また、片側レール頭頂面よりも、両レール頭頂面に摩擦調整剤を塗布した場合のフランジ力低減効果は大きいとしている。
【０００７】
いずれにしても、内外軌での最適な塗布条件は一致しないし、これを満足した潤滑剤塗布技術はまだ提供されていない。
【０００８】
本発明の目的は、車上噴射式で、過不足のないタイミング、範囲に的確に液体潤滑剤を塗布できて、曲線通過性能改善及び車輪、軌条の異常摩耗、異音発生を防止する鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような課題を解決するために、本発明の鉄道車両の液体潤滑塗布方法は、車両が軌条の曲線部分を走行しているときに軌条の特定部に車両の噴射具から塗布する鉄道車両の塗布方法において、車両走行時に軌条の曲線を判定し、この判定に対応して噴射具から軌条に液体潤滑剤を塗布するタイミングと向きを決定し、塗布することを主たる特徴とするものである。
【００１０】
このような構成では、車両が軌条の曲線部分を走行するときの軌条の曲線を判定し、この判定に対応したタイミングと向きで噴射具から軌条へ液体潤滑剤を塗布するので、塗布時間と塗布位置とが的確になり、時間的に決まる走行方向での塗布範囲と、軌条の横断面上の塗布位置ないしは塗布範囲とを的確に満足して塗布できる。
【００１１】
液体潤滑剤は、水との混和性があり、危険性がほとんどない潤滑剤などとして知られるプロピレングリコールを主体とした水溶液を用いることができる。
【００１２】
また、液体潤滑剤は、雨水またはおよび空調システムからの結露水を貯留して、プロピレングリコールを主体とする水溶液と切換え用いることができる。
【００１３】
これにより、雨水または結露水が貯留されている間は、プロピレングリコールを主体とする液体潤滑剤を補足する液体潤滑剤として有効利用することができる。
【００１４】
さらに、前記曲線、速度センサが検出する車両の速度と、温度センサが検出する雰囲気温度とに応じ前記液体潤滑剤の噴射を行わせることができる。
【００１５】
これにより、液体潤滑剤の塗布が、曲線に加え、速度、環境温度による粘性の違いに対しても塗布量を的確に対応させられる。
【００１６】
さらに、噴射具は、軌条の湾曲の判定に基づき、軌条の内軌側にのみに、または軌条の内軌側には外軌側よりも先に、または遅れて液体潤滑剤を塗付することができる。
【００１７】
これにより、内軌側への液体潤滑剤の塗布を主体に、外軌側への塗布を最小限にすることができる。
【００１８】
さらに、５〜６両以上の編成列車において、両先頭車両の前側台車と、途中の車両の前後台車双方とに噴射具を設けることができる。
【００１９】
これにより、両先頭車両が走行方向において先頭となるいずれの場合でも、塗布対象湾曲部に先行して進入する際に前部台車の噴射具から液体潤滑剤を塗布することで、先頭車両の前部台車の車輪での走行に対する潤滑に間に合わないことがあっても、後続車両の走行に対する潤滑を図れるようにしながら、５〜６両以上であって先頭車両での液体潤滑剤の塗布では後半車両の走行に対する液体潤滑剤の塗布が不足しがちなことに対しては、途中車両での走行側台車の噴射具から液体潤滑剤を塗布することによって、反走行側台車以降での走行に十分に対応することができる。
【００２０】
また、軌条の湾曲の判定は、車両の走行起点からの車輪の総回転数を含む走行距離データと軌条湾曲データとの相関性を基に行うことができ、噴射具を取付けた台車を持つそれぞれの車両の相対位置関係を考慮した塗布タイミングとすることもできる。
【００２１】
これにより、走行距離データおよび軌条湾曲データ間の相関から、センシング機器なしに列車走行中の軌条の湾曲を判定して液体潤滑剤の塗布を行うことができる。
【００２２】
また、前記距離データは、走行始点以降の特定のまたは全ての停車駅にてリセットし、リセットした停車駅を走行起点として、先の軌条湾曲データとの相関から軌条の湾曲の判定に供することができる。
【００２３】
