(57)【要約】【課題】保守作業の低減を図るとともに、長時間連続使用を可能とした車輪踏面の粘着力を制御することができる車輪踏面増粘着方法およびその装置を提供する。【解決手段】鉄道車両の車輪踏面に対向して、隣合う磁石毎に磁極の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４を配置し、走行時に車輪踏面１３表面の温度を前記磁石ブロック１４への印加磁界の鉄損によって上昇させ、電磁誘導による加熱により車輪踏面１３の粘着力を高めるようにする。【選択図】    図１
2004338648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車輪踏面に対向して、隣合う磁石毎に磁極の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロックを配置し、走行時に車輪踏面表面の温度を前記磁石ブロックからの電磁誘導により生じる車輪の鉄損によって上昇させ、その温度上昇により車輪とレールの間に介在する流体粘度を下げ、車輪踏面の粘着力を高めることを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項２】
請求項１記載の車輪踏面増粘着方法において、車輪踏面表面を５０℃〜２５０℃の間に加熱することにより、車輪踏面の粘着力を高めることを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項３】
請求項１記載の車輪踏面増粘着方法において、前記磁石ブロックは、永久磁石ブロックであることを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項４】
請求項１記載の車輪踏面増粘着方法において、前記磁石ブロックは、電磁石ブロックであることを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載の車輪踏面増粘着方法において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記車輪踏面と前記磁石ブロック間のギャップを変更することを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項６】
請求項１又は２記載の車輪踏面増粘着方法において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックの極数を変更することを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項７】
請求項１又は２記載の車輪踏面増粘着方法において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックの通電電流を制御することを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項８】
請求項４記載の車輪踏面増粘着方法において、前記電磁石ブロックに印加する周波数が１ｋＨｚ以上の高周波数であり、車両の状態に応じて周波数を調整することを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項９】
請求項８記載の車輪踏面増粘着方法において、前記車両の状態が車両速度であることを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【請求項１０】
（ａ）鉄道車両の車輪踏面に対向して配置される隣合う磁石毎に磁極の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロックと、
（ｂ）鉄道車両の走行時に車輪踏面表面の温度を前記磁石ブロックからの電磁誘導により生じる車輪の鉄損によって上昇させる制御手段とを具備することを特徴とする車輪踏面増粘着装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記車輪踏面と前記磁石ブロック間のギャップを変更するギャップ変更機構を具備することを特徴とする車輪踏面増粘着装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の車輪踏面増粘着装置において、前記磁石ブロックは永久磁石であることを特徴とする車輪踏面増粘着装置。
【請求項１３】
請求項１０又は１１記載の車輪踏面増粘着装置において、前記磁石ブロックは電磁石であることを特徴とする車輪踏面増粘着装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記電磁石ブロックに供給される周波数を制御することによって前記車輪の鉄損を調整する周波数制御手段を具備することを特徴とする車輪踏面増粘着装置。
【請求項１５】
請求項１０記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックの極数を変更する極数変更制御手段を具備することを特徴とする車輪踏面増粘着装置。
【請求項１６】
