JP6230833B2 - 列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道線路における列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法に関するものである。

従来、列車走行時、枠型スラブ軌道区間で１４Ｈｚの上下動揺発生が明らかになった（下記非特許文献１参照）。

そこで、枠型スラブの枠内の空間を、埋めたところ、メカニズムは不明であるが、列車の車体上下動揺を抑制することができた。

久保田，「トンネル区間における動揺対策の一考察」，日本鉄道施設協会誌，２０１３．１ Ｌ．Ｃ．Ｆａｎｇ，Ｄ．Ｎｉｃｏｌａｏｕ ａｎｄ Ｊ．Ｗ．Ｃｌｅａｖｅｒ，Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ａ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｆｌｕｉｄ ｆｒｏｍ ａ ｃａｖｉｔｙ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅａｔ ａｎｄ Ｆｌｕｉｄ Ｆｌｏｗ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．6 ，１９９９，ｐｐ．６０５−６１３．

上記したように、枠型スラブの枠内を埋めたところ、メカニズムは不明であるが、列車の車体上下動揺を抑制することができることに基づいて、そのメカニズムを明らかにするとともに、その枠型スラブ軌道区間の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺を抑制する検討を行った。

本発明は、上記状況に鑑みて、列車走行時の枠型スラブ軌道における列車通過時の空気圧力変化を算定することにより列車の車体上下動揺対策方法を明確化し、より簡易な方法で列車の車体上下動揺を抑制することができる列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法において、枠型スラブのキャビティへの空気の流れを阻害する阻害手段を設置することにより、空気力により列車の車体上下動揺を抑制する列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段を、キャビティの深さＤ，長さＬとしたときに、Ｌ／Ｄが４以下となるように設置することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段が前記枠型スラブの型枠空間への空気の流れを阻害する仕切り板であることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段が前記枠型スラブの型枠空間への空気の流れを阻害するバラストであることを特徴とする列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法。

〔４〕上記〔１〕記載の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段が前記枠型スラブの型枠空間への空気の流れを阻害するバラストと仕切り板の組み合わせであることを特徴とする。

本発明によれば、列車走行時のスラブ軌道における圧力変動低減対策について、枠型スラブの枠内の空間を全て埋める必要は無く、その空間への空気の流れを阻害するように阻害手段を設置することにより、空気力による列車の車体上下動揺低減効果が得られ、空気力による列車の車体上下動揺の問題を解決することができる。

本発明にかかる列車走行時のスラブ軌道を示す図面代用写真である。 本発明に係る列車走行時のスラブ軌道における圧力変動低減対策工法を示す模式図である。 車両下面、レールおよびスラブ軌道の位置関係および流れモデルの模式図である。 定常キャビティ流れの２次元数値計算例を示す図である。 本発明の第１〜第５実施例を示す列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法を示す模式図である。

本発明の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法は、枠型スラブのキャビティへの空気の流れを阻害する阻害手段を設置することにより、空気力により列車の車体上下動揺を抑制する列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段を、キャビティの深さＤ，長さＬとしたときに、Ｌ／Ｄが４以下となるように設置する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明にかかる列車走行時のスラブ軌道を示す図面代用写真、図２は本発明に係る列車走行時のスラブ軌道における圧力変動低減対策工法を示す模式図であり、図２（ａ）はレール長手方向の断面図、図２（ｂ）はまくらぎ方向の断面図である。

図１において、１はレール、２は枠型スラブ軌道、３は枠型スラブ軌道２の空間（キャビティ）である。

また、図２において、５は路盤、６は枠型スラブ板、７は阻害手段（バラスト，ＰＣ板など）、８は枠型スラブ板６の型枠空間（キャビティ）、９はレールである。また、阻害手段の材料についても上記したものに限定されるものではない。

図３は車両下面、レールおよびスラブ軌道の位置関係および流れモデルの模式図、図４は定常キャビティ流れの２次元数値計算例を示す図であり、図４（ａ）はキャビティの長さＬ／深さＤ＝１の場合、図４（ｂ）はキャビティの長さＬ／深さＤ＝４の場合を示す図である。

図３において、１１は路盤、１２は枠型スラブ板、１３は空間（キャビティ）、１４はレール、１５は車体である。

車体１５下面の流れは、図３に示すような状態であることが推定された。そこで、このモデルに基づき、圧力変動を生み出す流れのメカニズムの観点から圧力変動低減対策を検討した。

