分岐器

分岐器とは、鉄道の線路において線路を分岐させ、列車又は車両の進路を選択する機構。アメリカ英語での正式名称は、ターンアウトスイッチ。アメリカでは、分岐器のうち、進路を転換する部分のことをポイントという。

1. 構造
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分岐器は一般的に1線の線路を2線に分岐させるものであり、下記の4つの部位から成る。1線側を前端、2線側を後端と称する。

ポイント部 概略図中  。トングレールおよびトングレールが密着する基本レール部分を指す。ポイント部には、ポイント後端を支点に先の尖ったレールを動かす先端ポイントとポイント前端を支点に先が尖ってない普通のレールを動かす鈍端ポイントがある。また、トングレールの線形は直線進路用は直線、分岐進路用は円曲線が普通となっている。 リード部 概略図中  。トングレールとクロッシング部を結ぶ部分を指す。一般的に、分岐線側はリード部が曲線となる。この曲線半径をリード半径と呼び、リード半径の大小が分岐器の列車通過制限速度を決定する大きな要因となる。 クロッシング部 概略図中  。分岐器でレールが交差している部分を指す。内方分岐と外方分岐以外のクロッシング部は、通常は直線になっているが、曲線半径を大きくするためにクロッシング部を曲線にした曲線クロッシングもある。クロッシング部には、固定クロッシングと可動クロッシングがあり、前者の方は、ノーズ部分を普通のレールを削成して組合わせ、車輪のフランジが通る隙間を設けたものであり、後者の方はノーズ部分を車輪の進行方向に可動できるようにしたものである。 ガード部 クロッシング部の相手方のレール部分に列車が異線進入するのを防ぐために設けてあるガードレール部を指す。専門的には、たとえば「弾性分岐器」といえば弾性ポイントを使用した分岐器全体を指し、「弾性ポイント」といえば上記4部位のうちの「ポイント部」だけを指す。thumb|300px|分岐器の固定クロッシングの構造のモデル図。
A ストックレール
B ガードレール
C ウイングレール
D 間隔材
E クロッシング交点
F 鼻端長レール
G 鼻端短レール
H クロッシング前端
I クロッシング後端
J リードレール
K フランジウェイ
L 填材 分岐器は通常、図に示したような構造になっている。黒線はストックレール、茶色の線はトングレール、赤線はリードレール、紫の線はウィングレール、青線はガードレール、オレンジ色の線は主レール、緑線は全体でクロッシングと呼ばれ、クロッシングを構成するもっとも先端の頭部が尖ったレールをノーズレールと呼ぶ。進路変更をするときは、トングレールを分岐側と反対側のストックレールに移動する。なお、弾性分岐器では、トングレールとリードレールとウィングレールが一体化されている。

分岐器は、通常はある一定の方向に列車を進入させるようになっている。これを定位という。また、通常とは異なる方向に列車が進入するようになっていることを反位という。また列車が分岐器の分岐する方向に向かうことを対向といい、列車が分岐器の合流する方向に向かうことを背向という。

ノーズ付近に見られるすき間は車輪のフランジがスムーズに通過できるように設けられたもので、フランジウェイと呼ぶ。磨耗防止 とこのすき間による他線への誤進入を防ぐため高速通過する車両は減速を強いられる。このため、高速運転の多い線区には下記のノーズ可動式分岐器が多く用いられる。

1.1. ノーズ可動式分岐器ノーズ可動式分岐器
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上記のフランジウェイによる問題点を解決するため、ノーズまたはウィングレールを可動式にしてウィングレールに密着させる事でフランジウェイを塞いで、高速通過を確実にしているものであり、主に新幹線などの高速鉄道で多用されている。その場合、ノーズはトングレールと連動するようになっている。

