(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにしたことを特徴とする列車用レールの遊間改造方法。
【請求項２】
レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更してしまい、レール遊間における車輪騒音を低減するようにしたことを特徴とする列車用レールの遊間改造方法。
【請求項３】
レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、ウェブ上端からヘッド頂部にかけて、ヘッド頂部で２０ないし３０ｍｍ拡開するよう切除すると共に、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにしたことを特徴とする列車用レールの遊間改造方法。
【請求項４】
レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分を金型による熱間剪断押し抜き作業により、その余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにしたことを特徴とする列車用レールの遊間改造方法。                                                                                  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道用レールの敷設技術に関連するあらゆる分野をその技術分野とするものであり、新規に敷設するか、または既に敷設済みかの何れに拘わらず、敷設済みの鉄道用レールの、列車走行に伴う騒音を低減するよう改造可能とする技術、および、その実施に必要となる設備、器具類を提供、販売する分野から、それら資材や機械装置、部品類に必要となる素材、例えば、木材、石材、各種繊維類、プラスチック、各種金属材料等を提供する分野、それらに組み込まれる電子部品やそれらを集積した制御関連機器の分野、各種計測器の分野、当該設備、器具を動かす動力機械の分野、そのエネルギーとなる電力やエネルギー源である電気、オイルの分野といった一般的に産業機械と総称されている分野、更には、それら設備、器具類を試験、研究したり、それらの展示、販売、輸出入に係わる分野、将又、それらの使用の結果やそれを造るための設備、器具類の運転に伴って発生するゴミ屑の回収、運搬等に係わる分野、それらゴミ屑を効率的に再利用するリサイクル分野などの外、現時点で想定できない新たな分野までと、関連しない技術分野はない程である。                                                                                                              
【背景技術】
【０００２】
（着目点）
鉄道沿線の住民にとって列車通過中に発生する騒音や振動は、平穏な生活を脅かし、睡眠の妨げとなって生活の質を大きく低下させ、精神的および身体的な苦痛を被る虞があり、各鉄道会社も住宅地を走行する際には減速や徐行運転を励行したり、防音壁や消音装置といった各種防音設備を整えるなどの対策に苦慮している。
こうした列車走行による騒音は、主にパンタグラフの架線との摺動音、および車輪のレール接続部への衝突音があり、特に鉄道用レールの遊間は、季節毎の温度差に対応できるよう夏季の鉄製レールの膨張分を見込んだ隙間を設けなければならず、この隙間を乗り越えるときに、ガタン、ガタンという大きな騒音と振動とを発生してしまう現象を防ぐことができなかった。
【０００３】
（従来の技術）
そのため、その打開策として、例えば特開平６−２２８９０１号公報「レールの継ぎ目構造」発明として提案されているもののように、複数の前レールおよび後レールの遊間の相対する互いの端面を斜交いにすることにより斜め端面に形成し、連接し合う前レールおよび後レール間に遊間を設けて連接端部を形成して、レールの上を走行する列車の車輪にかかる荷重を連接端部で共同して支承するようにして、車両の過度のがたつきや振動を防止し、有効に騒音を低減することができるようにしたものや、特開平９−２７９５０２号公報に開示された「鉄道用レールの継目装置」発明のように、接続するレールの両端を４５度斜面切りし、梯形状の短レールを挿着することにより、継ぎ目衝撃を少なくし、騒音を減少させ、軌道寿命を長くするようにしたもの、特開２００４−３４６５３０号公報の「軌道およびレール」発明に示されたもののように、軌道は、車両が走行する左右のレールを備え、このレールが長手方向に間隔を有する継ぎ目を具備しており、この継ぎ目におけるレールの車輪支持面の端部が平面図視で、走行方向に対して斜めに延在しており、レール上を走行する車両の車輪の下端部が、継ぎ目の隙間に落ち込むことなく、前側または後側の少なくとも一方の車輪支持面に支持されることとなり、遊間を通過する際の振動や騒音を減少させることができるもの、あるいは、実用新案登録第３０８０６２７号公報の「鉄道用レールの継ぎ目構造」考案に記載された、レール継ぎ目部分の中、片側レール上部の車輪走行部を平面三角形状に突出させ、他方側レール上部の車輪走行部を平面三角形状に突出させ、この両突出部を斜めの隙間を設けて互いに対向させて配置した鉄道用レールの継ぎ目構造としたことにより、レール継ぎ目部分の下部側に隙間があっても、車輪と摺接する車輪走行部には段差がないので、振動や騒音が少なく、円滑に走行することができると共に、継ぎ目部分の局部的な摩耗がなく耐久性に優れ脱線の危険性を防止できるようにしたもの等が散見される。
