(57)【要約】      （修正有）【課題】締結不良になった既存のレール締結装置を補修する形で設置できるレール締結装置として、補修の作業性を高め、引き抜きに対する高い強度が得られるように締結用ショルダーの接着性を高めたレール締結装置を提供する。【解決手段】レール１０の側方においてコンクリートまくらぎ２０に穿設された孔２２内に接着剤樹脂としてセラミックボールの骨材３０〜４０質量％とを含む接着剤入りカプセルを撹拌したものを用いてレール締結用のショルダーを設置固定し、接着剤が硬化した後にショルダー３０にレールのフランジ部を押さえつける線ばね４０を取り付けてレール締結装置としたものである。接着剤樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を用いるのが好ましく、ショルダー３０は線ばね４０を取り付けるための孔を有するヘッド部と凹凸形状を有する脚部とからなる。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
レール側方においてコンクリートまくらぎに穿設された孔内に接着剤で設置固定されたレール締結用のショルダーに線ばねを取り付け該線ばね端がレールのフランジ部を押さえつけるようにしたレール締結装置であって、前記ショルダーを設置固定するための接着剤は接着剤樹脂とセラミックボールの骨材とを少なくとも含む接着剤入りカプセルを用い前記コンクリートまくらぎに穿設された孔内への挿入後に均一に攪拌したものであり、前記接着剤入りカプセルにおいて前記骨材が３０〜４０質量％含有されるものであることを特徴とするレール締結装置。
【請求項２】
前記接着剤入りカプセル内において接着剤樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂と、硬化剤としてのベンゾイルパーオキサイトとが各別に収容されていることを特徴とする請求項１に記載のレール締結装置。
【請求項３】
添加剤としてさらにメタクリル酸メチルが各別に収容されていることを特徴とする請求項２に記載のレール締結装置。
【請求項４】
前記骨材が粒径１〜２ｍｍのセラミックボールであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレール締結装置。
【請求項５】
前記レール締結用のショルダーはレールのフランジ部側辺に当接する当接面と該当接面の反対側の張り出し部とを有するとともに線ばねの一端を挿入する孔が形成されているヘッド部と、該ヘッド部の下方に一体的に延び引き抜き方向の力に抗するための凸部を有し下端が楔状に角度を有する形状とした棒状の脚部とからなるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレール締結装置。
【請求項６】
前記レール締結用のショルダーの脚部において引き抜きの力に抗するための凸部とともに縦方向の隆条部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のレール締結装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、レール締結装置に関し、特に締結手段として線ばねを用いレールをコンクリートまくらぎに締結するようにしたレール締結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状の鉄道軌道において、板ばねをボルトで固定する型の締結手段によりレールをコンクリートまくらぎに締結することが多く行われている。列車の安全運行のために、レールをコンクリートまくらぎに確実に締結し、保持固定することが重要であるが、列車の運行、経年劣化によりレールの締結状態が確実でなくなった場合には、新たなコンクリートまくらぎへと交換するか、締結箇所の補修を行う必要がある。
【０００３】
新たなコンクリートまくらぎと交換する場合に、古いコンクリートまくらぎは産業廃棄物となり、破砕処理される。コンクリートまくらぎはポストテンション、プレテンションというような緊張処理がされており、破砕処理にあたっては多大の労力、時間を要し、廃棄処理費、運搬費を含めた処理コストが非常に高くなる。
【０００４】
コンクリートまくらぎを新たなものに交換するのには、列車の通過しない夜に交換作業を行うとして、一晩で３０〜５０本程度の交換が限界であり、このことからも、年間のコンクリートまくらぎ交換計画は制約を受ける。
【０００５】
