(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの両側側面にそれぞれ継目板を固定して、このレールの継目部分をこれらの継目板によって連結するレールの継目構造であって、
前記レールの側面と前記継目板の側面との間に、前記レールの継目部分を通電可能にする導電部を備え、
前記導電部は、亜鉛アルミ合金、合金鋳鉄又は鉄系焼結合金であり、前記レールの側面に側面全体を直接接触させること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項２】
請求項１に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面とが接触する接触部に挟み込まれる中間金属であること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項３】
請求項１に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面との間の間隙部に挟み込まれる中間金属であること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項４】
請求項１に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面とが接触する接触部に挟み込まれるとともに、前記レールの側面と前記継目板の側面との間の間隙部に挟み込まれる中間金属であること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のレールの継目構造において、
前記中間金属は、前記間隙部の一部に挟み込まれていること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項６】
請求項５に記載のレールの継目構造において、
前記中間金属は、前記レールの側面と前記継目板の側面との接触面以外の表面に耐食用有機材料層を備えること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記継目板の側面に貼り合わされていること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項８】
請求項１に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記レールの側面に形成され、前記継目板の側面に形成されためっき層と接触するめっき層であること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、
前記導電部の側面と前記継目板の側面との間に絶縁部を備えること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１０】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、
前記導電部の側面と前記継目板の側面との間と、前記レールの側面と前記継目板の側面とが接触する接触部の間とに絶縁部を備えること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記継目板と同じ長さであること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記レールの継目部分で分離されていること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、分離された部分がリード線で接続されていること、
を特徴とするレールの継目構造。
【請求項１４】
請求項１２に記載のレールの継目構造において、
前記導電部は、前記レールに前記継目板を固定する継目板ボルトを挿入する継目孔部分で分離されていること、
を特徴とするレールの継目構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レールの両側側面にそれぞれ継目板を固定して、このレールの継目部分をこれらの継目板によって連結するレールの継目構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来のレールの継目構造の平面図である。図１７は、従来のレールの継目構造の縦断面図である。図１８は、従来のレールの継目構造におけるレールボンドの外観図である。なお、図１６では、軌道を構成する平行な一対のレールのうち一方のみを図示し、他方については図示を省略する。また、図１７では、レールの継目構造を構成する２枚の継目板のうち一方のみを図示し、他方については図示を省略する。
【０００３】
