JP2010069994A - 噴射装置及び噴射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】専用塗布車両が不要になり動力車のみによって車輪とレールとの間に噴射物を噴射することができる噴射装置及び噴射方法を提供する。
【解決手段】車両１Ａは、車両１Ｂ，…をけん引して走行する動力車であり、原動機を有する機関車である。車両１Ｂ，…は、車両１Ａにけん引される被けん引車両であり、原動機を有さず車両１Ａに連結される貨車又は客車などである。車両１Ａが急曲線に進入すると、車両１Ｂの進行方向前側の台車３Ａの前軸の車輪Ｗ_LとレールＲ_Lとの間に車両１Ａ側から噴射装置６Ａが摩擦緩和材を噴射する。このため、噴射装置６Ａを備える専用塗布車両を製造し車両１Ａと車両１Ｂとの間に連結する必要がなくなって、車両１Ａのみに噴射装置６Ｂを搭載すればよく、車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間の摩擦抵抗を低コストで緩和することができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、車輪とレールとの間に噴射物を噴射する噴射装置及び噴射方法に関する。

鉄道車両は、急曲線を通過するときに曲線通過性能に応じた横圧を伴って走行し、この横圧は曲線の内軌及び外軌のきしり音（摩擦音）の原因になるとともに、内軌側のレール頭頂面に発生する波状摩耗の原因にもなる。一般に、このような過大な横圧や波状摩耗を低減するために、内軌側のレールの頭頂面又は車輪踏面に鉱油やグリースなどの潤滑剤を塗布している。このような車輪とレールとの間の潤滑に使用される鉱油やグリースは、潤滑効果が過大であるため車輪の空転や滑走を誘発する。このため、近年、安定した摩擦係数が確保できる固形の潤滑剤（固体潤滑剤）を摩擦調整剤として使用している。このような摩擦調整剤は、レール面上にそのまま散布しても風で飛ばされてしまうため、溶液に分散させてからレール面上に噴霧している。従来の噴射装置は、軌道と道路の双方を走行可能な軌陸車や機関車に連結可能な専用塗布車両に、摩擦調整剤を収容するタンクを搭載している（例えば、特許文献１参照）。このような従来の噴射装置では、専用塗布車両を機関車の後方に連結して走行させながらこの専用塗布車両からレールの頭頂面に摩擦調整剤を噴射したり、軌道に沿って軌陸車を走行させながらこの軌陸車からレールの頭頂面に摩擦調整剤を噴射したりしている。

特表2004-509225号公報

図１２は、従来の噴射装置を備える専用塗布車両の入換作業を一例として示す平面図である。
図１２に示す列車１０１は、貨物列車又は旅客列車であり、停車場構内の本線Ｌ₁上で停車して貨物を積卸又は乗客を乗降させる。車両１０１Ａは、専用塗布車両１０１Ｓ及び車両１０１Ｂ〜１０１Ｈをけん引して走行する原動機を有する機関車である。専用塗布車両１０１Ｓは、従来の摩擦調整剤を収容するタンクを搭載した特殊な設備を有する特殊車であり、車両１０１Ａに連結されている。車両１０１Ｂ〜１０１Ｈは、車両１０１Ａにけん引されて走行する貨車又は客車であり、車両１０１Ｂは専用塗布車両１０１Ｓに連結されている。

本線Ｌ₁は、列車１０１の運転に常用する線路であり、側線Ｌ₂は、車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓの入換に使用する線路であり、車両１０１Ｂの前方に連結されていた車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓを車両１０１Ｈの後方に付け替えるために、これらの車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓを走行させる機回り線である。分岐器Ｐ₁は、軌道を二つに分ける装置であり、転車台（ターンテーブル）Ｔは車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓを方向転換するためにこれらの車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓを載せた台を回転させる装置である。

次に、従来の噴射装置を備える専用塗布車両の入換作業を説明する。
図１２に示すようにＤ₁方向から停車場に列車１０１が進入して停車場で貨物の積卸又は乗客の乗降を完了すると、専用塗布車両１０１Ｓと車両１０１Ｂとを解放する。この状態で、車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓが本線Ｌ₁上をＤ₁方向に走行して転車台Ｔ上で停止すると転車台Ｔが回転して停止し、車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓの向きが略180°方向転換する。次に、車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓが転車台ＴからＤ₂方向に走行して側線Ｌ₂に進入し、分岐器Ｐ₂を通過して本線Ｌ₁に進入し停止する。その後に、車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１ＳがＤ₁方向に走行して車両１０１Ｈと専用塗布車両１０１Ｓとを連結し、車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１Ｓの入換作業が完了する。この状態で、車両１０１Ａ及び専用塗布車両１０１ＳがＤ₂方向に走行すると列車１０１が本線Ｌ₁上をＤ₂方向に走行する。

このような従来の噴射装置を備える専用塗布車両１０１Ｓでは、摩擦調整剤を噴射するための特殊車として製造する必要があり、費用が高くなってしまう問題点がある。また、従来の噴射装置を備える専用塗布車両１０１Ｓでは、編成中に組み込む必要があるため、停車場の有効長に対して列車１０１の編成長が定められている場合には客車や貨車の数を減らす必要があり、１編成当たりの輸送量が低減してしまう問題点がある。また、従来の噴射装置を備える専用塗布車両１０１Ｓでは、図１２に示すように、車両１０１Ａとともに付け替える必要があるため、転車台Ｔを使用して車両１０１Ａとともに方向転換する必要があり、入換作業に時間と手間がかかる問題点がある。さらに、従来の噴射装置を備える専用塗布車両１０１Ｓでは、車両１０１Ａに連結された状態で転車台Ｔによって方向転換する必要があるため、転車台Ｔの長さが長くなって転車台Ｔが大型化し、停車場の構内に設置スペースを確保するのが困難になる問題点がある。

この発明の課題は、専用塗布車両が不要になり動力車のみによって車輪とレールとの間に噴射物を噴射することができる噴射装置及び噴射方法を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図３に示すように、車輪（Ｗ_L，Ｗ_R）とレール（Ｒ_L，Ｒ_R）との間に噴射物（Ｃ）を噴射する噴射装置であって、動力車（１Ａ；１Ａ₁，１Ａ₂）に連結されてけん引される車両（１Ｂ，１Ｃ，…）の進行方向前側の台車（３Ａ）の車輪とレールとの間に、この動力車側から前記噴射物を噴射する噴射部（１４Ｌ，１４Ｒ）を備えることを特徴とする噴射装置（６Ａ，６Ｂ）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の噴射装置において、図５及び図６に示すように、前記動力車が前記車両をけん引するために必要な引張力を検出する引張力検出部（２１）の検出結果に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変する噴射量可変部（９Ｌ，９Ｒ）を備えることを特徴とする噴射装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の噴射装置において、図２に示すように、前記噴射量可変部は、前記動力車と前記車両とを連結する連結装置（４）に作用する引張力に基づいて前記噴射物の噴射量を可変することを特徴とする噴射装置である。

請求項４の発明は、請求項１に記載の噴射装置において、図９に示すように、前記動力車にけん引される全車両の車両数を設定する車両数設定部（２３）の設定結果に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変する噴射量可変部（９Ｌ，９Ｒ）を備えることを特徴とする噴射装置である。

請求項５の発明は、請求項１に記載の噴射装置において、図９に示すように、前記動力車にけん引される全車両の合計車軸数を設定する車軸数設定部（２４）の設定結果に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変する噴射量可変部（９Ｌ，９Ｒ）を備えることを特徴とする噴射装置である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の噴射装置において、図１及び図２に示すように、前記動力車（１Ａ）は、機関車であり、前記車両は、前記機関車に連結される貨車又は客車であり、前記噴射部は、前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記機関車側から前記噴射物を噴射することを特徴とする噴射装置である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の噴射装置において、図１１に示すように、前記動力車（１Ａ₁，１Ａ₂）は、先頭の機関車と後尾の機関車であり、前記車両は、一端に前記先頭の機関車が連結され、他端に前記後尾の機関車が連結される貨車又は客車であり、前記噴射部は、前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記先頭の機関車側から前記噴射物を噴射することを特徴とする噴射装置である。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の噴射装置において、図２及び図６に示すように、前記噴射部は、前記車輪と前記レールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材（Ｃ）を噴射することを特徴とする噴射装置である。

