(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車輪を直接支持・案内する縦長の平底レールであって、内部に、冷却液が送り込まれる、縦長の形状の中空部が長さ方向に沿い、全長にわたって形成され、長さ方向に敷設される一対のレールの継ぎ目において、これらの両レール間に跨り、前記中空部に嵌合する形状の連結部材が配置され、この連結部材が前記各レールの中空部にレールの軸方向に嵌合し、中空部の端部を閉塞した状態で前記両レールを連結していることを特徴とする鉄道用レール。
【請求項２】
前記中空部が、レールの長さ方向と直交する面方向に間隔をおいて複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道用レール。
【請求項３】
内部に、冷却液が送り込まれる中空部が長さ方向に沿って形成された請求項１、もしくは請求項２に記載の鉄道用レールに、このレールの長さ方向に離間した複数箇所に装着されるとともに、前記中空部へ連通させられた給排液管と、これらの給排液管の間に設けられ、前記中空部へ冷却液を送り込む冷却ポンプとを備えた冷却装置が設けられていることを特徴とする鉄道用軌道。
【請求項４】
前記冷却装置が、前記レールとともに前記冷却液の閉回路を構成し、この閉回路の途中に、前記冷却液の冷却をなす熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の鉄道用軌道。
【請求項５】
前記中空部がレールの全長にわたって設けられ、長さ方向に敷設される一対のレールの継ぎ目において、各レールの中空部に嵌合させられることにより、前記各レールの中空部の端部を閉塞するとともに、これら一対のレールを継ぎ合わせる連結部材が設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の鉄道用軌道。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道用レールおよび鉄道用軌道に係わり、特に、曲げ剛性に優れた鉄道用レールおよび鉄道用軌道に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道用レールおよび鉄道用軌道として、たとえば、図５および図６に示す構造のものが知られている。
【０００３】
図中、符号１で示すレールは平底レールと称されるもので、路盤２上に道床３を介して支持された複数のまくらぎ４に、架け渡されるように敷設され、これらのまくらぎ４に、締結装置５によって固定されることによって、図６に示すように鉄道用軌道６を構成するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の鉄道用軌道６にあっては、まくらぎ４で不連続に支持されている構造であることから、レール１の曲げも不連続であり、まくらぎ４の下の道床３や路盤２への荷重が、まくらぎ４の直下に集中しやすく、軌道６の沈下の原因となっている。
【０００５】
このような不具合へ対処するための一手段として、前記レール１の断面積を大きくして、その曲げ剛性を高めることが考えられる。
しかしながら、このような断面形状の拡大によって曲げ剛性を向上させた場合、つぎのような新たな不具合が発生する。
【０００６】
すなわち、炎天下にさらされるレール１は、その温度上昇により長さ方向に伸びるが、熱膨張によるレール１の両端部の移動量が規制されていることから、前述した温度上昇に伴って軸応力が発生し、高温時において、図６に鎖線で示すように、レール１に座屈を生じることが考えられる。
この現象は、特に、レール１の端体の長さが長く、継ぎ目の少ないロングレールにおいて顕著となることが想定される。
【０００７】
また、前述したように断面形状を大きくして曲げ剛性を高めると、車輪７の転動による騒音レベルが大きくなるという問題点もある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、曲げ剛性を高めつつ軸応力を低減し、かつ、低騒音の鉄道用レールおよび鉄道用軌道を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の鉄道用レールは、前述した目的を達成するために、鉄道車両の車輪を直接支持・案内する縦長の平底レールであって、内部に、冷却液が送り込まれる、縦長の形状の中空部が長さ方向に沿い、全長にわたって形成され、長さ方向に敷設される一対のレールの継ぎ目において、これらの両レール間に跨り、前記中空部に嵌合する形状の連結部材が配置され、この連結部材が前記各レールの中空部にレールの軸方向に嵌合し、中空部の端部を閉塞した状態で前記両レールを連結していることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の鉄道用レールは、請求項１に記載の前記中空部が、レールの長さ方向と直交する面方向に間隔をおいて複数形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の鉄道用軌道は、内部に、冷却液が送り込まれる中空部が長さ方向に沿って形成された請求項１、もしくは請求項２に記載の鉄道用レールに、このレールの長さ方向に離間した複数箇所に装着されるとともに、前記中空部へ連通させられた給排液管と、これらの給排液管の間に設けられ、前記中空部へ冷却液を送り込む冷却ポンプとを備えた冷却装置が設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の鉄道用軌道は、請求項３に記載の前記冷却装置が、前記レールとともに前記冷却液の閉回路を構成し、この閉回路の途中に、前記冷却液の冷却をなす熱交換器が設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の鉄道用軌道は、請求項３または請求項４に記載の前記中空部がレールの全長にわたって設けられ、長さ方向に敷設される一対のレールの継ぎ目において、各レールの中空部に嵌合させられることにより、前記各レールの中空部の端部を閉塞するとともに、これら一対のレールを継ぎ合わせる連結部材が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１ないし図４に基づいて説明する。
なお、以下の説明中、図５および図６と共通する部分については同一符号を用いて説明を簡略化する。
【００１１】
まず、本実施形態に係わる鉄道用レールについて図１に基づき説明すれば、この鉄道用レール１０は、鉄道車両の車輪を直接支持・案内する鉄道用レールであって、本実施形態においては平底レールを示しており、内部に、冷却液が送り込まれる中空部１１が長さ方向に沿って形成された基本構成となっている。
