JP3789065B2

JP3789065B2 - Railway rails and railway tracks

Info

Publication number: JP3789065B2
Application number: JP32497899A
Authority: JP
Inventors: 勝己村本
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2019-11-16
Also published as: JP2001140201A

Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to railroad rails and railroad tracks, and more particularly to railroad rails and railroad tracks having excellent bending rigidity.
[0002]
[Prior art]
As conventional railroad rails and railroad tracks, for example, those having structures shown in FIGS. 5 and 6 are known.
[0003]
In the figure, the rail denoted by reference numeral 1 is called a flat bottom rail, and is laid on a plurality of sleepers 4 supported on a roadbed 2 via a road bed 3 so as to be bridged. Further, by being fixed by the fastening device 5, the railway track 6 is configured as shown in FIG. 6.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a conventional railroad track 6, since the structure is supported discontinuously by the sleepers 4, the bending of the rails 1 is also discontinuous, and the roadbed under the sleepers 4. 3 and the load on the roadbed 2 tend to concentrate right below the sleeper 4, causing the track 6 to sink.
[0005]
As a means for coping with such a problem, it is conceivable to increase the bending rigidity by increasing the cross-sectional area of the rail 1.
However, when the bending rigidity is improved by expanding the cross-sectional shape as described above, the following new problem occurs.
[0006]
That is, the rail 1 exposed to the hot sun extends in the length direction due to the temperature rise, but since the movement amount of both ends of the rail 1 due to the thermal expansion is regulated, the axial stress is increased with the temperature rise described above. It is considered that the rail 1 is buckled at a high temperature as shown by a chain line in FIG.
It is assumed that this phenomenon is particularly noticeable in a long rail having a long end and a small number of joints.
[0007]
Further, as described above, when the cross-sectional shape is increased to increase the bending rigidity, there is a problem that the noise level due to rolling of the wheel 7 increases.
[0008]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a railroad rail and a railroad rail having a low noise and a low noise while increasing bending rigidity. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The rail for rail according to claim 1 of the present invention is a vertically long flat bottom rail that directly supports and guides the wheels of a railway vehicle in order to achieve the above-described object, and coolant is fed into the rail . There along the hollow portion in the length direction of the elongated shape, is formed over the entire length, at a joint of a pair of rails to be laid in the longitudinal direction, span between these two rails, configured to fit over said hollow portion A connecting member is arranged, the connecting member is fitted in the hollow portion of each rail in the axial direction of the rail, and the both rails are connected in a state where the end of the hollow portion is closed .
A rail for rail according to claim 2 of the present invention is characterized in that a plurality of the hollow portions according to claim 1 are formed at intervals in a plane direction orthogonal to the length direction of the rail. .
In the railroad track according to claim 3 of the present invention, the railroad rail according to claim 1, wherein a hollow portion into which the coolant is fed is formed along the length direction. The rails are mounted at a plurality of locations separated in the length direction of the rail, and are provided between the supply and drainage pipes connected to the hollow part, and the coolant is supplied to the hollow part. A cooling device including a cooling pump to be fed is provided.
In the railroad track according to claim 4 of the present invention, the cooling device according to claim 3 constitutes a closed circuit of the coolant together with the rail, and the coolant is cooled in the middle of the closed circuit. The heat exchanger which makes | forms is provided, It is characterized by the above-mentioned.
A railroad track according to a fifth aspect of the present invention is the railroad track according to the third or fourth aspect, in which the hollow portion is provided over the entire length of the rail, and a pair of rails laid in the lengthwise direction. A fitting member for closing the end of the hollow portion of each rail and fitting the pair of rails together is provided by being fitted into the hollow portion of the rail.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the following description, the same parts as those in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals and the description is simplified.
[0011]
First, the rail for rail according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1. The rail for rail 10 is a rail for rail that directly supports and guides the wheels of a rail vehicle. In this embodiment, the rail is a flat bottom rail. It has a basic configuration in which a hollow portion 11 into which a cooling liquid is fed is formed along the length direction.
[0012]
The hollow portion 11 is formed so as to reach the substantially middle portion of the bottom portion from the substantially central portion of the head of the rail for rail 10 through the abdomen.
[0013]
This railroad rail 10 is fixed to a plurality of sleepers 4 in parallel via fastening devices 5 on both sides of the bottom portion of the railroad rail 10 in the same manner as in the prior art, so that a railroad track 17 as shown in FIG. It is configured.
[0014]
And the rail 10 for rails which has such a structure, when the temperature of the rail 10 for rails rises under a hot weather and an axial stress is going to generate | occur | produce, water etc. in the hollow part 11 formed in the inside The above-described temperature rise can be suppressed by flowing the coolant.
In this way, by maintaining the temperature of the rail for rail 10 below a predetermined temperature, the axial stress that accompanies the rise in temperature can be kept small, so the cross-sectional secondary moment of the rail for rail 10 can be reduced accordingly. The bending rigidity can be increased by increasing the bending rigidity.
Furthermore, the presence of the cooling liquid in the rail 10 for railroads absorbs the high frequency component of vibration of the railroad rails 10 by the cooling liquid, thereby enhancing the noise reduction effect.
[0015]
Here, as a method of supplying the coolant, for example, when a water source can be secured nearby, one end of the rail 10 for rail is connected to the water source, or the coolant is supplied from the water source. The coolant tank is positioned higher than the other end of the rail 10 for rail, and the coolant is supplied from one end to the hollow portion 11 of the rail 10 by natural fall. Then, it is conceivable that this cooling liquid is discharged from the other end of the rail for rail 10 to the outside.
[0016]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the hollow portion 11 described above is formed over the entire length of the railroad rail 10, and each railroad rail 10 is connected at the joint of a pair of railroad rails 10 laid in the length direction. A connecting member 13 that is fitted to the hollow portion 11 is provided, the end of the hollow portion 11 of each rail 10 is closed by the connecting member 13, and the pair of rails 10 are axially connected. It is also possible to splice.
[0017]
With such a configuration, the load acting on the railroad rail 10 can be distributed in the axial direction of the railroad rail 10, thereby further suppressing the sinking of the railroad rail 10 at the joint. be able to.
[0018]
Further, as shown in FIG. 4, the railroad track 17 can be configured by using the railroad rail 10 described above and a cooling device 16 for supplying a coolant to the railroad rail 10.
[0019]
That is, the railroad track 17 is connected to a plurality of locations spaced apart in the length direction of a pair of railroad rails 10 laid in parallel with the supply and drainage pipes 18 communicated with the hollow portion 11. The supply and drainage pipes 18 and the hollow portions 11 of the railroad rails 10 form a closed circuit for the coolant, and a cooling pump 19 for circulating the coolant in the middle of the closed circuit, and the cooling A heat exchanger 20 for cooling the liquid is provided.
[0020]
In the railway track 17 configured as described above, the coolant cooled by the heat exchanger 20 is circulated by the cooling pump 19 as indicated by arrows in FIG. The cooling effect can be enhanced by reliably feeding the rail 10 to the rail.
[0021]
The heat exchanger 20 may be an air-cooled type, a water-cooled type, or a configuration that forcibly circulates air or water.
In addition, a solar cell can be used as a driving power source for the cooling pump 19.
[0022]
Note that the shapes, dimensions, and the like of the constituent members shown in the embodiment are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like.
For example, the closed circuit for circulating the coolant shown in FIG. 4 can be provided for each rail 10 for the railway.
Further, the operation of the cooling device 16 is controlled by the control unit 22 based on temperature information from the temperature sensor 21 as shown in FIG. It may be.
[0023]
Furthermore, as shown in FIG. 3, the hollow portion 11 can be divided into a plurality of the rail rails 10 in the height direction, the width direction, or both directions.
In the case of such a configuration, the connecting member 13 needs to be provided for each of the divided hollow portions 11.
In order to prevent the cooling liquid from freezing in the winter season, the cooling liquid may be an antifreezing liquid.
[0024]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, when the temperature of the railroad rail rises under hot weather and axial stress is about to occur, a cooling liquid such as water is formed in the hollow portion formed therein. The above-mentioned temperature rise can be suppressed by flowing.
By keeping the railroad rail temperature below a predetermined temperature, the axial stress caused by the temperature rise can be kept small, so the cross-sectional secondary moment of the railroad rail is increased accordingly, The bending rigidity can be increased.
Further, the presence of the cooling liquid inside the railroad rail absorbs the high frequency component of the vibration of the railroad rail by the cooling liquid, and from this point, the noise reduction effect can be enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a railroad rail according to the present invention and showing a state in which an embodiment is laid.
FIG. 2, showing an embodiment of the present invention, is a partially cutaway side view showing a joint structure of a rail for rail.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view showing an embodiment of a railway track according to the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a conventional example.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the behavior of a railroad rail at a high temperature on a general railroad track.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rail 2 Subbase 3 Roadbed 4 Sleeper 5 Fastening device 6 Railroad track 10 Railroad rail 11 Hollow part 13 Connecting member 16 Cooling device 17 Railroad track 18 Supply / drain pipe 19 Cooling pump 20 Heat exchanger 21 Temperature sensor 22 Control unit