従来のレールの継目構造１０１は、図１６及び図１７に示すように、間隔を開けて端面が互いに突き合わされたレール１０２と、このレール１０２の両側側面１０２ａにそれぞれ固定された継目板１０３と、レール１０２の側面１０２ａに継目板１０３の側面１０３ａを締結する継目ボルト及びナットなどからなる締結部材１０４と、レール１０２間の電気的接続を良好にするために側面１０２ａに固定されるレールボンド１０５，１０６などから構成されている。従来のレールの継目構造１０１では、図１７に示すように、側面１０２ａと側面１０３ａとが接触部１０２ｂ，１０２ｃ，１０３ｂ，１０３ｃで接触している。ここで、接触部１０２ｂは、レール１０２の頭部首下（頭部あご）であり、接触部１０３ｂは継目板１０３の頭部であり、接触部１０２ｃはレール１０２の底部上面であり、接触部１０３ｃは継目板１０３の底部下面である。
【０００４】
レールボンド１０５，１０６は、軌道を移動する列車の存在を検出する軌道回路や、電車線から列車に供給された電流を変電所に戻す帰線路を構成するためにレールの継目部分に取り付けられており、レール１０２間を通電可能な状態にする。レールボンド１０５，１０６は、いずれも略同一構造であり、以下ではレールボンド１０５について説明する。
【０００５】
レールボンド１０５は、図１８に示すように、軟銅線をより合わせた導体１０５ａと、この導体１０５ａの端部に取り付けられた保護導体１０５ｂ，１０５ｃと、この保護導体１０５ｂ，１０５ｃに取り付けられた端子１０５ｄ，１０５ｅとを備えている。レールボンド１０５の取付方法には、溶接による溶接ボンド方式や接線子ボルトなどの端子による圧縮端子ボンド方式があり、一般的にはガス溶接又はアセチレン溶接によって端子１０５ｄ，１０５ｅを側面１０２ａにろう付けする溶接ボンド方式が使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレールの継目構造１０１では、まくら木下に道床バラストをつき入れるつき固めなどの補修作業時に、レールボンド１０５，１０６のリード線部分を切断したりろう付け部分が剥がれるなどの回路断線事故が発生するおそれがある。その結果、保守に多大な労力がかかり保守費用が負担になっていた。また、従来のレールの継目構造１０１では、レールボンド１０５，１０６を側面１０２ａにろう付けする作業が必要であり、取付作業が煩雑で作業時間が長くなっていた。
【０００７】
この発明の課題は、取付作業が容易で保守の低減を図ることができるレールの継目構造を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、レール（２）の両側側面（２ａ）にそれぞれ継目板（３）を固定して、このレールの継目部分をこれらの継目板によって連結するレールの継目構造であって、前記レールの側面と前記継目板の側面（３ａ）との間に、前記レールの継目部分を通電可能にする導電部（５，７，９，１１，１３，１５ａ，２１，２３，２７）を備え、前記導電部は、亜鉛アルミ合金、合金鋳鉄又は鉄系焼結合金であり、前記レールの側面に側面全体を直接接触させることを特徴とするレールの継目構造（１，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面とが接触する接触部（２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃ）に挟み込まれる中間金属（５）であることを特徴とするレールの継目構造（１）である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面との間の間隙部（Ａ）に挟み込まれる中間金属（７）であることを特徴とするレールの継目構造（６）である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側面と前記継目板の側面とが接触する接触部に挟み込まれるとともに、前記レールの側面と前記継目板の側面との間の間隙部に挟み込まれる中間金属（９）であることを特徴とするレールの継目構造（８）である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載のレールの継目構造において、前記中間金属は、前記間隙部の一部に挟み込まれていることを特徴とするレールの継目構造（１０）である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載のレールの継目構造において、前記中間金属は、前記レールの側面と前記継目板の側面との接触面以外の表面に耐食用有機材料層（１１ｃ）を備えることを特徴とするレールの継目構造である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記継目板の側面に貼り合わされていることを特徴とするレールの継目構造（１２）である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記レールの側面に形成され、前記継目板の側面に形成されためっき層（１５ｂ）と接触するめっき層（１５ａ）であることを特徴とするレールの継目構造（１４）である。