JPS6264422A - ロングレ−ル局部凹みの縦矯正法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分胃〕 この発明は敷設状態にあるロングレール頭頂面に生じた
局部凹みを取除いて、頭頂面を平坦化するロングレール
局部凹みの縦矯正法に関ずろ。

〔従来の技術〕

高速鉄道のレールには、列車の走行安定性２継目騒音の
低減、軌道保守費の軽減などのため、長さ２５ｍの定尺
レールを溶接して、１０〜１．５ｋｍに長大化した溶接
ロングレールが使用されている。

レールの溶接には７ラツンユ溶接、ガスＬＬ接、エンク
■７−ズアーク溶接あるいはテルミット溶接が用いられ
ているが、いずれの工法でもレール溶接時の加熱により
、レール溶接部附近は工場で製造されたままの均一な性
質を持ったレー／ＬＩ：Ｊキイ部とは異なった性質がノ
ｊえられる。

第１１図は溶接部中心からの距離（Ｉｎ１Ｎ　）を横軸
に、頭頂面の硬さく　ＨＢ　）を縦軸にとって、フラツ
ンユ溶接でレールの溶接を行ったときの溶接部近傍にお
けるレール頭頂部の硬さ分４ｊの−・例を示す。図から
明らかなように、溶接時の熱影響の及ばないけ材部は一
定の硬さを示すが、溶接時の熱影響を受けた部分では硬
、）の著しく低下した部分が生じろ。

レール（ｊその頭頂向を車輪が転勤通過するので、頭頂
面の車輪と接触する部分が摩耗する。第１２図は溶接部
中心からの距離（閑）を横軸に、頭頂向の摩耗量（、、
）を縦軸にとり第１１図；こ示した硬さ分布のレール頭
頂面の逆毛２２（Ｑ　Ｉ−ンにおける￥Ａ粍状態を示す
。レール頭頂面の摩耗状態は溶接部以外の母材部ではほ
ぼ平坦であるが、溶接部Ｍｆｆｌではその硬さの変化に
応じた形状に摩耗する。

このため、高速列車の走行に際して、レール溶接部の踏
面状態によっては著しい衝撃音を発生するので、列車速
度の維持・増加させるためには、この踏面の微小な凹凸
を除去することか必要となる０、この微小な凹凸は研削
のみで平坦にすることもできるが、凹凸がある限度を超
えると研削量が大きくなって非能率的・不経済である。

従来、レール頭頂面の微小な凹凸を除去する縦方向のレ
ールツム正法には■大気渇でＩ／−ルに弾性限界を超え
ろ曲げ荷重を加えて塑性変形せしめる外力や主体とした
矯正法、■外力は枕木との蹄結により拘束力程度にとど
めて、レール頭部あるいは底部をＬ侍もバーナを用いて
局部的に加熱・冷却して熱塑性変形させる局部的熱処理
矯正法、及び■レール全断面をガスバーナなど適当な器
具を用いてＡ３変態点以上に加熱し、これに油圧装置等
で外力を加えて矯正する全体加熱矯正法などがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

■　外力を主体とした矯正法は油圧装置を用い、常温近
傍で静的曲げを行う方法であって、曲げ変形量の調整が
容易のため矯正後の仕上がり精度は良好である。

しかし、レールに対応する大きな荷重に耐える剛性が曲
げ装置に要求されるため、曲げ装置が大型となり通常は
工場あるいは基地作業向である。

これをｉｉＪ　ｔ！ｉ２型として作業性を改善しても敷
設して経年したロングレールの矯正には次めような問題
点を生しる場合がある。すなわら経年したレール頭頂面
には糺み削れなどの表面欠陥が存在する場合が多く、こ
のような部分を矯正するため大きな曲げ応力を加えると
応力集中により欠陥が拡大したり、はなはだしい場合に
は脆性破断に至る恐れすらある。

■　局部的熱処理矯正法は特別の装置を必要とせず簡便
であるが、矯正量の再現性に乏しく、加熱温度が低いと
矯正できず、逆に加熱温度が高いと焼割れを生じるため
ｌ門度管理が困難であり、矯正精度を高めるためには高
度な熟練を必要とする問題点があった。

■　全体加熱矯正法はリングバーナなどによりレール全
断面が、ｌ″ＫｌＷに保持されているため、矯正に要す
る外力は小さくてよい。しかし、敷設されたロングレー
ルの矯正法としては次のような問題点がある。