請求項９の発明は、図３及び図６に示すように、車輪（Ｗ_L，Ｗ_R）とレール（Ｒ_L，Ｒ_R）との間に噴射物（Ｃ）を噴射する噴射方法であって、動力車（１Ａ；１Ａ₁，１Ａ₂）に連結されてけん引される車両（１Ｂ，１Ｃ，…）の進行方向前側の台車（３Ａ）の車輪とレールとの間に、この動力車側から前記噴射物を噴射することを特徴とする噴射方法である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載の噴射方法において、図７に示すように、前記動力車が前記車両をけん引するために必要な引張力を検出し、この引張力に基づいて前記噴射物の噴射量を可変（Ｓ１６０，Ｓ１７０）することを特徴とする噴射方法である。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の噴射方法において、前記動力車と前記車両とを連結する連結装置（４）に作用する引張力に基づいて前記噴射物の噴射量を可変することを特徴とする噴射方法である。

請求項１２の発明は、請求項９に記載の噴射方法において、図７に示すように、前記動力車にけん引される全車両の車両数に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変（Ｓ２６０，Ｓ２７０）することを特徴とする噴射方法である。

請求項１３の発明は、請求項９に記載の噴射方法において、図７に示すように、前記動力車にけん引される全車両の合計車軸数に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変（Ｓ２６０，Ｓ２７０）することを特徴とする噴射方法である。

請求項１４の発明は、請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の噴射方法において、図１及び図２に示すように、前記動力車（１Ａ）は、機関車であり、前記車両は、前記機関車に連結される貨車又は客車であり、前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記機関車側から前記噴射物を噴射することを特徴とする噴射方法である。

請求項１５の発明は、請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の噴射方法において、図１１に示すように、前記動力車（１Ａ₁，１Ａ₂）は、先頭の機関車と後尾の機関車であり、前記車両は、一端に前記先頭の機関車が連結され、他端に前記後尾の機関車が連結される貨車又は客車であり、前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記先頭の機関車側から前記噴射物を噴射することを特徴とする噴射方法である。

請求項１６の発明は、請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の噴射方法において、図２及び図６に示すように、前記車輪と前記レールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材（Ｃ）を噴射することを特徴とする噴射方法である。

この発明によると、専用塗布車両が不要になり動力車のみによって車輪とレールとの間に噴射物を噴射することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える列車を概略的に示す側面図であり、図１（Ａ）は上り方向に走行中の側面図であり、図１（Ｂ）は下り方向に走行中の側面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える車両の側面図であり、図２（Ａ）は上り方向に走行中の側面図であり、図２（Ｂ）は下り方向に走行中の側面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える列車が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す平面図である。図４は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える列車が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す正面図であり、図４（Ａ）は内軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図であり、図４（Ｂ）は外軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図である。図５は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を概略的に示す斜視図である。図６は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を概略的に示す構成図である。

図１〜図３に示す線路Ｒは、列車１が走行する通路（軌道）であり、図３〜図６に示すように車輪Ｗ_L，Ｗ_Rを案内する一対のレールＲ_L，Ｒ_Rなどを備えている。図３に示すように、レールＲ_Lは急曲線の内軌（曲線の内側のレール）であり、レールＲ_Rは急曲線の外軌（曲線の外側のレール）である。レールＲ_L，Ｒ_Rは、図４に示すように、車輪Ｗ_L，Ｗ_Rを直接支持する頭頂面（頭部上面）Ｒ₁と、この頭頂面Ｒ₁と連続する内側頭側面Ｒ₂とを備えている。図６に示すように、レールＲ_L，Ｒ_Rと車輪Ｗ_L，Ｗ_Rとの接触点Ｓには垂直力Ｗ及び接線力Ｆが作用し、垂直力Ｗに対する接線力Ｆの比例係数（接線力係数（トラクション係数))Ｆ／Ｗが摩擦係数でありこの摩擦係数の最大値が粘着係数である。図３に示す横圧Ｑは、レールＲ_L，Ｒ_Rと車輪Ｗ_L，Ｗ_Rとの間に作用する力のうち車軸方向（垂直力Ｗ及び接線力Ｆと直交する方向）に作用する力である。

図１〜図３に示す列車１は、線路Ｒを運転させる目的で組成された車両であり、貨物を輸送するための貨物列車、旅客を輸送するための旅客列車又は旅客列車と貨物列車とを併結して運転する混合列車などである。列車１は、車両１Ａ，１Ｂ，…によって編成されており、編成中の車両１Ａに動力を集中させてこの車両１Ａが車両１Ｂ，１Ｃ，…をけん引する動力集中方式の列車である。

車両１Ａは、車両１Ｂ，１Ｃ，…をけん引して走行する動力車であり、原動機を有する機関車である。車両１Ａは、例えば、電動機を有する電気機関車又は内燃機関を有する内燃機関車（ディーゼル機関車）などであり、列車１の先頭車両である。車両１Ａは、図２に示す台車２Ａ〜２Ｃと、連結装置４と、排障装置５と、噴射装置６Ａ，６Ｂなどを備えている。

図１〜図３に示す車両１Ｂ，１Ｃ，…は、車両１Ａにけん引される被けん引車両であり、原動機を有しておらず車両１Ａに連結される。車両１Ｂ，１Ｃは、例えば、貨物を輸送する貨車又は乗客を輸送する客車などである。車両１Ｂ，１Ｃ，…は、台車３Ａ，３Ｂと連結装置４などを備えている。

台車２Ａ〜２Ｃは、車両１Ａの車体を支持して走行する装置であり、台車３Ａ，３Ｂは車両１Ｂ，１Ｃ，…の車体を支持して走行する装置である。台車２Ａ，２Ｂは、車両１Ａの両端に位置する両端台車であり、台車２Ｃは車両１Ａの中間に位置する中間台車である。図２に示す台車２Ａ〜２Ｃ，３Ａ，３Ｂは、図３に示すように、一対のレールＲ_L，Ｒ_Rとそれぞれ回転接触する一対の車輪Ｗ_L，Ｗ_Rと、台車２Ａ〜２Ｃ，３Ａ，３Ｂと車体とを回転自在に連結する図示しないけん引装置などを備えている。車輪Ｗ_L，Ｗ_Rは、レールＲ_L，Ｒ_Rの頭頂面Ｒ₁と接触して摩擦抵抗を受ける車輪踏面Ｗ₁と、鉄道車両が急曲線を通過するときに、外軌側のレールＲ_Rの内側頭側面Ｒ₂と接触して摩擦抵抗を受けるフランジ面Ｗ₂とを備えている。

図２に示す連結装置４は、車両１Ａ，１Ｂ，…を連結及び開放するための装置であり、上下左右方向に回転自在であって前後方向に伸縮自在なように車両１Ａ，１Ｂ，…の両端部に取り付けられている。連結装置４は、例えば、車両１Ａ，１Ｂ，…を自動的に連結及び開放可能な自動連結器である。排障装置５は、線路Ｒ上の障害物を排除する装置であり、車両１Ａの両端の前面下部に取り付けられている排障器である。

図１〜図３に示す噴射装置６Ａ，６Ｂは、車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射する装置である。噴射装置６Ａ，６Ｂは、車両１Ａ，１Ｂ，…の走行速度にかかわらず、レールＲ_L，Ｒ_Rに散布される摩擦緩和材Ｃの散布量が略一定となるようにこの摩擦緩和材Ｃを噴射する。ここで、摩擦緩和材Ｃとは、レールＲ_L，Ｒ_Rと車輪Ｗ_L，Ｗ_Rとの間の摩擦抵抗を緩和させる粉状物又は粒状物であり、例えば摩擦係数を略一定範囲内に低減するカーボン系材料からなる基材と、この基材を被覆する硬質めっき層からなる被覆層とから構成されている。噴射装置６Ａは、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、車両１Ａと車両１Ｂとが連結されてＤ₁方向に走行するときには、車両１Ｂの進行方向前側の台車３Ａの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に車両１Ａ側から摩擦緩和材Ｃを噴射する。一方、噴射装置６Ｂは、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、車両１Ａと車両１Ｉとが連結されてＤ₂方向に走行するときには、車両１Ｉの進行方向前側の台車３Ｂの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に車両１Ａ側から摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射装置６Ａ，６Ｂは、いずれも同一構造であり、以下では噴射装置６Ａを中心として説明し、噴射装置６Ｂについては詳細な説明を省略する。

