車載式摩擦調整材塗布装置
【課題】 液体の摩擦調整材をレール頭頂面へ安定的に、しかも無駄なく効率的に塗布することができ、なおかつ構造が簡単で製作コストを安価に抑制することができる経済性に優れた車載式摩擦調整材塗布装置を提供する。
【解決手段】 レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズル４０を具備する。この液体吐出ノズル４０は、鉄道車両に搭載された材料タンクから加圧されて材料管路により供給される液体の摩擦調整材を液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する１液塗布装置であり、材料管路の終端に取付けられて摩擦調整材の吐出圧管理を行う圧力制御弁４１と、圧力制御弁４２から延出し且つ膨張のない材料からなる管状のノズル本体４３と、ノズル本体４３の先端に取付けられて摩擦調整材の吐出圧より低い圧力で開弁する逆止弁４４とを有する。
【解決手段】 レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズル４０を具備する。この液体吐出ノズル４０は、鉄道車両に搭載された材料タンクから加圧されて材料管路により供給される液体の摩擦調整材を液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する１液塗布装置であり、材料管路の終端に取付けられて摩擦調整材の吐出圧管理を行う圧力制御弁４１と、圧力制御弁４２から延出し且つ膨張のない材料からなる管状のノズル本体４３と、ノズル本体４３の先端に取付けられて摩擦調整材の吐出圧より低い圧力で開弁する逆止弁４４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車輪とレールとの間の摩擦調整に使用される液状の摩擦調整材をレール頭頂面に塗布する摩擦調整材塗布装置に関し、より詳しくは、鉄道車両の車台に搭載される車載式摩擦調整材塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道用の鉄車輪が鉄レール上を走行するとき、車輪・レール間に微小なクリープ（すべり）と共にクリープ力が発生する。クリープとクリープ力との相関はクリープ係数と呼ばれている。曲線区間を車両が走行するときに発生する「きしり音」やレール頭頂面の波状摩耗といった車輪・レール間の接触問題の殆どは、鉄・鉄同士の過大なクリープ係数とそのネガティブなクリープ特性によって引き起こされている。特に、ネガティブクリープ特性はスリップ・スティックのエネルギー源となり、騒音や振動、レール頭頂面の波状摩耗を誘発する。
【０００３】
このような車輪・レール間のネガティブクリープ特性に起因する諸問題を解決するために使用されるのが摩擦調整材であり、その使用により、車輪・レール間のクリープ係数が最適レベルに保たれると共に、クリープ特性がポジティブに変化することで、車輪・レール間の接触に関する諸問題が一気に解決される。加えて、車両の走行抵抗が減少し、車両駆動エネルギーの低減も図られる。
【０００４】
この摩擦調整材は、形態によって、レジンに固められた固体と、水に混合された液体とに大別される。固体の摩擦調整材は必要時に車輪のフランジや踏面に押し付けて付着させるのに対し、液体の摩擦調整材は急曲線区間などの必要区間におけるレールの側面や頭頂面などに付着させる。車輪への付着位置やレールへの付着位置が相違するのは、摩擦調整材の種類が相違することによる。
【０００５】
これらの摩擦調整材のうち、レール頭頂面に付着させる液体の摩擦調整材は、横圧・きしり音の低減、レールの波状摩耗及び車輪の空転・滑走防止といった多目的、多機能の摩擦調整材であり、なかでも塗布装置用に開発されたもの〔商品名：KELTRACK（液体ＨＰＦ）カナダ ケルサン社製〕は使用性にも特に優れ、これを対象とした摩擦調整材塗布装置も特許文献１により提示されている。
【０００６】
特許文献１により提示された摩擦調整材塗布装置は、進行方向最後尾の車両における後側の台車の後方に搭載される車載式であり、且つ台車に搭載された材料タンクから供給される液体の摩擦調整材を、同じく台車に搭載されたエアタンクから供給される圧縮空気と共に、同じく台車に搭載された噴射ノズルからレールの頭頂面に向けて霧噴射する噴霧方式である。霧噴射によりレール頭頂面に塗布された摩擦調整材は、後続する列車が当該区間を通過するときの車輪・レール間の接触に関する諸問題を解決する。
【０００７】
しかしながら、液体の摩擦調整材は、前述したように、摩擦調整材を水と混合した粘性のある水ベースの液体である。このため、霧噴射のような圧縮空気との２流体混合噴射の場合は、摩擦調整材の分離が引き起されるだけでなく、圧縮空気で噴射ノズル内の摩擦調整材が乾燥し、ノズル詰まりを引き起こす危険性がある。加えて、霧噴射された液体の拡散が避けられないため、レール頭頂面以外のところにも摩擦調整材が供給され、高価な摩擦調整材の利用効率が低下するという経済上の問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１５１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、液体の摩擦調整材をレール頭頂面へ安定的に、しかも無駄なく効率的に塗布することができ、なおかつ構造が簡単で製作コストを安価に抑制することができる経済性に優れた車載式摩擦調整材塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の車載式摩擦調整材塗布装置は、鉄道車両に搭載された材料タンクから液体の摩擦調整材を材料管路へ供給する材料供給手段と、前記材料管路に供給された液体の摩擦調整材を、レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズルから液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する液体吐出手段とを備えており、前記液体吐出手段における液体吐出ノズルは、前記材料管路の終端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧管理を行う圧力制御弁と、前記圧力制御弁から延出し且つ膨張のない材料からなる管状のノズル本体と、前記管状のノズル本体の先端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧より低い圧力で開弁する逆止弁とを有している。
【００１１】
本発明の車載式摩擦調整材塗布装置においては、材料タンク内に収容された液体の摩擦調整材が加圧され材料管路を経て液体吐出ノズルから液体のまま流下吐出されることによりレール頭頂面に供給される。ここで、液体吐出ノズルは、材料タンクや加圧ポンプなどと共に鉄道車両に搭載されている。このため、鉄道車両がレール上を走行するのに伴い、液体の摩擦調整材が車両側からレールの頭頂面へ直接供給される。
【００１２】
本発明の車載式摩擦調整材塗布装置で特徴的なのは、第１に、液体の摩擦調整材を圧縮空気などの加圧気体（搬送媒体）と混合せず、その摩擦調整材を単独で加圧して液体吐出ノズルからレール頭頂面へ直接的に塗布することである。このため、液体吐出ノズルにおいては、加圧気体（搬送媒体）による乾燥がなく、本質的にノズル詰まりが発生しにくい。このような１液塗布法によるため、液体吐出ノズルの構造が簡単でもある。
【００１３】
