(57)【要約】【課題】鉄道のレールボンドにおいてレールボンドに断線など障害が発生しても、レールボンド端子からボンド導線のみを取り除き、レールボンド端子はレールに溶接固定したままとし、ボンド導線のみを交換する方法を提供しようとするものである。【解決手段】鉄道のレールにおいてレールボンド設置を必要とする箇所に、導電材料からなり端部にボンド導線を挿入できるようにしたレールボンド端子を、銅テルミット工法でレールに溶接固定し、該溶接固定したレールボンド端子にボンド導線を挿入し、ボンド導線を低温溶接材で溶接固定するレールボンドの形成方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道のレールにおいてレールボンド設置を必要とする箇所に、導電材料からなり端部にボンド導線を挿入できるようにしたレールボンド端子を、銅テルミット工法でレールに溶接固定し、該溶接固定したレールボンド端子にボンド導線を挿入した後、ボンド導線を低温溶接材でレールボンド端子に溶接固定するレールボンドの形成方法。
【請求項２】
レールボンドが断線若しくは交換の必要が生じたとき、銅テルミット工法でレールに溶接固定されているレールボンド端子を加熱して低温溶接材を溶かしボンド導線を除去し、新たなレールボンド導線をレールボンド端子に挿入し低温溶接材で再びレールボンド端子に固定するレールボンドの形成方法。
【請求項３】
高温溶接工法でレールボンド端子を溶接固定しておき該レールボンド端子を利用してレールボンドの新設、ボンド導線の除去、新しいボンド導線の低温溶接を繰り返す請求項１または２のレールボンドの形成方法。
【請求項４】
多数の撚線よりなるボンド導線の端部にスリーブを嵌合してレールボンド端子に挿入する請求項１、２または３のレールボンドの形成方法。
【請求項５】
導電材料からなり、長さの１部に細部とレールボンド導線挿入部とを設けたレールボンド端子を、銅テルミット工法でレールの所定位置に溶接固定できるようにしたレールボンド端子。
【請求項６】
溶接固定されたレールボンド端子に挿入したボンド導線をレールボンド端子に低温溶接するための溶接材注入孔を設けた請求項５のレールボンド端子。
【請求項７】
溶接材注入確認にための確認孔を設けた請求項５または６のレールボンド端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道におけるレールとレールの締結部に設ける電気回路構成用のレールボンドの形成方法及びレールボンド端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道におけるレールボンドは、レールとレールの締結部に信号回路または電気駆動車両用の電力回路を構成するのに必要な重要な部品である。もし、これが破損または断線すると信号及び電力回路に支障を来し列車の運行に重大な影響を与える。
通常、レールボンドは導電材料からなる多数本の電線からなり、端末にレールボンド端子が固定されており、該端末のレールボンド端子をレールとレールの締結部の夫々のレールに溶接固定し電気回路を構成している。
【０００３】
レールボンド端子をレールに溶接するには低温溶接工法と高温溶接工法があり、低温溶接工法は半田、金属鑞等の溶接材を用いて溶接する工法であるが、この工法による溶接は長期間の使用中にレールボンド端子がレールから剥離したり、ボンド導線が断線したり、ボンド導線がレールボンド端子から抜け落ちたりすることがある。これらの現象はいずれも主として列車通過時の振動によるものである。
【０００４】
また、レールボンドは、急曲線のレールや橋梁上のレール等振動の激しい箇所ではレールボンド端子部に端子と共に溶着されたケーブル導体部の溶着部分が疲労し易くなり、ケーブルの導体部、溶着部、及び端子に亀裂や破断が発生し易くなることが特開２００５−１４００８号公報に記載されている。レールボンドが破損または断線した場合は、鉄道の車両運行に支障を来し早急な復旧が要望されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４００８号公報
【０００６】
一方、高温溶接工法は、レールボンド端子のレールへの溶接部及びレールボンド端子を溶融してレールにレールボンド端子を溶接するので溶接部の剥離等によるボンドの脱落はない。
