JP6558987B2 - 搬送車 - Google Patents

Description

本発明は、例えばシールド機において使用されるセグメント等の資材や機材を搬送する搬送車に関する。

この種の搬送車としては、例えばシールド工法において使用されるセグメントを搬送するものが知られている。ここで、シールド工法とは、シールド機により地盤を掘削し、掘削内周面にセグメントを順次組み立てて周方向に接続しながら掘削の進行方向に連結することで覆工体を構築すると共に、その形成した覆工体から推進反力を得てシールド機により掘進作業を進める工法である。

具体的に、シールド工法では、シールド機の外殻体の内部でセグメントの組立て作業を行うため、セグメントをシールドトンネルの坑内を経てシールド機の後方に連結された後方設備まで搬送供給する必要がある。既構築の覆工体内に運び込まれたセグメントは搬送車に積載され、当該既構築の覆工体内に敷設されたレール上に沿って前方に位置する後方設備まで搬送されるようになっている。なお、後方設備まで搬送されたセグメントは、後方設備に設けられたテルハ（ホイスト式クレーン）等によって、シールド機の後端部に設けられたエレクターに供給され、筒状の覆工体として組み立てられる。

このようなシールド工法における搬送車としては、地下の閉空間で使用されることから一般的に排気ガスを排出しないバッテリ式の機関車が用いられていた。ところが、この機関車では、シールドトンネルが長距離施工の場合、バッテリ容量が足りなくなるため、掘進途中でバッテリ交換を行う必要があった。とりわけ、近年では長距離トンネルの需要が増えており、機関車の運行距離が長くなるため、バッテリ交換の回数を減らすべく、バッテリ容量を増やす必要があった。そこで、バッテリを従来の鉛蓄電池から、軽量且つコンパクトで電池容量の大きいリチウムイオン電池へ替えることでバッテリ交換の手間を省いた搬送車として、特許文献１に記載された電動機駆動の電気車が知られている。

かかる特許文献１の電気車は、電気車本体と、地上側給電部から非接触で電力を受け取る車上側給電部と、車上側給電部を電気車本体から突出させる駆動部と、バッテリと、制御部とを備えている。そして、制御部は、電気車が走行して給電区間に入った場合、駆動部を駆動させて車上側給電部を電気車本体から突出させ、地上側給電部に接近させて非接触で電力を受け取らせる。また、制御部は、電気車が走行して給電区間外に出た場合、駆動部を駆動させて車上側給電部を電気車本体内に収納させる。これにより、長距離の運転が可能で輸送効率の高い搬送システムを実現している。

特開２００３−２８４２０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電気車は、トンネル坑内に敷設された軌道上を走る軌道式の搬送車であるため、一次覆工では掘削の進捗に合わせて枕木およびレールを切羽へ運搬し、狭いトンネル坑内において重量物であるレールを一本ずつ荷卸しして軌道を延長する必要がある。また、覆工体構築完了後には、軌道を全て撤去する必要がある。従って、特許文献１の電気車では、軌道確保の作業が煩雑であることから工期の短縮やセグメントの搬送効率の向上が困難な問題があった。

そのため、このような軌道式の搬送車ではなく、タイヤで走行する非軌道式の搬送車とすることでトンネル坑内への軌道の敷設作業をなくし、工期の短縮やセグメントの搬送効率の向上を図ることが期待されている。ところが、この場合、スペースが限られたトンネル坑内では搬送車の方向転換が困難であるため、セグメントを荷卸しした後の搬送車を坑口へと戻す際、後ろ向きの状態で走行させなければならず、その運転に技術を要し、良好な状態で走行性を確保することが困難となる問題があった。

そこで、本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、トンネル坑内等のように、方向転換が困難な場所で使用される搬送車を後進させる際の良好な走行性を確保可能にすることを目的とする。

