JP3238707B2 - 小さい放射騒音レベルをもつレール - Google Patents

小さい放射騒音レベルをもつレール

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は使用時に小さい総放射音レベルをもち、支持
面をもつフットセクションと、ウエブセクションと、ト
レッド面をもつヘッドセクションを含み、そして同じ負
荷担持能力をもつ標準形状レールのそれらと実質上一致
する、レール高さ、好適にはレールヘッド幅、そして特
に慣性モーメント、及び重心軸線回りの断面係数をもつ
形成レール、特に鉄道レールに関するものである。
走行レールは形成され、圧延されたバーであり、前記
バーは軌道、特に荷物を経済的に運搬することができる
鉄道軌道を作るために使用される。これらの軌道上に
は、好適には鋼で作られかつ鋼タイヤをもつ金属車輪が
レールヘッドと称されるレールセクションのトレッド面
上を走行する。ウエブに対向して位置しかつそれによっ
てヘッドに連結されたレールフットはその底面で基礎構
造に連結される。鉄道システムの発展の過程で、レール
の機能的に最適化された横断面形状は色々な負荷と用法
に対して適切に標準化されてきた。ヨーロッパでは、鉄
道レールに頻繁に使用される標準形状はUIC60の記号を
もち、このレールはほぼ60Kg/mの重量と、レール高さに
つき例えば±0.6mmと、レールヘッド幅につき±0.5mmの
厳密な寸法公差が指定される。レール形状の厳密な公差
は、乗り心地を損なわずにかつ主たる動的負荷を生ぜし
めることなしに、列車速度の増大を可能ならしめるため
特に幾何学的に精密な軌道を構成するためには重要であ
る。磨耗を減少させるために、大きな硬度をもつヘッド
を有するレールは既に製造され、使用されている。
最高の可能な寸法精度、最良品質のトレッド又は走行
面及びレールの滑らかさにも拘らず、鉄道車輌が軌道に
沿って運行するとき、振動、それによって放射される騒
音が発生する。この空気由来の騒音は特に高運搬速度で
は高い強さをもち、かなり大きい環境公害を生ぜしめ
る。列車により発生する運行騒音はレール面から放射さ
れる空気由来騒音によってかなりの程度が発生すること
が見出された。
レールの音遮断面セクションによって放射騒音の強さ
を減少させる試みが既になされてきた。
DE−A−4225581号又はAT−AS652/90号に提案する如
く振動減衰材料の被覆を付着することは前記目的を達成
するためには部分的に成功するに過ぎない。それはま
た、費用がかかり、軌道レールの目視検査を妨げ、特
に、補強ポリマーを使用した場合には、それ自体が環境
公害の発生源となる。更に、幾つかの提案があり、例え
ば、DS−OS4411833号では、締着素子に弾性の構成要素
を使用して、基礎構造に対する振動の伝達を減少させ、
それによってこの発生源から放射された空気由来騒音を
減少させる。
レール又は軌道から放射される空気由来騒音を減少さ
せるために従来提案されたすべての装置及び配置は、そ
れらはあまり有効でなく、及び/又は極めて高価につ
き、本質的にレールからの振動の伝達を減少することを
目的とするものであるという、共通の欠点をもつ。
本発明の目的は、列車が特に高運搬速度で移動するこ
とによって移行するときに、レールの振動を減少させ又
は形成して、放射騒音の総レベルとと環境の騒音公害を
減少させることにある。かくして本発明の目的は、特に
ボデー又はレール自体の振動を減少させ、それによって
簡単な手法で、放射騒音と環境公害を減らすことにあ
る。前記振動は空気由来騒音に対して責任を有するもの
である。
本文冒頭に記載した型式のレール形状を使用すれば、
上記目的は、少なくともフットの転移縁、即ちフットか
らウエブ側面への転移部に形成された縁と重心軸線の間
の下部領域の少なくとも1つのウエブ側面は凹面状に丸
み付きとされ、レールの横断面に実質上角無しとされ、
及び/又はレールフットの高さは標準形成レールと比較
して大きくなすことによって達成される。
驚くべきことには、当業者が想定することとは逆に、
放射される騒音の大部分を発生するのは膜の如く振動す
るレールのヘッドとフット間のウエブではなく、その代
わり、レールヘッド、特にレールフットが高い固体由来
騒音レベルを示し、かくして総音圧レベルに大きく貢献
し、環境の騒音公害に対して主たる責任を有する。例え
ばレールフットの1つのフランジの振動数の関数として
の長手方向の大きな波状振動の理由は、科学的にはまだ
完全に説明されていない。しかし、表面形状の角張り性
又は横断面厚さの不連続変化が振動節又は理論的締め付
け点として作用して、大きな振動をレール形状のセクシ
ョンに、例えばレールフットのフランジに発生させ又は
発生させることを可能となす。本発明の手法では、レー
ルフットの高さを増大によって、及び/又は特にフット
からウエブ側面まで角張り無しの転移を確実ならしめる
ことによって、レールフットの領域の振動を変化させ、
その結果、レールフットの面によって環境へ、そして可
能性としは放射騒音を反射する基礎構造へ放射される空
