(57)【要約】【課題】  弾性バラスト軌道における高さ調整コンクリートの打設体積を減らす。【解決手段】  コンクリート床版上に直接、或いはコンクリート床版上に設けられた高さ調整コンクリート（１０）上に、下面の一部に弾性材を取り付けたマクラギ（１１）を設置してレール（１２）を締結する軌道構造において、マクラギのテーパー部に設けられ、前記コンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに取り付けられてマクラギを固定する移動防止部材（２０）を備え、前記移動防止部材は、その下部がコンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに埋め込まれてマクラギからの水平荷重を受け止める構造としたものである。【選択図】      図１
2016008456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート床版上に直接、或いはコンクリート床版上に設けられた高さ調整コンクリート上に、下面の一部に弾性材を取り付けたマクラギを設置してレールを締結する軌道構造において、マクラギのテーパー部に設けられ、前記コンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに取り付けられてマクラギを固定する移動防止部材を備え、前記移動防止部材は、その下部がコンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに埋め込まれてマクラギからの水平荷重を受け止める構造としたことを特徴とする弾性バラスト軌道構造。
【請求項２】
前記移動防止部材は、マクラギのテーパー部に当接することを特徴とする請求項１記載の弾性バラスト軌道構造。
【請求項３】
前記高さ調整コンクリートは、マクラギ下面より低い位置、或いはマクラギ下面の位置まで打設したことを特徴とする請求項１または２記載の弾性バラスト軌道構造。
【請求項４】
前記弾性マクラギ軌道に、吸音バラストを、バラスト軌道と同程度の騒音低減効果が得られる各粒径の粒形物に対する必要厚さをＤk （ｋ＝１〜ｎ）、全体の散布厚をＤ、全体の散布厚Ｄに対する各粒径の粒形物の散布厚の割合（成分割合）をａk としたとき、
n
Σ akＤ／Ｄk≧１
k=1
となるように各粒径の粒形物を混合して敷き詰めたことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の弾性バラスト軌道構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高さ調整コンクリートの打設体積を減らした弾性バラスト軌道構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性バラスト軌道は、スラブ軌道と同様にメンテナンスミニマムを目指した軌道であり、弾性材と吸音バラストの効果によりバラスト軌道なみの低騒音、低振動性能を有している。また、そのライフサイクルコストはスラブ軌道、バラスト軌道に比べ大幅に低減される。その構造はマクラギを高さ調整コンクリートにより線路方向、線路直角方向において固定しているため、軌道変位が少なく、保守を大幅に低減することが可能である。以下、従来の弾性バラスト軌道構造について概略説明する。
【０００３】
図１０は弾性バラスト軌道構造を説明する図で、図１０（ａ）は軌道の平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
コンクリート床版または路盤コンクリート（図示せず）上に打設される高さ調整コンクリート７はマクラギ１の両端側領域にだけ施工され、マクラギの両端がここに一定深さ埋め込まれ、線路方向及び線路直角方向に移動しないように固定される。レール２はマクラギ１に取り付けたタイプレート３上に施工され、マクラギ１と高さ調整コンクリート７との間には間隔材6、レール２の下方に相当する位置には弾性材５が設けられ、軌道の周囲には吸音バラストが敷き詰められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の弾性バラスト軌道は、マクラギを高さ調整コンクリート内に埋め込む構造であり、マクラギに作用する線路直角方向の水平力を受け止める構造として高さ調整コンクリートの両端に凸状の肩部８を形成し、この肩部をマクラギの端部に掛ける構造及び、マクラギに作用する線路方向の水平力を受け止める構造として、隣接するマクラギ間の高さ調整コンクリートをマクラギ下面よりｈだけ高い位置まで形成し、この部分にマクラギの側部を掛ける構造となっている。しかし、線路直角方向の水平力を受ける肩部の機能上、肩部８の幅Ｗを一定以上確保する必要及び、線路方向の水平力を受ける機能上、隣接するマクラギ間の高さ調整コンクリートをマクラギ下面より高くする必要があり、肩部やマクラギ間の高さ調整コンクリートの体積を減らし、弾性バラスト軌道の建設費を削減したり、吸音バラストをより多く散布して吸音効果を上げるという方策が困難である。