第２に、液体吐出ノズルからの吐出が、霧噴射ではなく、液体の流下吐出によってレール頭頂面へビード状に供給する形態であるので、液体吐出ノズルから吐出された摩擦調整材の空気中への拡散が少ない。その上、霧噴射と比べて列車の走行に伴う風圧などの影響が小さく抑制されることもあり、吐出量の多くをレール頭頂面に供給することができ、高価な摩擦調整材の利用度が高い。加えて、材料管路の末端に圧力制御弁を設け、圧力制御弁から延出するノズル本体に膨張のない材料を使用しているため、管路膨張による吐出量の変動がない。これらのため、決められた塗布場所にだけ、決められた量の摩擦調整材を高精度に塗布することができる。
【００１４】
これらの特徴は、液体吐出ノズルを構成する複数の部材（圧力制御弁、ノズル本体及び逆止弁）の有機的な組合せにより実現される。以下に各部材（圧力制御弁、ノズル本体及び逆止弁）の詳細機能を順番に説明する。
【００１５】
材料管路の終端に取付けられる圧力制御弁は、加圧ポンプ作動時に材料管路の膨張等による終端圧力変動の影響が管状のノズル本体へ及ぶのを排除し、ノズル本体への流入圧力を一定に管理する。同時に、材料管路内の圧力を一定レベルに維持すると共に、その圧力による管路膨張を一定レベルに維持する。これにより、加圧ポンプが作動するときに当該ポンプから吐出される摩擦調整材と同じ量の摩擦調整材をこの圧力制御弁を通して素早くノズル本体へ供給することができる。
【００１６】
ノズル本体は、圧力制御弁からレールの頭頂面近傍まで摩擦調整材を導く管（パイプ）である。内径の大きい管（パイプ）を使用することより、ノズル詰まりの危険性を小さくすることができる。ノズル本体の素材として膨張性のない金属、硬質樹脂等の材料を使用していることにより、圧力制御弁を通過した摩擦調整材と同じ量の摩擦調整材が液体吐出ノズルから吐出される。また、塑性加工が可能な材料を使うことにより、ノズルの向きを自由に調整することが可能となる。この特性を利用して、列車の走行方向や速度、摩擦調整材の吐出速度、ノズルのレール頭頂面からの高さなどを考慮して、摩擦調整材がレール頭頂面に付着しやすい向きをノズルに与えることができる。
【００１７】
逆止弁の機能は次のとおりである。ノズル本体に管（パイプ）を使用するため、圧力制御弁が閉じた時点でノズル本体内に比較的多量の摩擦調整材が残っている。このため、圧力制御弁が閉じた後もノズル本体内に残る摩擦調整材が自重でノズル本体から流出する（垂れ落ちる）ことがある。そうなるとノズル本体内に空気が侵入し、ノズル本体内に残る摩擦調整材を乾燥させ、ノズル詰まりを引き起こす。これを防ぐために、ノズル本体の先端に逆止弁を取付ける。これにより、圧力制御弁が閉じた後の残留材料の垂れ落ち、これに伴う残留材料の乾燥、ノズル詰まりが防止される。
【００１８】
この逆止弁に関しては、ノズル本体内に残留する摩擦調整材の自重による滴下を防止できるだけの逆止圧力があればよく、開弁圧を十分に小さくすることができる。このため、逆止弁は小型となり、ノズル本体の先端への取付けが簡単である。また、摩擦調整材の吐出圧に比べて十分に小さい逆止圧力（開弁圧）となるため、逆止弁を取り付けることによる圧力制御弁の性能への影響は殆どない。更に、逆止弁の構成材料に摩擦調整材との親和性が低い材質を選択することにより、液体吐出ノズルから吐出された後のノズル先端への摩擦調整材の付着を防ぐことができる。逆止弁の出口形状は、吐出される摩擦調整材の流下形状が適正になるように適宜設計することができる。
【００１９】
車載式摩擦調整材塗布装置の取付け位置に関しては、液体塗布ノズルの取付け位置が重要である。液体塗布ノズルの取付け位置としては、鉄道車両の走行に伴う風圧などの影響を回避するために、車輪の後方に位置するように台車に取り付けるのが好ましく、風圧の他にもメンテナンス性などを考慮するならば、車輪のなかでも後部車輪の後方に配置させるのが、より好ましい。同じ目的から、液体吐出ノズルの車両走行方向前方に風防を設置して、逆止弁より下方のレール頭頂面近傍までをシールドするのが好ましい。
【００２０】
液体吐出ノズルからの摩擦調整材の吐出量の調整は、通常、塗布指令信号に基づいて行われる。塗布指令信号としては、車両の走行に伴う車輪の回転に伴って発生するパルス信号を用いるのがよい。車両側に搭載された列車制御器においては、車輪の回転に伴うパルス信号が生成され様々な用途に用いられる。パルス信号は車輪の回転数に応じて発生し、基準となる回転数を変更することにより、任意の走行距離ごとに発生させることができる。この列車制御器側のパルス信号を利用することにより、単位走行距離ごとのの吐出量制御が可能となるので、決められた塗布場所にだけ、決められた量の摩擦調整材を高精度に塗布することができる。
【００２１】
具体的には、パルス信号ごとに吐出させる摩擦調整材の量を変更する（１回あたりの吐出量の変更）。又はパルス信号が所定数発生するごとに一定量の摩擦調整材を吐出し、その際のパルス信号数を変更することにより摩擦調整材の吐出量を変更する（吐出タイミングの変更）。或いは、これらを組合せる。いずれの場合も、単位走行距離毎の摩擦調整材の吐出量を正確に制御することができる。塗布指令信号としては、列車制御器側のパルス信号の他、地上のトランスポンダも利用可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の車載式摩擦調整材塗布装置は、圧縮空気を使用しない１液型の液体吐出ノズルを使用しており、しかも、その液体吐出ノズルが圧力制御弁と膨張のない材料からなる管状のノズル本体との組合せた構成を採用しているので、管路膨張による塗布量変動を回避でき、決められた塗布箇所だけに所定量の摩擦調整材を正確に塗布することができる。その上、液体吐出ノズルにおけるノズル本体を構造が簡単な管（パイプ）とし、その先端に逆止弁を取り付けた二重弁構造を採用しているので、ノズル本体からの材料滴下、これによるノズル本体での材料詰りを防止でき、摩擦調整材の安定的な塗布を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示す車載式摩擦調整材塗布装置の側面図である。
【図２】同車載式摩擦調整材塗布装置の平面図である。
【図３】同横圧較正用加圧装置の主要部である液体吐出ノズル近傍の縦断側面である。
【図４】同液体吐出ノズル近傍の背面図である。
【図５】同液体吐出ノズル近傍の平面図である。
【図６】同液体吐出ノズルの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置は、鉄道車両に搭載された材料タンクから液体の摩擦調整材を材料管路へ供給する材料供給手段と、材料管路に供給された液体の摩擦調整材を、レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズルから液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する液体吐出手段とを備えている。
【００２５】
材料供給手段及び材料吐出手段は、図１及び図２に示すように、鉄道車両の台車に取付けられた車輪、特に後部車輪１０より後方に設けられており、材料供給手段は、主要な構成部材として、台車より後方の車体床下面に取付けられた材料タンク２０と、材料タンク２０の車両進行方向前面に付設された加圧ポンプ３０とを備えている。一方、液体吐出手段は、主要な構成部材として、後部車輪１０より後方に位置するように台車の最後部に取付けられた両側の液体吐出ノズル４０を備えている。