ファイル:Bunnki NO1.JPG|ノーズ可動クロッシング分岐器の本線通過の状態。手前のレールの間にある開通方向表示器は非開通を表示している。 ファイル:可動ノーズ式分岐器.jpg|ノーズ可動クロッシング分岐器の本線に合流の状態。手前のレールの間にある開通方向表示器は開通を表示している。 右に可動式ノーズの概略図を示す。このうち水色のレールが緑色のレールを軸にして動くことによって、フランジウェイを塞いでいる。異線進入のリスクが小さくなることからクロッシング部のガードレールが省略されることがある。従来、可動式ノーズは、新幹線たけではなく在来線や私鉄線においても北越急行ほくほく線や京成成田スカイアクセスなどのように高速通過の多い分岐器を中心に設置されていたが、騒音低減の目的で高速通過を行わない一般的な分岐器においてもノーズ可動式分岐器を採用する事例が増えている。新幹線などの高速鉄道において、高速で通過する箇所では、さらにトングレールとリードレールを一体化してたわませる構造としているが、基本レールとトングレールとの間が密着せず隙間があると、高速走行に支障を与えるため、その2本のレールが密着しているかどうかを監視する接着照査器 を基本レールの外側に2台ずつ設置しており、分岐器の開通方向を表示する開通方向表示器をクロッシング部手前のレールの間に設置しており、開通側には黒地に緑色縦線2本の表示が現れて、非開通側には白地に赤色の×印が現れるようになっている。

2. 種類
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2.1. 形状による分類
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片開き分岐 直線軌道から分岐線だけを曲線で分岐させる形状のもの。基本線は直線であり、分岐線は曲線となる。基本線から分岐線が右側に分岐するものを「右片開き分岐器」、左側に分岐するものを「左片開き分岐器」と呼ぶ。 両開き分岐 直線軌道から分岐線を左右同一の角度で開いて分岐させる形状のもの。Y字分岐と呼ぶこともある。 振分分岐 直線軌道から分岐線を左右が等しくない角度で開いて分岐させる形状のもの。振り分け率は9:1、4:1、7:3、3:1、2:1、3:2のものが一般化されている。

内方分岐 曲線区間で基本線、分岐線ともに同方向の曲線で構成されているもの。右カーブの場合は「右内方分岐」、左カーブの場合は「左内方分岐」と呼ぶ。 外方分岐 曲線区間で基本線と分岐線を逆方向に分岐させる形状のもの。根元も曲線の両開きや振分分岐と考えることができる。基本線が左カーブの場合は「右外方分岐」、右カーブの場合は「左外方分岐」と呼ぶ。基本線側にカントが設定されている場合、分岐側では逆カントとなるので、分岐側の速度制限が厳しくなる。 片渡り線・渡り線 複線区間など複数の線路が並行する箇所において、隣接する線路にたすき掛けされた形状のもの。大抵は片開き分岐で構成されるが、内外方分岐や振分分岐、各種スリップ・スイッチで構成されることもよくあり、複分岐で構成されることもある。複線区間では上下線の行き来に、また複線区間から単線が分岐する箇所などで多用される。 両渡り線 両方向への片渡り線を同一箇所に重ねて配置したもの。やはりさまざまな形状の分岐器で構成される。軌道中心間隔が狭いとフランジウェイが増えるので、直線側でも揺れが大きくなることがある。従来は、ダイヤモンドクロッシング部の速度制限によって、新幹線のように分岐側でも高い進入速度が求められる本線上には設置できず、代わりに片渡を2組ずつ設置していた。しかし、中央線東京駅などで見られる弾性可動式ダイヤモンドクロッシングをもつシザーズクロッシングが開発されたので、東北新幹線八戸駅のように通過列車が設定されている、あるいは予定されている新幹線の本線上にも設けられるようになった。日本での名称は、事業者等ごとに揺れがみられるが、2002年改正の JIS E 1311「鉄道－分岐器類用語」においては「シーサースクロッシング」と規定している。この他、鉄道模型の製品名ではダブルクロスと称することもある。 ヨーロッパなど双単線が一般的な地域では費用削減や高速対応のために片渡り線の連続を使用することが多く、両渡り線は駅構内など用地が限られている場合に留められる。 片渡り付交差 ダイヤモンドクロッシングに渡り線を1本付加することで、交差する線路のうち一方向への分岐が可能なもの。もう一方は交差しかできない。片開き分岐との組合せで両渡り線のように用いることもある。直線側にも制限があるので、高速列車が通過する駅に設置されることはまれである。
両渡り付交差 シングル・スリップ・スイッチにさらに渡り線を1本付加し、交差する線路の双方向へ分岐できるようにしたもの。両渡り線と同等の機能を持つが、2つ以上の進路を同時に構成することはできない。また、シングルスリップと同様直線側にも制限がかかる。ターミナル駅や操車場で用いるほか、敷地の制約から用いられる。 アウトサイド・スリップ・スイッチ  ダブルスリップスイッチと同様の分岐であるが、リードレールを2つとも中央のダイヤモンド部の中央に置くことで、比較的高速での通過を可能としている。ダブルスリップの一種として扱われる場合もある。但し、ダブルスリップと比べ敷地を取り、その上両渡り線のように2列車を同時進入させることもできないためごくまれに使われるのみである。 ファイル:Rozjazd krzyz pojed.svg|シングルスリップ ファイル:Sanyo-5000 Kintetsu-9020 Hanshin-8000 hanshin-amagasaki.JPG|シングルスリップ ファイル:Rozjazd krzyz podw.svg|ダブルスリップ ファイル:Double slip at Munich central.jpg|ダブルスリップ ファイル:Bahnanlage Kirchhain 2013  17.JPG|アウトサイドスリップ ファイル:Doppelkreuzungsweichen im Rbf München Nord.JPG|ダブルスリップとアウトサイドスリップの併用