積雪地域においては、レール上面Ｘ−Ｘより下の空間は列車によって押しのけられた雪を貯める空間（貯雪スペース）として利用しているが、高さ調整コンクリートの体積が大きいとこの貯雪スペースが少なくなるため積雪地域では使いにくい。 
また、高さ調整コンクリートの上端がマクラギ部分とマクラギの間の部分で異なっているため、コンクリート打設用の型枠が複雑で建設費用が嵩んでしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決しようとするもので、高さ調整コンクリートの使用量を減らすことを目的とする。
本発明は、コンクリート床版上に直接、或いはコンクリート床版上に設けられた高さ調整コンクリート上に、下面の一部に弾性材を取り付けたマクラギを設置してレールを締結する軌道構造において、マクラギのテーパー部に設けられ、前記コンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに取り付けられてマクラギを固定する移動防止部材を備え、前記移動防止部材は、その下部がコンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに埋め込まれてマクラギからの水平荷重を受け止める構造としたことを特徴とする。
また、本発明は、前記移動防止部材が、マクラギのテーパー部に当接することを特徴とする。
また、本発明は、前記高さ調整コンクリートが、マクラギ下面より低い位置、或いはマクラギ下面の位置まで打設したことを特徴とする。
また、本発明は、前記弾性マクラギ軌道に、吸音バラストを、バラスト軌道と同程度の騒音低減効果が得られる各粒径の粒形物に対する必要厚さをＤk （ｋ＝１〜ｎ）、全体の散布厚をＤ、全体の散布厚Ｄに対する各粒径の粒形物の散布厚の割合（成分割合）をａk としたとき、
n
Σ akＤ／Ｄk ≧１
k=1
となるように各粒径の粒形物を混合して敷き詰めたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、コンクリート床版上に直接、或いはコンクリート床版上に設けられた高さ調整コンクリート上に、下面の一部に弾性材を取り付けたマクラギを設置してレールを締結する軌道構造において、マクラギのテーパー部に設けられ、コンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに取り付けられてマクラギを固定する移動防止部材を備え、前記移動防止部材は、その下部がコンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに埋め込まれてマクラギからの線路方向、線路直角方向の荷重を受け止める構造としたことで、高さ調整コンクリートの使用量を減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】移動防止部材を用いた基本構造を示す図である。
【図２】移動防止部材の例を説明する図である。
【図３】移動防止部材の他の例を説明する図である。
【図４】各種粒形物吸音材の吸音率の測定結果を示す図である。
【図５】騒音スペクトルを示す図である。
【図６】騒音低減効果を説明する図である。
【図７】異なる粒径のものを敷き詰めたときの騒音低減効果を説明する図である。
【図８】粒径ごとの必要厚さを示す図である。
【図９】粒度分布・散布厚と吸音効果を説明する図である。
