(57)【要約】【課題】  振動だけで突き固めることが可能であり、装置全体を軽量化でき、一度に１本の枕木全体の道床バラストを突き固めることができる軌道突き固め装置、および軌道突き固め方法を提供する。【解決手段】  軌道上を走行する作業機に取り付け、軌道の道床バラストを突き固める軌道突き固め装置であって、ベースプレート３に設置された起振部８と、作業機に取り付けるための連結部９と、ベースプレート３から垂下するように配置された複数の爪６を備え、起振部８の振動により、ベースプレート３を介して、爪６を振動させて、この振動する爪６を道床バラストに挿入することにより、道床バラストを振動させて、その振動により道床バラストを突き固めることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する作業機に取り付け、前記作業機を駆動して、前記軌道の枕木が固定される砕石からなる道床バラストを突き固める軌道突き固め装置であって、
ベースプレート（３）に設置された振動を発生する起振部（８）と、
前記ベースプレート（３）の上方に配置して前記ベースプレート（３）に固定され、本軌道突き固め装置（１）を前記作業機に取り付けるための連結部（９）と、
前記ベースプレート（３）の下方に垂下するように、リンク機構を介することなく、固定して配置された複数の爪（６）を備え、
前記起振部（８）の振動により、ベースプレート（３）を介して、前記爪（６）を振動させて、前記振動する爪（６）を道床バラストに挿入することにより道床バラストを振動させ、その振動により道床バラストを突き固めることを特徴とする軌道突き固め装置（１）。
【請求項２】
前記ベースプレート（３）の下方に垂下するように、固定して配置される爪（６）は、ベースプレート（３）の矩形状の長辺側両側に４対または５対設けることを特徴とする請求項１に記載の軌道突き固め装置。
【請求項３】
軌道上を走行する作業機を駆動して、前記軌道の枕木が固定される砕石からなる道床バラストを突き固める軌道突き固め方法であって、
ベースプレート（３）に設置された起振部（８）により、振動を発生させて、前記ベースプレート（３）下方に垂下して配置された複数の爪（６）を振動させながら、前記作業機により前記道床バラストに挿入する第１のステップと、
前記振動する爪（６）を回動させずに前記爪（６）を振動させて、前記道床バラストを振動させる第２のステップと、
を有することを特徴とする軌道突き固め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道突き固め装置に関し、特に、振動だけで突き固めることができるため、装置全体を軽量化でき、一度に１本の枕木全体の道床バラストを突き固めることができるとともに、沈み込みにくい強固な道床バラストを形成することができる軌道突き固め装置、および軌道突き固め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道用の軌道は、路盤上に砕石からなる道床バラストを敷き込み、その上に枕木を介して、レールを締結して構成される。この軌道上を列車が繰り返し走行すると、その振動や重量のために道床バラストが沈下して、枕木も沈み込むため、軌道狂いが発生する。この軌道狂いは、騒音や列車の乗り心地に影響するだけでなく、ひいては脱線の危険性さえある。したがって、枕木の下の道床バラストを修復し、突き固めて安定させ、軌道を正規の位置および高さに戻す必要がある。この道床バラストを修復し、突き固める作業に軌道突き固め装置が使用されている。なお、「軌道」とは、一般には、レールおよびレールの敷いてある道をいうが、ここでは、後者の意味で使用し、レールのみならず枕木や道床バラストをも含むレールの敷いてある道をいう。
【０００３】
図５は、従来の軌道突き固め装置を装着した作業機を説明するための説明図である。一般には、油圧ショベルを改造してレール上を走行できるようにした作業機５０が使用される。この作業機のアーム５４の先端に交換可能なアタッチメントとして突き固め装置３０を装着し、軌道上を走行しながら、作業機を駆動して突き固め作業が行われる。
従来の軌道突き固め装置３０は、油圧シリンダ３４で左右１対または２対の爪３２を開閉して道床バラスト（砕石）２０を枕木の下へかき集めるように押し込み、前記左右の爪３２で挟むように握り締めて、この加圧力により道床バラスト２０を突き固める構成としている。また、従来の軌道突き固め装置３０は、爪３２を道床バラスト２０に挿入し易くするために、爪３２に振動を与える図示しない加振装置をも備えている。この加振装置は、油圧モータの回転軸に備えられたウエイトが偏芯したフライホイールを回転して振動を発生させるものである。