これにより、列車走行中のスリップなどによる軌条湾曲データとのずれを修正し解消することができる。
【００２４】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限りにおいて種々な組合せで複合して採用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法によれば、判定に対応した軌条の曲線に応じたタイミングと向きで軌条へ液体潤滑剤を塗布することにより、時間的に決まる走行方向での塗布範囲と、軌条の横断面上の塗布位置ないしは塗布範囲とを的確に満足するので、車輪、軌条の異常摩耗、異音発生の防止を図る潤滑効果を低減することなく、液体潤滑剤の無駄な消費を抑えられ、その分だけランニングコストおよび環境への影響を低減することができる。
【００２６】
液体潤滑剤は、水との混和性があり、危険性が極めて低い潤滑剤として知られるプロピレングリコールを主体とした水溶液を用いることができ、既述した従来の摩擦調整剤に比しランニングコストを格段に抑えられる。
【００２７】
また、雨水または結露水が貯留されている間は、プロピレングリコールを主体とする液体潤滑剤を補足する液体潤滑剤として有効利用し、ランニングコストをさらに低減することもできる。
【００２８】
さらに、液体潤滑剤の塗布が、曲線に加え、速度、環境温度による粘性の違いに対しても塗布量を的確に対応させられるので、多面的にも塗布量の過不足を防止することができる。
【００２９】
さらに、内軌側への液体潤滑剤の塗布を主体に、外軌側への塗布を最小限にし、液体潤滑剤の使用量を減らすこともできる。
【００３０】
さらに、両先頭車両のいずれかが先頭走行して塗布対象湾曲部に先行進入する際の液体潤滑剤の塗布により、自身には間に合わないまでも、後続車両の走行への潤滑を図りながら、５〜６両以上での後半車両の走行に対する潤滑不足を、途中車両での先頭車両よりも増加した箇所からの潤滑によって十分に対応することができる。
【００３１】
また、走行距離データおよび軌条湾曲データ間の相関から、センシング機器なしに列車走行中の軌条の湾曲を判定して液体潤滑剤の塗布を行うことができ、システムコストおよび機器による故障率が低減する。
【００３２】
また、距離データは特定のまたは全ての停車駅にてリセットし、リセットした停車駅を走行起点として軌条の湾曲の判定に供することにより、列車走行中のスリップなどによる軌条湾曲データとのずれを修正し、塗布のタイミングずれを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の図１〜図４に示す本実施の形態の鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法は、図１に示すように車両１が軌条５の曲線部分を走行しているとき、軌条５の特定部分、例えば、内側の軌条５の頭頂部を中心に、外側の軌条５の内側肩部へも、車両１に装備した噴射具２から塗布するのに、車両１に走行距離データおよび軌条湾曲データ間の相関から得られる塗布タイミングを算出する方法を既に知られた各種の曲線検出センサや曲線検出手段を付帯させることにより、噴射具２から軌条５に液体潤滑剤を塗布するタイミングを決定し、塗布する。このように、車両１が軌条５の曲線部分を走行するときの軌条５の曲線を判定し、この判定に対応したタイミングで噴射具２から軌条５へ液体潤滑剤１３を塗布するので、塗布時間と塗布位置とが的確になり、時間的に決まる走行方向での塗布範囲と、軌条の横断面上の塗布位置ないしは塗布範囲とを的確に満足して塗布できる。この結果、液体潤滑剤を使用する上で、その種類にかかわらず、時間的に決まる走行方向での塗布範囲と、軌条の横断面上の塗布位置ないしは塗布範囲とを的確に満足して、潤滑効果を低減することなく、液体潤滑剤１３の無駄な消費を抑えられ、その分だけランニングコストおよび環境への影響を低減することができる。
【００３４】
