(57)【要約】【課題】耐久性に優れて安価に構築可能な車両の走行システム及びそのシステムを用いた走行方法を提供する。【解決手段】列車１の走行システム２は、シールドトンネル３内に敷設された軌道６と、急勾配区間Ｈに敷設されたタイヤ走行路材７と、車輪１３及びタイヤ１４を有する動力車１０と、複数の貨車２０と、を備える。タイヤ走行路材７は、千分の五十以上の傾斜を有する急勾配区間Ｈにのみ、軌道６に沿って敷設されている。急勾配区間Ｈにおいて、動力車１０がタイヤ１４でタイヤ走行路材７上を走行するとともに、貨車２０が軌道６上を走行し、非急勾配区間Ｌにおいて、動力車１０及び貨車２０が軌道６上を走行するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行システムであって、
前記車両が走行する区間内に全長にわたって敷設された軌道と、
前記軌道上を走行するための車輪と、当該車輪と同軸に設けられたタイヤと、を有する自走可能な動力車と、
所定の勾配以上の勾配区間に、前記軌道に沿って前記タイヤの通過する位置に敷設されて所定の高さを有するタイヤ走行路材と、
を備えることを特徴とする車両の走行システム。
【請求項２】
車両の走行システムであって、
所定の勾配以上の勾配区間では、路盤内の所定の深さ位置に設置され、かつ、前記勾配区間以外では、前記路盤の路面上に設置されて、前記車両が走行する区間内に全長にわたって敷設された軌道と、
前記軌道上を走行するための車輪と、当該車輪と同軸に設けられたタイヤと、を有する自走可能な動力車と、
を備えることを特徴とする走行システム。
【請求項３】
前記動力車の車輪は、脱輪を防止するためのカバーを、当該車輪のつばと反対側に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の走行システム。
【請求項４】
前記タイヤ走行路材の前記所定の高さ又は前記路盤内における前記所定の深さは、
前記動力車の車輪の中心から踏面までの長さに前記軌道の高さを加算した値から、前記タイヤの半径を減算した値よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の走行システム。
【請求項５】
前記タイヤ走行路材の前記所定の高さは又は前記路盤内における前記所定の深さは、
前記動力車の車輪の中心から踏面までの長さと、前記動力車の車輪のつばの高さと、前記軌道の高さと、を合算した値から、前記タイヤの半径を減算した値よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の車両の走行システム。
【請求項６】
請求項１、３〜５のうち何れか一項に記載の車両の走行システムを備えた車両の走行方法において、
前記勾配区間を、前記動力車は前記タイヤで前記タイヤ走行路材上を走行し、
前記勾配区間以外を、前記動力車は前記軌道上を走行することを特徴とする車両の走行方法。
【請求項７】
請求項２〜５のうち何れか一項に記載の車両の走行システムを備えた車両の走行方法において、
前記勾配区間を、前記動力車は前記タイヤで前記路面上を走行し、
前記勾配区間以外を、前記動力車は前記軌道上を走行することを特徴とする車両の走行方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行システム及び車両の走行方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネル内で資機材等を運搬する列車の走行方法として、軌道上を走行する軌道方式がある。
【０００３】
また、他の方法として、例えば、特許文献１には、無軌道方式で走行する列車が開示されている。この列車は、動力車と貨車とから構成され、これらは共にタイヤを備えており、シールドトンネル内を無軌道方式で走行可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１１９９７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、シールドトンネルにおいては、上述した軌道方式を採用した場合に、労働安全衛生規則で千分の五十以上の急勾配箇所に、例えば、ラック・ピニオン等の補助機構を設置することが義務づけられているため、設備投資費がかかるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載の無軌道方式で走行する列車では、タイヤが摩耗し易いため耐久性が悪いという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされてものであり、耐久性に優れて安価に構築可能な車両の走行システム及びそのシステムを用いた走行方法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】
【０００８】
本発明は、車両の走行システムであって、
前記車両が走行する区間内に全長にわたって敷設された軌道と、
前記軌道上を走行するための車輪と、当該車輪と同軸に設けられたタイヤと、を有する自走可能な動力車と、
