JP4051640B2 - 軌道桁連結部緩衝機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は衝撃緩衝体および軌道桁連結部緩衝機構に係り、１０００ kgf／cm² を超えるような高い荷重条件において適切な緩衝作用をなし、構造物の損傷を防止することのできる衝撃緩衝体を提供し、またモノレールその他における軌道桁連結部緩衝機構を得しめて強大な地震発生時の如きにおいても被害損傷を受けることの少い交通機関その他の設備を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
固定部と可動部の間において形成された間隙部の如きにおいて、衝撃を緩和するために前記間隙部に緩衝体を介装ないし充填することが行われており、このような緩衝体としてはゴム質その他の弾性材を用いることが一般的であるが、場合によってはこれに剛性部体を併用したものが採用されている。
【０００３】
また建設用地などの関係からして今日において市街地でも重要な交通機関となりつつあるモノレールその他の交通機関においては図１１に示す如く支柱２０を配設すると共に軌道桁２１を設けて適宜に底面を凹入部９とした車輌１０を走行させることが行われている。即ちモノレールの場合においては上記のような軌道桁２１に対し、跨座式などのような車輌１０を走行せしめ、即ち車体台車２９は軌道桁２１の上面に走行輪２６で接合すると共に軌道桁２１の側面に対し案内輪２７、２８で挟みつけた状態を形成して軌道桁２１上を走行することが行われている。
【０００４】
然して、上記したような車輌走行のための軌道桁とその支柱との連結取付けについては車輌および軌道桁による水平および鉛直荷重を確実に支柱へ伝達する機能と軌道施工ないし補修時の精度保証および保守機能を必要とし、即ち上沓上のアンカー鉄筋により軌道桁と剛体状に結合し、ピンやローラによって下沓と連結する。また支柱梁天端および梁内部にベースプレートとアンカーケースを設けて支柱と一体化し、更に下沓とアンカーケース内のアンカーボルトによって上下側および横方向の荷重伝達を確実化すると共に桁材などの製造時や施工時における誤差を吸収し、更には軌道の通りなどを修正してから下沓切欠部とダボ本体との隙間にくさびなどの傾斜接合面を利用した部材を打込んで溶接固定することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような固定部と可動部との間に形成された間隙部などに対する衝撃緩和のための緩衝材は一般的な作用力による衝撃時においては略満足し得る緩衝作用が得られるとしても５００ kgf／cm² を超え、あるいは１０００ kgf／cm² を超えるような強大な衝撃力が作用するような条件下においては前記緩衝材の変形や破損ないし分断などが発生し、所期するような緩衝目的を達し得ない。
【０００６】
従ってゴム質などの緩衝材に対し鋼板その他の金属板を積層併用して前記緩衝材の強度を高めるようなことも行われているが、上記したように５００ kgf／cm² を超え、特に８００〜１０００ kgf／cm² を超えるような大きな衝撃力が作用した場合においては積層された中間の金属板またはゴム質緩衝板が側方に弾き出され、所期する緩衝目的を達し得ないことが確認される。
【０００７】
このことは上記したようなモノレールなどの支柱上における軌道桁連結部の緩衝材においてはより明確に顕われ、例えば兵庫県南部地震において上記したような下沓切欠部に嵌合したダボ１８が図１０に示すようにダボ本体１９側に欠け込んで大きく欠損しダボ本体１９より脱離し、それによって前記した軌道桁２１も支柱２０上における支持状態から脱落する事故が各所において発生している。
【０００８】