【０００４】
これらに示された技術は、何れも列車走行中の騒音や振動の低減に有効なものであったが、前者の「レールの継ぎ目構造」発明や三番目に示した「軌道およびレール」発明は何れも、前レールおよび後レールの遊間の相対する互いの木口面を斜交いにするために必ず、端面を平面傾斜状とした専用設計且つ新規のレールを敷設しなければならず、敷設済みの既存レールでは実現化できないという欠点を有しており、また、二番目の「鉄道用レールの継目装置」発明もまた、木口面を平面傾斜状に形成した専用設計且つ新規のレールが不可欠であり、さらに、それらのレール間を接続する梯形レールの敷設が必要であって、何れも経済的に不利な構造であるといわざるを得ず、そして、後者の「鉄道用レールの継ぎ目構造」考案は、既存の敷設済みレールを撤去せずに、敷設状態を維持したままの状態で、前後レールの中の一方のレール端部を切断機で斜めに切り離して平面三角形状の突出部を形成した後に、これに接続配置となっている前後他方のレール端部の切断していない先端面に、傾斜を合わせてストレ−ト板を挟み、突き合わせて熔接することにより、端面の斜交い形状を得るものとしているが、線路軌道上の砕石道床のような足場の不安定な施工現場で、一旦切り離してしまった平面三角形状の突出部を、ヘッド端に対して正確に位置決め、熔接することは非常に困難なことであり、作業効率が悪いという欠点を残すものであった。                                                                                                      
【特許文献１】（１）特開平６−２２８９０１号公報    （２）特開平９−２７９５０２号公報    （３）特開２００４−３４６５３０号公報    （４）実用新案登録第３０８０６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（問題意識）
上述したとおり、従前までに提案のあるレール遊間の前後レールのヘッド端双方を、互いに平面傾斜状に形成したものとすることにより、列車通過中の衝撃音や振動を軽減するという技術は、既に様々なものが開発済みとなっているが、従来型の騒音対策の無いレールから、こうした騒音対策型のレールに変更する場合には、新たな専用設計のレールを敷設しなければならないものが殆どであり、敷設済みの既存のレールに対し、軌道上で切断や熔接の加工を施すことにより、それを実現可能とする技術も既に開発されているものの、砕石による道床や枕木が並ぶ線路上で、迅速な作業を強いられる環境の下、レールから切断した部品を充分な精度をもって位置決めし、接続対象のレールヘッド端に熔接することは非常に困難であり、僅かな取り付け位置のズレによって反って騒音や振動を増長させてしまう虞もあることから、安全性の面からも、より安全且つ確実な騒音防止のためのレール遊間の改造技術が求められていた。
【０００６】
（発明の目的）
そこで、この発明は、敷設状態にある既存レールを撤去せずに、そのまま直接加工するようにして迅速且つ高精度に施工することができ、しかも充分な安全性を確保しながら列車走行中の騒音および振動を確実に防止可能とする新たなレール遊間の加工技術の開発はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な列車用レールの遊間改造方法を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。                                                                                      
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の構成）
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の列車用レールの遊間改造方法は、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにした構成を要旨とする列車用レールの遊間改造方法である。                                                
【０００８】
この基本的な構成からなる列車用レールの遊間改造方法を換言して示すと、レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更してしまい、レール遊間における車輪騒音を低減するようにした構成からなる列車用レールの遊間改造方法となる。                            