モデルでは、車体１５下面のずり運動によりせん断流が励起され、その流が枠型スラブ板１２の枠内の空間（キャビティ）１３に流れ込むことにより圧力変動が発生していると推定された。そこで、このせん断流が枠型スラブ板１２の枠内の空間（キャビティ）１３に流れ込まない対策を講じれば良いと考えられる。

空間（キャビティ）１３上に流れが存在する場合、その空間（キャビティ）１３内の流れは、その深さＤと長さＬなどにより変化する。その一例を図４に示す。図４は２次元数値計算例（前記非特許文献２参照）であり実線は流線を表す。図４において、空間（キャビティ）１３の深さＤと長さＬの比Ｌ／Ｄが数倍（図４では４倍）程度までは、空間（キャビティ）１３内に回転流れが発生することにより、流路の流れが空間（キャビティ）１３内に流れ込み難い状態であることが確認されている。このことから、圧力変動低減対策について、枠型スラブ板１２の枠内の空間（キャビティ）１３を全て埋める必要はなく、空間（キャビティ）１３への流れを阻害するように阻害手段（バラストや仕切り板）を設置すれば、低減効果が得られると考えられる。

図５は本発明の第１〜第５実施例を示す列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法を示す模式図である。

この図において、２１は路盤、２２は枠型スラブ板、２３は阻害手段（バラスト，ＰＣ板など）、２４は空間（キャビティ）、２５はレール、２６，２６′，２６″は仕切り板である。

図５の枠型スラブ板の模式図から、枠型スラブ板の枠内の空間深さＤ＝２１０ｍｍ、長さＬ＝２９００ｍｍより、その比はＬ／Ｄ＝１３．８である。枠型スラブ板の枠内の空間への流れを阻害するためには、この比Ｌ／Ｄ＝１３．８を数倍程度にすれば良いと考えられる。このことから、例えば、図５のような対策が考えられる。図５（ａ）の第１実施例、図５（ｂ）の第２実施例は、枠型スラブ板２２の枠内の空間を埋める対策「バラスト充填」や「ＰＣ板設置」で、空間全体を埋めるのではなく、深さＤの数倍程度の間隔（長さＬ）をあけて設置する方法である。図５（ｃ）の第３実施例では、枠型スラブ板２２の枠内の空間２４を仕切り板で複数の空間（キャビティ）２４に区切るようにしてもよい。図５（ｄ）の第４実施例や図５（ｅ）の第５実施例では、バラスト２３や仕切り板２６，２６′，２６″を組み合わせる方法である。

なお、上記した実施例における寸法においては、一例として記載したものであり、これに限定されるものではなく、他の寸法であっても良いことは言うまでもない。

本発明によれば、列車走行時のスラブ軌道における圧力変動低減対策について、枠型スラブの枠内の空間を全て埋める必要は無く、その空間への空気の流れを阻害するように阻害手段を設置することにより、空気力による列車の車体上下動揺低減効果が得られ、空気力による列車の車体上下動揺を阻止することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法は、枠型スラブの枠内の空間への空気の流れを阻害するように阻害手段を設置することにより、空気力による列車の車体上下動揺低減効果が得られ、空気力による列車の車体上下動揺の問題を解決する列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法として利用可能である。

１，９，１４，２５ レール
２ 枠型スラブ軌道
３，１３，２４ 枠型スラブ軌道の空間（キャビティ）
５，１１，２１ 路盤
６，１２，２２ 枠型スラブ板
７，２３ 空間（キャビティ）への空気の流れを阻害する阻害手段
８ 枠型スラブ板６の型枠空間（キャビティ）
１５ 車体
２６，２６′，２６″ 仕切り板

Claims (4)

1. 枠型スラブのキャビティへの空気の流れを阻害する阻害手段を設置することにより、空気力により列車の車体上下動揺を抑制する列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段を、キャビティの深さＤ，長さＬとしたときに、Ｌ／Ｄが４以下となるように設置することを特徴とする列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法。
2. 請求項１記載の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段が前記枠型スラブの型枠空間への空気の流れを阻害する仕切り板であることを特徴とする列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法。
3. 請求項１記載の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段が前記枠型スラブの型枠空間への空気の流れを阻害するバラストであることを特徴とする列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法。
4. 請求項１記載の列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法であって、前記阻害手段が前記枠型スラブの型枠空間への空気の流れを阻害するバラストと仕切り板の組み合わせであることを特徴とする列車走行時のスラブ軌道の列車の車体上下動揺抑制方法。