請求項１０記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックへの通電電流を制御する通電電流制御手段を具備することを特徴とする車輪踏面増粘着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪踏面増粘着方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車輪踏面増粘着方法としては、車輪踏面研磨子や車輪踏面清掃子と称する摩擦材の車輪踏面への押し付けや、セラミックス粒子を車輪踏面へ噴射して車輪踏面に粗さを得る方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の車輪踏面増粘着方法では、車輪踏面へ摩擦材による摩耗が生じたり、力行時の連続使用による損失や消耗が大であり、また、長時間連続使用ができない等の問題があった。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、保守作業の低減を図るとともに、長時間連続使用を可能とした車輪踏面の粘着力を制御することができる車輪踏面増粘着方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕車輪踏面増粘着方法において、鉄道車両の車輪踏面に対向して、隣合う磁石毎に磁極の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロックを配置し、走行時に車輪踏面表面の温度を前記磁石ブロックからの電磁誘導により生じる車輪の鉄損によって上昇させ、その温度上昇により車輪とレールの間に介在する流体粘度を下げ、車輪踏面の粘着力を高めることを特徴とする。
【０００６】
〔２〕上記〔１〕記載の車輪踏面増粘着方法において、車輪踏面表面を５０℃〜２５０℃の間に加熱することにより、車輪踏面の粘着力を高めることを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔１〕記載の車輪踏面増粘着方法において、前記磁石ブロックは、永久磁石ブロックであることを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔１〕記載の車輪踏面増粘着方法において、前記磁石ブロックは、電磁石ブロックであることを特徴とする。
【０００９】
〔５〕上記〔１〕又は〔２〕記載の車輪踏面増粘着方法において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記車輪踏面と前記磁石ブロック間のギャップを変更することを特徴とする。
【００１０】
〔６〕上記〔１〕又は〔２〕記載の車輪踏面増粘着方法において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックの極数を変更することを特徴とする。
【００１１】
〔７〕上記〔１〕又は〔２〕記載の車輪踏面増粘着方法において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックの通電電流を制御することを特徴とする。
【００１２】
〔８〕上記〔４〕記載の車輪踏面増粘着方法において、前記電磁石ブロックに印加する周波数が１ｋＨｚ以上の高周波数であり、車両の状態に応じて周波数を調整することを特徴とする。
【００１３】
〔９〕上記〔８〕記載の車輪踏面増粘着方法において、前記車両の状態が車両速度であることを特徴とする車輪踏面増粘着方法。
【００１４】
〔１０〕車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪踏面に対向して配置される隣合う磁石毎に磁極の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロックと、鉄道車両の走行時に車輪踏面表面の温度を前記磁石ブロックからの電磁誘導により生じる車輪の鉄損によって上昇させる制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
〔１１〕上記〔１０〕記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記車輪踏面と前記磁石ブロック間のギャップを変更するギャップ変更機構を具備することを特徴とする。
【００１６】
〔１２〕上記〔１０〕又は〔１１〕記載の車輪踏面増粘着装置において、前記磁石ブロックは永久磁石であることを特徴とする。
【００１７】
〔１３〕上記〔１０〕又は〔１１〕記載の車輪踏面増粘着装置において、前記磁石ブロックは電磁石であることを特徴とする。
【００１８】
〔１４〕上記〔１３〕記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記電磁石ブロックに供給される周波数を制御することによって前記車輪の鉄損を調整する周波数制御手段を具備することを特徴とする。
【００１９】
〔１５〕上記〔１０〕記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックの極数を変更する極数変更制御手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
〔１６〕上記〔１０〕記載の車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪の空転・滑走や力行ノッチ、ブレーキノッチ、車両速度、ブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無、車輪踏面又はその周囲温度の状態に基づいて、前記磁石ブロックへの通電電流を制御する通電電流制御手段を具備することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１実施例を示す車輪踏面増粘着装置の模式図である。
【００２３】
この図において、１はレール、２は車輪、３は車輪踏面、４は隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック、５は電源、６は隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック４の極数を切り換える、電源５に接続した極数制御器である。
【００２４】