【００２６】
液体吐出ノズル４０は、両側の後部車輪１０に対応して両側の２個を一組としており、加圧ポンプ３０も両側の液体吐出ノズル４０に対応して２個を一組としている。加圧ポンプ３０と液体吐出ノズル４０とは、対応するもの同士が、車体床下に施設された２本の材料管路５０によりそれぞれ接続されている。材料タンク２０は液体の摩擦調整材を収容する容器である。
【００２７】
個々の材料管路５０は、車体床下面に固定された膨張のない金属配管５１と、金属配管５１の一端側に接続されて加圧ポンプ３０との接続を行う第１フレキシブル配管５２と、金属配管５１の他端側に接続されて液体吐出ノズル４０との接続を行う第２フレキシブル配管５３とからなる。第１フレキシブル配管５２及び第２フレキシブル配管５３は、材料管路５０と加圧ポンプ３０との接続部、及び材料管路５０と液体吐出ノズル４０との接続部からの液漏れを防止するために重要な部材である。
【００２８】
両側の液体吐出ノズル４０は、台車に取付けられた後部車輪１０の車軸１１の両端部から車両進行方向後方へ延出した取付けステー６０、及び両側のノズル取付け用のブラケット７０を介して、両側の後部車輪１０の後方に固定設置されている。取付けステー６０は、車軸１１の両端部から後方へ延出する両側の縦ビーム６１と、両側の縦ビーム６１間に架設された車軸１１に平行な横ビーム６２とからなり、横ビーム６１の２箇所にブラケット７０を介して両側の液体吐出ノズル４０を支持している。
【００２９】
ブラケット７０は、横ビーム６２の後面に垂直部をボルト止めされた縦断面Ｌ字形のベース７１と、ベース７１の両側に取付けられた三角形の補強板７２と、ベース７１の垂直部下端から後方へ延出した水平部に、当該水平部を挟んで取付けられた上下一組の垂直な支持板７３と、水平部の下面に垂直に取付けられた風防ステー７４とを有している。ベース７１を横ビーム６２に固定するためのボルト８０が貫通するベース７１の側のボルト孔７９は、液体吐出ノズル４０の垂直方向の位置調節のために垂直方向に長い長孔とされており、横ビーム６２の側のボルト孔６３は液体吐出ノズル４０の走行方向に直角な水平方向（横方向）の位置調節のために横に長い長孔とされている。風防ステー７４は、進行方向前方へ凸で後方が開放した横断面Ｕ字形の剛性部材であり、その下にゴムからなら風防７５を横断面Ｕ字形に湾曲させてボルト止めによりスカート状に支持している。
【００３０】
そして個々の液体吐出ノズル４０は、ベース７１の水平部に取付けられた垂直な支持板７３の前方に位置して水平部に設けられた貫通孔７６を貫通した状態で、上下２個のＵボルト７７及び受け部材７８の組合せにより垂直な支持板７３の前面側に垂直に固定されている。これにより、両側の液体吐出ノズル４０は、両側の後部車輪１０の車両進行方向後方位置で且つレールの直上位置に、垂直姿勢で後部車輪１０及びレールに接近して配置される。
【００３１】
個々の液体吐出ノズル４０の詳細構造は次のとおりである。図３〜図５に示すように、液体吐出ノズル４０は垂直な支持板７３の前方に垂直に取付けられた圧力制御弁４１と、圧力制御弁４１の上流側（ここで上側）に取付けられた第２フレキシブル配管５３との接続部材４２と、圧力制御弁４１の下流側（ここで下側）に垂直に接続された管状のノズル本体４３と、ノズル本体４３の先端に取付けられた逆止弁４４とを主要構成部材としている。
【００３２】
圧力制御弁４１は、液体吐出ノズル４０からの液体吐出圧力を所定値に管理する。管理値としては２０〜４０ｋＰａが適当である。吐出圧力が低すぎると風による揺れの影響を受けやすい。逆に高すぎるとレールに当たったときに飛び跳ねて飛散する。ここでは３０ｋＰａを管理値としている。
【００３３】
圧力制御弁４１の下流側（ここで下側）に接続されたノズル本体４３は、内径が全長にわたって一定の金属管からなる。ノズル本体４３の内径は詰まり防止の点から重要ファクターであり、３〜５ｍｍが好ましく、ここでは内径が４．４ｍｍ、外径が６ｍｍの銅管とされている。ノズル本体４３の内径が小さいと詰まりが生じやすく、反対に大きすぎると、摩擦調整材の吐出を停止したときにノズル本体４３内に残留する摩擦調整材量が多くなり、振動などによって逆止弁４４の能力を超えることにより、摩擦調整材が漏れ出すおそれがある。
【００３４】
ノズル本体４３の構成材である金属管は、内圧に伴う膨張がない剛性体である一方、塑性加工が可能な加工性を有しており、この加工性を利用して、ノズル本体４３の下部が車両進行方向前方、すなわち後部車輪１０の側へ、垂直線に対して約４５度の傾斜角度で曲げ加工されている。この傾斜は液体吐出ノズル４０のレールに対する向きであり、液体吐出ノズル４０から吐出される摩擦調整材のレール頭頂面への付着性に大きな影響を与える。摩擦調整材のレール頭頂面の付着性の点から、この傾斜角度は垂直線に対する角度で３０〜６０度の範囲内で適宜選択するのが好ましい。この傾斜角度が小さすぎると吐出される摩擦調整材がレールと衝突して飛び跳ねる。反対に大きすぎると摩擦調整材の対空時間が長くなり、風に煽られる。これらを考慮して、ここでは前述したとおり４５度とした。同様の理由から、液体吐出ノズル４０の先端からレール頭頂面までの距離も重要であり、具体的には２０〜８０ｍｍが好ましく、ここでは５０ｍｍを採用した。
【００３５】
ノズル本体４３の先端に取付けられた逆止弁４４は、摩擦調整材の吐出を停止したときにノズル本体４３内に残留する摩擦調整材量の自重による流出を防止するためのものであり、その逆止圧（開放圧）は、その流出を防止できる範囲内で出来るだけ小さくするのが、圧力ロスを低減できて好ましい。具体的な逆止圧（開放圧）はノズル本体４３の仕様にもよるが、通常は吐出圧（圧力制御弁４１による管理圧力値）の１〜５％の範囲内が好ましい。吐出圧に比して逆止圧（開放圧）が小さすぎると、摩擦調整材の流出を完全に防止できない危険性があり、反対に大きすぎる場合は過剰仕様となって圧力ロスを増加させる原因となる。ここでは、３０ｋＰａの吐出圧に対して、その約３％に相当する１ｋＰａの逆止圧（開放圧）を選択した。
【００３６】
逆止弁４４を構成する材質としては、摩擦調整材に対する親和性が低い材料を選択するのが好ましく、具体的にはポリテトラフルオロエチレン又はシリコンゴムなどを挙げることができ、こここではこれらのなかからシリコンゴムを選択した。
【００３７】
逆止弁４４の先端形状は、液体吐出ノズル４０から吐出する摩擦調整材の流出流下形状を決定する。先端形状、より詳しくは先端の吐出口形状が円形であれば断面円形の材料流となり、横に広い扁平形状であれば、断面が横に広い扁平形状の材料流となる。いずれにしても、レール頭頂面へ供給された摩擦調整材のビード形状が塗布付着に適切となるように選択すればよく、ここでは、横に広い扁平形状とした。逆止弁４４は噴射ノズルではないので、流出する材料の断面形状はレール頭頂面に到達するまで実質的に同じであり、周囲へ広がることはない。
【００３８】
ノズル本体４３及びその下端の逆止弁４４は又、ブラケット７０における風防ステー７４及びその下の風防７５の内側に位置している。風防ステー７４及び風防７５は前方へ凸で後方が開放した横断面Ｕ字形の遮蔽部材であり、これによりノズル本体４３及びその下端の逆止弁４４、更にその下方のレール頭頂面近傍までを前方及び両側からシールドしている。
【００３９】
次に、本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置の機能について説明する。
【００４０】