即ちこのような破損原因について検討すると、前記ダボ本体１９およびダボ１８は鋳鋼品としてＳＣＷ４８０によって成形されたもので、このものの規格値を満足するものであって、地震当時の気温条件０℃における静的破壊強度は１２０tfであり、塑性変形後脆性破壊が生じたもので、せん断応力に換算すると１３３０ kgf／cm² となり、せん断破壊応力３１４０ kgf／cm² と比較して小さい。然して気温０℃における動的破壊靱性値は常温２３℃における静的破壊靱性値と比較すると略３分の１に低下することが知られ、図１０のようにダボ１８とダボ本体１９の境界部分に集中的な応力が作用し、またその繰返しによって亀裂が発生してせん断破壊したものと考えられ、このようなことから駅舎などの固有振動数の異る構造体と隣接した部分の軌道桁支承部分に被害が集中発生しているが、何れにしてもこのような破壊を阻止することが軌道桁を安定化し、交通機関安全上強く望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したような従来技術における課題を解消することについて検討を重ね、ゴム質板状体と鋼などの強靱性金属質板状体とを用い特定の構成関係を採用することによって有効に解決することに成功したものであって、以下の如くである。
【００１０】
(1) ゴム質板状体を鋼製板状体に接着した単位体を重合すると共にベース部体に係止して組付けたことを特徴とする衝撃緩衝体。
【００１１】
(2) 両側に支持部を対設したベース部材に対し両側に前記支持部と係合する係止部を設けた複数個の鋼製板状体を有し、該鋼製板状体の中間部にゴム質板状体を取付け、前記鋼製板状体とゴム質板状体とが交互に位置するように積層せしめたことを特徴とする衝撃緩衝体。
【００１２】
(3) 下沓の中央部に形成された開口部に支持部体上のベースプレート中央部における係止突部を受入れ、該係止突部と下沓開口部との間に前記（１）項または（２）項の何れか１つに記載した衝撃緩衝体を対向設定したことを特徴とする軌道桁連結部衝撃機構。
【００１３】
(4) 支持部体が軌道桁を支持する支柱であり、係止突部と下沓開口部との間に請求項１または２の何れか１つに記載の衝撃緩衝体と楔型緩衝材とをそれぞれ対向設定し、しかも前記係止突部との間に断面的に凹凸構造を形成した緩衝材を有する間隙調整材を介装して組付けたことを特徴とする前記（３）項に記載の軌道桁連結部緩衝機構。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記したような本発明によるものの具体的な実施態様を添附図面に示すものについて説明すると、本発明においては図１と図２に示すような緩衝単位体を提案するものであって、ゴム質板状体１を鋼製板状体２の中央部に接着６した単位体を用い、該単位体における鋼製板状体２の両側には係合部３、３を対設したものである。
【００１５】
上記した図１、図２に示すような単位体は本発明において図３に示すようなベース部材４と結合して緩衝セットとされる。即ちベース部材４の両側には上記したような係合部３、３に係脱される支持部５、５が対設され、該支持部５、５に前記単位体の鋼製板状体２における係合部３、３を嵌合し、鋼製板状体２とゴム質板状体１とが交互に積層されるようにしたものである。
【００１６】
前記したゴム質板状体１と鋼製板状体２の厚さについてはゴム質板状体１が鋼製板状体２より大であるが、図３のように多層を重合して形成された緩衝機構としては適宜にそれぞれの板状１、２の厚さの異ったものを採用することが好ましく、例えばベース部材４に近いものはゴム質板状体１および鋼製板状体２の何れもが厚目のものとし、図３における上部側のものは比較的薄いものとする。即ち衝撃を直接に受ける部分が薄層の緩衝作用に優れたものとなることは明かである。
【００１７】
上記したような本発明による緩衝体が具体的にモノレールなどの軌道桁連結部に採用される好ましい態様の１つについては図４以下に示す如くである。即ち軌道桁として代表的なモノレール走行用の軌道桁の場合は図１１に示す如くであって、走行軌道桁２１に対して跨座式車輌１０が走行するようにされ、軌道桁２１上を走行車輪２６で走行し、また軌道桁２１の側面に対しては接合輪２７、２８が接合して回転駆動されることにより走行が図られるが、このような軌道桁２１は支柱２０上に支持され、また連結される。
【００１８】
