(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
まくらぎパッドが載置されるバラストの下部を一体化して原型を作製し、前記原型から砂型を作製し、前記砂型をもとに作製した、前記バラストの凹凸と同一形状の凹凸が表面に形成されたバラストレプリカ載荷板上に前記まくらぎパッドを載置し、そして、前記まくらぎパッドに圧縮特性試験機を介して試験力を負荷して、前記まくらぎパッドの圧縮特性を試験する、まくらぎパッドの圧縮特性の試験方法において、
前記凹凸の大きさが異なる前記バラストレプリカ載荷板を使用して、前記まくらぎパッドの圧縮特性を試験することを特徴とする、まくらぎパッドの圧縮特性の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、まくらぎパッドの圧縮特性の試験方法、特に、まくらぎパッドとバラストとの接触状態、すなわち、まくらぎパッドの支持状態を再現性のある状態に維持することによって、まくらぎパッドの圧縮特性を安定的かつ客観的にことができる、まくらぎパッドの圧縮特性の試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、まくらぎパッドの圧縮特性試験は、実際のまくらぎ下面のバラストを、その上部を残してコンクリートにより固化して試験板を作製し、このようにして作製した試験板上にまくらぎパッドを載せ、そして、まくらぎパッドに試験機により荷重をかけることにより行っていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の試験方法では、まくらぎ下面のバラストの形状は、均一ではないので、まくらぎパッドの支持状態を再現性のある状態に維持することができず、この結果、まくらぎパッドの圧縮特性を安定的かつ客観的に試験することができなかった。
【０００４】
従って、この発明の目的は、まくらぎパッドの支持状態を再現性のある状態に維持することによって、まくらぎパッドの圧縮特性を安定的かつ客観的に試験することができる、まくらぎパッドの圧縮特性の試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、まくらぎパッドが載置されるバラストの下部を一体化して原型を作製し、前記原型から砂型を作製し、前記砂型をもとに作製した、前記バラストの凹凸と同一形状の凹凸が表面に形成されたバラストレプリカ載荷板上に前記まくらぎパッドを載置し、そして、前記まくらぎパッドに圧縮特性試験機を介して試験力を負荷して、前記まくらぎパッドの圧縮特性を試験する、まくらぎパッドの圧縮特性の試験方法において、前記凹凸の大きさが異なる前記バラストレプリカ載荷板を使用して、前記まくらぎパッドの圧縮特性を試験することに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、まくらぎパッドの支持状態を再現性のある状態に維持することによって、まくらぎパッドの圧縮特性を安定的かつ客観的に試験することができる、まくらぎパッドの圧縮特性の試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す正面図である。
【図２】この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す背面図である。
【図３】この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す平面図である。
【図４】この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す底面図である。
【図５】この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す右側面図である。
【図６】この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す左側面図である。
【図７】まくらぎパッドの使用態様を示す軌道の断面図である。
【図８】この発明に使用する別のまくらぎパッド試験用治具を示す平面図である。
【図９】この発明に使用するさらに別のまくらぎパッド試験用治具を示す平面図である。
【図１０】まくらぎパッドの試験板を示す図であり、（ａ）は、道床−１の平面図、（ｂ）は、道床−２の平面図である。
【図１１】支持状態の異なるまくらぎパッドの応力変位を示す図であり、（ａ）は、静的特性曲線であり、（ｂ）は、動的特性曲線である。