thumb|200 px|東急大井町線自由が丘にあった三枝分岐器 三枝分岐 左右2つの片開き分岐を重ねて3方向に分岐できるようにしたもの。 thumb|150 px|複分岐 複分岐 左右2つの片開きまたは振分分岐を重ねて3方向に分岐できるようにしたもの。三枝分岐は枝が左右対称に分かれるが、複分岐では分岐点が前後にずれている。

2.2. 番数
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分岐器において基準線から分岐線が分かれる角度については、角度を直接規定する方式と、両線の開きとそれに要する長さの比率に基づいて規定する方式の2種類に大別される。世界的に広く採用されているのは後者の方式で、日本ではこの比率を示す数値について「番数」と称している。分岐器の番数の定義や呼称・表記方法は、国によって次の通り差異がある。

2.2.1. 中心線法
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中心線法は、クロッシング部において交差する軌間線の接線の角度または軌道中心線の交点における接線の角度を、角の中心線の長さと両接線の開きの比率をもって示し、「No.15」のように番号として呼称する。交差番数または分岐番数Nと、交差角または分岐角θとの関係は次の式で表される。
イギリス・北米・日本などで採用。

2.2.2. 直角法
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直角法またはコール法は、クロッシング部において交差する軌間線の接線の角度または軌道中心線の交点における接線の角度を、一方の接線を底辺とし残る一方の接線を斜辺とする直角三角形の底辺と高さの比率をもって示す。ヨーロッパでは分岐線の曲線半径を合わせて「190-1:9」のように単位分数の比の形で表記する。ロシアおよびCIS諸国では「1/11」のように単位分数として表記する。インドでは「1 in 9」のように表記する。交差番数または分岐番数Nと、交差角または分岐角θとの関係は次の式で表される。
ヨーロッパ・ロシア・CIS諸国・インドなどで採用。

2.2.3. 二等辺三角形法
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交差角または分岐角が成す二等辺三角形の等辺と底辺の長さの比で番数を示す二等辺三角形法は路面電車などの軌道分岐器で用いられることが多い。交差番数または分岐番数Nと、交差角または分岐角θとの関係は次の式で表される。

2.2.4. 日本
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分岐器の番数は、基準線から分岐線が分かれる角度の大小を示すもので、片開き、両開きなどといった分岐器の形状とは無関係に、'//分岐器に用いられているクロッシング'//の番数を分岐器全体の番数として呼称する。クロッシング番数は中心線法を採用し、クロッシング部で接する両軌条の軌間線が成す二等辺三角形の高さと底辺の比をもって示す。

分岐器類の名称の前に、分岐器で用いているクロッシングの番数を付加し、「8番片開き分岐器」「10番シザーズクロッシング」のように呼称する。クロッシング番数に応じて、クロッシング後方における両方の軌間線 の接線がなす角度「クロッシング角」が定められている。曲線分岐器の場合は両方の軌間線の交角をもってクロッシング角とする。

なお、曲線ダイヤモンドクロッシングでは、両方の軌道中心線が交差する角度をクロッシング角と読み換え、それに相応するクロッシング番数を呼称する。シザーズクロッシングでは、使用する分岐器に用いられているクロッシングの番数を呼称する。

2.2.4.1. クロッシング番数
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かつて「轍叉番号」とも呼ばれた。JIS E 1301で、クロッシング番数およびその角度は次のように規定されている。