【０００９】
この基本的な構成の遊間改造方法には、レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、ウェブ上端からヘッド頂部にかけて、ヘッド頂部で２０ないし３０ｍｍ拡開するよう切除すると共に、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにした構成からなる列車用レールの遊間改造方法が含まれている。                                                                              
【００１０】
そして、より具体的には、レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状にして遊間を保持して連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、該遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分を金型による熱間剪断押し抜き作業により、その余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙によって形成される空間を平面視した際の矩形の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにした構成からなる列車用レールの遊間改造方法となる。                                                                              
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、この発明の列車用レールの遊間改造方法によれば、従前までであれば、進行方向の前後に連続する既存のレール遊間の、前方ヘッドの対峙端角から平面三角形状の切断部品を切除した後、該切除部品を前方ヘッド切断面に対峙する、後方ヘッド端面に正確に位置決めし、その接合面同士を熔接によって結合するという、砕石や枕木によって足場の不安定な軌道上で行うには困難な作業が不可欠なものであったが、レール木口同士を所定間隔離反して突き合わせ状遊間に連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レールの遊間を、ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入してヘッド同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙である平面矩形仮想空間の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにしてあり、位置決め精度を簡単、且つ確実に確保することが可能となり、迅速に作業を進めることができると共に、その高い施工精度によって列車通過による騒音や振動の発生を大幅に低減し、安全性に秀れた遊間構造を有するレールを実現化することができる。
【００１２】
加えて、遊間におけるウェブ端間に熔接用スペーサーを装着して同遊間におけるウェブ端間スペースをその上位のヘッド端間スペースから隔絶状としたまま、同ヘッド端間だけに熔融鉄を密実状に注入するようにして、ウェブ端間の分離状態を維持したまま、ヘッド端間のみを熔接するよう作業を進めることが可能となり、ウェブ端間を含めて熔接した場合に比較して、屋外における施工作業を格段に効率化するという効果を得ることができる。
【００１３】
しかも、熔接による肉盛り部分をその余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙である平面矩形仮想空間の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工するようにしもので、正確且つ確実な切断が可能となり、効率的な切断作業を実現化できる特徴を有している。
【００１４】
また、レール遊間個所の少なくとも何れか一方のヘッド端を、そのウェブ上端からヘッド頂部にかけて、ヘッド頂部で２０ないし３０ｍｍ拡開するよう切除すると共に、それらウェブ端間に熔接用スペーサーを装着した後、互いのヘッド端間にのみテルミット熔接によって熔融鉄を密実状に注入するよう作業することにより、熔融鉄の充填効果を高めて緻密で強度に秀れた熔接部分を得ることができ、より信頼性の高い加工を行うことができるという実効を期待できる。
【００１５】
そして、レール遊間個所のヘッド端間に形成した熔接による肉盛り部分を、金型による熱間剪断押し抜き作業によってヘッドに連続した同一面となる平滑面に仕上げるよう作業するようにし、熔接後の肉盛り部分の切削加工および研磨加工を最小限に留めるか、または一切不要とすることができ、作業工数を大幅に削減すると共に、加工精度を向上させることができるという高い効果を得ることができる。                                                                
