(57)【要約】【課題】  短時間で効率よく填充層を切除することができるスラブ式軌道の補修方法およびそれに用いる回転切削工具を提供する。【解決手段】  コンクリート製の路盤３上に敷設される填充層４であって、軌道車両が走行するレール６が締結された複数の軌道スラブ５が互いに隙間をあけて乗載される填充層４を切削して、スラブ式軌道を補修するスラブ式軌道の補修方法において、軌道スラブ５の外周部に沿って、回転切削工具１５をその回転軸線Ｌ１に垂直な方向に移動させて、軌道スラブ５と路盤３とを上下に分離可能に填充層４を除去する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製の路盤と、軌道車両が走行するレールが締結され、該レールが延びる方向に互いに隙間をあけて配設される複数の軌道スラブとの間に敷設された填充層を切削して、スラブ式軌道を補修するスラブ式軌道の補修方法であって、
前記軌道スラブの外周部に沿って、回転切削工具をその回転軸線に垂直な方向に移動させて、前記軌道スラブと前記路盤とを上下に分離可能に前記填充層を除去する工程を含むことを特徴とする軌道スラブの補修方法。
【請求項２】
前記填充層を除去する工程は、隣接する２つの軌道スラブの前記隙間に、上方から前記回転切削工具をその回転軸線が軌道スラブ表面と平行になるように挿入して、前記隙間に臨む填充層を垂直に切削して除去を開始する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の軌道スラブの補修方法。
【請求項３】
前記填充層を除去する工程は、前記回転切削工具を軸線方向に変位させて、填充層の除去深さを変更する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の軌道スラブの補修方法。
【請求項４】
前記填充層を除去する工程は、前記回転切削工具を直径の異なる回転切削工具に交換して、填充層の除去幅を変更する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の軌道スラブの補修方法。
【請求項５】
前記回転切削工具による填充層の除去深さは、１ｃｍ以上１２０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の軌道スラブの補修方法。
【請求項６】
前記回転切削工具は、
シャンク部と、
シャンク部に同軸に連なり、螺旋状のチップ溝が複数条、形成されたホルダ部と、
ホルダ部の、各チップ溝に回転方向上流側から臨む部分に複数設けられる切削チップであって、ホルダ部の外周面から突出する切刃を有する複数の切削チップと、を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の軌道スラブの補修方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の軌道スラブの補修方法に用いられる回転切削工具であって、
シャンク部と、
シャンク部に同軸に連なり、螺旋状のチップ溝が複数条、形成されたホルダ部と、
ホルダ部の、各チップ溝に回転方向上流側から臨む部分に複数設けられる切削チップであって、ホルダ部の外周面から突出する切刃を有する複数の切削チップと、を含むことを特徴とする回転切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新幹線などの高速軌道車両が走行するスラブ式軌道の補修において、スラブ式軌道の填充層を切除するためなどに好適に実施することができるスラブ式軌道の補修方法およびそれに用いる回転切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線などの高速軌道車両用のスラブ式軌道は、コンクリート製の路盤と、路盤上に敷設される厚さ５〜１０ｃｍ程度の填充層と、填充層上に設置されたコンクリート製の軌道スラブとを有する。填充層は、セメントとアスファルトと細骨材とが混合されたセメントアスファルトモルタル（略称ＣＡＭ）の硬化物から成る。
【０００３】