8番、9番、10番、12番、14番のクロッシング角は、クロッシング番数とクロッシング角に関する上記の計算式により、分未満を四捨五入して定めたものである。
他のクロッシング番数のクロッシング角は、次のようにして機械的に定めたものであり、計算式によって算出する角度とは誤差がある。
4番、5番、6番、7番のクロッシング角は、それぞれ8番、10番、12番、14番のクロッシング角の2倍とする。
16番、20番のクロッシング角は、それぞれ8番、10番のクロッシング角の1/2とする。

2.2.5. ドイツ
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ドイツにおいて、クロッシング番数  は分子を1とした単位分数を比を用いて示す。番数はヨーロッパ標準の直角法を用いている。ドイツ連邦鉄道  および現在のドイツ鉄道  では、番数を含め次の形式で分岐器類を分類呼称している。

例：EW 60-500-1:12 L Fz H

現在のドイツ鉄道で主に使われている分岐器の例である。

またICEが運行するマンハイム-シュトゥットガルト高速線およびハノーファー-ヴュルツブルク高速線用に開発された高速分岐器  には次のようなものがある。分岐器呼称末尾の「-fb」は弾性可動ノーズ付きを示す。複心曲線使用の分岐器は分岐線側を異なる半径の曲線を組み合わせたものにしており、EW 60-7000/6000-1:42の場合、トングレール部は半径7000m、分岐器中央部より後方は半径6000mとなっている。

ドイツ鉄道が開発し1998年に使用を開始したクロソイド分岐器  には次のようなものがある。分岐線側の曲線を緩和曲線の一種であるクロソイド曲線として衝動及びレール損耗の低減を図ったもので、EW 60-10000/4000-1:39の場合、トングレール先端を半径10000mとし、分岐器中央部にかけて半径4000mまで曲率が逓増したのち、分岐器後方にかけて再び半径10000mまで曲率が逓減する。この特徴のため、クロッシング部の番数だけでは従来の分岐器と規模を単純に比較できない。

このうち、分岐線側でも220km/hでの通過を可能とした40.15番クロソイド分岐器EW 60-16000/6100-1:40,15-fbはベルリン-ハレ線ビターフェルト駅構内においてハレ方面とライプツィヒ方面の分岐用に2基使用されており、番数は42番高速分岐器EW 60-7000/6000-1:42-fbより小さいものの、分岐器1基の長さは169.2mに達し、ドイツ国内最大の分岐器である。

 DB class 103 at Saalbach junction.jpg|200km/hで42番高速分岐器EW60-7000/6000-1:42-fbを通過するDB103形牽引列車 Weiche Rohrbach.jpg|42番高速分岐器EW60-7000/6000-1:42-fb EW6000 3700UB2855b.jpg|32.5番高速分岐器EW60-6000/3700-1:32,5-fb Saale-Elster-Talbrücke-017.jpg|32.5番高速分岐器EW60-6000/3700-1:32,5-fb EW 60-16000-6100 Antriebe.jpg|ドイツ国内最大の40.15番クロソイド分岐器EW60-16000/6100-1:40,15-fb

2.2.6. チェコ、スロバキア
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1918年にオーストリア帝国鉄道  とハンガリー国家鉄道  を承継したチェコスロバキア時代のチェコスロバキア国鉄  では、1970年代まで、角の長さと開きの比率による番数ではなく、分岐角を直接定める「段階式分岐器」を採用していた。概要は次の通りである。

単純分岐器は、標準の分岐角を6°または7°とし、分岐線半径は150mから200m。許容通過速度は30km/hから40km/h。
複分岐器は6°  または7°  とし、駅構内などにおいて6°単純分岐器または7°単純分岐器によって本線から分岐して平行する多数の側線を構成する配線の場合、本線より分岐した次の分岐器に4°+2°複分岐器または5°+2°複分岐器を1基置き、本線と10°または12°の角度を保ちつつ側線を分岐する形態が一般的に用いられた。次の図は7°単純分岐器および5°+2°複分岐器を使用した側線群配線の模式図である。
両開き分岐器は10°  を標準とし、分岐線曲線半径は230m。
高速分岐器は分岐角6°未満、分岐線通過許容速度を40km/h以上としたもので、5°