【図１２】まくらぎパッドの単位面積当たりの静ばね係数Ｋｓを示す図であり、（１）は、ＢＰ−Ｍの係数Ｋｓであり、（２）は、ＢＰ−Ｓの係数Ｋｓである。
【図１３】まくらぎパッドの動的圧縮変形曲線である。
【図１４】まくらぎパッドの単位面積当たりの絶対ばね係数の周波数特性を示す図であり、（１）は、ＢＰ−Ｍの係数Ｋであり、（２）は、ＢＰ−Ｓの係数Ｋである。
【図１５】損失係数の周波数特性を示す図であり、（１）は、ＢＰ−Ｍの損失係数であり、（２）は、ＢＰ−Ｓの損失係数である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す正面図、図２は、この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す背面図、図３は、この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す平面図、図４は、この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す底面図、図５は、この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す右側面図、図６は、この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具を示す左側面図である。
【００１５】
図１から図６に示すように、この発明に使用するまくらぎパッド試験用治具は、まくらぎパッドの圧縮特性試験を行う際に使用するものであって、両側面に取っ手２が取り付けられたバラストレプリカ載荷板１からなっている。
【００１６】
なお、図７に示すように、まくらぎパッド３は、路盤４上のバラスト５とまくらぎ６との間に敷かれ、車両走行時の振動や騒音等を軽減する機能を有している。従って、バラスト軌道に適したまくらぎパッド３を使用するために、まくらぎパッドの圧縮特性を的確に把握することは重要である。
【００１７】
バラストレプリカ載荷板１（以下、ＢＰ板という）は、以下のようにして作製した。
【００１８】
金属製容器（４００×４００×１００ｍｍ）に投入したバラストを加振して締め固めた後、金属製容器内にモルタルと石膏を投入してバラストの下部を固定して原型を作製し、この原型から砂型を作製し、そして、この砂型をもとに作製した。
【００１９】
このようにして、外観上、バラストの大きなものから順にＢＰ−Ｌ（大）、ＢＰ−Ｍ（中）、ＢＰ−Ｓ（小）の３種類のＢＰ板を作製した。
【００２０】
図３は、ＢＰ−Ｌ（大）のＢＰ板を示す平面図であり、図８は、ＢＰ−Ｌ（中）のＢＰ板を示す平面図であり、図９は、ＢＰ−Ｌ（小）のＢＰ板を示す平面図である。
【００２１】
以下、このようにして作製した３種類のＢＰ板を使用して行ったまくらぎパッドの圧縮特性試験について説明する。
【００２２】
ＢＰ−Ｌ、ＢＰ−Ｍ、ＢＰ−Ｓの３種類のＢＰ板以外に、比較のために、図１０に示すように、実物大模型試験に供したまくらぎ下面のバラストを固化したまくらぎパッドの試験板（道床−１）と試験板（道床−２）を作製した。（ａ）は、試験板（道床−１）を示す平面図であり、（ｂ）は、試験板（道床−２）を示す平面図である。
【００２３】
試験結果を図１１に示す。図１１から明らかなように、静的試験では、（ａ）に示すように、変位が大きいものから順に、道床−１＞道床−２≒ＢＰ−Ｌ≒ＢＰ−Ｍ＞ＢＰ−Ｓ＞平板となり、まくらぎパッドの圧縮特性が大きく異なることが分かった。作製したＢＰ板のうち、ＢＰ−ＬとＢＰ−Ｍの応力変位曲線は、近似し、実物大試験に用いた道床と同等の支持状態であることが分かった。一方、ＢＰ−Ｓでは、他の２つのＢＰ板に比べ、まくらぎパッドの変位量がおよそ１／２となる支持状態が得られることが分かった。
【００２４】
以上の結果、まくらぎパッドの圧縮特性は、まくらぎパッドの支持状態により大きく異なることが明らかになった。このために、バラスト軌道上でのまくらぎパッドの圧縮特性は、適切な形状のＢＰ板を選択して用いることにより、実際の支持状態に準じた評価を行えることが分かった。
【００２５】
次に、上記ＢＰ板を用いて圧縮特性試験を行い、まくらぎパッドの圧縮特性を評価する方法について説明する。
【００２６】
表１に示すように、弾性層がスチレンブタジエン無発泡ゴム（以下、ＳＢＲという）系（保護層なし）とポリウレタン発泡ゴム（以下、ＰＵＲという）系（保護層あり）の２つの材料系のまくらぎパッドからなる計６種のまくらぎパッドを供試体とした。なお、供試体の寸法は、何れも、２００×２００ｍｍの正方形とし、厚さは供試体の実寸とした。