鉄道事業において、軌道構造の強化を図るとともに、輸送力の向上、列車のスピードアップが図られるという状況で、コンクリートまくらぎに加わる荷重、応力が増大し、レールの締結装置への衝撃力も増大し、それらによって締結不良が生じ易くなる。産業廃棄物の減量化のためには、締結不良の生じたコンクリートまくらぎを即交換せずに、締結箇所の補修を行う。
【０００６】
レールのフランジを固定するための板ばねにボルトを通しコンクリートまくらぎに固定する締結装置を補修する際に、コンクリートまくらぎに埋設されている埋込栓の雌ねじ部分を含む中心部分を削除した孔内に接着剤を充填しボルトを挿入し接着剤の硬化によって新たにボルトを固定する雌ねじ部が形成され、レールの締結がなされるようになる。
【０００７】
このような補修を２回、３回行うと、埋込栓によるボルト固定位置が偏心し、レールを所定位置に締結できない状況も生じ、また、締結具の引抜き強度が劣化してくる。コンクリートまくらぎの敷設経年が４０年となる経年劣化したものについて、２−３回と補修を重ね、４回目の補修になると、従来の埋込栓交換では十分な引抜き強度が得られず、埋込栓の位置が偏心して正規の位置に締結がなされないという事態ともなる。
【０００８】
レール締結装置に関し、次のような文献に開示されている。
特許文献１には、レール締結用埋込栓の雌ねじ部内でボルトが折損した場合に、埋込栓の中心部を含む中心部を切欠し折損ボルトを取り除き、接着剤を注入充填し、離型剤を塗布したボルトを挿入し接着剤の硬化により新たな雌ねじ部を形成するＰＣコンクリートまくらぎにおけるレール締結用埋込栓の補修方法について記載されている。特許文献２には、コンクリートまくらぎに埋設されたレール締結用埋込線の補修の際に使用する接着剤入りカプセルについて記載されている。また、特許文献３には、コンクリートまくらぎにおける既存の埋込栓を削孔ドリルにより削り取り、削り孔内に樹脂接着剤を挿填して攪拌し、パンドロールの固定棒を嵌め込み、パンドロールを固定しクリップを取り付けるようにしたコンクリートまくらぎの補修方法について記載されており、チューブ入りの樹脂接着剤の場合に骨材を含有するものを用いることについても記載されている。
【０００９】
特許文献１のようなレール締結用埋込栓の補修方法においては、埋込栓の中心部の除去、インサートソケットの嵌着、接着剤の充填、離型剤を塗布したボルトの挿入というような過程が不可欠であり、補修工程としては煩雑になり、作業効率が悪く、短時間で連続作業には適合し難いものであった。また、特許文献２は埋込栓補修の際に使用する接着剤入りカプセルを示してはいるが、埋込栓の補修での作業性等について特に示唆を与えるものではなかった。
【００１０】
特許文献３において、埋込栓を全体として除去し接着剤によりパンドロールを固設し線ばね型のクリップによりレールを締結することが示され、また、チューブ入り接着剤にセラミック等の骨材を含有することの示唆もあるが、ガラス製のカプセルの場合は骨材を含有せず、攪拌の際に粉砕されたガラスが骨材を兼ねているものであり、チューブ入りの接着剤の場合には別途骨材が必要であるのでチューブ内に含有させることを意図したものであって、骨材の使用についてさらに具体的に考慮するものではなかった。
【００１１】
【特許文献１】特開平３−１１０２０２号公報
【特許文献２】特開平８−１３４８０２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５２４０１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１２】
従来においては、古いコンクリートまくらぎは産業廃棄物となり、破砕処理されているが、破砕処理にあたっては多大の労力、時間を要し、多大な処理コストを要していた。補修によりレール締結する場合にも、補修を重ねるうちに従来の埋込栓交換では十分な引抜き強度が得られず、埋込栓の位置が偏心して正規の位置に締結がなされないという事態ともなり、補修の作業にも時間を要していた。このため、比較的簡易な補修作業により設置され、十分な引き抜き強度が得られるレール締結装置とすることが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本考案は前述した課題を解決すべくなしたものであり、本考案の請求項１によるレール締結装置は、レール側方においてコンクリートまくらぎに穿設された孔内に接着剤で設置固定されたレール締結用のショルダーに線ばねを取り付け該線ばね端がレールのフランジ部を押さえつけるようにしたレール締結装置であって、前記ショルダーを設置固定するための接着剤は接着剤樹脂とセラミックボールの骨材とを少なくとも含む接着剤入りカプセルを用い前記コンクリートまくらぎに穿設された孔内への挿入後に均一に攪拌したものであり、前記接着剤入りカプセルにおいて前記骨材が３０〜４０質量％含有されるものである。