ここで、車輪踏面３に対向するように隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック４が配置されている。この隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック４は、車輪踏面３に対向する側（左側）では磁力が強め合うが、その反対側（右側）では互いに打ち消し合う。そこで、車輪踏面３と隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック４との間の電磁誘導作用により車輪踏面３に集中して誘導電流が発生し、車輪踏面３の鉄損による熱が発生する。この熱により、車輪踏面３が電磁誘導により加熱されることになる。車輪踏面３が加熱されると、車輪２とレール１間に介在する雨水などの流体粘度が下がるため排水性が促進され、車輪踏面３の粘着力が高くなる。
【００２５】
このように、車輪踏面３の加熱によって、車輪２はレール１と車輪踏面３間の粘着力を高めることができる。
【００２６】
かかる車輪踏面増粘着効果は、電磁誘導作用によるため、車輪踏面を効果的に加熱させ、損失を低減するとともに、長時間連続使用を可能にする。
【００２７】
かかる電磁誘導による車輪踏面の加熱の制御は、極数制御器６による隣合う磁石の磁極の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック４の極数の変更によって車輪踏面と永久磁石ブロック４間のギャップが大きい状況においても行うことができる。また、極数制御器６による電源５から供給される通電電流の制御によることもできる。
【００２８】
図２は本発明の第２実施例を示す車輪踏面増粘着装置の模式図である。
【００２９】
この実施例では、第１実施例に示した隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック４に代えて、隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した電磁石ブロック９を用いる。また、前記電磁石ブロック９に印加する周波数は新幹線電車の場合は数ｋＨｚの高周波数であり、電源７に接続される周波数制御器８では、車両が低速であっても高周波を印加することができる。
【００３０】
このように、磁石ブロック９に印加する周波数を制御することにより、電磁誘導による車輪踏面の加熱の制御を行うことができる。
【００３１】
したがって、第１実施例と同様に、車輪踏面３の加熱によって、車輪２はレール１と車輪踏面３間の粘着力を高めることができる。
【００３２】
かかる車輪踏面増粘着効果は、電磁誘導作用によるため、車輪踏面を効果的に加熱させ、損失を低減するとともに、長時間連続使用を可能にする。
【００３３】
かかる電磁誘導による車輪踏面の加熱の制御は、周波数制御器８による隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した電磁石ブロック９の周波数制御に代えて、極数の変更によって行うようにしたり、制御器による電源７から供給される通電電流の制御によることもできる。
【００３４】
図３は本発明の第３実施例を示す車輪踏面増粘着装置の模式図、図４は図３のＡ−Ａ線の断面図である。
【００３５】
これらの図において、１１はレール、１２は車輪、１３は車輪踏面、１４は隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック、１５は電源、１６は隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック（永久磁石でも電磁石でもよい）１４の極数を切り換えたり、電源１５からの電力や周波数を制御する制御器であり、上記した第１又は第２実施例と同様の構成である。また、制御器１６はブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無を検出して制御することも可能である。
【００３６】
この実施例では、更に、電子制御装置２１、空転・滑走センサー２２、ノッチ情報センサー２３、車両速度計２４、車輪踏面又はその周囲温度を計測する温度センサー２５、ギャップ変更機構２６等を設けて、車両の種々の情報をセンサー２２〜２５（またはブレーキシリンダ圧、増粘着噴射の有無）などによって検出して、それらの情報に基づいて、隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４によって車輪踏面１３に生成される鉄損による熱量を加減することにより、車輪踏面増粘着の度合を制御できるようにしている。
【００３７】
例えば、空転・滑走センサー２２により、車輪１２が空転・滑走していることが検知できた場合には、これを電子制御装置２１に取り込んで、制御器１６により隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４の極数の変更、この場合は、極数を増加させることにより、車輪踏面１３の鉄損を増加させて、車輪踏面１３をより加熱させることにより、車輪踏面１３の粘着力を高めるようにすることができる。
【００３８】
なお、極数の変更に代えて、電源１５からの電力量を増加させて、車輪踏面１３の鉄損を増加させて、車輪踏面１３をより加熱させることにより、車輪踏面１３の粘着力を高めるようにしてもよい。
【００３９】
また、図３に示す磁石ブロック１４が電磁石ブロックである場合には、この電磁石ブロック１４に印加する周波数は新幹線電車の場合は数ｋＨｚの高周波数であり、第２実施例と同様に車両の状態に応じてその周波数を調整することにより車輪踏面１３の粘着力を制御するようにしてもよい。
【００４０】
さらに、電子制御装置２１が空転・滑走センサー２２から空転・滑走の情報を受けて、ギャップ変更機構２６を駆動させて、隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４と車輪踏面１３との距離を近づけることにより、車輪踏面１３の鉄損を増加させて、車輪踏面１３をより加熱させることにより、車輪踏面１３の粘着力を高めるようにすることもできる。
【００４１】