高温溶接工法としては、銅テルミット工法、アーク溶接法、ガス溶接法等があるが、これらの中、銅テルミット工法は、酸化銅とアルミニウム粉末を混合して坩堝内で反応（燃焼）させ、酸化銅を還元させて生成した高温の溶融状態の銅によってレール、レールボンド端子及びレールボンド端子内のボンド導線を溶融し、レールボンドを固定しているレールボンド端子をレールに固定する手段として広く採用されている。
この銅テルミット工法によりレールに溶融固定されたレールボンド端子はレールから脱落することはないが、レールに溶融固定時に高温に曝されたレールボンドは、長期間使用される間に列車通過時の振動などにより、溶接で固定されたレールボンド端子のつけ根でボンド導線の断線が発生することがある。これはレールボンドを形成している金属が銅テルミット溶接時の高温に曝され金属組織が変化し、結晶が大きくなり脆くなるためと考えられている。
また、レールに銅テルミット工法でレールボンドを溶着した場合、レールは溶接時の高温で熱影響を受けることが知られている。
【０００７】
レールに溶接固定されたレールボンドは、ボンド導線が断線した場合とか、レールボンド端子から外れた場合とか、既に設けてあるレールボンドに更にレールボンドを新設する場合、交換時期が来たとき、またはレール自体を交換する際は、新たにレールボンドを溶接固定しなければならない。この場合すでに、レールボンド端子が溶接固定されていたレールの場合、新たに設けるレールボンド端子の溶接箇所は、以前の溶接箇所に重複して設けてはならない規定があり、以前の溶接箇所から少し離れた箇所に設ける必要が有る。これは、銅テルミット工法でレールボンドを溶接した場合の高温によりレールに熱影響が与えられており、同位置またはその近傍に再び高温が加わるとレールの強度に悪影響を及ぼすためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既にレールボンドを溶接していたレールの溶接箇所に、新たなレールボンド端子をテルミット工法でレールボンド溶接する位置は、上述のように制限を受け、また、制限外の箇所でも何回も銅テルミット工法で溶接加工を行うことはレール自体に与えるダメージが大きく、レールの品質の低下を招きレールの折損等による事故の原因ともなりかねない。
本発明は、レールボンドに断線などが発生しても、レールボンドを構成するボンド導線のみをレールボンド端子を加熱してレールボンド端子から取り外し、レールボンド端子はレールに固定したままにしておき、新しいレールボンドを取り付けるに当たりボンド導線のみを交換する方法を提供しようとするものである。
【０００９】
本発明の目的は、レールボンド端子のみを高温溶接、例えば銅テルミット工法によりレールに溶接固定しておいて、その端子にボンド導線を低温溶接することによって、ボンド導線が列車運行の振動その他の理由により断線した場合、ボンド導線の取り替えの必要が生じたときレールボンド端子に溶接されていたボンド導線を取り除き、新たなボンド導線を該端子に低温溶接できるよう繰り返し何回も使用できるレールボンドの形成方法及び該方法に用いるレールボンド端子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、鉄道のレールにおいてレールボンド設置を必要とする箇所に、導電材料からなるレールボンド端子を高温溶接法、例えば銅テルミット工法でレールに溶接固定しておき、該レールボンド端子にボンド導線を挿入し低温溶接してレールボンドを形成する方法にある。
さらに本発明は、レールボンドが断線もしくは交換の必要が生じたとき、銅テルミット工法でレールに溶接固定されているレールボンド端子を加熱して低温溶接されているボンド導線のみを除去し、新たなボンド導線を、レールボンド端子に挿入し低温溶接してレールボンドを形成する方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、レールに銅テルミット工法で溶接固定されたレールボンド端子と、ボンド導線部は低温溶接材、例えば半田、金属鑞で溶接されているため、断線等によりレールボンドを取り替える必要が生じた場合、今までレールボンド端子に溶接されていたボンド導線を、加熱によりレールボンド端子より容易に取り外すことができ、また、新たなレールボンドを取りつけ、または交換する際も半田、金属鑞のような低温溶接材により簡単に溶接固定できる。また、銅テルミット工法でレールボンド端子を取りつける際の様に、レール、レールボンド端子及びボンド導線を同時に溶接固定する必要もないので、レールボンド端子中でボンド導線は溶融されず、高温に曝されることがなく、ボンド導線を構成する金属銅が脆くなりにくく、列車等の通過時の振動による断線の原因を被る機会が減少し、施工品質が向上する。
