(57)【要約】【課題】氷雪の塊により破壊部材が受ける衝撃を緩和する枕木を提供する。【解決手段】枕木１は、直方体形状の枕木本体１１と、枕木本体の上面に配置されるとともに、列車の進行方向Ｘ１に登り勾配となるように上面に傾斜面１８ａが形成された破壊部材１６と、を備え、破壊部材１６は、傾斜面１８ａの少なくとも一部から上方に突出する突部２６と、傾斜面１８ａから破壊部材１６の内部に向かって延びる溝部１８ｂと、が形成され、溝部１８ｂ内に弾性部材２１が備え付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体形状の枕木本体と、
前記枕木本体の上面に配置されるとともに、列車の進行方向に登り勾配となるように上面に傾斜面が形成された破壊部材と、
を備え、
前記破壊部材は、
前記傾斜面の少なくとも一部から上方に突出する突部と、
前記傾斜面から前記破壊部材の内部に向かって延びる溝部と、
が形成され、
前記溝部内に弾性部材が備え付けられていることを特徴とする枕木。
【請求項２】
前記溝部は、前記傾斜面から下方に向かって延びることを特徴とする請求項１に記載の枕木。
【請求項３】
直方体形状の枕木本体と、
前記枕木本体の上面に配置されるとともに、列車の進行方向に登り勾配となるように上面に傾斜面が形成された破壊部材と、
を備え、
前記破壊部材は、前記傾斜面の少なくとも一部から上方に突出する突部が形成され、
前記傾斜面及び前記突部において、接近する前記列車に対向する外面を少なくとも覆う弾性部材を備えることを特徴とする枕木。
【請求項４】
前記枕木本体、前記破壊部材、及び前記突部は、
基材と、
前記基材に含有されるとともに、前記基材よりも強度が大きい複数の線状部材と、を有し、
前記複数の線状部材は、前記進行方向に交差する方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の枕木。
【請求項５】
前記傾斜面には、前記列車の幅方向に延びる前記突部が複数形成され、
複数の前記突部の前記進行方向を含む鉛直面による断面は、階段状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の枕木。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線路上に敷設される枕木に関する。
【背景技術】
【０００２】
寒冷地で運転する列車には、列車が巻き上げた氷雪が列車の底面に塊となって付着していることがある。この場合、列車の高速運転中にその氷雪の塊が列車から脱離して線路上のレール間に配置されたレール駆動シャフトや信号用配線に当たって、それらを破壊することがある。
【０００３】
それを防ぐために、特許文献１には、直方体形状の枕木本体と、枕木本体の上面に配置されるとともに、列車の進行方向に登り勾配となるように上面に傾斜面が形成された膨張部（破壊部材）と、を有する枕木が開示されている。傾斜面には、傾斜面から突出する複数の突部が形成されている。
この枕木は、列車から氷雪の塊が枕木に飛来してきたときに、氷雪の塊を複数の突部で砕き、レール駆動シャフト等に氷雪の塊が直接衝突するのを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８３９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、氷雪の塊が一定以上大きい場合、氷雪の塊の質量が大きくなり、枕木の複数の突部で氷雪の塊が十分に砕かれなくなる。この場合、枕木の膨張部が受ける衝撃が大きくなり、膨張部が欠けたり割れたりする恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、氷雪の塊により破壊部材が受ける衝撃を緩和する枕木を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の枕木は、直方体形状の枕木本体と、前記枕木本体の上面に配置されるとともに、列車の進行方向に登り勾配となるように上面に傾斜面が形成された破壊部材と、を備え、前記破壊部材は、前記傾斜面の少なくとも一部から上方に突出する突部と、前記傾斜面から前記破壊部材の内部に向かって延びる溝部と、が形成され、前記溝部内に弾性部材が備え付けられていることを特徴としている。
この発明によれば、氷雪の塊が破壊部材に飛来してきても、破壊部材の溝部内に備え付けられた弾性部材が弾性的に変形し、この衝撃を吸収する。したがって、氷雪の塊により破壊部材が受ける衝撃を緩和することができる。