以上の課題を解決するべく、本発明に係る搬送車は、
前方側に運転台が配置され、後方側に荷台が配置された車両本体を備え、前記運転台に当該車両を駆動操作する駆動操作部が設けられた非軌道式の搬送車であって、
前記運転台には、前記駆動操作部を挟んだ前記前方側と前記後方側とにそれぞれ運転席が設けられており、
前記運転台には、前記前方に向けた上り傾斜が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、運転台には、操舵部や速度調節部を含む駆動操作部を挟んだ前方側と後方側とにそれぞれ運転席が設けられているので、後進の際には前方側の運転席を利用することで車両後方の見通しが良好な状態で運転できる。よって、トンネル坑内等のように、方向転換が困難な場所で使用される搬送車を後進させる際の良好な走行性を確保できる。
また、前記運転台には、前記前方に向けた上り傾斜が設けられているので、前方側の運転席における後進運転の際に、運転者と駆動操作部（具体的には、操舵部および速度調整部）との位置関係を最適化できる上、車両本体後方の良好な見通しを確保できるため、後進時の運転性を向上させることができる。

また、本発明に係る搬送車は、
前方側に運転台が配置され、後方側に荷台が配置された車両本体を備え、前記運転台に当該車両を駆動操作する駆動操作部が設けられた非軌道式の搬送車であって、
前記運転台には、前記駆動操作部を挟んだ前記前方側と前記後方側とにそれぞれ運転席が設けられており、
前記車両本体における前記後方の端部には、被牽引車を牽引するための牽引部材を連結する連結部が設けられており、
前記車両本体と前記被牽引車との間には、これらを連結する伸縮自在な連結部材が架設され、
前記被牽引車は、前記連結部材の長さ調整によって前記荷台に積載可能となっている
ことを特徴とする。

本発明によれば、被牽引車を牽引することで搬送車の荷台よりも長尺な荷物も積載することができると共に、搬送車を後進させる際に被牽引車がふらつくことで、搬送車の進行方向が左右に流されて走行が不安定になるのを未然に回避でき、後進時の走行安定性を確保できる。

本発明において、前記車両本体には、前記駆動操作部に対して電力を供給するリチウムイオン電池からなるバッテリと、前記バッテリを充電するための充電器と、が搭載されていることが好ましい。
これによれば、本発明に係る搬送車がバッテリおよびその充電器を搭載することで、車載したバッテリを交換する手間や充電の際に取り外す手間を省くことができるため、充電作業を簡略化できると共に、適宜、充電器を介してバッテリを充電できる。

本発明によれば、トンネル坑内等のように、方向転換が困難な場所で使用される搬送車を後進させる際の良好な走行性を確保できる。

実施形態における搬送車を示し、（ａ）は側方から見た概略構成図、（ｂ）は後方から見た構成図、（ｃ）は平面図である。 図１の搬送車が使用されるトンネル坑内の断面を示し、（ａ）は軌道式の後続台車が配置された状態を示し、（ｂ）は軌道式のテールピース台車が配置された状態を示し、（ｃ）は待避所およびベルトコンベアが配置された状態を示す部分的断面図である。 図１の搬送車が使用されるトンネル坑内の断面を示し、（ａ）は土砂圧送方式における圧送ポンプや待避所が配置された状態を示し、（ｂ）は泥水式における圧送ポンプや待避所が配置された状態を示す部分的断面図である。 図１の搬送車が走行するシールドトンネルの模式図である。 他の実施形態における搬送車を示し、（ａ）は側方から見た概略構成図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はトレーラを引き上げた状態を側方から見た概略構成図である。 図５の搬送車が使用されるトンネル坑内の断面を示し、（ａ）は坑内設備が配置された状態を示し、（ｂ）はベルトコンベアが配置された状態を示す部分的断面図である。

以下、本発明に係る搬送車の実施形態について図面を参照しながら説明する。また、以下の実施形態では、本発明に係る搬送車が使用される環境（方向転換が困難な場所）として、シールド工法によって構築されるシールドトンネルを一例として説明する。なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う搬送車もまた本発明の技術思想に含まれる。また、以下の説明において、トンネル坑内で搬送車が切羽に向けて走行する向きを前進方向、坑口に向けて走行する向きを後進方向と示し、搬送車が前進する方向を前方、後進する方向を後方と示し、さらに、搬送車において前方の部位を前部、後方の部位を後部と称すものとする。