噴射装置６Ａは、図５及び図６に示す気体噴射部７と、流路８と、噴射量可変部９Ｌ，９Ｒと、流路１０Ｌ，１０Ｒと、噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒと、可変絞り１２Ｌ，１２Ｒと、流路１３Ｌ，１３Ｒと、噴射口１４Ｌ，１４Ｒと、速度検出部１５と、曲線検出部１６と、横圧検出部１７と、きしり音検出部１８と、非常ブレーキ作動検出部１９と、ワイパ動作検出部２０と、引張力検出部２１と、制御装置２２などを備えている。噴射装置６Ａ，６Ｂは、図２及び図３に示すように、使用時には車両１Ａの端部から車両１Ｂの台車３Ａ，３Ｂに向かって噴射口１４Ｌ，１４Ｒが進出し、非使用時には車両１Ａ側に噴射口１４Ｌ，１４Ｒが後退するように、流路１３Ｌ，１３Ｒが柔軟な可撓性を有する部材によって形成されている。噴射装置６Ａ，６Ｂは、車両１Ａの排障装置５の外側に設置されており、排障装置５の外側から摩擦緩和材Ｃを噴射する。

図５及び図６に示す気体噴射部７は、圧縮空気を噴射する装置である。気体噴射部７は、例えば、圧縮空気を収容するエアタンクと、このエアタンク内に空気を供給するコンプレッサと、エアタンク内の圧縮空気を流路８内に流入させる開閉弁などを備えている。流路８は、圧縮空気が流れる管路であり、上流側が気体噴射部７に接続されており、下流側が二つに分岐して噴射量可変部９Ｌ，９Ｒにそれぞれ接続されている。

図５及び図６に示す噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する装置である。噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、摩擦緩和材Ｃの散布量が略一定となるように、車両１Ａ，１Ｂ，…の走行速度に応じて摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する。噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、車両１Ａ，１Ｂ，…の走行速度を検出する速度検出部１５の検出結果に基づいて摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する。ここで、摩擦緩和材Ｃの噴射量とは、摩擦緩和材Ｃを単位時間当たりに噴射する量（例えば噴射量(g/min))であり、摩擦緩和材Ｃの散布量とはレールＲ_L，Ｒ_Rの単位長さ当たりに摩擦緩和材Ｃが付着する量（例えば散布量(g/m))である。また、噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、引張力検出部２１の測定結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する。噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、例えば、引張力検出部２１が検出する引張力に基づいて摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する。噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、流路１０Ｌ，１０Ｒを流れる圧縮空気の流量を調整する流量調整器として機能する圧力調整弁（電磁弁）を備えており、流量調整後の圧縮空気を噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒに排出する。噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、流路１０Ｌ，１０Ｒの上流側にそれぞれ設置されており、制御装置２２が出力する可変動作信号に基づいて流路１０Ｌ，１０Ｒを流れる圧縮空気の流量を調整する。

流路１０Ｌ，１０Ｒは、噴射量可変部９Ｌ，９Ｒを通過した圧縮空気が流れる管路である。流路１０Ｌは、噴射口１４Ｌに向かって噴射量可変部９Ｌを通過した圧縮空気が流れ、流路１０Ｒは噴射口１４Ｒに向かって噴射量可変部９Ｒを通過した圧縮空気が流れる。流路１０Ｌは、上流側が噴射量可変部９Ｌに接続されており、下流側が噴射物収容部１１Ｌに接続されている。流路１０Ｒは、上流側が噴射量可変部９Ｒに接続されており、下流側が噴射物収容部１１Ｒに接続されている。流路１０Ｌ，１０Ｒは、いずれも断面積が同一である。

噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒは、摩擦緩和材Ｃを収容する部分である。噴射物収容部１１Ｌは、進行方向左側のレールＲ_Lと進行方向左側の車輪Ｗ_Lとの間に噴射する摩擦緩和材Ｃを収容し、噴射物収容部１１Ｒは進行方向右側のレールＲ_Rと進行方向右側の車輪Ｗ_Rとの間に噴射する摩擦緩和材Ｃを収容する。噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒは、例えば、摩擦緩和材Ｃを収容するタンクなどであり、いずれも同一構造である。噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒは、噴射量可変部９Ｌ，９Ｒを通過した圧縮空気が流入すると、摩擦緩和材Ｃを圧縮空気とともに流路１３Ｌ，１３Ｒに排出する。

可変絞り１２Ｌ，１２Ｒは、絞り開度を所定値に調整可能な絞りである。可変絞り１２Ｌは、噴射量可変部９Ｌから噴射物収容部１１Ｌに向かって流路１０Ｌを流れる圧縮空気の流量を調整し、可変絞り１２Ｒは噴射量可変部９Ｒから噴射物収容部１１Ｒに向かって流路１０Ｒを流れる圧縮空気の流量を調整する。可変絞り１２Ｌ，１２Ｒは、例えば、回転操作部を手動で回転操作することによって、圧縮空気が流れる流路１０Ｌ，１０Ｒの断面積を変化させ、流路１０Ｌ，１０Ｒの絞り開度（絞り量）を調整可能な可変絞り弁などである。可変絞り１２Ｌ，１２Ｒは、車両１Ａが停車中に予め所定の絞り開度に調整され設定されており、噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒから排出される圧縮空気と摩擦緩和材Ｃとの混合比を調整する。

図５及び図６に示す流路１３Ｌ，１３Ｒは、圧縮空気及び摩擦緩和材Ｃが流れる管路である。流路１３Ｌ，１３Ｒは、レールＲ_L，Ｒ_Rと車輪Ｗ_L，Ｗ_Rとの間に摩擦緩和材Ｃを供給するために、噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒから噴射口１４Ｌ，１４Ｒに向かって摩擦緩和材Ｃを送出する。流路１３Ｌ，１３Ｒは、上流側が噴射物収容部１１Ｌ，１１Ｒに接続されており、下流側が噴射口１４Ｌ，１４Ｒに接続されている。

噴射口１４Ｌ，１４Ｒは、車両１Ａに連結されてけん引される車両１Ｂの進行方向前側の台車３Ａの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に、この車両１Ａ側から摩擦緩和材Ｃを噴射する部分であり、圧縮空気とともに摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射口１４Ｌは、車両１Ｂの進行方向左側の車輪Ｗ_Lと左側のレールＲ_Lとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射し、噴射口１４Ｒは車両１Ｂの進行方向右側の車輪Ｗ_Rと右側のレールＲ_Rとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射口１４Ｌ，１４Ｒは、図６に示す接触点Ｓの直前のレールＲ_L，Ｒ_Rの内側頭側面Ｒ₂に向けて摩擦緩和材Ｃを噴射する噴射ノズルなどである。噴射口１４Ｌ，１４Ｒは、曲線検出部１６、横圧検出部１７又はきしり音検出部１８の検出結果に基づいて、車両１Ｂの進行方向前側の台車３Ａの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射口１４Ｌ，１４Ｒは、車両１Ａ，１Ｂ，…の非常ブレーキ作動時、低速走行時又は車両１Ａのワイパ動作時には摩擦緩和材Ｃの噴射を中止する。噴射口１４Ｌ，１４Ｒは、例えば、接触点Ｓの直前の噴射位置に摩擦緩和材Ｃを噴射するように、図示しない駆動装置によって駆動されており、接触点Ｓの直前の噴射位置を特定するための画像を撮像する図示しない撮像装置が出力する画像信号に基づいてこの駆動装置を制御装置２２が駆動制御する。

速度検出部１５は、車両１Ａ，１Ｂ，…の速度を検出する装置であり、車輪Ｗ_L，Ｗ_Rの回転によって発生するパルス信号に基づいて車両１Ａの速度を検出する速度発電機などである。速度検出部１５は、車両１Ａ，１Ｂ，…の速度に応じた速度検出信号（電気信号）を制御装置２２に出力する。