【０００８】
また、上記の枕木において、前記溝部は、前記傾斜面から下方に向かって延びてもよい。
この発明によれば、溝部内に備え付けられた弾性部材を、鉛直方向に沿って延びる形状に形成することができる。これにより、氷雪の塊による衝撃の鉛直方向の位置によらず、衝撃をより確実に緩和することができる。
【０００９】
また、本発明の他の枕木は、直方体形状の枕木本体と、前記枕木本体の上面に配置されるとともに、列車の進行方向に登り勾配となるように上面に傾斜面が形成された破壊部材と、を備え、前記破壊部材は、前記傾斜面の少なくとも一部から上方に突出する突部が形成され、前記傾斜面及び前記突部において、接近する前記列車に対向する外面を少なくとも覆う弾性部材を備えることを特徴としている。
この発明によれば、運転する列車から飛来する氷雪の塊が、傾斜面及び突部よりも先に弾性部材に当たる。氷雪の塊が当たった弾性部材は、弾性的に変形することでこの衝撃を吸収する。したがって、氷雪の塊により破壊部材が受ける衝撃を緩和することができる。
【００１０】
また、上記の枕木において、前記枕木本体、前記破壊部材、及び前記突部は、基材と、前記基材に含有されるとともに、前記基材よりも強度が大きい複数の線状部材と、を有し、前記複数の線状部材は、前記進行方向に交差する方向に延びるように配置されていてもよい。
この発明によれば、氷雪の塊による衝撃を受けたときに、衝撃が複数の線状部材には作用せず、複数の線状部材の間にある基材だけに作用するのが抑えられる。これにより、複数の線状部材の間にある基材が破損して、枕木本体、破壊部材、及び突部の強度が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
また、上記の枕木において、前記傾斜面には、前記列車の幅方向に延びる前記突部が複数形成され、複数の前記突部の前記進行方向を含む鉛直面による断面は、階段状であってもよい。
この発明によれば、飛来する氷雪の塊の幅方向の位置によらず氷雪の塊を効率的に砕くことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の枕木によれば、氷雪の塊により破壊部材が受ける衝撃を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の枕木の正面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に相当する断面図である。
【図３】同枕木の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の枕木の正面図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に相当する断面図である。
【図６】同枕木の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る枕木の第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
図１から図３に示すように、本実施形態の枕木１は、枕木本体１１、膨張部（破壊部材）１６、弾性部材２１、及び突部２６を備える。なお、膨張部１６、弾性部材２１、及び突部２６で、枕木１の上部構造を構成する。図２及び後述する図５における枕木本体１１、膨張部１６、及び突部２６の断面には、図を見やすくするためにハッチングを付けていない。
枕木本体１１は、枕木１の下部構造である。枕木本体１１は、枕木１上で運転する列車の幅方向となる左右方向Ｙに長い直方体形状に形成されている。すなわち、同列車の長手方向となる前後方向Ｘの枕木本体１１の長さよりも、左右方向Ｙの枕木本体１１の長さの方が長い。
枕木本体１１の前後方向Ｘの長さＬ１（図２参照）は、例えば２４０ｍｍである。枕木本体１１の鉛直方向Ｚの長さ（高さ）Ｌ２（図１参照）は、例えば１５０ｍｍである。
【００１５】
膨張部１６は、前方支持部１７及び後方支持部１８を有する。前方支持部１７は、後方支持部１８よりも前後方向Ｘの一方である前方（列車の進行方向）Ｘ１に配置されている。前方支持部１７は、直方体形状に形成されている。前方支持部１７の左右方向Ｙの長さは、枕木本体１１の左右方向Ｙの長さよりも短い。
前方支持部１７の上面は、水平面に沿って平坦に形成されている。前方支持部１７の前後方向Ｘの長さＬ３（図２参照）は、例えば１２０ｍｍである。前方支持部１７の左右方向Ｙの長さＬ４（図１参照）は、例えば１０００ｍｍである。