Claims

A vertically long flat bottom rail directly supporting and guiding the wheels of a rail vehicle, the interior, the cooling liquid is fed, had along the hollow portion in the length direction of the elongated shape, is formed over the entire length, in the longitudinal direction At the joint of the pair of rails to be laid, a connecting member having a shape that fits between the two rails and fits in the hollow portion is disposed, and the connecting member is fitted in the hollow portion of each rail in the axial direction of the rail. And the rails are connected in a state where the end of the hollow portion is closed .

The rail for rails according to claim 1, wherein a plurality of the hollow portions are formed at intervals in a plane direction orthogonal to the length direction of the rails.

The rail for rail according to claim 1 or 2, wherein a hollow portion into which the cooling liquid is fed is formed along the length direction. The rail is attached to a plurality of locations separated in the length direction of the rail. In addition, there is provided a cooling device including a supply / drain liquid pipe communicated with the hollow part and a cooling pump provided between the supply / drain liquid pipes and sending the coolant to the hollow part. Railway tracks characterized by this.

The cooling device, together with the rail constitutes a closed circuit of the cooling liquid, in the middle of the closed circuit, according to claim 3, characterized in that the heat exchanger forming the cooling of the cooling liquid is provided Railway tracks.

The hollow portion is provided over the entire length of the rail, and the end portion of the hollow portion of each rail is closed by being fitted to the hollow portion of each rail at the joint of a pair of rails laid in the length direction. The railroad track according to claim 3 or 4 , wherein a connecting member for joining the pair of rails is provided.