【００１２】
また、本発明によればレールに当初に銅テルミット工法で溶接固定されたレールボンド端子は、レールを交換する場合、既にレールボンド端子が設置されているレールに新たなレールボンド端子を銅テルミット工法により取りつける必要がないのでレールに不必要な熱影響を与えず、レールの長期間の使用を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に使用するレールボンド端子を添付の図面を参照しながら説明する。また、得られたレールボンド端子を用いるレールボンドの形成方法を説明する。
図１に示すレールボンド端子を形成するための径１６ｍｍ、長さ５０ｍｍの銅または銅合金からなる棒状体（１）の右端より２７ｍｍまでの長さ部分を、内径１３ｍｍに切削くり抜きボンド導線挿入部（２）とし、それに続く部分（３）の長さ１６ｍｍを外径１３ｍｍに切削加工し、さらにその中間部（４）の４ｍｍの長さ部分を外径１０ｍｍに切削して細部となし、残る長さ７ｍｍの部分（５）は加工せずボンド導線挿入部（２）と同じ外径１６ｍｍのままとする。
次に、ボンド導線挿入部（２）の上面に幅４ｍｍ、長さ１２ｍｍの低温溶接材注入孔（６）、及びボンド導線挿入部（２）の右端近くに径３ｍｍの低温溶接材注入確認孔（７）を設け、レールボンド端子を作成した。
図３は、図１におけるＡ−Ａ´断面を示す。
【００１４】
かくして得られたレールボンド端子は、レールの所定箇所に銅テルミット工法によって溶接固定する。溶接固定手段の１例を説明する。
図４に、銅テルミット工法によってレールに溶接固定するための坩堝の概念図を示す。坩堝（１０）の本体の反応室（１１）に酸化銅と粉末アルミニウムの混合物を仕込み、坩堝上部より反応室に発火剤を投入し、該混合物を燃焼させると、急激に反応し、生成した溶融銅は湯道（１２）を通り、レールボンド端子とレールの溶接部（室）（１３）に達する。溶接部（室）（１３）は、レールボンド端子を受け入れる形をしている断面半円形のレールボンド端子装着部（１４）の中央部に開口しており、レールボンド端子装着部（１４）より径を大きくしておくことが好ましい。
【００１５】
レールにレールボンド端子を溶接固定するには、レールボンド端子の前記切削して形成した細部（３）及びその中央部（４）に反応室（１１）から湯道（１２）を通って流下させ溶融銅を到達させる。湯道（１２）はレールボンド端子装着部（１４）にほぼ９０度の角度で溶接部（室）（１３）に開口している。レールボンド端子装着部（１４）にはレールボンド端子の前記低温溶接材注入孔（６）及び溶接材注入確認孔（７）が上を向くように設置し、レールボンド端子装着部（１４）の開放面には図６に示したようにレールのレールボンド端子溶接固定面が当接するようにレールと坩堝を固定具（図示せず）で仮固定しておく。
【００１６】
溶接部（室）（１３）にはレールボンド端子の側面に坩堝の反応室（１１）から湯道（１２）を流下してくる高温の溶融銅が、レールの溶着箇所たとえばレールの腹部側面（１６）とレールボンド端子の細部（３）、（４）との間に到達し、溶融銅はレールボンド端子の細部（３）及びその中間の細部（４）並びにその周囲を囲んで、レールボンド端子はレール腹部面（１６）とともに溶融（１７）して溶接固定される。
【００１７】
その状態を図５の５−１、５−２に示した。図５−１において符号（１７）は、レールとレールボンド端子の溶接箇所を示しており、この例ではレールの側面腹部を示している。レールボンド端子は前記低温溶接材注入孔（６）溶接材注入確認孔（７）が上方を指すように溶接固定されており、レールに溶接固定された状態のレールボンド端子は、レールボンド端子の細部（３）及びその中間の細部（４）を中心としてその周囲を銅が覆い（図５−２に斜線で示した部分）レールに溶融固定されている。なお、図５−１において斜線部は、溶接部及び銅テルミット工法による溶接による部分を示す。図５−２は溶接後のレールボンド端子を示しており外径の大きな部分は細部（３）特に外径の大きな箇所は細部（３）の中間の細部（４）である。
