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発明の名称 鉄道用レールおよび鉄道用軌道
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−140201(P2001−140201A)
公開日 平成13年5月22日(2001.5.22)
出願番号 特願平11−324978
出願日 平成11年11月16日(1999.11.16)
代理人 【識別番号】100097113
【弁理士】
【氏名又は名称】堀 城之
発明者 村本 勝己
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 鉄道車両の車輪を直接支持・案内する鉄道用レールであって、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】 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1または請求項2に記載の鉄道用レール。
【請求項4】 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5】 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4に記載の鉄道用軌道。
【請求項6】 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4または請求項5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・案内する鉄道用レールであって、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に記載の鉄道用レールは、請求項1または請求項2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。本発明の請求項4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5に記載の鉄道用軌道は、請求項4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6に記載の鉄道用軌道は、請求項4または請求項5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。




 

 


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