【特許文献１】特開２０００−１８０３号公報（全頁）
【特許文献２】特開２００３−９６７０２号公報（全頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記のように枕木１４の下の道床バラスト２０は、通過する列車の振動や重量のために沈下して押し固められている。にもかかわらず、この状態から、従来の軌道突き固め装置３０では、前記のように道床バラスト２０をかき集めるようにして枕木１４の下へ押し込むため、押し固められた道床バラスト２０がほぐされるとともに、新たなバラストが枕木１４の下へ挿入されることから、枕木１４が浮き上がってしまう。したがって、浮き上がった枕木１４の修復をしなければならず、作業能率が上がらないという問題点があった。
また、従来の突き固め装置３０は、前記したように道床バラスト２０をつかむ動作を主体として、道床バラスト２０の中で爪３２を移動させ易くするために、爪３２を振動させながら動作させている。このような構成から、以下のような問題点があった。すなわち、加振装置により発生した振動がつかむ動作をさせるための油圧シリンダ３４のリンク機構の支点部分で吸収されてしまうため、効率よく前記振動を爪３２に伝達できないという問題点があった。リンク機構は、回転運動ができるように構成されているため、特に回転方向では振動が伝達されないからである。また、リンク部の間隙によっても振動が吸収されるとともに、振動により間隙が大きくなってしまうという問題点もあった。
さらに、従来の軌道突き固め装置３０では、油圧シリンダ３４を備えていることから、
爪３２の本数を増やすと、装置全体の重量が大きくなってしまい、作業機５０のバランス上４対の爪を軌道突き固め装置３０に備えることは困難であった。軌道突き固め装置３０は、作業機５０のアーム５４の先端に取り付けるため、その先端の重量が大きいと、作業機５０の姿勢が不安定になるからである。したがって、１本の枕木１４全体に係る道床バラスト２０を一度に突き固めることができなかった。このため、爪３２を２対とし、２対の爪３２でまず一方のレール側の道床バラスト２０を突き固め、その後他方のレール側に突き固め装置３０を段取りし直してもう一度突き固めなければならず、非常に作業性が悪いものであった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するために創案されたものであり、振動だけで道床バラスト２０を突き固めることができるため、装置全体を軽量化でき、一度に１本の枕木全体の道床バラスト２０を突き固めることができるとともに、沈み込み難い強固な道床バラスト２０を形成することができる軌道突き固め装置、および軌道突き固め方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載された発明は、軌道上を走行する作業機に取り付け、前記作業機を駆動して、前記軌道の枕木が固定される砕石からなる道床バラストを突き固める軌道突き固め装置であって、ベースプレート３に設置された振動を発生する起振部８と、前記ベースプレート３の上方に配置して前記ベースプレート３に固定され、本軌道突き固め装置１を前記作業機に取り付けるための連結部９と、前記ベースプレート３の下方に固定され、前記ベースプレート３から垂下するように配置された複数の爪６を備え、前記起振部８の振動により、ベースプレート３を介して、前記爪６を振動させて、前記振動する爪６を道床バラストに挿入することにより道床バラストを振動させて、その振動により道床バラストを突き固めることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、前記ベースプレート３の下方に垂下するように、固定して配置される爪６は、ベースプレート３の矩形状の長辺側両側に４対または５対設けることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載された発明は、軌道上を走行する作業機を駆動して、前記軌道の枕木が固定される砕石からなる道床バラストを突き固める軌道突き固め方法であって、ベースプレート３に設置された起振部８により、振動を発生