填充層の外部に露呈する外周部は、浸み込んだ水が凍結・融解を繰り返すことによる凍害によって、短期間で劣化が生じ、軌道スラブを弾性支持するためのばね特性および圧縮強度などの所要の材料特性および構造特性を満足するように、樹脂、樹脂モルタルまたはＣＡＭを再注入する補修が行なわれる。このような補修は、額縁補修と呼ばれる。額縁補修による再填充部も凍害などによって劣化するので、劣化した樹脂、樹脂モルタルまたはＣＡＭを除去して上記の樹脂、樹脂モルタルまたはＣＡＭを再注入して補修する再補修、再々補修が定期的に繰り返し実施される。
【０００４】
上記の補修、再補修および再々補修の作業には、劣化した樹脂、樹脂モルタルまたはＣＡＭを除去するための従来技術として、レール上を走行可能な台車に装備される各種の装置が用いられる。
【０００５】
切断装置としては、たとえば特許文献１〜３に記載されるカッター、特許文献４に記載されるコアドリルなどが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−３３５８号公報
【特許文献２】実開平１−６５３０１号公報
【特許文献３】特開２００８−２０８８７８号公報
【特許文献４】特開２０１５−３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１〜４に記載される各従来技術では、回転切削工具の切削によって生じた切削屑を被削材である填充層から効率よく排出することができず、回転切削工具の被削材との摩擦によって温度が上昇した切刃に軟化または溶融した樹脂が付着してしまう。回転切削工具に樹脂が付着すると、付着した樹脂を回転切削工具から除去するために、切削作業を頻繁に中断しなければならなくなり、切削作業の作業効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
スラブ式軌道の補修作業は、列車が走行しない時間帯、たとえば午前１時から午前４時の間の極めて短時間の間に列車が運行可能な状態まで復旧するように実施される必要があり、短時間で効率よく填充層を切除することができる技術が求められている。
【０００９】
本発明の目的は、短時間で効率よく填充層を切除することができるスラブ式軌道の補修方法およびそれに用いる回転切削工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、コンクリート製の路盤と、軌道車両が走行するレールが締結され、該レールが延びる方向に互いに隙間をあけて配設される複数の軌道スラブとの間に敷設された填充層を切削して、スラブ式軌道を補修するスラブ式軌道の補修方法であって、
前記軌道スラブの外周部に沿って、回転切削工具をその回転軸線に垂直な方向に移動させて、前記軌道スラブと前記路盤とを上下に分離可能に前記填充層を除去する工程を含むことを特徴とする軌道スラブの補修方法である。
【００１１】
また本発明は、前記填充層を除去する工程は、隣接する２つの軌道スラブの前記隙間に、上方から前記回転切削工具をその回転軸線が軌道スラブ表面と平行になるように挿入して、前記隙間に臨む填充層を垂直に切削して除去を開始する工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記填充層を除去する工程は、前記回転切削工具を軸線方向に変位させて、填充層の除去深さを変更する工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記填充層を除去する工程は、前記回転切削工具を直径の異なる回転切削工具に交換して、填充層の除去幅を変更する工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記回転切削工具による填充層の除去深さは、１ｃｍ以上１２０ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記回転切削工具は、
シャンク部と、
シャンク部に同軸に連なり、螺旋状のチップ溝が複数条、形成されたホルダ部と、
ホルダ部の、各チップ溝に回転方向上流側から臨む部分に複数設けられる切削チップであって、ホルダ部の外周面から突出する切刃を有する複数の切削チップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記軌道スラブの補修方法に用いられる回転切削工具であって、
シャンク部と、
シャンク部に同軸に連なり、螺旋状のチップ溝が複数条、形成されたホルダ部と、