鉄道車両が急曲線区間、急勾配区間などの摩擦調整材の塗布を必要とする塗布区間に進入すると、車載式摩擦調整材塗布装置における二つの加圧ポンプ３０のうちの一方又は両方が作動する。加圧ポンプ３０が作動することにより、対応する液体吐出ノズル４０から摩擦調整材が吐出される。吐出量の制御は、次のような加圧ポンプ３０の動作制御により行う。
【００４１】
列車制御機器においては、図６に示すように、車輪の回転に対応してパルス信号ＯＣが発生する。パルス信号ＯＣの継続時間ｔ１は一定で０．７５ｓであり、間隔ｔ２は列車制御器側で任意に設定可能である。この車輪の回転に対応する列車制御器側のパルス信号ＯＣが発生するタイミングで加圧ポンプ用モータのＯＮ信号をポンプモータ制御器に与えると共に、ポンプモータＯＮ信号の継続時間ｔを調整する（制御例１、２：１回あたりの吐出量の変更例）。
【００４２】
或いは、ポンプモータＯＮ信号の継続時間ｔを一定として、列車制御器側のパルス信号ＯＣに対する発生回数を調整する（制御例３：吐出タイミングの変更例）。すなわち、列車制御器側のパルス信号ＯＣが発生するごとにポンプモータＯＮ信号を出力するのを最大として、列車制御器側のパルス信号ＯＣの発生数が２回に１回、３回に１回というようにポンプモータＯＮ信号の発生回数を調整する。ポンプモータＯＮ信号の継続時間ｔ２発生回数の両方を調整してもよい。
【００４３】
いずれの場合も、鉄道車両が塗布区間を走行する間、車載式摩擦調整材塗布装置における二つの加圧ポンプ３０のうちの一方又は両方が作動し、両側の液体吐出ノズル４０から液体の摩擦調整材が、加圧ポンプ３０の作動タイミングに合わせて間欠的に吐出され続けることにより、所定の塗布区間において摩擦調整材がレール頭頂面へ供給される。同時に、加圧ポンプ３０の作動時間が制御されることにより、液体吐出ノズル４０からの吐出量（単位走行距離あたりの吐出量が、塗布区間における曲率半径などの諸条件に応じて制御される。
【００４４】
このとき、摩擦調整材は、加圧ポンプ３０が作動する度毎に加圧されて材料タンク２０から材料管路５０を経て液体吐出ノズル４０に送られ、液体吐出ノズル４０からレール頭頂面へ供給されるが、液体吐出ノズル４０における圧力制御弁４１で材料圧が設定圧力に絞られ、管状のノズル本体４３を経て先端の逆止弁４４から液体単独で吐出される。このため、吐出される摩擦調整材が周囲に拡散せず、レール頭頂面に集中的に供給され、レール頭頂面に摩擦調整材のビードを形成する。摩擦調整材の拡散防止に逆止弁４４からその下方のレール頭頂面近傍までを前方及び両側からシールドする風防７５、液体吐出ノズル４０の取付け位置、ノズル本体４３の下部の前方への傾斜角度などが寄与していることも言うまでもない。
【００４５】
これに加えて、加圧ポンプ３０と液体吐出ノズル４０とを接続する材料管路５０の両端部は、接続部保護のためにフレキシブル配管５２，フレキシブル配管５３が使用されており、加圧ポンプ３０の作動停止のたびに膨張による残圧が生じるが、液体吐出ノズル４０の入側に圧力制御弁４１が設けられているために、この残圧の影響が液体吐出ノズル４０に及ぶことはない。液体吐出ノズル４０においては、ノズル本体４３が膨張のない金属管からなるため、残圧による影響自体が生じない。
【００４６】
また、このノズル本体４３は詰まり防止のために比較的内径の大きいものを使用しているが、その結果として加圧ポンプ３０が停止したときの残量が多くなり、自重による流出が問題化する懸念がある。特に、本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置おいては、車両側パルス信号Ｐ１を利用した間欠供給、及びこれを利用した吐出量制御を行うため、加圧ポンプ３０が頻繁に停止を繰り返し、自重による流出の問題は大きい。しかるに、ノズル本体４３の先に逆止弁４４が取付けられているため、残流材料の自重による流出、これに伴う空気侵入による材料凝固の問題は発生しない。
【００４７】
更に、逆止弁４４の構成材料に摩擦調整材との親和性が低い材料を使用しているので、逆止弁４４における付着、詰まりも発生しない。逆止弁４４の逆止圧力（開放圧）が、摩擦調整材の吐出圧力に比べて極端に小さいために、その吐出圧力に影響を与えないことは前述したとおりである。
【００４８】
ちなみに、本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置は、前述した諸仕様により、車両走行距離５０ｍあたり１パルスを発生し、２〜１０ｃｃの摩擦調整材を吐出することができ、しかも液体吐出ノズル４０の取付け位置やノズル本体４３の傾斜角度の工夫、更には風防７５などによって風の影響などを最小限に回避することにより、吐出した摩擦調整材の実質全量をレール頭頂面に塗布することができた。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 後部車輪
２０ 材料タンク
３０ 加圧ポンプ
４０ 液体吐出ノズル
４１ 圧力制御弁
４２ 接続部材
４３ ノズル本体
４４ 逆止弁
５０ 材料管路
５１ 金属配管
５２，５３ フレキシブル配管
６０ 取付けステー
６１ 縦ビーム
６２ 横ビーム
６３ ボルト孔
７０ ブラケット
７１ ベース
７２ 補強板
７３ 支持板
７４ 風防ステー
７５ 風防
７６ 貫通孔
７８ 受け部材
７９ ボルト孔
８０ ボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車輪とレールとの間の摩擦調整に使用される液状の摩擦調整材をレール頭頂面に塗布する摩擦調整材塗布装置に関し、より詳しくは、鉄道車両の車台に搭載される車載式摩擦調整材塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道用の鉄車輪が鉄レール上を走行するとき、車輪・レール間に微小なクリープ（すべり）と共にクリープ力が発生する。クリープとクリープ力との相関はクリープ係数と呼ばれている。曲線区間を車両が走行するときに発生する「きしり音」やレール頭頂面の波状摩耗といった車輪・レール間の接触問題の殆どは、鉄・鉄同士の過大なクリープ係数とそのネガティブなクリープ特性によって引き起こされている。特に、ネガティブクリープ特性はスリップ・スティックのエネルギー源となり、騒音や振動、レール頭頂面の波状摩耗を誘発する。
【０００３】
このような車輪・レール間のネガティブクリープ特性に起因する諸問題を解決するために使用されるのが摩擦調整材であり、その使用により、車輪・レール間のクリープ係数が最適レベルに保たれると共に、クリープ特性がポジティブに変化することで、車輪・レール間の接触に関する諸問題が一気に解決される。加えて、車両の走行抵抗が減少し、車両駆動エネルギーの低減も図られる。
【０００４】
この摩擦調整材は、形態によって、レジンに固められた固体と、水に混合された液体とに大別される。固体の摩擦調整材は必要時に車輪のフランジや踏面に押し付けて付着させるのに対し、液体の摩擦調整材は急曲線区間などの必要区間におけるレールの側面や頭頂面などに付着させる。車輪への付着位置やレールへの付着位置が相違するのは、摩擦調整材の種類が相違することによる。
【０００５】
これらの摩擦調整材のうち、レール頭頂面に付着させる液体の摩擦調整材は、横圧・きしり音の低減、レールの波状摩耗及び車輪の空転・滑走防止といった多目的、多機能の摩擦調整材であり、なかでも塗布装置用に開発されたもの〔商品名：KELTRACK（液体ＨＰＦ）カナダ ケルサン社製〕は使用性にも特に優れ、これを対象とした摩擦調整材塗布装置も特許文献１により提示されている。