ギャップ変更機構２６は、例えば、図４に示すような構成とすることができる。すなわち、隣合う磁石の方向を９０°毎に回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４と一体化された駆動軸２７には図示しないが切り換えレバーを連結するようにする。この駆動軸２７は車体（図示なし）に固定される支持体２８によって支持され、切り換えレバーの動作により、駆動軸２７を矢印方向に移動させることにより、車輪踏面１３と磁石ブロック１４間のギャップを変更することができるようにしている。
【００４２】
さらに、ノッチ情報センサー２３により、力行ノッチ、ブレーキノッチの状態にあることが検出されると、上記と同様に、制御器１６の制御により隣合う磁石の方向を９０°毎に回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４の極数の変更、又は電源１５からの電力量の制御、磁石ブロック１４が電磁石ブロックの場合は、それに印加される周波数の制御により鉄損を加減させたり、ギャップ変更機構２６を駆動させて、隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４をより車輪踏面１３に近づけることにより、車輪踏面の粘着力を高めるようにすることができる。
【００４３】
また、車両速度計２４により車両速度が早いことが検出されると、ブレーキが利き難くなるので、上記手段により、車輪踏面の粘着力を高めるように、設定することができる。
【００４４】
因みに、実験の結果、車輪踏面と磁石ブロック間のギャップが５ｍｍの場合、車輪当面の温度は、スタート時には１０℃、１５０ｋｍ／ｈで１８℃、２５０ｋｍ／ｈで４０℃、３５０ｋｍ／ｈで７０℃であった。
【００４５】
また、車輪踏面と磁石ブロック間のギャップが２ｍｍの場合、車輪当面の温度は、スタート時には３０℃、１５０ｋｍ／ｈで９０℃、２５０ｋｍ／ｈで２０５℃であった。
【００４６】
上記からして、ギャップ５ｍｍの場合で効果を高めるには、磁界φの増大と車両速度ｖが高くなることが望ましい。
【００４７】
なお、図３に示した隣合う磁石の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロック１４は、２ｃｍ角の磁石を１１個用いて構成した磁石ブロックであるが、この磁石ブロックを車輪踏面の周囲に３列または２列配置することが望ましい。
【００４８】
図５は本発明の第４実施例を示す磁石ブロックによる車輪踏面の粘着力の制御態様を示す図である。
【００４９】
この図において、車輪踏面３１に対して磁石ブロック３２によって生成される磁界の分布が図５（ａ）に示すような場合には、電磁誘導による車輪踏面３１の加熱が大になり、より車輪踏面の粘着力を増大させることができる。一方、車輪踏面３１に対して磁石ブロック３２によって生成される磁界の分布が図５（ｂ）に示すような場合には、電磁誘導による車輪踏面３１の加熱は小さくなり、車輪踏面の粘着力は低減することになる。
【００５０】
上記したように、車輪踏面の温度の制御要因は種々存在する。
【００５１】
車輪踏面の温度の切り換え条件を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2004338648.tif 000003
【００５３】
また、車輪踏面の温度の切り換え方法を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2004338648.tif 000004
【００５５】
さらに、車輪踏面又は車輪踏面の周囲の温度を計測する温度センサー２５からの情報により、車輪踏面の粘着力を制御するように、設定することができる。または季節によって前述したギャップ変更機構２６の切り換えレバーで車輪踏面と磁石ブロック間のギャップを変更するようにしてもよい。
【００５６】
上記のように構成したので、従来のように、摩擦摩耗に伴う車輪や研磨子の保守、セラミックスの補充といった保守作業の低減を図ることができる。また、セラミックス粒子の噴射と併用することにより、効果を高めることもできる。
【００５７】
また、車両の走行状態に応じて、力行・駆動時の粘着力の増大を図ることができる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００６０】
（Ａ）保守作業の低減を図るとともに、長時間連続使用を可能とした車輪踏面の粘着力を制御することができる。
【００６１】
（Ｂ）車両の走行状況に応じて、車輪踏面の加熱の制御を行うことにより、有効な車輪踏面の粘着力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す車輪踏面増粘着装置の模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す車輪踏面増粘着装置の模式図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す車輪踏面増粘着装置の模式図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す磁石ブロックによる車輪踏面の粘着力の制御態様を示す図である。
【符号の説明】
１，１１    レール
２，１２    車輪
３，１３，３１    車輪踏面
４    隣合う磁石の方向を９０°毎に回転させた磁石群の配列に構成した永久磁石ブロック
５，７，１５    電源
６    極数制御器
８    周波数制御器
１６    制御器
９    電磁石ブロック
１４，３２    磁石ブロック
２１    電子制御装置
２２    空転・滑走センサー
２３    ノッチ情報センサー
２４    車両速度計
２５    温度センサー
２６    ギャップ変更機構
２７    駆動軸
２８    支持体
【図１】
2004338648.tif 000005
【図２】
2004338648.tif 000006
【図３】
2004338648.tif 000007
【図４】
2004338648.tif 000008
【図５】
2004338648.tif 000009