ホルダ部の、各チップ溝に回転方向上流側から臨む部分に複数設けられる切削チップであって、ホルダ部の外周面から突出する切刃を有する複数の切削チップと、を含むことを特徴とする回転切削工具である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コンクリート製の路盤と、軌道車両が走行するレールが締結された複数の軌道スラブとの間に填充層が敷設される。填充層は、軌道スラブの外周部に沿って、回転切削工具をその回転軸線に垂直な方向に移動させて除去されるので、填充層の外周部を連続して送り方向に切削することができ、これによって軌道スラブの下に設置される填充層を軌道スラブと路盤とが上下に分離可能に短時間で切除し、補修作業に要する時間を格段に短縮することができる。
【００１８】
また本発明によれば、填充層を除去する工程において、隣接する２つの軌道スラブの隙間に、上方から回転切削工具をその回転軸線が軌道スラブ表面と平行になるように挿入して、隙間に臨む填充層を垂直に切削して除去を開始するので、切削を開始する際、填充層に回転切削工具を容易に挿入することができ、填充層の切削時間を短縮することができる。
【００１９】
また本発明によれば、填充層を除去する工程において、回転切削工具を軸線方向に変位させて、填充層の除去深さを変更するので、路盤の側方から突出する側壁から填充層の側面までの距離などに応じて、填充層の除去深さ、すなわち填充層の側面から回転切削工具による軸線方向の切削距離を適切に変更することができ、使用環境への適合性を向上することができる。
【００２０】
また本発明によれば、填充層を除去する工程において、回転切削工具を直径の異なる回転切削工具に交換して、填充層の除去幅を変更するので、填充層の劣化の度合い、あるいは路盤からの突起物と填充層の側面との距離の変化などに適合させて、切削することができ、使用上の利便性を向上することができる。
【００２１】
また本発明によれば、回転切削工具による填充層の除去深さが１ｃｍ以上１２０ｃｍ以下であるので、路盤の側方に突出する側壁から填充層の側面までの距離の大きさに拘らず、填充層を切削することができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記回転切削工具は、ホルダ部は、シャンク部に同軸に連なり、螺旋状のチップ溝が複数条、形成され、ホルダ部の、各チップ溝に回転方向上流側から臨む部分に、該ホルダ部の外周面から突出する切刃を有する複数の切削チップが設けられるので、各切削チップが摩耗した際に、摩耗した切削チップを新たな切削チップに容易に交換することができ、保守管理を容易化することができる。
【００２３】
本発明によれば、シャンク部に同軸に連なり、複数条の螺旋状のチップ溝を有するホルダ部に、ホルダ部の外周面から突出する切刃を有する複数の切削チップが設けられるので、填充層を、軌道スラブの外周部に沿って、回転切削工具をその回転軸線に垂直な方向に移動させて除去することができ、填充層を連続して送り方向に切削することができる。これによって軌道スラブの下に設置される填充層を、軌道スラブと路盤とが上限に分離可能に短時間で切除し、補修作業に要する時間を格段に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態のスラブ式軌道の補修方法を実施するための補修装置１を示す断面図である。
【図２】補修装置１を図１の上方から見た平面図である。
【図３】補修装置１を図１の右方から見た簡素化した側面図である。
【図４】補修装置１を図１の左方から見た簡素化した側面図である。
【図５】回転切削工具１５を示す拡大側面図である。
【図６】填充層４の切削範囲を示す、スラブ式軌道２を上方から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態のスラブ式軌道の補修方法を実施するための補修装置１を示す断面図であり、レール６の敷設方向に垂直な鉛直断面を示す。図２は補修装置１を図１の上方から見た平面図であり、図３は補修装置１を図１の右方から見た簡素化した側面図であり、図４は補修装置１を図１の左方から見た簡素化した側面図である。新幹線などの高速軌道車両が走行するスラブ式軌道２を再補修するために、補修装置１を用いて本実施形態の補修方法が実施される。
【００２６】