【図１０】従来の弾性マクラギ軌道構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、コンクリート床版上に直接、或いはコンクリート床版上に設けられた高さ調整コンクリート上に、下面の一部に弾性材を取り付けたマクラギを設置してレールを締結する軌道構造において、コンクリート床版上に直接マクラギを設置する場合はマクラギ周囲のズレ止めコンクリートは省略し、マクラギのテーパー部に設けられ、コンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに取り付けられてマクラギを固定する移動防止部材を備え、前記移動防止部材は、その下部がコンクリート床版、或いは高さ調整コンクリートに埋め込まれてマクラギからの線路方向、線路直角方向の荷重を受け止める構造としたことを特徴としており、以下では高さ調整コンクリートを設ける場合を例にして本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図１は本発明の軌道構造の例を説明する図である。
図１は図１０で説明した弾性バラスト軌道で移動防止部材を用いる例を示す図で、図１（ａ）は軌道正面図、図１（ｂ）は軌道平面図、図１（ｃ）は軌道側面図である。
コンクリート床版または路盤コンクリート（図示せず）上に軌道の高さを調整する高さ調整コンクリート１０がマクラギ１１の両端側に施工され、この例では、コンクリート打設量を減らすために、高さ調整コンクリート１０の側面端部はマクラギ両端部より内側までしか打設していない。マクラギの側面テーパー部にはマクラギの水平方向移動を制限する移動防止部材２０が、例えば４ケ所、高さ調整コンクリートに下半分を埋め込んで設けられる。移動防止部材をテーパー部に設置することにより、最少の移動防止部材数で水平面内の任意の方向のマクラギの移動を抑制することができ、効果的である。例えば上記と同形状の移動防止部材をマクラギ１１のレール下のテーパーがない位置に設置した場合、線路方向のマクラギ移動は抑制できるが線路直角方向の移動を抑制する機能が弱いことからさらに別な移動防止部材の設置が必要になり、施工費用の増加につながる。
移動防止部材は、高強度・高じん性コンクリートプレキャスト部材、繊維強化プラスチック、鉄鋼材等からなり、例えば、高さ２００ｍｍ、幅１２０ｍｍ、厚み３０ｍｍの矩形状板を使用し、１００ｍｍほど高さ調整コンクリートに埋め込むように施工する。
図示の例では、高さ調整コンクリート１０は、マクラギ下、マクラギ間ともマクラギ下面より低い所定位置までしか打設せず、図１（ａ）、(c)に示すように、高さ調整コンクリートの上端面は軌道方向、軌道直角方向に沿って平坦で凹凸がなく、マクラギからの鉛直力を支持すると共に、移動防止部材２０の下部が高さ調整コンクリートに埋め込まれてマクラギからの線路方向、線路直角方向の水平力を受け止める。高さ調整コンクリート１０とマクラギ１１との間には、軟質ポリエチレンフォーム等の間隔材１５、レールに対応する位置には弾性材１３が設けられる。レール１２はタイプレート１７、ボルト１８でマクラギ１１に固定される。なお、図示は省略するが軌道の周囲には、後述する吸音バラストが敷き詰められる。
なお、上記説明では、高さ調整コンクリートをマクラギ下、マクラギ間ともマクラギ下面より低い所定位置までしか打設しないようにしているが、マクラギ下面位置まで打設してもよく、またマクラギ下面より多少高い位置まで打設してもよく、その場合はマクラギから高さ調整コンクリートに伝わる力を低減するため、高さ調整コンクリートとマクラギ下面、側面との間に間隔材を設けるようにする。
【００１０】
次に、移動防止部材の例について説明する。
移動防止部材の形状は、軌道の上方から見た断面が四角形の角柱（平板）の他、断面が三角形、台形等の角柱、断面円形の円柱等適宜選択してもよく、また、埋め込む高さ調整コンクリートとの接触面積を増やすように表面に凹凸をつけるようにしても良い。
図２は移動防止部材の例を説明する図で、軌道の中心ＣＬの左半分のみ示している。
移動防止部材２０は、図１に示したマクラギ１１のテーパー部の長さL0と同じ幅をもつ矩形状板であるが、移動防止部材２１は、形状は同じでマクラギのテーパー部に接しているものの、L0よりも大きい幅L1を有していて、テーパー部からはみ出てマクラギと接しない部分も有している。移動防止部材２１を設置して列車走行により矢印Ａで示す様な水平力を受けた場合、当該水平力はテーパー部に接する部分を通じてテ−パー部に接しない部分に伝わり、さらに高さ調整コンクリートに伝わることで、移動防止部材としての効果を大きくすることができる。従って、状況に応じて幅の大きい移動防止部材２１を使用したり、また通常幅の移動防止部材２０と併用するようにしてもよく、状況によってはテーパー部より幅の狭いものを使用したり、また併用するようにしてもよい。
