(57)【要約】【課題】自走式であり操作性に優れ、しかも運搬及び分解組立が容易なレール交換装置を提供する。【解決手段】本発明のレール交換装置１は、鉄道の道床上に敷設された左右一対の既設レールＲ１を除去し、これら既設レールＲ１の外側方にそれぞれ既設レールＲ１と略平行に仮置きされた左右一対の新レールＲ２を、既設レールＲ１除去後のレール敷設位置に敷設する際に使用されるもので、既設レールＲ１上を走行可能な一対の車輪２ｂをそれぞれ備える前後一対の車輪ユニットと、車輪ユニット上に載置された本体３と、本体３に支持され、車輪２ｂを回転させる駆動ユニット４と、本体３の左右両端部にそれぞれ支持され、上記左右両端部上に搬送された一対の新レールＲ２をそれぞれ支持するレールスタンド５と、本体３に支持された作業者用シート６とからなる、分解可能なユニット構造を有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道の道床上に敷設された左右一対の既設レールを除去し、これら既設レールの外側方にそれぞれ上記既設レールと略平行に仮置きされた左右一対の新レールを、上記既設レール除去後のレール敷設位置に敷設する際に使用されるレール交換装置であって、
上記既設レール上を走行可能な一対の車輪をそれぞれ備える前後一対の車輪ユニットと、これら車輪ユニット上に載置された本体と、この本体に支持され、上記車輪を回転させる駆動ユニットと、上記本体の左右両端部にそれぞれ支持され、上記本体の左右両端部上に搬送された上記一対の新レールをそれぞれ支持するレールスタンドと、上記本体に支持された作業者用シートとからなる、分解可能なユニット構造を有することを特徴とするレール交換装置。
【請求項２】
上記レールスタンドが、上記本体上に搬送された上記一対の新レールの左右方向への傾斜を防止する傾斜防止手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のレール交換装置。
【請求項３】
上記本体が、上記既設レール上における上記レール交換装置の転倒を防止する転倒防止手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレール交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の鉄道用レールを新レールに交換する際に使用されるレール交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設の鉄道用レールを新レールに交換する際には、道床上に敷設された左右一対の既設レールを除去し、これら既設レールの外側方にそれぞれ上記既設レールと略平行に仮置きされた左右一対の新レールを、上記既設レール除去後のレール敷設位置に敷設する。レールの交換に際しては、従来より、作業の効率化を促進するため、レール交換装置が使用されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−２９９９０１号公報（第２−６頁、第１図−第６図）
【特許文献２】
特開平１０−３３８９０２号公報（第３−４頁、図１−図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレール交換装置のうち、特許文献１に開示されたレール交換装置では、駆動源を有していないため、レール上における移動に際し、他の車両で牽引する必要があり、作業性が低いという問題があった。また、特許文献２に開示されたレール交換装置では、自走式であるため上記の問題は生じないものの、ペンダントスイッチによる遠隔操作方式を採用しているため、レール交換装置の走行中、作業者が軌道脇を随伴する必要があった。しかしながら、軌道脇には傾斜面が多く、しかも多くの障害物が存在するため、装置に随伴しつつ操作を行う作業は容易ではなかった。
【０００５】
