(57)【要約】【課題】レールの矯正をより簡易に行うことができ、レール頭頂面の高精度な平坦性を確保することができるレール矯正装置等を提供する。【解決手段】レール１に生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正装置１０を、レール１の被矯正部２に対峙してレール１の長手方向に沿ってレール１上に配置される本体部１１と、本体部１１の長手方向の一側に設けられ、本体部１１を支持する支持部１２と、本体部１１の長手方向の他側に設けられ、支持部１２を支点としてレール１を頭部側から押圧するシリンダ機構１３と、支持部１２とシリンダ機構１３との中間に設けられ、レール１を下方から支持するレール支持部１５と、を備えて構成する。レール支持部１５は、シリンダ機構１３によるレール１の押圧の反作用によってレール１を上方に引き上げる。【選択図】図１
2019163599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールに生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正装置であって、
前記レールの被矯正部に対峙して前記レールの長手方向に沿って前記レール上に配置される本体部と、
前記本体部の前記長手方向の一側に設けられ、前記本体部を支持する支持部と、
前記本体部の前記長手方向の他側に設けられ、前記レールを頭部側から所定の押圧力で押圧する押圧部と、
前記支持部及び前記押圧部の中間に設けられ、前記レールを下方から支持するレール支持部と、
前記押圧部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部の制御により、前記支持部を支点として前記押圧部が前記レールを押圧することで、押圧の反作用によって前記レール支持部が前記レールを上方に引き上げるように構成されていることを特徴とするレール矯正装置。
【請求項２】
前記押圧部が前記レールを押圧したときの前記レールの変位量を取得する変位量取得部を備え、前記制御部は、前記押圧部による前記レールの押圧力及び前記変位量取得部で取得された前記変位量の少なくともいずれかが、予め決められた設定値に達したときに、前記押圧部による前記レールの押圧を停止するように制御することを特徴とする請求項１に記載のレール矯正装置。
【請求項３】
前記被矯正部は、レール頭部に生じた損傷をガス切断により除去し、除去箇所をテルミット溶接で補完し、熱間押し抜きせん断されて補修された補修部を含み、前記補修部が冷却前の高温状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレール矯正装置。
【請求項４】
前記被矯正部が、前記レールの頭頂面に生じた凹状の変形部を含み、前記変形部がオーステナイト金属組織領域まで加熱されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレール矯正装置。
【請求項５】
前記本体部の下端に、前記レール上を走行自在な車輪を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレール矯正装置。
【請求項６】
レールに生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正方法であって、
前記レールの被矯正部の中心から前記レールの長手方向に所定距離だけ離間した位置を支点として、前記被矯正部の中心を介して前記支点とは反対側であって、前記所定距離と同等の距離だけ前記レールの長手方向に離間した位置で前記レールを頭部側から押圧することで、押圧の反作用によって前記被矯正部の中心において前記レールを上方に引き上げる工程と、
前記レールを押圧したときの前記レールの変位量を取得する工程と、
前記レールに対する押圧力及び前記変位量の少なくともいずれかが、予め決められた設定値に達したときに、前記レールの押圧を停止する工程と、を有することを特徴とするレール矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール矯正装置及びレール矯正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道線路で使用されるレールの頭部に発生したシェリングきず等の損傷の補修には、ガス溶射肉盛法、被覆アーク溶接法、炭酸ガスシールドアーク溶接法等の手法が用いられてきた。これらの手法は、高い溶接技能と多くの施工時間を要することから、近年、簡便な溶接法であるテルミット溶接法を利用した頭部補修溶接が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