【００１１】
図３は移動防止部材の他の例を示す図で、軌道の中心ＣＬの左半分のみ示している。
移動防止部材２２は、図１の移動防止部材２１と同様、マクラギ１１のテーパー部の長さL0よりも大きい幅L2を有していて、上方から見た断面が、移動防止部材のマクラギに接する側の端部２２bから反対側の端部２２aに向かうに従って水平面内の曲げ剛性が増加するような形状、ここでは端部２２ｂから端部２２aに向かって断面の幅が増大する様なテーパーのついた形状としている。このようにすることで、マクラギ１１からの水平力が働いた際の移動防止部材２２の水平面内でのたわみが抑制され、列車走行によりマクラギから伝わる矢印Ａで示す水平方向の力に対する移動防止部材の水平抵抗力を増加させることができる。
【００１２】
次に、上記各弾性マクラギ軌道において使用する粒形物吸音材について説明する。
図４は各種粒形物吸音材の吸音率（試料単位面積当たりの値で、完全に音を吸収する場合を１とする）の測定結果を示す図である。吸音率は残響室法で求めたものであり、次式により求めた。
α＝（５５．３Ｖ／ｃＳ）（１／Ｔ1 −１／Ｔ2 ）          ……（１）
ここで、α：残響室法吸音率（／ｍ2 ）
Ｔ1 ：試料を入れた状態における残響時間（ｓ）
Ｔ2 ：試料を入れない状態における残響時間（ｓ）
Ｖ：残響室容積（＝７５ｍ3 ）
Ｓ：試料面積（＝６ｍ2 （３ｍ×２ｍ））
ｃ：空気中の音速（＝３３１．５＋０．６１ｔ）
ｔ：空気の温度
図４に記載の散布厚は、粒形物吸音材を敷きつめたときの底面からの高さ（単位ｍｍ）を示しており、騒音としては列車走行に伴って発生する１６０〜４０００Ｈｚについて実験し、その中の５００Ｈｚ、１０００Ｈｚについて示した。また、粒形物としては、バラスト（２５〜５０ｍｍ径）、単粒度砕石７号（２．５〜５ｍｍ径）、単粒度砕石６号（５〜１３ｍｍ径）、単粒度砕石５号（１３〜２０ｍｍ径）、単粒度砕石４号（２０〜３０ｍｍ径）、洗い砂（荒目１〜２ｍｍ径）、鉄鋼スラグ（ＭＳー２５）、再生砕石（０〜４０ｍｍ径）、溶岩（２０〜４０ｍｍ径）を対象とした。図４から分かるように、砂等の粒径の小さいもの程吸音率が高く、例えば、洗い砂では５０ｍｍ厚に敷きつめるだけで、バラスト３００ｍｍ厚よりも吸音率が高い。図の再生砕石は、ビル、舗装道路、古いコンクリートマクラギ等を壊した細かい砕片であり、極めて吸音率が高い。
【００１３】
ところで、吸音材による吸音率は周波数特性をもっているため、騒音低減効果は対象となる音のスペクトルに依存する。一般にレール近傍での騒音のスペクトルは５００〜２０００Ｈｚになだらかなピークをもっているので、例えば、０〜４０００Ｈｚにおいて、騒音レベルをＬとしたとき、図５に示すような騒音スペクトルＬ（ｆn ）を仮定し、このスペクトルをもつ音に対する吸音率（平均吸音率αm ）を求めて騒音低減効果を評価する。平均吸音率αm は次式のように定義される。
αm ＝ΣαnＷn／ΣＷn                                   ……（２）
ここで、αn ：周波数ｆn の音に対する吸音率
Ｗn ：１０A （Ａ＝Ｌ（ｆn ）／１０）
次に、レール近傍を拡散音場とすると、吸音材の騒音低減効果は、
ΔＬ＝１０・ｌｏｇ｛（αmＳ＋Ｘ）／Ｘ｝                  ……（３）
で表される。但し、Ｓは吸音材の散布面積（軌道全面に敷いてある場合を１とする）で、αmＳは試料による吸音力、Ｘは吸音材を散布しない状態でのレール近傍場の吸音力を表しており、αmＳ＋Ｘは試料を散布したときのレール近傍場の吸音力である。Ｘは、例えばスラブ面の平均吸音率を０、スラブ面とバラスト軌道の吸音率の差を５ｄＢ（Ａ）となるように定めると、Ｘ＝０．２３となる。
【００１４】
図６は、図４に示す各試料を直置きし、図５に示すような騒音スペクトルに基づいて求めた騒音低減効果（単位ｄＢ（Ａ）値）を示すものである。図６より、バラスト軌道と同等の騒音低減効果５ｄＢ（Ａ）がほぼ達成できる散布厚は、おおよそ、
単粒度砕石４号：２００ｍｍ
単粒度砕石５号：２００ｍｍ
単粒度砕石６号：１００ｍｍ
単粒度砕石７号：５０ｍｍ
洗い砂（荒目）：５０ｍｍ以下
鉄鋼スラグ    ：１００ｍｍ
溶岩          ：１００ｍｍ
再生砕石      ：５０ｍｍ以下