【００１２】
前記中空部１１は、鉄道用レール１０の頭部の略中央部から腹部を経て、底部の略中間部に至るように形成されている。
【００１３】
この鉄道用レール１０は、従来と同様に、その底部の両側部において、複数のまくらぎ４に締結装置５を介して平行に固定されることにより、図４に示すような鉄道用軌道１７を構成するようになっている。
【００１４】
そして、このような構成を有する鉄道用レール１０は、炎天下において鉄道用レール１０の温度が上昇し、軸応力が発生しようとした際に、その内部に形成されている中空部１１に、水等の冷却液を流すことによって前述した温度上昇を抑制することができる。
このように、所定の温度以下に鉄道用レール１０の温度を保持することにより、温度上昇に伴って生じる軸応力も小さく抑えることができるので、その分、鉄道用レール１０の断面二次モーメントを大きくして、その曲げ剛性を高めることができる。
さらに、鉄道用レール１０の内部に冷却液が存在することにより、鉄道用レール１０の振動の高周波成分が前記冷却液によって吸収されて、騒音低減効果が高められる。
【００１５】
ここで、前記冷却液の供給方法としては、たとえば、水源が近くに確保できる場合には、前記鉄道用レール１０の一端部を、前記水源に接続し、あるいは、前記水源から冷却液が供給される冷却液タンクに接続しておき、この冷却液タンクを鉄道用レール１０の他端部よりも高所に位置させ、冷却液を自然落下によって鉄道用レール１０の中空部１１に一端部から供給し、この冷却液を鉄道用レール１０の他端部から外部へ排出することが考えられる。
【００１６】
一方、前述した中空部１１を、図２に示すように、鉄道用レール１０の全長にわたって形成しておき、長さ方向に敷設される一対の鉄道用レール１０の継ぎ目において、各鉄道用レール１０の中空部１１に嵌合させられる連結部材１３を設けて、この連結部材１３によって前記各鉄道用レール１０の中空部１１の端部を閉塞するとともに、これら一対の鉄道用レール１０を軸方向に継ぎ合わせることも可能である。
【００１７】
このような構成とすることにより、鉄道用レール１０に作用する荷重を、鉄道用レール１０の軸方向に分散させることができ、これによって、継ぎ目における鉄道用レール１０の沈み込みをより一層抑制することができる。
【００１８】
さらに、図４に示すように、前述した鉄道用レール１０を用い、この鉄道用レール１０に冷却液を供給する冷却装置１６を併設して、鉄道用軌道１７を構成することも可能である。
【００１９】
すなわち、この鉄道用軌道１７は、平行に敷設された一対の鉄道用レール１０の長さ方向に離間した複数箇所に、前記中空部１１へ連通させられた給排液管１８を接続して、これらの給排液管１８と前記両鉄道用レール１０の中空部１１とによって、前記冷却液の閉回路を形成し、この閉回路の途中に、冷却液を循環させる冷却ポンプ１９と、前記冷却液を冷やす熱交換器２０を設けたものである。
【００２０】
このように構成された鉄道用軌道１７にあっては、冷却ポンプ１９によって冷却液を、図４に矢印で示すように循環させることにより、前記熱交換器２０において冷却された冷却液を一対の鉄道用レール１０に確実に送り込んでその冷却効果を高めることができる。
【００２１】
そして、前記熱交換器２０は、空冷式や水冷式、あるいは、空気や水を強制的に循環させる構成のもの等が用いられる。
また、前記冷却ポンプ１９の駆動電源として、太陽電池を用いることも可能である。
【００２２】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
たとえば、図４に示す冷却液循環用の閉回路を、鉄道用レール１０単体毎に設けることも可能である。
また、前記冷却装置１６の作動を、図４に示すように、前記鉄道用レール１０に温度センサ２１を装着しておき、この温度センサ２１からの温度情報に基づき、制御ユニット２２によって制御するようにしてもよい。
【００２３】
さらに、前記中空部１１を、図３に示すように、鉄道用レール１０の高さ方向、あるいは、幅方向、さらには、その両方向に分割して複数形成することも可能である。
このような構成とする場合、前記連結部材１３は、分割された各中空部１１毎に設ける必要がある。
そして、前記冬季における冷却液の凍結を防止するために、この冷却液を不凍液とすることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、炎天下において鉄道用レールの温度が上昇し、軸応力が発生しようとした際に、その内部に形成されている中空部に、水等の冷却液を流すことによって前述した温度上昇を抑制することができる。
これによって鉄道用レールの温度を所定の温度以下に保持することにより、温度上昇に伴って生じる軸応力を小さく抑えることができるので、その分、鉄道用レールの断面二次モーメントを大きくして、その曲げ剛性を高めることができる。
また、鉄道用レールの内部に冷却液が存在することにより、鉄道用レールの振動の高周波成分を前記冷却液によって吸収し、この点からも、騒音低減効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる鉄道用レールを示すもので、一実施形態を敷設した状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すもので、鉄道用レールの継ぎ目構造を示す一部を破断した側面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係わる鉄道用軌道の一実施形態を示す概略平面図である。
【図５】一従来例を示す縦断面図である。
【図６】一般的な鉄道用軌道における高温下での鉄道用レールの挙動を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１  レール
２  路盤
３  道床
４  まくらぎ
５  締結装置
６  鉄道用軌道
１０  鉄道用レール
１１  中空部
１３  連結部材
１６  冷却装置
１７  鉄道用軌道
１８  給排液管
１９  冷却ポンプ
２０  熱交換器
２１  温度センサ
２２  制御ユニット
【図１】
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【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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