JP7792595B2 - Synthetic sleepers and their manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道の分岐器ポイント部に適した合成まくらぎに関する。 The present invention relates to a composite sleeper suitable for railway turnout points.
例えば特許文献1に記載されているように、繊維強化樹脂(FRP)からなる合成まくらぎが知られている。また特許文献2に記載されているように、まくらぎに形成された凹部にレール転換装置を配置することも提案されている。特許文献1,2に記載された合成まくらぎは、マトリックス樹脂としてのポリウレタン系樹脂に多数のガラス繊維を含有させて固めたものである。 For example, as described in Patent Document 1, synthetic sleepers made of fiber-reinforced plastic (FRP) are known. Furthermore, as described in Patent Document 2, it has also been proposed to place a rail switching device in a recess formed in the sleeper. The synthetic sleepers described in Patent Documents 1 and 2 are made by incorporating a large number of glass fibers into a polyurethane resin matrix resin and solidifying it.
レール転換装置は、基本レールに対して水平方向に移動可能なトングレールの位置をアクチュエータによって転換することにより、車両の進路を変えるようにしている。分岐器ポイント部に使用される合成まくらぎには、レール自体の重量やレール上を通過する車両の輪重以外に、水平方向の荷重が負荷される可能性もある。 The rail switching device changes the vehicle's path by using an actuator to change the position of the tongue rail, which can move horizontally relative to the base rail. Composite sleepers used at turnout points may be subjected to horizontal loads in addition to the weight of the rail itself and the wheel load of vehicles passing on the rail.
特許文献1,2に記載されたように繊維で強化された合成まくらぎは、従来の木製まくらぎやコンクリート製まくらぎに匹敵する物性と曲げ強度が得られている。しかし分岐器ポイント部に使用される合成まくらぎのように、レール転換装置を収容する凹部が形成された合成まくらぎの場合には、凹部まわりの剪断強度や引張り等の応力に関して格別な配慮が必要とされた。 As described in Patent Documents 1 and 2, fiber-reinforced synthetic sleepers have physical properties and bending strength comparable to those of conventional wooden or concrete sleepers. However, in the case of synthetic sleepers with recesses formed to accommodate rail switching devices, such as those used at turnout points, special consideration was required regarding shear strength and tensile stress around the recesses.
本発明の実施形態の目的は、レール転換装置を収容することができ、しかも剪断強度や引張り等の応力に対する強度が大きい分岐器ポイント部用の合成まくらぎを提供することにある。 The objective of an embodiment of the present invention is to provide a synthetic sleeper for a turnout point that can accommodate a rail switching device and has high strength against stresses such as shear strength and tension.
1つの実施形態の合成まくらぎは、電気絶縁性の多数の繊維によって強化された樹脂からなり、上面および下面と、第1側面および第2側面と、第1端面および第2端面と、前記上面に開口しレール転換装置を収容する凹部とを備えている。前記凹部は、前記レール転換装置を載置する底面と、第1の内面および第2の内面と、第1の内面に沿う第1の内側端面と、前記第2の内面に沿う第2の内側端面とを含んでいる。 In one embodiment, the synthetic sleeper is made of resin reinforced with a large number of electrically insulating fibers, and has upper and lower surfaces, first and second side surfaces, first and second end surfaces, and a recess that opens to the upper surface and accommodates a rail switching device. The recess includes a bottom surface on which the rail switching device is placed, first and second inner surfaces, a first inner end surface that aligns with the first inner surface, and a second inner end surface that aligns with the second inner surface.
前記第1の内面は、前記第1側面と対応した位置に形成され、前記上面から前記底面に向かって前記第1側面との間の距離が増加する方向に傾斜し、前記第1側面との間に第1の側壁部を形成している。前記第2の内面は、前記第2側面と対応した位置に形成され、前記上面から前記底面に向かって前記第2側面との間の距離が増加する方向に傾斜し、前記第2側面との間に第2の側壁部を形成している。 The first inner surface is formed at a position corresponding to the first side surface, is inclined in a direction in which the distance from the first side surface increases from the top surface to the bottom surface, and forms a first sidewall portion between the first inner surface and the first side surface. The second inner surface is formed at a position corresponding to the second side surface, is inclined in a direction in which the distance from the second side surface increases from the top surface to the bottom surface, and forms a second sidewall portion between the second inner surface and the second side surface.
さらに前記凹部は、第1のコーナー部と、第2のコーナー部と、第3のコーナー部と、第4のコーナー部と、第1の底面円弧部と、第2の底面円弧部とを含んでいる。前記第1のコーナー部は、前記第1の内面と前記第1の内側端面との間の隅部に形成されている。前記第2のコーナー部は、前記第1の内面と前記第2の内側端面との間の隅部に形成されている。前記第3のコーナー部は、前記第2の内面と前記第1の内側端面との間の隅部に形成されている。前記第4のコーナー部は、前記第2の内面と前記第2の内側端面との間の隅部に形成されている。 Furthermore, the recess includes a first corner portion, a second corner portion, a third corner portion, a fourth corner portion, a first bottom arc portion, and a second bottom arc portion. The first corner portion is formed at a corner between the first inner surface and the first inner end surface. The second corner portion is formed at a corner between the first inner surface and the second inner end surface. The third corner portion is formed at a corner between the second inner surface and the first inner end surface. The fourth corner portion is formed at a corner between the second inner surface and the second inner end surface.