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記したとおりの構成からなるこの発明の実施に際し、その最良もしくは望ましい形態について説明を加えることにする。
敷設済み既存レールの遊間におけるヘッド端間にのみ熔接によって熔融鉄を密実状に注入する技術は、砕石からなる道床に枕木が並び、足場が不安定な軌道上という設備の整わない屋外で、既存の列車用レールを圧接するのに、現在最も適しているとされるテルミット熔接またはゴールドサミット熔接とすべきであり、さらに有効な熔接法が開発された場合には、それを採用することができ、加えて、熔接対象となるレール遊間のウェブ端間に装着する熔接用スペーサーは、熔融鉄に結合せず、容易に取り外すことが可能なセラミックス製またはフラックス製とするのが望ましいが、スチール製のように熔融鉄に結合し易い材質を選択した場合であっても、遊間に装着するときに離型剤を併用するなどして支障無く用いることが可能である。
【００１７】
熔接用スペーサーは、後述する実施例に示すような、レールベースからウェブ上端に達するウェブ端間に装着可能な平板状に形成されたものとすべきであり、ウェブ上端からヘッド左右側面に及ぶ周囲に、熔融鉄が外側に漏出するのを阻止可能な堰き止め部分を設けたものとするのが望ましく、該堰き止め部分が熔融鉄の少なくとも左右側面壁をヘッド側面の形状に一致するよう、成形可能な金型としての役目を果たすものとすることができる外、ヘッドの左右がわに張り出すよう配された一対の器型に形成され、漏れ出した熔融鉄の流下、漏出を阻止するようにしたものとすることも可能であり、このようにヘッド周辺に複雑な形状の堰き止め部分を設けた場合には、熔接終了後の取り外し作業性を考慮し上下や左右に分割して取り外しできる構造とするのが望ましい。
【００１８】
敷設済みレール遊間個所の互いに対峙するヘッド端間に、より簡単、確実に熔融鉄を注入するには、ヘッド端の少なくとも何れか一方を、そのウェブ上端付近からヘッド頂部に掛けて、ヘッド頂部で２０ないし３０ｍｍ拡開するよう切除してから熔接作業を行うのが望ましく、後述する実施例に示すよう、熔接作業性と熔接強度とを高めるには、２５ｍｍ±１ｍｍ拡開するのが良く、ヘッドを側断面形傾斜面状や側断面形Ｌ字状凹欠型に切除することが可能であり、熔融鉄との結合を強化するよう切断面を凹凸型、ギザギザ型などに粗く切断したものとしてもよい。
【００１９】
ヘッド端間に熔融鉄を密実状に注入し、ヘッド端同士が一体且つ強固に連結されたものとした後、熔接用スペーサーを取り除くと共に、熔接による肉盛り部分をヘッドに連続する平滑面に仕上げることとなるが、該熔接による肉盛り部分は、熔融状態にある内に、金型やトリマーなどを用いてヘッドの外郭形状に合わせて切除する、所謂熱間剪断押し抜き作業によって除去してしまい、硬化後表面を滑らかに研磨仕上げするよう、例えばゴールドサミット熔接法に則して熔接作業を進めることが可能である外、該熔接による肉盛り部分が硬化してから、ガスまたはアーク溶断やグラインダーなどを用いてヘッド形状に倣って削除した後、研磨仕上げするよう作業を進める方法などの採用が可能である。
【００２０】
熔接による肉盛り部分を、その余の既存ヘッドに連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ端間間隙である平面矩形仮想空間の対角線上か、またはレール軸心に対する平面内角度がその対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲内となる仮想線上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を、平面内で傾斜状に切り離する作業では、ウェブ端間間隙である平面矩形仮想空間の対角線上より鈍角に切断してしまうと、損音や振動の低減効果が低下してしいまい、また、レール軸心に対する平面内角度がそのウェブ端間間隙である平面矩形仮想空間の対角線よりも鋭角で２５°程度の範囲を超えた場合には、ヘッドの鋭角に切断された尖端がわの強度が、大きく低下してしまうという欠点を生じる虞がある。
【００２１】
さらに、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間を、同じ接続位置においてウェブ端間だけは元の遊間のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間に変更するようにした後、各ヘッド端の熔接部分を超音波検査などの非破壊検査により、正常に結合、加工されていることを確認して作業を終えるものとするのが良い。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。                                                                                                        