スラブ式軌道２は、コンクリート製の路盤３と、路盤３上に敷設される填充層４と、填充層４上に、軌道の敷設方向Ｚに互いに隙間をあけて乗載される複数の軌道スラブ５とを有する。軌道スラブ５は、たとえば厚さ１６ｃｍ〜２０ｃｍ程度のプレキャストコンクリート床版から成る。軌道スラブ５上には、軌道車両が走行するためのレール６が締結された状態で敷設されている。填充層４は、セメントとアスファルトと細骨材とが混合されたセメントアスファルトモルタル（略称ＣＡＭ）の硬化物から成る。填充層４の外周部４ａは、補修によって樹脂または樹脂モルタルの層などから成る樹脂層が設けられる。
【００２７】
補修装置１は、本体フレーム７と、本体フレーム７に設けられ、レール６上を転動する一対の駆動輪８と、本体フレーム７に駆動輪８と同軸に設けられる一対の従動輪９と、各駆動輪８を駆動するための一対の走行用ハンドル１０ａ，１０ｂと、本体フレーム７に幅方向Ｚに変位可能に設けられるスライドフレーム１１と、スライドフレーム１１を本体フレーム７に対して上下方向Ｙに変位可能に設けられる昇降フレーム１２とを備える。
【００２８】
補修装置１は、さらに、昇降フレーム１２をスライドフレーム１１上で上下方向に変位させるための高さ調整用ハンドル１３と、スライドフレーム１１を本体フレーム７に対して幅方向Ｘに変位させるための前後調整用ハンドル１４と、幅方向Ｘに平行な回転軸線Ｌ１まわりに回転駆動される回転切削工具１５と、昇降フレーム１２に設けられ、回転切削工具１５を回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動部１６と、本体フレーム７に設けられ、本体フレーム７を軌道スラブ５上で支持する一対の補助輪１７とを備える。
【００２９】
回転駆動部１６は、電動モータと減速機とを備え、回転切削工具１５をその回転軸線Ｌ１まわりに、たとえば６００ｒｐｍで回転駆動することができる。このような回転数は、２００〜１０００ｒｐｍの範囲で変更することができる。
【００３０】
図５は、回転切削工具１５を示す拡大側面図である。回転切削工具１５は、シャンク部２９と、シャンク部２０に同軸に連なり、螺旋状のチップ溝２１が複数条、軸対称に形成されたホルダ部２２と、ホルダ部２２の、各チップ溝２１に回転方向Ａ上流側から臨む部分の座面に複数設けられ、ホルダ部２２の外周面から突出する切刃２３を有する複数の切削チップ２４（「ビット」とも称される）とを有する。シャンク部２０およびホルダ部２２は、たとえば工具鋼または高速度鋼から成る。
【００３１】
各切削チップ２４は、スローアウェイチップであって、ボルトによってホルダ部２２に着脱可能に取り付けられる。シャンク部２０およびホルダ部２２には、回転軸線上に貫通した貫通孔２５が形成される。貫通孔２５には、シャンク部２０の基端部端面の開口に、回転駆動部１６から、たとえば冷水、液体窒素、ドライアイス粉末、冷風などの冷却流体が高圧力で供給され、供給された冷却流体はホルダ部２２の先端部端面の開口から放出される。
【００３２】
回転切削工具１５は、ホルダ部２２の、各チップ溝２１に回転方向上流側から臨む部分に、該ホルダ部２２の外周面から突出する切刃を有する複数の切削チップ２４が設けられるので、各切削チップ２４が摩耗した際に、摩耗した切削チップ２４を新たな切削チップに容易に交換することができ、保守管理を容易化することができる。また、切削によって生じた切削屑は、切削屑が各切削チップ２４およびホルダ部２２に付着することなく、各チップ溝２１から円滑に排出され、吸引装置によって吸引されて回収される。
【００３３】
このように冷却流体をホルダ部２２の先端部から放出することによって、切削屑の摩擦熱による温度上昇を抑制し、切削屑が摩擦熱によって軟化または溶融して、切削チップ２４に付着することを防ぎ、切削屑を円滑に排出して、切削作業を連続的に行うことができる。
【００３４】
ホルダ部２２の外径Ｄは、２５ｍｍ〜７０ｍｍであり、ホルダ部２２の長さＢは、例えば４０ｍｍ〜１００ｍｍである。ホルダ部２２に取付けられた切削チップ２４の刃先は、ホルダ部２２の外周面を含む仮想円筒面から半径方向外方に突出している。このような突出量は、填充層４の外周部４ａの劣化の状態、たとえば硬さや敷設方向Ｚへの送り速度に応じて、円滑な切削が可能なように調整される。
【００３５】