【００１８】
以上のようにして、レール腹部面に溶融固定されたレールボンド端子の、ボンド導線挿入部（符号２、図１に矢印で示す。）にボンド導線の端末を挿入する。ボンド導線（８）は多数の軟銅撚り線からなっており、その端部をレールボンド端子にくり抜かれているボンド導線挿入部（２）に突き当たるまで挿入する。レールボンド端子の端部には金属製のスリーブ（９）を嵌挿しておくことが好ましい。これにより、ボンド導線（８）は多数の金属線束が乱れることなくスムーズにレールボンド端子の挿入部に挿入できる。
【００１９】
レールボンド端子のボンド導線挿入部（２）には、ボンド端子の全体の長さのほぼ１／２を超える右方に、レールボンド端子を構成する棒状体の右の長さの約１／２（１２ｍｍ×６ｍｍ）の長小判形低温溶接材注入孔（６）及びボンド導線挿入部（２）の右端近くに径３ｍｍ程度の溶接材注入確認孔（７）を設けておくことが好ましい。
本発明ではレールに上向きに固定されたレールボンド端子の低温溶接材注入孔（６）に溶融半田を流し込み、右端部近くに設けた溶接材注入確認孔（７）によって半田がレールボンド端子のボンド銅線挿入部に均等に浸透したことを目視により確認できる。
【００２０】
本発明は、レールボンドが何らかの理由によって断線した場合は、レールボンド端子をレールに固定されたままの状態でレールボンド端子をガスバーナー等で加熱することによって、ボンド導線を固定していた半田などの低温溶接材を溶かしボンド導線を引き抜き、そこに再び前記手段で新しいボンド導線を挿入し低温溶接材注入孔（６）から低温溶接材の用いられる溶接材溶融物、たとえば半田を加熱溶融して注入し、その注入状態を溶接材注入確認孔（７）で確認してボンド導線付けを行い、レールボンドを再び形成する。
また、本発明は一度高温溶接工法でレールに溶接固定したレールボンド端子を何回も繰り返し使用でき、再使用の際、レールボンド端子をレールに溶接する時のような高温を用いなくてよいので、レールに与える熱影響は少なく、また、ボンド交換作業時間を短縮することができ、事故の復旧を早めるなど列車の安全運行支障時間を短くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によれば、レールの所定箇所にレールボンド端子を銅テルミット工法により溶接固定してあるので、レールボンドが長時間の列車等による振動、事故などによって断線した場合、レールボンド端子がレールに溶接されたときの温度より低い温度に加熱することによって切断したボンド導線をレールボンド端子から容易に取り除くことができ、これに新しいボンド導線を挿入し再び溶接固定することができ、これを繰り返しても、レールに熱影響を与えることがなく、また、ボンドの交換作業時間を短縮でき、列車の安全運行に寄与すること大である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レールボンド端子の上面図である。
【図２】ボンド導線の端末図である。
【図３】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】坩堝の斜視図である。
【図５】５−１はレールボンド端子を溶接固定したレールの断面図、５−２側面図である。
【図６】レールに坩堝を用いてレールボンド端子を溶接固定するためにセットした状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：棒状体
２：ボンド導線挿入部
３：細部
４：細部の中間部
５：左端末部分
６：低温溶接材注入孔
７：溶接材注入確認孔
８：ボンド導線の端末部
９：スリーブ
１０：坩堝
１１：反応室
１２：湯道
１３：溶接部（室）
１４：レールボンド端子装着部
１５：レール
１６：レール腹部
１７：溶融部
１８：レール頭部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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