JP6513620B2 - 軌道構造体及び軌道構造体の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両が走行するレールを備える軌道構造体に関し、より具体的には、例えばスラブ軌道において配線を変更する場合や分岐器を追加する場合などに、既設のスラブ軌道に替えて用いることができる軌道構造体、及びその軌道構造体の施工方法に関する。

鉄道事業においては、例えば高架橋や高速列車用軌道などで、道床コンクリート上に鉄筋コンクリート製のスラブ版を敷設したスラブ軌道が採用されている。スラブ軌道の補修や高さの調整の場合には、例えば特許文献１や特許文献２に提案される方法を用いることができる。また、バラスト軌道をスラブ軌道に変更する場合には、特許文献３に提案される方法を用いることができる。

一方、スラブ軌道において配線を変更する場合や分岐器を追加する場合などには、一時的に線路を使用停止にした上で新たなスラブ軌道を敷設したり、バラスト軌道に変更したりするといった方法が行われている。一時的に線路を使用停止にする場合には、当然のことながら、その間は列車の運行を停止せざるを得ない。バラスト軌道に変更しようとする場合には、厚さの基準を満たすためにバラスト軌道の厚みを元のスラブ版より厚くしなければならず、レールの高さを変更することができないときには道床コンクリートの一部を掘削してバラスト軌道における必要高さを確保する必要がある。掘削することなくスラブ軌道をバラスト軌道に変更することは、バラスト軌道の必要高さを確保する事ができないため、困難である。

また、スラブ軌道を用いることを前提に敷設されている高架橋などの施設は、バラスト軌道の敷設を想定した荷重条件では設計されておらず、バラスト軌道を敷設するためには設計耐力を確認する必要があり、設計耐力が不足する場合には施設を強化する工事を必要とする。また、バラスト軌道に変更した後に、再度、スラブ軌道などの直結軌道を構築するためには、バラストを撤去しながら新たな設備の敷設を要するため、作業効率が悪い。

特開２０１４−９５２２９号公報 特開２０１５−７１８９２号公報 特開２００１−２７９６０６号公報

本発明は、スラブ軌道において配線を変更する場合や分岐器を追加する場合などに、列車の運行を停止することなく、簡易かつ短時間で安全に軌道構造を変更することができる軌道構造体と、その軌道構造体の施工方法とを提供することを課題とする。

本発明は、一態様において、軌道構造体を提供する。軌道構造体は、車両が走行するためのレールと、レールの下に、長手方向がレールを横切る方向を向くように配置されたまくらぎと、まくらぎの下に配置され、レールに及ぼされる車両荷重を支持するための荷重支持部材とを備える。レール、まくらぎ及び荷重支持部材のうちのいずれか２つ又はこれらの全てが、あらかじめ相互に結合されていることが好ましい。

一実施形態においては、荷重支持部材として、レールの長手方向と平行な長手方向を有するＨ型鋼材を用いることができる。一実施形態においては、軌道構造体は、上面が荷重支持部材の上面と同一面を形成するように荷重支持部材を埋設する埋設部材を備えるものとすることができる。一実施形態においては、軌道構造体は、少なくともまくらぎと荷重支持部材との間に配置された弾性部材をさらに備えるものとすることができる。一実施形態においては、軌道構造体は、まくらぎの側面と荷重支持部材との間にわたって配置されることによりレールのふく進を防止するふく進防止部材をさらに備えるものとすることができる。

本発明は、別の態様において、軌道構造体の施工方法を提供する。軌道構造体の施工方法は、車両が走行するためのレールと、レールの下に長手方向がレールを横切る方向を向くように配置されたまくらぎと、まくらぎの下に配置され、レールに及ぼされる車両荷重を支持するための荷重支持部材とを備える軌道構造体を、道床コンクリートの上に配置する工程と、軌道構造体の荷重支持部材と道床とを結合する工程とを含む。施工方法は、軌道構造体を道床コンクリートの上に配置する工程の前に、レール、まくらぎ及び荷重支持部材のうちのいずれか２つ又はこれらの全てを互いに結合する工程をさらに含むことが好ましい。

