(57)【要約】本発明は、車両の走行時に車両用橋梁に生じる振動及び固体音を減衰させる解決手段に関する。主に下部構造と、橋脚（１）と、橋梁支承体（２、２’）と、支持フレーム（３、３’）から成り、車両が橋梁の上を走行する際に生じる固体音を減衰させる手段を備えた車両用橋梁であって、水平方向だけでなく垂直方向にも弾性を有する１個以上の鋼製ばね（４、４、４’、５、５’）の形態で構成された変形橋梁支承体を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造と、橋脚（１）と、橋梁支承体（２、２’）と、支持フレーム（３、３’）とを有し、車両が橋梁の上を走行する際に生じる固体音を減衰させる手段を備えた車両用橋梁において、前記の固体音を減衰させる手段が、水平方向だけでなく垂直方向にも弾性を有する１個以上の鋼製ばね（４、４’、５、５’）の形態で構成された変形橋梁支承体（２、２’）であることを特徴とする車両用橋梁。
【請求項２】
固体音を減衰させる橋梁支承体（２、２’）が、熱間成形されたばね鋼から成る圧縮コイルばね（４、４’、５、５’）により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用橋梁。
【請求項３】
圧縮コイルばね（４、４’、５、５’）がコイル線の直径５ｍｍ以上のばね鋼から成り、最小ばね径５０ｍｍ及び巻数４以上を有することを特徴とする、請求項２に記載の車両用橋梁。
【請求項４】
固体音を減衰させる橋梁支承体（２、２’）が円筒状の圧縮コイルばね（４、４’、５、５’）により形成されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の車両用橋梁。
【請求項５】
固体音を減衰させる橋梁支承体（２、２）が樽型ばねにより形成されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の車両用橋梁。
【請求項６】
固体音を減衰させる橋梁支承体（２、２’）が円錐ばねにより形成されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の車両用橋梁。
【請求項７】
固体音を減衰させる橋梁支承体（２、２’）が円錐台ばねにより形成されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の車両用橋梁。
【請求項８】
固体音を減衰させる橋梁支承体（２、２）が鋼製のねじりばねにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用橋梁。
【請求項９】
固体音を減衰させる橋梁支承体（２、２’）が鋼製の板ばねにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用橋梁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が橋梁の上を走行する際に生じる振動及び固体音（Koerperschall）を減衰させるための解決手段に関する。本発明は、特に鉄道橋梁における振動及び固体音の減衰に関するものであるが、これに限定されるものではない。振動という概念は基本的に固体音も包含するので、本発明に係る構成の橋梁の減衰挙動に関する以下の説明は、振動のみを対象とする場合であっても常に固体音も含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
軌道施設の周辺、特に橋梁においては、鉄道車両が走行すると軌道体を通して路床に伝達される振動と固体音により著しい振動負荷及び騒音負荷が生じる。その際、橋梁における強い振動負荷は何よりも橋梁の支承体に起因する。従来技術においては橋梁、従って鉄道橋も、原則としてエラストマー支承体によって支持される。橋梁支承体の本来の役割は、橋梁床板を温度変動の結果に応じて水平移動させることである。従ってこの目的のために橋梁に設けられたエラストマー支承体は、水平方向の弾性が非常に大きいことが特徴である。一方、エラストマー支承体は構造に起因して垂直方向に高い剛性を有する。しかしエラストマー支承体は垂直方向の剛性が高いので、車両から橋梁床板に伝達される振動を隔絶するのには適していない。反対に支承体の高い剛性に基づいて振動はほとんど全く減衰されずに支持フレームと支持構造を通して路床又は下部構造に伝えられ、周波数によっては一部更に非常に強められる。このようにして生じた固体音は、橋梁の周辺で騒音被害とをもたらしている。