前記第1の底面円弧部は前記第1の内面と前記底面との間に形成され、上下方向に沿う断面の曲率半径が前記第1~第4のコーナー部のそれぞれの水平方向の断面の曲率半径よりも大きい。前記第2の底面円弧部は前記第2の内面と前記底面との間に形成され、上下方向に沿う断面の曲率半径が前記第1~第4のコーナー部のそれぞれの前記曲率半径よりも大きい。 The first bottom arc portion is formed between the first inner surface and the bottom surface, and the radius of curvature of the cross section along the vertical direction is larger than the radius of curvature of the cross section along the horizontal direction of each of the first to fourth corner portions. The second bottom arc portion is formed between the second inner surface and the bottom surface, and the radius of curvature of the cross section along the vertical direction is larger than the radius of curvature of each of the first to fourth corner portions.
本実施形態の合成まくらぎは、前記第1端面と前記第1の内側端面との間に形成された第1のレール支持部と、前記第2端面と前記第2の内側端面との間に形成された第2のレール支持部とを有している。前記第1の側壁部および前記第2の側壁部の単位体積あたりの繊維の含有量が、前記第1のレール支持部および前記第2のレール支持部の単位体積あたりの繊維の含有量よりも大きくてもよい。前記第1の底面円弧部の前記曲率半径と、前記第2の底面円弧部の前記曲率半径とが、それぞれ10mm以上40mm以下であるとよい。 The synthetic sleeper of this embodiment has a first rail support portion formed between the first end face and the first inner end face, and a second rail support portion formed between the second end face and the second inner end face. The fiber content per unit volume of the first side wall portion and the second side wall portion may be greater than the fiber content per unit volume of the first rail support portion and the second rail support portion. The radius of curvature of the first bottom arc portion and the radius of curvature of the second bottom arc portion may each be 10 mm or more and 40 mm or less.
前記合成まくらぎを製造するための製造方法は、外型の内側に前記合成まくらぎの前記凹部と対応した形状の中子を配置する。前記外型と前記中子との間に形成されたキャビティに、前記繊維を含有した硬化前の前記樹脂を供給する。前記樹脂が硬化したのち、前記中子を前記外型から脱型する。 The manufacturing method for producing the synthetic sleeper involves placing a core inside an outer mold that has a shape corresponding to the recess of the synthetic sleeper. The resin containing the fiber before hardening is supplied into the cavity formed between the outer mold and the core. After the resin has hardened, the core is removed from the outer mold.
実施形態に係る合成まくらぎによれば、分岐器ポイント部をコンパクト化するためにレール転換装置を収容する凹部を有していながらも、曲げや引張りおよび座屈等の荷重に対して大きな強度を発揮することができ、しかも電気絶縁性に優れた合成まくらぎを提供することができる。 The composite sleeper according to this embodiment has a recess for accommodating a rail switching device to make the turnout point compact, yet it can exhibit great strength against loads such as bending, tension, and buckling, and also has excellent electrical insulation properties.
以下に1つの実施形態に係る合成まくらぎとレール転換装置とを備えた分岐器ポイント部について、図1から図10を参照して説明する。
図1は分岐器ポイント部10の一例を示している。図2は図1中のF2-F2線に沿う分岐器ポイント部10の断面図である。分岐器ポイント部10は、基本レール11,12と、水平方向に移動可能なトングレール13,14と、レール転換装置15と、合成まくらぎ16などを含んでいる。
A turnout point equipped with a composite sleeper and a rail switching device according to one embodiment will be described below with reference to Figs. 1 to 10 .
Figure 1 shows an example of a turnout point 10. Figure 2 is a cross-sectional view of the turnout point 10 taken along line F2-F2 in Figure 1. The turnout point 10 includes base rails 11 and 12, horizontally movable tongue rails 13 and 14, a rail switching device 15, a composite sleeper 16, and the like.
合成まくらぎ16は扁平なほぼ直方体であり、実質的に水平な方向に延びる上面20と、互いに平行な第1側面21および第2側面22と、第1端面23および第2端面24と、凹部25と、下面26(図2に示す)とを有している。凹部25は合成まくらぎ16の上面20において開口している。凹部25の第1側面21と第2側面22とは、それぞれ合成まくらぎ16の長さ方向に延びている。第1端面23と第2端面24とは、合成まくらぎ16の長さ方向の両端に形成されている。図1中の両方向矢印X1は合成まくらぎ16の長さ方向を示している。図1中の両方向矢印Y1は合成まくらぎ16の幅方向である。 The composite sleeper 16 is a flat, approximately rectangular parallelepiped, and has a top surface 20 extending in a substantially horizontal direction, first and second side surfaces 21 and 22 that are parallel to each other, a first and second end surface 23 and 24, a recess 25, and a bottom surface 26 (shown in Figure 2). The recess 25 is open at the top surface 20 of the composite sleeper 16. The first and second side surfaces 21 and 22 of the recess 25 each extend in the longitudinal direction of the composite sleeper 16. The first and second end surfaces 23 and 24 are formed at both ends of the synthetic sleeper 16 in the longitudinal direction. The double-headed arrow X1 in Figure 1 indicates the longitudinal direction of the composite sleeper 16. The double-headed arrow Y1 in Figure 1 indicates the width direction of the composite sleeper 16.