させて、前記ベースプレート３下方に垂下して配置された複数の爪６を振動させながら、前記作業機により前記道床バラストに挿入する第１のステップと、前記振動する爪６を回動させずに前記爪６を振動させて、前記道床バラストを振動させる第２のステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載された発明によれば、振動だけで道床バラスト２０を突き固めることができるため、装置全体を軽量化でき、一度に１本の枕木全体の道床バラスト２０を突き固めることができるとともに、沈み込み難い強固な道床バラスト２０を形成することができる軌道突き固め装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載された発明によれば、振動だけで道床バラスト２０を突き固めることができるため、装置全体を軽量化でき、一度に１本の枕木全体の道床バラスト２０を突き固めることができるとともに、沈み込み難い強固な道床バラスト２０を形成することができる軌道突き固め装置を提供することができる。
【００１１】
請求項３に記載された発明によれば、振動だけで道床バラスト２０を突き固めることができるため、装置全体を軽量化でき、一度に１本の枕木全体の道床バラスト２０を突き固めることができるとともに、沈み込み難い強固な道床バラスト２０を形成することができる軌道突き固め方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の最良の形態を、図を参照しながら説明する。まず、本発明に係る軌道突き固め装置１の構成について説明する。図１は、軌道突き固め装置１を説明するための一部破断させた斜視図である。軌道突き固め装置１は、ベースプレート３と起振部である油圧モータ８と起振部で発生した振動を作業機のアーム５４側へ伝達しないようにするための防振ゴム１０と、突き固め装置１を作業機のアーム５４に連結するための連結部９と、道床バラスト２０を振動させて、突き固めを行なう爪６とで構成されている。
【００１３】
ベースプレート３は、本実施の形態では横長の矩形状を採用し、基盤３ａをベースとして構成されている。基盤３ａは、長手方向の外縁部付近で少し折り曲げられており（３ｂ参照）、長手方向のたわみに対する補強が図られている。さらに、基盤３ａ上面には補強用のリブ３ｃが溶接等により配置されるとともに、リブには軽量化のための孔３ｄが形成されている。ベースプレート３の剛性の確保、および、軽量化の両立を図るためである。なお、基盤３ａは、平板構造を採用したが、いわゆるフレーム構造、具体的にはパイプまたはアングルで構成したものであってもよい。基盤３ａは、起振部８で発生した振動を柔軟に効率よく爪６に伝達しながら破損することのない強度を備えた構成であれば本発明の実施は可能である。
【００１４】
ベースプレート３の上面には、基盤３ａの中央部付近に、基盤３ａの補強のため台座３ｅを介して、起振部８が固定されている。本実施の形態では、起振部８は、一例として、油圧モータが採用されている。起振部である油圧モータ８は、供給用ホース８ａおよび排出用ホース８ｂを備えている。この油圧モータ８は、振動しても基盤３ａから外れないように強固に取り付けられている。油圧モータ８により発生した振動を確実にベースプレート３に伝達するためである。油圧モータ８の回転軸には図示しないフライホイールが備えられている。フライホイールは、回転軸芯に対してウエイトが偏芯して形成されているため、振動を発生する。油圧モータ８で発生する振動は、実験の結果、振動数（本実施例では、回転数で表示）が９５０〜２０５０ｒｐｍ、起振力は９．８〜３２．４ｋＮが適している。振動数が少なすぎると作業効率が悪く、大きすぎると逆にバラストに振動が伝達されにくくなるほか、装置の寿命にも弊害となるからである。起振力についても、振動数と同様の理由による。油圧モータ８により発生した振動は、台座３ｅを介してベースプレート３全体に伝達され、爪ホルダ５から爪６へと伝達される。その結果、爪６は、水平・垂直方向に振動をする。なお、油圧モータ８は、基盤３ａに対して垂直方向に取り付けることも可能である。
【００１５】
ベースプレート３上方には、作業機のアーム５４と連結するための連結部９が備えられている。連結部９は、例えば、防振ゴム１０を介してベースプレート３と結合することが望ましい。起振部８で発生した振動を作業機のアーム側へ伝達しないようにするためである。軌道突き固め装置１は、一例として、連結部９に形成された２対の連結ピン挿入孔９ａ、９ｂに図示しない連結ピンを挿入して作業機のアーム５４、および、リンク部５６と結合される。なお、ベースプレート３と連結部９は、一体構造としたものであってもよい。