【実施例１】
【００２２】
図１の列車用レールの遊間改造方法のフローチャート、図２の既存敷設済みレール遊間の斜視図、図３のウェブ端間に装着する熔接用スペーサーの斜視図、図４のウェブ端間に装着した熔接用スペーサーの斜視図、図５の熔融鉄を注入したレール遊間の斜視図、図６のヘッド端同士を結合したレール遊間の斜視図、図７の平面傾斜状に切断したレール遊間の斜視図、図８の平面傾斜状に切断したレール遊間の平面図、図９の図８中の二点鎖線円内のレール遊間ウェブ端間間隙である平面矩形仮想空間の断面図、図１０の改造を完了したレール遊間の斜視図、図１１の一方のヘッド端を斜めに切除した敷設済みレール遊間の側面図、および図１２の一方のヘッド端を斜めに切除した敷設済みレール遊間の斜視図に、代表的な実施例を示してある。
【００２３】
これら図示した事例のものは、レール１，２木口同士を所定間隔３離反して突き合わせ状遊間３に連結、固定した平突き合わせ状接続構造の敷設済み既存レール１，２の遊間３を、該遊間３におけるウェブ１０，２０端間に熔接用スペーサー４を装着して同遊間３におけるウェブ１０，２０端間スペースが、その上位のヘッド１２，２２端間スペースから隔絶状とされたまま、同ヘッド１２，２２端間だけに熔融鉄５を密実状に注入してヘッド１２，２２同士が一体的に熔接、連結されたものとなした上、先の熔接用スペーサー４を取り除くと共に、熔接による肉盛り部分５１を、その余の既存ヘッド１２，２２に連続した同一面となるよう平滑面仕上げを施した後、元の遊間３の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ１０，２０端間間隙である平面矩形仮想空間３０の対角線３１上か、またはレール１，２軸心７に対する平面内角度がその対角線３１よりも鋭角θで２５°程度の範囲内となる仮想線３２上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド１２，２２部分を平面内で傾斜状に切り離してしまい、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール間の遊間３を、同じ接続位置においてウェブ１０，２０端間だけは元の遊間３のままか、一部切削されるものの元の離反間隔３は確保されたままとなし、ヘッド１２，２２端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間３３に変更するようにしてなる、この発明の列車用レールの遊間改造方法における代表的な一実施例を示すものである。
【００２４】
当該列車用レールの遊間改造方法は、図２中に示すように、軌道上に敷設済みの前後レール１，２端を連結している連結金具６のボルトを緩めて取り外し、レール１，２双方の必要敷設精度を維持したまま、図３のように、それらウェブ１０，２０端間にセラミックス板製の熔接用スペーサー４を装着（図１中Ａ）し、必要に応じてレール１，２端遊間と熔接用スペーサー４との接合部分外がわを鋳物砂などで覆い、隙間を閉鎖しておくとよい。
【００２５】
該熔接用スペーサー４は、ウェブ１０，２０端間の隙間寸法より僅かに薄くなるよう設定し、レール１，２のベース１４，２４底面形状に一致する底辺からウェブ１０，２０の中途高さ位置まで立ち上がり、その上端縁が略水平面状に仕上げられたスペーサー基部４１と、該スペーサー基部４１上端縁に接合可能な底面を有し、ウェブ上端１１，２１からヘッド１２，２２端間の隙間空間（鋳造空間４３）の左右外側を、概略Ｕ字型でヘッド頂部１３，２３を僅かに超える高さまで包囲可能とした（熔融鉄５用の）堰き止め型部４２との二部品の組み合わせからなっており、季節や気温毎に変化するレール１，２木口間の遊間３の寸法に応じて隙間無く収まる複数種の厚さ寸法のスペーサー４を準備しておくのがよい。
【００２６】
テルミット熔接法によって充分に加熱、熔融した熔融鉄５を、図４中に示すとおり、前後レール１，２ウェブ上端１１，２１より上方のヘッド１２，２２端面と、当該熔接用スペーサー４堰き止め型部４２の概略Ｕ字型の凹欠面とによって包囲、形成した鋳造空間４３中に、前後レール１，２ヘッド頂部１３，２３を僅かに超える位置まで密実状に注入し、前後ヘッド１２，２２端面同士を熔接、一体化（図１中のＢ）し、この熔接を終えたら、図５中に示すよう、該熔接用スペーサー４を、スペーサー基部４１、堰き止め型部４２の順に分割して取り外す（図１中のＣ）ことが可能である。
【００２７】
該熔接部分５０は、熔接用スペーサー４を取り外す前（図１中のＢとＣとの間）に、同図５中に示すように、前後ヘッド１２，２２外郭形状から膨出状となった肉盛り部分５１である余を、それが熔融状態にある内に、専用の図示しない金型またはトリマーを用いた熱間剪断押し抜き作業によってヘッド１２，２２に連続する平滑面に削除してしまうことが可能である。
【００２８】
熔接部分５０が硬化した後、図６中に示すよう、前後ヘッド１２，２２外郭形状から膨出状となっている肉盛り部分５１（図５）を、グラインダーなどの切削機械を用いてヘッド１２，２２に連続する平滑面に削除仕上げ（図１中のＤ）し、前後レール１，２を互いのヘッド１２，２２で一本のレールに結合したものとする。