基本レール11,12は、合成まくらぎ16の上面20に配置された床板31,32の上に固定機構33,34によって固定されている。トングレール13,14は、床板31,32に設けられた敷板35,36を介して、レール幅方向(図2に両方向矢印X2で示す)にスライド可能に支持されている。 The base rails 11, 12 are fixed to the floor plates 31, 32, which are placed on the upper surface 20 of the composite sleeper 16, by fixing mechanisms 33, 34. The tongue rails 13, 14 are supported via floor plates 35, 36, which are attached to the floor plates 31, 32, so that they can slide in the rail width direction (indicated by the double-headed arrow X2 in Figure 2).
レール転換装置15の一例は、アクチュエータとしての油圧シリンダ機構40と、油圧ポンプ41と、油タンク42と、油圧ポンプ41を駆動する電気モータ43と、制御部44などを含んでいる。油圧シリンダ機構40は、シリンダ本体40aと、ピストンロッド40b,40cとを有している。油圧ポンプ41が発生する油圧によりピストンロッド40b,40cを水平方向に駆動し、トングレール13,14をレール幅方向に移動させるようになっている。 An example of a rail switching device 15 includes a hydraulic cylinder mechanism 40 as an actuator, a hydraulic pump 41, an oil tank 42, an electric motor 43 that drives the hydraulic pump 41, and a control unit 44. The hydraulic cylinder mechanism 40 has a cylinder body 40a and piston rods 40b and 40c. The hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 41 drives the piston rods 40b and 40c horizontally, moving the tongue rails 13 and 14 in the rail width direction.
図3は合成まくらぎ16の平面図である。図4は図3中のF4-F4線に沿う合成まくらぎ16の断面図、図5は合成まくらぎ16の斜視図である。合成まくらぎ16は、電気絶縁性の多数の繊維50(図5に一部を模式的に示す)によって強化された電気絶縁性の樹脂51(例えばマトリックス樹脂が硬質発泡ウレタン)からなる。繊維50の一例はガラス繊維であり、主として合成まくらぎ16の長さ方向に連続している。繊維50で強化された合成まくらぎ16は優れた電気絶縁性を有し、しかも曲げ荷重や引張り等の荷重に対して大きな強度を有している。 Figure 3 is a plan view of the synthetic sleeper 16. Figure 4 is a cross-sectional view of the synthetic sleeper 16 taken along line F4-F4 in Figure 3, and Figure 5 is a perspective view of the synthetic sleeper 16. The synthetic sleeper 16 is made of electrically insulating resin 51 (for example, a rigid urethane foam matrix resin) reinforced with a large number of electrically insulating fibers 50 (some of which are shown schematically in Figure 5). An example of the fibers 50 is glass fiber, which is mainly continuous along the length of the synthetic sleeper 16. The synthetic sleeper 16 reinforced with fibers 50 has excellent electrical insulation properties and also has great strength against bending loads, tensile loads, and other loads.
合成まくらぎ16の凹部25は、合成まくらぎ16の上面20に開口している。すなわち合成まくらぎ16の上面20に開口25aを有している。凹部25にレール転換装置15の一部、例えば油圧ポンプ41と、油タンク42と、電気モータ43と、制御部44などが収容されている。凹部25の最下部にレール転換装置15を載置する底面60が形成されている。 The recess 25 of the synthetic sleeper 16 opens to the top surface 20 of the synthetic sleeper 16. That is, the top surface 20 of the synthetic sleeper 16 has an opening 25a. The recess 25 houses part of the rail switching device 15, such as the hydraulic pump 41, oil tank 42, electric motor 43, and control unit 44. A bottom surface 60 on which the rail switching device 15 is placed is formed at the bottom of the recess 25.
図3から図5に示されたように、凹部25は、底面60と、第1の内面61と、第2の内面62と、第1の内側端面63と、第2の内側端面64とを有している。第1の内面61は第1側面21と対応する位置に形成され、第1側面21に沿って合成まくらぎ16の長さ方向に延びている。第2の内面62は第2側面22と対応する位置に形成され、第2側面22に沿って合成まくらぎ16の長さ方向に延びている。第1の内側端面63は第1端面23と対応した位置に形成されている。第2の内側端面64は第2端面24と対応した位置に形成されている。 As shown in Figures 3 to 5, the recess 25 has a bottom surface 60, a first inner surface 61, a second inner surface 62, a first inner end surface 63, and a second inner end surface 64. The first inner surface 61 is formed at a position corresponding to the first side surface 21 and extends along the first side surface 21 in the longitudinal direction of the composite sleeper 16. The second inner surface 62 is formed at a position corresponding to the second side surface 22 and extends along the second side surface 22 in the longitudinal direction of the composite sleeper 16. The first inner end surface 63 is formed at a position corresponding to the first end surface 23. The second inner end surface 64 is formed at a position corresponding to the second end surface 24.