【００１６】
後方支持部１８の上面には、傾斜面１８ａが形成されている。傾斜面１８ａは、前方Ｘ１に向かって登り勾配となるように形成されている。
後方支持部１８の左右方向Ｙの長さは、前方支持部１７の左右方向Ｙの長さに等しい。後方支持部１８の高さは、前方支持部１７の高さに等しい。
後方支持部１８には、傾斜面１８ａから後方支持部１８の内部に向かって延びる複数の切れ目（溝部）１８ｂが形成されている。各切れ目１８ｂは、傾斜面１８ａから下方に向かって延びる。
【００１７】
膨張部１６の高さＬ６（図１参照）は、低すぎると、氷雪の塊からレール駆動シャフト等を保護する効果が小さくなり、高すぎると建築限界を超えてしまう。このため、膨張部１６の高さＬ６は、望ましくは、８０ｍｍ以上で、レールＲの高さ以下（６０ｋｇレールの場合１７４ｍｍ）である。
切れ目１８ｂの鉛直方向Ｚの長さＬ８（図２参照）は、短すぎると衝撃緩和の効果が少なくなる。切れ目１８ｂの長さＬ８が長すぎると、膨張部１６を一体化させるために接着する面積が少なすぎて、衝撃を受けた時に膨張部１６が破損する恐れがある。したがって、切れ目１８ｂの下端から後方支持部１８の下面までの長さＬ９を、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００１８】
切れ目１８ｂの前後方向Ｘの長さ（幅）Ｌ１０は、弾性部材２１の厚さ（前後方向Ｘの長さ）と同じであることが望ましい。
また、切れ目１８ｂの鉛直方向Ｚの長さＬ８の全長にわたり、弾性部材２１が配置されていることが望ましい。
【００１９】
各切れ目１８ｂ内には、前述の弾性部材２１が備え付けられている。弾性部材２１を形成する材料は特に限定されない。例えば、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、ウレタンゴム、シリコンゴム、天然ゴム、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（アクリルニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、フッ素ゴム等を用いることができる。
弾性部材２１を形成する材料の弾性指標としては、圧縮弾性率が０．１ＭＰａ（メガパスカル）以上１００ＭＰａ以下が望ましい。圧縮弾性率が大きすぎると、衝撃を弾性部材２１の変形で緩和させる能力が低くなる。圧縮弾性率が小さすぎると、小さい力で変形してしまうので、大きな衝撃の緩和能力が小さくなってしまう。
弾性部材２１の剛性は、枕木本体１１及び膨張部１６の剛性よりも低い。弾性部材２１の弾性率は、枕木本体１１及び膨張部１６の弾性率よりも小さい。すなわち、枕木本体１１及び膨張部１６よりも、弾性部材２１の方が弾性的に変形しやすい。
【００２０】
弾性部材２１の厚さが薄すぎると、衝撃緩和の効果が少なくなる。弾性部材２１の厚さが厚すぎると、弾性部材２１に比べて剛性の高い膨張部１６の前後方向Ｘの長さが短くなり、かつ弾性部材２１が厚くなる。これにより、膨張部１６が衝撃を受けたときに膨張部１６の変形が大きくなりすぎて、膨張部１６が破損してしまう恐れがある。氷雪の塊を砕く効果が少なくなる。
弾性部材２１は、例えば前後方向Ｘが弾性部材２１の厚さ方向となる板状に形成される。弾性部材２１は、鉛直方向Ｚ及び左右方向Ｙにそれぞれ延びる。弾性部材２１の厚さは、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが望ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより望ましい。
【００２１】
弾性部材２１は、後方支持部１８の切れ目１８ｂに接着剤で固定されていてもよい。この場合、使用される接着剤は、特に限定されない。接着剤としては、例えば、エポキシ接着剤、ウレタン接着剤、アクリルゴム系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、スチレンブタジエンゴム系接着剤、ブチルゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤等を用いることができる。
【００２２】
複数の突部２６は、後方支持部１８の傾斜面１８ａから上方に突出する。各突部２６は、左右方向Ｙに延びる三角柱形状に形成されている。すなわち、図２に示すように、各突部２６には、水平面に沿って延びる第一平坦面２６ａと、鉛直面に沿って延びる第二平坦面２６ｂとが形成されている。