再補修の手順について説明する。填充層４の外周部４ａは、浸み込んだ水の凍結・融解を繰り返すことによる凍害などによって、短期間で劣化が生じ、軌道スラブを弾性支持するためのばね特性および圧縮強度などの所要の材料特性および構造特性を満足するように、再補修が行なわれる。このような再補修は額縁補修とも呼ばれ、本実施形態の補修方法が実施される。
【００３６】
上記の補修装置１によって、填充層４の樹脂から成る外周部４ａが切削された後、軌道スラブ５と路盤３とは、たとえば油圧ジャッキによって路盤３上で軌道スラブ５を押し上げることによって分離され、路盤３上で軌道スラブ５を油圧ジャッキによって適切な高さ位置まで上下させて位置決めした状態で、填充層４の切削によって形成された周囲の空間に、樹脂または樹脂モルタルなどを充填して、填充層４の再補修が行なわれる。
【００３７】
図６は、填充層４の切削範囲を示す、スラブ式軌道２を上方から見た平面図である。前述のように、コンクリート製の路盤３上に填充層４が敷設され、填充層４上に、軌道車両が走行するレール６が締結された複数の軌道スラブ５が互いに隙間δをあけて乗載される。填充層４は、走行ハンドル１０ａまたは１０ｂを作業者が回転操作することによって、補修装置１を移動させて、軌道スラブ５の外周部に沿って、回転切削工具１５をその回転軸線Ｌ１に垂直な方向に移動させて除去することができる。
【００３８】
これによって、填充層４の外周部４ａを連続して、たとえば矢符ａ〜ｄで示す送り方向に切削することができ、軌道スラブ５の下に設置される填充層４の外周部４ａを軌道スラブ５と路盤３とが上限に分離可能に短時間で切除し、補修作業に要する時間を格段に短縮することができる。
【００３９】
填充層４の外周部４ａの切削作業が開始されると、隣接する２枚の軌道スラブ５の隙間δに、上方から回転切削工具１５をその回転軸線Ｌ１が軌道スラブ表面５ａと平行になるように挿入して、隣接する軌道スラブ５間の隙間δの填充層４の外周部４ａを各辺に対して垂直に切削して除去するので、切削を開始する際、填充層４に回転切削工具１５を容易に挿入することができ、填充層４の切削時間を短縮することができる。
【００４０】
填充層４を除去する工程において、回転切削工具１５を回転軸線Ｌ１方向に変位させて、填充層４の除去深さｈを変更することができるので、路盤３の側方から突出する側壁Ｗから填充層４の側面までの距離Ｌ２などに応じて、填充層４の除去深さｈ、すなわち填充層４の側面から回転切削工具１５による回転軸線Ｌ１方向の切削距離を適切に変更することができ、使用環境への適合性を向上することができる。
【００４１】
また、填充層４を除去する工程において、回転切削工具１５を直径Ｄの異なる回転切削工具に交換して、填充層４の除去幅を変更するので、填充層４の劣化の度合い、あるいは路盤３からの突起物３ａと填充層４の側面との距離の変化などに適合させて、切削することができ、使用上の利便性を向上することができる。
【００４２】
また、回転切削工具１５による填充層４の除去深さｈが１ｃｍ以上１２０ｃｍ以下であるので、路盤３の側方に突出する側壁Ｗから填充層４の側面までの距離Ｌ２の大きさに拘らず、填充層４を切削することができる。
【００４３】
前述の実施形態では、再補修の手順について説明したが、再々補修を行う場合であっても、上記同様に填充層４の外周部４ａを切削して樹脂を充填することによって、補修することができる。また、本発明の回転切削工具は、樹脂の切削だけでなく、樹脂モルタルまたはＣＡＭを切削するためにも用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  補修装置
２  スラブ式軌道
３  路盤
４  填充層
５  軌道スラブ
６  レール
７  本体フレーム
８  駆動輪
９  従動輪
１０ａ，１０ｂ  走行用ハンドル
１１  スライドフレーム
１２  昇降フレーム
１３  高さ調整用ハンドル
１４  前後調整用ハンドル
１５  回転切削工具
１６  回転駆動部
２０  シャンク部
２１  チップ溝
２２  ホルダ部
２３  切刃
２４  切削チップ
２５  貫通孔
Ａ  回転方向
Ｘ  切削方向
Ｙ  上下方向
Ｚ  敷設方向
【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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