即ち支柱２０上においては軌道桁２１、２１の各端部が衝き合わされた状態で設定され、このように衝き合わせ状態に対設された軌道桁２１、２１の一方は固定支承によってセットされ、また他方は可動支承によって支承されることは公知の如くであって、つまり外部温度条件による軌道桁２１の伸縮は支柱２０上において対向設定された一方の可動支承によって許容されるもので、具体的な構成関係の１例は可動支承については図８に示す如くである。即ちアンカーボルト１５が内部に設けられた複数個のアンカーケース１４の配設されたベースプレート１６が前記したような支柱２０に設けられ、該ベースプレート１６上に下沓２３が取付けられ、しかも該下沓２３に対しては上沓２２が連結されている。
【００１９】
上記したような図８の支承構造は前記したような車輌１０および軌道桁２１による水平および鉛直方向荷重を支柱２０に伝達し、軌道施工時および補修時の精度および保守機能を果すもので、上沓２２上のアンカー鉄筋２６で前記軌道桁２１と強固に連結し、また下沓２３とはローラ１７によって連結しているが、前述した支柱２０に対してはベースプレート１６およびアンカーケース１４によって連結一体化されており、アンカーボルト１５によって上下方向および左右方向の荷重伝達を確実としている。然してこのような条件下で上述した軌道桁２１製作時および支柱２０施工時の誤差を吸収し、また軌道としてのならしやなじみを図った後において軌道の通りを再度修正して安定した取付関係を完成しているのがベースプレート１６の中央部に突設されたダボと称される突設部１８を下沓２３の開口部１３に嵌装し、該突出部１８と下沓開口部１３との隙間に対し、本発明においては図４に示すように前記した図３のような本発明による衝撃緩衝体１１と傾斜を対向して接合させた複合楔形緩衝体１２とをそれぞれ対向させ介装設定するようにした。
【００２０】
なお上記したような緩衝体１１の前記開口部１３中設定に当っては支持部５として図５に示したような部体を採用し、また別に図６に示すような断面鋸歯状をなした填隙部材７の如きを用いてそのセット状態を安定化することが好ましい。図７に示したような填隙部材７はその断面鋸歯状部分８が弾力復元性部材によって形成され、これを上記した下沓２３の開口部１３との間に残る間隙に対し平易に挿入設定され、衝撃時において適切に変形して安定な取付状態を形成し得る。
【００２１】
前述したような本発明によるものについて、図４に示したような衝撃緩衝体として３mm厚のＳＵＳ３０４鋼板を長さ１５０mmで高さ９５mmとして切取り、該鋼板２の両側に高さが４１mmで深さが２０mmの係合部３を対設し、該鋼板２の中央部に幅９０mmで高さが９５mmであり、厚さが3.５mmの弾性ゴム板１を接着したものを４層としてベース部材４に組付け、前記係合部３、３で係止させたものを準備し、該緩衝体を加圧した場合の荷重変位関係を測定した結果は図７に示す如くであった。
【００２２】
即ち、この図７による荷重変位関係は１００ｔの荷重で6.５mmの変位を生じ、従ってこの場合のゴム板１におけるエネルギー吸収は１／３×１００×6.５＝２１6.７tf・mm程度と求められ、従来において採用されている図９に示したような複合楔形緩衝体１２のみを係合突部２４の前後左右に対設した場合のエネルギー吸収は１００×0.７＝７０tf・mm程度に比較すると３倍以上のエネルギー吸収性を有することが確認され、その吸収特性が大幅に改善向上し得ることが確認された。
【００２３】
上記したような本発明によるときは、複数のゴム質板状体と鋼製板状体とを交互に重合すると共にベース部体に係止して組付けたことによりゴム質板状体の好ましいエネルギー吸収作用を強大な衝撃作用条件下においても有効に確保し、即ち強大な衝撃力作用時においても的確に所定の組付け状態を維持して衝撃吸収特性を大幅に向上せしめる。
【００２４】
また本発明によるものは、両側に支持部を対設したベース部材に対し両側に前記支持部と係合する係止部を設けた複数個の鋼製板状体を有し、該鋼製板状体の中間部にゴム質板状体を取付け、前記鋼製板状体とゴム質板状体とが交互に位置するように積層せしめたことにより製作および取扱いの容易な機構構成により前記したような衝撃吸収特性の大幅向上を有効に達成する。
【００２５】