このテルミット溶接法を利用した頭部補修溶接（以下、「テルミット頭部補修溶接法」、「ＴＨＲ溶接法」と称することがある。）の手順としては、（ａ）損傷した部位のガス切断による除去、（ｂ）切断面のグラインダー研削、（ｃ）浸透探傷検査による残存きずの有無の確認、（ｄ）モールドの設置、（ｅ）加熱、（ｆ）モールド内へのテルミット溶鋼の注入（テルミット反応）、（ｇ）余肉の熱間押し抜きせん断、（ｈ）強制空冷、（ｉ）グラインダーによる研削仕上げ、からなる。これにより、レール頭部の補修を、簡便かつ比較的短い時間で行うことが可能となっている。
【０００４】
ところで、このＴＨＲ溶接法では、レール頭部のみを補修溶接することから、冷却により補修部の溶接金属が収縮することで、レールに落ち込みが生じ、鉄道車両走行時の騒音や振動を招くがおそれがあった。鉄道車両の円滑な走行のためには、レール頭頂面の平坦性を確保することが望ましい。このようなレールの落ち込みを抑制してレール頭頂面の平坦性を確保するため、溶接直後の熱間状態において、レールの矯正作業を実施し、逆ひずみを設けることで、頭頂面形状の仕上り精度を確保することを可能とするレール矯正方法及びレール矯正装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に開示の技術では、余肉の熱間押し抜きせん断後に、補修部分の両側においてレール頭部を押圧し、この押圧の反作用でレール底面に配置した支持部を引き上げることで、レールを縦矯正している。これにより、溶接補修後におけるレール頭頂面の平坦性を確保することができる。この特許文献１に開示の技術のように、高い熟練技能や多くの施工時間を必要とすることなく、レール頭頂面の平坦性を確保することができる技術のさらなる開発が切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１７０４４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】寺下善弘、伊藤太初、「テルミット溶接を用いてレール頭部きずを補修する」、ＲＲＲ、Vol7、No.12、p.12-15、2014.12、公益財団法人鉄道総合技術研究所、一般財団法人研友社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、レールの矯正をより簡易に行うことができ、レール頭頂面の高精度な平坦性を確保することができるレール矯正装置及びレール矯正方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明のレール矯正装置は、レールに生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正装置であって、前記レールの被矯正部に対峙して前記レールの長手方向に沿って前記レール上に配置される本体部と、前記本体部の前記長手方向の一側に設けられ、前記本体部を支持する支持部と、前記本体部の前記長手方向の他側に設けられ、前記レールを頭部側から所定の押圧力で押圧する押圧部と、前記支持部及び前記押圧部の中間に設けられ、前記レールを下方から支持するレール支持部と、  前記押圧部を制御する制御部と、を備え、前記制御部の制御により、前記支持部を支点として前記押圧部が前記レールを押圧することで、押圧の反作用によって前記レール支持部が前記レールを上方に引き上げるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記押圧部が前記レールを押圧したときの前記レールの変位量を取得する変位量取得部を備え、前記制御部は、前記押圧部による前記レールの押圧力及び前記変位量取得部で取得された前記変位量の少なくともいずれかが、予め決められた設定値に達したときに、前記押圧部による前記レールの押圧を停止するように制御する構成とすることができる。また、前記被矯正部は、レール頭部に生じた損傷をガス切断により除去し、除去箇所をテルミット溶接で補完し、熱間押し抜きせん断されて補修された補修部を含み、前記補修部が冷却前の高温状態であってもよいし、前記被矯正部が、前記レールの頭頂面に生じた凹状の変形部を含み、前記変形部がオーステナイト金属組織領域まで加熱されているものでもよい。また、前記本体部の下端に、前記レール上を走行自在な車輪を有した構成とすることもできる。
【００１１】