【０００６】
特許文献１により提示された摩擦調整材塗布装置は、進行方向最後尾の車両における後側の台車の後方に搭載される車載式であり、且つ台車に搭載された材料タンクから供給される液体の摩擦調整材を、同じく台車に搭載されたエアタンクから供給される圧縮空気と共に、同じく台車に搭載された噴射ノズルからレールの頭頂面に向けて霧噴射する噴霧方式である。霧噴射によりレール頭頂面に塗布された摩擦調整材は、後続する列車が当該区間を通過するときの車輪・レール間の接触に関する諸問題を解決する。
【０００７】
しかしながら、液体の摩擦調整材は、前述したように、摩擦調整材を水と混合した粘性のある水ベースの液体である。このため、霧噴射のような圧縮空気との２流体混合噴射の場合は、摩擦調整材の分離が引き起されるだけでなく、圧縮空気で噴射ノズル内の摩擦調整材が乾燥し、ノズル詰まりを引き起こす危険性がある。加えて、霧噴射された液体の拡散が避けられないため、レール頭頂面以外のところにも摩擦調整材が供給され、高価な摩擦調整材の利用効率が低下するという経済上の問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１５１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、液体の摩擦調整材をレール頭頂面へ安定的に、しかも無駄なく効率的に塗布することができ、なおかつ構造が簡単で製作コストを安価に抑制することができる経済性に優れた車載式摩擦調整材塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の車載式摩擦調整材塗布装置は、鉄道車両に搭載された材料タンクから液体の摩擦調整材を材料管路へ供給する材料供給手段と、前記材料管路に供給された液体の摩擦調整材を、レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズルから液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する液体吐出手段とを備えており、前記液体吐出手段における液体吐出ノズルは、前記材料管路の終端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧管理を行う圧力制御弁と、前記圧力制御弁から延出し且つ膨張のない材料からなる管状のノズル本体と、前記管状のノズル本体の先端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧より低い圧力で開弁する逆止弁とを有している。
【００１１】
本発明の車載式摩擦調整材塗布装置においては、材料タンク内に収容された液体の摩擦調整材が加圧され材料管路を経て液体吐出ノズルから液体のまま流下吐出されることによりレール頭頂面に供給される。ここで、液体吐出ノズルは、材料タンクや加圧ポンプなどと共に鉄道車両に搭載されている。このため、鉄道車両がレール上を走行するのに伴い、液体の摩擦調整材が車両側からレールの頭頂面へ直接供給される。
【００１２】
本発明の車載式摩擦調整材塗布装置で特徴的なのは、第１に、液体の摩擦調整材を圧縮空気などの加圧気体（搬送媒体）と混合せず、その摩擦調整材を単独で加圧して液体吐出ノズルからレール頭頂面へ直接的に塗布することである。このため、液体吐出ノズルにおいては、加圧気体（搬送媒体）による乾燥がなく、本質的にノズル詰まりが発生しにくい。このような１液塗布法によるため、液体吐出ノズルの構造が簡単でもある。
【００１３】
第２に、液体吐出ノズルからの吐出が、霧噴射ではなく、液体の流下吐出によってレール頭頂面へビード状に供給する形態であるので、液体吐出ノズルから吐出された摩擦調整材の空気中への拡散が少ない。その上、霧噴射と比べて列車の走行に伴う風圧などの影響が小さく抑制されることもあり、吐出量の多くをレール頭頂面に供給することができ、高価な摩擦調整材の利用度が高い。加えて、材料管路の末端に圧力制御弁を設け、圧力制御弁から延出するノズル本体に膨張のない材料を使用しているため、管路膨張による吐出量の変動がない。これらのため、決められた塗布場所にだけ、決められた量の摩擦調整材を高精度に塗布することができる。
【００１４】
これらの特徴は、液体吐出ノズルを構成する複数の部材（圧力制御弁、ノズル本体及び逆止弁）の有機的な組合せにより実現される。以下に各部材（圧力制御弁、ノズル本体及び逆止弁）の詳細機能を順番に説明する。
【００１５】
材料管路の終端に取付けられる圧力制御弁は、加圧ポンプ作動時に材料管路の膨張等による終端圧力変動の影響が管状のノズル本体へ及ぶのを排除し、ノズル本体への流入圧力を一定に管理する。同時に、材料管路内の圧力を一定レベルに維持すると共に、その圧力による管路膨張を一定レベルに維持する。これにより、加圧ポンプが作動するときに当該ポンプから吐出される摩擦調整材と同じ量の摩擦調整材をこの圧力制御弁を通して素早くノズル本体へ供給することができる。
【００１６】
ノズル本体は、圧力制御弁からレールの頭頂面近傍まで摩擦調整材を導く管（パイプ）である。内径の大きい管（パイプ）を使用することより、ノズル詰まりの危険性を小さくすることができる。ノズル本体の素材として膨張性のない金属、硬質樹脂等の材料を使用していることにより、圧力制御弁を通過した摩擦調整材と同じ量の摩擦調整材が液体吐出ノズルから吐出される。また、塑性加工が可能な材料を使うことにより、ノズルの向きを自由に調整することが可能となる。この特性を利用して、列車の走行方向や速度、摩擦調整材の吐出速度、ノズルのレール頭頂面からの高さなどを考慮して、摩擦調整材がレール頭頂面に付着しやすい向きをノズルに与えることができる。
【００１７】
逆止弁の機能は次のとおりである。ノズル本体に管（パイプ）を使用するため、圧力制御弁が閉じた時点でノズル本体内に比較的多量の摩擦調整材が残っている。このため、圧力制御弁が閉じた後もノズル本体内に残る摩擦調整材が自重でノズル本体から流出する（垂れ落ちる）ことがある。そうなるとノズル本体内に空気が侵入し、ノズル本体内に残る摩擦調整材を乾燥させ、ノズル詰まりを引き起こす。これを防ぐために、ノズル本体の先端に逆止弁を取付ける。これにより、圧力制御弁が閉じた後の残留材料の垂れ落ち、これに伴う残留材料の乾燥、ノズル詰まりが防止される。
【００１８】
この逆止弁に関しては、ノズル本体内に残留する摩擦調整材の自重による滴下を防止できるだけの逆止圧力があればよく、開弁圧を十分に小さくすることができる。このため、逆止弁は小型となり、ノズル本体の先端への取付けが簡単である。また、摩擦調整材の吐出圧に比べて十分に小さい逆止圧力（開弁圧）となるため、逆止弁を取り付けることによる圧力制御弁の性能への影響は殆どない。更に、逆止弁の構成材料に摩擦調整材との親和性が低い材質を選択することにより、液体吐出ノズルから吐出された後のノズル先端への摩擦調整材の付着を防ぐことができる。逆止弁の出口形状は、吐出される摩擦調整材の流下形状が適正になるように適宜設計することができる。
【００１９】
車載式摩擦調整材塗布装置の取付け位置に関しては、液体塗布ノズルの取付け位置が重要である。液体塗布ノズルの取付け位置としては、鉄道車両の走行に伴う風圧などの影響を回避するために、車輪の後方に位置するように台車に取り付けるのが好ましく、風圧の他にもメンテナンス性などを考慮するならば、車輪のなかでも後部車輪の後方に配置させるのが、より好ましい。同じ目的から、液体吐出ノズルの車両走行方向前方に風防を設置して、逆止弁より下方のレール頭頂面近傍までをシールドするのが好ましい。