一実施形態においては、荷重支持部材として、レールの長手方向と平行な長手方向を有するＨ型鋼材を用いることができる。一実施形態においては、施工方法は、埋設部材を用いて、埋設部材の上面が荷重支持部材の上面と同一面を形成するように荷重支持部材を埋設する工程をさらに含むことができる。一実施形態においては、施工方法は、少なくともまくらぎと荷重支持部材との間に弾性部材を配置する工程をさらに含むことができる。一実施形態においては、まくらぎの側面と荷重支持部材との間にわたって、レールのふく進を防止するふく進防止部材を配置する工程をさらに含むことができる。

既設のスラブ軌道を変更する場合には、施工方法は、軌道構造体を道床コンクリートの上に配置する工程の前に、道床コンクリート上に敷設されたスラブ版を撤去する工程をさらに含むことが好ましい。

本発明による軌道構造体及びその施工方法を用いることにより、スラブ軌道区間において配線を変更する場合や分岐器を追加する場合などに、列車の運行を停止することなく工事を行うことができる。また、工事を行う際に新たに強度計算等を行う必要がないため、安価で安全な施工を実現することができる。

本発明の一実施形態による軌道構造体の斜視図である。 本発明の一実施形態による軌道構造体が道床コンクリート上に配置されている状態を、軌道構造体の長手方向からみた図である。 本発明の一実施形態による軌道構造体を施工する方法を示す。

以下に、図１から図３を参照して、本発明の実施形態を説明する。

［軌道構造体の構造］
図１は、本発明の一実施形態による軌道構造体を示す。図１（ａ）は、軌道構造体１のの斜視図であり、図１（ｂ）は、まくらぎ３と荷重支持部材４とを結合するふく進防止部材５が配置されている部分の拡大斜視図である。図１（ａ）においては、図面を簡潔にするために軌道構造体の一部のみが描かれており、実際の軌道構造体は、図面の手前方向にも連続している。図１（ｂ）においても、図面を簡潔にするために、まくらぎ３、荷重支持部材４及びふく進防止部材５以外の要素は省略されている。また、図２は、本発明の一実施形態による軌道構造体１が道床コンクリート１０上に配置されている状態を、軌道構造体１の長手方向からみた図である。

軌道構造体１は、図１（ａ）に示されるように、車両が走行するための２本のレール２と、レール２の下に、長手方向がレール２を横切る方向を向くように配置された複数のまくらぎ３とを備える。以下の説明及び図面においては、レール２は、直線状のレールとして示されているが、これに限定されるものではなく、例えば分岐器を有するレールとすることもできる。また、まくらぎ３は、合成まくらぎを用いることが好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、コンクリートまくらぎ、ＰＣまくらぎなどを用いることもできる。レール２とまくらぎ３とは、通常、レール締結装置を用いて互いに結合されるが、図１においては、図面を簡潔にするためにレール締結装置は省略されている。レール締結装置は、汎用的なものを用いることができるため、本明細書においては、詳細に説明しない。

まくらぎ３の下には、レール２の長手方向と同じ長手方向を有する荷重支持部材４が配置されている。荷重支持部材４は、レール２の上を走行する車両の荷重を支持するための部材である。荷重支持部材４が配置される位置は、レール２の真下であることが好ましいが、この位置に限定されるものではなく、車両の荷重を適切に支持することができる位置であれば、例えば、レール２の真下からずれたまくらぎ３の端部に近い位置であってもよい。荷重支持部材４は、道床コンクリート１０の上に配置される。

荷重支持部材４として用いる材料は、レール２の上を走行する車両の荷重を適切に支持することができる強度を有するものであれば特に限定されず、例えば、Ｈ型鋼材、角形鋼管、プレキャストコンクリート、木材又は繊維強化プラスチックなどを荷重支持部材４として用いることができる。荷重支持部材４として、重量、製造時の加工や調整のしやすさ、現場施工時の調整のしやすさ、維持管理、コストなどの面を考慮すれば、Ｈ型鋼材を用いることが好ましい。本出願の図面においては、荷重支持部材４としてＨ型鋼材を用いた形態が示されている。