また、本発明のレール矯正方法は、レールに生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正方法であって、前記レールの被矯正部の中心から所定距離だけ離間した位置を支点として、前記被矯正部の中心を介して前記支点とは反対側であって、前記所定距離と同等の距離だけ離間した位置で前記レールを頭部側から押圧することで、押圧の反作用によって前記被矯正部の中心において前記レールを上方に引き上げる工程と、前記レールを押圧したときの前記レールの変位量を取得する工程と、前記レールに対する押圧力及び前記変位量の少なくともいずれかが、予め決められた設定値に達したときに、前記レールの押圧を停止する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明のレール矯正装置では、制御部の制御により、支持部を支点として押圧部がレール頭部の一箇所を、所定の押下力で押圧する。この押圧の反作用で、レール支持部によってレールが引き上げられ、３点曲げ中央集中負荷方式によるレールの矯正が行われる。そのため、高い熟練技能や多くの施工時間を必要とすることなく、また、レールごとのばらつきも抑制することができる。また、本発明のレール矯正方法では、レールに対する押圧力とレールの変位量に基づいて、レールの押圧が制御される。したがって、本発明のレール矯正装置及びレール矯正方法によれば、レールの矯正をより簡易に行うことができ、レール頭頂面の高精度な平坦性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態のレール矯正装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１に示されるレール矯正装置をレールに装着した状態を示す側面図である。
【図３】レール矯正装置を作動させ、レールを矯正している状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係るレール矯正方法及びレール矯正装置について、図面を参照しながら説明する。まず、本実施形態に係るレール矯正装置の構成を、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のレール矯正装置の概略構成を示す側面図である。
【００１５】
この図１に示す本実施形態のレール矯正装置１０は、レール１に生じた凹状の変形を矯正したり、凹状に変形するのを防止するための矯正をしたりする装置である。レール矯正装置１０は、矯正が必要な部位（以下、「被矯正部２」という）に対して、変形方向とは異なる方向へ変形させて逆ひずみを生じさせることで、当該被矯正部２の矯正を行う。本実施形態では、図１に示すように、レール頭部３にシェリングきず（レール１に発生する転がり接触疲労損傷の一つ）等の損傷を生じ、テルミット頭部補修溶接法によって損傷した部分を補修した補修部４を含む領域を、被矯正部２としている。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のレール矯正装置１０は、本体部１１と、この本体部１１の長手方向の一側に設けられた支持部１２と、本体部１１の長手方向の他側に設けられた押圧部としてのシリンダ機構１３と、このシリンダ機構１３を駆動制御する駆動制御部１４と、支持部１２及びシリンダ機構１３の中間に設けられたレール支持部１５と、本体部１１の他側にシリンダ機構１３に近接して設けられた変位量取得部としての変位センサ１６と、を備えて構成される。
【００１７】
本体部１１は、被矯正部２に対峙してレール１の長手方向に沿ってレール１上に配置される。本体部１１は、被矯正部２の中心からレール１の長手方向の所定距離の位置を支点とし、この支点とは対称となる被矯正部２の中心からレール１の長手方向の所定距離の位置を力点としてレール１を押圧できるように、長手方向に長尺な形状となっている。そして、支点となる位置に、支持部１２が設けられ、力点となる位置にシリンダ機構１３のシリンダ軸１３ｂが設けられている。また、支持部１２とシリンダ軸１３ｂとの中間であって作用点となる位置に、レール支持部１５の支持軸１５ｄが設けられている。
【００１８】
支持部１２とシリンダ軸１３ｂとの間の距離は、特に限定されるものではなく、矯正対象のレール１の種類等に応じて適宜の距離に設定することができる。例えば、１ｍ当たりの重量が６０ｋｇの６０ｋｇレール１の場合は、支持部１２とシリンダ軸１３ｂとの間の距離を１，０００ｍｍとすることが好ましい。これにより、支持部１２を支点としたシリンダ機構１３によるレール頭頂面３ａの押圧と、この押圧の反作用による支持軸１５ｄでのレール１の引き上げを、効率的に行うことができる。
【００１９】
また、本体部１１の下端には、レール１上を走行自在に一対の車輪１７が取り付けられている。この一対の車輪１７は、レール支持部１５を挟んで長手方向の両側であって、支持部１２とシリンダ軸１３ｂよりも内側に設けられていることで、シリンダ軸１３ｂによるレール１の押圧に影響することがない。一対の車輪１７を設けたことで、作業者が重量のあるレール矯正装置１０を、レール１上で円滑かつ容易に移動させることができる。