曲線検出部１６は、車両１Ａの曲線進入を検出する装置である。曲線検出部１６は、車両１Ａが走行する線路Ｒに関する線路情報と、車両１Ａの現在位置に関する現在位置情報とに基づいてこの車両１Ａの曲線進入を検出する。曲線検出部１６は、例えば、車両１Ａの三次元位置を特定する全地球測位システム(Global Positioning System(GPS))からの送信信号（GPS信号）に基づいて車両１Ａの現在位置を検出し、この車両１Ａが走行する線路Ｒの線形及び座標などを記憶する線路情報記憶部を参照して、急曲線及びこの急曲線の方向を検出する。曲線検出部１６は、車両１Ａの急曲線への進入を検出したときに曲線検出信号を制御装置２２に出力する。

横圧検出部１７は、車両１Ａの台車２ＡのレールＲ_L，Ｒ_Rと車輪Ｗ_L，Ｗ_Rとの間に発生する横圧Ｑを検出する装置である。横圧検出部１７は、例えば、車輪Ｗ_L，Ｗ_Rに貼り付けられたひずみゲージが出力する出力信号に基づいて荷重を検出し、横圧Ｑを測定する横圧測定器などである。横圧検出部１７は、横圧Ｑの作用する方向を測定して、急曲線及びこの急曲線の方向を検出するとともに、横圧Ｑに応じた横圧検出信号を制御装置２２に出力する。

きしり音検出部１８は、車両１Ａの台車２Ａの曲線進入時に発生するきしり音を検出する装置である。ここで、きしり音（きしみ音）とは、車両１Ａが曲線を通過する場合において、レールＲ_L，Ｒ_Rに対して直角方向に作用する車輪Ｗ_L，Ｗ_Rのすべり（横クリープ力）が所定の大きさを超えたときに、車輪Ｗ_L，Ｗ_R自身の固有振動数が大きく増幅され自励振動によって発生する摩擦振動音である。きしり音検出部１８は、例えば、騒音を測定するマイクロホンと、このマイクロホンの出力信号を処理しきしり音の信号成分を抽出する信号処理回路などを備えている。きしり音検出部１８は、きしり音の発生する方向を測定して、急曲線及びこの急曲線の方向を検出するととともに、きしり音に応じたきしり音検出信号を制御装置２２に出力する。

非常ブレーキ作動検出部１９は、非常ブレーキの作動を検出する装置であり、非常時に車両１Ａ，１Ｂ，…を減速させ停止させる非常ブレーキ装置の作動を検出するセンサなどである。非常ブレーキ作動検出部１９は、非常ブレーキ装置が作動したときに非常ブレーキ作動検出信号を制御装置２２に出力する。

ワイパ動作検出部２０は、ワイパ装置の動作を検出する装置であり、車両１Ａの窓ガラスなどに付着した雨、雪又は泥などを拭き取り視界を確保するワイパ装置の動作を検出するセンサなどである。ワイパ動作検出部２０は、ワイパ装置が動作したときにワイパ動作検出信号を制御装置２２に出力する。

図５及び図６に示す引張力検出部２１は、車両１Ａが車両１Ｂ，１Ｃ，…をけん引するために必要な引張力を検出する装置である。引張力検出部２１は、車両１Ａと車両１Ｂとを連結する連結装置４に作用する引張力を検出する。ここで、引張力とは、車両１Ａの車輪踏面Ｗ₁とレールＲ_L，Ｒ_Rの頭頂面Ｒ₁との接触点で発生する動輪周引張力から車両１Ａの走行抵抗を引いたけん引力であり、車両１Ｂを連結する連結装置４の連結器に作用する連結器引張力（引張棒引張力）である。引張力検出部２１は、例えば、連結装置４の連結器と緩衝器とを接続するピンに換えて自連力測定ピンを挿入することによって、この連結器に作用する引張力（連結器引張力）をこの自連力測定ピンに取り付けた歪みゲージによって検出し、車両１Ａと車両１Ｂとの間の連結器に作用する軸方向の連結器力（自動連結器作用力(自連力))を検出する。引張力検出部２１は、引張力に応じた引張力検出信号を制御装置２２に出力する。

制御装置２２は、噴射装置６Ａの種々の動作を制御する装置である。制御装置２２は、速度検出部１５、曲線検出部１６、横圧検出部１７、きしり音検出部１８、非常ブレーキ作動検出部１９、ワイパ動作検出部２０及び引張力検出部２１の検出結果に基づいて、噴射量可変部９Ｌ，９Ｒの可変動作及び気体噴射部７の噴射動作を制御する。制御装置２２は、速度検出部１５が出力する速度検出信号に基づいて、車両１Ａ，１Ｂ，…の走行速度にかかわらず摩擦緩和材Ｃの散布量が略一定になるように、気体噴射部７を噴射動作させとともに噴射量可変部９Ｌ，９Ｒを可変動作させて圧縮空気の流量を調整する。制御装置２２は、例えば、走行速度と散布量とに対応する噴射量可変部９Ｌ，９Ｒの電磁弁の開度を演算して、摩擦緩和材Ｃの散布量が略一定になるように電磁弁の開度を制御する。制御装置２２は、引張力検出部２１が出力する引張力検出信号に基づいて、摩擦緩和材Ｃの散布量が増減するように噴射量可変部９Ｌ，９Ｒを可変動作させて圧縮空気の流量を調整する。制御装置２２は、例えば、引張力が所定範囲内であるときには摩擦緩和材Ｃの散布量が標準量になり、引張力が所定範囲を超えるときには摩擦緩和材Ｃの散布量が標準量よりも増加し、引張力が所定範囲を下回るときには摩擦緩和材Ｃの散布量が標準量よりも減少するように噴射量可変部９Ｌ，９Ｒの電磁弁の開度を制御する。制御装置２２は、気体噴射部７に噴射動作を開始させるときには噴射動作開始信号を気体噴射部７に出力し、気体噴射部７に噴射動作を終了させるときには噴射動作終了信号を気体噴射部７に出力する。制御装置２２は、噴射量可変部９Ｌ，９Ｒを可変動作させるときには可変動作信号（電気信号）を噴射量可変部９Ｌ，９Ｒに出力する。

次に、この発明の第１実施形態に係る噴射装置の動作を説明する。
図７は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、制御装置２２の動作を中心として説明するとともに、図３に示すように車両１Ａ，１Ｂ，…が左方向の急曲線を走行する場合を例に挙げて説明する。

図７に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、車両１Ａが急曲線に進入したか否かを制御装置２２が判断する。線路Ｒ上の走行を車両１Ａが開始すると、図５及び図６に示す速度検出部１５、曲線検出部１６、横圧検出部１７、きしり音検出部１８、非常ブレーキ作動検出部１９、ワイパ動作検出部２０及び引張力検出部２１が検出動作を開始し、これらの検出結果を制御装置２２に出力する。例えば、図３に示すように車両１Ａが急曲線に進入すると、図５及び図６に示す曲線検出部１６、横圧検出部１７又はきしり音検出部１８の少なくとも一つが急曲線及びこの急曲線の方向を検出する。その結果、曲線検出信号、横圧検出信号又はきしり音検出信号の少なくとも一つが制御装置２２に出力されて、車両１Ａが急曲線に進入したか否かを制御装置２２が判断する。車両１Ａが急曲線に進入したと制御装置２２が判断したときにはＳ１１０に進み、車両１Ａが急曲線に進入していないと制御装置２２が判断したときには一連の動作を終了する。