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部の側面（１１ｂ）と前記継目板の側面との間に絶縁部（１７）を備えることを特徴とするレールの継目構造（１６）である。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部の側面（９ｂ）と前記継目板の側面との間と、前記レールの側面と前記継目板の側面とが接触する接触部の間とに絶縁部（１９）を備えることを特徴とするレールの継目構造（１８）である。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記継目板と同じ長さであることを特徴とするレールの継目構造（２０）である。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記レールの継目部分で分離されていることを特徴とするレールの継目構造（２２）である。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、分離された部分がリード線（２５）で接続されていることを特徴とするレールの継目構造（２４）である。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項１２に記載のレールの継目構造において、前記導電部は、前記レールに前記継目板を固定する継目板ボルトを挿入する継目孔（３ｄ）部分で分離されていることを特徴とするレールの継目構造（２６）である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るレールの継目構造の平面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。以下では、図１６及び図１７に示す部材と同一の部材については、対応する番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２４】
レールの継目構造１は、レール２の両側側面２ａにそれぞれ継目板３を固定して、このレール２の継目部分をこれらの継目板３によって連結した構造である。レールの継目構造１は、図１及び図２に示すように、レール２と、継目板３と、締結部材４と、導電部５などから構成されており、レール２の側面２ａと継目板３の側面３ａとの間に導電部５を備える。
【００２５】
導電部５は、レール２の継目部分を通電可能にする部分である。導電部５は、図２に示すように、側面２ａに側面５ａ全体を直接接触させた状態で、側面２ａと側面３ａとが接触する接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃに挟み込まれる中間金属である。導電部５は、例えば、無酸素銅、アルミ青銅、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛アルミ合金、機械構造用炭素鋼鋼材、合金鋳鉄、ステンレス鋼、鉄系焼結合金などである。導電部５は、薄板状に形成されており、導電部５の高さは継目板３の高さと略同一であり、導電部５の厚さは略均一である。導電部５の側面形状は、側面２ａと側面５ａ全体とが密着するように、側面２ａの形状と略同一形状に形成されている。
【００２６】
次に、この発明の第１実施形態に係るレールの継目構造の作用を説明する。
図２に示すように、側面２ａに側面５ａを位置決めして接触させた状態で、接触部２ｂ，２ｃと接触部３ｂ，３ｃとの間で導電部５を挟み込むように継目板３を装着する。そして、締結部材４によってレール２に継目板３を締結すると、側面５ａ全体と側面２ａとが密着する。その結果、図１に示すように、レール２を流れる帰線電流と信号電流とがレール２から導電部５を通じて継目板３に矢印方向に流れるとともに、この継目板３から導電部５を通じてレール２に流れて、レール２の継目部分が通電可能な状態になる。
【００２７】
この第１実施形態に係るレールの継目構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、側面２ａと側面３ａとの間にレール２の継目部分を通電可能にする導電部５を備える。このため、図１６に示すレールボンド１０５，１０６及びこれらを取り付けるためのろう付けや接線子ボルトなどを必要としない軌道回路と帰線路とを構成することができる。その結果、レールボンド１０５，１０６のリード線部分の切断やろう付け部分の剥がれなどの回路断線事故が防止されて保守の低減を図ることができる。
【００２８】
(2) この第１実施形態では、側面２ａに側面５ａ全体が直接接触する。その結果、側面２ａに側面５ａを部分的に接触させる場合や接着剤などを使用して貼り付ける場合に比べて、導電率を高くすることができるとともに、継目板３や導電部５などの交換時に接着剤を側面２ａ，５ａから除去する手間が省けて作業性を向上させることができる。
【００２９】