【００２０】
本体部１１には、その中央部に、上下方向に貫通する開口部を設けてもよい。レール矯正装置１０で被矯正部２を矯正しつつ、この開口部からブロワ等でレール頭部３の補修部４にエアを供給することで、補修部４の空冷を行うことができる。よって、補修部４を放冷した場合と比べて、冷却速度を速くすることができ、作業効率が向上するとともに、レール頭頂面３ａの硬度の増大や、耐磨耗性の向上を図ることもできる。
【００２１】
また、この開口部の他にも、本体部１１に開口部（空間）を設けて、軽量化を図ってもよい。また、本体部１１全体を、金属製の枠材等で作成してもよく、強度を保持しつつ、軽量化を図ることができ、補修部４の冷却その他の作業やメンテナンスのための空間も確保することができる。
【００２２】
支持部１２は、レール１上で本体部１１を支持し、シリンダ機構１３でレール１を押圧する際の支点として機能する。図２に示すように、本実施形態の支持部１２は、円柱（円筒）又は円柱を軸方向に平行に切断した半円柱から構成され、レール頭頂面３ａに当接させる曲面的な当接部１２ａを有している。
【００２３】
この構成では、シリンダ機構１３でのレール１の押圧によって、支持部１２を支点として本体部１１の他端が持ち上がり、レール１に対して相対的に傾斜した場合でも、曲面的な当接部１２ａの一部が常にレール１に当接するため、本体部１１を安定して支持することができる。一方、レール１の短手方向では、当接部１２ａはレール１に直線的に当接するため、本体部１１の短手方向への傾きが阻止される。そのため、本体部１１の支持安定性が向上する。
【００２４】
なお、支持部１２が本実施形態の構成に限定されるものではない。本体部１１を支持して、本体部１１の他側の上下移動を円滑に行うことができれば、支持部１２を球体又は半球体で構成し、当接部１２ａを球面状としてもよい。また、円盤状等、平面的な当接部１２ａを有する支持部１２であってもよい。
【００２５】
シリンダ機構１３は、支持部１２を支点として、レール１を所定の押圧力で押圧する押圧部として機能する。本実施形態では、シリンダ機構１３として油圧シリンダを用いている。シリンダ機構１３は、ピストン及びこのピストンにより区画された２つの油圧室等を内蔵し本体部１１の他側に設けられたシリンダ本体１３ａと、ピストンと接続してシリンダ本体１３ａの下部からレール１に向かって伸縮自在に突出するシリンダ軸１３ｂと、各油圧室内へオイルの供給を行う２本のホース１３ｄ，１３ｄと、を備えている。
【００２６】
シリンダ軸１３ｂの下端には、長手方向の直径が長尺な楕円柱又は楕円体からなる押圧体１３ｃが設けられている。このような押圧体１３ｃでは、長手方向に幅広の曲面によって、押圧力が一点に集中することなく、レール頭頂面３ａを押圧することができる。さらに、シリンダ軸１３ｂが伸長して本体部１１が傾斜した際にも、押圧体１３ｃの曲面をレール頭頂面３ａに確実に当接させることができ、レール１の押圧を効率的かつ円滑に行うことができる。
【００２７】
なお、シリンダ機構１３が油圧シリンダに限定されることはなく、エアポンプにより駆動されるエアシリンダ等を用いることもできる。また、押圧部がシリンダ機構１３に限定されることもなく、レール１を押圧することができれば、何れの機構を用いてもよい。
【００２８】
駆動制御部１４は、油圧ポンプ１４ａと、油圧ポンプ１４ａを制御する制御部１４ｂと、作業者等が操作する操作部（操作パネル）１４ｃと、等を有している。油圧ポンプ１４ａには、シリンダ機構１３の２本のホース１３ｄ，１３ｄが接続されている。操作部１４ｃは、各種ボタン、キー、スイッチ、画面等を備え、作業者が操作することで、油圧ポンプ１４ａのオン／オフや、駆動開始／終了の指示、油圧力の設定値の入力等を行ったり、油圧ポンプ１４ａの稼働状況を確認したりすることができる。
【００２９】
制御部１４ｂは、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等のメモリ等を備えて構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭ等に予め記憶されているプログラムに従って、油圧ポンプ１４ａを駆動させる。これにより、シリンダ機構１３が作動して、シリンダ軸１３ｂが伸長し、支持部１２を支点としてレール頭頂面３ａを押圧する。
【００３０】
また、制御部１４ｂには、変位センサ１６から変位量が入力される。制御部１４ｂの制御により、油圧ポンプ１４ａの油圧力が予め決められた設定値に達するか、または変位センサ１６からの変位量が予め決められた設定値に達したときに、シリンダ軸１３ｂによるレール頭頂面３ａの押圧が停止される。
【００３１】