Ｓ１１０において、摩擦緩和材Ｃを噴射する必要があるか否かを制御装置２２が判断する。車両１Ａが急曲線に進入した場合であっても、曲線の内軌の半径が500m未満であるとき、又は車両１Ａ，１Ｂ，…が80km／hを超えるような高速走行時であるときには、摩擦緩和材Ｃを噴射する必要がない。一方、車両１Ａが急曲線に進入した場合であっても、車両１Ａ，１Ｂ，…が5km／hを下回るような低速走行時には、ブレーキ装置によって容易に停止可能であるため、摩擦緩和材Ｃを噴射する必要がない。また、車両１Ａが急曲線に進入した場合であっても、非常ブレーキ装置の作動時に摩擦緩和材Ｃを噴射すると、車両１Ａ，１Ｂ，…が停止するまでの距離が延伸するため、摩擦緩和材Ｃの噴射を中止する必要がある。さらに、車両１Ａが急曲線に進入した場合であっても、ワイパ装置が動作する雨天時には横圧Ｑが低下するため、摩擦緩和材Ｃの噴射を中止して摩擦緩和材Ｃが無駄に消費されるのを防止する必要がある。このため、速度検出部１５、曲線検出部１６、非常ブレーキ作動検出部１９又はワイパ動作検出部２０の検出結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃの噴射が必要であるか否かを制御装置２２が判断する。摩擦緩和材Ｃの噴射が必要であると制御装置２２が判断したときにはＳ１２０に進み、摩擦緩和材Ｃの噴射が必要ではないと判断したときには一連の動作を終了する。

Ｓ１２０において、気体噴射動作の開始を気体噴射部７に制御装置２２が指令する。制御装置２２が気体噴射部７に気体噴射開始信号を出力すると、気体噴射部７のエアタンクから流路８に圧縮空気を流入させる開閉弁を開く。

Ｓ１３０において、引張力が所定範囲内であるか否かを制御装置２２が判断する。列車１が走行するとこの列車１の進行を妨げようとする列車抵抗が生じ、図３に示すように車両１Ａ，１Ｂ，…が急曲線に進入すると、レールＲ_L，Ｒ_Rと車輪Ｗ_L，Ｗ_Rとの間の摩擦が主要因となって列車１の進行を妨げようとする曲線抵抗が生じる。このため、引張力が所定範囲内であるときには、摩擦緩和材Ｃを標準量噴射すれば摩擦緩和材Ｃによる摩擦緩和効果が十分であると考えられる。車両１Ａが急曲線に進入する前の平坦な直線を走行しているときの引張力を引張力検出部２１が検出すると、引張力検出信号が制御装置２２に出力されて、引張力検出部２１が検出した曲線進入前の引張力が所定範囲内であるか否かを制御装置２２が判断する。引張力が所定範囲内であると制御装置２２が判断したときにはＳ１４０に進み、引張力が所定範囲外であると制御装置２２が判断したときにはＳ１５０に進む。

Ｓ１４０において、摩擦緩和材Ｃを標準量噴射するための可変動作の開始を噴射量可変部９Ｌに制御装置２２が指令する。速度検出部１５が出力する速度検出信号が制御装置２２に入力すると、車両１Ａ，１Ｂ，…の速度に適した摩擦緩和材Ｃの噴射量を制御装置２２が演算し、噴射量可変部９Ｌに可変動作信号を制御装置２２が出力する。このため、図６に示す気体噴射部７のエアタンクから流路８に流入する圧縮空気が噴射量可変部９Ｌに流入し、噴射物収容部１１Ｌから摩擦緩和材Ｃが流路１３Ｌに噴射されて、摩擦緩和材Ｃが圧縮空気とともに噴射口１４Ｌから噴射する。その結果、摩擦緩和材Ｃが標準量噴射されて、車両１Ａ，１Ｂ，…の速度にかかわらず摩擦緩和材Ｃが略一定の散布量で散布される。

図３に示すように、車両１Ａが急曲線に進入すると、車両１Ｂの進行方向前側の台車３Ａの前軸の車輪Ｗ_LとレールＲ_Lとの間に車両１Ａ側から噴射装置６Ａが摩擦緩和材Ｃの噴射を開始する。その結果、図６に示す接触点Ｓの直前の内側頭側面Ｒ₂に摩擦緩和材Ｃが衝突して、摩擦緩和材Ｃが内側頭側面Ｒ₂を粗くし、内側頭側面Ｒ₂に摩擦緩和材Ｃが密着する。次に、フランジ面Ｗ₂と内側頭側面Ｒ₂との間に摩擦緩和材Ｃが挟み込まれてこれらの間で摩擦緩和材Ｃが加圧される。

図３に示す車両１Ａ以降の次位の車両１Ｂ，…が次々にフランジ面Ｗ₂と内側頭側面Ｒ₂との間に摩擦緩和材Ｃを挟み込み、これらの間で摩擦緩和材Ｃがさらに加圧される。その結果、レールＲ_Lと車輪Ｗ_Lとの間に発生する横圧Ｑが低減するため、内側頭側面Ｒ₂とフランジ面Ｗ₂との間に生じる過度の摩擦抵抗が緩和され、急曲線におけるレールＲ_L，Ｒ_Rの摩耗が防止される。図１（Ａ）に示す後尾の車両１Ｉが通過した後も摩擦緩和材Ｃが内側頭側面Ｒ₂に残留すると、その後に通過する後続列車の動力車が残存する摩擦緩和材Ｃを踏み付けるため、図６に示す接線力Ｆが低下するおそれがある。このため、図１（Ａ）に示す後尾の車両１Ｉが通過するまで摩擦緩和効果を維持可能な程度の噴射量だけ噴射装置６Ａが摩擦緩和材Ｃを噴射する。

Ｓ１５０において、引張力が所定範囲を超えたか否かを制御装置２２が判断する。引張力検出部２１が出力する曲線進入前の引張力検出信号のレベルが所定範囲内であるか否かを制御装置２２が判断し、引張力が所定範囲を超えていると制御装置２２が判断したときにはＳ１６０に進み、引張力が所定範囲を下回ると制御装置２２が判断したときにはＳ１７０に進む。

Ｓ１６０において、摩擦緩和材Ｃを標準量よりも増量して噴射するための可変動作の開始を噴射量可変部９Ｌに制御装置２２が指令する。引張力が所定範囲を超えているときには、曲線抵抗が大きくなって標準量の摩擦緩和材Ｃの散布では摩擦緩和効果が不十分であるため、摩擦緩和材Ｃの噴射量を増加させる必要がある。このため、摩擦緩和材Ｃの噴射量が僅かに増加するように、噴射量可変部９Ｌに可変動作信号を制御装置２２が出力する。その結果、標準量よりも僅かに多い摩擦緩和材Ｃが噴射物収容部１１Ｌから流路１３Ｌに噴射されて、摩擦緩和材Ｃが圧縮空気とともに噴射口１４Ｌから噴射する。

Ｓ１７０において、摩擦緩和材Ｃを標準量よりも減量して噴射するための可変動作の開始を噴射量可変部９Ｌに制御装置２２が指令する。引張力が所定範囲を下回るときには、曲線抵抗が小さくなって標準量の摩擦緩和材Ｃの散布では摩擦緩和効果が十分過ぎて無駄であるため、摩擦緩和材Ｃの噴射量を減少させる必要がある。このため、摩擦緩和材Ｃの噴射量が僅かに減少するように、噴射量可変部９Ｌに可変動作信号を制御装置２２が出力する。その結果、標準量よりも僅かに少ない摩擦緩和材Ｃが噴射物収容部１１Ｌから流路１３Ｌに噴射されて、摩擦緩和材Ｃが圧縮空気とともに噴射口１４Ｌから噴射する。

Ｓ１８０において、車両１Ａが急曲線から退出したか否かを制御装置２２が判断する。例えば、図３に示す車両１Ａが急曲線から退出すると、図５及び図６に示す曲線検出部１６、横圧検出部１７又はきしり音検出部１８の少なくとも一つの検出結果に基づいて、車両１Ａが急曲線から退出したか否かを制御装置２２が判断する。車両１Ａが急曲線から退出したと制御装置２２が判断したときにはＳ１９０に進み、車両１Ａが急曲線から退出していないと制御装置２２が判断したときには車両１Ａが急曲線から退出するまで制御装置２２が判断を繰り返す。

Ｓ１９０において、気体噴射動作の終了を気体噴射部７に制御装置２２が指令する。制御装置２２が気体噴射部７に気体噴射終了信号を出力すると、気体噴射部７のエアタンクから流路８に圧縮空気を流入させる開閉弁が閉じて、摩擦緩和材Ｃの噴射が停止する。