しかも、レール交換装置はいずれも相応の重量を有するため、レール上への搬入またはレール上からの装置の回収に際しては、装置を複数のパーツに分解し、改めて組み立て直す必要があった。しかしながら、各パーツが大型で重いため、パーツの運搬には多大な労力を要していた、また、装置の分解組立が煩雑であるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自走式であり操作性に優れ、しかも運搬及び分解組立が容易なレール交換装置の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鉄道の道床上に敷設された左右一対の既設レールを除去し、これら既設レールの外側方にそれぞれ上記既設レールと略平行に仮置きされた左右一対の新レールを、上記既設レール除去後のレール敷設位置に敷設する際に使用されるレール交換装置であって、上記既設レール上を走行可能な一対の車輪をそれぞれ備える前後一対の車輪ユニットと、これら車輪ユニット上に載置された本体と、この本体に支持され、上記車輪を回転させる駆動ユニットと、上記本体の左右両端部にそれぞれ支持され、上記本体の左右両端部上に搬送された上記一対の新レールをそれぞれ支持するレールスタンドと、上記本体に支持された作業者用シートとからなる、分解可能なユニット構造を有することを特徴としている。
【０００８】
ここで、上記レールスタンドが、上記本体上に搬送された上記新レールの左右方向への傾斜を防止する傾斜防止手段を備えることが望ましい。
【０００９】
また、上記本体が、上記既設レール上における上記レール交換装置の転倒を防止する転倒防止手段を備えることが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係るレール交換装置の実施形態について説明する。なお、以下の記載中においては、特に断りのない限り、レールの延設方向を前後、レールの幅方向を左右とする。
【００１１】
本発明に係るレール交換装置の一例を、図１ないし図４に示す。このレール交換装置１は、前後一対の車輪ユニット２と、これら車輪ユニット２上に載置された本体３と、本体３に支持された駆動ユニット４と、本体３の左右両端部にそれぞれ支持されたレールスタンド５と、本体３に支持された作業者用シート６とからなる、計７個のユニットから構成されている。図１はレール交換装置１を個々のユニットに分解した状態を、図２は各ユニットを組み立てた状態をそれぞれ示している。
【００１２】
個々の車輪ユニット２は、車軸２ａと、車軸２ａの両端に固定された一対の車輪２ｂと、車軸２ａの両端部に取り付けられ、レール交換装置１を組み立てた際に本体３を介して車軸２ａを回転可能に支持する一対の軸受部２ｃと、車軸２ａの一端部に取り付けられ、駆動ユニット４から供給される駆動力により車軸２ａを回転させるギヤボックス２ｄとを備えている。また、上記一対の車輪２ｂの間隔は、道床上に敷設された左右一対の既設レールＲ１の幅と同一とされ、その結果、車輪ユニット２を、車軸２ａが左右に延設されるよう既設レールＲ１上に載置することにより、一対の車輪２ｂによる、既設レールＲ１上の走行が可能となっている。但し、ギヤボックス２ｄには、後述するエンジンの停止とともにギヤの回転を停止させるロック機構が設けられているため、実際には、エンジン停止時と同時にレール交換装置１も停止し、既設レールＲ１上を過度に走行することはない。
【００１３】
本体３は、複数の鋼材を電気溶接等の方法で組み合わせてなる、角柱状をなす本体フレーム３ａと、本体フレーム３ａの中央部に設けられた、駆動ユニット４載置用の台座３ｂと、本体フレーム３ａの台座３ｂ近傍に、台座３ｂを挟むよう設けられた、一対の台車フレーム３ｃとを備えている。また、個々の台車フレーム３ｃは、本体フレーム３ａの側面（レール交換装置１を既設レールＲ１上に設置した際に前後を向く面）からそれぞれ垂直に突出する一対の突出部３１を有し、これら突出部３１の一方の側面（レール交換装置１を既設レールＲ１上に設置した際に下を向く面）には、レール交換装置１を組み立てた際に車輪ユニット２の軸受部２ｃと嵌合する、Ｕ字状をなす凹部３２が形成されている。更に、突出部３１のうち、一方の基端部には、油圧モータ３ｄが取り付けられている。この油圧モータ３ｄの出力軸は、レール交換装置１を組み立てた際に車輪ユニット２のギヤボックス２ｄと係合する。