【００１６】
図２は、本軌道突き固め装置１に係る図１に示すＡ−Ａ線の破断面図であり、図３（ａ）は図２に示すＢ−Ｂ線の断面図であり、図３（ｂ）は（ａ）に示すレール１２および枕木１４の断面図である。図２を参照して、本実施形態に係る軌道突き固め装置１の爪６の構成について説明する。本実施形態では、一例として、爪６は５対配置されている。一本の枕木全体に係る道床バラストを一度に、より迅速、確実に突き固めるためである。
図２上で左から数えて、第１の爪と第２の爪、および第４の爪と第５の爪の間にレールを挟むように爪６が配置されている（図３も併せて参照）。爪６は、一例として、基盤３ａに溶接されている爪ホルダ５にボルト締めされている。したがって、爪６は、ベースプレート３と一体として固定されており、ベースプレート３とともに振動する。しかし、爪６は、開閉等の回動運動をする構成とはしていない点で、従来の軌道突き固め装置３０とは顕著に相違する。
なお、爪６は、道床バラスト２０と振動しながら接触し、損傷し易いため、容易に交換できるように取り付けられている。また、爪６は、本実施形態では、平板形状を採用しているが、道床バラスト２０に差し込み易く、かつ振動を道床バラスト２０に伝達できる形状であれば、先のとがったピンであってもよく、アングル等であってもよい。
【００１７】
また、本実施形態では、爪６を５対とした。枕木１４の中央部まで一度に突き固めができる構成としたものである。従来は、左右２対の爪で各レールごとに段取りをし直していたため、レールと枕木の交点部を重点に突き固めを行なっていた。従来は、前記のように、重量の関係で爪３２の本数に制限があったからである。しかし、本発明では、爪６の本数を増やしても重量はそれほど大きくならないため、１本の枕木１４全体に係る道床バラスト２０を強固に突き固めることができる爪６の本数を備えることができる。このため、請求項３に係る発明では、最良の形態として、爪６を４対または５対備えることとしている。ただし、請求項１に係る発明では、爪６は複数備えたものであれば、本発明の原理は達成されるものである。したがって、請求項１に係る発明では、爪６は、１対でも２対でも、それ以外でもよい。爪６の数量および配置は、枕木１４の形状や寸法に則して、適切な数量を適切な位置に配置することができる。
【００１８】
次に、軌道突き固め装置１の作用について説明する。
図４（ａ）は、図１に示すＹ矢視の側面図であり、図４（ｂ）はレール１２の断面図である。実際の突き固め作業を説明しながら、本軌道突き固め装置１の作用を説明する。本軌道突き固め装置１は、作業機のアーム５４に取り付けられる。作業機は軌道上を走行して、突き固めが必要な沈下した枕木１４部分へ移動する。まず、突き固めが必要な道床バラスト２０の上に予め新たなバラスト（砕石）を補充しておく。
次に、軌道突き固め装置１の油圧モータ８を起動して振動を発生させ、この振動により、爪６が振動している状態で作業機のアーム５４を操作して爪６を道床バラスト２０に挿入する。爪６を振動させると、振動させない場合に比べて挿入に要する力も少なくてすむからである。後記するように振動する爪６を挿入して、道床バラスト２０を振動させることにより、補充された前記バラスト（砕石）は、道床バラスト２０の間に侵入し、この振動だけで密度の高い強固な突き固められた状態を形成することができる。よって、沈下した枕木１４を元の正規の高さおよび位置に修復することができる。
【００１９】
ここで、振動する爪６を道床バラスト２０に挿入したときの本軌道突き固め装置１の軌道突き固めの原理について説明する。
一般に、道床バラスト２０は、形状も大きさも様々であるため、道床バラスト２０が敷設された状態では、隣接する個々のバラスト（砕石）は、相互に引っかかった状態で圧迫されて、その状態で保持されている。したがって、隣のバラスト同士の間隙が大きく、全体として密度の小さい状態を形成している。