【０００３】
特に人口密集地や都会では、言うまでもなく環境政策上の原則もあって、橋梁における振動及び固体音を減衰させる特定の方策を講じなければならない。従来技術によればこのような方策の本質は、特に鉄道橋においては、走路（この場合は鉄道）から橋梁の下部構造に伝達する振動、ひいては固体音を減衰させることである。この目的のために例えば軌道を垂直方向に弾性的な支承体で支承するか、或いはばね質量系により支持する。軌道を路床上に弾性的に支承する例は、橋梁にも用いられる、いわゆる「ケルナーアイ（Koelner Ei）」である。これ以外の方策は、例えばＤＥ１９６２８５２９Ａ１又はＥＰ０７７１９０８Ｂ１に開示されるように、振動及び音を減衰させる材料から成る槽内に軌道を敷設するか、或いはＤＥ３７３７５６７Ａ１に記載されるように、少なくとも軌道の間に、場合によっては軌道の横にも、騒音を減衰させるマットを敷設するものである。この方策は確かに顕著な振動減衰及び／又は騒音減衰をもたらすが、それにより下部構造は非常に複雑で高コストとなる。それにもかかわらず、これらの方策或いは同様の方策は必要である。特に橋梁の分野で従来公知の方策はキロメートル当りコストに悪影響を及ぼす。その理由は、この方策において走路は橋梁支承体の領域だけでなく、軌道体と橋梁構造即ち橋梁支持フレームとの間においても複数個所で弾性的に支承されているからである。
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ１９６２８５２９Ａ１
【特許文献２】ＥＰ０７７１９０８Ｂ１
【特許文献３】ＤＥ３７３７５６７Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の課題は、橋梁における振動及び固体音を有効に減衰させ、その際に建設費用及びコストを従来公知の解決手段よりも低減することを可能とする解決手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、独立請求項の特徴部に記載された特徴を有する車両用橋梁によって解決される。本発明の有利な構成又は拡張を従属請求項に記載する。
【０００７】
前記課題は本発明により解決される。即ち本発明は、主に下部構造と橋脚と橋梁支承体と支持フレームから成る車両用橋梁であって、水平方向だけでなく垂直方向にも弾性を有する１個以上の鋼製ばねの形態で構成された変形橋梁支承体を有する。これらの橋梁支承体は従来の橋梁支承体のように橋梁支承体の水平方向の移動若しくは変位に対して弾性的に作用するが、更に橋梁を走行する際に発生し、主に下部構造に伝達される、固体音を含む振動をも垂直方向の弾性に基づき同時に減衰させる。
【０００８】
本発明の思想は、橋梁、特に車両交通用の橋梁を設置する際に、橋梁の温度に起因する変形を可能にするために必要な高い水平方向の弾性と並んで、垂直方向にも高い弾性を有する橋梁支承体を使用することにある。驚くべきことに、熱間成形されたばね鋼から成り、垂直方向に高い弾性を有する鋼製ばねが、橋梁支承体の実現にも好適であることが示された。即ち、これらの鋼製ばねを適切に設計すれば、橋梁支承体として使用するのに十分な水平方向の弾性も有している。両要件（橋梁支持フレームの水平方向の移動を可能にすると共に、振動若しくは音を減衰させること）を満たすために必要な複式弾性的支承の代わりに鋼製ばねを橋梁用支承として用いれば、橋梁支持フレームを除く単式弾性的支承によって振動減衰及び固体音減衰の要件に適合することが可能である。
【０００９】
実験及びモデル製作の結果、圧縮コイルばねは適切に変形させた橋梁支承体の構成に特に適していることが分かった。単式弾性的支承を実現するために使用される圧縮コイルばねの形状と寸法は、言うまでもなく各使用例に依存する。しかし、圧縮コイルばねはコイル線の直径５ｍｍ超、ばね径５０ｍｍ以上で、巻数は４以上を有するべきであることが分かった。通常の円筒状の圧縮コイルばね以外に、樽型ばね、円錐ばね、円錐台ばね、又は類似の形状のばねも使用できる。
【００１０】