【００２０】
液体吐出ノズルからの摩擦調整材の吐出量の調整は、通常、塗布指令信号に基づいて行われる。塗布指令信号としては、車両の走行に伴う車輪の回転に伴って発生するパルス信号を用いるのがよい。車両側に搭載された列車制御器においては、車輪の回転に伴うパルス信号が生成され様々な用途に用いられる。パルス信号は車輪の回転数に応じて発生し、基準となる回転数を変更することにより、任意の走行距離ごとに発生させることができる。この列車制御器側のパルス信号を利用することにより、単位走行距離ごとのの吐出量制御が可能となるので、決められた塗布場所にだけ、決められた量の摩擦調整材を高精度に塗布することができる。
【００２１】
具体的には、パルス信号ごとに吐出させる摩擦調整材の量を変更する（１回あたりの吐出量の変更）。又はパルス信号が所定数発生するごとに一定量の摩擦調整材を吐出し、その際のパルス信号数を変更することにより摩擦調整材の吐出量を変更する（吐出タイミングの変更）。或いは、これらを組合せる。いずれの場合も、単位走行距離毎の摩擦調整材の吐出量を正確に制御することができる。塗布指令信号としては、列車制御器側のパルス信号の他、地上のトランスポンダも利用可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の車載式摩擦調整材塗布装置は、圧縮空気を使用しない１液型の液体吐出ノズルを使用しており、しかも、その液体吐出ノズルが圧力制御弁と膨張のない材料からなる管状のノズル本体との組合せた構成を採用しているので、管路膨張による塗布量変動を回避でき、決められた塗布箇所だけに所定量の摩擦調整材を正確に塗布することができる。その上、液体吐出ノズルにおけるノズル本体を構造が簡単な管（パイプ）とし、その先端に逆止弁を取り付けた二重弁構造を採用しているので、ノズル本体からの材料滴下、これによるノズル本体での材料詰りを防止でき、摩擦調整材の安定的な塗布を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態を示す車載式摩擦調整材塗布装置の側面図である。
【図２】同車載式摩擦調整材塗布装置の平面図である。
【図３】同横圧較正用加圧装置の主要部である液体吐出ノズル近傍の縦断側面である。
【図４】同液体吐出ノズル近傍の背面図である。
【図５】同液体吐出ノズル近傍の平面図である。
【図６】同液体吐出ノズルの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置は、鉄道車両に搭載された材料タンクから液体の摩擦調整材を材料管路へ供給する材料供給手段と、材料管路に供給された液体の摩擦調整材を、レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズルから液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する液体吐出手段とを備えている。
【００２５】
材料供給手段及び材料吐出手段は、図１及び図２に示すように、鉄道車両の台車に取付けられた車輪、特に後部車輪１０より後方に設けられており、材料供給手段は、主要な構成部材として、台車より後方の車体床下面に取付けられた材料タンク２０と、材料タンク２０の車両進行方向前面に付設された加圧ポンプ３０とを備えている。一方、液体吐出手段は、主要な構成部材として、後部車輪１０より後方に位置するように台車の最後部に取付けられた両側の液体吐出ノズル４０を備えている。
【００２６】
液体吐出ノズル４０は、両側の後部車輪１０に対応して両側の２個を一組としており、加圧ポンプ３０も両側の液体吐出ノズル４０に対応して２個を一組としている。加圧ポンプ３０と液体吐出ノズル４０とは、対応するもの同士が、車体床下に施設された２本の材料管路５０によりそれぞれ接続されている。材料タンク２０は液体の摩擦調整材を収容する容器である。
【００２７】
個々の材料管路５０は、車体床下面に固定された膨張のない金属配管５１と、金属配管５１の一端側に接続されて加圧ポンプ３０との接続を行う第１フレキシブル配管５２と、金属配管５１の他端側に接続されて液体吐出ノズル４０との接続を行う第２フレキシブル配管５３とからなる。第１フレキシブル配管５２及び第２フレキシブル配管５３は、材料管路５０と加圧ポンプ３０との接続部、及び材料管路５０と液体吐出ノズル４０との接続部からの液漏れを防止するために重要な部材である。
【００２８】
両側の液体吐出ノズル４０は、台車に取付けられた後部車輪１０の車軸１１の両端部から車両進行方向後方へ延出した取付けステー６０、及び両側のノズル取付け用のブラケット７０を介して、両側の後部車輪１０の後方に固定設置されている。取付けステー６０は、車軸１１の両端部から後方へ延出する両側の縦ビーム６１と、両側の縦ビーム６１間に架設された車軸１１に平行な横ビーム６２とからなり、横ビーム６１の２箇所にブラケット７０を介して両側の液体吐出ノズル４０を支持している。
【００２９】
ブラケット７０は、横ビーム６２の後面に垂直部をボルト止めされた縦断面Ｌ字形のベース７１と、ベース７１の両側に取付けられた三角形の補強板７２と、ベース７１の垂直部下端から後方へ延出した水平部に、当該水平部を挟んで取付けられた上下一組の垂直な支持板７３と、水平部の下面に垂直に取付けられた風防ステー７４とを有している。ベース７１を横ビーム６２に固定するためのボルト８０が貫通するベース７１の側のボルト孔７９は、液体吐出ノズル４０の垂直方向の位置調節のために垂直方向に長い長孔とされており、横ビーム６２の側のボルト孔６３は液体吐出ノズル４０の走行方向に直角な水平方向（横方向）の位置調節のために横に長い長孔とされている。風防ステー７４は、進行方向前方へ凸で後方が開放した横断面Ｕ字形の剛性部材であり、その下にゴムからなら風防７５を横断面Ｕ字形に湾曲させてボルト止めによりスカート状に支持している。
【００３０】
そして個々の液体吐出ノズル４０は、ベース７１の水平部に取付けられた垂直な支持板７３の前方に位置して水平部に設けられた貫通孔７６を貫通した状態で、上下２個のＵボルト７７及び受け部材７８の組合せにより垂直な支持板７３の前面側に垂直に固定されている。これにより、両側の液体吐出ノズル４０は、両側の後部車輪１０の車両進行方向後方位置で且つレールの直上位置に、垂直姿勢で後部車輪１０及びレールに接近して配置される。
【００３１】
個々の液体吐出ノズル４０の詳細構造は次のとおりである。図３〜図５に示すように、液体吐出ノズル４０は垂直な支持板７３の前方に垂直に取付けられた圧力制御弁４１と、圧力制御弁４１の上流側（ここで上側）に取付けられた第２フレキシブル配管５３との接続部材４２と、圧力制御弁４１の下流側（ここで下側）に垂直に接続された管状のノズル本体４３と、ノズル本体４３の先端に取付けられた逆止弁４４とを主要構成部材としている。
【００３２】
圧力制御弁４１は、液体吐出ノズル４０からの液体吐出圧力を所定値に管理する。管理値としては２０〜４０ｋＰａが適当である。吐出圧力が低すぎると風による揺れの影響を受けやすい。逆に高すぎるとレールに当たったときに飛び跳ねて飛散する。ここでは３０ｋＰａを管理値としている。
【００３３】