図2と図4に示されたように、合成まくらぎ16の下面26と凹部25の底面60との間に底壁部70が形成されている。図3に示されたように、第1側面21と第1の内面61との間に第1の側壁部71が形成されている。第2側面22と第2の内面62との間に第2の側壁部72が形成されている。 As shown in Figures 2 and 4, a bottom wall portion 70 is formed between the lower surface 26 of the synthetic sleeper 16 and the bottom surface 60 of the recess 25. As shown in Figure 3, a first side wall portion 71 is formed between the first side surface 21 and the first inner surface 61. A second side wall portion 72 is formed between the second side surface 22 and the second inner surface 62.
第1端面23と第1の内側端面63との間に、第1のレール支持部73が形成されている。第2端面24と第2の内側端面64との間に、第2のレール支持部74が形成されている。第1のレール支持部73に第1の床板31が配置されている。第1の床板31は、第1の側壁部71と第2の側壁部72の方向に延びる一対の延長部31a,31bを有している。第2のレール支持部74に第2の床板32が配置されている。第2の床板32は、第1の側壁部71と第2の側壁部72の方向に延びる一対の延長部32a,32bを有している。 A first rail support portion 73 is formed between the first end face 23 and the first inner end face 63. A second rail support portion 74 is formed between the second end face 24 and the second inner end face 64. A first floor plate 31 is disposed on the first rail support portion 73. The first floor plate 31 has a pair of extensions 31a, 31b extending toward the first side wall portion 71 and the second side wall portion 72. A second floor plate 32 is disposed on the second rail support portion 74. The second floor plate 32 has a pair of extensions 32a, 32b extending toward the first side wall portion 71 and the second side wall portion 72.
図3に示されたように合成まくらぎ16を上方から見て、凹部25は、第1のコーナー部81と、第2のコーナー部82と、第3のコーナー部83と、第4のコーナー部84とを有している。第1のコーナー部81は、第1の内面61と第1の内側端面63との間の隅部に形成されている。図6は第1のコーナー部81の水平方向の断面を拡大して示している。第1のコーナー部81の曲率半径r1(図3と図6に示す)は、例えば10mm未満である。 As shown in Figure 3, when viewing the composite sleeper 16 from above, the recess 25 has a first corner portion 81, a second corner portion 82, a third corner portion 83, and a fourth corner portion 84. The first corner portion 81 is formed at the corner between the first inner surface 61 and the first inner end surface 63. Figure 6 shows an enlarged horizontal cross section of the first corner portion 81. The radius of curvature r1 (shown in Figures 3 and 6) of the first corner portion 81 is, for example, less than 10 mm.
第2のコーナー部82は、第1の内面61と第2の内側端面64との間の隅部に形成されている。第3のコーナー部83は、第2の内面62と第1の内側端面63との間の隅部に形成されている。第4のコーナー部84は、第2の内面62と第2の内側端面64との間の隅部に形成されている。 The second corner portion 82 is formed at the corner between the first inner surface 61 and the second inner end surface 64. The third corner portion 83 is formed at the corner between the second inner surface 62 and the first inner end surface 63. The fourth corner portion 84 is formed at the corner between the second inner surface 62 and the second inner end surface 64.
第1~第4のコーナー部81,82,83,84のそれぞれの曲率半径r1,r2,r3,r4は、例えば10mm未満である。曲率半径r1,r2,r3,r4が10mmを越えると、その分、凹部25の開口面積(開口25aの面積)が狭くなり、レール転換装置15を挿入する際にレール転換装置15の一部がコーナー部81,82,83,84に触れやすくなる。レール転換装置15の角部などが凹部25の内面に強く当たると、繊維50の一部が切れたり損傷したりして、合成まくらぎ16の強度が低下する原因となる。 The radii of curvature r1, r2, r3, and r4 of the first to fourth corner portions 81, 82, 83, and 84 are, for example, less than 10 mm. If the radii of curvature r1, r2, r3, and r4 exceed 10 mm, the opening area of the recess 25 (area of opening 25a) becomes correspondingly narrower, making it more likely that part of the rail diverting device 15 will come into contact with the corner portions 81, 82, 83, and 84 when inserting the rail diverting device 15. If the corners of the rail diverting device 15 or the like make strong contact with the inner surface of the recess 25, some of the fibers 50 will be cut or damaged, causing a decrease in the strength of the synthetic sleeper 16.
図7は、合成まくらぎ16の一部(第1の内側端面63付近)の上下方向に沿う断面を示している。底面60と第1の内側端面63と間に、合成まくらぎ16の幅方向に延びる下部コーナー部85が形成されている。図4に示されたように、底面60と第2の内側端面64と間にも、同様の下部コーナー部86(図4と図7に示す)が形成されている。これら下部コーナー部85,86の上下方向の断面の曲率半径r5は、前記コーナー部81~84の曲率半径r1~r4と同等でよい。 Figure 7 shows a cross section along the vertical direction of a portion of the composite sleeper 16 (near the first inner end surface 63). A lower corner portion 85 extending in the width direction of the composite sleeper 16 is formed between the bottom surface 60 and the first inner end surface 63. As shown in Figure 4, a similar lower corner portion 86 (shown in Figures 4 and 7) is formed between the bottom surface 60 and the second inner end surface 64. The radius of curvature r5 of the cross section along the vertical direction of these lower corner portions 85, 86 may be equal to the radii of curvature r1 to r4 of the corner portions 81 to 84.