所定の勾配以上の勾配区間に、前記軌道に沿って前記タイヤの通過する位置に敷設されて所定の高さを有するタイヤ走行路材と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、車両の走行システムであって、
所定の勾配以上の勾配区間では、路盤内の所定の深さ位置に設置され、かつ、前記勾配区間以外では、前記路盤の路面上に設置されて、前記車両が走行する区間内に全長にわたって敷設された軌道と、
前記軌道上を走行するための車輪と、当該車輪と同軸に設けられたタイヤと、を有する自走可能な動力車と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明において、前記動力車の車輪は、脱輪を防止するためのカバーを、当該車輪のつばと反対側に備えることとしてもよい。
【００１１】
また、本発明において、前記タイヤ走行路材の前記所定の高さ又は前記路盤内における前記所定の深さは、
前記動力車の車輪の中心から踏面までの長さに前記軌道の高さを加算した値から、前記タイヤの半径を減算した値よりも大きいこととしてもよい。
【００１２】
また、本発明において、前記タイヤ走行路材の前記所定の高さは又は前記路盤内における前記所定の深さは、
前記動力車の車輪の中心から踏面までの長さと、前記動力車の車輪のつばの高さと、前記軌道の高さと、を合算した値から、前記タイヤの半径を減算した値よりも小さいこととしてもよい。
【００１３】
また、本発明は、上述した発明の車両の走行システムを備えた車両の走行方法において、
前記勾配区間を、前記動力車は前記タイヤで前記タイヤ走行路材上を走行し、
前記勾配区間以外を、前記動力車は前記軌道上を走行することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上述した発明の車両の走行システムを備えた車両の走行方法において、
前記勾配区間を、前記動力車は前記タイヤで前記路面上を走行し、
前記勾配区間以外を、前記動力車は前記軌道上を走行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐久性に優れて安価に構築可能な車両の走行システム及びそのシステムを用いた走行方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本実施形態にかかる列車の走行システムを示す側面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面及びＣ−Ｃ断面を示す図、（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図３】（ａ）は本実施形態にかかる動力車の側面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の正面図、（ｄ）は（ａ）の背面図である。
【図４】非急勾配区間における動力車の車輪及びタイヤと軌道との位置関係を示す図である。
【図５】急勾配区間における動力車の車輪及びタイヤと軌道及びタイヤ走行路材との位置関係を示す図である。
【図６】本実施形態にかかる走行システムの急勾配区間における動力車の車輪及びタイヤと軌道との位置関係を示す図である。
【図７】車輪に脱輪防止カバーを取り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の車両の走行システムの好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、車両として、動力車と貨車とから構成された列車を用いた場合について説明する。
【００１８】
図１（ａ）は本実施形態にかかる列車１の走行システム２を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。また、図２（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面及びＣ−Ｃ断面を示す図、（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【００１９】
両図に示すように、列車１の走行システム２は、セグメント８の積載された貨車２０を動力車１０で牽引又は押してシールドトンネル３内を走行させるためのものである。
【００２０】
列車１が走行する区間には、全長にわたって軌道６が敷設されている。すなわち、急勾配区間Ｈ及び急勾配区間Ｈ以外の区間Ｌ（以下、非急勾配区間Ｌという）共に軌道６が敷設されている。なお、本実施形態では、千分の五十以上の勾配区間（つまり、労働安全衛生規則により軌道方式では補助装置が必要とされている勾配区間）を急勾配区間Ｈとした。
【００２１】
タイヤ走行路材７は、急勾配区間Ｈにのみ、軌道６に沿って敷設されている。本実施形態では、タイヤ走行路材７として鉄板を用いたが、これに限定されるものではなく、矢板等の他の材質のものを用いてもよい。
【００２２】
図３（ａ）は本実施形態にかかる動力車１０の側面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の正面図、（ｄ）は（ａ）の背面図である。
本図に示すように、動力車１０は、軌道６上を走行するための車輪１３を有する一般的なディーゼル機関車１１に、タイヤ１４を取り付けたものである。