【００２９】
そして、図７ないし図９に示してあるように、元の遊間３の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ１０，２０端間間隙である、図８中の二点鎖線円部分を拡大した図９中に二点鎖線矩形で示すとおりの平面矩形仮想空間３０の対角線３１上か、またはレール軸心７に対する平面内角度が、その対角線３１よりも鋭角θであって２５°程度の範囲内となる、同図９中に波線で示すような仮想線３２上かの何れか線上で垂直方向に切断加工し、一旦熔接、連結して一体化したヘッド部分１２，２２を平面内で傾斜状に切り離（図１中のＥ）してしまい、図７中に示すように、元の平突き合わせ状接続構造の既存レール１，２間の遊間３を、同じ接続位置においてウェブ１０，２０端間だけは元の遊間３のままか、一部切削されるものの元の離反間隔は確保されたままとし、ヘッド１２，２２端間だけを平面配置傾斜状接続構造の遊間３３に変更するようにし、その後、切断で発生したバリや変形個所などを切除、研磨仕上げした上、図８中に波線で示すとおり、熔接部分５０の超音波検査を行い、異常無ければ、図１０に示すよう連結金具６を装着して作業を完了する。
【００３０】
当該列車用レールの遊間改造方法は、敷設済みレール１，２遊間３に熔接用スペーサー４を装着（図１中のＡ）する前段階に、図１１および図１２に示してあるとおり、前後レール１，２の何れか一方のヘッド２２を、そのウェブ上端２１付近からヘッド頂部２３に掛けてヘッド頂部２３（列車走行方向のヘッド１２端間の寸法）で２０ないし３０ｍｍ、望ましくは２５ｍｍ±１ｍｍ拡開するようガスまたはアーク熔断、またはその外の切削加工によって切除しておくことが可能であり、また、このような切除加工を施した場合には、当該熔接用スペーサー４の堰き止め型部４２（図３）の形状もこれに対応させ、熔融鉄５（図４）が漏出しないよう覆う形状に変更したものとすべきである。
【００３１】
（実施例の作用）
以上のとおりの構成からなるこの発明の列車用レールの遊間改造方法は、図３中に示してあるように、既存の敷設済みレール１，２遊間３のヘッド１２，２２端をテルミット熔接するときに、ウェブ１０，２０端間に装着（図１中のＡ）するセラミックス板製の熔接用スペーサー４が、スペーサー基部４１と、堰き止め型部４２との二部品の組み合わせからなるものとし、図４のように、鋳造空間４３に熔融鉄５を注入したときにも、該堰き止め型部４２が熔融鉄５の漏出を阻止してヘッド１２，２２に連続するよう成型するものとなり、熔接を完了して熔接用スペーサー４を取り外す（図１中のＣ）ときには、図３中に示したスペーサー基部４１を水平方向（レール走行方向に直交する向きに）にスライドさせて取り外した後、堰き止め型部４２を一旦ヘッド１２，２２端間の熔接部分５０（図５）よりも下方に降下させてから、ウェブ１０，２０端間を水平方向に（レール走行方向に直交する向きに）スライドするように取り外すこととなる。
【００３２】
図５中に示してあるとおり、前後ヘッド１２，２２外郭形状から膨出状となった熔接部分５０の肉盛り部分５１は、熔融状態にある図示しない金型やトリマー等を用いた熱間剪断押し抜き作業によってヘッド１２，２２に連続する平滑面に削除してしまうよう作業を進め、後の切削および研磨、仕上げ作業の工数を削減または不要なものにすることが可能となる。
【００３３】
図７ないし図９のように、元の遊間３の一部のままで溶接対象箇所にしてないウェブ１０，２０端間間隙である、図８中の二点鎖線円部分を拡大した図９中、二点鎖線矩形で示す平面矩形仮想空間３０の対角線３１上か、またはレール軸心７に対する平面内角度がその対角線３１よりも鋭角θで２５°程度の範囲内となる、同図９中に波線で示す仮想線３２上かの何れか線上で垂直方向に切断加工（図１中のＥ）した後、図８中に波線で示すとおり、熔接部分５０を超音波検査して欠陥無く、確実に結合しているかを確認することによってレール遊間３の改造、施工品質を安定化することとなる。
【００３４】
また、熔接用スペーサー４を装着（図１中のＡ）する前段階に、図１１および図１２に示してあるとおり、前後レール１，２の何れか一方のヘッド２２を、そのウェブ上端２１付近からヘッド頂部２３に掛け、ヘッド頂部２３で２０ないし３０ｍｍ、望ましくは２５ｍｍ±１ｍｍ拡開するようガスまたはアーク熔断、あるいはその他の切削加工によって切除しておき、さらに堰き止め型部４２（図３および図４）の形状を、これに対応させた熔接用スペーサー４が装着されようにした上でテルミット熔接を行う（図１中のＢ）ようにすると、鋳造空間４３への熔融鉄５の注入作業が簡単且つ効率的になり、しかも充填密度を高め、より強固な熔接が可能となる。
【００３５】
（実施例の効果）