(3) この第１実施形態では、導電部５は側面２ａと側面３ａとが接触する接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃに挟み込まれる中間金属である。その結果、レールの継目構造の基本構成を変更せずにレールボンド１０５，１０６を省略することができるとともに、接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃに中間金属を挟み込む簡単な取付作業で済むために作業性を向上させることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
このレールの継目構造６は、図３に示すように、側面２ａと側面３ａとの間の間隙部（空間部）Ａに導電部７が挟み込まれている。導電部７は、側面２ａに側面７ａ全体が直接接触し、側面３ａに側面７ｂ全体が直接接触する中間金属である。導電部７の側面形状は、側面２ａに側面５ａが嵌合し側面３ａに側面５ｂが嵌合して、側面２ａ，３ａに側面５ａ，５ｂ全体が密着するように、側面２ａ，３ａの形状と略同一形状に形成されている。この第２実施形態では、第１実施形態に比べて導電部７の接触面積が広くなり導電率がより一層向上するとともに、側面２ａや側面３ａに導電部７を容易に位置決めして取り付けることができる。
【００３１】
（第３実施形態）
図４は、この発明の第３実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
このレールの継目構造８は、図４に示すように、接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃと間隙部Ａとに導電部９が挟み込まれている。導電部９は、図２に示す導電部５と図３に示す導電部７とを一体にした中間金属である。この第３実施形態では第１実施形態及び第２実施形態に比べて導電部９の接触面積が広くなり導電率がより一層向上する。
【００３２】
（第４実施形態）
図５は、この発明の第４実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
このレールの継目構造１０は、図５に示すように、間隙部Ａの一部に導電部１１が挟み込まれている。導電部１１は、側面２ａと側面３ａとが略平行になる位置に挟み込まれた中間金属である。導電部１１は、断面が略四角形状であり、導電部１１の厚さは間隙部Ａの幅と略同一に形成されている。導電部１１は、側面２ａ，３ａと接触する接触面１１ａ，１１ｂを有し、この接触面１１ａ，１１ｂ以外の表面にエポキシ樹脂、塩化ビニル及びポリエチレンなどの有機材料からなる耐食用有機材料層１１ｃが形成されている。耐食用有機材料層１１ｃは、全部又は一部を省略してもよい。この第４実施形態では、第２実施形態及び第３実施形態に比べて製造が容易で製造コストが安価になるとともに、コンパクトで取付作業が容易であり、防食効果を向上させることができる。
【００３３】
（第５実施形態）
図６は、この発明の第５実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
このレールの継目構造１２は、図６に示すように、導電部１３が継目板３に貼り合わされている。導電部１３は、図３に示す導電部７と略同一形状であり、レール２の側面２ａに側面１３が接触する中間金属である。導電部１３は、側面３ａに側面１３ｂを鍛接、鋳込、溶接などすることで継目板３に貼り合わされており、継目板３と導電部１３とが貼り合わされたクラッド構造である。この第５実施形態では、側面２ａと側面１３ａとが一面で接触するため、第１実施形態〜第４実施形態に比べてより一層耐食性を向上させることができる。
【００３４】
（第６実施形態）
図７は、この発明の第６実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
このレールの継目構造１４は、図７に示すように、側面２ａと側面３ａとに亜鉛めっきなどによって導電部１５が形成されており、この導電部１５はめっき層１５ａ，１５ｂから構成されている。この第６実施形態では、めっき層１５ａ，１５ｂの一部が接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃで直接接触するため、第５実施形態に比べて導電率が向上し耐食性を向上させることができる。
【００３５】
（第７実施形態）
図８は、この発明の第７実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
このレールの継目構造１６は、図８に示すように、側面１１ｂと側面３ａとの間に絶縁性テープなどからなる絶縁部１７を備える。絶縁部１７は、帰線電流と信号電流とが導電部１１から継目板３に流れるのを防止して、これらの電流がレール２から導電部１１を通じてレール２に流れるようにする。この第７実施形態では、ショットブラストをかけた錆のない新品の継目板３を使用することが好ましい。この第７実施形態では、側面１１ｂと側面３ａとの間が絶縁されているので、第１実施形態〜第６実施形態に比べてレール２と継目板３との防食効果を向上させることができる。
