JP5844082B2 - 軌道分岐部の異物除去装置用ノズル - Google Patents

Description

本発明は、鉄道の軌道分岐部近傍の異物を空気噴射によって除去する軌道分岐部の異物除去装置用ノズルに関する。また、本発明は、特にクロッシング部における軌道分岐部の異物除去装置用ノズルに関する。
従来から、車両が軌道分岐部を通過するときその振動によって落とされる落下雪氷、あるいは落下雪氷がバラスト上に落下したときバラストが飛び跳ねることによって発生する飛石等が、軌道分岐部の基本レールとトングレールとの間に挟まることがあり、トングレールの不転換が生じるという問題があった。そのため、種々の軌道分岐部の異物除去装置が開発または研究されている。

例えば、特許文献１には、分岐器が落下雪氷や飛石によって転換不能にならないように、基本レールとトングレールとの間の異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置について開示されている。

特許文献１記載の軌道分岐部の異物除去装置は、軌道分岐部の基本レールとトングレールとの間に落下した異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置において、基本レールのトングレールに対向する側面に、分岐部軌道長さに応じて配管ユニットを取付け、この配管ユニットに長手方に間隔を隔てて複数箇所に夫々複数の噴射口を有する空気噴射用ノズル部を設け、そのノズル部の空気噴出方向は、ややトングレール側に向くように設定されており、軌道分岐部の近傍に圧力空気源装置を設置し、配管ユニットに圧力空気を供給するように圧力空気源装置を圧力空気供給通路とその開閉切換手段を介して接続したことを特徴とするものである。

また、特許文献２には、軌道分岐部のクロッシング部のレール間において異物を除去することを可能にする、軌道分岐部の異物除去装置について開示されている。

特許文献２記載の軌道分岐部の異物除去装置は、基本レールと当該基本レールに対して当接及び離間可能なトングレールとを有する軌道分岐部に対して設けられ、圧縮空気を噴射することでレールとレールとの間に落下した異物を除去する、軌道分岐部の異物除去装置であって、軌道分岐部において基本レールとトングレールとが当接可能な前方側に位置する前方部とは反対側の後方側に位置してレールが交差するクロッシング部に配置され、圧縮空気を噴射するノズルユニットと、ノズルユニットに圧縮空気を供給する空気源装置と、を備え、ノズルユニットは、クロッシング部における前方側に配置され、クロッシング部における後方側に向かって圧縮空気を噴射するように開口形成された噴射口が設けられていることを特徴とするものである。
特許文献１記載および特許文献２記載の軌道分岐部の異物除去装置のいずれも、落下雪氷や飛石に対する有用性は非常に高い。

特開平７−０５４３１７号公報 特開２０１０−００７４２３号公報

特許文献２に記載の異物除去装置のノズル部は、図４に示すように、多数の小径噴射口および３個の大径噴射口を有する。この多数の小径噴射口から圧縮空気が噴出される際に発生する騒音のため、近隣に民家などが近い場合に設置し難いという問題があった。その結果、設置が要望される地域または場所が多数あるにもかかわらず、これらの場所に設置が進んでいなかった。

本発明の目的は、異物除去性能を十分に確保しつつ、発生する騒音を大幅に低下させることができる軌道分岐部の異物除去装置用ノズルを提供することである。

（１）
一局面に従う軌道分岐部の異物除去装置用ノズルは、レールの軌道分岐部に対して設けられ、圧縮空気を噴射することでレールとレールとの間に落下した異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置に設けられたノズルであって、レールが交差するクロッシング部の前方側に配置された錐台状の噴射筐体部と、クロッシング部の後方側に向かって圧縮空気を噴射可能に設けられ、かつ噴射筐体部の側面に形成された１または複数のスリットと、噴射筐体部の圧縮空気導入口から内部を通過して１または複数のスリットに圧縮空気を導くガイド部と、を含むものである。

発明者らは特許文献１の空気噴射口１７や特許文献２の小径噴射口２３が単純な丸孔からなっていることが騒音の原因であることを突き止めた。
更にノズルを円錐状とし、圧縮空気の噴射口を円錐側面に開口するスリット形状とすることで、圧縮空気の噴射口を単純な丸穴にする場合に比べ、騒音を大幅に低減できながら、噴射圧力は十分に確保できることを実験的に確認した。そして、この知見をもとに、更に改良を加え、噴射筐体部の内部にガイド部を設けることとした。すなわち、ガイド部に沿って圧縮空気を流すことができるため、圧縮空気が噴射筐体部の内部壁に急激に衝突することを緩和し、スリットから噴射される気体の流れが乱れることを抑制できる。その結果、圧縮空気噴射時の圧力を維持しつつ、噴射された圧縮空気により発生する騒音を大幅に低下させることができる。
なお、スリットの断面形状としては、矩形のほか、楕円や三角形を含む多角形であってもよい。