かかるシールド工法においてシールドトンネルＴは、図２，３，６等に示すように、不図示のシールド機により地盤を掘削して発生した掘削土を排土用のベルトコンベアＢで送り出すと共に、シールド機の後部に備えられたエレクター（不図示）によってセグメントＳを順次組み立て、それを周方向に接続しながら掘進の進行方向に連結して掘削内周面を覆う筒状の覆工体Ｈを形成することにより構築される。このとき、シールドトンネルＴを構築するためのセグメントＳは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような搬送車１によって坑口から運ばれる。

ここで、シールドトンネルＴのトンネル坑内における床面（すなわち、トンネルインバート）は、シールド掘削残土にセメント、石灰等の硬化材および水を混合すると共に、添加剤（例えば、アクリル酸塩若しくはポリアクリル酸塩又はそれらの誘導体を主成分とする）を添加混合して処理土Ｍとし、該処理土Ｍをインバート材としてトンネルセグメントの下部空間に注入充填することで構築されている。なお、ここではセグメントＳが合成セグメントである場合について述べているが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、セグメントＳがＲＣセグメントである場合、このような処理土Ｍによるトンネルインバート構築を省略できる。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の搬送車１は、所謂ターレットトラックの形態をなしており、当該搬送車１が備える車両本体２は、前方にフロントフレーム３が配置されると共に、当該フレーム３の後方に荷台５が接続されて構成されている。このフロントフレーム３には、走行や操舵のための各種機器（詳細は後述する）が設けられた駆動操作部としての機器格納室４が鉛直軸周りに旋回自在に配設されており、当該フロントフレーム３の前部側は、前方に向かって斜め上向きに形成されている。

また、フロントフレーム３には、運転者が搭乗する運転台６が設けられている。運転台６は左右に全面的に開放されており、後部にバックレスト７が立設されることにより後方の荷台５と前後に仕切られている。また、フロントフレーム３の前端部にはバックレスト７に対向してフロントレスト８が設けられ、これらバックレスト７とフロントレスト８との間が運転台６として区画されている。これらバックレスト７とフロントレスト８との幅方向両端部間には、それぞれ進行方向にチェーン９が架設されており、運転台６から運転者が転落するのを防止する。

本実施形態の搬送車１は、車両本体２の前方側におけるフロントフレーム３の下方、具体的には機器格納室４の下方に、前述した各種機器の一つであるタイヤを備えた前輪１０が一輪配置されている。また、この搬送車１は、車両本体２の後方側における荷台５の下方にタイヤを備えた後輪１１が二輪配置されている。つまり、搬送車１は、これら前輪１０および後輪１１によって走行する非軌道式の三輪構造で構成されている。

また、荷台５には、後輪１１より前方の位置と、当該後輪１１より後方の位置とに、それぞれリチウムイオン電池等からなるバッテリ１２，１３が格納された状態で搭載されており、これらバッテリ１２，１３から各部へ電力が供給される。なお、荷台５におけるバッテリ１２，１３の上方の位置には、開閉式のカバー（不図示）が設けられており、このカバーを開くことで、車両本体２の荷台５に格納されたバッテリ１２，１３をメンテナンスできるようになっている。なお、この荷台５には前述したセグメントＳが複数積層した状態で積載され、これらセグメントＳは固定ブロック５１等によって、ずれや転落が防止され、安定した状態で搬送可能となっている。

さらに、車両本体２の運転台６におけるバックレスト７近傍には充電器（不図示）が備えられている。そして、バッテリ１２，１３は、不図示の接続プラグまたは接続コネクタ等の接続手段を備えており、この接続手段を介して車載される充電器と接続されて充電するようになっている。