まくらぎ３と荷重支持部材４とは、レール２のふく進を防止するふく進防止部材５によって結合されることが好ましい。ふく進は、レール２の上を走行する車両の車輪の回転による力によって、レール２がその長手方向に移動しようとする現象である。ふく進防止部材５は、図１（ｂ）に示されるように、まくらぎ３の一方の側面に配置されたＬ字型プレート５１と、まくらぎ３の一方の側面と対向する他方の側面に配置された方形プレート５２と、まくらぎ３の一方の側面から他方の側面までを貫通してＬ字型プレート５１と方形プレート５２とを締結するボルト及びナットからなる締結部材５３とを有するものとすることができる。Ｌ字型プレート５１の下片は、荷重支持部材４に溶接されている。

図１（ｂ）に示されるように、まくらぎ３と一方の荷重支持部材４とを結合するふく進防止部材５と、同じまくらぎ３と他方の荷重支持部材４とを結合するふく進防止部材５とは、それぞれのＬ字型プレート５１及び方形プレート５２とがまくらぎ３の同じ側の面に位置するように配置されることが好ましい。また、図１（ａ）に示されるように、１つの荷重支持部材４の長手方向において、隣接するまくらぎ３の対向する側面には、同じ形状のプレートが配置されることが好ましい。

軌道構造体１は、図１（ａ）に示されるように、荷重支持部材４を内部に埋設するように配置される埋設部材６をさらに備えるものとすることができる。埋設部材６によって荷重支持部材４を囲うことによって、軌道構造体としての強度が向上するとともに、荷重支持部材４の劣化を防止することができる。埋設部材６は、その上面６１が荷重支持部材４の上面４１と同一面を形成するように、荷重支持部材４を埋設することが好ましい。必要に応じて、例えばまくらぎ３の両端部付近において、まくらぎ３の上面から埋設部材６の内部まで達するように、例えばスパイラル鉄筋（図示せず）を配置することにより、まくらぎ３と埋設部材６とを結合するようにしてもよい。

埋設部材６として用いることができる材料は、必要な強度を確保できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、コンクリート、高強度コンクリート又は無収縮モルタルなどを埋設部材６として用いることができる。コスト面を考慮すれば、埋設部材６としてコンクリートを用いることが好ましい。埋設部材６の強度を高めるために、埋設部材６の内部に鉄筋を入れることが好ましい。

軌道構造体１は、図１（ａ）に示されるように、まくらぎ３の下面と、荷重支持部材４の上面４１及び埋設部材６の上面６１との間に、弾性部材８をさらに備える。まくらぎ３と荷重支持部材４及び埋設部材６との間に弾性部材８が配置されることによって、まくらぎ３と荷重支持部材４及び埋設部材６とが衝突することによるまくらぎ３、荷重支持部材４及び埋設部材６の損傷を防止するとともに、車両の乗り心地を向上させることができる。

弾性部材８として用いることができる材料は、損傷防止及び乗り心地向上の目的を達成することができるものであれば特に限定されず、例えばエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの合成樹脂を弾性部材８として用いることができる。まくらぎ３と荷重支持部材４及び埋設部材６との間に充填された合成樹脂が硬化することにより、まくらぎ３と荷重支持部材４及び埋設部材６とを接着させることができる。なお、硬化した弾性部材８は、レール２のふく進防止に寄与するため、弾性部材８の硬化後にふく進防止部材５を撤去してもよい。

本発明に係る軌道構造体１は、図２に示されるように、道床コンクリート１０の上に配置される。軌道構造体１は、荷重支持部材４と道床コンクリート１０とを、例えばボルト及び締結金具などを有する締結部材９で締結することによって、道床コンクリート１０に固定することができる。締結部材９は、隣接するまくらぎ３の間において、荷重支持部材４の両側を道床コンクリート１０と締結することが好ましい。

［軌道構造体の施工方法］
図３は、本発明の一実施形態による軌道構造体１の施工方法を示す図である。本発明に係る施工方法は、既にスラブ軌道が敷設されている線路において、そのスラブ軌道の配線を変更したり、分岐器を追加したりする場合に用いることができる。あるいは、本発明に係る施工方法は、新たに軌道構造体を敷設する場合にも用いることができる。