【００３６】
（第８実施形態）
図９は、この発明の第８実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
このレールの継目構造１８は、図９に示すように、側面９ｂと側面３ａとの間と接触部２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃの間とに絶縁性テープなどからなる絶縁部１９が形成されている。この第８実施形態では、レール２と継目板３とが直接接触するのを絶縁部１９が阻止し、帰線電流と信号電流とが導電部９から継目板３に流れるのを完全に防止するので、第７実施形態に比べてより一層防食効果を向上させることができる。
【００３７】
（第９実施形態）
図１０は、この発明の第９実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。
このレールの継目構造２０は、図１０に示すように、継目孔と対応する位置に貫通孔２１ａを有する導電部２１が継目板３と同じ長さである。この第９実施形態では、導電部２１の長さ方向の全域が側面２ａ，３ａと接触するために接触面積が広くなり導電率を向上させることができる。
【００３８】
（第１０実施形態）
図１１は、この発明の第１０実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。このレールの継目構造２２は、図１０に示すように、貫通孔２３ａを有する導電部２３がレール２の継目部分（継目板３の中央部）で分離されている。この第１０実施形態では、継目部分を列車が走行するときに導電部２３の中央部に荷重が加わらず応力集中が発生しないため継目部の破損を防止することができる。
【００３９】
（第１１実施形態）
図１２は、この発明の第１１実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。このレールの継目構造２４は、図１２に示すように、導電部２３の分離された部分がリード線２５で接続されているため、継目板３の導電率が低下したときにこのリード線２５を補助的な導電部として利用することができる。
【００４０】
（第１２実施形態）
図１３は、この発明の第１２実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。このレールの継目構造２６は、図１３に示すように、レール２に継目板３を固定する継目板ボルトを挿入する継目孔３ｄとレール２の継目部分とで導電部２７が分離されている。この第１２実施形態では、継目部分を列車が走行するときに導電部２７に荷重が加わるのを防止することができる。
【００４１】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この第１実施形態〜第１２実施形態では、Ｉ型継目板を例に挙げて説明したが、Ｌ型継目板や短冊型継ぎ目板などについてもこの発明を適用することができる。また、この第１実施形態〜第１２実施形態では、中間金属以外の導電性樹脂などを使用することができる。さらに、この第３実施形態では、図４に示す間隙部Ａにおける導電部９の一部を、図５に示す導電部１１に代えてもよい。
【００４２】
【実施例】
次に、この発明の実施例について説明する。
図１４は、この発明の実施例に係るレールの取付構造の小型試験片による評価方法を説明するための試験工程図である。
（材料の選定（Ｓ１００））
中間金属を選定する場合には、レールと継目板の材質が鉄系材料であるため、鉄(Fe)よりもイオン化傾向が大きく、鉄を腐食させ難い材料を選定する必要がある。実用的な材料としては、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)が選定され、使用するにあたってはこれらの合金系が実用的である。また、鉄よりもイオン化傾向が小さい材料であっても、銅(Cu)などは導電性が良いので試験用として確認する必要があり、同じ鉄系材料であって材質の異なるものも一緒に選定した。中間金属には、銅系材料として無酸素銅(Cu)とアルミ青銅(Cu-Al合金)、アルミニウム系材料としてアルミニウム合金(A2024,A3003,A5052,A6061)、亜鉛系材料として亜鉛(Zn)と亜鉛アルミ合金(Zn-Al合金)、鉄系材料として機械構造用炭素鋼鋼材(S45C)、合金鋳鉄(NHF)、ステンレス鋼(SUS304)及び鉄系焼結合金(TF5A)を選定した。中間金属の機械的特性について引張試験とビッカース硬さ試験とを行ったところ、中間金属の引張強さと硬さ値はいずれの中間金属もレールに比べて低かった。
【００４３】
（小型試験片の製作（Ｓ１１０））
実物大試験片を製作する前に、基礎的なデータを得るために小型試験片を製作した。Ｌ型試験片は、薄板状に加工したレール、中間金属及び継目板を重ね合わせて絶縁性プラスチックのなべ子ねじで固定した小型試験片である。Ｈ型試験片は、Ｌ型試験片と略同一構造であり、薄板状に加工したレール、継目板及び中間金属の両側側面に切欠部を有する小型試験片である。レールには、新幹線用の普通レール(JIS-E1101)の６０ｋｇレールを使用し継目板にはレールを代用した。
