JP2554987B2

JP2554987B2 - トングレール

Info

Publication number: JP2554987B2
Application number: JP5294683A
Authority: JP
Inventors: 隆昭入江; 勝成小西
Original assignee: Daiwa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daiwa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH07127001A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道軌道の分岐器類
や伸縮継目等で基本レールや受けレールと組合せて使用
されるトングレールに関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道軌道の分岐器類や伸縮継目には、レ
ール頭部断面を漸次変化させながら、その先端を鋭く、
薄く加工したトングレールがよく用いられる。

【０００３】通常、トングレールには車輪の輪重を受
け、車輪フランジを誘導するという二つの機能がある
が、従来のトングレールは専ら軌間線とレール踏面との
幾何学的理論及び安全性を考慮して設計され製作されて
おり、実質的な車輪とレールとの接触部における荷重の
作用動向については余り考慮が払われていなかった。

【０００４】これは、車輪走行が繰り返されるに伴い、
トングレールに初期摩耗や初期メタルフローが発生して
車輪とレールとの接触部分に自然と「なじみ」が生じ、
荷重の分散が必然的に行われる結果、「荷重−作用点」
の綿密な考証を行う必要性が乏しかったからである。

【０００５】近年、レール摩耗やメタルフロー等のメン
テナンスを省略し、高寿命化を図る目的から、トングレ
ールについてもスラッククェンチ熱処理等の熱処理加工
によって耐摩耗性を向上させる傾向にある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のトング
レールに熱処理加工を施した場合、耐摩耗性がアップす
るために初期摩耗や初期メタルフローが発生し難く、車
輪とレールとの接触部分に「なじみ」が生じない結果、
車輪とレールとの点接触が維持され、その接触点に過大
な荷重が繰り返し作用してレール表面層に金属疲労が生
じ、これに起因してシェリング傷やきしみ割れが発生し
やすく、耐摩耗性に優れているが故に逆に傷の発生を招
来するという問題があることが判明した。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑み、熱処理加
工によって耐摩耗性を向上させてもシェリング傷やきし
み割れ等の傷が発生し難いようにしたトングレールを提
供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明に係るトン
グレールは、鉄道軌道の分岐器又は伸縮継目にて基本レ
ール又は受けレールと組合わせて使用され、レール頭部
断面外形状をその長手方向先端側に向けて鋭く薄くなる
ように漸次変化させてなるトングレールにおいて、レー
ル曲げ点から荷重乗り移り点にかけて車輪の輪重受け部
と車輪フランジのガイド部とを２つに分離し、輪重受け
部がレール頭部の頂面又はゲージコーナ円弧部分内上端
部に位置し、かつフランジガイド部がゲージコーナ円弧
部分内下半部に位置する断面外形状となしたことを特徴
とする。

【０００９】レール曲げ点から荷重乗り移り点にかけて
のレール頭部の頂面断面外形状はトングレールと基本レ
ール又は受けレールとの間で車輪の輪重が円滑に受渡さ
れるように、車輪踏面断面外形状とほぼ等しい勾配を有
する略直線状となし、輪重受け部と車輪とを面接触させ
るのがよい。

【００１０】また、本発明に係るトングレールは、鉄道
軌道の分岐器又は伸縮継目にて基本レール又は受けレー
ルと組合わせて使用され、レール頭部断面外形状をその
長手方向先端側に向けて鋭く薄くなるように漸次変化さ
せてなるトングレールにおいて、レールの縦削開始点よ
り長手方向前方部分をゲージコーナ円弧形状がほぼ維持
されつつ、漸次頭部幅が減少しかつ高さが低くなる断面
外形状となしたことを特徴とする。

【００１１】

【作用及び発明の効果】理想的な車輪とレールの接触
は、レール頭部の頂面で車輪の輪重を受ける一方、車輪
のフランジ基部の円弧部分とレールの頭部上側面のゲー
ジコーナ円弧部分の下半部とが接触し、その接点で車輪
フランジ誘導が行われることにある。

【００１２】従来のトングレールでは、レール頭部の頂
面水平レベルの平滑性と軌間線の連続性のみとが主に考
慮されていたので、トングレール薄肉部の削除や基本レ
ール又は受けレールの外軌側への曲がり等により、トン
グレールと基本レール又は受けレールとの間における車
輪乗移り時に車輪とレールとが形状的に複雑に接触し、
その接触点の平滑性と連続性とを確保することが難しか
った。