図３（ａ）は、道床コンクリート１０の上に既設のスラブ軌道が敷設されている状態を示す。既設のスラブ軌道は、道床コンクリート１０の上にスラブ版１１が敷設され、スラブ版１１の上にレール１２が敷設されている。

本発明の一実施形態による施工方法においては、まず、図３（ｂ）に示されるように、道床コンクリート１０の上に配置されたスラブ版１１とレール１２とを撤去する。

次いで、図３（ｃ）に示されるように、スラブ版１１及びレール１２が撤去された道床コンクリート１０の上に、あらかじめ互いに結合されたレール２、まくらぎ３及び荷重支持部材４を有する軌道構造体１を配置する。まくらぎ３と荷重支持部材４との間には、シート状部材７が配置されている。図面を簡単にするために図３には示されていないが、図１（ａ）に示されるように、荷重支持部材４と道床コンクリート１０とは、ボルト及び締結金具などを有する締結部材９で締結される。また、図面を簡単にするために図３には示されていないが、図１（ａ）に示されるように、レール２とまくらぎ３とはレール締結装置によって結合されており、まくらぎ３と荷重支持部材４とはふく進防止部材５によって結合されている。

一実施形態においては、レール２とまくらぎ３と荷重支持部材４とは、あらかじめ工場において互いに結合しておき、そのまま現場に搬入して道床コンクリート１０の上に配置することができる。この場合には、レール２とまくらぎ３とはレール締結装置（図示せず）で互いに結合しておき、まくらぎ３と荷重支持部材４とはふく進防止部材５（図３には図示せず）で互いに接合しておく。

別の実施形態においては、それぞれ別個に施工現場に搬入されたレール２、まくらぎ３、荷重支持部材４及びシート状部材７を用いて、施工してもよい。この場合には、まず道床コンクリート１０の上に、２本の荷重支持部材４を、レール２の間隔に対応する間隔を空けて配置する。荷重支持部材４と道床コンクリート１０とは、締結部材９（図示せず）によって結合される。次に、レール支持部材４の上に、シート状部材７を介して、複数のまくらぎ３を適切な間隔で配置する。まくらぎ３は、その長手方向がレール支持部材４の長手方向を横切る方向を向くように配置される。まくらぎ３とレール支持部材４とは、ふく進防止部材５（図３には図示せず）によって結合される。次に、まくらぎ３の上に、２本のレール２を、それぞれ２本の荷重支持部材４の上方に位置するように配置する。レール２とまくらぎ３とは、レール締結装置（図示せず）によって結合される。

さらに別の実施形態においては、レール２、まくらぎ３及び荷重支持部材４のうちのいずれか２つ、例えばレール２及びまくらぎ３を、あらかじめ工場において互いに結合しておき、結合されたレール２及びまくらぎ３を有する中間構造体と、結合されていない荷重支持部材４と、シート状部材７とを現場に搬入して、施工してもよい。

さらに別の実施形態においては、既設のスラブ軌道に用いられていたレール１２を再利用してもよい。この場合には、まくらぎ３と荷重支持部材４とがシート状部材７を介してあらかじめ結合された中間構造体を道床コンクリート１０の上に配置するか、又は、まくらぎ３と荷重支持部材４とを別個に現場に搬入し、道床コンクリート１０の上にシート状部材７を介して順次配置し結合した後、既設のスラブ軌道から取り外したレール１２をまくらぎ３の上に配置することができる。

本発明の軌道構造体１は、レール２とまくらぎ３と荷重支持部材４とが結合され、荷重支持部材４と道床コンクリート１０とが固定された状態、すなわち図３（ｃ）に示される状態で、一時的に車両荷重を受けることができる。したがって、本発明による軌道構造体１を用いることによって、既設のスラブ軌道の撤去から列車の運行が可能になるまでの時間を大幅に短縮することができる。

シート状部材７は、後の工程でまくらぎ３と荷重支持部材４及び埋設部材６との間に弾性部材８を配置できるようにするためのスペーサとして機能する。また、シート状部材７は、レール２の高さを調整するための調整材や、まくらぎ３及び荷重支持部材４の損傷防止及び乗り心地向上のための緩衝材としても機能する。シート状部材７として用いることができる材料は、本発明の作用効果を損なわないものであれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの合成樹脂、木片、鋼板などをシート状部材７として用いることができる。レール２の高さ調整が不要の場合には、シート状部材７として、弾性部材８と同じ材料を用いることが好ましい。