液体潤滑剤１３は、特に、水との混和性があり、危険性の低い潤滑剤などとして知られるプロピレングリコールを主体とした水溶液を用いることができる。本例につき、内軌側で本発明者がした実験結果では、現状の塗布無しの場合との加速度平均につき比較すると、塗布なしでは周波数８００Ｈｚ付近に非常に高いピークを示すのに対し、本実施の形態でのそれは、現状での最低レベル未満に低減している。また、騒音レベルにつき比較すると、現状では周波数８００Ｈｚ付近で１つのピークを示し、その前後でそれに次ぐ準高位レベルを呈しているのに対し、本実施の形態でのそれは、現状での準高位レベルの最低レベル未満に大きく低減している。
【００３５】
さらに、前記曲線、速度センサが検出する車両の速度と、温度センサが検出する雰囲気温度とに応じ前記液体潤滑剤１３の噴射を行わせることができる。これにより、既述した従来の摩擦調整剤に比しランニングコストを格段に抑えられるし、消防法、水質汚濁防止法、環境保全法上の規制を受けるが、使用量が少ない上に、哺乳類はもとより生物全体にやさしく環境汚染の問題も大幅に軽減する。
【００３６】
また、図１の例では、前記曲線、速度センサ１５が検出する車両の速度と、温度センサ１６が検出する雰囲気温度とに応じ前記液体潤滑剤１３の噴射を行わせるようにしてある。これにより、液体潤滑剤１３の塗布が、曲線に加え、速度、環境温度による粘性の違いに対しても塗布量を的確に対応させられる。これにより、液体潤滑剤１３の塗布が、曲線に加え、速度、環境温度による粘性の違いに対しても塗布量を的確に対応させられ、多面的にも塗布量の過不足を防止することができる。
【００３７】
このような方法を達成するのに、本実施の形態の鉄道車両の液体潤滑剤塗布装置は、図１に示すように貯液タンク１１に、速度に応じて高圧電磁弁２２を入切することで、貯液タンク１１にかかる背圧を最適圧に調整された液体潤滑剤１３を外側の軌条５及び内側の軌条５の特定部分に使い分けて噴射塗布する噴射具２と、この噴射具２の電磁弁２１を開閉するためのエアの供給と、軌条５の曲線、車両１の速度、雰囲気温度に応じて、液体潤滑剤１３の噴射量を制御する電磁弁制御手段１４と、車両１の曲線に対する塗布タイミングを算出する曲線検出機能と、車両１の速度を検出する速度センサ１５と、雰囲気温度を検出する温度センサ１６と、を車両１に備えている。
【００３８】
これら貯液タンク１１、給液手段１２、各種のセンサ３、１５、１６、制御手段１４を車両１の床下機器１７として集約装備している。
【００３９】
ここで、噴射具２は左側の軌条５用と右側の軌条５用とがあるが、いずれも左右電磁弁２１に制御された、供給されるエアにより開閉されるものとし、給液手段１２は貯液タンク１１内の液体潤滑剤１３を背圧によって常に供給しておき、電磁弁２１を開けば液体潤滑剤１３が即時に所定の噴射量で噴射でき、液体配管途中の増圧用の電磁弁２２によって、曲線、車両１の速度、液体潤滑剤の雰囲気温度による粘度、に応じた増圧を行い車両の速度に応じた噴射速度で塗布できるようにしてある。塗布手段１２は空気タンク２４に貯められた圧縮空気を減圧弁２５によって噴射基準圧に減圧したものを貯液タンク１１に供給するようにしている。これにより、他の用途に用いられる既存の空気タンク２４を共用して塗液基準圧を持った圧縮空気を得、特別な圧縮空気源を必要としないで自動塗布が行える。
【００４０】
さらには、液体潤滑剤１３は、雨水またはおよび空調システムからの結露水を貯留して、プロピレングリコールを主体とする水溶液と切換え用いることができる。これにより、雨水または結露水が貯留されている間は、プロピレングリコールを主体とする液体潤滑剤１３を補足する液体潤滑剤として有効利用することができる。従って、雨水や結露水の有効利用量に比例してランニングコストを低減することができる。
【００４１】
