(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差フロッグ端（１４，２４）と、その両側において延出し主軌道又は副軌道（２６，２８）と整合した基本形状（３８，４０）を各々有する翼レール（１６，１８）と走行レール（２０，２２）とを備える、切換及びクロッシングのための交差フロッグゾーン（１０，１２）であって、該交差フロッグゾーンは、車輪がそれに固定された車輪軸又はボギー軸を有する鉄道車両によって通過可能であり、
該交差フロッグ端と基本レールジョイントの間の領域は該交差フロッグ端の前方にあるとともに、該交差フロッグ端と切換端との間の更なる領域は該交差フロッグ端の後方にあるものにおいて、
該交差フロッグ端（１４，２４）の領域において、前記走行レール（２０，２２）の少なくとも１つは、走行レール上を通過する鉄道車両の車輪の走行円が該交差フロッグ端(１４，２４)上を転動する車輪の走行円の半径ｒ2よりも小さい半径ｒ1を有するように、前記基本形状（３８，４０）から偏位した形状変更部（３４，３６）を有し、
走行レール（２０）の形状変更部（３４）は、該交差フロッグ端（１４，２４）の前方の距離Ｘにおいて始まり、該距離Ｘは２００００ｍｍ＞Ｘ＞５０００ｍｍの範囲にあり、
該走行レールの形状変更部は該交差フロッグ端の後方の距離Ｙにおいて終わり、該距離Ｙは２３０００ｍｍ＞Ｙ＞８０００ｍｍの範囲にあること、
を特徴とする交差フロッグゾーン。
【請求項２】
主軌道（２６）の走行レール（２０）の形状変更部（３４）は、交差フロッグ端（１４，２４）の前方の距離ＸＨにおいて始まり、該距離ＸＨは１５０００ｍｍ＞ＸＨ＞５０００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の交差フロッグゾーン。
【請求項３】
副軌道（２８）の走行レール（２２）の形状変更部（３６）は、交差フロッグ端（１４，２４）の前方の距離ＸＮにおいて始まり、該距離ＸＮは２００００ｍｍ＞ＸＮ＞５０００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の交差フロッグゾーン。
【請求項４】
主軌道（２６）の走行レール（２０）の形状変更部（３４）は、交差フロッグ端（１４，２４）の後方の距離ＹＨのところで終わっており、該距離ＹＨは、１８０００ｍｍ＞ＹＨ＞８０００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の交差フロッグゾーン。
【請求項５】
副軌道（２８）の走行レール（２２）の形状変更部（３６）は、交差フロッグ端（１４，２４）の後方の距離ＹＮのところで終わっており、該距離ＹＮは、２３０００ｍｍ＞ＹＮ＞８０００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の交差フロッグゾーン。
【請求項６】
主軌道（２６）の走行レール（２０）の該主軌道を横断する方向の基本形状の変更の最大幅ＺＮは、５ｍｍ＞ＺＮ＞３０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の交差フロッグゾーン。
【請求項７】
副軌道（２８）の走行レール（２２）の、該副軌道を横断する方向の基本形状の変更の最大幅ＺＨは、５ｍｍ＞ＺＨ＞３０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の交差フロッグゾーン。
【請求項８】
前記走行円の半径ｒ1とｒ2の比は、おおむねｒ1：ｒ2≒０．９１：１からｒ1：ｒ2≒０．９８：１であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の交差フロッグゾーン。
【請求項９】
交差フロッグ端（１４，２４）の領域において、走行レール（２０，２２）は、車輪の支持点によって形成されるその接触ライン（５２）が該交差フロッグ端から離間する方向に湾曲するように形成されてなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の交差フロッグゾーン。
【請求項１０】
交差フロッグ端（１４，２４）の領域において、走行レール（２０，２２）は、走行面が、基本形状（３８，４０）における走行レールに比して、交差フロッグ端（１４，２４）に向って、より強く傾斜してなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の交差フロッグゾーン。
【請求項１１】
形状変更部（３４，３６）の領域における走行レール（２０，２２）の走行面は、その基本形状の領域における走行レールに対して、交差フロッグ端（１４，２４）に対して角度αで傾斜し、該角度αは、特に１．５度＜α＜５度の範囲にあり、好ましくはαが約３度であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の交差フロッグゾーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法平面を有する車輪軸又はボギー軸を備え、交差フロッグゾーンを通って走行する鉄道車両を案内する方法に関するとともに交差フロッグ端と、その両側にあって主軌道又は副軌道と整合した基本形状を有する翼レールと走行レールとを備え、車輪とともに車輪軸又はボギー軸を有する鉄道車両により走行可能な切換及びクロッシングのための交差フロッグに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