【００１４】
また、本体フレーム３ａのうち、レール交換装置１を既設レールＲ１上に設置した際に既設レールＲ１の上方となる位置には、レール交換装置１を既設レールＲ１上に設置した際に、必要に応じて既設レールＲ１と係合し、レール交換装置１の転倒を防止する転倒防止手段３ｅが、それぞれ設けられている（図１及び図２では一方のみ示されている。）。
【００１５】
転倒防止手段３ｅの構造及び動作を図３に示す。転倒防止手段３ｅは、本体フレーム３ａに取り付けられた固定アーム３３と、固定アーム３３の下端に、前後に延びる軸３４を支点として上下に揺動可能に取り付けられた可動アーム３５と、固定アーム３３と可動アーム３５の中央部とを連結するリンク機構３６と、リンク機構３６に連結された油圧シリンダ３７と、可動アーム３５の先端に、既設レールＲ１と直交する軸回りに回転自在に支持された転倒防止ローラ３８とを備えている。
【００１６】
油圧シリンダ３７の伸張時、リンク機構３６は油圧シリンダ３７により押されて外側方（図３中右方）に屈曲し、その結果、可動アーム３５及び転倒防止ローラ３８は上方に跳ね上げられている。従って、この状態では、既設レールＲ１と転倒防止手段３ｅとの係合は解除されている（図３（ａ）参照。）。
【００１７】
油圧シリンダ３７を収縮させると、リンク機構３６が油圧シリンダ３７により内方に引っ張られて伸張し、それに伴い可動アーム３５が軸３４を支点として下方に揺動し、転倒防止ローラ３８が、既設レールＲ１のヘッド（図３に符号Ｈで示す部分）の下面に外側方から当接する（図３（ｂ）参照。）。その結果、転倒防止手段３ｅの上方への移動と、それに伴うレール交換装置１の転倒が防止される。なお、転倒防止ローラ３８が、既設レールＲ１と直交する軸回りに回転自在に支持されているため、既設レールＲ１と転倒防止ローラ３８との当接時に、後述するようにレール交換装置１を既設レールＲ１上にて走行させても、転倒防止ローラ３８が回転するだけで、レール交換装置１の走行が妨げられることはない。
【００１８】
駆動ユニット４は、汎用ガソリンエンジンを駆動源とする２圧２流制御型ピストンポンプを内蔵し、ポンプから吐出される油の油圧及び流量を制御することにより、油圧モータ３ｄの回転数及び油圧シリンダ３７の伸縮が調節可能となっている。また、符号４ａは、駆動ユニット４の一側面に設けられ、油圧モータ３ｄの回転数及び油圧シリンダ３７の伸縮、並びにレール交換装置１の走行方向を制御する操作レバー、符号４ｂは、上記ポンプと油圧モータ３ｄ及び油圧シリンダ３７とをそれぞれ連結する油圧ホースである。なお、本実施形態の場合、レール交換装置１の走行に際しては、操作レバー４ａの切換により、約３ｋｍ／時の作業速度と約７ｋｍ／時の回送速度とを選択することができる。更に、駆動ユニット４は、上記エンジンの停止時、或いは再始動不能時に油圧シリンダ３７を伸張させ、既設レールＲ１と転倒防止手段３ｅとの係合を解除させるための手動ポンプ（図示せず。）を備えている。
【００１９】
レールスタンド５は、本体フレーム３ａの両端部に、それぞれ本体フレーム３ａの延設方向に沿って移動可能に支持された一対の部材で、個々のレールスタンド５は、本体フレーム３ａ上に載置された基板５ａと、基板５ａに、その上面が基板５ａから上方に突出するよう、本体フレーム３ａの延設方向に沿った軸回りに回転自在に支持された水平ローラ５ｂと、基板５ａの、水平ローラ５ｂから見て本体フレーム３ａの端部側に、垂直な軸回りに回転自在に支持された垂直ローラ５ｃと、基板５ａの、水平ローラ５ｂを挟んで垂直ローラ５ｃと対向する位置に設けられた傾斜防止ローラ（傾斜防止手段）５ｄとを備えている。
【００２０】