圧力制御弁４１の下流側（ここで下側）に接続されたノズル本体４３は、内径が全長にわたって一定の金属管からなる。ノズル本体４３の内径は詰まり防止の点から重要ファクターであり、３〜５ｍｍが好ましく、ここでは内径が４．４ｍｍ、外径が６ｍｍの銅管とされている。ノズル本体４３の内径が小さいと詰まりが生じやすく、反対に大きすぎると、摩擦調整材の吐出を停止したときにノズル本体４３内に残留する摩擦調整材量が多くなり、振動などによって逆止弁４４の能力を超えることにより、摩擦調整材が漏れ出すおそれがある。
【００３４】
ノズル本体４３の構成材である金属管は、内圧に伴う膨張がない剛性体である一方、塑性加工が可能な加工性を有しており、この加工性を利用して、ノズル本体４３の下部が車両進行方向前方、すなわち後部車輪１０の側へ、垂直線に対して約４５度の傾斜角度で曲げ加工されている。この傾斜は液体吐出ノズル４０のレールに対する向きであり、液体吐出ノズル４０から吐出される摩擦調整材のレール頭頂面への付着性に大きな影響を与える。摩擦調整材のレール頭頂面の付着性の点から、この傾斜角度は垂直線に対する角度で３０〜６０度の範囲内で適宜選択するのが好ましい。この傾斜角度が小さすぎると吐出される摩擦調整材がレールと衝突して飛び跳ねる。反対に大きすぎると摩擦調整材の対空時間が長くなり、風に煽られる。これらを考慮して、ここでは前述したとおり４５度とした。同様の理由から、液体吐出ノズル４０の先端からレール頭頂面までの距離も重要であり、具体的には２０〜８０ｍｍが好ましく、ここでは５０ｍｍを採用した。
【００３５】
ノズル本体４３の先端に取付けられた逆止弁４４は、摩擦調整材の吐出を停止したときにノズル本体４３内に残留する摩擦調整材量の自重による流出を防止するためのものであり、その逆止圧（開放圧）は、その流出を防止できる範囲内で出来るだけ小さくするのが、圧力ロスを低減できて好ましい。具体的な逆止圧（開放圧）はノズル本体４３の仕様にもよるが、通常は吐出圧（圧力制御弁４１による管理圧力値）の１〜５％の範囲内が好ましい。吐出圧に比して逆止圧（開放圧）が小さすぎると、摩擦調整材の流出を完全に防止できない危険性があり、反対に大きすぎる場合は過剰仕様となって圧力ロスを増加させる原因となる。ここでは、３０ｋＰａの吐出圧に対して、その約３％に相当する１ｋＰａの逆止圧（開放圧）を選択した。
【００３６】
逆止弁４４を構成する材質としては、摩擦調整材に対する親和性が低い材料を選択するのが好ましく、具体的にはポリテトラフルオロエチレン又はシリコンゴムなどを挙げることができ、こここではこれらのなかからシリコンゴムを選択した。
【００３７】
逆止弁４４の先端形状は、液体吐出ノズル４０から吐出する摩擦調整材の流出流下形状を決定する。先端形状、より詳しくは先端の吐出口形状が円形であれば断面円形の材料流となり、横に広い扁平形状であれば、断面が横に広い扁平形状の材料流となる。いずれにしても、レール頭頂面へ供給された摩擦調整材のビード形状が塗布付着に適切となるように選択すればよく、ここでは、横に広い扁平形状とした。逆止弁４４は噴射ノズルではないので、流出する材料の断面形状はレール頭頂面に到達するまで実質的に同じであり、周囲へ広がることはない。
【００３８】
ノズル本体４３及びその下端の逆止弁４４は又、ブラケット７０における風防ステー７４及びその下の風防７５の内側に位置している。風防ステー７４及び風防７５は前方へ凸で後方が開放した横断面Ｕ字形の遮蔽部材であり、これによりノズル本体４３及びその下端の逆止弁４４、更にその下方のレール頭頂面近傍までを前方及び両側からシールドしている。
【００３９】
次に、本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置の機能について説明する。
【００４０】
鉄道車両が急曲線区間、急勾配区間などの摩擦調整材の塗布を必要とする塗布区間に進入すると、車載式摩擦調整材塗布装置における二つの加圧ポンプ３０のうちの一方又は両方が作動する。加圧ポンプ３０が作動することにより、対応する液体吐出ノズル４０から摩擦調整材が吐出される。吐出量の制御は、次のような加圧ポンプ３０の動作制御により行う。
【００４１】
列車制御機器においては、図６に示すように、車輪の回転に対応してパルス信号ＯＣが発生する。パルス信号ＯＣの継続時間ｔ１は一定で０．７５ｓであり、間隔ｔ２は列車制御器側で任意に設定可能である。この車輪の回転に対応する列車制御器側のパルス信号ＯＣが発生するタイミングで加圧ポンプ用モータのＯＮ信号をポンプモータ制御器に与えると共に、ポンプモータＯＮ信号の継続時間ｔを調整する（制御例１、２：１回あたりの吐出量の変更例）。
【００４２】
或いは、ポンプモータＯＮ信号の継続時間ｔを一定として、列車制御器側のパルス信号ＯＣに対する発生回数を調整する（制御例３：吐出タイミングの変更例）。すなわち、列車制御器側のパルス信号ＯＣが発生するごとにポンプモータＯＮ信号を出力するのを最大として、列車制御器側のパルス信号ＯＣの発生数が２回に１回、３回に１回というようにポンプモータＯＮ信号の発生回数を調整する。ポンプモータＯＮ信号の継続時間ｔ２発生回数の両方を調整してもよい。
【００４３】
いずれの場合も、鉄道車両が塗布区間を走行する間、車載式摩擦調整材塗布装置における二つの加圧ポンプ３０のうちの一方又は両方が作動し、両側の液体吐出ノズル４０から液体の摩擦調整材が、加圧ポンプ３０の作動タイミングに合わせて間欠的に吐出され続けることにより、所定の塗布区間において摩擦調整材がレール頭頂面へ供給される。同時に、加圧ポンプ３０の作動時間が制御されることにより、液体吐出ノズル４０からの吐出量（単位走行距離あたりの吐出量が、塗布区間における曲率半径などの諸条件に応じて制御される。
【００４４】
このとき、摩擦調整材は、加圧ポンプ３０が作動する度毎に加圧されて材料タンク２０から材料管路５０を経て液体吐出ノズル４０に送られ、液体吐出ノズル４０からレール頭頂面へ供給されるが、液体吐出ノズル４０における圧力制御弁４１で材料圧が設定圧力に絞られ、管状のノズル本体４３を経て先端の逆止弁４４から液体単独で吐出される。このため、吐出される摩擦調整材が周囲に拡散せず、レール頭頂面に集中的に供給され、レール頭頂面に摩擦調整材のビードを形成する。摩擦調整材の拡散防止に逆止弁４４からその下方のレール頭頂面近傍までを前方及び両側からシールドする風防７５、液体吐出ノズル４０の取付け位置、ノズル本体４３の下部の前方への傾斜角度などが寄与していることも言うまでもない。
【００４５】
これに加えて、加圧ポンプ３０と液体吐出ノズル４０とを接続する材料管路５０の両端部は、接続部保護のためにフレキシブル配管５２，フレキシブル配管５３が使用されており、加圧ポンプ３０の作動停止のたびに膨張による残圧が生じるが、液体吐出ノズル４０の入側に圧力制御弁４１が設けられているために、この残圧の影響が液体吐出ノズル４０に及ぶことはない。液体吐出ノズル４０においては、ノズル本体４３が膨張のない金属管からなるため、残圧による影響自体が生じない。
【００４６】
また、このノズル本体４３は詰まり防止のために比較的内径の大きいものを使用しているが、その結果として加圧ポンプ３０が停止したときの残量が多くなり、自重による流出が問題化する懸念がある。特に、本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置おいては、車両側パルス信号Ｐ１を利用した間欠供給、及びこれを利用した吐出量制御を行うため、加圧ポンプ３０が頻繁に停止を繰り返し、自重による流出の問題は大きい。しかるに、ノズル本体４３の先に逆止弁４４が取付けられているため、残流材料の自重による流出、これに伴う空気侵入による材料凝固の問題は発生しない。