（２）
軌道分岐部の異物除去装置用ノズルにおいて、ガイド部は、円錐形状からなってもよい。

ガイド部は、円錐形状の他、角錐形状や単なる傾斜面、傾斜曲面とすることができる。しかし、スリットが多数設けられている場合、円錐形状とすれば、角錐形状などの場合に比べ、円錐部に沿って各スリットに均等に圧縮空気を流すことができるため、圧縮空気が噴射筐体部の内部壁に急激に衝突することを緩和し、側面に形成された全てのスリットから噴射される気体の流れが乱れるのを抑制することができる。その結果、噴射された圧縮空気により発生する騒音を大幅に低下させることができる。

本実施の形態にかかる軌道分岐部の構成の一例を示す模式的平面図である。 ノズル部を翼レールとともに後方側から前方側に向けて視野した場合の一例を示す模式的断面図である。 ノズル部を上方から視野した場合の模式図である。 異物除去装置用ノズルの一例を示す模式的斜視図である。 異物除去装置用ノズルの一例を示す模式的平面図である。 異物除去装置用ノズルの一例を示す模式的側面図である。 異物除去装置用ノズルの一例を示す模式的上面図である。 ノズルの構造の一例を示す模式的断面図である。 ノズルの他の例を説明するための模式的断面図である。 ノズルの他の例を説明するための模式的断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、軌道分岐部の異物除去装置用ノズルを新幹線用の軌道に適用した状態について説明する。なお、当該軌道分岐部の異物除去装置用ノズルは、新幹線用の軌道のみならず、在来線等、他の軌道においても利用しても構わない。

（軌道分岐部の構成）

まず、図１は本実施の形態にかかる軌道分岐部の構成の一例を示す模式的平面図である。図１に示すように、軌道分岐部５００は、軌道方向において区分けした各領域（ポイント部Ｐ、リード部Ｌ、クロッシング部Ｃ）に分割される。

図１に示すように、軌道分岐部５００には、主に一対の基本レール５０１、一対のトングレール５０２、リードレール５０３、翼レール（ウィングレール）５０４、可動レール５０５、固定部５０６、および主レール５０７が設置されている。

図１のポイント部Ｐは、軌道分岐部５００の前方側において基本レール５０１とトングレール５０２とが当接する部分を含む領域として構成される。
クロッシング部Ｃは、軌道分岐部５００の後方側において翼レール５０４、可動レール５０５、および固定部５０６が配置された領域として構成される。

リード部Ｌは、ポイント部Ｐとクロッシング部Ｃとの間でポイント部Ｐとクロッシング部Ｃとを結ぶ部分でリードレール５０３が配置された領域として構成される。
本実施形態では、ポイント部Ｐおよびリード部Ｌが、軌道分岐部５００において前方側に位置する前方部を構成し、クロッシング部Ｃは、この前方部とは反対側の後方側に位置してレールが交差する部分を含む領域として構成している。

図１に示すように、一対の基本レール５０１は、当該レールを走行する鉄道車両の車輪幅で一定間隔に施設されている。また、一対の基本レール５０１から車両が分岐を開始できるよう、基本レール５０１に対して当接および離間が可能な一対のトングレール５０２が配設されている。

なお、図１に示した軌道分岐部５００の基本レール５０１は、枕木上に床板を介して配設されている。トングレール５０２は枕木上にベアリング床板などにより移動可能に構成されている。これにより、各トングレール５０２は、各基本レール５０１に対して当接および離間できるように設けられている。
また、クロッシング部Ｃの可動レール５０５は、転轍機（図示せず）の作動に伴いトングレール５０２と連動して変位するように構成され、固定部を支点構造として揺動するように変位し、その前方側の端部が翼レール５０４に対して当接または離間するように構成されている。

一般に、軌道分岐部は、制御装置（図示省略）からの指令に基づいて転轍機（図示省略）が作動することにより、基本レール５０１に対してトングレール５０２が当接または離間する方向に移動し、同時に可動レール５０５が移動し、軌道分岐部５００における走行レールの切り換え動作（ポイントの切り換え動作）が行われる。その結果、鉄道車両が分岐線側または基準線側のいずれかの方向に走行できるように形成されている。