図8は、図4中のF8-F8線に沿う合成まくらぎ16の上下方向の断面図である。第1側面21と第2側面22とは、いずれも実質的に垂直である。凹部25の第1の内面61は、上面20から底面60に向かって、第1側面21との間の距離T1(すなわち第1の側壁部71の厚さ)が増加する方向に角度θ1をなして傾斜している。第2の内面62は、上面20から底面60に向かって、第2側面22との間の距離T2(すなわち第2の側壁部72の厚さ)が増加する方向に角度θ2をなして傾斜している。 Figure 8 is a vertical cross-sectional view of the composite sleeper 16 taken along line F8-F8 in Figure 4. The first side surface 21 and the second side surface 22 are both substantially vertical. The first inner surface 61 of the recess 25 is inclined at an angle θ1 from the top surface 20 toward the bottom surface 60 in a direction in which the distance T1 from the first side surface 21 (i.e., the thickness of the first side wall portion 71) increases. The second inner surface 62 is inclined at an angle θ2 from the top surface 20 toward the bottom surface 60 in a direction in which the distance T2 from the second side surface 22 (i.e., the thickness of the second side wall portion 72) increases.
このように側壁部71,72の厚さT1,T2が凹部25の開口25aから底面60に向かって角度θ1、θ2をなして増加するため、側壁部71,72に負荷される曲げ荷重(図8に両方向P1で示す)と、圧縮方向の荷重(図8に両方向P2で示す)に対して大きな曲げ強度と座屈強度を発揮できるとともに、凹部25を形成する際に使用する中子110(図11から図13に示す)の脱型が容易となる。中子110を用いた合成まくらぎの製造方法については、後に詳しく説明する。 In this way, the thicknesses T1, T2 of the side wall portions 71, 72 increase at angles θ1, θ2 from the opening 25a of the recess 25 toward the bottom surface 60, which allows the side wall portions 71, 72 to exhibit high bending strength and buckling strength against bending loads (shown in both directions P1 in Figure 8) and compressive loads (shown in both directions P2 in Figure 8), and also makes it easier to remove the core 110 (shown in Figures 11 to 13) used to form the recess 25. A method for manufacturing synthetic sleepers using the core 110 will be described in detail later.
図8に示されたように、第1の内面61と底面60との間に、第1の底面円弧部91が形成されている。第1の底面円弧部91の上下方向に沿う断面の曲率半径R1は、第1~第4のコーナー部81,82,83,84のそれぞれの水平方向の断面の曲率半径r1,r2,r3,r4よりも大きい。第1の底面円弧部91の曲率半径R1は10mm以上40mm以下(例えばR1=20mm)である。 As shown in FIG. 8, a first bottom arc portion 91 is formed between the first inner surface 61 and the bottom surface 60. The radius of curvature R1 of the cross section of the first bottom arc portion 91 along the vertical direction is greater than the radii of curvature r1, r2, r3, and r4 of the horizontal cross sections of the first to fourth corner portions 81, 82, 83, and 84, respectively. The radius of curvature R1 of the first bottom arc portion 91 is 10 mm or more and 40 mm or less (for example, R1 = 20 mm).
第2の内面62と底面60との間に、第2の底面円弧部92が形成されている。図8に示されたように、第2の底面円弧部92の上下方向に沿う断面の曲率半径R2は、第1~第4のコーナー部81,82,83,84のそれぞれの水平方向の断面の曲率半径r1,r2,r3,r4よりも大きい。第2の底面円弧部92の曲率半径R2は10mm以上40mm以下(例えばR2=20mm)である。 A second bottom arc portion 92 is formed between the second inner surface 62 and the bottom surface 60. As shown in FIG. 8, the radius of curvature R2 of the cross section of the second bottom arc portion 92 taken along the vertical direction is greater than the radii of curvature r1, r2, r3, and r4 of the horizontal cross sections of the first to fourth corner portions 81, 82, 83, and 84, respectively. The radius of curvature R2 of the second bottom arc portion 92 is 10 mm or more and 40 mm or less (e.g., R2 = 20 mm).
本発明者達は、合成まくらぎ16の最大引張応力等に関する試験を行った。その試験では、図9に示されたように、合成まくらぎ16に床板31,32を介してレール11,12が載置された。そして車両の輪重に相当する荷重がレール11,12を介して合成まくらぎ16に負荷された。試験に使用された合成まくらぎ16のサイズは、長さが2100mm、幅400mm、厚さ140mmであった。また凹部25の長さが850mm、幅220mm、深さ110mmであった。 The inventors conducted tests on the maximum tensile stress of the synthetic sleeper 16. In the tests, as shown in Figure 9, rails 11 and 12 were placed on the synthetic sleeper 16 via floor plates 31 and 32. A load equivalent to the wheel load of a vehicle was then applied to the synthetic sleeper 16 via the rails 11 and 12. The dimensions of the synthetic sleeper 16 used in the tests were 2100 mm in length, 400 mm in width, and 140 mm in thickness. The recess 25 was 850 mm in length, 220 mm in width, and 110 mm in depth.