次いで、図３（ｄ）に示されるように、道床コンクリート１０の上に埋設部材６を配置する。埋設部材６としてコンクリートが用いられる場合には、例えば、まくらぎ３の端部の外側における適宜位置に型枠を設け、型枠内にコンクリートを打設することによって、埋設部材６が配置される。埋設部材６は、荷重支持部材４の上面４１を露出させた状態で荷重支持部材４を囲うように、配置される。埋設部材６がこのように配置されると、埋設部材６の上面６１と荷重支持部材４の上面４１とは、同一面を形成する。埋設部材６の強度を向上させる目的で、２つの荷重支持部材４の間、及び荷重支持部材４と型枠との間に、鉄筋を配することが好ましい。埋設部材６の硬化後、型枠が撤去される。

次いで、図３（ｅ）に示されるように、荷重支持部材４の上面４１と埋設部材６の上面６１との上に、弾性部材８を配置する。弾性部材８は、以下のようにして配置される。まず、まくらぎ３の各々を取り囲むように型枠を設け、型枠内に弾性部材８の材料である合成樹脂を注入する。合成樹脂が硬化した後、シート状部材７を除去する。なお、レール２の高さ調整が不要の場合に、シート状部材７として弾性部材８と同じ材料が用いられているときには、シート状部材７は除去する必要がないため、合成樹脂の硬化後に型枠を撤去することができる。弾性部材８と異なる材料のシート状部材７が用いられている場合には、シート状部材７が除去されたことによって生じた、まくらぎ３と荷重支持部材４との間の空間に、さらに合成樹脂を注入する。空間に注入された合成樹脂の硬化後、型枠を撤去する。

１ 軌道構造体
２ レール
３ まくらぎ
４ 荷重支持部材（Ｈ型鋼材）
４１ 上面
５ ふく進防止部材
５１ Ｌ字型プレート
５２ 方形プレート
５３ ボルト及びナット
６ 埋設部材
６１ 上面
７ シート状部材
８ 弾性部材
９ 締結部材
１０ 道床コンクリート
１１ スラブ
１２ 旧レール

Claims (4)

1. 車両が走行するためのレールと、
   前記レールの下に、長手方向が前記レールを横切る方向を向くように配置されたまくらぎと、
   前記まくらぎの下に配置され、前記レールに及ぼされる車両荷重を支持するための荷重支持部材と、
   前記まくらぎと前記荷重支持部材との間に配置された弾性部材と、
   前記荷重支持部材を埋設する埋設部材と
   を備え、
   前記荷重支持部材は、前記埋設部材がない状態でも前記レールに及ぼされる車両荷重を支持することができるものであることを特徴とする、軌道構造体。
2. 前記レール、前記まくらぎ及び前記荷重支持部材のうちのいずれか２つ又はこれらの全てが、あらかじめ相互に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の軌道構造体。
3. 車両が走行するためのレールと、前記レールの下に長手方向が前記レールを横切る方向を向くように配置されたまくらぎと、前記まくらぎの下に配置され、前記レールに及ぼされる車両荷重を支持するための荷重支持部材と、前記まくらぎと前記荷重支持部材との間に配置されたシート状部材とを備える軌道構造体を、道床コンクリートの上に配置する工程と、
   前記軌道構造体の前記荷重支持部材と前記道床コンクリートとを結合する工程と、
   前記荷重支持部材を埋設部材によって埋設する工程と
   を含み、
   前記荷重支持部材は、該荷重支持部材が埋設部材によって埋設される前でも前記レールに及ぼされる車両荷重を支持することができるものであることを特徴とする、軌道構造体の施工方法。
4. 軌道構造体を道床コンクリートの上に配置する前記工程の前に、前記レール、前記まくらぎ及び前記荷重支持部材のうちのいずれか２つ又はこれらの全てを互いに結合する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の軌道構造体の施工方法。

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