【００４４】
（腐食試験（Ｓ１２０））
腐食試験には、強酸や強アルカリを用いる方法があるが実際の使用条件を考慮し、架線金具の腐食試験などで用いる塩水噴霧試験方法(JIS-Z2371)によって試験片の耐食性を短期間に調べた。塩水噴霧試験は、試験溶液５±０．５％塩化ナトリウム水溶液（ｐＨ６．５〜７．２）、試験温度４５°Ｃ、試験時間５００時間で行った。
【００４５】
（外観調査（Ｓ１３０））
腐食試験後の試験片の状態を観察して、腐食による外観状態の変化を調査した。その結果、試験片は、いずれも激しく腐食が進行し全体が錆で覆われていた。銅系材料については、レールの部分は腐食が大きく進行していたが、中間金属の状態はいずれもレールとの接触部が良好な状態であった。アルミニウム系材料については、レールの部分は腐食が大きく進行しており、中間金属の状態はいずれも白い腐食性生物ができて大きく腐食していた。亜鉛系材料については、レールの部分は腐食が大きく進行していたが、中間金属の状態はいずれもレールとの接触部が良好な状態であった。しかし、試験片の側面では材料の一部が失われていた。鉄系材料については、レールの部分は腐食が大きく進行していたが、中間金属の状態はいずれもレールとの接触部が良好な状態であった。特に、合金鋳鉄は、レールとの接触部外側が腐食して密着性がでてせきとなっており、中心部には腐食が認められず良好な状態であった。
【００４６】
（重量測定（Ｓ１４０））
腐食試験後の試験片の腐食減量を測定して、腐食による各試験片の重量変化を調査した。Ｈ型試験片について、各試験片の酸化物を除去した後に重量を測定して腐食減量を求めた。その結果、試験片の表面積が小さく試験期間が短いため、亜鉛と鉄系焼結合金の一部を除き大幅な重量変化は見られなかった。傾向としては、中間金属が鉄系材料とステンレスである場合には腐食減量が小さかった。
【００４７】
（金属組織観察（Ｓ１５０））
腐食試験後のレールと中間金属の金属組織を観察して、腐食による各試験片の金属組織の変化を調査した。銅系材料については、中間金属の状態はいずれもレールとの接触部が最も良好であったが、レールの状態は表面で腐食が大きく進行し、中間金属との接触部分でも腐食が多い状態であった。アルミニウム系材料については、レール及び中間金属の状態はいずれの材料も腐食が大きく進行していた。亜鉛系材料についてはレールは表面の部分で腐食が大きく進行しているが、中間金属との接触部分は良好であった。鉄系金属については、レールは表面の部分で腐食が大きく進行しているが、中間金属との接触部分は合金鋳鉄が良好である。中間金属の状態は、いずれもレールとの接触部において良好であった。
【００４８】
（電気抵抗測定（Ｓ１６０））
中間金属が挟み込まれた状態で腐食試験後のレールと継目板との間に電気を流して試験片の電気抵抗を測定し、腐食による試験片の接触電気抵抗の変化を調査した。測定装置は、テスタの１Ωレンジと１０００Ｖ絶縁抵抗計を使用した。試験片の形状に関わらず全体的に高い抵抗値であるが、亜鉛アルミ合金と合金鋳鉄が腐食環境の中で抵抗が小さかった。
【００４９】
（引張試験（Ｓ１７０））
腐食試験後の試験片の引張強さを測定し、腐食による各試験片の引張強さの変化を調査した。重量測定後のＨ型試験片について引張試験を行って最大荷重を求め、新品の最大荷重に対する腐食試験後の最大荷重減少率を求めた。新品の最大荷重は平均値を用いた。その結果、中間金属については、無酸素銅、アルミ青銅及びステンレスの最大荷重減少率が小さく、亜鉛と合金鋳鉄がレールに対する腐食性が小さかった。
【００５０】
（材料の評価（Ｓ１８０））
腐食試験の結果からレールに対する腐食性が少なく、電気的特性の良好な材料を重要な要因と考えると、亜鉛アルミ合金と合金鋳鉄を優れた中間金属の材料として選定した。また、その次に優れた中間金属の材料として、レールに対する腐食性は大きいが耐食性がよいアルミ青銅、ステンレス鋼及び鉄系焼結合金を選定した。
【００５１】
図１５は、この発明の実施例に係るレールの取付構造の大型試験片による評価方法を説明するための試験工程図である。
（大型試験片の製作（Ｓ２００））
大型試験片として、TYPE I〜IIIの３種類の形状について実物大試験片を製作した。TYPE Iは、第４実施形態（耐食用有機材料層１１ｃは省略）と第１２実施形態とを組み合わせた形状であり、TYPE IIは第２実施形態と第１２実施形態とを組み合わせた形状であり、TYPE IIIは第２実施形態と第１０実施形態とを組み合わせた形状である。合金鋳鉄については、TYPE II,IIIの形状が複雑で加工が難しいため簡単な形状のTYPE Iのみを製作した。亜鉛アルミ合金については、加工性は特に問題とはならないため全てのTYPE I〜IIIを製作した。製作後の試験片には、表面に大きな割れや欠陥などの異常が認められなかった。大型試験片の組立には、実物の６０ｋｇレール（１ｍ）２本、継目板２枚、継目板ボルト及びナットを使用し、レールと継目板は新品のものにショットブラストをかけ、組立前に表面を脱脂して汚れと油分とを取り除いた。そして、中間金属の隅部に瞬間接着剤を塗布して継目板に仮止めして、継目板ボルト及びナットを５００Ｎ・ｍのトルクで締め付けて組み立てた。