気由来騒音の量を減少させる。
更に放射騒音を減少させることは横断面形状を高さ軸
線に対して対称的に構成することにより達成される。こ
の結果、局部的振動節を形成バーに形成する傾向が減少
する。
更に好適には、レールフットの転移縁とレールヘッド
の転移縁、即ちレールヘッドの側面のウエブの上面への
転移部に形成された縁との間のレールウエブの側面の下
部分と上部分は凹面状に丸み付きとされ、かつレールの
横断面に実質上角無しとされる。この場合、特にレール
形状のセクションにおける振動の形成が、その結果、放
射される空気由来騒音が更に減少する。
レールの製造又は圧延の観点から及び重量の最小化の
目的から、更に好適であるのは、レールの横断面におい
て、ウエブの側面は円形及び/又は楕円形に形成された
下部分と上部分から形成され、好適には直鎖状の中央又
は中間セクションをもち、前記セクションはこれらの部
分に接線状に併合し、前記セクションを通って重心軸線
が延在することである。この場合、レールウエブの最小
厚さを標準レールのそれと同じか又はそれより大きくす
るのが好適である。
レールが高い負荷担持能力をもち同時に、低レベルの
空気由来騒音を放射する特に好適な実施例は、重心軸線
とレールフットの底面間の距離はレール高さ(A)掛け
(0.5と0.38)間の値、好適には(0.47と0.41)間の値
をもつ。
レールが夫々の標準レール形状より狭い幅及び/又は
より大きい高さをもつ場合には、レールフットの側面の
外側セクションの振動感度が簡単な手法で大幅に除去又
は最小化される。
好適実施例として、本発明のレールのヘッドの、特に
トレッド領域の材料の硬度が当業者に既知の如く増大さ
せられるならば、標準形状により放射される騒音の増大
を実質上減少させることができ、更に、レールのフット
の、特にレール軸線に実質上対称的に配置されかつ底面
を含む中心領域の材料の硬度が増大させられるならば、
理想的な機能特性をもつ特に安定した実施例が得られ
る。
以下、本発明を図示の実施例と検査結果につき詳細に
説明する。
図1は標準UIC60レールの横断面図である。
図2はフット領域を本発明により補強したレールの横
断面図である。
図3はレールフットの、角無しの、丸み付きウエブ側
面をもつレールの横断面図である。
図4は完全丸み付きのウエブ面をもつレール横断面図
である。
図5は横断面形状の関数として、レールの固体由来騒
音の総レベルとレール重量を示す図表である。
図1は標準のUIC60レールの横断面図である。このレ
ールは172mm全高と、トレッド面41からウエブの側面31
への転移が起こる縁34までのヘッド高さ37.55mmと、150
mmのフット幅Bをもつ。レールのフット2の底面21から
重心軸線Xまでの距離Sは80.95mmである。
60.84kg/mの重量又は質量をもつこの型式の標準UIC60
レールは垂直及び水平方向に、長手方向を横切って、ト
レッド面41で横に又は偏心的に衝撃の形をなす刺激を与
えることによって振動を起こされ、そして固体由来騒音
の最大総レベル及び放射音パワーが決定される。図5に
示すように、標準レールにつき決定された値のバーBは
UIC60についての基礎値を表し、これは本発明によるレ
ールから得られる値と比較することができる。図2は補
強フット2又は標準UIC60レールと比較してより大きい
フット厚さHをもつ本発明のレールを表す。その結果、
同じレール全高を維持するとき、重心の軸線(X)と底
面21の間の距離Sは小さくなり、また、図5のバー1か
ら明らかな如く、、レール重量は僅かに増す。同じ刺激
を与えられた標準レールと比較して、このデザインは固
体由来騒音最大総レベルの減少をもたらし、また、図5
のバー1から明らかな如く、空気由来騒音の総レベルの
大きな低下をもたらす。
図3は本発明のレール形状を示し、この場合はフット
2が標準UIC60形状に相当する高さHをもつが、フット
の転移縁32と重心の軸線Xとの交差点間のレールウエブ
3の側面31の下部分31′は角無しの対称的な、円形状に
丸み付きの形状をもつ。標準レールと比較して、同じ脈
動刺激を与えたとき、この実施例では、固体由来騒音は
大きく減少した総レベルと、図5のバー2に示す如く、
ほぼ1.05dBだけ低い放射音パワーの総レベルをもつが、
レール質量(図5下部分のバー2を参照)は僅かに増す
に過ぎない。
図4は本発明のもう1つのレール形状を示す。これは
フットの転移縁32からレールのヘッドの転移縁34まで延
在する完全丸み付きの継ぎ目板補強スペース又は角無し
のウエブ側面31をもち、そして重心軸線の領域にウエブ
3の平面平行の中央セクションをもち、このセクション
は前記面に接線状に併合する。レールのヘッド4とフッ
ト5に向かってウエブ3が連続的に厚くなることによっ
てレール1のメートル当たりの質量は増す。図5下部分
のバー3に示す如く、固体由来騒音の最大総レベルは標
準UIC60形状と比較して標準に小さいパーセンテージに
減少し、そしてまた、放射音パワーの総レベルは約3.0d
Bだけ減少する。