であることが分かる。また、乾燥した鹿島砂について１〜４ｃｍで同様に試験したところ２ｃｍ以上でほぼ達成できることが分かった。この結果は、各試料単独で使用したものについてであるが、これらのものを組み合わせることによっても、同様な騒音低減効果が達成できる。
【００１５】
図７は３種類の試料を３層（下層、中層、上層で各層の厚み５cm、総散布厚１５cm）にした場合（試料１〜５）、２種類の試料を２層にした場合（７号砕石５cm、６号砕石１０cm：試料６）、試料５の混合型（試料５における３種類の試料を混合した場合で総散布厚１５cm：試料７）についての騒音低減効果を示したもので、図７から分かるように異なる試料を組み合わせて多層にしても混合させても同じ効果が得られることが分かる。
図４で説明したように、騒音低減効果は粒径に応じて異なり、バラスト軌道と同じ程度の騒音低減効果５ｄＢ（Ａ）が得られる粒径毎の必要厚さ（最小の厚さ）について求めたところ、図８に示すような結果が得られた。すなわち、
粒径３０〜５０mm：４０cm
粒径２５〜３０mm：３０cm
粒径２０〜２５mm：２５cm
粒径１５〜２０mm：２０cm
粒径１０〜１５mm：１５cm
粒径  ５〜１０mm：１０cm
粒径 2.5〜１０mm：  ５cm
粒径 1.2〜 2.5mm： 2.5cm
粒径 1.2mm以下  ： 2.0cm
前述したように、異なる粒径のものを層状あるいは混合させても、同一粒径のものを単独使用した場合と同様な効果が得られる。いま、異なる粒径ｎ種類の試料Ｓk（ｋ＝１〜ｎ）を層状、或いは混合する場合を考える。各試料Ｓk単独使用により５ｄＢ（Ａ）騒音低減効果が得られる必要厚さをＤk 、ｎ種類の試料全体の散布厚をＤ、試料Ｓk の全体の散布厚Ｄに対する割合をａk とすると、ａkＤ／Ｄkは試料Ｓkの必要厚さＤkに対する割合を意味し、この値が１以上であれば試料Ｓk単独で５ｄＢ（Ａ）以上の騒音低減効果が得られる。また、ΣａkＤ／Ｄkが１以上であればｎ種類の試料全体で５ｄＢ（Ａ）以上の騒音低減効果が得られることが分かる。
つまり、
n
Σ akＤ／Ｄk≧１                                     ……（４）
k=1
が満たされれば５ｄＢ（Ａ）以上の騒音低減効果が得られることになる。なお、（４）式を満たすように吸音材を敷きつめれば５ｄＢ（Ａ）以上の騒音低減効果が得られるが、効果的な騒音低減を図り、かつ吸音材の使用量を節約するために、吸音材の最大径は５０ｍｍ以下、総散布厚は２ｃｍ〜４０ｃｍであることが望ましい。
【００１６】
図９は粒度分布・散布厚と吸音効果を説明する図である。図の横軸は粒径、縦軸は粒度分布と散布厚を示し、階段状の折れ線Ａは各粒径に対する必要厚さ、曲線Ｂは粒度分布の一例を示し、この例では、総散布厚を１５ｃｍとしたときの各粒径の成分割合は、
粒径１．２ｍｍ以下        ７％
粒径１．２〜２．５ｍｍ  １７％
粒径２．５〜５ｍｍ      ２６％
粒径５〜１０ｍｍ        ２０％
粒径１０〜１５ｍｍ      １４％
粒径１５〜２０ｍｍ        ９％
粒径２０〜２５ｍｍ        ５％
粒径２５〜３０ｍｍ        ２％
である。ある粒径以下の粒形物の散布量の総散布量に対して占める割合を縦軸の数値として示されており、例えば、粒径５ｍｍ以下の割合は０．５であることが分かる。各粒径の粒形物の総散布厚に対する比率と総散布厚との積が折れ線Ｃであり、折れ線Ｃで示される各粒径の粒形物の各値と、各粒径の粒形物の必要厚さに対する比率の総和が前述した（４）式であり、この値が１以上であれば、５ｄＢ（Ａ）以上の騒音低減を図ることができる。粒度分布曲線Ｂは任意にひくことができ、このとき（４）式を満足するように各成分を散布すればよい。
【符号の説明】
【００１７】
１０…高さ調整コンクリート、１１…マクラギ、１２…レール、１３…弾性材、１５…間隔材、２０、２１，２２…移動防止部材。
【図１】
2016008456.tif 000003
【図２】
2016008456.tif 000004
【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】
2016008456.tif 000009
【図８】
2016008456.tif 000010
【図９】
2016008456.tif 000011
【図１０】
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