機器格納室４には、走行や操舵のための各種機器として、前述した前輪１０の他に、前輪１０を駆動する駆動部である不図示の駆動モータと、前輪１０を操舵する操舵部としてのハンドル１４と、前輪１０の駆動速度を調節する速度調節部であるアクセル１５と、が一体化されて設けられている。また、運転台６における機器格納室４の近傍には、ブレーキ１６およびサイドブレーキ１７が設けられている。

ここで、ハンドル１４やアクセル１５の構成については、上述した一般的なターレットトラックと同様の構成からなる。すなわち、ハンドル１４およびアクセル１５は、それぞれ前輪１０と同軸上に配置されて円形状をなし、ハンドル１４が機器格納室４の上部に固定配置されている。また、ハンドル１４の上方には、当該ハンドル１４よりも小径のアクセル１５が、幅方向に延びる回転軸を中心として揺動自在に配置されている。そして、運転者が機器格納室４に対して前方を向く格好で運転台６に搭乗した状態において、アクセル１５の後側を押し下げることで搬送車１を前進させ、アクセル１５の前側を押し下げることで搬送車１を後進させる。このとき、ハンドル１４およびアクセル１５は、前進時に操作し易いように、前方に向かって上向きに傾斜した構造となっている。

本実施形態の場合、搬送車１は運転台６に運転席が２つ設けられている。具体的に、かかる搬送車１は、運転台６において機器格納室４に対する後方側の位置と、前方側の位置とに、それぞれ前進用の運転席１８と後進用の運転席１９が設けられている。つまり、後進用の運転席１９は、進行方向の前方に向かって上り傾斜したフロントフレーム３の前方側に設けられることから、前進用の運転席１８に比べて高い位置で、且つ、着席時において車両本体２の後方に向けて下り傾斜した状態となるように配置されている。これにより、後進時用の運転席１９では、着席した際の運転者のハンドル１４やアクセル１５に対する姿勢（運転姿勢）および操作方法が、前進時の運転席１８における運転姿勢および操作方法と同様になるようになっている。

すなわち、前進時において前進用の運転席１８に着席した運転者は、自身にとって手前側となるアクセル１５の後側を押し下げることで搬送車１を前進させる。このとき、運転者にとって奥側となるアクセル１５の前側を押し下げると搬送車１は後進する。また、後進時において後進用の運転席１９に着席した運転者は、自身にとって手前側となるアクセル１５の前側を押し下げることで搬送車１を後進させる。このとき、運転者にとって奥側となるアクセル１５の後側を押し下げると搬送車１は前進する。つまり、運転者は前進用の運転席１８に着席している場合であっても後進用の運転席１９に着席している場合であっても、常に自身にとって手前側にアクセル１５を押し下げる同様の操作を行うことで、そのとき運転者が向いている方向へ搬送車１を走行させることが可能となっている。

このように、搬送車１では、前進時と後進時とでハンドル１４やアクセル１５に対する運転姿勢や操作方法を同様に確保できるようになっており、よって前進時と後進時とで同様な運転性を確保できるようになっている。なお、前述したブレーキ１６およびサイドブレーキ１７は、各運転席１８，１９の近傍にそれぞれ配置されている。

また、運転台６には、前方に向けた上り傾斜が設けられているので、後進用の運転席１９を利用した後進運転の際に、後方の良好な見通しを確保でき、後進時の運転性を向上させることができる。

かかる構成の搬送車１では、前輪１０，駆動部，ハンドル１４およびアクセル１５が一体化された機器格納室４が車両本体２における運転台６に対して旋回自在に設けられ、ターレット式の搬送車として機能し、例えば、図４に示すようなシールドトンネルＴの坑内を、坑口と切羽との間で往復走行することにより、セグメントＳ等の資材・機材の搬送を行うようになっている。

具体的に、図４に示すシールドトンネルＴは、全長３０００ｍからなり、坑口から２００ｍ付近まで１５％の下り勾配となっており、続いて２６００ｍ付近まで平坦であり、その後、切羽までの２００ｍが１５％の上り勾配となっている。このとき、往路においては、荷台５にセグメントＳ等の資材・機材が積載されるため、積載重量が例えば１０００Ｋｇ程度となる。反対に復路においては、切羽側にて荷卸しすることで積載重量は０ｋｇとなる。