前述のように、本発明の課題は圧縮コイルばねを用いることによって解決される。しかし基本的に必要な水平方向の弾性だけでなく垂直方向にも弾性を有する限り、板ばね、ねじりばね、又はその他の鋼製ばねを使用することも可能である。橋梁支承体及びその構成を鋼製ばねによって変形させる本発明の原理は、基本的にあらゆる種類の橋梁に応用できるが、本発明の名称にもあるように、車両用橋梁で発生する顕著な振動に対して特に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を更に説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る、主要な要素を備えて構成された車両用橋梁の部分概略図である。図１には橋梁の支持フレーム３、３’の一部分を指示する橋脚１が示される。橋脚１自体は図示されない下部構造に支持される。図示された支持フレーム３、３’の一部分は、公知の方法で橋梁支承体２、２’を介して橋脚１上に支持される。支持フレーム３、３’の上方には走路用の上部構造６が配置されている。これは例えば線路の両側で手摺り又は目隠しによって仕切られた鉄道の軌道施設である。
【００１３】
橋梁支承体２、２は公知のように水平方向に弾性を有しており、その弾性により特に温度変化の結果生じる、橋梁床板若しくは支持フレーム３、３’の水平移動が可能となる。しかし従来公知技術のものとは異なり、橋梁支承体２、２’はエラストマー支承体ではない。図１に示す本発明に係る橋梁支承体の一例においては、必要な水平方向の弾性だけでなく高い垂直方向の弾性も有する複数の円筒状の圧縮コイルばね４、４’、５、５’によって構成されている。そのように変形された橋梁支承体２、２’の垂直方向の弾性により、橋梁を走行する際に引き起こされ、支持フレーム３、３’と橋脚１を通して下部構造に誘導される、固体音を含む振動が好適に減衰される。従って支持フレーム３、３’と走路上部構造の間の領域に、振動及び音を減衰させるための手段を別途設ける必要はない。従って水平移動を可能とする橋梁支承体と、振動及び音を減衰させる特定の支承体（例えば鉄道線路用の「ケルナーアイ（Koelner Ei）」）とによる複式弾性的支承の代わりに、従来技術を変形した橋梁支承体２、２’のみによる支承が得られる。この結果、建設費用も橋梁工事のコストも低減する。
【００１４】
図１に示す例においては、上述し、また概略的に図示されるように、圧縮コイルばね４、４’、５、５’が橋梁支承体２、２’として使用される。図２は課題を解決するために橋梁支承体２、２’の一部に使用される圧縮コイルばね４の概略図である。これは熱間成形されたばね鋼から成り、例えば巻数１０の圧縮コイルばね４である。図１に示す橋梁支承体２、２’は、それぞれ相当する圧縮コイルばね４、４’、５、５’のグループから成る。そのようなばね４は、垂直方向に高い弾性を有する。この垂直方向の弾性に基づき、ばね４を橋梁支承体２、２’として使用すると、橋梁を走行する際に車両によって引き起こされる振動及び固体音に対して減衰作用が生じる。適切な巻数と、５ｍｍ以上の太さの材料又はコイル線の直径ｄで寸法設計することによりばね高さＬ０が与えられる。これは図示するように荷重が掛かるとｚだけ減少してばね高さＬになる。また、ばね４の水平方向の弾性を生じさせ、それによって従来使用されているエラストマー支承体と同様に、橋梁支持体の水平移動も可能になる。
【００１５】
ばね４に作用する力をそれぞれ図２に示す。垂直方向に作用する力ＦＺは、車両が橋梁を走行する際にかかり、振動及び固体音の路床への伝達と関連する力を表す。これに対して力ＦＸは、例えば温度変化により橋梁支承体２、２’に作用する水平方向の力を表している。この場合、ｘはこの力によってばね軸を横切るように生じたばね移動量を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従って形成された橋梁の部分概略図。
【図２】課題の解決に使用された圧縮コイルばねをばねの長手方向断面図。
【符号の説明】
【００１７】
１  橋脚
２、２’  橋梁支承体
３、３’  橋梁支持フレーム
４、４’  ばね、例えば圧縮コイルばね
５、５’  ばね、例えば圧縮コイルばね
６  走路用上部構造
ｄ  コイル線の直径
ｘ  水平方向の変位
ｚ  ばねの垂直方向の収縮
ＦＸ  水平方向の力
ＦＺ  垂直方向の力
Ｌ０  弛緩したばねの高さ
Ｌ  垂直方向の力の作用により収縮した後のばねの高さ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2008536028.tif 000008
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