JP6371311B2 - 複合鉄道枕木 - Google Patents

Description

本発明は、革新的かつ環境にやさしい複合鉄道枕木に関する。これは独自の技術的特徴を有し、世界市場に導入して、木、コンクリート、スチール、プラスチック及び複合材料でできた既存の鉄道枕木を置き換えることが可能である。

鉄道枕木は「鉄道軌道システム」の必要不可欠な部品であって、２つのレール間の距離、より正確には軌道を構成する２つのレールのキノコ型部分の内側同士の間の距離で、通常転動床から１４ｍｍ下の高さで測定される距離（鉄道分野では「軌間」と呼ばれる）、を一定に確保し、また路盤（すなわち基盤であり、英語では「バラスト」とも云う）にかかる機械的荷重を分散させるためのものである。

バラストは鉄道の上部構造の一部であって、それだけではないが伝統的には砕石のクッションで構成されて軌道をその中に埋没させて支持し、さらにバラストは、幾何学的設計条件（水準と位置合わせ）を確保し、列車の移動によりかかる作用力を吸収し、軌道に弾力性を与え、振動に関して軌道と環境との間にフィルタを設定する、ということに留意されたい。

周知のように、木製の鉄道枕木が鉄道敷設の市場において長年にわたり最も一般的であったが、森林破壊とクレオソートによる下層土の汚染という、甚大な環境被害をもたらしてきた。

実際に木製の鉄道枕木には、クレオソート油や、動物や植物害虫の攻撃に対する木材の耐性を上げるための保存用複合化学混合物や、枕木そのものの作用耐久性を確保するための耐候性薬剤を含浸させていた。

木製の鉄道枕木に使用されるレール締結システムは、据付、保守並びに安全の観点で今では旧式となり、高価となっている。

さらには、木製の鉄道枕木は可撓性を持ち軽量であることにより、バラストのポンピングと散逸に関する問題を起こしてきたし、使用されているいくつかのケースでは今でもそれを起こし続けている。そのため、負担が大きくて決して望まれない保守のための介入が必要であり、関連経費の増大を招いている。

それに加えて、クレオソート油で含浸されているものの、木製鉄道枕木の平均的な使用寿命は１５年を超えるものではない。このことは、特定の高度毒性廃棄物に分類されているためにほとんど再利用が不可能な枕木の交換と廃棄に高いコストがかかることを意味する。

木製の鉄道枕木の使用に関するその他の問題としては、レール締結に使用されるシステムに関するものがある。これは木が劣化することにより、所定の安全基準、とりわけレール締結システムの締付け具合が適合しなくなるからである。

現在では木製の鉄道枕木は小さい曲率半径の路線部分でのみ使用されている。それは敷設時に軌間の調整が可能、つまり２つのレール間の距離を調節できるからである。

この数年の鉄道分野の技術の進歩により、新しいタイプの枕木が開発されてきた。その内で最も一般的なものとして、プレストレスト鉄筋コンクリート（頭文字を取ってＰＲＣとも云う）で作られたものがある。

木製よりも平均寿命は長く、２０〜２５年と見積もられるが、ＰＲＣ鉄道枕木は、同様の高い保守コストと安全問題を含むいくつかの欠点があることがわかってきた。

実際に、ＰＲＣ鉄道枕木は、高荷重により上部構造に高応力がかかる列車の高速路線に使用される。この荷重は枕木自体の剛性と重量、並びに列車の速度と相俟って、下にあるバラストを粉砕し、それが砂となって支持系を軟弱化して、軌道の高さ特性と長手方向特性を初期の適切な状態に保持することができない。

ＰＲＣ製の鉄道枕木の剛性に関する別の明らかな欠点は、枕木が恒常的に受ける構造劣化（破壊、クラック、割れにより生じる）である。

より最新の、構造的概念で開発された鉄道枕木は、少なくとも部分的に高い機械的強度を有するプラスチック材料でできていて（したがって一方ではプラスチック材料製の鉄道枕木が使用可能となり、また他方では、プラスチック材料でできた部分とコンクリート及び／又は典型的にはスチールのような金属材料でできた部分とで構成される複合鉄道枕木が使用可能となるが）、これらの欠点を対策することを狙っている。