【００１３】これに対し、本発明によれば、レール曲げ
点から荷重乗り移り点にかけて輪重受け部をレール頭部
の頂面又はゲージコーナ円弧部内上端部分に、フランジ
ガイド部をゲージコーナ円弧部内下半部分に位置させ、
車輪の輪重受け部と車輪フランジのガイド部とを常に所
定の間隔をあけて２つに分離しているので、車輪とトン
グレールとが滑らかにかつ連続して接触し、輪重と横荷
重とは分散してトングレールで受けられる。特に、レー
ル頭部頂面をレール踏面と略等しい勾配の直線状となし
て両者を面接触させると、輪重の分散効果が大きい。

【００１４】しかも、従来のトングレールでは、フラン
ジガイド部がレール頭部のゲージコーナ円弧部の上端部
分にあるので、輪重によって車輪を軌間内方に強制的に
移動させようとする力が働き、トングレールには過大な
荷重が作用していたが、本発明によれば、フランジガイ
ド部がゲージコーナ円弧部内下半部分に常に位置してい
るので、上述のような過大な荷重がレールに作用するこ
とはない。

【００１５】その結果、トングレールにスラッククェン
チ熱処理等の熱処理加工を施して耐摩耗性を向上させた
場合にも車輪とレールとの接触部に過大な集中荷重が繰
り返し作用することはなく、金属疲労等に起因するシェ
リング傷やきしみ割れの発生を防止できる。

【００１６】また、本発明によれば、レールの縦削開始
点より前方部分が、ゲージコーナ円弧形状をほぼ維持し
つつ、漸次頭部幅を減少しかつ高さが低くなる断面外形
状であるので、レールの縦削開始点より前方部分、特に
荷重乗り移り点より前方部分ではフランジガイド部がゲ
ージコーナ円弧部分と接触して車輪フランジの誘導が円
滑に行われ、又従来のような角部での接触とは異なって
円弧形状部分で接触するので、接触部分における集中荷
重を緩和でき、さらには基本レールや受けレールの鉛直
摩耗に起因する軌間（ゲージ）の狭小化現象も防ぐこと
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す具体例に基づ
いて詳細に説明する。図１ないし図８は本発明の一実施
例によるトングレールを示し、これは基本レールと組合
される分岐器用トングレール（７０Ｓレール）に適用し
た例である。図において、７０Ｓレール１のレール曲げ
点１Ｆより後方の断面外形状（図１のＧーＧ断面部分）
は図８に示すようにレール頭部の頂面１ａとゲージコー
ナ円弧部分内上端部１ｂの２箇所ｃ、ｄで車輪２を支承
する形状に形成されている。なお、１ｃはゲージコーナ
円弧部分内下半部、１ｄはゲージラインである。

【００１８】また、７０Ｓレール１のレール曲げ点１Ｆ
から荷重乗り移り点１Ｄでは、図７ないし図５に示すよ
うに、車輪２の輪重受け部ｃと車輪フランジ２０のガイ
ド部ｄとが常に２つに分離され、上記輪重受け部ｃはレ
ール頭部の頂面１ａに位置し、フランジガイド部ｄはゲ
ージコーナ円弧部分内下半部分１ｃに位置する断面外形
状に形成され、又レール頭部の頂面１ａの断面外形状は
車輪２踏面断面外形状と略等しい勾配の直線状に形成さ
れ、車輪２の踏面と面接触しうるようになっている。

【００１９】さらに、レール曲げ点１Ｆと乗り移り点１
Ｄ間にある縦削開始点１Ｅ及びそれより前方部分１Ｄ、
１Ｃ、１Ｂ、１Ａでは図６ないし図２に示すように、ゲ
ージコーナ円弧形状がほぼ維持されつつ、漸次頭部幅が
減少し、かつ高さが低くなるような断面外形状に形成さ
れている。

【００２０】次に、本例のトングレールの作用について
説明する。基本レールである５０Ｎレール１０の標準断
面部分では、図９に示すように、在来線基本踏面形状の
車輪２がフランジ誘導されつつ接触するが、双方がａ点
とｂ点の二ケ所で接触し、ａ点で輪重が受けられ、ｂ点
でフランジ誘導が行われる。