さらに、噴射具２は、軌条５の湾曲の判定に基づき、内軌側への主体的な液体潤滑剤１３の塗布により、軌条５の内軌側のみ、または外軌側よりも先に、または遅れて液体潤滑剤１３を塗布することができる。従って、内軌側への液体潤滑剤１３の塗布タイミングで、外軌での塗布を最小限にフランジ部での摩耗を抑え、また、異音の発生も抑えることができる。
【００４２】
さらに、５〜６両以上の編成列車において、両先頭車両の前側台車４と、途中の車両の前後台車４双方とに噴射具を設けることができる。これにより、両先頭車両が走行方向において先頭となるいずれの場合でも、塗布対象湾曲部に先行して進入する際に前部台車４の噴射具２から液体潤滑剤１３を塗布することで、先頭車両の前部台車４の車輪での走行に対する潤滑に間に合わないことがあっても、後続車両の走行に対する潤滑を図れるようにしながら、５〜６両以上であって先頭車両での液体潤滑剤１３の塗布では後半車両の走行に対する液体潤滑剤１３の塗布が不足しがちなことに対しては、途中車両での走行側台車４の噴射具２から液体潤滑剤１３を塗布することによって、反走行側台車４以降での走行に十分に対応することができる。結果、両先頭車両のいずれかが先頭走行して塗布対象湾曲部に先行進入する際の液体潤滑剤１３の塗布により、自身には間に合わないまでも、後続車両の走行への潤滑を図りながら、５〜６両以上での後半車両の走行に対する潤滑不足を、途中車両での先頭車両の走行側台車からの潤滑によって十分に対応することができる。
【００４３】
これには、塗布具２は、先頭車両の台車４の先頭走行側台車４の先頭走行側車輪の先頭走行側に設けると、先頭走行車両における先頭走行台車４の先頭走行車輪から潤滑が有効になる。また、これを途中車両にて同様に満足するには、噴射具２を、途中車両の前後方向の両台車で見た前後方向両端車輪の外側に設けて、先位走行側となる車輪に対応する噴射具２から塗布するのが好適となる。
【００４４】
また、軌条５の湾曲の判定は、車両の走行起点からの車輪の総回転数を含む走行距離データと軌条湾曲データとの相関性を基に行うことができる。これにより、走行距離データおよび軌条湾曲データ間の相関から、センシング機器なしに列車走行中の軌条５の湾曲を判定して液体潤滑剤１３の塗布を行うことができ、システムコストおよび機器による故障率が低減する。しかも、各車両の台車４の各車輪のより多く、理想的には全てに対応して噴射具２を設け、最適なタイミングおよび箇所での塗布を実現するのに対応しやすい。
【００４５】
この場合、前記距離データは、走行始点以降の特定のまたは全ての停車駅にてリセットし、リセットした停車駅を走行起点として、先の軌条湾曲データとの相関から軌条５の湾曲の判定に供することができる。これにより、列車走行中のスリップなどによる軌条湾曲データとのずれを修正し、塗布のタイミングずれを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、鉄道車両における車輪−軌条間の接触改善技術であって、接触改善が必要な軌道に対し必要最小限の液体潤滑剤の噴射によってランニングコスト、環境への影響を抑えて達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例に係る鉄道車両の液体潤滑剤塗布方法および装置の１つの例を示す制御回路図およびつなぎ図である。
【図２】現状の内軌側潤滑剤塗布なしと、本発明のプロピレングリコール主剤液体による内軌側潤滑剤塗布有と、での周波数と加速度平均との関係を示す実験結果グラフである。
【図３】図２の現状塗布無しと本発明塗布有りとでの、周波数と騒音との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１    車両
２    噴射具
２ａ  噴射口
５    軌条
１１  貯液タンク
１２  給液手段
１３  液体潤滑剤
１４  制御手段
１５  速度センサ
１６  温度センサ
２１、２２  電磁弁
【図１】
2010228507.tif 000003
【図２】
2010228507.tif 000004
【図３】
2010228507.tif 000005