そのようなプラスチック材料でできた鉄道枕木の既知の物は、完全に均一で、不連続点を持たない一様な外側面を有している。

これらは、バラストの粉砕という負の現象を飛躍的に制限して鉄道枕木の寿命を確実に伸ばす一方で、ヨーロッパ交通網において特徴的な高速路線には０とは言わないまでもほとんど使用されず、完全に不適当であり不適格である結果となった。これはそれが非常に軽量であることによるものであり、例えば米国と中国の鉄道網において典型的な８０ｋｍ／ｈを超えない鉄道列車の路線での使用に好適なものとなっている。

さらに、従来技術によるプラスチック材料の鉄道枕木は、枕木にレールを直接載せる弾性型締結システムには使用することができない。したがって、軌道システムの設置や更新の機械化が不可能であり、レールと枕木そのものを結合する締結要素を取り付けるためには結局は、複雑で、骨が折れ、侵襲的で、長時間を要し、費用の掛かる嵌合作業をすることになる。

これらのプラスチック材料の鉄道枕木に使用できるレール締結システムは、木製枕木に使用される間接敷設での締結システムと同じである。これは、今の処ＰＲＣ枕木にのみ適合する、安全性と経済性に優れたレールを直接敷設する弾性型締結システムに比較すると、旧式であり、経費が非常に高い。

本発明は、上述の従来技術における欠点を克服することを目指している。

具体的に本発明の主目的は、高速路線に好適な従来のコンクリート（またはプレストレスト鉄筋コンクリート）製の鉄道枕木の利点と、少なくとも部分的にプラスチック材料でできていて低速路線（８０ｋｍ／ｈを超えない）にのみ好適な、新しいけれどもあまり普及していない鉄道枕木の利点とを組み合わせて、現行の最新技術の鉄道枕木では全く達成されていない利益を得ることが可能な、複合鉄道枕木を提供することにある。

より詳細には本発明の第１の目的は、枕木が載る基盤（バラスト又は砕石）の粉砕を制限しつつ、レールの直接敷設すなわち「Ｗ字型」（これらの用語及び表現は鉄道分野での通常の意味の範囲である）の弾性的締結システムを採用して機械化システムにより簡単かつ迅速に作業へ適用可能とする、複合鉄道枕木を考案することである。この締結システムは、工場で事前組立され、侵襲的で経費が掛かるために決して望まれない嵌合作業なしで枕木そのものへのレール締結を可能とし、また高速路線で（２５０ｋｍ／ｈ超においても）使用し得るものである。

周知のように列車は移動時に軌道そのものへ横方向の力をかける。高速路線に使用される既存の同様な枕木よりも、この列車の通過による軌道の横方向へのずれに対する強度を改良した複合鉄道枕木を実現することが、上記の目的における本発明の課題である。

本発明の更なる目的は、類似の用途（列車の高速運転用）の既知の鉄道枕木に比べて、伝導される振動を遮断し、氷結／融解現象を低減し、構造的な耐久性を向上させた複合鉄道枕木を提供することである。

上記の目的は、添付の請求項１による複合鉄道枕木（表現を簡潔にするために以下ではこのように参照する）により達成される。

複合鉄道枕木の詳細な更なる技術的特徴は、対応する従属請求項に含まれている。

請求項１７に記載の鉄道軌道（ここでも表現を簡潔にするために以下ではこのように参照する）は共同して所定の目的の達成を図る。

上記の請求項は、以下で具体的かつ明確に定義するが、本明細書の肝要な部分である。

したがって、本発明で述べる鉄道枕木は複合枕木の範疇にある。これは基本的に、コンクリートを充填して荷重を付けた内部スチール構造と、好ましくはプラスチックとリサイクルゴムとの混合物から得られる複合材料でできた外側被覆シェルとで構成される。

このような鉄道枕木は以下に列挙する特徴を組み合わせており、それにより、他のいかなる材料で作られた既知の枕木に比べても、いくつかの点で競合力があるか又は凌駕するものになっている。

現状の技術水準に比べて、本発明に関する複合鉄道枕木は、レールを直接敷設する「Ｗ」弾性型締結システム（専門用語でＳＫＬ１４”Ｖｏｓｓｌｏｈ”又は”Ｓｃｈｗｉｈａｇ”締結システムとして通常知られている）の使用に、高速の場合においても適性を有してている。