また、図４に示すように、傾斜防止ローラ５ｄは、ホルダ５１に、水平ローラ５ｂ側に突出するよう回転自在に支持され、ホルダ５１は更に、基板５ａ上に本体フレーム３ａの延設方向に沿って取り付けられたスライダ５２上に、その延設方向に沿って移動可能に支持されている。また、図４（ａ）に示すように、傾斜防止ローラ５ｄの軸Ａは、新レールＲ２を水平ローラ５ｂ上に載置した際における、新レールＲ２のベース（図４に符号Ｂで示す部分）の傾斜角θと同一とされている。
【００２１】
そして、図４（ｂ）に示すように、傾斜防止ローラ５ｄを水平ローラ５ｂ側に移動させることにより、傾斜防止ローラ５ｄの側面が、水平ローラ５ｂ上に載置された新レールＲ２のベースＢに上方から当接し、その結果、水平ローラ５ｂ上における新レールＲ２の左右方向への傾斜が防止される。なお、傾斜防止ローラ５ｄが、新レールＲ２のベースＢの傾斜と平行な軸Ａ回りに回転自在に支持されているため、新レールＲ２と傾斜防止ローラ５ｄとの当接時に、後述するようにレール交換装置１を既設レールＲ１上にて走行させても、傾斜防止ローラ５ｄが回転するだけで、レール交換装置１の走行が妨げられることはない。
【００２２】
作業者用シート６は、その下方に設けられた脚部６ａを、駆動ユニット４の操作レバー４ａ側から、本体フレーム３ａに設けられた孔内に差し込むことにより、駆動ユニット４の操作レバー４ａ側に配設され、その結果、作業者用シート６に座った作業者（後述する図５及び図６における符号Ｓ）による、操作レバー４ａを用いた、レール交換装置１の運転が可能となっている。
【００２３】
また、上記車輪ユニット２、本体３、駆動ユニット４、レールスタンド５、及び作業者用シート６に分解された状態からのレール交換装置１の組み立て作業及びレール交換装置１から上記各ユニットへの分解作業は、ほぼ全て、１種類のラチェットスパナを用いたボルトの着脱作業により行われる。更に、上記各ユニットの重量は、いずれも約２００ｋｇ以下とされている。
【００２４】
次いで、上記構造を有するレール交換装置１を用いたレール交換の手順について、以下に説明する。
レール交換に際しては、まず、車輪ユニット２、本体３、駆動ユニット４、レールスタンド５、及び作業者用シート６の各ユニットをレール交換箇所に搬入し、レール交換箇所の既設レールＲ１上に、一対の車輪ユニット２を、それぞれの車軸２ａが左右に延設されるよう、前後に載置する。次いで、これら車輪ユニット２の軸受部２ｃに、本体３の凹部３２を上方から嵌合させることにより、本体３を、その本体フレーム３ａを左右に延設させた状態で、車輪ユニット２上に載置する。また、車輪ユニット２上への本体３の載置に伴い、油圧モータ３ｄの出力軸が、車輪ユニット２のギヤボックス２ｄに上方から係合する。
【００２５】
更に、本体フレーム３ａの台座３ｂ上に、駆動ユニット４を、操作レバー４ａの設けられた側面が、レール交換装置１の走行方向後方側（図２中左側）を向くよう載置し、ボルトにて固定するとともに、油圧ホース４ｂを、油圧モータ３ｄ及び油圧シリンダ３７にそれぞれ連結する。また、本体フレーム３ａの両端部の所定の位置に、一対のレールスタンド５を、垂直ローラ５ｃが端部側に位置するよう、それぞれボルトにて固定する。そして、作業者用シート６の脚部６ａを、駆動ユニット４の操作レバー４ａ側から、本体フレーム３ａに取り付けることにより、レール交換装置１の組み立てが完了する。
【００２６】
レール交換装置１の組立後、作業者Ｓが作業者用シート６に座り、操作レバー４ａを操作して油圧シリンダ３７を収縮させる。その結果、図３（ｂ）に示すように、転倒防止ローラ３８が、既設レールＲ１のヘッドＨの下面に外側方から当接して、レール交換装置１の転倒が防止される。その後、既設レールＲ１の外側方にそれぞれ既設レールＲ１と略平行に仮置きされた左右一対の新レールＲ２を、図２に二点鎖線で示すように、レール交換装置１の走行方向前方側から、上記一対のレールスタンド５の水平ローラ５ｂ上にそれぞれ搬送するとともに、必要に応じ、図４（ｂ）に示すように、傾斜防止ローラ５ｄの側面がこの新レールＲ２のベースＢに上方から当接するまで、傾斜防止ローラ５ｄを水平ローラ５ｂ側に移動させ、水平ローラ５ｂ上における新レールＲ２の左右方向への傾斜を防止する。