試験の結果、最大引張応力が第1の側壁部71と第2の側壁部72に生じた。特に、図5中に矢印A1,A2,A3,A4,A5で示した箇所、すなわち第1の床板31の延長部31a,31bの先端付近と、第2の床板32の延長部32a,32bの先端付近とに大きな応力が生じた。これに対し第1のレール支持部73および第2のレール支持部74の引張応力は側壁部71,72よりも小さかった。よって、合成まくらぎ16の強度をより大きくするには、図5に矢印A1,A2,A3,A4,A5で示した箇所を含む第1の側壁部71と第2の側壁部72の繊維含有率(単位体積あたりの繊維50の含有量)を、第1のレール支持部73および第2のレール支持部74の繊維含有率よりも大きくすることが望ましい。 As a result of the test, maximum tensile stress occurred in the first side wall portion 71 and the second side wall portion 72. In particular, large stress occurred in the areas indicated by arrows A1, A2, A3, A4, and A5 in Figure 5, i.e., near the tips of the extensions 31a and 31b of the first floor plate 31 and near the tips of the extensions 32a and 32b of the second floor plate 32. In contrast, the tensile stress in the first rail support portion 73 and the second rail support portion 74 was lower than in the side walls 71 and 72. Therefore, to increase the strength of the synthetic sleeper 16, it is desirable to increase the fiber content (fiber 50 content per unit volume) of the first side wall portion 71 and the second side wall portion 72, including the areas indicated by arrows A1, A2, A3, A4, and A5 in Figure 5, greater than the fiber content of the first rail support portion 73 and the second rail support portion 74.
図10は側壁部71,72に曲げの荷重を負荷した場合に底面円弧部91,92に生じる応力と曲率半径との関係を示している。曲率半径R1,R2が10mmよりも小さいと応力が急増するため、曲率半径R1,R2を10mm以上とするのがよい。しかし曲率半径R1,R2が40mmよりも大きいと、レール転換装置15を載置する底面60の実質的に平坦な部分の幅W1(図8に示す)が減少するため、曲率半径R1,R2を40mm以下とするのがよい。 Figure 10 shows the relationship between the stress generated in the bottom arcuate portions 91, 92 and the radius of curvature when a bending load is applied to the side wall portions 71, 72. If the radii of curvature R1, R2 are smaller than 10 mm, the stress increases sharply, so it is preferable to set the radii of curvature R1, R2 to 10 mm or more. However, if the radii of curvature R1, R2 are larger than 40 mm, the width W1 (shown in Figure 8) of the substantially flat portion of the bottom surface 60 on which the rail switching device 15 is placed decreases, so it is preferable to set the radii of curvature R1, R2 to 40 mm or less.
なお合成まくらぎを構成するマトリックス樹脂や繊維は必要に応じて材料を適宜変更して実施できることは言うまでもない。合成まくらぎの形状やサイズ等の仕様についても実施形態に限定されるものではなく、分岐器ポイント部の状況に応じて適宜に選定される。また本発明の技術思想は分岐器ポイント部以外の軌道に適用することも可能である。 It goes without saying that the matrix resin and fiber materials that make up the synthetic sleepers can be changed as needed. Specifications such as the shape and size of the synthetic sleepers are not limited to those described in the embodiments, and can be selected appropriately depending on the situation at the turnout point. Furthermore, the technical concept of the present invention can also be applied to track other than at turnout points.
以下に合成まくらぎ16の製造方法について説明する。
図11は、合成まくらぎ16の製造に使用する外型100と中子110(中型とも称す)とを模式的に表わした平面図である。図12は、図11中のF12-F12に沿う中子110の断面図である。図13は、図12中のF13-F13に沿う中子110の断面を拡大して示す断面図である。
The manufacturing method of the synthetic sleeper 16 will be described below.
Fig. 11 is a plan view schematically showing an outer mold 100 and a core 110 (also referred to as a middle mold) used in manufacturing a synthetic sleeper 16. Fig. 12 is a cross-sectional view of the core 110 taken along line F12-F12 in Fig. 11. Fig. 13 is an enlarged cross-sectional view of the core 110 taken along line F13-F13 in Fig. 12.
合成まくらぎ16は、少なくとも外型100と中子110とを含む成形用の型装置を用いて製造される。外型100は、合成まくらぎ16の外面と対応した形状の内面101を有している。中子110は、合成まくらぎ16の凹部25と対応した形状の外面111を有している。 The synthetic sleeper 16 is manufactured using a molding device that includes at least an outer mold 100 and a core 110. The outer mold 100 has an inner surface 101 that corresponds in shape to the outer surface of the synthetic sleeper 16. The core 110 has an outer surface 111 that corresponds in shape to the recess 25 of the synthetic sleeper 16.