レール支持部１５は、本体部１１の短手方向の両側から下方に向かって延在する一対のアーム部１５ａを有している。各アーム部１５ａは、上部が固定ピン１５ｂによって本体部１１に取り付けられている。各アーム部１５ａは、固定ピン１５ｂを中心軸として短手方向に回動可能であり、レール１への取り付け作業が容易で、不使用時の収納性がよいものとなっている。また、各アーム部１５ａの下端には、孔部１５ｃが各々設けられ、各孔部１５ｃには、これらを架け渡すように、作用点としての支持軸１５ｄが挿入可能となっている。この支持軸１５ｄは、レール１に対してレール矯正装置１０を装着して縦矯正を行うに際して、レール底面５を支持しつつ押し上げるように作用する。
【００３２】
変位センサ１６は、図１に示すように、本体部１１の長手方向の他端面に固定された筺体１６ａ内に収容されている。筺体１６ａの上面には、変位センサ１６のオン／オフや、各種調整を行うためのボタン、スイッチ等からなる操作部１６ｂが設けられている。
【００３３】
変位センサ１６は、シリンダ機構１３でレール１を押圧したときのレール１の変位量を取得する。例えば、シリンダ軸１３ｂの伸縮量を取得するエンコーダを用いれば、このエンコーダで取得した伸縮量を、レール１の変位量とすることができる。なお、変位センサ１６がエンコーダに限定されるものではなく、レール１の変位量が取得できれば、他の何れのセンサを用いてもよい。例えば、例えば本体部１１の下端からレール頭頂面３ａまでの距離を測定する測距センサも好適に用いることができる。測距センサとしては、レーザ測距センサ、赤外線測距センサ、超音波測距センサ等を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
変位センサ１６は、駆動制御部１４とコード１６ｃを介して接続されている。変位センサ１６で測定した変位量は、コード１６ｃを通じて制御部１４ｂに出力される。なお、変位センサ１６からの制御部１４ｂへの変位量の出力が、コード１６ｃ等の有線に限定されるものではなく、無線によるものでもよい。
【００３５】
以上のような構成のレール矯正装置１０を用いたレール矯正方法の手順について、図１〜図３を参照しながら説明する。ここでは、前述したようにレール頭部３に生じたシェリングきず等の損傷を、ＴＨＲ溶接法によって修復した後に、レール１を矯正する際の手順を説明する。
【００３６】
まず、レール頭部３に生じた損傷部位を修復するため、損傷部位をガス切断により除去し、切断面のグラインダー研削、残存きずの有無の確認を行った後、ＴＨＲ溶接法により損傷部位を補修する。次いで、熱間押し抜きせん断により補修部４（図１参照）の余肉を除去して、その補修部４の形状をレール頭部３とほぼ同形状とする。
【００３７】
次に、補修部４が高温の状態で、レール１へのレール矯正装置１０の設置を行う。このとき、図２に示すように、３点曲げ中央集中負荷方式であるレール矯正装置１０を、本体部１１の中心、つまりレール支持部１５の中心と、補修部４の中心が合致するよう配置する。本体部１１の一側に設けられた支点となる支持部１２の当接部１２ａと、他側に設けられた力点となるシリンダ軸１３ｂの押圧体１３ｃを、レール頭頂面３ａに当接させる。一対のアーム部１５ａの孔部１５ｃに支持軸１５ｄを挿入し、この支持軸１５ｄが補修部４の直下のレール底面５に位置するように配置する。支持軸１５ｄは、レール底面５を下から引き上げて補修部４に逆ひずみを与える作用点となる。補修部４の押し抜きせん断後に支持軸１５ｄを配置すると、支持軸１５ｄとレール底面５との間には、僅かな隙間が介在している。
【００３８】
レール１へのレール矯正装置１０の設置が完了したら、作業者は油圧ポンプ１４ａの操作部１４ｃと、変位センサ１６の操作部１６ｂを操作して、これらの電源をオンする。次いで、作業者は油圧ポンプ１４ａの操作部１４ｃを操作して、油圧力の設定値と、変位量の設定値を入力することができる。このように作業者が手動で入力する場合、例えば、レール１の種類や損傷度合等に応じて、最適な設定値を入力することができる。
【００３９】
なお、これらの設定値は、手動入力に限定されるものではなく、プログラムに組み込んでおいてもよいし、制御部１４ｂのメモリにパラメータとして予め記憶していてもよく、作業者による入力を省くことができる。各設定値を予め記憶等させておく場合も、レール１の種類や損傷の度合いに応じた複数の設定値を記憶させておき、作業者が操作部１４ｃから選択できるようにしてもよい。いずれの場合でも、設定値に基づいて、レール矯正装置１０が自動でレール矯正を行うため、作業者の負担を軽減し、熟練技能を有する作業者でなくても、レール矯正作業を簡易に実施することができる。
【００４０】
次に、作業者が操作部１４ｃから油圧ポンプ１４ａの駆動指示を入力すると、この入力を受けて、制御部１４ｂが油圧ポンプ１４ａを制御し、シリンダ機構１３に油圧供給を行う。これにより、シリンダ軸１３ｂが伸長し、押圧体１３ｃがレール頭頂面３ａを押圧する。