【００２７】
次いで、作業者用シート６に座った作業者Ｓが、操作レバー４ａを操作してレール交換装置１を走行させるとともに、レール交換装置１の走行方向後方側に位置する既設レールＲ１を、レール敷設位置から外し、外側方にそれぞれ排除する。更に、レール交換装置１の走行に伴いレールスタンド５を介して外側方から供給された上記一対の新レールＲ２を、既設レールＲ１排除後のレール敷設位置にそれぞれ敷設する。
【００２８】
既設レールＲ１の外側方への排除に際しては、例えば図５及び図６に示すような走行台車７，８を用いる。これらの走行台車７，８は、いずれも、既設レールＲ１上に載置された左右一対の台車ユニット７ａ，８ａと、これら台車ユニット７ａ，８ａ上に左右に延設された本体フレーム７ｂ，８ｂとを備え、台車ユニット７ａ，８ａが備える車輪により、新レールＲ２上を走行可能となっている。また、本体フレーム７ｂ，８ｂの両端部の任意の位置には、一対の垂直ローラ７ｃ，８ｃが取り付けられ、垂直ローラ７ｃ，８ｃから見て本体フレーム７ｂ，８ｂの端部側には、本体フレーム７ｂ，８ｂの延設方向に沿った軸回りに回転自在な水平ローラ７ｄ，８ｄが、その上面が本体フレーム７ｂ，８ｂから上方に突出するよう、それぞれ取り付けられている。ここで、図５に示すように、走行台車７における一対の垂直ローラ７ｃ間の間隔は、敷設された新レールＲ２の左右の間隔より若干広く、走行台車８における一対の垂直ローラ８ｃ間の間隔は、走行台車７における一対の垂直ローラ７ｃ間の間隔より若干広く設定されている。
【００２９】
これらの走行台車７，８は、レール交換装置１の走行方向後方側（図５及び図６中右側）のレール敷設位置に敷設された新レールＲ２上に、前後に載置され、更に、レール交換装置１及び走行台車７，８の両端にて、本体フレーム３ａ，７ｂ，８ｂの端部同士をそれぞれ牽引ワイヤＷにて前後に連結することにより、走行台車７，８が、レール交換装置１に随伴して走行可能となっている。
【００３０】
そして、レール交換装置１の走行に伴い、レール交換装置１の走行方向後方側にて排除された既設レールＲ１を、走行台車７の水平ローラ７ｄ及び走行台車８の水平ローラ８ｄ上に順次載置させることにより、上記一対の既設レールＲ１が、水平ローラ７ｄ，８ｄ及び垂直ローラ７ｃ，８ｃにより案内され、それぞれ外側方に円滑に排除される。また、既設レールＲ１の内側への移動は、垂直ローラ７ｃ，８ｃにより防止される。
【００３１】
上記の手順で、既設レールＲ１の排除と新レールＲ２の敷設とを同時に行うことにより、レールＲ１，Ｒ２が交換される。レールＲ１，Ｒ２の交換が完了したら、本体フレーム３ａ，７ｂ，８ｂから牽引ワイヤＷを外し、走行台車７，８を新レールＲ２上から除去し、更に、上記と逆の手順で、レール交換装置１を、車輪ユニット２、本体３、駆動ユニット４、レールスタンド５、及び作業者用シート６の各ユニットに分解し、レール交換箇所から搬出する。一方、レール交換装置１をレールＲ１，Ｒ２上の他の場所に移動させる場合には、レール交換装置１のみを、所定の回送速度で目標地点まで走行させればよい。
【００３２】
上記構成を有するレール交換装置１は、重量が２００ｋｇ以下という比較的軽量で、かつ比較的小型な複数のユニットを組み立てることにより構成されている。しかも、レール交換装置１の組み立て及び分解を、ほぼ全て、１種類のラチェットスパナを用いたボルトの着脱作業により行うことができる。従って、上記構成を有するレール交換装置１によれば、装置の運搬及び分解組立を容易に行うことができる。
【００３３】
また、油圧モータ３ｄによる自走式であるため、レールＲ１，Ｒ上におけるレール交換装置１の移動が容易である。加えて、作業者Ｓが、レール交換装置１に設けられた作業者用シート６に座って操作レバー４ａを操作することにより、軌道脇の状況等に係わらず、レール交換装置１を容易に運転することができる。従って、ペンダントスイッチ等による遠隔操作方式を採用した場合に比べ、操作性に優れたレール交換装置が得られる。