すなわち中子110は、合成まくらぎ16の凹部25の底面60と対応する面120(図12と13に示す)と、凹部25の第1の内面61に対応する角度θ1´(図13に示す)の第1の傾斜面121と、第2の内面62に対応する角度θ2´の第2の傾斜面122と、第1の内側端面63に対応する第1の端面123(図12に示す)と、第2の内側端面64に対応する第2の端面124とを有している。また凹部25の一方の下部コーナー部85(図4に示す)に対応する断面が弧形の曲面部125と、他方の下部コーナー部86(図4に示す)に対応する断面が弧形の曲面部126とを有している。 That is, the core 110 has a surface 120 (shown in Figures 12 and 13) corresponding to the bottom surface 60 of the recess 25 of the composite sleeper 16, a first inclined surface 121 at an angle θ1' (shown in Figure 13) corresponding to the first inner surface 61 of the recess 25, a second inclined surface 122 at an angle θ2' corresponding to the second inner surface 62, a first end surface 123 (shown in Figure 12) corresponding to the first inner end surface 63, and a second end surface 124 corresponding to the second inner end surface 64. It also has a curved surface portion 125 with an arc-shaped cross section corresponding to one lower corner portion 85 (shown in Figure 4) of the recess 25, and a curved surface portion 126 with an arc-shaped cross section corresponding to the other lower corner portion 86 (shown in Figure 4).
図11に示されたように本実施形態の中子110は、合成まくらぎ16の第1のコーナー部81に対応する曲率半径r1´の第1の曲面131と、第2のコーナー部82に対応する曲率半径r2´の第2の曲面132と、第3のコーナー部83に対応する曲率半径r3´の第3の曲面133と、第4のコーナー部84に対応する曲率半径r4´の第4の曲面134とを有している。さらに中子110は、第1の底面円弧部91に対応する曲率半径R1´の第1の円弧面141(図13に示す)と、第2の底面円弧部92に対応する曲率半径R2´の第2の円弧面142とを有している。 As shown in FIG. 11, the core 110 of this embodiment has a first curved surface 131 with a radius of curvature r1' corresponding to the first corner portion 81 of the composite sleeper 16, a second curved surface 132 with a radius of curvature r2' corresponding to the second corner portion 82, a third curved surface 133 with a radius of curvature r3' corresponding to the third corner portion 83, and a fourth curved surface 134 with a radius of curvature r4' corresponding to the fourth corner portion 84. Furthermore, the core 110 has a first arcuate surface 141 (shown in FIG. 13) with a radius of curvature R1' corresponding to the first bottom arcuate portion 91, and a second arcuate surface 142 with a radius of curvature R2' corresponding to the second bottom arcuate portion 92.
本実施形態の製造方法において、中子110は合成まくらぎ16の凹部25を形成するために使用される。外型100の内側に中子110が配置される。これにより外型100の内面101と中子110の外面111との間に、合成まくらぎ16のためのキャビティ150(図11に示す)が形成される。このキャビティ150に、繊維50を含有した硬化前の樹脂51が供給される。キャビティ150内の樹脂51が硬化したのち、中子110を外型100から脱型する。こうして凹部25を有する合成まくらぎ16が一体成形される。 In the manufacturing method of this embodiment, the core 110 is used to form the recess 25 of the synthetic sleeper 16. The core 110 is placed inside the outer mold 100. This forms a cavity 150 (shown in Figure 11) for the synthetic sleeper 16 between the inner surface 101 of the outer mold 100 and the outer surface 111 of the core 110. Uncured resin 51 containing fiber 50 is supplied into this cavity 150. After the resin 51 in the cavity 150 has cured, the core 110 is removed from the outer mold 100. In this way, the synthetic sleeper 16 having the recess 25 is integrally molded.
本実施形態の中子110を用いた製造方法によれば、外型100と中子110との間で一体成形された合成まくらぎ16の脱型を容易に行なうことができる。また切削加工によって凹部25を形成していた従来の製造方法と比較して材料の無駄がなく、切削加工を行なう場合と比較して製造コストを減らすことが可能である。 The manufacturing method using the core 110 of this embodiment makes it easy to remove the synthetic sleeper 16 that is integrally molded between the outer mold 100 and the core 110. Furthermore, compared to conventional manufacturing methods in which the recesses 25 are formed by cutting, there is no waste of material, and manufacturing costs can be reduced compared to when cutting is performed.
10…分岐器ポイント部、11,12…基本レール、13,14…トングレール、15…レール転換装置、16…合成まくらぎ、20…上面、21…第1側面、22…第2側面、23…第1端面、24…第2端面、25…凹部、26…下面、31,32…床板、50…繊維、60…底面、61…第1の内面、62…第2の内面、63…第1の内側端面、64…第2の内側端面、70…底壁部、71…第1の側壁部、72…第2の側壁部、73…第1のレール支持部、74…第2のレール支持部、81…第1のコーナー部、82…第2のコーナー部、83…第3のコーナー部、84…第4のコーナー部、91…第1の底面円弧部、R1…曲率半径、92…第2の底面円弧部、R2…曲率半径、100…外型、110…中子、111…中子の外面、150…キャビティ。 10...Turret point, 11, 12...Base rail, 13, 14...Tongue rail, 15...Rail switching device, 16...Synthetic sleeper, 20...Top surface, 21...First side surface, 22...Second side surface, 23...First end surface, 24...Second end surface, 25...Recess, 26...Bottom surface, 31, 32...Deck, 50...Fiber, 60...Bottom surface, 61...First inner surface, 62...Second inner surface, 63...First inner end surface, 64...Second inner end surface, 70... Bottom wall portion, 71...first side wall portion, 72...second side wall portion, 73...first rail support portion, 74...second rail support portion, 81...first corner portion, 82...second corner portion, 83...third corner portion, 84...fourth corner portion, 91...first bottom arc portion, R1...radius of curvature, 92...second bottom arc portion, R2...radius of curvature, 100...outer mold, 110...core, 111...outer surface of core, 150...cavity.