更に本発明では、下沓の中央部に形成された開口部に支持部体上のベースプレート中央部における係止突部を受入れ、該係止突部と下沓開口部との間に前記したような何れか１つに記載した衝撃緩衝体を対向設定したことによりモノレールその他の軌道桁連結部における衝撃吸収を有効に図り、従って強度な地震発生時などにおいても軌道桁連結部における損壊を的確に防止せしめて安定な交通手段を維持せしめ得る。
【００２６】
また本発明では、支持部体が軌道桁を支持する支柱であり、係止突部と下口開口部との間に前記したような何れか１つに記載の衝撃緩衝体と楔型衝撃材とをそれぞれ対向設定し、しかも前記係止突部との間に断面的に凹凸構造を形成した緩衝材を有する間隙調整材を介装して組付けたことにより前記したようなモノレールなどの軌道桁に関して組付け操作が容易で、安定且つ的確な接続部を形成せしめる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によるときは強力な衝撃力条件下においてもゴム質弾性材による好ましい緩衝作用を有効且つ的確に維持せしめることができ、またそれによって鉄道やモノレールの如き設備における軌道桁の損壊を強大な地震などの発生時などにおいても適宜に防止して耐用性に優れた交通設備を確保せしめるなどの効果を有しており、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による衝撃緩衝単位体の１例に示した平面図である。
【図２】前記した図１のものの断面図である。
【図３】図１、図２に示した単位体の複数個で合成された本発明の合成緩衝体の１例を示した側面図である。
【図４】軌道桁連結部に対する緩衝装置の平面図である。
【図５】図４に示したものにおけるベース部材についての平面図である。
【図６】填隙部材についての正面図と断面図を併せて示した説明図である。
【図７】本発明による衝撃緩衝体の１例における荷重、変位関係についての測定結果を示した図表である。
【図８】軌道桁の支柱に対する連結取付部分の１例についての構成関係を示した斜面図である。
【図９】従来の支柱と軌道桁の連結要部として下沓開口部に対するベースプレートダボとの間の緩衝構造を示した部分的斜面図である。
【図１０】強大地震によるダボ本体の破損状態を示した説明図である。
【図１１】跨座式モノレールについての部分的な送行構成を示した斜面図である。
【図１２】その固定支承部分についての全般的な斜面図である。
【図１３】そのタボ本体に対する設定関係を示した部分的な斜面図である。
【符号の説明】
１ ゴム質板状体
２ 鋼製板状体
３ 係合部
４ ベース部材
５ 支持部
６ 接着部
７ 填隙部材
８ 断面鋸歯状部分
９ 凹入部
１０ 車輌
１１ 本発明による緩衝体
１２ 複合楔形緩衝体
１３ 開口部（下沓２３の）
１４ アンカーケース
１５ アンカーボルト
１６ ベースプレート
１７ ローラ
１８ 突出部（ダボ）
１９ ダボ本体
２０ 支柱
２１ 軌道桁
２２ 上沓
２３ 下沓
２４ 係合突部（ダボ）
２５ ベース板
２６ アンカー鉄筋
２７ 接合輪
２８ 接合輪
２９ 車体台車

Claims (2)

1. 下沓の中央部に形成された開口部に支持部体上のベースプレート中央部における係止突部を受入れ、該係止突部と下沓開口部との間に第１衝撃緩衝体及び第２衝撃緩衝体のうち何れか一方を対向設定しており、
   第１衝撃緩衝体は、複数のゴム質板状体と鋼製板状体とを交互に重合すると共にベース部体に係止して組付けて構成され、
   第２衝撃緩衝体は、両側に支持部を対設したベース部材に対し両側に前記支持部と係合する係止部を設けた複数個の鋼製板状体を有し、該鋼製板状体の中間部にゴム質板状体を取付け、前記鋼製板状体とゴム質板状体とが接着せしめられると共に交互に位置するように積層せしめて構成されること、
   を特徴とする軌道桁連結部衝撃機構。
2. 支持部体が軌道桁を支持する支柱であり、係止突部と下口開口部との間に前記第１衝撃緩衝体及び第２衝撃緩衝体のうち何れか一方と楔型緩衝材とをそれぞれ対向設定しており、しかも前記係止突部との間に断面的に凹凸構造を形成した緩衝材を有する間隙調整材を介装して組付けたこと、
   を特徴とする請求項１に記載の軌道桁連結部緩衝機構。

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