【００２１】図１０には従来の７０Ｓレール１１の曲げ
点（図１のＦーＦ断面相当部分）に、同じく在来線基本
踏面形状の車輪２がフランジ誘導されつつ接触している
状態を示すが、接近したｃ’点とｄ’点の二点で輪重の
支承とフランジの誘導とが行われている。これは、従来
の７０Ｓレール１１の踏面円弧形状が６００Ｒ、５０
Ｒ、１３Ｒの組み合わせで構成されている一方、車輪側
は１／２０の直線勾配と１４Ｒの円弧との組み合わせに
より成り立っているためである。なお、５０Ｎレール１
０の踏面円弧は３００Ｒ、８０Ｒ、１３Ｒの組み合わせ
から構成されている。

【００２２】また、図２ないし図７の各(b) には先端側
から曲げ点の間（図１の断面Ａ−Ａないし断面Ｆ−Ｆに
相当する）での５０Ｎレール１０から従来の７０Ｓレー
ル１１への車輪２の乗り移り状態を示す。７０Ｓレール
１１の通り側円弧は７０Ｓレール１１の標準断面と同じ
形状においてその頭部頂面を水平面にて曲げ点から前端
側に向けて勾配をつけて削り下げた形状としている。そ
のために前端にゆくに従って１３Ｒ面と水平面の交点は
鋭角になっていく。図２ないし図５の各(b) に示す部
分、即ち荷重乗り移り点より前方部分では７０Ｓレール
１１は車輪誘導のみを行い、在来レール１０だけで輪重
を支承し、又フランジ誘導を行う７０ｓレール１１の接
点ｄ’は１３Ｒ面と水平面の交点の鋭角な一点に集中し
ている。

【００２３】図５(b) は５０Ｎレール１０と７０Ｓレー
ル１１に同時に車輪２が乗っている状態を示し、ａ点で
輪重が受けられ、又ｃ’点とｄ’点で輪重の受けとフラ
ンジ誘導が行われている。

【００２４】図６(b) は車輪２が完全に７０Ｓレール１
１に乗り移った状態で、輪重の支承とフランジ誘導とが
近接したｃ’点及びｄ’点で行われている。

【００２５】従来の７０Ｓレール１１では、上述のよう
な状態でレール１１と車輪２とが接触するが、レール１
１の塑性変形や摩耗によって７０Ｓレール１１に次第に
車輪形状に沿った「なじみ」が生じ、大きな問題とはな
らなかった。

【００２６】他方、近年は軌道のメンテナンスフリー化
や長寿命化の要求が高まり、耐摩耗性に優れた微細パー
ライト組織に熱処理加工された高強度レールの採用が一
般化するに伴い、特殊な軌道構造を有する分岐器や伸縮
継目のトングレール等にも上述の微細パーライト組織の
高強度レールが採用される傾向にある。

【００２７】しかるに、従来の７０Ｓレール１１を熱処
理加工し、耐摩耗性に優れた微細パーライト組織とする
と、上述のように二本のレール１０、１１を車輪２が乗
り移ってゆく過程において、レール１１と車輪２との接
触点には局部的に荷重が作用し、許容応力を超える応力
となるために表層部のレール組織は破壊される。しか
し、レール組織が高強度であるために破壊された組織が
残存し、これが傷の起点となって未だ健全なレール組織
にまで傷は進展し、より大きな傷へと発展してゆく。

【００２８】本実施例の７０Ｓレール１ではこれを防止
するために、荷重乗り移り点１Ｄからレール曲げ点１Ｆ
にかけてはレール１が輪重の受けとフランジ誘導とい
う、二つの機能を果たす場合に常に離れた二箇所ｃ、ｄ
で接触し、ゲージコーナ円弧部分中央近傍より下方では
輪重を局部的に受けないようにしている。

【００２９】また、レールはその機能上ある程度の摩耗
が進行しても使用される性格のものであるから、この摩
耗の進展によっても上述の二点接触が維持されているこ
とが望ましい。例えば、従来の７０Ｓレール１１では、
図２ないし図６の各(b) に示すように、７０Ｓレール１
１側の頭部頂面が所定の縦勾配で削り落とされている
が、これは５０Ｎレール１０側の鉛直摩耗によって７０
Ｓレール１１の頭部幅の薄いところで輪重を支承するこ
とがないように、又乗り移りをスムーズにすることを意
図して設計され製作されているからである。

【００３０】また、鉄道軌道における軌間（ゲージ）と
は、頭頂部から１４mm下がった位置での相対するレール
の内側における寸法となっており、レールの摩耗が進展
してもこの関係が維持されていることが望ましい。