Claims (5)
前記凹部が、
レール転換装置を載置する底面と、
前記第1側面と対応した位置に形成され、前記上面から前記底面に向かって前記第1側面との間の距離が増加する方向に傾斜し、前記第1側面との間に第1の側壁部を規定する第1の内面と、
前記第2側面と対応した位置に形成され、前記上面から前記底面に向かって前記第2側面との間の距離が増加する方向に傾斜し、前記第2側面との間に第2の側壁部を規定する第2の内面と、
前記第1端面に沿う第1の内側端面と、
前記第2端面に沿う第2の内側端面と、
前記第1の内面と前記第1の内側端面との間の隅部に形成された第1のコーナー部と、
前記第1の内面と前記第2の内側端面との間の隅部に形成された第2のコーナー部と、
前記第2の内面と前記第1の内側端面との間の隅部に形成された第3のコーナー部と、
前記第2の内面と前記第2の内側端面との間の隅部に形成された第4のコーナー部と、
前記第1の内面と前記底面との間に形成され、上下方向に沿う断面の曲率半径が前記第1~第4のコーナー部のそれぞれの水平方向の断面の曲率半径よりも大きい第1の底面円弧部と、
前記第2の内面と前記底面との間に形成され、上下方向に沿う断面の曲率半径が前記第1~第4のコーナー部のそれぞれの前記曲率半径よりも大きい第2の底面円弧部と、
を具備したことを特徴とする合成まくらぎ。 A synthetic sleeper made of resin reinforced with electrically insulating fibers, the synthetic sleeper having an upper surface and a lower surface, a first side surface and a second side surface, a first end surface and a second end surface, and a recessed portion that opens in the upper surface and accommodates a rail switching device,
The recessed portion is
a bottom surface on which the rail switching device is placed;
a first inner surface formed at a position corresponding to the first side surface, inclined in a direction in which a distance between the first side surface and the first inner surface increases from the top surface to the bottom surface, and defining a first sidewall portion between the first side surface and the first inner surface;
a second inner surface formed at a position corresponding to the second side surface, inclined from the top surface toward the bottom surface in a direction in which the distance between the second side surface and the second inner surface increases, and defining a second sidewall portion between the second inner surface and the second side surface;
a first inner end surface along the first end surface;
a second inner end surface along the second end surface;
a first corner portion formed at a corner between the first inner surface and the first inner end surface;
a second corner portion formed at a corner between the first inner surface and the second inner end surface;
a third corner portion formed at a corner between the second inner surface and the first inner end surface;
a fourth corner portion formed at a corner portion between the second inner surface and the second inner end surface;
a first bottom surface arc portion formed between the first inner surface and the bottom surface, the first bottom surface arc portion having a curvature radius of a cross section along a vertical direction that is larger than the curvature radius of a cross section along a horizontal direction of each of the first to fourth corner portions;
a second bottom surface arc portion formed between the second inner surface and the bottom surface, the second bottom surface arc portion having a cross section along the vertical direction with a radius of curvature larger than the radii of curvature of each of the first to fourth corner portions;
A synthetic sleeper characterized by comprising:
前記第1端面と前記第1の内側端面との間に形成された第1のレール支持部と、
前記第2端面と前記第2の内側端面との間に形成された第2のレール支持部と、
を有した合成まくらぎ。 The synthetic sleeper according to claim 1,
a first rail support portion formed between the first end surface and the first inner end surface;
a second rail support portion formed between the second end surface and the second inner end surface;
Synthetic sleeper with
前記第1の側壁部および前記第2の側壁部の単位体積あたりの繊維の含有量が、前記第1のレール支持部および前記第2のレール支持部の単位体積あたりの繊維の含有量よりも大きい合成まくらぎ。 The synthetic sleeper according to claim 2,
A synthetic sleeper in which the fiber content per unit volume of the first side wall portion and the second side wall portion is greater than the fiber content per unit volume of the first rail support portion and the second rail support portion.
前記第1の底面円弧部の前記曲率半径と前記第2の底面円弧部の前記曲率半径とが、それぞれ10mm以上40mm以下である合成まくらぎ。 The synthetic sleeper according to any one of claims 1 to 3,
A composite sleeper, wherein the radius of curvature of the first bottom arc portion and the radius of curvature of the second bottom arc portion are each 10 mm or more and 40 mm or less.
外型の内側に、前記合成まくらぎの前記凹部と対応した形状の中子を配置し、
前記外型と前記中子との間に形成されたキャビティに、前記繊維を含有した硬化前の前記樹脂を供給し、
前記樹脂が硬化したのち、前記中子を前記外型から脱型することにより、前記合成まくらぎを一体成形することを特徴とする合成まくらぎの製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the synthetic sleeper according to claim 1,
a core having a shape corresponding to the recess of the synthetic sleeper is placed inside the outer form,
supplying the resin containing the fibers before hardening into a cavity formed between the outer mold and the core;
a resin curing step for curing the resin, the resin curing step being performed by removing the core from the outer mold, and the synthetic sleeper being molded as a single unit;
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