また、かかるトンネル坑内には、例えば、図２（ａ）に示すように、上部に掘削土を排出するためのベルトコンベアＢが配設された軌道式の後続台車１００が配置されている。さらに、図２（ｂ）に示すように、軌道式のテールピース台車１０１が配置されている。さらに、図２（ｃ）に示すように、待避所１０２およびベルトコンベアＢが配置されている。また、図２（ｂ），（ｃ）に示すように風管１０３等も設けられている。さらに、図３（ａ）に示すように、土砂圧送方式における圧送ポンプや待避所およびが配置されている。さらに、図３（ｂ）に示すように、泥水式における圧送ポンプや待避所が配置されている。そして、搬送車１は、前述したように各種設備などが設けられた狭隘なトンネル坑内を、荷台５にセグメントＳを複数積層させた状態で積載し、坑口と切羽との間を往復走行する。

このように、狭隘なトンネル坑内が走行環境となる場合、搬送車１を旋回させるスペースを確保することが難しいため、坑口から切羽へ向けて搬送車１を前進させる一方、切羽から坑口に向けては、搬送車１を旋回させることなく後進させて、坑口と切羽との間で往復走行させることとなる。

この場合、本実施形態の搬送車１では、運転台６にハンドル１４やアクセル１５を含む機器格納室４に対して進行方向の後方側と前方側とにそれぞれ運転席１８，１９が設けられているので、前進の際には進行方向の後方側の運転席１８を利用することで車両前方を見通しながら良好な状態で運転でき、後進の際には進行方向の前方側の運転席１９を利用することで車両後方を見通しながら良好な状態で運転できる。よって、前述した狭隘なトンネル坑内のように、方向転換が困難な場所で使用される場合においても、搬送車１の前進および後進のいずれの方向でも良好な走行性を確保できる。

このとき、車両本体２には、バッテリ１２，１３を充電するための充電器が搭載されることで、車載したバッテリ１２，１３を充電の際に取り外す手間を省くことができ、充電作業を簡略化できると共に、適宜、充電器を介してバッテリ１２，１３を充電できる。

しかも、バッテリ１２，１３が鉛蓄電池よりも軽量且つコンパクトで電池容量の大きなリチウムイオン電池からなり、約１時間の充電によって満充電でき、その後充電することなく、方番分（８時間）のセグメントＳおよび配管材Ｐ（後述の図５参照）を搬送することが可能となる。よって、バッテリ交換作業がなくなり、搬送作業の効率化を図ることができる。

また、搬送車１によって無軌道化できるので、軌道式の場合と比べてレールを敷設する手間が不要となり、その後のレール撤去作業も不要となるため、大幅な工期の短縮とコストダウンが図れる。

なお、本発明は上述した実施形態の搬送車１に限ることはない。例えば、図１との対応
部分に同一符号を付した図５に示すように、搬送車１の後方に被牽引車としてのトレーラ３０を配置し、これを牽引するようにしても良い。この場合、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、車両本体２における後端部には、トレーラ３０を連結して牽引するための牽引部材であるジョイント３１を連結する連結部２１が設けられており、トレーラ３０を牽引することにより、搬送車１の荷台５よりも長尺な配管材Ｐ等の資材や機材も積載することが可能となる。このとき、ジョイント３１の前方側に位置する端部は車両本体２の連結部２１に連結されると共に、後方側に位置する端部はトレーラ３０の前方側に着脱自在で一体的に連結される。このように、ジョイント３１は着脱自在なため、通常、取り外されて荷台５に格納されており、トレーラ３０を牽引する際に荷台５から取り出されて使用される。