以上のような構成からなる実施例の列車用レールの遊間改造方法は、前記この発明の効果の項で記載の特徴に加え、図３中に示した、セラミックス板製のスペーサー基部４１および堰き止め型部４２の組み合わせからなる熔接用スペーサー４を用い（図１中のＡ）てあって、前後レール１，２端間のウェブ上端１１，２１より下がわを除くヘッド１２，２２端間のみを熔接（図１中のＢ）するという複雑な作業を簡単に行えるものとし、さらに、図４中に示してあるように、列車走行方向の断面形状を概略Ｕ字型とした該堰き止め型部４２が、ヘッド１２，２２端間に、同ヘッド１２，２２外郭形状に連続する鋳造空間４３を形成し、該鋳造空間４３に注入（図１中のＢ）された熔融鉄５の外部への漏出を阻止すると共に、後に切削や研磨作業を要するバリや肉盛り部分の発生を最小限に留め、不要部分の切除作業（図１中のＤ）の作業工数を大幅に削減または不要とすることになって格段に効率的な熔接作業を実現化できる上、熔接（図１中のＢ）を終えて熔接用スペーサー４を取り除く（図１中のＣ）ときには、セラミックス板からなる堰き止め型部４２を、図４中に示す熔接部分５０から容易に離型することができ、しかもスペーサー基部４１を先に取り出してから、堰き止め型部４２を下方にずらして水平方向に引き出すようにして簡単に取り外すことができ、一連の作業を大幅に効率化することができる。
【００３６】
さらにまた、熔接用スペーサー４を装着（図１中のＡ）する前段階に、図１１および図１２に示すとおり、何れか一方のヘッド２２を、そのウェブ上端２１付近からヘッド頂部２３にかけて、ヘッド頂部２３で列車走行方向に２０ないし３０ｍｍ、望ましくは２５ｍｍ±１ｍｍ拡開するよう切除しておき、後のテルミット熔接作業をより簡単で品質の高いものとすることができ、特に２５ｍｍ±１ｍｍ拡開したものでは、熔接部分５０の前後ヘッド１２，２２との結合強度を格段に高め、一段と信頼性に秀れた列車用レール１，２遊間３の改造を実現化することができる。
【００３７】
（結  び）
叙述の如く、この発明の列車用レールの遊間改造方法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、屋外軌道上での施工が容易であって従前からの既存レール遊間への施工方法に比較し、その作業効率を格段に高めることができると共に、要求される加工精度を容易に確保できる上、熔接個所の強度を高めて秀れた安全性と信頼性とを確保することができ、しかも遙かに経済的な施工が可能となることから、日々の騒音や振動に悩まされている鉄道沿線の住民は固よりのこと、列車走行に伴う騒音や振動の低減に苦慮する各鉄道会社、および関連する保線、土木、建設など各業界からも高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。                                                                
【図面の簡単な説明】
【００３８】
図面は、この発明の列車用レールの遊間改造方法の技術的思想を具現化した代表的な一実施例を示すものである。
【図１】列車用レールの遊間改造方法を示すフローチャートである。
【図２】敷設済みレール遊間を示す斜視図である。
【図３】熔接用スペーサー装着作業を示す斜視図である。
【図４】熔接用スペーサーの装着状態を示す斜視図である。
【図５】熔接により一体化した前後レール端を示す斜視図である。
【図６】平滑に仕上げた熔接部分を示す斜視図である。
【図７】平面傾斜状に切断した前後レール端を示す斜視図である。
【図８】切断後の前後レール端を示す平面図である。
【図９】図８中鎖線円内の平面矩形仮想空間を拡大して示す平面図である。
【図１０】改造を終えた前後レール端を示す斜視図である。
【図１１】一方のヘッド頂部端を斜めに切除した状態を示す側面図である。
【図１２】一方のヘッド頂部端を斜めに切除した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      前方レール
１０    同  ウェブ
１１    同  ウェブ上端
１２    同  ヘッド
１３    同  ヘッド頂部
１４    同  ベース
２      後方レール
２０    同  ウェブ
２１    同  ウェブ上端
２２    同  ヘッド
２３    同  ヘッド頂部
２４    同  ベース
３      遊間
３０    同  平面矩形仮想空間
３１    同  対角線
３２    同  仮想線
θ    同  仮想線の角度
３３    同  平面配置傾斜状接続構造の遊間
４      熔接用スペーサー
４１    同  スペーサー基部
４２    同  堰き止め型部
４３    同  鋳造空間
５      熔融鉄
５０    同  熔接部分
５１    同  肉盛り部分
６      連結金具
７      レール軸心                                                                                                
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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