【００１４】
本考案の請求項２によるレール締結装置は、請求項１において前記接着剤入りカプセル内において接着剤樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂と、硬化剤としてのベンゾイルパーオキサイトとが各別に収容されているものである。
【００１５】
本考案の請求項３によるレール締結装置は、請求項２において添加剤としてさらにメタクリル酸メチルが各別に収容されているものである。
【００１６】
本考案の請求項４によるレール締結装置は、請求項１〜３のいずれか１項において前記骨材が粒径１〜２ｍｍのセラミックボールであるようにしたものである。
【００１７】
本考案の請求項５によるレール締結装置は、請求項１〜４のいずれか１項において前記レール締結用のショルダーはレールのフランジ部側辺に当接する当接面と該当接面の反対側の張り出し部とを有するとともに線ばねの一端を挿入する孔が形成されているヘッド部と、該ヘッド部の下方に一体的に延び引き抜き方向の力に抗するための凸部を有し下端が楔状に角度を有する形状とした棒状の脚部とからなるものである。
【００１８】
本考案の請求項６によるレール締結装置は、請求項５において前記レール締結用のショルダーの脚部において引き抜きの力に抗するための凸部とともに縦方向の隆条部が形成されているものである。
【考案の効果】
【００１９】
本考案によるレール締結装置は、コンクリートまくらぎに穿設された孔内にレール締結用ショルダーを接着剤により設置固定する際にセラミックボールの骨材を３０〜４０質量％含有する接着剤入りカプセルを撹拌して用いたものとして、接着剤の反応熱の作用による締結強度の低下を抑止できる。また、接着剤樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を用いることにより被接着体との間での投錨効果により強力な接着が得られる。さらに、ショルダーの脚部に凹凸部を有する形状とすることにより引き抜き強度が高められるとともに、レール締結装置の補修の際の作業性が高められ、締結不良の状態のコンクリートまくらぎを補修により再利用可能にする。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２０】
本考案のレール締結装置は、典型的には板ばねをボルトで固定する型の締結装置を補修し、ショルダーに取り付けられた線ばねによる締結装置とするのに好適なものであり、実施の形態についてそれに即して説明する。
【００２１】
図１は板ばねをボルトで固定する型のレール締結装置を示すものであり、レールとコンクリートまくらぎの部分は断面で部分的に示してある。レール１０はコンクリートまくらぎ２０上に間に軌道パッド２１を介在させて載置されている。レールのフランジ部１１の側方においてコンクリートまくらぎ２０に円筒状の孔２２が穿設され、この孔に入る大きさの埋込栓２４が挿入固定されている。
【００２２】
埋込栓２４は硬質の樹脂製で、内側に雌ねじが形成されている。ＰＳは板ばねであり、ボルトが貫通する孔が形成されている。ＢＨはボルトの頭部、ＢＬはボルトのねじ部であり、ボルトのねじ部ＢＬを板ばねＰＳの孔に通し、ねじ部ＢＬを埋込栓２４内に螺合させ締め付けて板ばねＰＳを押しつけ、レールを締結する。板ばねの下部には凸部があり、この凸部が入り込むための凹部２３をコンクリートまくらぎ２０の上面に形成しておく。
【００２３】
図２は図１における締結装置が締結不良になった際に補修を行って新たにショルダーに取り付けた線ばねを用いた締結装置に換える補修の手順を説明するものである。最初に図１の締結装置において、ボルトと板ばねＰＳを取り外し、その後にコンクリートまくらぎ２０内に埋め込まれている埋込栓２４を削孔ドリルで削り取り、削り取った後の孔２２内を清掃して削り破片を除去する。
【００２４】
この孔２２内に樹脂接着剤入りカプセル５０を挿入し、攪拌ドリルで攪拌した後、ショルダー３０を挿入し、接着剤の硬化によりショルダー３０が固設される。ショルダー３０の固設後、ショルダーの頭部の孔内にハンプラーを用いて線ばねを取り付け、レール締結する。その際に線ばねとレールのフランジ部１１の上面との間に絶縁材ＩＰを介在させておく。図３はこのようにして埋設固定されたショルダー３０に線ばね４０を取り付けてレール締結装置としたものを示している。図３において、絶縁材ＩＰは線ばね４０のレール押え腕部４５とレールのフランジ部１１の上面との間に介在して絶縁を保持し、さらに絶縁材ＩＰの先端側はレールのフランジ部１１の側縁に回り込む形状になっていて、レールのフランジ部１１の側縁とショルダー３０のヘッド部３１の当接部３４（図４）との間に介在し絶縁を保持するようになる。