【００５２】
（腐食試験（Ｓ２１０））
大型試験片を塩水噴霧が可能な恒温室に設置し、交流電流２５０Ａを通電しながら塩水を噴霧した。腐食試験は、塩水濃度５％、１８リットル／日の割合で７日間行った。
【００５３】
（振動基礎試験（Ｓ２２０））
列車走行による振動が大型試験片に与える影響を明らかにするために、腐食試験後の大型試験片を用いて振動試験を行い、インサート材の破壊の有無、信号や電気抵抗などの変化を調べた。振動基礎試験は、継目部分の中央部に列車荷重が繰り返し負荷されるモデルを想定して、油圧及び電気油圧式疲労試験機を用いて繰り返し３点曲げ試験を行った。継目部分の発生応力は、列車の輪重、速度、まくら木による支持方法、遊間、継目部の段違い量、継目板ボルトの緊締量及び継目板の摩擦程度などによって異なるため、実際の使用条件による継目部分の力学的条件を室内試験で忠実に再現することは難しい。このため、この振動基礎試験では、実際の線路と同じような荷重条件を設定せずに、新幹線の一般軌道上での輪重を試験荷重と考えて試験した。試験荷重は、新幹線の一般軌道における輪重が列車速度２００ｋｍ／ｈまでは約７８．４ｋＮ（８．０ｔｏｎ）と略一定であるため、この輪重のさらに２５％増しの９８ｋＮ（１０ｔｏｎ）に設定した。振動基礎試験は、全試験片が折損することなく初期の目標繰り返し数である３００万回まで行った。
【００５４】
（外観調査（Ｓ２３０））
腐食試験前、腐食試験後及び振動基礎試験後の大型試験片の外観を観察した。その結果、腐食試験後の大型試験片については、全体が激しく腐食しているが、継目板との接合部には外観的に大きな異常は認められず、振動基礎試験後の大型試験片についても特に異常は認められなかった。
【００５５】
（電気抵抗測定（Ｓ２４０））
腐食試験前、腐食試験後及び振動基礎試験後の大型試験片の電気抵抗を測定した。電気抵抗は、組み立てた試験片（長さ１ｍ＋１ｍ）の端部から５ｃｍの位置に設けられた電流端子用の孔と孔との間（測定間距離１９０ｃｍ）で測定した。表１は、大型試験片の電気抵抗の測定結果である。
【００５６】
【表１】
0003904948.tif 000002
【００５７】
電気抵抗は、表１に示すように、腐食試験後及び振動基礎試験後でμΩレベルであり、全ての大型試験片が振動基礎試験後に増加した。材質による変化では、亜鉛アルミ合金のほうが合金鋳鉄よりも電気抵抗が小さく、形状による違いではTYPE IIIが最も電気抵抗が小さかった。電気抵抗増加率では、亜鉛アルミ合金のTYPE Iが一番増加率が小さく合金鋳鉄のTYPE Iが二番目に増加率が小さかった。
【００５８】
（軌道回路としての評価（Ｓ２５０））
腐食試験前、腐食試験後及び振動基礎試験後の大型試験片のインピーダンスを測定して、このインピーダンスの変化を評価した。測定方法は、大型試験片を含む継目板で接続された短レールの両端に２００ｍＡ程度の電流を流し、このときの電流値、電圧値、電流の位相及び電圧の位相を測定してインピーダンスを算出した。周波数は、５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの間で測定した。各大型試験片とも１ｋＨｚでは、腐食試験前は２．５〜３．０ｍΩ、腐食試験後は６．５〜７．３ｍΩ、振動基礎試験後は５．９〜７．０ｍΩであった。インピーダンス値の関係は、腐食試験前＜腐食試験後≒振動基礎試験後であった。腐食試験前後のインピーダンス値の増加は、各大型試験片とも１ｋＨｚにおいて５ｍΩ以内であり、１０ｋＨｚにおいて４０ｍΩ程度であった。また、同一状態における各大型試験片間でのインピーダンス値に差異は殆ど見られなかった。
【００５９】
試作した大型試験片が腐食試験後又は振動基礎試験後に軌道回路に与える影響を、新幹線のＡＴＣにおいて使用される帯域である１ｋＨｚにおける受信端電圧の減衰量及び短絡電流の減少量で評価した。１ｋＨｚにおける腐食試験後又は振動基礎試験後のインピーダンス値は、各大型試験片とも５．９ｍΩ〜７．３ｍΩと１０．０ｍΩ以下であった。２５ｍの短尺レールで４００ｍの軌道回路を構成したときの継目板部分の抵抗値による受信端電圧の減衰値をシミュレーション計算すると、継目板の抵抗値が１０．０ｍΩのときの受信端電圧の減衰値は僅か０．１９ｄＢである。その結果、腐食後及び振動後において１ｋＨｚ付近を用いる軌道回路の受信レベルに与える影響は、いずれの大型試験片についても殆どないと考えられる。
【００６０】