第１３図は引張試験一度１）を横軸に、引張強さ１Ｓと
＃ｉ４力ＹＳ（ｋｇ／ｍｍ’）を縦軸にとってレールの
引張試験結果を示したものであり、図から明らかなよう
にレール全断面をＡ３変態点である７５０℃以上に加熱
すると、λ・−Ａ強庇は小さくなって容易に矯正できる
。しかし、矯正する時のレール一度が設定温度以下の場
合にはレールに引°胚すの軸力が作用し、その扁度差の
著しい状態、例えば矯正する時のレール温度が敷設した
時の温度より４０℃低い時の引張り力（引張り軸力／レ
ール断面積）は約１０　ｋｇ　／　ｍ　ｍ’となる。一
方、レールの全断面を加熱した場合には、第１１づ図に
示すように両力ＹＳは７　ｋｇ　／　ｍ　ｍ’、引張強
さは９　ｋｇ／ｍｍ’以十となり、加熱範囲が引張り力
に爾えられなくなり、加熱範囲に凹み、すなわちやせろ
現象も生じろ。このため、冬期の矯正作業は暮しく制約
される。

また、レール全断面加熱後のｉ＜３却を緩やかにすると
、転動荷重を受けて硬化した敷設レール頭頂面の加熱範
囲に欧化部を生じ、この部分が他の部分より選択的に摩
耗が進行し、結果的に矯正（、た個所が短命となる。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、線路閉鎖を行わずに精度の高い縦矯正のてきるロノ
ゲローノ［の縦矯正法を１【多ろことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るロングレール局部凹みの縦矯正法は、 ■　ロングレール頭頂面の局部凹み位置を中心として、
頭部が引張り側になる。Ｌ、うにレールＪ戊部から外力
を別人てレール長さ２ｍあたり１０〜２５−の多歪みを
与え、 ■　この状態で圧縮応力を受けているレール底部の長さ
方向をレール高さ±５０ｍの範囲で７５０℃〜８８０℃
に加熱したのらに徐ｌ令し、■　上記レールの加熱・冷
却にあｔこり、レール頭部を３００℃以下に保持するこ
とにより、ロングレールの局部凹みを矯正する方法であ
る。

〔作用〕

この発明においては、シー）Ｌに弾性限界内で予歪みを
与えた後、レール底部をＡ３変態点以上に加熱し、熱塑
性変形させろと共に、レール頭部を３００℃以１ζに保
持することによりレール頭偵部の加熱に伴う軟化すなオ
）ち耐摩耗性の低下を防止する。

〔実施例〕

以下、第１図に示ずように頭頂ｉＴｉ　２の１個所又は
連続した２個所に発生した微小な凹み３を持つレール１
を矯正する方法を具体的に説明する。なお第１図におい
て４はレール１０頭部、５は腹部、６は底部である。

まず、第２図（ａ）に示すように敷設されたレール１の
凹み３を中心として、シーノム締結装：ｊ２７を枕木８
の５〜６本分解放し、加肚台９を凹み３の両側の枕木８
の位置に装着ずろ。また作業中列車が走行してもレール
１が横圧により移動（７て軌間拡大をおこさないように
保持具１０を加圧台９の両側の枕木８の位置に装着する
。

次に、第２図（ｂ）に示すようにｉ＋ｂ圧ラーう１１を
加圧台９の下に設置し、ポース１２により接続された油
圧ポンプ１３を用いて加圧し、レール１を持ら上げる。

レール１をレールの長さほぼ２ｍあたりで持ち上げろＪ
ｉｘは第３図に示す凹み深さｄと第４図に示す上越しｊ
ｌｕとの和である。凹み深さｄは通常０５〜２０ＩＩＩ
ＩＩ程度であり、上越しＭｕは実験の結果０５曜程＋ｉ
が適当である。したがってレール１を持ら上げろｊｌｘ
の範囲は、シー・ルの長さ２ｍあたりで１．０〜２５ｍ
となる。１６０ｋｇ／ｍレー／Ｌを２ｍ弦で２．５＋ｍ
ｓ持ら上げた場合、レーアＬ頭部４に加えられる引張り
応力はほぼ”　ｋｇ　／　ｎｉ　ｍ’であり、従来の外
力のみで塑性変形させろ矯正法の場合にレール頭部に加
えられる引張り応力約５０　ｋｇ　／　＋ｎ　ｍ’以上
に比して著しく小さくなる。

１ノたがってレール１の頭頂面２に札り割れなどの欠陥
が多少存在しても、欠陥の拡大あるいは脆性破屋ｉの恐
れは生じない。

上記のようにシーノ［１を持ち上げた状態で、凹み３直
ドのシール底部６に、第２図（Ｃ）に示すように底部加
熱用の小４表炉Ｊ４を装着し、ガスバーナ１５で所定の
濁度に加熱１７ｔ：後冷却する。