なお、本実施形態では、ディーゼル機関車１１を用いたが、これに限定されるものではなく、バッテリーカーでもよい。要は、トンネル工事で一般的に使用されている自走可能なものであればよい。
【００２３】
車輪１３の車軸１２の両端部は、車輪１３の外側にそれぞれ突出しており、その突出部にタイヤ１４が接続されている。したがって、車軸１２が回転することによって車輪１３及びタイヤ１４が共に回転する。
なお、本実施形態では、タイヤ１４として、パンクしないノーパンクタイヤ１４を用いたが、これに限定されるものではなく、空気入りタイヤ等を現場条件に応じて適宜、選択してよい。
【００２４】
図４は、非急勾配区間Ｌにおける動力車１０の車輪１３及びタイヤ１４と軌道６との位置関係を示す図である。
本図に示すように、動力車１０で非急勾配区間Ｌを走行する際は、タイヤ１４が底盤５から離間した状態で車輪１３にて軌道６上を走行する。
【００２５】
図５は、急勾配区間Ｈにおける動力車１０の車輪１３及びタイヤ１４と軌道６及びタイヤ走行路材７との位置関係を示す図である。
本図に示すように、動力車１０で急勾配区間Ｈを走行する際は、車輪１３が軌道６から離間した状態でタイヤ１４にてタイヤ走行路材７上を走行する。
【００２６】
なお、走行する動力車１０は、ディーゼル機関車１１に備え付けの車輪踏面ブレーキ１７（図３参照）で車輪１３の回転を止めて車軸１２の回転を止めることにより、停止する。
【００２７】
次に、タイヤ走行路材７の高さについて説明する。
【００２８】
図５に示すように、タイヤ走行路材７は、このタイヤ走行路材７が設けられた急勾配区間Ｈを動力車１０が走行する際に、車輪１３が軌道６から離間し、かつ、その車輪１３が脱線しないように（すなわち、急勾配区間Ｈから非急勾配区間Ｌに戻ったときに車輪１３が軌道６に確実に降下するように）その高さが調整されている。具体的には、次の通りである。
【００２９】
タイヤ１４でタイヤ走行路材７上を走行する際に、車輪１３の踏面１３ａと軌道６との間に隙間を形成するためには、次式（１）に示すように、タイヤ１４の半径とタイヤ走行路材７の高さとを合算した値が、車輪１３の中心から踏面１３ａまでの長さ（以下、車輪１３の半径という）と軌道６の高さとを合算した値よりも大きくなる必要がある。
ｒ＋ｓ＞ａ＋ｃ  ・・・式（１）
ここで、ｒ：タイヤ１４の半径、ｓ：タイヤ走行路材７の高さ、ａ：車輪１３の半径、ｃ：軌道６の高さ、である。
【００３０】
式（１）を変形すると式（２）となる。
ｓ＞ａ＋ｃ−ｒ  ・・・式（２）
式（２）より、タイヤ走行路材７の高さｓは、車輪１３の半径ａに軌道６の高さｃを加算した値から、タイヤ１４の半径ｒを減算した値よりも大きく形成される。
【００３１】
また、タイヤ１４でタイヤ走行路材７上を走行する際に、車輪１３が脱線しないようにするためには、次式（３）に示すように、車輪１３の踏面１３ａと軌道６との間の隙間が、車輪１３のつば１３ｂの高さよりも小さくなる必要がある。
ｔ＜ｂ  ・・・式（３）
ここで、ｔ：隙間、ｂ：車輪１３のつば１３ｂの高さ、である。
【００３２】
また、隙間ｔは、次式（４）にて算出される。
ｔ＝（ｒ＋ｓ）−（ａ＋ｃ）  ・・・式（４）
【００３３】
式（４）を式（３）に代入すると次式（５）となる。
（ｒ＋ｓ）−（ａ＋ｃ）＜ｂ  ・・・式（５）
【００３４】
そして、式（５）を変形すると次式（６）となる。
ｓ＜ｂ＋（ａ＋ｃ）−ｒ  ・・・式（６）
【００３５】
式（６）より、タイヤ走行路材７の高さｓは、つば１３ｂの高さｂと、車輪１３の半径ａと、軌道６の高さｃと、を合算した値から、タイヤ１４の半径ｒを減算した値よりも小さく形成される。
【００３６】
したがって、タイヤ走行路材７の高さｓが、式（２）及び式（６）を満たすように形成されることで、急勾配区間Ｈにおいて、車輪１３の踏面１３ａと軌道６との間に隙間を形成してタイヤ１４で走行することを可能にし、かつ、車輪１３が軌道６から脱線することを防止できる。
【００３７】
次に、貨車２０について説明する。
【００３８】
図１に示すように、貨車２０は、軌道６上を走行するための車輪２３を有する一般的なセグメント台車２１である。
【００３９】
貨車２０と動力車１０、隣接する貨車２０同士は、それぞれ連結手段４により連結されているので、動力車１０を自走させることにより、貨車２０を走行させることができる。なお、貨車２０は、常時、軌道６上を走行する。
【００４０】
上述した構成からなる列車１は、急勾配区間Ｈにおいて、動力車１０がタイヤ１４でタイヤ走行路材７上を走行するとともに、貨車２０が軌道６上を走行し、非急勾配区間Ｌにおいて、動力車１０及び貨車２０が軌道６上を走行するものである。
【００４１】
なお、本各実施形態においては、タイヤ走行路材７として鉄板を用いた場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、複数の棒状部材を軌道６に沿って配置してもよい。
【００４２】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の軌道６は、周囲の底盤５よりも所定の深さｄだけ低い位置に設置されたものである。
【００４３】