しかし、本軌道突き固め装置１により振動する爪６をほぼ垂直に道床バラスト２０に挿入することにより、枕木１４の下の道床バラスト２０に振動を与えると、個々のバラストのそれぞれが振動するため、各バラストは移動しやすくなり、より安定した場所へ移動するようになる。具体的には、重力の作用により、より下方へ移動しようとする。その結果、各バラスト同士の間隙が小さくなり、密度が高く安定して突き固められた道床バラスト２０を形成することができる。よって、かかる原理が実現されることにより、道床バラスト２０に振動を与えるだけで、あたかも加圧力を作用させたかのように道床バラスト２０を突き固めることができる。
【００２０】
以上のように、本軌道突き固め装置１は、振動のみを利用して突き固め作業を行なうものであり、油圧シリンダ等による挟む機能を備える必要がないため、装置全体を軽量化できる。また、振動のみを利用するため、爪６の本数は何本であってもよいので枕木１４の大きさや突き固める位置等の影響を受けず自由度の高い設定が可能であり、一度に１本の枕木１４全体の道床バラスト２０を突き固めることができる。しかも、振動のみにより道床バラスト２０を突き固めるため、リンク機構を介さずに爪６を装着でき、効率よく振動を伝達できるとともに、沈み込みにくい強固な道床バラスト２０を形成することができる。
なお、列車が通過する際にもその振動により、前記と同様の現象が発生しているものと考えられる。したがって、突き固め作業においても予め振動による突き固めを行なうことにより、列車の振動による枕木１４の沈下を未然に防止することができる。したがって、沈み込みにくい強固な道床バラスト２０を形成することができる
【００２１】
さらに、本軌道突き固め装置１の作用を理解するため、従来の軌道突き固め装置３０との差異について言及する。従来の軌道突き固め装置３０においては、爪３２で挟んでその加圧力により突き固めるという技術思想に立脚しているものと考えられる。従来の軌道突き固め装置３０においても爪３２に振動を与えていたが、主として、爪３２を挿入しやすくするとともに、バラストの中で挟む動作を行ないやすくするためであると考えられる。前記のように、リンク機構を有するため、振動が吸収されてしまうことから、振動は突き固めを行なうことを目的とするものではなく、爪３２で挟む動作を行ないやすくするための手段であると考えるべきだからである。
また、爪３２で挟むときの加圧力を前記振動により、さらに高められることを期待しているものと考えられる。なぜなら、爪３２で挟んだ状態で振動させても、本軌道突き固め装置１のように垂直方向に爪３２を挿入したものではないため、個々のバラストが重力により下方へ移動する妨げになっていることから、本軌道突き固め装置１のようなバラストに振動を与えることによりバラストを下方へ移動させて、道床バラスト２０を突き固めるというメカニズムが実現されないからである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の軌道突き固め装置を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の本軌道突き固め装置に係る図１に示すＡ−Ａ線の一部破断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の軌道突き固め装置に係る図２に示すＢ−Ｂ線の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すレールおよび枕木の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の本軌道突き固め装置に係る図１に示すＹ方向矢視の側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すレールの断面図である。
【図５】従来の軌道突き固め装置を装着した作業機を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    軌道突き固め装置
３    ベースプレート
３ａ  基盤
３ｂ  基盤の折り曲げ部
３ｃ  リブ
３ｄ  リブの孔
３ｅ  台座
５    爪ホルダ
６    爪
８    起振部（油圧モータ）
８ａ  供給用ホース
８ｂ  排出用ホース
９    連結部
９ａ、９ｂ  連結ピン挿入孔
１０  防振ゴム
１２  レール
１４  枕木
２０  道床バラスト
【図１】
2005307557.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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