【００２７】
【表１】
0006431463.tif 000002
【００２８】
次に、以下の示す方法により、静的および動的の２つの条件でまくらぎパッドの圧縮特性試験を行った。
【００２９】
（１）静的圧縮特性
静的試験では、材料動特性試験機を用い、まくらぎパッド供試体をＢＰ板上に静置した状態で、試験力を負荷した。荷重条件は、例えば、予応力を２．５ｋＰａとし、応力速度１２．５ｋＰａ／ｓで設定荷重の２０％増となる試験力を最大応力とした。この条件で予備圧縮を２回行った後、３回目の圧縮時の応力とまくらぎパッドの変位から下記（１）式により、単位面積当たりの静的ばね係数ｋｓを求めた。
【００３０】
ｋｓ＝（Ｐ2−Ｐ1）／（ｄ2−ｄ1）---（１）
ここで、ｄ2とｄ1は、それぞれの応力Ｐ2とＰ1におけるまくらぎパッドの変位である。
【００３１】
（２）動的圧縮特性
まくらぎパッド供試体をＢＰ板上に設置した状態で、材料動特性試験機を用いて試験力を載荷した。試験条件は、平均応力８８．５ｋＰａ、応力振幅±８３．３ｋＰａとし、５Ｈｚ、１０Ｈｚ、１５Ｈｚ、２０Ｈｚの各周波数での正弦波加振とした。この加振時の応力σと変位ｄを計測し、下記（２）式により単位面積当たりの絶対ばね係数Ｋを、また、応力σ0と変位ｄ0の位相差から損失係数を求めた。
【００３２】
Ｋ＝σ0／ｘ0---（２）
ここで、σ0は、応力振幅、ｘ0は、変位振幅である。
【００３３】
結果は、以下の通りである。
【００３４】
（１）静的圧縮特性
図１２に、ＢＰ−ＭおよびＢＰ−Ｓ上におけるまくらぎパッドの単位面積当たりの静ばね係数Ｋｓを示す。図１２から明らかなように、ＢＰ−Ｍにおける８８ｋＰａでのＫｓ値をみると、高いものから順にＰＵＲ３＞ＰＵＲ２＞ＳＢＲ２＞ＳＢＲ３＞ＳＢＲ１＞ＰＵＲ１となった。
【００３５】
（２）動的圧縮特性
図１３に、ＢＰ−Ｍを用いた５Ｈｚにおけるまくらぎパッドの動的圧縮変形曲線を示す。図１３から明らかなように、変位が大きい順にＳＢＲ１≒ＰＵＲ１＞ＳＢＲ３＞ＳＢＲ２＞ＰＵＲ２＞ＰＵＲ３となり、ヒステリシス性と僅かな非線形を伴い圧縮特性を有していることが分かる。
【００３６】
図１４に、まくらぎパッドの単位面積当たりの絶対ばね係数を示す。図１４から明らかなように、ＢＰ−Ｍでの５ＨｚのＫ値で比較すると、Ｋ値が高いものから順にＰＵＲ３＞ＰＵＲ２＞ＳＢＲ２＞ＳＢＲ３＞ＰＵＲ１≒ＳＢＲ１となり、最大と最小との差が、５倍程度みられた。Ｋ値の周波数特性に関しては、ほぼ全ての供試体において、５から２０Ｈｚの間の依存性は、相対的にみて少ないことが分かる。
【００３７】
次に、図１５に、損失係数を示す。図１５から明らかなように、損失係数は、ＢＰ−Ｍの５Ｈｚ値で比較すると、損失係数は、大きい順にＰＵＲ３＞ＰＵＲ２＞ＳＢＲ２＞ＳＢＲ１、ＳＢＲ３＞ＰＵＲ１となることが分かる。以上の結果から、まくらぎパッドの圧縮特性は、発泡構造の有無や材質などの弾性層の種類、あるいは、表面保護層の有無といったまくらぎパッドの構造や構成の違いだけではなく、まくらぎパッドの支持状態、すなわち、まくらぎパッド下面と支持構造物（バラスト）との接触状態によって、大きく異なることが明らかである。
【００３８】
まくらぎパッドの圧縮特性を定性的にみると、Ｋ値が小さい場合には、荷重分散性の向上し、まくらぎ下面圧力の低減や高周波振動成分の遮断などに有効と思われる。また、損失係数が大きい場合には、振動の減衰に対して、より高い効果が期待できる。従って、ここで得られる圧縮特性のパラメータは、軌道破壊（道床沈下）の抑制や振動の低減など、まくらぎパッドを使用した場合の効果の予測や、検証を行うための解析評価に資するものである。
【００３９】
以上説明したように、この発明によれば、まくらぎパッドの支持状態を再現性のある状態に維持することによって、まくらぎパッドの圧縮特性を安定的かつ客観的に試験することができ、圧縮特性の異なるまくらぎパッドの比較・検討がより的確に行うことができようになる。
【符号の説明】
【００４０】
１：まくらぎパッド載荷板
２：取っ手
３：まくらぎパッド
４：路盤
５：バラスト
６：まくらぎ
【図１】
0006431463.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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