【００２５】
図４は（ａ）は図３のレール締結装置とするために用いられるショルダーを前方から見たものであり、このショルダー３０はヘッド部３１と、ヘッド部３１から下方に一体的に延びる棒状の脚部３２とからなるように炭素鋼等の材料で一体的に形成されるものである。
【００２６】
脚部３２はコンクリートまくらぎに穿設された孔内にアゴ部３３までが挿入され、接着剤により固定される部分であり、ヘッド部３１はコンクリートまくらぎ２０の上面から突出する部分である。ヘッド部３１の一方の側はレールのフランジ部の側縁に絶縁材ＩＰを介して当接する当接面３４となり、ヘッド部３１の反対側には張り出し部３５が形成されている。ヘッド部３１において脚部３２の上方の位置に線ばね４０の末端固定部４１（図５）を挿入するための孔３６が形成されている。                                      
【００２７】
張り出し部３５の上側は線ばねの当接部が当接し支持されるばね受け面３７が設けられ、張り出し部３５の下側には凸面部３８が形成されている。この凸面部３８はアゴ部３３の位置より下方に突出し、ショルダー３０をコンクリートまくらぎ２０に取り付ける際にコンクリートまくらぎ側の対応する位置にあらかじめ形成された凹部２３に嵌入してショルダー３０の横方向の位置規制がなされるようにする。
【００２８】
脚部３２のアゴ部３３より先の部分は一様な太さになっているが、先端部においてはコンクリートまくらぎ２０の孔内に挿入する便宜上ある程度角度をもった形状にしておくのがよい。また、脚部３２には凹凸部として複数のコブ状凸部３２ａが形成されており、この凹凸部により設置後にショルダーが抜けにくくなり、引き抜き強度が高められる。凹凸部とともに縦方向の複数の隆条部３２ｂを設けた形状としてある。
【００２９】
図４（ｂ）はショルダー３０を斜視図で示したものである。ヘッド部の上面側は線ばねを支持するだけの強度を維持する範囲において平坦でなく適宜凹部を有する形状としてもよく、また張り出し部３５が厚い形状の場合この部分は中空部を有する形態としてもよい。アゴ部３３はＲ形状（Ｒ＝１５ｍｍ程度）にしてある。
【００３０】
図５は線ばね４０の外形を斜視図で示したものである。線ばね４０はばね鋼等により形成され、直線部分と曲線部分とを有しており、４１は末端固定部でショルダーのヘッド部の孔３６に挿入される直線状部分であり、そこから屈曲して曲線状の第１の中間撓み部４２となり、支持部４３，曲線状の第２の中間撓み部４４を経て、端側のレール押え腕部４５となっている。ばね４０の形状としては、このようにショルダー３０に取り付けた状態で線ばねの支持部４３とヘッド部の張り出し部３５の上面３７との間、レール押え部４５とレールのフランジ部上面との間での相互の密接がなされ、押圧状態となるようにする必要がある。
【００３１】
図６は本考案のレール締結装置に用いられる接着剤入りカプセルを示しており、カプセル５０はガラス容器５１内にそれぞれ接着剤樹脂５２、硬化剤５３、添加剤５４が入った容器と骨材５５とを収容し、ポリキャップ５６で閉塞封入してある。
【００３２】
接着剤樹脂５２としては熱硬化性樹脂であり架橋剤としてスチレンを含有する不飽和ポリエステル樹脂を３０〜４０質量％含むのが好ましい。硬化剤５３としては無機充填剤で希釈されたベンゾイルパーオキサイト（５質量％程度）を含み、添加剤はメタクリル酸メチル（０．５質量％程度）及びアミン化合物（０．２質量％程度）とするのがよい。また、それ以外に粒径１〜２ｍｍの多数のセラミックボールの骨材を３０〜４０質量％がカプセル内に封入される。質量％は内管、外管を含むカプセル全体に対するものである。このような接着剤入りカプセルとしてケミカルアンカー（商標名：日本デコラック（株））ＲＢＰタイプがある。
【００３３】
接着剤樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂は主鎖にエステル結合を含む高分子化合物であり、無水マレイン酸あるいはフタル酸のような不飽和酸を成分として含み、これに飽和多塩基酸を併用して多価アルコールとエステル化して得られる不飽和アルキドをスチレンモノマー等の重合性単量体に溶解した液状樹脂であり、硬化反応により高分子化し強固な接着がなされる。
【００３４】
特にショルダーをコンクリートまくらぎ内に設置固定するに際し孔内に接着剤を充填する場合において、孔内の接着面には実際に明確な凹凸がおり、孔内の多くの微小孔隙に接着剤が侵入し硬化して、接着剤と被着体との間に微細なくぎやくさびのような作用（投錨力）が生じて強固な接着がなされると考えられる。このような投錨力が生じる状況は接着箇所の断面を拡大撮影した画像でも確認される。