また、同じ条件で列車による短絡電流値をシミュレーション計算すると、継目板の抵抗値が０ｍΩのときの短絡電流値が１７６４．７ｍＡであるのに対して、継目板の抵抗値が１０ｍΩのときは１７２３．０ｍＡであり、０ｍΩのときに比べて２．４％の減少であった。その結果、腐食後及び振動後において１ｋＨｚ付近を用いる軌道回路の短絡電流に与える影響は、いずれの大型試験片についても殆どないと考えられる。
【００６１】
（帰線回路としての評価（Ｓ２６０））
き電回路から見た場合に、レールは帰線回路としての役割を持っており、継目部分の抵抗は電圧降下に大きな影響を与えるため、継目部分の抵抗は小さいほうが望ましい。試料のレール（６０ｋｇ／ｍ）の電気抵抗を測定すると２２．０μΩ／ｍであった。組立品（２ｍ）の継目部における抵抗増の最大値は、振動基礎試験後の合金鋳鉄の１０．５μΩであり、試料のレールの１ｍにおける抵抗の約半分であり、その他の大型試験片の抵抗増はこれ以下であり非常に小さな値であった。また、継目部分の接触状況を類推するために、直流電流１０００Ａを１分間組立品に通電して継目部分の温度を測定した。継目部分の接触状態が点接触などになっていれば発熱すると考えられるが、腐食試験前、腐食試験後及び振動基礎試験後のいずれにおいても温度の上昇は認められず、良好な結果であった。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、レールの側面と継目板の側面との間で接触して、レールの継目部分を通電可能にする導電部を備え、この導電部はレールの側面に側面を直接接触させるので、取付作業が容易で保守の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係るレールの継目構造の平面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図３】この発明の第２実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図４】この発明の第３実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図５】この発明の第４実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図６】この発明の第５実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図７】この発明の第６実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図８】この発明の第７実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図９】この発明の第８実施形態に係るレールの継目構造の縦断面図である。
【図１０】この発明の第９実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。
【図１１】この発明の第１０実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。
【図１２】この発明の第１１実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。
【図１３】この発明の第１２実施形態に係るレールの継目構造の側面図である。
【図１４】この発明の実施例に係るレールの取付構造の小型試験片による評価方法を説明するための試験工程図である。
【図１５】この発明の実施例に係るレールの取付構造の大型試験片による評価方法を説明するための試験工程図である。
【図１６】従来のレールの継目構造の平面図である。
【図１７】従来のレールの継目構造の縦断面図である。
【図１８】従来のレールの継目構造におけるレールボンドの外観図である。
【符号の説明】
１，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６  レールの継目構造
２  レール
２ａ  側面
２ｂ，２ｃ  接触部
３  継目板
３ａ  側面
３ｂ，３ｃ  接触部
３ｄ  継目孔
４  締結部材
５，７，９，１１，１３，１５，２１，２３，２７  導電部
５ａ，７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂ，１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ  側面
１１ｃ  耐食用有機材料層
１５ａ，１５ｂ  めっき層
１７，１９  絶縁部
Ａ  間隙部
【図１】
0003904948.tif 000003
【図２】
0003904948.tif 000004
【図３】
0003904948.tif 000005
【図４】
0003904948.tif 000006
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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