【００３４】
また、転倒防止ローラ３８を、レール交換装置１が載置された既設レールＲ１のヘッドＨの下面に当接させることにより、レール交換装置１の転倒が防止されるため、レールＲ１，Ｒ２の交換作業を安全に行うことができる。一方、転倒防止手段３ｅを動作させる必要がない場合には、転倒防止ローラ３８を跳ね上げたまま、レール交換装置１を走行させてもよい。しかも、作業者Ｓが、作業者用シート６に座って操作レバー４ａの操作することにより、転倒防止手段３ｅを容易に動作させることができるため、転倒防止手段３ｅの操作性にも優れている。
【００３５】
更に、傾斜防止ローラ５ｄを、レールスタンド５上に載置された新レールＲ２のベースＢに上方から当接させることにより、水平ローラ５ｂ上における新レールＲ２の左右方向への傾斜が防止されるため、カーブ等における新レールＲ２の内軌側への傾斜（いわゆる小返り）が防止される。一方、小返りの恐れのない直線状のレールＲ１，Ｒ２上を走行する場合、あるいは新レールＲ２の側面に形成された接着絶縁継目がレールスタンド５上を通過する場合には、傾斜防止ローラ５ｄを新レールＲ２から離間させる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、具体的な使用環境等に応じ、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。例えば、レール交換装置１を構成するユニットの分割個数は、７個以外であってもよく、かつ、各ユニットの重量も、２００ｋｇ以下には限定されない。理想的には、各ユニットの重量は軽いほどよく、サイズは小さいほどよい。また、レール交換装置１のみなならず、走行台車７，８を、複数のユニットによる分解組立可能な構造としてもよい。例えば、本実施形態の場合、走行台車７，８は、それぞれ左右一対の台車ユニット７ａ，８ａ、本体フレーム７ｂ，８ｂ、及び本体フレーム７ｂ，８ｂの両端部に取り付けられ、それぞれ垂直ローラ７ｃ，８ｃ及び水平ローラ７ｄ，８ｄを備える各一対のレールスタンド（符号では示されていない）からなる５個のユニットを組み立てて構成されている。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自走式であり操作性に優れ、しかも運搬及び分解組立が容易なレール交換装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレール交換装置の、各ユニットへの分解時の状況の例を示す上方斜視図である。
【図２】本発明に係るレール交換装置の、組立時の状況の例を示す上方斜視図である。
【図３】本発明に係るレール交換装置における転倒防止手段の構造の例を示す図で、（ａ）は転倒防止手段と既設レールとの係合の解除時、（ｂ）は転倒防止手段と既設レールとの係合時の状況を示している。
【図４】本発明に係るレール交換装置における傾斜防止手段の構造の例を示す図で、（ａ）は傾斜防止手段と新レールとの係合の解除時、（ｂ）は傾斜防止手段と新レールとの係合時の状況を示している。
【図５】本発明に係るレール交換装置を用いたレール交換時の状況の例を示す側面図である。
【図６】本発明に係るレール交換装置を用いたレール交換時の状況の例を示す上面図である。
【符号の説明】
１  レール交換装置
２  車輪ユニット
２ｂ  車輪
３  本体
３ｅ  転倒防止手段
４  駆動ユニット
５  レールスタンド
５ｄ  傾斜防止ローラ（傾斜防止手段）
６  作業者用シート
Ｒ１  既設レール
Ｒ２  新レール
【図１】
2004183386.tif 000003
【図２】
2004183386.tif 000004
【図３】
2004183386.tif 000005
【図４】
2004183386.tif 000006
【図５】
2004183386.tif 000007
【図６】
2004183386.tif 000008