これらの締結システムは、今日ではもっぱらプレストレスト鉄筋コンクリート（ＰＲＣ）製の鉄道枕木（ただしこれは前述したようにバラストの粉砕という重大な問題を発生させるが）に適合したものであり、製造されているもの及び／又は特許登録されているものを問わず、市場で現在入手可能な複合枕木ではそれを使用することはできない。

本発明による複合鉄道枕木でこれらの締結システムを利用すれば、この締結システムの締付けねじがレールの下部分に配置されたブロック（好ましくはゴム製）の内部に螺着されるので、他の既知のタイプの複合枕木に比べて、より高い安全性が提供される。

これは、このねじが、今日使用されている他のいかなるタイプの鉄道枕木よりも高い引き裂き強度を示すことを必然的に伴う。

さらに、前述のブロックはプラスチックの性質のおかげで、ねじが受ける振動作用力の吸収と解放を可能とする。

さらに、レールを直接敷設する「Ｗ」弾性型締結システムは周知のように、工場で前以って組み込まれる（すなわち、事前組立される）。こうすることにより、手動システムと機械化システムの両方において、すべての鉄道線路の建設、保守、改修作業における鉄道枕木の敷設段階のスピードを大幅に上げることができる。

本発明の複合枕木で使用される弾性型の締結システムは、世界的に広く使用されている。このため、軌道敷設とこのレールの締結システムの固定に使用される機械は、熟練者が現状技術で使用するものと同じになる。

通常（主要な製造者の名前から）ＳＫＬ１４”Ｖｏｓｓｌｏｈ”又は”Ｓｃｈｗｉｈａｇ”などと呼ばれる、レールを直接敷設する「Ｗ」弾性型締結システムは、鉄道枕木に直接連結されるアングル案内板の互換性のおかげで、軌間の調整が可能となる。

この互換性により、通常線路において１，４３５ｍｍから１，４６５ｍｍへの、狭軌線路において９５０ｍｍから９８０ｍｍへの軌間調整が可能となる。

本発明における鉄道枕木においてこれらの弾性型締結システムを使用することで、結果として曲率半径の小さい鉄道軌道においてもこの枕木を利用することが可能となる。

本発明による複合鉄道枕木の幾何学的特徴および構造的特徴により、この枕木を輸送量が大きく高速の路線に使用できるような重量にすることが可能である。

さらには、外側被覆の特定の幾何形状と重量と使用材料の種類（プラスチックとリサイクルゴム）とによって、軌道の横ずれに対する強度を今日使用されている他のいかなる枕木よりも確実に大きくできる。

外側被覆シェルの短辺側面の好適な「Ｓ字型」形状と下面の網目模様とが、バラストと枕木との間の相互作用力を増大して改良するので、軌道の横ずれに対する強度増加の助けとなる。

この特性は、二体形と一体形の両方の外側被覆シェルに特徴的である。

本発明による複合鉄道枕木の外側被覆シェルは、好ましくはリサイクルされたプラスチックとゴムでできており、その構造の効率と信頼性の特性をそのままに維持して、５０年を超える使用寿命を枕木に確保する。実際に２０年程度の寿命である従来技術によるＰＲＣ鉄道枕木によく見られる耐候性薬剤やカビや白カビの攻撃から、内部構造コアを実際に有利に保護する。

例えば、その機能と寿命を改善するために化学物質で処理される既存の木製鉄道枕木に起きることとは違って、被覆シェルは構成する材料の不活性的な性質のおかげで環境汚染の原因とはならない。

本発明の複合鉄道枕木の外側被覆シェルの強度は、火及び高温に対する総合的な強度であり、その結果、トンネルや橋梁や都市部や大都会での使用に対して枕木そのものが極めて安全である。

外側カバーに使用される材料は、ＵＶ−ＡとＵＶ−Ｂを確実に遮蔽するような特定の化学配合を持っている。

また、本発明による複合鉄道枕木は経時的に寸法安定性を維持する。実際にこの枕木は劣化が起きず、寸法変化も構造変化も生じない。したがって、元の特性を保持し、長期にわたり安全基準を確保する。

本発明による複合鉄道枕木は、鉄道線路の保守コストの低減を可能とする。それは外側カバーのプラスチックの性質により、従来のＰＲＣ枕木に比べて列車の通過時の作用力をよりゆっくりと吸収するからである。