【００４７】
更に、逆止弁４４の構成材料に摩擦調整材との親和性が低い材料を使用しているので、逆止弁４４における付着、詰まりも発生しない。逆止弁４４の逆止圧力（開放圧）が、摩擦調整材の吐出圧力に比べて極端に小さいために、その吐出圧力に影響を与えないことは前述したとおりである。
【００４８】
ちなみに、本実施形態の車載式摩擦調整材塗布装置は、前述した諸仕様により、車両走行距離５０ｍあたり１パルスを発生し、２〜１０ｃｃの摩擦調整材を吐出することができ、しかも液体吐出ノズル４０の取付け位置やノズル本体４３の傾斜角度の工夫、更には風防７５などによって風の影響などを最小限に回避することにより、吐出した摩擦調整材の実質全量をレール頭頂面に塗布することができた。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 後部車輪
２０ 材料タンク
３０ 加圧ポンプ
４０ 液体吐出ノズル
４１ 圧力制御弁
４２ 接続部材
４３ ノズル本体
４４ 逆止弁
５０ 材料管路
５１ 金属配管
５２，５３ フレキシブル配管
６０ 取付けステー
６１ 縦ビーム
６２ 横ビーム
６３ ボルト孔
７０ ブラケット
７１ ベース
７２ 補強板
７３ 支持板
７４ 風防ステー
７５ 風防
７６ 貫通孔
７８ 受け部材
７９ ボルト孔
８０ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に搭載された材料タンクから液体の摩擦調整材を材料管路へ供給する材料供給手段と、前記材料管路に供給された液体の摩擦調整材を、レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズルから液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する液体吐出手段とを備えており、
前記液体吐出手段における液体吐出ノズルは、前記材料管路の終端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧管理を行う圧力制御弁と、前記圧力制御弁から延出し且つ膨張のない材料からなる管状のノズル本体と、前記管状のノズル本体の先端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧より低い圧力で開弁する逆止弁とを有する車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出ノズルは車輪の後方に位置するように台車に取り付けられる車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出ノズルは後部車輪の後方に配置される車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出手段は液体吐出ノズルの車両走行方向前方に設置された風防を備える車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出ノズルからの摩擦調整材の吐出量の調整を塗布指令信号に基づいて行う車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記塗布指令信号が、車両の走行に伴う車輪の回転に伴って発生する列車制御器側のパルス信号であり、前記材料供給手段は列車制御器側のパルス信号ごとに摩擦調整材を供給すると共に、当該パルス信号ごとの摩擦調整材の供給量を変更することにより、前記材料吐出手段からの摩擦調整材の吐出量を調整する車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項７】
請求項５に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記塗布指令信号が、車両の走行に伴う車輪の回転に伴って発生する列車制御器側のパルス信号であり、前記材料供給手段は列車制御器側のパルス信号が所定数発生するごとに一定量の摩擦調整材を供給すると共に、その際のパルス信号数を変更することにより、前記材料吐出手段からの摩擦調整材の吐出量を調整する車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項１】
鉄道車両に搭載された材料タンクから液体の摩擦調整材を材料管路へ供給する材料供給手段と、前記材料管路に供給された液体の摩擦調整材を、レール頭頂面へ向くように鉄道車両に取付けられた液体吐出ノズルから液体のままレール頭頂面へ上方から吐出する液体吐出手段とを備えており、
前記液体吐出手段における液体吐出ノズルは、前記材料管路の終端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧管理を行う圧力制御弁と、前記圧力制御弁から延出し且つ膨張のない材料からなる管状のノズル本体と、前記管状のノズル本体の先端に取付けられて前記摩擦調整材の吐出圧より低い圧力で開弁する逆止弁とを有する車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出ノズルは車輪の後方に位置するように台車に取り付けられる車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出ノズルは後部車輪の後方に配置される車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出手段は液体吐出ノズルの車両走行方向前方に設置された風防を備える車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記液体吐出ノズルからの摩擦調整材の吐出量の調整を塗布指令信号に基づいて行う車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記塗布指令信号が、車両の走行に伴う車輪の回転に伴って発生する列車制御器側のパルス信号であり、前記材料供給手段は列車制御器側のパルス信号ごとに摩擦調整材を供給すると共に、当該パルス信号ごとの摩擦調整材の供給量を変更することにより、前記材料吐出手段からの摩擦調整材の吐出量を調整する車載式摩擦調整材塗布装置。
【請求項７】
請求項５に記載の車載式摩擦調整材塗布装置において、前記塗布指令信号が、車両の走行に伴う車輪の回転に伴って発生する列車制御器側のパルス信号であり、前記材料供給手段は列車制御器側のパルス信号が所定数発生するごとに一定量の摩擦調整材を供給すると共に、その際のパルス信号数を変更することにより、前記材料吐出手段からの摩擦調整材の吐出量を調整する車載式摩擦調整材塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７５６０１（Ｐ２０１３−７５６０１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６２９７（Ｐ２０１１−２１６２９７）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９２２４４３７６）住友金属テクノロジー株式会社 (43)
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９２２４４３７６）住友金属テクノロジー株式会社 (43)
[ Back to top ]