【００４１】
ここで、熱間押し抜きせん断を行った後の補修部４周辺の温度は、レール鋼の変態点（７２３℃）よりも高温となっており、補修部４周辺は変形抵抗が低い状態となっている。これに対して、補修部４以外の領域は常温であり、レール軸力を保持することができる。このようなレール１の状態で、シリンダ機構１３への油圧供給によってシリンダ軸１３ｂを伸長させることにより、支持部１２を支点としてシリンダ軸１３ｂの押圧体１３ｃを、レール頭頂面３ａに強く押し当てることができる。この押圧体１３ｃによるレール頭頂面３ａの押圧に対する反作用として、補修部４の直下に位置した支持軸１５ｄが、レール底面５に押し付けられ、補修部４を上方に持ち上げる（図３参照）。これにより、補修部４を含む被矯正部２に対して逆ひずみを付与して、被矯正部２を縦矯正することができる。
【００４２】
制御部１４ｂは、油圧ポンプ１４ａの油圧力が設定値に達するか、または変位センサ１６からの変位量が設定値に達したときに、油圧ポンプ１４ａの油圧力を低下させるように制御する。すなわち、油圧ポンプ１４ａの油圧の供給を停止させて、シリンダ軸１３ｂを元位置（ゼロ点）まで収縮させることで、シリンダ軸１３ｂによるレール頭頂面３ａの押圧を停止する。
【００４３】
そして、押圧の停止後に、高温の補修部４の冷却を行う。この冷却は、放冷でもよいが、圧縮空気噴射装置等を用いた空冷が好ましい。この空冷の場合、放冷の場合に比べて補修部４の冷却速度が速くなり、レール頭頂面３ａの硬度が増大するとともに、耐磨耗性を向上させることができる。冷却が完了したら、グラインダーによる研削仕上げを行うことで、レール頭部３のテルミット補修と、レール矯正が完了する。
【００４４】
（実施例）
次に、本実施形態のレール矯正装置１０及びレール矯正方法を用いた具体的な４つの実施例（施工例）について説明する。各実施例では、シリンダ機構１３の油圧力の設定値を７０ＭＰａとし、シリンダ軸１３ｂの変位量の設定値を２４．０ｍｍとした。つまり、レール矯正装置１０の制御部１４ｂの制御により、油圧力が７０ＭＰａに達するか、またはシリンダ軸１３ｂの変位量が２４．０ｍｍに達したときに、シリンダ軸１３ｂによるレール頭頂面３ａの押圧が停止し、シリンダ軸１３ｂが元の位置に戻る。この条件でレール矯正を実行した後、仕上げ作業（グラインダーによる研磨作業）を行った。
【００４５】
上記条件でレール矯正を実施したときの実施例１〜４におけるシリンダ軸１３ｂの変位量（ｍｍ）と、仕上げ作業後のレール頭頂面３ａの仕上がり形状（ｍｍ）を、下記表１に示す。この表１中、「Ｎｏ．１〜４」は、それぞれ実施例１〜４の各値を示す。仕上がり形状は、レール１の１，０００ｍｍ（１ｍ）スパン当たりの精度である。この仕上がり形状の精度が、−０．１ｍｍ〜＋０．５ｍｍの範囲内であれば、レール頭頂面３ａの高精度な平坦性を確保することができる。また、各施工例におけるレール矯正時のレール変形量（縦矯正量）を、定規によって測定した。定規による縦矯正量の読み値も表１に示す。
【００４６】
また、下記表１のＮｏ．５は、本実施形態のレール矯正装置１０を用いずに、作業員が目視で縦矯正量を測定しながら、手動で油圧ポンプ１４ａを駆動したときの参考例である。この参考例では、縦矯正量が１４ｍｍになるように、手動で油圧ポンプ１４ａを駆動した。この参考例において、縦矯正量が１４ｍｍとなったときの変位量が２３．６ｍｍであったため、実施例における変位量の設定値を２４．０ｍｍとしたものである。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
上記表１に示すように、Ｎｏ．１の実施例１では、変位量が２２．０ｍｍとなったとき、油圧力が７０ＭＰａに達したため、シリンダ軸１３ｂによるレール頭頂面３ａの押圧が停止した。このときの定規による縦矯正量の読み値は１３ｍｍであり、仕上がり形状は＋０．４０ｍｍであった。同様に、Ｎｏ．２、３の実施例２、３では、それぞれ変位量が２２．６ｍｍ、２３．０ｍｍとなったとき、油圧力が７０ＭＰａに達し、シリンダ軸１３ｂによるレール頭頂面３ａの押圧が停止した。このときの定規による縦矯正量の読み値は、それぞれ１４ｍｍ、１５ｍｍであり、仕上がり形状は、それぞれ＋０．３５ｍｍ、＋０．４５ｍｍであった。
【００４９】
一方、Ｎｏ．４の実施例４では、変位量が２４．０ｍｍに達したため、シリンダ軸１３ｂによるレール頭頂面３ａの押圧が停止した。このときの定規による縦矯正量の読み値は、１５ｍｍであり、仕上がり形状は、＋０．５０ｍｍであった。
【００５０】
