(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製まくらぎ本体と該コンクリート製まくらぎ本体の砂利道床側に取り付けられる二層状弾性体とで構成された砂利道床用コンクリート製まくらぎであって、
前記二層状弾性体が、ＳＢＲなどのゴムを加硫成形してコンクリート製まくらぎ本体側に配設される軟質内層とＳＢＲなどのゴムに添加材を加えて軟質内層より大きな硬度で加硫成形して軟質内層の砂利道床側に配設される硬質外層とよりなるとともに、
前記軟質内層と前記硬質外層とが、複数個の部分的な接触面で接し合っていることを特徴とする砂利道床用コンクリート製まくらぎ。
【請求項２】
前記軟質内層に、水平方向に貫通する孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の砂利道床用コンクリート製まくらぎ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道の砂利道床に敷設する砂利道床用コンクリート製まくらぎに関する。より詳細には、本発明は、コンクリート製まくらぎ本体と該コンクリート製まくらぎ本体の砂利道床側に取り付けられる二層状弾性体とで構成され、長期に亘って振動防止効果及び騒音低減効果に優れた砂利道床用コンクリート製まくらぎに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まくらぎは、通常、砂利道床上にレールを敷設する際に使用され、その材質は木製からコンクリート製へと変わりつつある。近年、コンクリート製まくらぎとして、砂利道床面に弾性体を備えたものがある。弾性体付きコンクリート製まくらぎは、レール上を鉄道車両が通過する際に生じる、振動と騒音を低減する働きがある。
【０００３】
特開平６−４１９０１号公報及び特開平１１−６１７０１号公報は、砂利道床面に弾性体を備えたコンクリート製まくらぎに関する技術を開示している。これらの公報に記載されたコンクリート製まくらぎは、まくらぎ本体の砂利道床側に弾性体を備えている。弾性体は単層又は複数層からなり、砂利道床側の弾性体層として、軟質のゴム層又は軟質のウレタン層を採用している。これにより、砂利道床への着床性を高めるとともに、振動と騒音を低減しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、砂利道床側に軟質のゴム層又はウレタン層を設けると、まくらぎの自重や鉄道通過の際の繰り返し荷重により、砂利道床の砕石が軟質の弾性体層に食い込む現象を生じる。そのため、弾性体は砕石に接する部分だけが局部的に変形し、弾性体が持つ本来の機能である弾性が十分に発揮されず、振動や騒音を低減する効果を期待できなくなる。
局部的に変形した状態が継続すると、弾性体は復元力を失い、砕石痕が形成された部分では弾性を喪失する。そのため、振動や騒音を低減する初期の効果を発揮させるには、弾性体単独又はコンクリート製まくらぎ全体を交換しなければならず、従来のコンクリート製まくらぎでは運転コストも多大になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、鉄道通過の際の繰り返し荷重に対して、二層状弾性体の砂利道床側に配設された硬質外層に作用する荷重が砕石からの応力にピーク値を有するものであっても、二層状弾性体のコンクリート製まくらぎ本体側に配設された軟質内層に応力の集中が緩和された状態で作用して弾性変形を喪失することなく、振動や騒音を低減するための機能を長期に亘り十分に発揮することができる砂利道床用コンクリート製まくらぎを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンクリート製まくらぎ本体と該コンクリート製まくらぎ本体の砂利道床側に取り付けられる二層状弾性体とで構成された砂利道床用コンクリート製まくらぎであって、前記二層状弾性体が、ＳＢＲなどのゴムを加硫成形してコンクリート製まくらぎ本体側に配設される軟質内層とＳＢＲなどのゴムに添加材を加えて軟質内層より大きな硬度で加硫成形して軟質内層の砂利道床側に配設される硬質外層とよりなるとともに、前記軟質内層と前記硬質外層とが、複数個の部分的な接触面で接し合っていることにより、前記課題を解決した。
【０００７】