（異物除去装置の構成）
次に、第１実施形態に係る異物除去装置３００用のノズル部１１０を備えた異物除去装置３００の構成について説明する。異物除去装置３００は、上述した軌道分岐部５００のクロッシング部Ｃの翼レール５０４に設けられる。
本実施の形態に係る異物除去装置用のノズル部１１０を備えた異物除去装置３００は、該ノズル部１１０から圧縮空気ＰＡを噴射したり、温風ＨＡを送風したりすることで翼レール５０４、または翼レール５０４および可動レール５０５に落下した雪または飛石等の異物を軌道分岐部５００の後方側に向かって吹き飛ばして除去したり、雪を融解させたりしている。温風ＨＡの送風については、本発明とは関係ないため、以後、説明を省略する。

図１に示すように、異物除去装置３００は、主に空気源装置３１０、圧縮エアタンク３２０、ノズル部１１０、空気配管３３０、電磁切換弁３４０、およびノズル配管３５０を含む。

図１示す空気源装置３１０は、コンプレッサ等の圧縮空気供給源である。空気源装置３１０から供給された圧縮空気ＰＡは、圧縮エアタンク３２０に蓄積され、電磁切換弁３４０が開放されることにより、空気配管３３０およびノズル配管３５０を介してノズル部１１０に圧縮空気ＰＡが供給される。

具体的に、制御装置（図示省略）が、例えば、転轍機の動作信号（ポイントの切り換え信号）等の各種機器の動作指令信号、或いは、雪または異物の落下検知センサ（図示省略）または降雪センサ（図示省略）等の各種センサでの検知結果などに基づいて、電磁切換弁３４０の切換指令を発する。その結果、ノズル部１１０から圧縮空気ＰＡが噴射され、異物除去動作が行われる。また、上記のポイント切り換え信号に伴って、トングレール１０６の前方側の端部が基本レール１０５に対して当接又は離間し、可動レール１０９が翼レール１０８に対して当接又は離間する。

なお、上記動作指令信号や各種センサでの検知結果のみならず、車両運行中の時間帯等の異物除去動作が必要となる可能性のある時間帯において、制御装置（図示省略）が、電磁切換弁３４０の切換指令を発し、ノズル部１１０から定期的に圧縮空気ＰＡが噴射されてもよい。

（異物除去装置用ノズルの配管）
次に、図２は異物除去装置３００を翼レール５０４とともに後方側から前方側に向けて視野した場合の一例を示す模式的断面図であり、図３はノズル部１１０を上方から視野した場合の模式図である。図２に示すように、ノズル部１１０は、翼レール５０４の間に設けられている。

また、図３に示すように、異物除去装置３００には、ノズル配管３５０および温風配管１６０が設けられている。ノズル配管３５０の下流側は、ノズル部１１０の下部に接続されている。また、温風配管１６０の上流側は、温風発生装置（図示せず）に接続され、下流側は、ノズル部１１０の上部に接続されている。

図３に示すように、ノズル配管３５０には、圧縮空気ＰＡの流れＰＡＦが供給され、温風配管１６０には、温風ＨＡの流れＨＡＦが供給される。

（異物除去装置用ノズル）
次いで、図４は異物除去装置３００のノズル部１１０の一例を示す模式的斜視図であり、図５は異物除去装置３００のノズル部１１０の一例を示す模式的平面図であり、図６は異物除去装置３００のノズル部１１０の一例を示す模式的側面図であり、図７は異物除去装置３００のノズル部１１０の一例を示す模式的上面図である。

図４〜図８に示すように、異物除去装置３００のノズル部１１０は、温風ノズル孔１２０、先端ノズル固定孔１３０、筐体１４０、導入口１４１およびノズル２００を有する。

図４に示すように、筐体１４０の上部には、温風ノズル孔１２０が設けられている。温風ノズル孔１２０からは、温風配管１６０からの温風ＨＡが噴射される。また、筐体１４０の下部には、導入口１４１、当該導入口１４１の逆側にノズル２００が設けられている。ノズル２００からは、後述するように導入口１４１から導入された圧縮空気ＰＡが噴射される。なお、先端ノズル固定孔１３０によりノズル部１１０が固設される。

（ノズルの詳細構造について）
図８は、ノズル２００の構造の一例を示す模式的断面図である。図８（ａ）はノズル２００の断面を示し、図８（ｂ）はノズル２００の裏面から視野した状態を示す。