次に、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える車両の入換方法について説明する。
図８は、この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える車両の入換作業を一例として示す平面図である。
図８に示す列車１は、貨物を積卸又は乗客を乗降させるために使用される停車場（駅）に停車している。本線Ｌ₁は、列車１の運転に常用する線路である。側線Ｌ₂は、車両１Ａの入換に使用する線路であり、車両１Ｂに連結されていた車両１Ａを車両１Ｉに付け替えるために、車両１Ａを走行させる機回り線である。側線Ｌ₃は、列車１を組成及び分解するために車両１Ａを引き上げる引上線である。分岐器Ｐ₁，Ｐ₂は、軌道を二つに分ける装置である。

図８に示すようにＤ₁方向から停車場に列車１が進入して停車場で貨物の積卸又は乗客の乗降を完了すると、車両１Ａと車両１Ｂとを解放して車両１Ａが本線Ｌ₁上をＤ₁方向に走行して側線Ｌ₃上に進入し停止する。次に、車両１Ａが側線Ｌ₃上からＤ₂方向に走行して、分岐器Ｐ₁を通過して側線Ｌ₂に進入し、分岐器Ｐ₂を通過して本線Ｌ₁に進入し停止する。その後に、車両１ＡがＤ₁方向に走行して車両１Ａと車両１Ｉとを連結し、車両１Ａの入換作業が完了する。この状態で、車両１ＡがＤ₂方向に走行すると、列車１が本線Ｌ₁上をＤ₂方向に走行する。この状態で車両１Ａが急曲線に進入すると、図２（Ｂ）に示すように車両１Ｉの進行方向前側の台車３Ｂの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に車両１Ａ側から摩擦緩和材Ｃが噴射される。

この発明の第１実施形態に係る噴射装置及び噴射方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、車両１Ａに連結されてけん引される車両１Ｂの進行方向前側の台車３Ａの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に、この車両１Ａ側から摩擦緩和材Ｃを噴射口１４Ｌ，１４Ｒが噴射する。このため、図１２に示すような専用塗布車両１０１Ｓを製造して車両１Ａと車両１Ｂとの間に連結する必要がなくなって、車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間の摩擦抵抗を低コストで緩和することができる。また、車両１Ｂ，１Ｃ，…が急曲線を通過するときに発生する曲線抵抗を低下させることができるため、車両１Ａが電気機関車や内燃機関車である場合には電力消費や燃料消費を少なくすることができ省エネルギー化を図ることができる。また、停車場の有効長を超えない範囲内で客車や貨車を可能な限り編成に組み入れることができるため、一編成当たりの輸送量を増強することができる。また、動力車である車両１Ａ側の車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間には摩擦緩和材Ｃを噴射しないため、これらの間の摩擦抵抗が必要以上に低下して、図６に示す接線力Ｆが低下するのを防ぐことができる。さらに、図２（Ａ）に示すように、車両１Ａが車両１Ｂを連結してＤ₁方向に走行する場合や、図２（Ｂ）に示すように車両１Ａを付け替えて車両１Ａが車両１Ｉを連結してＤ₂方向に走行する場合に、車両１Ａ側から車両１Ｂ，１Ｉの進行方向前側の台車３Ａ，３Ｂの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射することができる。このため、図１２に示すような転車台Ｔを使用して動力車Ｃ及び専用塗布車両１０１Ｓを方向転換する必要がなくなって、入換作業に必要な時間を大幅に短縮することができるとともに、停車場の構内に転車台Ｔのような大規模な設備を設置する必要がなくなって、低コスト化を図ることができる。

(2) この第１実施形態では、車両１Ａが車両１Ｂ，１Ｃ，…をけん引するために必要な引張力を検出する引張力検出部２１の検出結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃの噴射量を噴射量可変部９Ｌ，９Ｒが可変する。このため、引張力が所定範囲を超えるときには標準量よりも増量して摩擦緩和材Ｃを噴射し、曲線抵抗を緩和することができる。また、引張力が所定範囲を下回るときには標準量よりも減量して摩擦緩和材を噴射し、摩擦緩和材Ｃが無駄に消費されるのを防止することができる。

(3) この第１実施形態では、車両１Ａと車両１Ｂとを連結する連結装置４に作用する引張力に基づいて引張力検出部２１が引張力を検出する。このため、例えば、自連力測定ピンを使用することによって引張力を検出し、この引張力に応じて摩擦緩和材Ｃの噴射量を調整することができる。

(4) この第１実施形態では、車両１Ａが機関車であり、車両１Ｂがこの車両１Ａに連結される貨車又は客車であり、貨車又は客車の進行方向前側の台車３Ａの車輪Ｗ_L，Ｗ_RとレールＲ_L，Ｒ_Rとの間に、機関車側から噴射口１４Ｌ，１４Ｒが摩擦緩和材Ｃを噴射する。このため、機関車にけん引される全ての貨車又は客車に噴射装置６Ａ，６Ｂを搭載する必要がなく、機関車のみに噴射装置６Ａ，６Ｂを搭載するだけで急曲線通過時の摩擦緩和効果を低コストで実現することができる。

（第２実施形態）
図９は、この発明の第２実施形態に係る噴射装置を概略的に示す構成図である。以下では、図６に示す部分と同一の部分については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図９に示す噴射装置６Ａは、図５及び図６に示す引張力検出部２１に代えて、車両数設定部２３と車軸数設定部２４とを備えている。噴射量可変部９Ｌ，９Ｒは、車両数設定部２３の設定結果又は車軸数設定部２４の設定結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する。制御装置２２は、車両数設定部２３が出力する車両数設定信号又は車軸数設定部２４が出力する車軸数設定信号に基づいて、摩擦緩和材Ｃの散布量が増減するように噴射量可変部９Ｌ，９Ｒを可変動作させて圧縮空気の流量を調整する。制御装置２２は、例えば、車両数又は車軸数が所定範囲内であるときには摩擦緩和材Ｃの散布量が標準量になり、車両数又は車軸数が所定範囲を超えるときには摩擦緩和材Ｃの散布量が標準量よりも増加し、車両数又は車軸数が所定範囲を下回るときには摩擦緩和材Ｃの散布量が標準量よりも減少するように、噴射量可変部９Ｌ，９Ｒの電磁弁の開度を制御する。

車両数設定部２３は、車両１Ａにけん引される全車両１Ｂ，１Ｃ，…の車両数を設定する装置である。車両数設定部２３は、車両１Ｂ，１Ｃ，…が編成単位で使用される固定編成であるようなときに設定される。車両数設定部２３は、例えば、図１及び図２に示すように各車両１Ｂ〜１Ｉが２軸台車で車軸数が同一であり、車両１Ｂ〜１Ｉが常時８両で運用される固定編成であるようなときに、運転士の手動操作によって車両数が入力される入力装置などを備えている。車両数設定部２３は、例えば、車両１Ｂ〜１Ｉから一部の車両が切り離されたり、車両１Ｂ〜１Ｉに新たに車両が組み込まれたりして、固定編成の車両数が増減したようなときには、増減後の車両数が入力される。車両数設定部２３は、車両１Ｂ，１Ｃ，…の車両数に応じた車両数設定信号を制御装置２２に出力する。

車軸数設定部２４は、車両１Ａにけん引される全車両１Ｂ，１Ｃ，…の合計車軸数を設定する装置である。車軸数設定部２４は、図１及び図２に示す車両１Ｂ，１Ｃ，…が固定編成ではなく任意の車両によって編成されるようなときに設定される。車軸数設定部２４は、例えば、各車両１Ｂ〜１Ｉが軸数の異なる台車を備えており、車両１Ｂ〜１Ｉの車両数が随時変更されて運用されるようなときに、運転士の手動操作によって合計車軸数が入力される入力装置などを備えている。車軸数設定部２４は、車両１Ｂ，１Ｃ，…の合計車軸数に応じた車軸数設定信号を制御装置２２に出力する。