コンクリート製まくらぎが敷設される鉄道の砂利道床は、砕石が集合したものであり、この砂利道床に本発明の砂利道床用コンクリート製まくらぎを敷設すると、ＳＢＲ（スチレンブタジエンラバー）などのゴムに添加材を加えて軟質内層より大きな硬度で加硫成形した硬質外層が砕石に接する。この硬質外層は、ＳＢＲなどのゴムを加硫成形した軟質内層に比べて比較的大きい硬度であり、砕石に接してもその砕石が二層状弾性体に食い込むことが少ない。
すなわち、硬質外層及び軟質内層をＳＢＲなどのゴムから加硫成形する際に、添加材を加えることで、硬質外層のみ硬度を大きくしている。
こうすることにより、砂利道床用コンクリート製まくらぎの自重に対しても、鉄道通過の際の繰り返し荷重に対しても、硬質外層に作用する荷重は、軟質内層に作用する段階で応力の集中が緩和された状態にある。
すなわち、砕石と硬質外層との接触は、点接触に近い状態にあり、硬質外層では局部的に荷重が作用して部分的に応力の集中は生じるが、硬質外層と軟質内層との接触は、面接触であり、軟質内層の応力分布は、ピーク値が緩和された状態にある。
【０００８】
また、軟質内層と硬質外層との接触面において、軟質内層に突起又は溝等の凹凸を形成し、硬質外層を平坦面に形成している。軟質内層と硬質外層は、全面で面接触することはないが、硬質外層から軟質内層への荷重は、十分に応力のピーク値が緩和された状態にできる。
こうすることで、軟質内層と硬質外層とは、複数個の部分的な接触面で接し合っているので、両層間の空隙に軟質内層が変形し、振動と騒音を低減する効果が増大する。
一方、軟質内層とコンクリート製まくらぎ本体との間も通常は面接触であり、軟質内層は、表裏において硬質外層及びコンクリート製まくらぎ本体に面接触して、材料の持つ振動と騒音を低減する効果を十分に発揮する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による砂利道床用コンクリート製まくらぎの実施例を説明する。
図１は、鉄道の砂利道床上に敷設した状態の砂利道床用コンクリート製まくらぎの一実施例を示す正面図であり、図２は、図１の拡大図であり、図３は、砂利道床用コンクリート製まくらぎの部分分解斜視図である。
本発明の一実施例である砂利道床用コンクリート製まくらぎ１０は、砂利道床に敷設され、レールＲ上を走行する鉄道の荷重を砂利道床を介して分散させる。
本実施例の砂利道床用コンクリート製まくらぎ１０は、コンクリート製まくらぎ本体１２と二層状弾性体１４よりなる。二層状弾性体１４は、レールＲ上を鉄道が走行する際、振動と騒音を低減するためのものである。
【００１０】
コンクリート製まくらぎ本体１２は、上面に一対の凹所１６を備えている。それぞれの凹所１６には、レールＲが固定される。鉄道の荷重は、レールＲを介してコンクリート製まくらぎ本体１２に作用する。コンクリート製まくらぎ本体１２の下面は、平坦面として形成されている。
二層状弾性体１４は、コンクリート製まくらぎ本体の下面に設けられている。二層状弾性体１４は、コンクリート製まくらぎ本体１２の下面全面に設けても、レールＲの下方にのみ分割して設けてもよい。
本実施例における二層状弾性体１４は、図２及び図３に詳細に示されるように、軟質内層１８と硬質外層２０の二層よりなる。
軟質内層１８は、単独では平坦な板状である。軟質内層１８の上面は、コンクリート製まくらぎ本体１２の下面に対応して平坦面として形成されている。また、軟質内層１８の下面も、平坦面として形成されている。
硬質外層２０は、単独では平坦な板状である。硬質外層２０の上面は、軟質内層１８の下面に対応して平坦面として形成されている。また、硬質外層２０の下面も、平坦面として形成されている。
【００１１】
鉄道の砂利道床上に本発明の砂利道床用コンクリート製まくらぎ１０が敷設されると、硬質外層２０に砂利道床の砕石Ｓが接する。
図２に詳細に示されるように、硬質外層２０には砕石Ｓが局部的に接し、接触部分において応力が集中する。硬質外層２０では、その材質自体の物性により砕石Ｓの食い込みが抑えられ、従来のように軟質内層で砕石Ｓと接触する場合に比べて、変形も小さくなっている。
軟質内層１８と硬質外層２０とは、互いに平坦面で接触している。コンクリート製まくらぎの自重だけでは、軟質内層１８は殆ど変形しない。この状態において、軟質内層１８には、ほぼ均等に応力が作用する。すなわち、砕石Ｓから硬質外層２０に作用する応力は、硬質外層２０から軟質内層１８に作用する際には、ピーク値が緩和された状態にあり、十分に弾性変形をする余裕がある。