以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００４４】
図６は、本実施形態にかかる走行システム３２の急勾配区間Ｈにおける動力車１０の車輪１３及びタイヤ１４と軌道６との位置関係を示す図である。
【００４５】
本図に示すように、急勾配区間Ｈの軌道６は、周囲の底盤５よりも所定の深さｄだけ低い位置に敷設されている。
【００４６】
この深さｄは、第一実施形態と同様に、動力車１０の車輪１３の半径ａに軌道６の高さｃを加算した値から、タイヤ１４の半径ｒを減算した値よりも大きい。
これにより、動力車１０が急勾配区間Ｈを走行する際に、車輪１３の踏面１３ａと軌道６との間に隙間が形成されて、タイヤ１４で底盤５上を走行することができる。
【００４７】
また、深さｄは、第一実施形態と同様に、つば１３ｂの高さｂと、車輪１３の半径ａと、軌道６の高さｃと、を合算した値から、タイヤ１４の半径ｒを減算した値よりも小さい。
これにより、車輪１３の踏面１３ａと軌道６との間の隙間は、つば１３ｂの高さよりも小さくなり、車輪１３の脱線を防止することができる。
【００４８】
本実施形態にかかる列車１は、急勾配区間Ｈにおいて、動力車１０がタイヤ１４で底盤５上を走行するとともに、貨車２０が軌道６上を走行し、非急勾配区間Ｌにおいて、動力車１０及び貨車２０が軌道６上を走行するものである。
【００４９】
上述した各実施形態にかかる走行システム２、３２によれば、動力車１０は急勾配区間Ｈをタイヤ１４で走行する。したがって、背景技術の欄に記載した補助装置無しで急勾配区間Ｈを走行することができる。
【００５０】
また、上述した各実施形態において、動力車１０は、シールドトンネル３内での搬送に一般的に用いられている入手が容易なディーゼル機関車１１やバッテリーカーにタイヤ１４を取り付けるだけなので、簡単に製作することができる。
【００５１】
また、上述した各実施形態において、タイヤ１４は、車軸１２に接続されているので、大きな駆動力をタイヤ１４に伝達することができる。したがって、駆動力の大きい、すなわち急勾配を走行可能な高トルクの動力車１０を使用することができる。
【００５２】
そして、上述した各実施形態において、急勾配区間Ｈのみをタイヤ１４で走行するので、全区間をタイヤ１４で走行する場合と比べるとタイヤ１４の摩耗は少なく、耐久性も向上する。
【００５３】
さらに、上述した各実施形態において、貨車２０は、急勾配区間Ｈ、非急勾配区間Ｌにかかわらず全区間を車輪１３で軌道６上を走行するので、タイヤ１４で走行する場合と比べると積載重量が大きく、作業効率に優れている。
【００５４】
なお、上述した各実施形態においては、ディーゼル機関車１１の車輪１３をそのまま用いたが、図７に示すように、つば１３ｂと反対側に半径ｐ（ｐ≧ａ＋ｂ）の脱輪防止カバー１５を取り付けてもよい。かかる場合に、脱輪防止カバー１５の半径ｐは、車輪１３の半径ａとつば１３ｂの高さｂとを合算した値以上なので、タイヤ走行路材７の高さｓは、次式（７）となる（式（６）参照）。
ｓ＜  ｂ＋（ａ＋ｃ）−ｒ  ≦  ｐ＋ｃ−ｒ  ・・・式（７）
式（７）より、脱輪防止カバー１５の半径ｐが、車輪１３の半径ａとつば１３ｂの高さｂとを合算した値よりも大きいものを用いた場合は、つば１３ｂだけを備えた車輪１３を用いた場合（第一実施形態参照）よりも、タイヤ走行路材７の高さをやや高くすることができる。タイヤ走行路材７を高くすることにより、タイヤ１４の走行によってタイヤ走行路材７が摩耗しても交換作業の回数を低減することができる。また、つば１３ｂだけの場合よりも車輪１３の脱線をより確実に防止することができる。
【００５５】
なお、上述した各実施形態においては、シールドトンネル３内で列車１を走行させた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、地上等で走行させる場合にも本発明を適用することができる。
【００５６】
なお、上述した各実施形態においては、車両として、動力車１０と貨車２０とから構成された列車１を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、動力車１０のみを走行させる場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  列車
２  走行システム
３  シールドトンネル
４  連結手段
５  底盤
６  軌道
７  タイヤ走行路材
８  セグメント
１０  動力車
１１  ディーゼル機関車
１２  車軸
１３  車輪
１３ａ  踏面
１３ｂ  つば
１４  タイヤ
１５  脱輪防止カバー
１７  車輪踏面ブレーキ
２０  貨車
２１  セグメント台車
２３  車輪
３２  走行システム
Ｈ  急勾配区間
Ｌ  非急勾配区間
【図１】
2011256637.tif 000003
【図２】
2011256637.tif 000004
【図３】
2011256637.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011256637.tif 000007
【図６】
2011256637.tif 000008
【図７】
2011256637.tif 000009