固定の交差フロッグの領域においては、ガイドレールがその案内機能について問題を生じさせる。これは、フランジ溝の交差によって必然的に生じる交差フロッグの間隙の近傍において、フランジがレール頭部上の車輪を案内し得ないからである。フランジ溝の幅の如何により、鉄道車両の車輪軸すなわちボギーはガイドレールによって側方に偏位してガタガタと揺れる状態を呈する。例えば、１６０km／ｈの速度で交差フロッグゾーンを通過する車両において、この偏位は１００分の数秒間生じる。これにより、一方において車両走行の快適性が低下するとともに、他方において望ましくない摩耗を発生させる。
【０００３】
交差フロッグ端は、その構造的要件のために、その前方領域においては極めて狭くなっている。従って、車輪がそこを通過するときに摩耗を生じさせる。特にこの摩耗は、交差フロッグ端の前方領域において車輪のフランジが交差フロッグ端に沿ってスライドする場合に大きくなる。
【０００４】
この交差フロッグ端上の走行の減少ないし回避のために、欧州特許ＥＰ０２８２７９６Ｂ１によれば、翼レールと交差フロッグ端との間の転換領域を意図的に延長し、これによって、翼レールから交差フロッグ端への極めて狭い領域ないしポイントにおいて急激な力の伝達を回避する提案がなされている。
欧州特許公開ＥＰ０２８１８８０Ａ１には、交差フロッグ端を安全に走行し得るように、該交差フロッグ端とそれと共働する走行レールとの間に存在する溝を極力狭くする構成が提案されている。更に、該交差フロッグ端とそれと共働するガイドレールとの間で車輪が案内される構成である。
【０００５】
又、ドイツ特許公開ＤＥ４２２４１５９Ａ１によれば、ガイドレールと交差フロッグとが共通のベースから１つのユニットとして延出するようにされ、その共通のベースがバネ特性を有する中間支持体によって枕木上に弾性的に支持される構成が提案されている。この構成によれば、一方において交差フロッグ端が保護されるとともに、他方において車輪とガイドレールとの間の衝撃を伴った相互作用が回避される。
【０００６】
更に、可動の交差フロッグ端も公知である。これによって、交差フロッグ端がガタガタと揺れること、ならびに該交差フロッグ端に対するフランジの摺接を少なくすることを意図するものである。
【０００７】
本発明は、冒頭に述べた型式の交差フロッグにおける問題点に鑑み、交差フロッグ端自体、あるいはそれと共働するガイドレールの構造の改変やこれら相互の調整を要することなく、交差フロッグ端を含む領域の摩耗を減少させることのできる交差フロッグないし交差フロッグゾーン及び鉄道車両の案内方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明によれば、上記問題点が解消される。すなわち、本発明においては、鉄道車両の車輪軸ないしボギー軸が該交差フロッグゾーンを通って走行する際に、該交差フロッグゾーンから離間する方向に移動しようとする動作傾向を受け、前記法平面が走行する軌道の長手軸に対して平行又は実質的に平行に整合してなる鉄道車両を案内する方法を提案するものである。
更に、本発明においては、走行レール上を通過する鉄道車両の車輪の走行円が、該交差フロッグ端上を転動する車輪の走行円の半径ｒ２よりも小さい半径ｒ１を有するように、該走行レールの少なくとも１つが、該基本形状より偏位した形状変更部を有する構成の交差フロッグゾーンを提案するものである。
【０００９】
形状変更によって、車輪軸ないしボギー軸が主軌道又は副軌道に対して強制的に整合するように、走行レール上を転動する車輪の支持点を変化させ、これにより車輪軸ないしボギー軸の法平面が軌道の長手軸に対して平行ないしおおむね平行となるように延出し、この結果、車輪のフランジが交差フロッグ端のフランク（側面）に沿って摺接、あるいはスライドすることがなくなり、摩耗の発生を低減することができる。
【０００１０】
又、本発明においては、特に走行レールは、該走行レールに沿って転動する車輪が、該レールとの接触により描く接触ラインの円、すなわち走行円の半径ｒ1を維持し、その半径ｒ1は交差フロッグ端上を転動する車輪の接触ラインの走行円の半径ｒ２よりも小さくなるように、その形状変更がなされる。この半径ｒ1とｒ２の比率は、おおむねｒ1：ｒ２≒０．９１：１からｒ1：ｒ２≒０．９８：１の範囲に設定される。
【０００１１】