図４は、レールＲ上を鉄道車両が通過する際に、砕石Ｓから硬質外層２０に作用する応力と、硬質外層２０から軟質内層１８に作用する応力を示した図である。硬質外層２０には砕石Ｓから局部的な応力が作用するが、軟質内層１８に作用する応力はピーク値が抑えられる。しかも、軟質内層１８は、弾性変形する余裕が十分にある。
したがって、レールＲ上を鉄道車両が通過する際、軟質内層１８がコンクリート製まくらぎ本体１２と硬質外層２０との間で、振動と騒音を低減するのに十分な余力を残している。
【００１２】
次に、軟質内層１８及び硬質外層２０の材質について説明すると、本実施例では、軟質内層１８は、ＳＢＲ（スチレンブタジエンラバー）よりなる。硬質外層２０は、ＳＢＲよりなる。硬質外層２０は、添加材を加えることにより、軟質内層１８より硬く成形される。
なお、本実施例の軟質内層１８及び硬質外層２０は、ＳＢＲから成形したが、ＮＢＲなどのゴムから成形してもよい。
硬質外層２０に重要なことは、軟質内層１８に作用する応力を均等化すること、特に、軟質内層１８に作用する応力のピーク値を下げてその軟質内層１８の応力分布を均等にすることができる程度の硬度を備えたことである。
【００１３】
本実施例で用いた二層状弾性体１４は、軟質内層１８と硬質外層２０とが接着剤を利用して接着される。コンクリート製まくらぎ本体１２と二層状弾性体１４は、軟質内層１８の上面が平坦面に形成されている場合には、ボルトを利用して両者が固定される。しかし、軟質内層１８の上面に突起等を設けた場合には、二層状弾性体１４を型枠内に配置した後、流動性あるコンクリートを流し込み、コンクリート製まくらぎ本体１２と二層状弾性体１４が一体成形される。
さらに、軟質内層１８は、硬質外層２０側に凹凸を形成したり、溝を形成したりして、軟質内層１８と硬質外層２０とを部分的に面接触され、両層の間で弾性変形を容易にした態様のものを利用する。軟質内層１８が、硬質外層２０と平坦面で接触するよりも、部分的に応力が高まるが、例えば、５０％以上の範囲で軟質内層１８が硬質外層２０と接触するようにすることで、十分に弾性変形する余裕を確保することができる。
また、軟質内層１８に水平方向に貫通する孔を形成して、レールＲ上を鉄道車両が通過する際に、軟質内層１８の弾性変形を容易にして、振動や騒音を効果的に低減するようにしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の砂利道床用コンクリート製まくらぎは、コンクリート製まくらぎ本体の砂利道床側に取り付けられる二層状弾性体が、ＳＢＲなどのゴムを加硫成形してコンクリート製まくらぎ本体側に配設される軟質内層とＳＢＲなどのゴムに添加材を加えて軟質内層より大きな硬度で加硫成形して軟質内層の砂利道床側に配設される硬質外層よりなるので、硬質外層が砂利道床の砕石に接して、コンクリート製まくらぎの自重及び鉄道通過の際の繰り返し荷重は、まず、硬質外層に作用する。軟質内層は、硬質外層と接しており、硬質外層に作用する荷重は、砕石からの応力にピーク値を有するものであっても、軟質内層には応力の集中が緩和された状態で作用する。軟質内層は、自重が作用しているだけの状態において、未だ弾性変形が僅かであり、軟質内層は砕石に直接接触することがない。また、砕石が食い込んで弾性を喪失することがない。
従って、鉄道通過時には十分に弾性変形する余裕があって、振動や騒音を十分に低減及び吸収する効果を奏する。
さらに、前記軟質内層と硬質外層とが、複数個の部分的な接触面で接し合っているので、両層間の空隙に軟質内層が変形し、振動と騒音を低減する効果が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】砂利道床上に敷設した状態の砂利道床用コンクリート製まくらぎの一実施例を示す正面図。
【図２】図１の拡大図。
【図３】砂利道床用コンクリート製まくらぎの部分分解斜視図。
【図４】軟質内層及び硬質外層に作用する応力を示す正面図。
【符号の説明】
１０  ・・・砂利道床用コンクリート製まくらぎ
１２  ・・・コンクリート製まくらぎ本体
１４  ・・・二層状弾性体
１６  ・・・凹所
１８  ・・・軟質内層
２０  ・・・硬質外層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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