次に、この発明の第２実施形態に係る噴射装置の動作を説明する。
図１０は、この発明の第２実施形態に係る噴射装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、図７に示すステップと対応するステップについては、対応する番号を付して詳細な説明を省略する。
図１０に示すＳ２３０において、車両数又は合計車軸数が所定範囲内であるか否かを制御装置２２が判断する。車両１Ａにけん引される全車両１Ｂ，１Ｃ，…の車両数又は合計車軸数が多いと列車抵抗が生じ、図３に示すように車両１Ａ，１Ｂ，…が急曲線に進入すると曲線抵抗が生じる。このため、車両数又は合計車軸数が所定範囲内であるときには、摩擦緩和材Ｃを標準量噴射すれば摩擦緩和材Ｃによる摩擦緩和効果が十分であると考えられる。車両数設定部２３が車両数を設定したり車軸数設定部２４が合計車軸数を設定したりすると、車両数設定信号又は合計車軸数設定信号が制御装置２２に出力されて、車両数又は合計車軸数が所定範囲内であるか否かを制御装置２２が判断する。車両数又は合計車軸数が所定範囲内であると制御装置２２が判断したときにはＳ２４０に進み、車両数又は合計車軸数が所定範囲外であると制御装置２２が判断したときにはＳ２５０に進む。

Ｓ２４０において、摩擦緩和材を標準量噴射するための可変動作の開始を噴射量可変部９Ｌに制御装置２２が指令する。このため、摩擦緩和材Ｃが標準量噴射されて、車両１Ａ，１Ｂ，…の速度にかかわらず摩擦緩和材Ｃが略一定の散布量で散布される。

Ｓ２５０において、車両数又は合計車軸数が所定範囲を超えたか否かを制御装置２２が判断する。車両数又は合計車軸数が所定範囲を超えていると制御装置２２が判断したときにはＳ２６０に進み、車両数又は合計車軸数が所定範囲を下回ると制御装置２２が判断したときにはＳ２７０に進む。

Ｓ２６０において、摩擦緩和材Ｃを標準量よりも増量して噴射するための可変動作の開始を噴射量可変部９Ｌに制御装置２２が指令する。車両数又は合計車軸数が所定範囲を超えているときには、曲線抵抗が小さくなって標準量の摩擦緩和材Ｃの散布では摩擦緩和効果が不十分であるため、摩擦緩和材Ｃの噴射量を増加させる必要がある。その結果、標準量よりも僅かに多い摩擦緩和材Ｃが噴射口１４Ｌから噴射される。

Ｓ２７０において、摩擦緩和材Ｃを標準量よりも減量して噴射するための可変動作の開始を噴射量可変部９Ｌに制御装置２２が指令する。車両数又は合計車軸数が所定範囲を下回るときには、曲線抵抗が小さくなって標準量の摩擦緩和材Ｃの散布では摩擦緩和効果が十分過ぎて無駄であるため、摩擦緩和材Ｃの噴射量を減少させる必要がある。その結果、標準量よりも僅かに少ない摩擦緩和材Ｃが噴射口１４Ｌから噴射される。

この発明の第２実施形態に係る噴射装置及び噴射方法には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、車両１Ａにけん引される全車両１Ｂ，１Ｃ，…の車両数を設定する車両数設定部２３の設定結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃの噴射量を噴射量可変部９Ｌが可変する。また、この第２実施形態では、車両１Ａにけん引される全車両１Ｂ，１Ｃ，…の合計車軸数を設定する車軸数設定部２４の設定結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃの噴射量を噴射量可変部９Ｌが可変する。このため、車両数又は合計車軸数が所定範囲を超えるときには標準量よりも増量して摩擦緩和材Ｃを噴射し、曲線抵抗を緩和することができる。また、車両数又は合計車軸数が所定範囲を下回るときには標準量よりも減量して摩擦緩和材を噴射し、摩擦緩和材Ｃを無駄に消費されるのを防ぐことができる。

（第３実施形態）
図１１は、この発明の第３実施形態に係る噴射装置を備える列車を概略的に示す側面図である。
図１１に示す列車１は、原動機を有する車両１Ａ₁，１Ａ₂を一端と他端とに連結しており、列車全体の向きを変えずに前後いずれの方向にも正規速度で走行可能なプッシュ・プル列車である。列車１は、例えば、フランス国鉄のTGV、スペイン国鉄のAVE又はユーロトンネル用のユーロスターのような前後の先頭車が電動車である動力集中方式の高速列車や、けん引力が不足するときに客車又は貨車の先頭に本務機関車を連結し後尾に補助機関車を連結した重連運転列車などである。噴射装置６Ａは、車両１Ａ₁の車両１Ｂを連結する側に搭載されており、噴射装置６Ｂは車両１Ａ₂の車両１Ｉを連結する側に搭載されている。噴射装置６Ａは、車両１Ａ₁が先頭車両となってＤ₁方向に走行するときには、車両１Ｂの進行方向前側の台車３Ａの車輪とレールとの間に車両１Ａ₁側から摩擦緩和材を噴射する。一方、噴射装置６Ｂは、車両１Ａ₂が先頭車両となってＤ₂方向に走行するときには、車両１Ｉの進行方向前側の台車３Ｂの車輪とレールとの間に車両１Ａ₂側から摩擦緩和材を噴射する。噴射装置６Ａは、車両１Ａ₁が先頭の動力車となってＤ₁方向に走行するときには、後尾の動力車である車両１Ａ₂の車輪が摩擦緩和材を踏み付けて接線力が低下しないように、車両１Ａ₂が通過するまで摩擦緩和効果を維持可能な程度の噴射量で摩擦緩和材を噴射する。同様に、噴射装置６Ｂは、車両１Ａ₂が先頭の動力車になってＤ₂方向に走行するときには、後尾の動力車である車両１Ａ₁の車輪が摩擦緩和材を踏み付けて接線力が低下しないように、車両１Ａ₁が通過するまで摩擦緩和効果を維持可能な程度の噴射量の摩擦緩和材を噴射する。

この発明の第３実施形態に係る噴射装置には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第３実施形態では、車両１Ａ₁が先頭の機関車であり車両１Ａ₂が後尾の機関車であり、車両１Ｂ，１Ｃ，…が一端に先頭の機関車が連結され、他端に後尾の機関車が連結される貨車又は客車であり、これらの貨車又は客車の進行方向前側の台車３Ａ，３Ｂの車輪とレールとの間に、先頭の機関車側から摩擦緩和材を噴射口から噴射する。その結果、車両１Ｂが連結される側の車両１Ａ₁の端部と、車両１Ｉが連結される側の車両１Ａ₂の端部とに、それぞれ噴射装置６Ａ，６Ｂを１台ずつ設置するため、第１実施形態のような車両１Ａの両端部に噴射装置６Ａ，６Ｂを２台設置する場合に比べて低コスト化を図ることができる。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、車両１Ｂ，１Ｃ，…が貨車又は客車である場合を例に挙げて説明したが、荷物を輸送する荷物車、特殊な構造又は設備を有する特殊車などの原動機を有さない車両についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、噴射物として摩擦緩和材Ｃを噴射する場合を例に挙げて説明したが、摩擦緩和材Ｃ以外の噴射物を噴射する場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、圧縮気体として圧縮空気を噴射する場合を例に挙げて説明したが、圧縮空気以外の気体を噴射する場合についてもこの発明を適用することができる。

(2) この実施形態では、本線や支線の急曲線を車両１Ａ，１Ｂ，…が通過する場合を例に挙げて説明したが、分岐器などの急曲線を車両１Ａ，１Ｂ，…が通過する場合についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、レールＲ_Lと車輪Ｗ_Lとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射して内側頭側面Ｒ₂に摩擦緩和材Ｃを付着させた場合を例に挙げて説明したが、内側頭側面Ｒ₂とフランジ面Ｗ₂の両方又はフランジ面Ｗ₂のみに摩擦緩和材Ｃを付着させることもできる。また、この実施形態では、車両１Ａ，１Ｂ，…が左方向の急曲線に進入する場合を例に挙げて説明したが、車両１Ａ，１Ｂ，…が右方向の急曲線に進入する場合についてもこの発明を適用することができる。