図４から図８に示すように、ノズル２００は、筐体１４０から外側へ突出した円錐台形状２０１で形成されており、円錐台形状２０１の斜面には、複数のスリット２３０が円錐台形状２０１の中心軸から放射状に設けられている。ここで、スリット２３０は、矩形状のスリットからなるが、楕円形状であっても良いし、台形形状であっても良いし、三角形その他の多角形であっても良いし、これらを組み合わせても良い。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、ノズル２００の内部には、圧縮空気ＰＡの導入口１４１から複数のスリット２３０までの間に、導入口１４１側へ向かって形成された円錐形状のガイド２１０が設けられている。
その結果、ガイド２１０により圧縮空気ＰＡは、流れＰＡＦの方向に向かって円滑に流れ、複数のスリット２３０から噴射することができる。したがって、圧縮空気ＰＡの流れＰＡＦを乱すことなく、円滑に圧縮空気ＰＡを流すことができるので、ノズル２００から発生する騒音を大幅に低下させることができる。また、後述するノズル構造の他の例と比べ、ガイド２１０を円錐形状とすることとで、全てのスリット２３０に対し、圧縮空気ＰＡを流れＰＡＦの方向に向かって円滑に流すことができるので、最も騒音を低下することができる。

（ノズル構造の他の例について）
図９に示すノズル部１１０ａのように、導入口１４１側へ向かって形成された２つの平面から構成された斜面のガイド２１０ａを有するノズル２００ａとしてもよい。

また、図１０に示すノズル部１１０ｂのように、導入口１４１側へ向かって形成された２つの曲面で構成される斜面のガイド２１０ｂを有するノズル２００ｂとしてもよい。

なお、上記のに示したノズルは、それぞれ一部ずつ組み合わせて構成してもよい。また、ノズル構造の他の例として、ガイド２１０，２１０ａ，２１０ｂに限定されず、完全な円錐形状の他、例えば半分だけの円錐や、四角推又はその一部、円錐台またはその一部、角錐台またはその一部とすることもできる。

また、本実施の形態においては、ノズル部１１０を一箇所に設けることとしたが、これに限定されず、他の任意の個数設けてもよい。
また、ノズル部１１０にノズル２００を１個設けることとしたが、これに限定されず、他の任意の個数設けてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る異物除去装置３００のノズル２００においては、ガイド２１０に沿って圧縮空気ＰＡを流すことができるため、圧縮空気ＰＡが噴射筐体部の内部壁に急激に衝突することを緩和し、スリット２３０から噴射される圧縮空気ＰＡの流れが乱れることを抑制することができる。その結果、圧縮空気ＰＡの噴射時の圧力を維持しつつ、噴射された圧縮空気ＰＡにより発生する騒音を大幅に低下させることができる。その他のノズル構造例についても、従来に比べ、騒音を低下させることができる。

なお、本実施の形態に係る異物除去装置３００のノズル２００においては、翼レール５０４がレールに相当し、軌道分岐部５００が軌道分岐部に相当し、圧縮空気ＰＡが圧縮空気に相当し、クロッシング部Ｃがクロッシング部に相当し、円錐台形状２０１が錐台状の噴射筐体部に相当し、スリット２３０が１または複数のスリットに相当し、導入口１４１が噴射筐体部の圧縮空気導入口に相当し、ガイド２１０，２１０ａ，２１０ｂがガイド部に相当し、ノズル２００が軌道分岐部の異物除去装置用ノズルに相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

１４１ 導入口
２００ ノズル
２０１ 円錐台形状
２１０，２１０ａ，２１０ｂ ガイド
２３０、２３０ｉ スリット
３００ 異物除去装置
５００ 軌道分岐部
５０４ 翼レール
Ｃ クロッシング部
ＰＡ 圧縮空気

Claims (2)

1. レールの軌道分岐部に対して設けられ、圧縮空気を噴射することでレールとレールとの間に落下した異物を除去する軌道分岐部の異物除去装置に設けられたノズルであって、
   前記レールが交差するクロッシング部の前方側に配置された錐台状の噴射筐体部と、
   前記クロッシング部の後方側に向かって圧縮空気を噴射可能に設けられ、かつ前記噴射筐体部の側面に形成された１または複数のスリットと、
   前記噴射筐体部の圧縮空気導入口から前記１または複数のスリットまでの間に設けられ、前記１または複数のスリットに前記圧縮空気を導くガイド部と、を含む、軌道分岐部の異物除去装置用ノズル。
2. 前記ガイド部は、円錐形状からなる、請求項１記載の異物除去装置用ノズル。