他の標準レール形状と比較して、本発明の特徴をもつ
レールは実質的に低い総レベルの放射音パワーを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭36−23202(JP,B1) 英国特許出願公開650711(GB,A) 英国特許出願公開650732(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E01B 5/00 - 5/02 B21B 1/08

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】使用時に小さい放射騒音レベルをもち、底
    面(21)をもつフットセクション(2)と、ウエブセク
    ション(3)と、トレッド面(41)をもつヘッドセクシ
    ョン(4)を含み、かつレール高さ(A)をもち、レー
    ルヘッド幅と慣性モーメントと重心軸線回りの断面係数
    をもち、それらの値が同じ負荷担持能力をもつ標準形成
    レールの値に一致して成る、形成レール、特に鉄道レー
    ルにおいて、横断面形状が高さ軸線(Y)に対称的に形
    成され、フットの転移縁(32)、即ちウエブ側面(31)
    へ移行するフット(2)の転移部に形成された縁と重心
    軸線(X)の間の下部領域(31′)に角無しの凹面状に
    丸み付きとしたウエブ側面(31)がレールの横断面に形
    成されたことを特徴とする形成レール。
  2. 【請求項2】使用時に小さい放射騒音レベルをもち、底
    面(21)をもつフットセクション(2)と、ウエブセク
    ション(3)と、トレッド面(41)をもつヘッドセクシ
    ョン(4)を含み、かつレール高さ(A)をもち、レー
    ルヘッド幅と慣性モーメントと、重心軸線回りの断面係
    数をもち、それらの値が同じ負荷担持能力をもつ標準形
    成レールの値に一致して成る、形成レールにおいて、横
    断面形状が高さ軸線(Y)に対称的に形成され、レール
    のフットの高さ(H)が標準形状レールの高さより大き
    いことを特徴とする請求項1に記載の形成レール。
  3. 【請求項3】レールフットの転移縁(32)とレールヘッ
    ドの転移縁(34)、即ちレールヘッド(4)の側面(4
    2)のウエブの上面(31″)へ移行する転移部に形成さ
    れた縁の間のレールウエブ(3)の側面(31)の下部分
    (31′)と上部分(31″)は凹面状に丸み付きとされ、
    かつレール(1)の横断面に角無しとされることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の形成レール。
  4. 【請求項4】レール(1)の横断面において、ウエブの
    側面(31)は円形及び/又は楕円形に形成された下部分
    (31′)と上部分(31″)から形成され、直線状の中央
    又は中間セクションをもち、前記セクションはこれらの
    部分に接線状に併合し、前記セクションを通って重心軸
    線(X)が延在することを特徴とする請求項1から3の
    何れか1項に記載の形成レール。
  5. 【請求項5】重心軸線(X)とレールフット(2)の底
    面(21)間の距離(S)はレール高さ(A)掛け(0.5
    と0.38)間の値をもつことを特徴とする請求項1から4
    の何れか1項に記載の形成レール。
  6. 【請求項6】重心軸線(X)とレールフット(2)の底
    面(21)間の距離(S)はレール高さ(A)掛け(0.47
    と0.41)間の値をもつことを特徴とする請求項1から5
    の何れか1項に記載の形成レール。
  7. 【請求項7】レール(1)は夫々の標準レール形状より
    狭い幅(B)及び/又はより大きい高さ(H)をもつこ
    とを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の形
    成レール。
  8. 【請求項8】当業者には既知の如く、ヘッド(4)にお
    いて、トレッド面(41)を含むレール(1)の領域の材
    料は、ウエブ(3)又はフット(2)のそれより硬いこ
    とを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の形
    成レール。
  9. 【請求項9】フット(2)において、軸線(Y)に対し
    て実質上対称的に位置しかつ底面(21)を含むレール
    (1)の中心領域の材料は、ウエブの材料より硬いこと
    を特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の形成
    レール。
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AU (1) AU690815B2 (ja)
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