【００３１】そこで、本実施例の７０Ｓレール１では従
来の７０Ｓレール１１に比して次のような断面外形状が
採用されている。

【００３２】７０Ｓレール１の曲げ点１Ｆより後方の
踏面形状は、図８に示すように、レール頭部の頂面１ａ
及びゲージコーナ円弧部内上端部分１ｄの２箇所ｃ、ｄ
で車輪２を支承し、しかも支承部分ｃは車輪の基本踏面
形状に合わせて面接触するように勾配面がつけられてい
る。

【００３３】７０Ｓレール１の曲げ点１Ｆより先端側
踏面形状についてはゲージコーナ円弧部分を従来の１３
Ｒから、１０Ｒと２５Ｒとの複合円弧形状に変更してい
る。これは、図９に示すように５０Ｎレール１０と車輪
２との接触点ａ、ｂのうち、フランジ誘導を行うべきガ
イド部ｂはゲージコーナ円弧部分にあるが、これを曲げ
点１Ｆより先端側についてもレール頭頂部から出来るだ
け下げ、かつゲージコーナ円弧の上方部を車輪２のフラ
ンジ２０のコーナ円弧（１４Ｒ）よりも大きく２５Ｒと
して輪重を支承させないようにしたからである。

【００３４】即ち、従来の７０Ｓレール１１のゲージコ
ーナ円弧は概ね１３Ｒで高さ一定であり、頭頂面のみ長
手方向に縦勾配で水平に加工していたが、本実施例の７
０Ｓレール１では２５Ｒと１０Ｒの合成円弧形状の上端
から１／２０の勾配でもって頂面が直線状に形成され、
その断面外形状が長手方向にほぼ維持されて縦勾配加工
されている。

【００３５】従って、耐摩耗性に優れた微細パーライト
組織の高強度レール１を、分岐器用トングレールに採用
した場合にも、荷重乗り移り点１Ｄからレール曲げ点１
Ｆの間では輪重の支承とフランジ誘導の機能が常に所定
の間隔をあけて分離されているので、レール頭部の負荷
が軽減され、又荷重乗り移り点１Ｄの前方部分ではゲー
ジコーナ円弧部分でフランジ誘導が行われるので、局部
的な荷重集中は発生せず、傷の発生を確実に防止でき、
メンテナンスフリー化及び長寿命化の目的で採用された
高強度レール素材の部材本来の性能が発揮され、初期の
目的を達成できる。

【００３６】また、７０Ｓレール１の縦削開始点１Ｅよ
りも前方部分ではゲージコーナ円弧形状をほぼ維持した
同形断面で、頭部幅及び高さが漸次減少する縦勾配加工
としているので、基本レール１０の鉛直摩耗による軌間
（ゲージ）の狭小化といった現象も防ぐことができる。

【００３７】本件発明者らは本実施例の７０Ｓレール１
を試作し、その輪重受け部ｃ及びフランジガイド部ｄと
従来の輪重受け部ｃ’及びフランジガイド部ｄ’とを比
較した。図１１にその結果を示す。従来の７０Ｓレール
１１では輪重受け部ｃ’が点接触で、しかも５０Ｎレー
ル１０の輪重受け部ａに対しては荷重乗り移り点と縦削
開始点間に不連続部分があった。これに対し、本実施例
の７０Ｓレール１では輪重受け部ｃが面接触であり、し
かも５０Ｎレール１０の輪重受け部ａと確実に連続して
いる。従って、本実施例の７０Ｓレール１では荷重乗り
移り点から標準断面外形状部分にかけて輪重に起因する
局部的な荷重集中が作用しないことが理解できる。

【００３８】また、本実施例の７０Ｓレール１ではフラ
ンジガイド部ｄが従来の７０Ｓレール１１に比してゲー
ジライン１ｄに接近している。これは従来の７０Ｓレー
ル１１がゲージコーナ円弧部分上端部でフランジガイド
を行っているのに対し、本実施例の７０Ｓレール１はゲ
ージコーナ円弧部内下半部分１ｃでフランジガイドを行
うようにしたからである。従って、車輪フランジ部分２
０のガイドがゲージライン１ｄ近傍にて円滑に行われる
ことが分かる。