複数の突部２６の前後方向Ｘを含む鉛直面Ｓによる断面は、階段状である。すなわち、複数の突部２６の第一平坦面２６ａは、前方Ｘ１に向かうにしたがって上方に配置される。
本実施形態では、後方支持部１８の傾斜面１８ａは外部に露出することなく、複数の突部２６により覆われている。枕木１が備える突部２６の数（階段状の上部構造の段数）は、特に限定されない。
突部２６の前後方向Ｘの長さＬ１２（図２参照）は、例えば３０ｍｍである。突部２６の鉛直方向Ｚの長さＬ１３（図１参照）は、例えば３０ｍｍや３５ｍｍである。
【００２３】
本実施形態では、前方支持部１７、後方支持部１８、及び複数の突部２６は、一体に形成されている。
枕木本体１１、膨張部１６、及び突部２６は、複数本のガラス長繊維（線状部材）Ｇを含有するウレタン発泡成形体（基材）で形成されていることが望ましい。なお、ガラス長繊維Ｇは、図２において一部を示している。ガラス長繊維Ｇは、ウレタン発泡成形体よりも強度が大きい。ウレタン発泡成形体は、ガラス長繊維Ｇを含有することで補強され、変形しても破壊しにくくなる。
各ガラス長繊維Ｇの方向は、鉛直方向Ｚ（進行方向に交差する方向）であることが望ましい。言い換えれば、各ガラス長繊維Ｇは、鉛直方向Ｚに延びるように配置されていることが望ましい。このように構成することで、氷雪の塊による衝撃（荷重）を受けたときに、衝撃が複数本のガラス長繊維Ｇには作用せず、複数本のガラス長繊維Ｇの間にあるウレタン発泡成形体だけに作用するのが抑えられる。これにより、複数本のガラス長繊維Ｇの間にあるウレタン発泡成形体が破損しにくくなる。
なお、各ガラス長繊維Ｇが延びるように配置される方向は、鉛直方向Ｚに限られず、列車の進行方向に交差する方向でもよい。
【００２４】
枕木本体１１は、膨張部１６等と同様に構成される。膨張部１６及び枕木本体１１等を形成する材料としては、エスロンネオランバー  ＦＦＵ（登録商標、積水化学製）を好適に用いることができる。
なお、線状部材を形成する材料は、ガラス長繊維Ｇに限られず、カーボン繊維等を用いることができる。基材を形成する材料は、ウレタン発泡成形体に限られず、各種の樹脂等を用いることができる。
膨張部１６は、枕木本体１１の上面に配置されている。膨張部１６は、左右方向Ｙにおいて枕木本体１１の中央に配置されている。
膨張部１６と枕木本体１１とは、前述の接着剤や、ボルト等の締結部材により固定されている。
【００２５】
このように構成された枕木１は、以下のように線路上に敷設される。
すなわち、線路上に枕木１を敷設する。図１に示すように、枕木１における枕木本体１１の上面に一対のレールＲを固定する。一対のレールＲは、膨張部１６を左右方向Ｙに挟むように固定する。このとき、膨張部１６の上面よりも各レールＲの上面の方が上方になる。
一対のレールＲ上を列車が運転すると、列車の長手方向が前後方向Ｘになる。列車の幅方向が左右方向Ｙになる。
【００２６】
次に、以上のように構成された枕木１の作用について説明する。
一対のレールＲ上を運転する列車は、後方Ｘ２から枕木１に接近する。突部２６の第二平坦面２６ｂは、突部２６における、枕木１に接近する列車に対向する外面である。列車から氷雪の塊が離脱すると、その氷雪の塊は、図２に矢印Ａで示すように、後方Ｘ２から前方Ｘ１に向かって飛来する。飛来した氷雪の塊は、複数の突部２６で砕かれる。前述のレール駆動シャフト等に、砕かれる前の氷雪の塊が直接衝突するのが防止される。
複数の突部２６で氷雪の塊を砕いたときに、膨張部１６は前後方向Ｘに衝撃を受ける。このとき、各弾性部材２１が前後方向Ｘに弾性的に変形することで、この衝撃を吸収する。
各弾性部材２１が複数の突部２６の近くに配置されていることで、氷雪の塊による衝撃が効果的に緩和される。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態の枕木１によれば、氷雪の塊が膨張部１６に飛来してきても、膨張部１６の切れ目１８ｂ内に配置された弾性部材２１が弾性的に変形し、この衝撃を吸収する。したがって、氷雪の塊により膨張部１６が受ける衝撃を緩和することができる。
切れ目１８ｂは、傾斜面１８ａから下方に向かって延びる。このため、切れ目１８ｂ内に備え付けられた弾性部材２１を、鉛直方向Ｚに沿って延びる形状に形成することができる。これにより、氷雪の塊による衝撃の鉛直方向Ｚの位置によらず、衝撃をより確実に緩和することができる。切れ目１８ｂを切削加工等により形成する場合に、切れ目１８ｂを形成しやすくなる。
【００２８】