上記結果から、本実施形態のレール矯正装置１０及びレール矯正方法を用いたＮｏ．１〜４の実施例１〜４では、仕上がり形状が−０．１ｍｍ〜＋０．５ｍｍの範囲内に収まり、レール１の高精度な平坦性を確保できることが確認された。また、油圧力の設定値を７０ＭＰａとした場合、変位量の設定値を２３．０ｍｍ〜２４．０ｍｍとすれば、優れた結果が得られることが確認された。
【００５１】
なお、変位量が大きくなる程、作業時間も長くなるため、仕上がり形状の精度を確保しつつ、施工作業の短縮を図るには、変位量の設定値を２３．０ｍｍとすることが、より好適であることも確認された。すなわち、油圧力の設定値を７０ＭＰａ、変位量の設定値を２３．０ｍｍとすることで、所定の仕上り形状の範囲内に収まり、しかもレール矯正の作業効率を向上できることが確認された。
【００５２】
また、Ｎｏ．５の参考例の場合は、熟練作業者が油圧ポンプ１４ａを手動で制御し、縦矯正量を１４ｍｍとしている。多くのレール１の矯正を実施する場合、すべてのレール１の縦矯正量を厳密に１４ｍｍに調整するには時間がかかり、熟練の技術も必要である。これに対して、油圧力と変位量に基づいて、制御部１４ｂによって自動で油圧ポンプ１４ａを駆動制御するレール矯正装置１０及びレール矯正方法を用いた実施例１〜４では、縦矯正量は１３ｍｍ〜１５ｍｍとばらついている。しかしながら、仕上がり形状は、基準の許容範囲の−０．１ｍｍ〜＋０．５ｍｍの範囲内に収まり、しかも基準の許容範囲よりも少ない＋０．３５〜＋０．５０の範囲内に収まった。特に、実施例１〜３では、仕上がり形状が＋０．３５〜＋０．４５の範囲内に収まり、熟練作業員と同等もしくはそれ以上の仕上がり形状が得られることが確認された。
【００５３】
また、縦矯正量（レール変形量）が過大あるいは過小となると、熱間矯正後に仕上り精度を−０．１ｍｍ〜＋０．５ｍｍに収めるための仕上げ作業で多大な労力と時間を要してしまう。しかしながら、実施例１〜４のように縦矯正量が１３〜１５ｍｍの範囲では、仕上げ作業を労力と時間を費やすことなく行うことができた。したがって、実施例１〜４によれば、押圧力と変位量に基づいて、レール矯正を自動で行うことができるとともに、仕上げの容易な所定範囲の縦矯正量を確保でき、仕上げ作業の労力の軽減及び作業時間の安定化が可能となることが確認された。
【００５４】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態のレール矯正装置１０は、レール１に生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うものであって、レール１の被矯正部２に対峙してレール１の長手方向に沿ってレール１上に配置される本体部１１と、本体部１１の長手方向の一側に設けられ、本体部１１を支持する支持部１２と、本体部１１の長手方向の他側に設けられ、レール１を頭部側から所定の押圧力で押圧する押圧部（シリンダ機構１３）と、支持部１２及び押圧部の中間に設けられ、レール１を下方から支持するレール支持部１５と、押圧部を制御する制御部１４ｂと、を備えている。制御部１４ｂの制御により、支持部１２を支点として押圧部がレール１を押圧することで、押圧の反作用により、レール支持部１５がレール１を上方に引き上げるように構成されている。
【００５５】
この構成では、制御部１４ｂの制御により、支持部１２を支点として、押圧部（シリンダ機構１３）がレール頭部３を押圧する。この押圧の反作用でレール支持部１５がレール１（被矯正部２の中心）を上方に引き上げることで、被矯正部２の縦矯正が自動で行われる。また、３点曲げ中央集中負荷方式によって被矯正部２の縦矯正が行われることで、レール頭部３の平坦性を確保できるとともに、作業者の技能に頼ることなく、自動で行うため、レール１の個体間のばらつきを抑えることができる。したがって、レール１の矯正をより簡易に行うことができ、レール頭頂面３ａの高精度な平坦性を確保することができる。さらに、レール頭部３の一箇所のみを押圧すればよいため、押圧部を複数設ける必要がなく、レール矯正装置１０の軽量化や低コスト化を図ることもできる。
【００５６】
また、本実施形態では、押圧部がレール１を押圧したときのレール１の変位量を取得する変位量取得部（変位センサ１６）を備え、制御部１４ｂは、押圧部によるレール１の押圧力及び変位量取得部で取得された変位量の少なくともいずれかが、予め決められた設定値に達したときに、押圧部によるレールの押圧を停止するように制御する構成である。この構成により、押圧力と変位量とに基づいて、押圧部によるレール１の押圧をより高精度に行うことができる。その結果、レール矯正の精度をより向上させることができ、レール１ごとにばらつきのない、高精度な平坦性を確保することができる。