(3) この実施形態では、噴射装置６Ａ，６Ｂを排障装置５の外側に設置する場合を例に挙げて説明したが、噴射装置６Ａ，６Ｂを排障装置５の内側に設置することもできる。この場合には、この排障装置５の開口部から噴射口１４Ｌ，１４Ｒを突出させて摩擦緩和材Ｃを噴射することができる。また、この実施形態では、噴射装置６Ａ，６Ｂを車両１Ａ，１Ａ₁，１Ａ₂の車体側に設置する場合を例に挙げて説明したが、台車２Ａ，２Ｂ側に設置することもできる。さらに、この実施形態では、噴射装置６Ａ，６Ｂを車両１Ａ，１Ａ₁，１Ａ₂側に設置した場合を例に挙げて説明したが、噴射装置６Ａ，６Ｂを地上側に設置して地上側から内側頭側面Ｒ₂とフランジ面Ｗ₂との間に摩擦緩和材Ｃを噴射することもできる。

(4) この実施形態では、線路情報と現在位置情報とに基づいて曲線検出部１６が急曲線を検出しているが、このような検出方法に限定するものではない。例えば、車両１Ａの進行方向前側の台車２Ａの左右方向の回転角（ヨーイング角）をカム装置、近接スイッチ、変位センサ又は加速度センサなどによって検知して、急曲線を検出することもできる。また、この実施形態では、引張力検出部２１が検出する引張力に応じて曲線区間の摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変しているが、引張力に応じて直線区間で摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変することもできる。さらに、この実施形態では、曲線検出部１６、横圧検出部１７及びきしり音検出部１８を備える場合を例に挙げて説明したが、これらの一つを車両１Ａに設置したり、これらを任意に選択可能に構成したりすることもできる。

(5) この実施形態では非常ブレーキ作動検出部１９が非常ブレーキ装置の作動を検出する場合を例に挙げて説明したが、常用ブレーキ装置及び非常ブレーキ装置に異常が発生したときに車両１Ａを停止させる保安ブレーキ装置の作動を検出する保安ブレーキ作動検出部を設けることもできる。例えば、バックアップ系として常用ブレーキ装置とは指令及び空気源が別系統である直通空気ブレーキ装置の作動を検出する直通予備ブレーキ検出部を噴射装置６Ａ，６Ｂが備える場合についてもこの発明を適用することができる。この場合には、非常ブレーキ装置の作動時と同様に、直通予備ブレーキ装置の作動時には摩擦緩和材Ｃを噴射しないように、気体噴射部７及び噴射量可変部９Ｌ，９Ｒを制御装置２２が動作制御する。また、この第２実施形態では、車両１Ｂ，１Ｃ，…が２軸台車である場合を例に挙げて説明したが、１軸台車又は３軸台車である場合についてもこの発明を適用することができる。

この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える列車を概略的に示す側面図であり、（Ａ）は上り方向に走行中の側面図であり、（Ｂ）は下り方向に走行中の側面図である。 この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える車両の側面図であり、（Ａ）は上り方向に走行中の側面図であり、（Ｂ）は下り方向に走行中の側面図である。 この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える列車が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す平面図である。 この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える列車が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す正面図であり、（Ａ）は内軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図であり、（Ｂ）は外軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図である。 この発明の第１実施形態に係る噴射装置を概略的に示す斜視図である。 この発明の第１実施形態に係る噴射装置を概略的に示す構成図である。 この発明の第１実施形態に係る噴射装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の第１実施形態に係る噴射装置を備える車両の入換作業を一例として示す平面図である。 この発明の第２実施形態に係る噴射装置を概略的に示す構成図である。 この発明の第２実施形態に係る噴射装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の第３実施形態に係る噴射装置を備える列車を概略的に示す側面図である。 従来の噴射装置を備える専用塗布車両の入換作業を一例として示す平面図である。

符号の説明

１ 列車
１Ａ，１Ａ₁，１Ａ₂ 車両（動力車）
１Ｂ，１Ｃ，… 車両
２Ａ〜２Ｃ，３Ａ，３Ｂ 台車
４ 連結装置
５ 排障装置
６Ａ，６Ｂ 噴射装置
７ 気体噴射部
９Ｌ，９Ｒ 噴射量可変部
１１Ｌ，１１Ｒ 噴射物収容部
１４Ｌ，１４Ｒ 噴射口（噴射部）
１５ 速度検出部
１６ 曲線検出部
１７ 横圧検出部
１８ きしり音検出部
１９ 非常ブレーキ作動検出部
２０ ワイパ動作検出部
２１ 引張力検出部
２２ 制御装置
２３ 車両数設定部
２４ 車軸数設定部
Ｒ 線路
Ｒ_L レール（内軌）
Ｒ_R レール（外軌）
Ｒ₁ 頭頂面
Ｒ₂ 内側頭側面
Ｗ_L，Ｗ_R 車輪
Ｗ₁ 車輪踏面
Ｗ₂ フランジ面
Ｃ 摩擦緩和材
Ｑ 横圧

Claims (16)

1. 車輪とレールとの間に噴射物を噴射する噴射装置であって、
   動力車に連結されてけん引される車両の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、この動力車側から前記噴射物を噴射する噴射部を備えること、
   を特徴とする噴射装置。
2. 請求項１に記載の噴射装置において、
   前記動力車が前記車両をけん引するために必要な引張力を検出する引張力検出部の検出結果に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変する噴射量可変部を備えること、
   を特徴とする噴射装置。
3. 請求項２に記載の噴射装置において、
   前記噴射量可変部は、前記動力車と前記車両とを連結する連結装置に作用する引張力に基づいて前記噴射物の噴射量を可変すること、
   を特徴とする噴射装置。
4. 請求項１に記載の噴射装置において、
   前記動力車にけん引される全車両の車両数を設定する車両数設定部の設定結果に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変する噴射量可変部を備えること、
   を特徴とする噴射装置。
5. 請求項１に記載の噴射装置において、
   前記動力車にけん引される全車両の合計車軸数を設定する車軸数設定部の設定結果に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変する噴射量可変部を備えること、
   を特徴とする噴射装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の噴射装置において、
   前記動力車は、機関車であり、
   前記車両は、前記機関車に連結される貨車又は客車であり、
   前記噴射部は、前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記機関車側から前記噴射物を噴射すること、
   を特徴とする噴射装置。
7. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の噴射装置において、
   前記動力車は、先頭の機関車と後尾の機関車であり、
   前記車両は、一端に前記先頭の機関車が連結され、他端に前記後尾の機関車が連結される貨車又は客車であり、
   前記噴射部は、前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記先頭の機関車側から前記噴射物を噴射すること、
   を特徴とする噴射装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の噴射装置において、
   前記噴射部は、前記車輪と前記レールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材を噴射すること、
   を特徴とする噴射装置。
9. 車輪とレールとの間に噴射物を噴射する噴射方法であって、
   動力車に連結されてけん引される車両の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、この動力車側から前記噴射物を噴射すること、
   を特徴とする噴射方法。
10. 請求項９に記載の噴射方法において、
    前記動力車が前記車両をけん引するために必要な引張力を検出し、この引張力に基づいて前記噴射物の噴射量を可変すること、
    を特徴とする噴射方法。
11. 請求項１０に記載の噴射方法において、
    前記動力車と前記車両とを連結する連結装置に作用する引張力に基づいて前記噴射物の噴射量を可変すること、
    を特徴とする噴射方法。
12. 請求項９に記載の噴射方法において、
    前記動力車にけん引される全車両の車両数に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変すること、
    を特徴とする噴射方法。
13. 請求項９に記載の噴射方法において、
    前記動力車にけん引される全車両の合計車軸数に基づいて、前記噴射物の噴射量を可変すること、
    を特徴とする噴射方法。
14. 請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の噴射方法において、
    前記動力車は、機関車であり、
    前記車両は、前記機関車に連結される貨車又は客車であり、
    前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記機関車側から前記噴射物を噴射すること、
    を特徴とする噴射方法。
15. 請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の噴射方法において、
    前記動力車は、先頭の機関車と後尾の機関車であり、
    前記車両は、一端に前記先頭の機関車が連結され、他端に前記後尾の機関車が連結される貨車又は客車であり、
    前記貨車又は前記客車の進行方向前側の台車の車輪とレールとの間に、前記先頭の機関車側から前記噴射物を噴射すること、
    を特徴とする噴射方法。
16. 請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の噴射方法において、
    前記車輪と前記レールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材を噴射すること、
    を特徴とする噴射方法。

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