また、ジョイント３１の前方の端部は、車両本体２とトレーラ３０との連結部２１において水平方向に揺動自在にピン結合されることが好ましい。これによれば、走行路がカーブしている場合においてもトレーラ３０を搬送車１に追随させて牽引することができる。なお、かかるトレーラ３０は、例えば前方側に二輪、後方側に一輪が配置された三輪構造（すなわち、搬送車１と同様の三輪構造）とすることで、図５（ｂ）との対応部分に同一符号を付した図６（ａ）に示すような坑内設備１０６が配置されたトンネル坑内において、トンネルインバードが覆工体Ｈの形状に沿って湾曲している場合でも安定した走行性を確保できるようになっている。但し、搬送車１およびトレーラ３０は三輪構造に限定される必要はなく、この他四輪以上の構造であっても良い。また、トレーラ３０は二輪構造であっても良い。

さらに、車両本体２とトレーラ３０との間に、これらを連結する伸縮自在な連結部材６０が架設されていても良い。この場合、連結部材６０は、車両本体２のバックレスト７における荷台５側に取り付けられるレバーブロック（登録商標）６１と、当該レバーブロック６１とトレーラ３０に取り付けられた固定ブロック５２との間に架設されるワイヤ６２と、を備えて構成されている。そして、レバーブロック６１を操作することによってワイヤ６２を巻き上げ、連結部材６０の長さを調整する（すなわち、ワイヤ６２を短くする）ことで、荷台５上にトレーラ３０を引き上げ（積載）可能となっている。
これによれば、搬送車１を後進させる際にトレーラ３０がふらつくことで、搬送車１の進行方向が左右に流されて後進走行が不安定になるのを未然に回避でき、後進時の走行安定性を確保できる。換言すれば、搬送車１が後進により坑口まで戻る際の操縦性を向上できる。

さらに、上述した実施形態では、前輪１０および後輪１１がタイヤを備えて構成されている場合について述べるが、本発明はこれに限ることはない。すなわち、搬送車としては非軌道式の車両であれば、例えばキャタピラを備えて走行するものであっても良いし、その他、種々の形態を広く適用することができる。

１…搬送車， ２…車両本体， ３…フロントフレーム， ４…機器格納室（駆動操作部）， ５…荷台， ６…運転台， ７…バックレスト， ８…フロントレスト， １０…前輪， １１…後輪， １２，１３…バッテリ， １４…ハンドル（操舵部）， １５…アクセル（速度調節部）， １６…ブレーキ， １７…サイドブレーキ， １８…運転席（進行方向の後方側の運転席）， １９…運転席（進行方向の前方側の運転席）， ２１…連結部， ３０…トレーラ（被牽引車）， ３１…ジョイント（牽引部材）， Ｔ…シールドトンネル， Ｈ…覆工体， Ｓ…セグメント， Ｂ…ベルトコンベア， Ｍ…処理土

Claims (4)

1. 前方側に運転台が配置され、後方側に荷台が配置された車両本体を備え、前記運転台に当該車両を駆動操作する駆動操作部が設けられた非軌道式の搬送車であって、
   前記運転台には、前記駆動操作部を挟んだ前記前方側と前記後方側とにそれぞれ運転席が設けられており、
   前記運転台には、前記前方に向けた上り傾斜が設けられている
   ことを特徴とする搬送車。
2. 前方側に運転台が配置され、後方側に荷台が配置された車両本体を備え、前記運転台に当該車両を駆動操作する駆動操作部が設けられた非軌道式の搬送車であって、
   前記運転台には、前記駆動操作部を挟んだ前記前方側と前記後方側とにそれぞれ運転席が設けられており、
   前記車両本体における前記後方の端部には、被牽引車を牽引するための牽引部材を連結する連結部が設けられており、
   前記車両本体と前記被牽引車との間には、これらを連結する伸縮自在な連結部材が架設され、
   前記被牽引車は、前記連結部材の長さ調整によって前記荷台に積載可能となっている
   ことを特徴とする搬送車。
3. 前記運転台には、前記前方に向けた上り傾斜が設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の搬送車。
4. 前記車両本体には、
   前記駆動操作部に対して電力を供給するリチウムイオン電池からなるバッテリと、
   前記バッテリを充電するための充電器と、が搭載されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の搬送車。

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