【００３５】
カプセル５０内には３０〜４０質量％のセラミックボールの骨材が封入されている。ショルダーを孔内に設置固定する時に、孔内に接着剤入りカプセル５０を挿入し、攪拌ドリルで攪拌するのであるが、その際に反応熱が生じる。接着剤の硬化性は大きく左右されるものであり、温度が低くなると硬化時間は長くなる。添加剤として反応促進剤を含むことにより、反応は速くなるが、触媒反応温度が高まり樹脂が異常発熱をすると高温発泡して強固な固着力が得られない状況にもなる。カプセル内にセラミックボールの骨材を含有することにより、その伝熱性によって樹脂の反応熱を放散させ、異常発熱を抑制するという効果が得られ、その面からも確実強固な接着への寄与がなされる。
【００３６】
図２のようにショルダーを設置する際に、埋込栓２４の除去後に３６ｍｍ径で深さ１０５ｍｍ程度の穿孔がなされている。この穿孔による孔２２内に接着剤入りカプセル５０をポリキャップが下向きになるようにして挿入し、攪拌ドリルでガラス容器、樹脂、セラミックボールを均一に攪拌した後、ハンマーにてショルダーを所定位置に打ち込む。その際、ショルダー３０の脚部３２を接着剤が存在する孔２２内に挿入し、ヘッド部３１の張り出し部の下側の凸面部３８がコンクリートまくらぎ上面の凹部２３内に嵌入し、ショルダー３０のヘッド部３１の当接面３４がレールのフランジ部１１の側縁に当接するように位置を合わせ、ショルダーを打ち込んでいく。ショルダーを打ち込んだ後に、接着剤を硬化させる。樹脂硬化時間（養生時間）は３０分程度であり、硬化時間経過後にハンプラーにより線ばねをショルダーに取り付けることができる。
【００３７】
線ばねの取り付けの際に、レールのフランジ部１１の上面との間に絶縁材ＩＰを介在させるようにする。図５の線ばね４０の末端固定部４１をショルダーヘッド部３１の孔３６に挿入し、線ばね４０の支持部４３がヘッド部の張り出し部３５の上側のばね受け面３７に載り、レール押え部４５がレールのフランジ部１１上に置かれた絶縁材ＩＰ上に載り、これを押さえつけるようにする。
【００３８】
このようにコンクリートまくらぎ２０にショルダー３０を設置固定し、ショルダー３０に線ばね４０を取り付けたレール締結装置では、レール１０のフランジ部１１は側縁がショルダーのヘッド部の当接面３４に当接し、上面が絶縁材ＩＰを介して線ばね４０の端部で押圧されるようになっており、レール１０の幅方向及び上方への移動が阻止される。レール締結装置はレールの両側において、また各コンクリートまくらぎにおいて同様に設置されるものである。
【００３９】
本考案のレール締結装置をコンクリートまくらぎの補修の場合に適用した例について説明したが、本考案は新たなコンクリートまくらぎのレール締結装置としても同様に適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】板ばね、ボルトを用いたレール締結装置を示す部分的に断面で表した図である。
【図２】図１のレール締結装置の補修の手順を説明する図である。
【図３】補修により設置固定された本考案によるレール締結装置を示す部分的に断面で表した図である。
【図４】（ａ）図３におけるレール締結用ショルダーを前方から見た図である。（ｂ）レール締結用ショルダーの斜視図である。
【図５】線ばねを斜視図で示す図である。
【図６】接着剤入りカプセルを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
ＩＰ    絶縁材
ＢＨ    ボルト頭部
ＢＬ    ボルトねじ部
ＰＳ    板ばね
１０    レール
１１    フランジ部
２０    コンクリートまくらぎ
２１    軌道パッド
２２    孔
２３    凹部
２４    埋込線
３０    ショルダー
３１    ヘッド部
３２    脚部
３３    アゴ部
３４    当接部
３５    張り出し部
３６    孔
３７    ばね受け面
３８    凸面部
４０    線ばね
５０    接着剤入りカプセル
５１    ガラス容器
５２    接着剤樹脂
５３    硬化剤
５４    添加剤
５５    骨材
【図１】
0003143845.tif 000003
【図２】
0003143845.tif 000004
【図３】
0003143845.tif 000005
【図４】
0003143845.tif 000006
【図５】
0003143845.tif 000007
【図６】
0003143845.tif 000008