上述した従来例と相違して、本発明においては、交差フロッグ端の領域において、交差フロッグ端自体の構造の改変あるいはガイドレールに対する交差フロッグ端の配置構成の改変を伴わないが、交差フロッグ端と共働する走行レールの形状の変更がなされる。この形状変更によって、走行レール上を転動する車輪の支持点に関して意図的に影響を与え、この結果、交差フロッグ端上を転動する車輪のフランジが交差フロッグ端のフランク（側面）から離れた状態に維持される。
【００１２】
特に本発明においては、交差フロッグ端の領域における走行レールは、車輪の支持点によって形成される接触ラインが交差フロッグ端に対して凹面状の湾曲形状を呈する。
【００１３】
車輪と走行レール頭部との間の、基本形状から偏位した接触ラインは次のようにして得ることができる。すなわち、交差フロッグ端の領域において、走行レール頭部ないしその走行面を、走行レールの基本形状と比較して、該交差フロッグ端に対してより傾斜させることがある。ここにおいて、交差フロッグ端の領域における走行レールあるいはその走行面は、交差フロッグ端に対して基本形状の走行レールよりも角度αをもって、より強く傾斜させることができ、その角度αは、１．５度<α<５度の関係にあり、特にαがα≒３度の関係で約３度が望ましい。
【００１４】
交差フロッグ端を好適に保護するために走行レール形状変更の始まりと終りが以下のように設定されるのが望ましい。すなわち、該走行レールの形状変更が、交差フロッグ端の前方距離ｘのところで始まり、その距離ｘは、15,000−20,000mm>ｘ>5,000mmの範囲にある。更に、該走行レールの形状変更は、交差フロッグ端を越えた距離ｙのところで終り、その距離ｙは18,000−23,000mm>ｙ>8,000mmの範囲にある。主軌道及び副軌道の場合の、始まりと終りは相互の離間状態により異なることも、又、同じにすることも可能である。これは切換えの半径に主として依存する。
【００１５】
このように本発明は、走行レールの基本形状を変更することを特徴とするが、主軌道又は副軌道を横断する方向における基本形状の変更の最大幅は、５mmから３０mmの範囲の値をとる。このように関係する軌道の幅の拡張という構造上簡単な方法によって、交差フロッグ端の側部のところで転動する鉄道車両の車輪が、該交差フロッグに対して側方より摺接せず、これは必要なガイドの効果なしに得られるという現象を車輪軸ないしボギー軸に与える。
【００１６】
本発明の更なる詳細、利点、特徴は、以下に図面を参照して説明する。本発明の実施形態から自ずと理解されるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び２は、交差フロッグゾーン１０，１２を概略的に示す原理的構成図である。図１において、交差フロッグゾーン１０は固定の交差フロッグ端１４と、その両側に延出する翼レール１６，１８と走行レール２０，２２を有する。図２の交差フロッグゾーン１２は、可動交差フロッグ端２４と、これと共働する翼レール１６，１８及び走行レール２０，２２を有する。以上の構成自体はすでに以前から知られている。又、図１及び２には、主軌道２６及び副軌道ないし分岐軌道２８が示されている。
【００１８】
交差フロッグゾーン１０，１２を通過する際に、該交差フロッグ端１４がその前方領域３０，３２のところで側方で接触すると摩耗が大となるとともに、このゾーン１０，１２を通過する鉄道車両の快適な走行に悪影響がある。このため、側方での接触を確実に解消するために、主軌道２６の走行レール２０又は副軌道２８の走行レール２２において、これら走行レール２０，２２上を転動して走行する鉄道車両の車輪がその支持点において、以下の構成によって影響を受けるようにされる。すなわち、鉄道車両の車輪軸の法線ないし法平面が主軌道２６又は副軌道２８の長手軸に対しておおむね平行に延出するように構成される。これによって、交差フロッグ端１４，２４上を転動する車輪のフランジが交差フロッグ端のフランク（側面）に対して摺接ないしスライドすることがない。
【００１９】
換言すれば、走行レール２０，２２の形状変更、すなわち、走行レール２０，２２の基本形状から交差フロッグ端１４，２４の外方へ偏位させる形状変更によって、該交差フロッグゾーン１０を通過する鉄道車両の車輪軸あるいはボギー軸が交差フロッグ端１４，２４から離れる方向に移動する動作傾向を受ける。
【００２０】
図１及び２において、走行レール２０，２２の形状変更部を参照番号３４，３６でそれぞれ実線で示してあり、他方、走行レール２０，２２の基本形状が参照番号３８，４０にそれぞれ鎖線で示してある。上記形状変更部３４，３６は種々の方法で実現することができる。この形状変更において明白なことは、形状変更の領域では車輪の支持点が交差フロッグ端１４，２４から離れるように偏位することである。形状変更部を示す３４，３６の実線は、車輪と走行レール頭部、すなわちレールの走行面との間の実際上の接触ラインの軌跡を表わす。
【００２１】