ガラス長繊維Ｇは、鉛直方向Ｚに延びるように配置されている。したがって、氷雪の塊による衝撃を受けたときに、衝撃が複数のガラス長繊維Ｇには作用せず、複数のガラス長繊維Ｇの間にあるウレタン発泡成形体だけに作用するのが抑えられる。これにより、複数のガラス長繊維Ｇの間にあるウレタン発泡成形体が破損して、枕木本体１１、膨張部１６等の強度が低下するのを抑制することができる。
複数の突部２６は、左右方向Ｙに延びるとともに、複数の突部２６の前方Ｘ１を含む鉛直面Ｓによる断面は、階段状である。したがって、飛来する氷雪の塊の左右方向Ｙの位置によらず氷雪の塊を効率的に砕くことができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、各突部２６は三角柱形状であるとした。しかし、各突部２６の形状はこれに限定されず、角錐形状、円錐形状、鋭利状や丸み雄帯びた形状の不定形のでこぼこ形状等でもよい。
後方支持部１８の傾斜面１８ａに形成される突部２６の数に制限はなく、１つでもよいし複数でもよい。複数の突部２６は傾斜面１８ａの一部に形成されていて、傾斜面１８ａの残部が、外部に露出していてもよい。
膨張部１６に形成される切れ目１８ｂの数、及び、切れ目１８ｂ内に配置される弾性部材２１の数にも、特に制限はない。
各切れ目１８ｂは、傾斜面１８ａから下方に向かって延びるとした。しかし、各切れ目１８ｂが傾斜面１８ａから延びる向きはこれに限定されず、傾斜面１８ａに直交する向きや、水平面に沿う向き等でもよい。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４から図６を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図４から図６に示すように、本実施形態の枕木２は、第１実施形態の枕木１の弾性部材２１に代えて、弾性部材３１を備えている。なお、本実施形態では、膨張部１６に切れ目１８ｂは形成されていない。
【００３１】
弾性部材３１は、各突部２６の第一平坦面２６ａ、第二平坦面２６ｂ、及び第一平坦面２６ａと第二平坦面２６ｂとを接続する角部２６ｃを覆う。
なお、弾性部材３１が、各突部２６の第二平坦面２６ｂ及び角部２６ｃを覆い、第一平坦面２６ａを覆わないように構成してもよい。ただし、各突部２６のうち弾性部材３１で覆わない部分があると、弾性部材３１の端部が突部２６や傾斜面１８ａから剥離しやすくなるため、各突部２６の全体を弾性部材３１で覆うことが好ましい。
傾斜面１８ａが外部に露出する場合には、傾斜面１８ａのうち枕木２に接近する列車に対向する部分を弾性部材３１で覆ってもよい。
弾性部材３１は、弾性部材２１と同一の材料で形成することができる。
【００３２】
次に、以上のように構成された枕木２の作用について説明する。
氷雪の塊が、図５中に矢印Ａで示すように飛来する。飛来した氷雪の塊は、突部２６に当たる前に、弾性部材３１のうち第二平坦面２６ｂを覆う部分３１ｂ、及び、弾性部材３１のうち角部２６ｃを覆う部分３１ｃに当たる。弾性部材３１の部分３１ｂ、３１ｃが弾性的に変形することで、氷雪の塊による衝撃が吸収される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の枕木２によれば、運転する列車から飛来する氷雪の塊が、突部２６よりも先に弾性部材３１の部分３１ｂ、３１ｃに当たる。氷雪の塊が当たった弾性部材３１は、弾性的に変形することでこの衝撃を吸収する。したがって、氷雪の塊により膨張部１６が受ける衝撃を緩和することができる。
【００３４】
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態及び第２実施形態では、枕木本体１１及び膨張部１６の剛性が比較的低くてもよい場合等には、枕木本体１１及び膨張部１６は、ガラス長繊維Ｇを含有しなくてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１、２  枕木
１１  枕木本体
１６  膨張部（破壊部材）
１８ａ  傾斜面
１８ｂ  切れ目（溝部）
２１、３１  弾性部材
２６  突部
２６ｂ  第二平坦面（列車に対向する外面）
Ｇ    ガラス長繊維（線状部材）
Ｓ    鉛直面
Ｘ１  前方（列車の進行方向）
Ｙ    左右方向（列車の幅方向）
【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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