また、作業者が矯正量を厳密に調整する必要がなく、熟練技術も必要とせず、作業者の作業負担を軽減して、レール矯正の作業効率を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施形態のレール矯正装置１０で矯正する被矯正部２は、レール頭部３に生じた損傷をガス切断により除去し、除去箇所をテルミット溶接で補完し、熱間押し抜きせん断されて補修された補修部４を含み、補修部４が冷却前の高温状態である。従って、補修部４が高温の間に、冷却後に落ち込む量と同等以上の縦矯正量となるように、補修部４を押し上げることができ、テルミット頭部溶接法を用いたレール頭部３の補修後のレール頭頂面３ａの高精度な平坦性を確保することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、本体部１１の下端に、レール１上を走行自在な車輪１７を有している。この構成により、作業者が重量のあるレール矯正装置１０を、レール１上で円滑かつ容易に移動させることができ、作業者の負担の軽減や作業時間の短縮を図ることができ、レール矯正の作業効率を向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態のレール矯正方法は、レール１に生じた変形の矯正又は変形防止のための矯正を行うレール矯正方法であって、以下の工程を有する。レール１の被矯正部２の中心からレール１の長手方向に所定距離だけ離間した位置を支点として、被矯正部２の中心を介して支点とは反対側であって、所定距離と同等の距離だけレール１の長手方向に離間した位置でレール１を頭部側から押圧することで、押圧の反作用によって被矯正部２の中心においてレール１を上方に引き上げる工程。レール１を押圧したときのレール１の変位量を取得する工程。レール１に対する押圧力及び前記変位量の少なくともいずれかが、予め決められた設定値に達したときに、前記レールの押圧を停止する工程。
【００６０】
したがって、押圧力と変位量とに基づいて、レール１の押圧をより高精度に行うことができる。その結果、レール矯正の精度をより向上させることができ、レール１ごとにばらつきのない、高精度な平坦性を確保することができる。また、作業者が矯正量を厳密に調整する必要がなく、熟練技術も必要とせず、作業者の作業負担を軽減して、レール矯正の作業効率を向上させることができる。
【００６１】
以上、図面を参照して、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６２】
例えば、上記実施形態では、レール頭部３の損傷部位に対してテルミット溶接が行われた後に、レール矯正装置１０を用いてレール矯正を行った例について説明したが、テルミット溶接を伴わないレール矯正についても使用することができる。
【００６３】
例えば、レール頭頂面３ａに１ｍｍ以上の凹状の変形部（へこみ）等が生じた場合は、へこみが存在するレール頭部３の所定長さの範囲について、レール鋼の変態点以上のオーステナイト金属組織域まで加熱する。この加熱されたレール頭部３に対して、レール矯正装置１０を用いて上記と同様のレール矯正手順によって、縦矯正を実施する。これにより、へこみを持ち上げて、レール頭頂面３ａからへこみを無くすことが可能となる。
【００６４】
また、上記実施形態では、レール矯正装置１０の一対のアーム部１５ａに架け渡した支持軸１５ｄで、レール底面５を持ち上げているが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態として、例えば、一対のアーム部１５ａの各々に、レール頭部３の基端部（顎部）に係合するフックを設け、一対のフックでレール頭部３を挟持して、レール１を持ち上げる構成としてもよい。この構成では、高温のレール頭部３及びその近傍の常温のレール頭部３に対してだけ、レール支持部１５での押圧力が作用するので、レール頭部３に対してのみ縦矯正を行うことができる。この場合も、レール底面５を持ち上げたときと同様の作用効果が得られ、レール１の矯正を簡易に行うことができ、しかも作業ごとのばらつきを抑えて、レール頭頂面３ａの高精度な平坦性を確保することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  レール    ２  被矯正部    ３  レール頭部    ３ａ  レール頭頂面
４  補修部    ５  レール底面    １０  レール矯正装置    １１  本体部
１２  支持部    １３  シリンダ機構（押圧部）    １４ｂ  制御部
１５  レール支持部    １６  変位センサ（変位量取得部）    １７  車輪
【図１】
2019163599.tif 000004
【図２】
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【図３】
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