図３に原理的に示すように、形状変更部３４，３６は、走行レール２０，２２を交差フロッグ端１４，２４の領域において、該交差フロッグ端から離れる方向に湾曲させることにより実現するのが好ましい。すなわち、それぞれの車輪を支持するレールの走行面に関して、走行レール２０，２２が交差フロッグ端１４，２４に対して凹面状に形成される。図３には走行レール２０上で転動する車輪４２が示されている。図３において走行レール２０を断面形で示してあるが、形状変更の領域、すなわち領域３４においてレールを実線でオフセットした状態で表わしている。他方、形状変更部外のところ、すなわち基本形状３８における走行レール２０の頭部４４を鎖線で表わしている。図３に示すこのような形状変更によって走行レール２０は通常の基本形状と比較して交差フロッグ端１４，２４から、より大きな間隙を持つので、車輪４２の支持点が変化し、車輪軸及び交差フロッグ端１４，２４上を転動して走行する車輪は走行レール２０の方向に引かれる。これによって、交差フロッグ端１４，２４上を転動する車輪のフランジは交差フロッグ端１４，２４に摺接することが確実に防止される。
【００２２】
上記形状変更により、主軌道２６又は副軌道２８ないしはその長手軸に対して車輪軸ないしボギー軸は、おおむね直角に延出するので、この結果、交差フロッグ端１４，２４上を転動する車輪のフランジが該交差フロッグ端のフランク（側面）に沿って摺接する動作が解消され、該摺接によって生じる交差フロッグ端１４，２４の望ましくない早期の摩耗を回避し得る。
【００２３】
形状変更は、図４に示す構成によっても実現される。すなわち、形状変更部３４，３６の領域において、走行レール２０，２２の走行面４６を、レール頭部４４を機械加工により、交差フロッグ端１４，２４に対して参照番号４８で示す基本形状よりも強く傾斜させる構成である。これによって、車輪の支持点が外方に、すなわち交差フロッグ端１４，２４から離れる方向に湾曲するように支持点の変更が行なわれる。従って、形状変更部３４，３６の領域におけるレール頭部４４の走行面は基本形状３８，４０の走行面に対して、角度αをなし、この角度αは１．５度<α<５度の範囲に設定される。
【００２４】
又、代替構成として、図５に示すように、形状変更部の領域において走行レール２０，２２を全体に傾斜させる構成も考えられる。この場合、レール頭部４４は変更されない。レールの足部５０は、図示しない、例えばクサビ状部材を下に設置して、その上に配置し、レール頭部４４の走行面が所要の傾斜角度となるようにする。これによって、車輪の支持点を変更することができる。
【００２５】
交差フロッグ端１４，２４の前方において、主軌道２６の走行レール２０の形状変更部３４は、前方距離ＸＨにおいて始まり、その距離ＸＨは、5,000mm<ＸＨ<15，000mmの関係にある。又、形状変更部３４は、交差フロッグ端１４，２４の後方において、後方距離ＹＨで終り、その距離ＹＨは、8,000mm<ＹＨ<18,000mmの関係にある。副軌道２８における形状変更部３６は、交差フロッグ端１４，２４の前方において前方距離ＸＮで始まり、その距離ＸＮは、5,000mm<ＸＮ<20,000mmの関係にある。又、形状変更部３６は、交差フロッグ端１４，２４の後方において、後方距離ＹＮで終り、その距離ＹＮは、8,000mm<ＹＮ<23,000mmの関係にある。
【００２６】
形状変更部３４，３６の領域において、主軌道２６，副軌道２８を横断する方向における車輪の支持点の基本形状３８，４０に対し、その変更の最大の偏位幅ＺＨ，ＺＮは、それぞれ5mm<ＺＨ<30mm，5mm<ＺＮ<35mmの関係にある。更に、主軌道２６，副軌道２８のそれぞれの形状変更部３４，３６の前記最大範囲偏位幅の位置は、交差フロッグ端１４，２４の前方領域３０，３２から後方の距離ＡＮ，ＡＨのところにあり、その各距離は、300mm<ＡＮ<2,000mm，300mm<ＡＨ<2,000mmの関係にある。
【００２７】
上述のように走行レール２０，２２の形状変更部３４，３６を該レールを外方に湾曲させて構成する場合、これらレール２０，２２は、最大幅ＺＮ，ＺＨ隆起状部分を有する。
【００２８】
図６に示す走行レール２０の平面図には、レール頭部４４の走行面と車輪４２の支持点との間の接触によって形成された接触ラインが鎖線で示されている。この接触ラインは、交差フロッグ端１４，２４の領域において図示のように外方に湾曲し、従って、交差フロッグ端１４，２４に関して凹面状の湾曲形状を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  固定の交差フロッグ端を備えた交差フロッグゾーンの原理的構成図である。
【図２】  可動の交差フロッグ端を備えた交差フロッグゾーンの原理的構成図である。
【図３】  レールの形状変更を実現するための第１の実施例の原理的構成図である。
【図４】  レールの形状変更を実現するための第２の実施例の原理的構成図である。
【図５】  レールの形状変更を実現するための第３の実施例の原理的構成図である。
【図６】  交差フロッグ端の領域におけるレールの原理的構成を示すレールの要部平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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