上記のように、レール１に子爪１・を与えた状態で、レ
ール底部６の加熱を行うと、Ｌ−／仁１ば底部６の熱膨
張が大きいため、下方へ凹形に変形するが、底部６の加
熱範囲では熱塑性変形がおこり、応力緩和６生して、冷
却後には第５図に示すように若干の凸！４ｒが残留し、
シール１の矯正が行われろ。なお矯正後必要な場合は第
６図に示す、Ｌうに研削して仕上げる。研削する場合の
１．゛ｈ低差りは−１−０，３〜−０，１＃Ｉｍ　／　
ｍとする。

小型力ｊ１４で加熱するレール底部の範囲は実験の結果
、５ＯＮ用レールで１．００〜２００ｍｅｎ、　６０　
ｋｇ　／　ｍのレールで１．２０−２２０　ｍｍ程度、
ずなわら１．−−ルの高さ±５０画程度が適当である。

この加熱するレール底部の範囲が狭いと矯正が充分に行
われず、逆にこの範囲が広ずぎると座屈を生じてしまう
。

また、レール断ｍｌにおける最高加熱温度は底部６で７
５０〜８８０℃、頭部４では３００℃以下である、。

底部６を７５０℃以上に加熱するのは、レール鋼（Ｃ；
Ｏ１ｉ〜０．７５％）で（、ｉΔ３変態点である７５０
℃以」二で降伏点が極めて小さくなり、変形抵抗を失っ
た状態となって容易に熱塑性変形を化１シろためである
５、逆に７５０℃以ドては変形抵抗りく大きく、十分な
矯正を行うことが田畑である。

収部６の加熱）一度の４二限を８８０℃としたのは、レ
ール鋼を焼ならし一度の最高温度８８０℃以上に加熱ず
ろと結晶が和犬化して材質が劣化し、もろくなると同時
に収部６を８８０℃以上の４７品にずろとレール頭部４
１ｉ！３００℃以−ドに保持ずろことが困ｆｌｔとなる
ためである。

レール頭部４　ｔｓ２３０　Ｑ℃以丁に加熱するのは、
第１３図に示すように３００℃以下では引張強さｒ　ｓ
　、　ｒｑ４力ＹＳの低下が起きなく、転動荷重で硬化
されたシール頭頂面２に欧化部が発生せず、Ｍ六↓・Ｌ
性が損なわれないためである。

第７図は加熱開始からの時間１ｍ１ｎ）を横軸に、ｌム
ｆ１．ｆ　（℃ｌ　を縦軸にとって、レール１を加熱・
冷却したときの１・−ル各部の加熱・冷却曲線の一例を
示す。図に示した加熱・冷却曲線はレール温度が６〜１
２℃の場合てあり、ａは頭頂面、ｂｌ、を収部中心、Ｃ
は底部中心の加熱・冷却曲線である。

この加熱・冷却曲線は、まず小梨炉１４でレール底部６
を加熱（７、レール底部６が１すｆ定のｔ昂度例左ば７
５０℃に達した時にガスバーナ１５を消火し、その後炉
冷及び空冷に」、り徐冷し、レール底部６の温度が３０
０℃程度に達しｌ・ら水冷する。

この加熱・冷却の際シールＨ１部５の最高加熱温度は５
００℃以下、頭頂面２の最１４加熱；品度は３００℃９
．下である。

上記のようにレール底部６の温度が７５０℃。

腹部５の一度が５００℃以下２頭頂１ｆｊ２の一度が３
００℃以下の場合、レール１の耐力は約２５ｋｇ／　ｍ
　ｍ’、引張強さは約４５　ｋｇ　／　ｎｎ　ｍ’とな
り、設定温度からマイナス４０℃の冬期においてもレー
ル強度は約１０ｋｇ／＋ｎｍ’となる引張り力（引張り
軸力／レール断面８りをはるかに超えて安全である。

次に上記実施例により具体的にレール１を矯正しｔこ結
果を示す。

高速鉄道に長年敷設使用した６０ｋｇ／ｍのロノグレー
ルの不動区間に生じた頭Ｉａ面２の凹みを矯正した。こ
の矯正において、枕木の締結装置緊解本数は６本、レー
ル温度はおおむね６〜１２℃で、シー　ルの加熱・冷却
はレールＪ戊部６の加熱範囲を約２００調とし、第７図
に示した加熱冷却曲線を適用して行った。

乙のＬ−／ｌのＭ矯正の際、第８図に示すレールの長さ
Ｌ　＝　２　ｃｎあなりの持ら」二げる量ｘ　（ｎｕ＋
＋　７２ｍ　）と矯正基ｙ　　（１ｏＩ１１／２ｍ　）
　との関係を第９図に示す。