【００３９】また、本実施例のトングレール１と従来の
トングレール１１について車輪２の軌間内方への強制移
動量及び軌間外方への移動可能量を調べた。また、５０
Ｎレール１０の頭部頂面が５ｍｍ摩耗した場合について
も調べた。その結果を図１２に示す。従来の７０Ｓレー
ル１１では荷重乗り移り点ＤーＤよりも前方部分で既に
車輪２に軌間内方への強制移動方向への荷重が作用し始
め、荷重乗り移り点ＤーＤで軌間内方への強制移動量が
最大となり、しかも５０Ｎレール１０の５ｍｍ摩耗時に
は軌間内方への強制移動量がより増大していた。これは
フランジガイド部ｄ’がゲージコーナ円弧部分内上端部
に位置し、輪重によって車輪を軌間内方に強制的に移動
させようとする力が働く結果、トングレールに過大な荷
重が作用していたからである。

【００４０】これに対し、本実施例ではフランジガイド
部ｄがゲージコーナ円弧部内下半部分１ｃに位置し、ゲ
ージコーナ円弧部分の形状をレール先端側までほぼ維持
しているので、軌間内方への強制移動は見られず、却っ
て軌間外方に移動可能となっている。しかも、５０Ｎレ
ール１０の５ｍｍ摩耗時にも軌間内方への強制移動はほ
とんど見られなかった。従って、７０Ｓレールの荷重乗
り移り点ＤーＤよりも前方部分、即ち頭部幅が狭く輪重
を受けないような部分についても過大な横荷重が作用し
ないことが確認できた。

【００４１】なお、上記実施例では分岐器用トングレー
ルを例に取って説明したが、受けレールと組合される伸
縮継目用トングレールについても同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるトングレールの側面
構成及び平面構成を示す図である。

【図２】図１のＡーＡ位置における上記実施例及び従
来の車輪、基本レール、トングレールの関係を示す図で
ある。

【図３】図１のＢーＢ位置における上記実施例及び従
来の車輪、基本レール、トングレールの関係を示す図で
ある。

【図４】図１のＣーＣ位置における上記実施例及び従
来の車輪、基本レール、トングレールの関係を示す図で
ある。

【図５】図１のＤーＤ位置における上記実施例及び従
来の車輪、基本レール、トングレールの関係を示す図で
ある。

【図６】図１のＥーＥ位置における上記実施例及び従
来の車輪、基本レール、トングレールの関係を示す図で
ある。

【図７】図１のＦーＦ位置における上記実施例の車輪
及びトングレールの関係を示す図である。

【図８】図１のＧーＧ位置における上記実施例の車輪
及びトングレールの関係を示す図である。

【図９】基本レールと車輪との関係を示す図である。
ある。

【図１０】従来のトングレールにおける標準断面形状
と車輪との関係を示す図である。

【図１１】本実施例及び従来のトングレールにおける
輪重受け部ｃ、ｃ_'及びフランジガイド部ｄ、ｄ’の軌
跡を示す図である。

【図１２】本実施例及び従来のトングレールにおける
車輪の移動量の変化を示す図である。

【符号の説明】

１トングレール１ａ頂面１ｂゲージコーナ円弧部内上端部分１ｃゲージコーナ円弧部内下半部分２車輪２０フランジ部ｃ輪重受け部ｄフランジカイド部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄道軌道の分岐器又は伸縮継目にて基本
レール又は受けレールと組合わせて使用され、レール頭
部断面外形状をその長手方向先端側に向けて鋭く薄くな
るように漸次変化させてなるトングレールにおいて、車輪踏面の接触する部分を輪重受け部ｃ、車輪フランジ
の接触する部分をフランジガイド部ｄとし、レール曲げ
点ＩＦから荷重乗り移り点１Ｄにかけてのレール断面外
形状を、輪重受け部ｃがレール頭部の頂面１ａ又はゲー
ジコーナ円弧部内上端部分１ｂに位置し、かつフランジ
ガイド部ｄがゲージコーナ円弧部内下半部分１ｃに位置
する形状となしたことを特徴とするトングレール。
【請求項２】上記レール頭部の頂面断面外形状を、車
輪踏面直線部分と略等しい勾配を有する略直線状とな
し、輪重受け部ｃと車輪踏面とを面接触させるようにし
た請求項１記載のトングレール。
【請求項３】鉄道軌道の分岐器又は伸縮継目にて基本
レール又は受けレールと組合わせて使用され、レール頭
部断面外形状をその長手方向先端側に向けて鋭く薄くな
るように漸次変化させてなるトングレールにおいて、レールの縦削開始点１Ｅより前方部分を、ゲージコーナ
円弧形状がほぼ維持されつつ、漸次頭部幅が減少し、か
つ高さが低くなる断面外形状となしたことを特徴とする
トングレール。