持らＬげる旦Ｘと矯正Ｍｙとの直線的傾向（よ回帰式ｙ
＝１．０９５に−０，５３７てあられされ、相関係数ｒ
！、ｔＯ，９０８てあり、持ち上げろ呈Ｘと矯正基ｙと
は、はぼ完全な相関を示し矯正精度はきわめて高い。

また第１０図に溶接部中心からの距離（閤）を横軸に硬
さ　（１（ｓｌ　を縦軸にとって、矯正ｌ１ｉｌ後のり
ｆｉ　ｒｒｓ　１ｒｉｉ　２各部の硬さを示す。？５１
０図に示すように頭Ｉｆｆ　ｉｍ　２は加熱による硬さ
変化が生じなく、矯Ｌ　後Ｊ＋矯正前の硬さを保持する
ことができろ。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、シーノＦに弾性限界内
の予否みを！ｊえた後、レール底部をＡ３変態点以上に
加熱１７熱塑性変形させろと共に、レール頭部を３００
℃以下に保持してレールの縦矯正を行うから、ｍ正の際
もシー・１が充分な引張強さ。

耐力を有し、従来の矯正方法でしばしば発生しｔ−レー
ル断面積の減少なしで、かつ線路閉鎖を行わずに精度の
高い′ｃｔＩ）ｊ！正を行うことができろ３、また矯正
後もレール頭頂面の硬さに変化が生じないから、レール
頭頂面の耐；や肝性を保持することができる。

さらに、レール頭部に大きな引張応力を与えないから、
頭頂面に存在した微小な疵の拡大も防＋ｈできる効果を
有ずろ。

【図面の簡単な説明】

第１図はシーノＬの↑）視図、第２図（ａｌ、（ｂ）。 （ｃｒ、（ｄ）＋よこの発明の′Ａ施例の説明図であり
、第２図（ａ）は平向図、第２図（ｂｌは第２図（ａｌ
のΔ−Ａ断面図、第２図（ｃ）は第２図（ハ）のＦ３−
３断面図、第２１４（ｄ）は第２図（ａｌのＣ−Ｃ断面
図。 第３図〜第６図は上記実施例の動作説明図、第７図は加
熱・冷却曲線の分布図、第８図は持も上げろに！、Ｘと
矯正斌ｙの説明図、第９図は持ら上げる（荻Ｘと）Ｕ　
＋’Ｅ　、ｍ　ｙの持告図、第１０図は頭頂向硬４＼分
４ｉ図、第１１図（よロンゲ１−一−・Ｌ溶に時のレー
ル頭ｒｏ、　１ｉＩＩの硬さ分ＩＩＩ　ｌ！”４、第１
２図は溶接部の明耗斌分市図、第１　：（１ｊ−４１ｉ
、Ｉ　Ｌ−ルの温度−づしπ２強さ、Ｉｌ〕Ｊ力持性ト
４である。 １・　レール、２；頭頂部、３：凹ｙ本、４：頭部、１
′）　　代部。 代理人　プＣ理上　佐　藤　止　集 第１図 第２図 ｔ＾１ 腸 （ｂ）　　　　　　（ｃ）　　　　（ｄ）第３図 范　４図 第　６図 り 第７図 刀ｔ７里にｒ４十隻市らりｙ斗ハＪ’ｉ　　（ｍｉｎｔ
第　８文 第　９図 騎二ヴ）量ｘ（ｍｍ／２ｍ） 第１０図 斜仰ｔ７ｂ＊”＝ｆ）ｉ！ｋ　（ｍｍ）第１１図 第　１２　ｖｌ 奏ルｒ外・ｈ゛鋤旺鯰（ｍｒｒ＋） 第　１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロングレール頭頂面の局部凹み位置を中心として
   、頭部が引張り側になるようにレール底部から外力を与
   えて、レール長さ２ｍあたり１．０〜２．５ｍｍの予歪
   みを与え、 この状態で、圧縮応力を受けているレール底部の長さ方
   向をレール高さ±５０ｍｍの範囲を加熱炉でおおい７５
   ０℃〜８８０℃に加熱した後徐々に冷やし、熱塑性変形
   をさせるロングレール局部凹みの縦矯正法。
2. （２）上記レールの加熱・冷却にあたり、レール頭部を
   ３００℃以下に保持する特許請求の範囲第１項記載のロ
   ングレール局部凹みの縦矯正法。
3. （３）必要によりさらにレール頭頂部の削正を行いレー
   ルの局部凹みを矯正する特許請求の範囲第１項及び第２
   項記載のロングレール局部凹みの縦矯正法。