この外側被覆シェルの衝撃吸収機能はバラストの破砕を最小化する。このことがバラストの修復と線路の継続的な水準と高低合わせに関する保守コストの低減に役立つ。このコストは鉄道会社の財務諸表において大きくかつ望ましくない重みとなっている。

さらに有利には、本発明によれば外側構造によって騒音および振動に対抗する特性が複合鉄道枕木に与えられる。

したがって、構造の低振動と良好な減衰によって、線路の保守に関して適切な恩恵が得られる。

同様に有利には、建築構造物が鉄道線路上またはその付近に倒れるような損傷を与える列車の騒音公害と振動が、衝撃吸収機能により低減される。

本発明の好適な実施形態によれば、複合鉄道枕木は、発電と電力網形成を目的とした、圧電素子型システムを収納するようになっている。

列車がレール上を通過するときに枕木にかかる圧力が、そのような圧電システムを加圧して作動させ、それにより発電してそれをケーブル配線で外部アキュムレータに伝送する。

今の処、この圧電システムを介して発電するシステムは、プレストレスト鉄筋コンクリートの枕木において実験ベースで試験されただけである。既知のＰＲＣ枕木におけるこのシステムは、コンクリートに収納用の穴を開けてレールの下部分に取り付けられ、このアセンブルは外部ケーブルを介して干渉位置の先まで配線される。したがって、通常の線路の保守と水準出し作業を行うことはできず、疲労又は断線しやすい。

本発明によれば、製造段階で前以って挿入されているので、圧電システムには複合鉄道枕木内に自然かつ調和的な収納場所がある。

こうすることで、今日のＰＲＣ枕木によくあるような、既存構造の変更や修正を回避できる。

さらに、本発明による複合鉄道枕木は好ましくはレールの下部分の外側被覆シェル内部につくられた特別の空間を持っており、衛星データ通信システムを備えたプレートを内包するのに好適となっている。これは車両群の通過によって作動して、列車速度、列車長さ、車両数、軌道状態、２つの連続する列車間の距離及び２つの対向する列車間の距離、などのデータをリアルタイムで送信する。

本発明による複合鉄道枕木は、様々な大きさで製造できるように設計されている。これにより、このような枕木を任意の鉄道システム、例えば、高速路線、大量輸送路線、通常の路線、大都市路線、路面電車路線や狭軌路線などに使用することが可能である。

ここにその占有権が請求されている複合鉄道枕木の好適な実施形態に関しての、添付の図面を参照した制限的ではなく示唆的に与えられる以下の説明から、本発明の更なる特徴と仕様はより明らかとなるであろう。

本発明の複合鉄道枕木の展開等角図である。 図１の複合鉄道枕木の平面図である。 図１の複合鉄道枕木の側面図である。 図１の複合鉄道枕木の成形構造コアの長手方向断面図である。 図１の複合鉄道枕木の可能な第１の実施形態の展開等角図である。 図５の複合鉄道枕木の１つの実施形態の等角図である。 図６の例とは長さが異なる、図５の複合鉄道枕木の別の実施形態の等角図である。 図６及び図７の例とは長さが異なる、図５の複合鉄道枕木の更に別の実施形態の等角図である。 図６〜図８の例とは長さが異なる、図５の複合鉄道枕木の更に別の実施形態の等角図である。 図５の複合鉄道枕木の、最終構成とはなっていない成形構造コアの一部が展開された部分等角図である。 図１１の一構成アセンブリの一部を切り出した拡大図である。 図１０ａの正面図である。 図１０ａの平面図である。 図１０ａの側面図である。 図５の複合鉄道枕木の特定の成形完了前の図である。 図１１の側面図である。 図１２の一実施形態の図である。 図１０の組立後の最終側面図である。 図１４の２つの主ブロックの１つを平面上に模式的かつ理論的に展開した図である。 図１０の成形構造コアの組立て順序を示す部分等角図である。 レール／枕木の接続用の弾性型締結システムを備えた図５の複合鉄道枕木の最終等角図である。 図５の複合鉄道枕木の成形構造コアの最終組み立て部分の模式的等角図である。 図５の複合鉄道枕木の完成した成形構造コアの等角図である。 図５の複合鉄道枕木の外側カバーの長手方向断面の分解図である。 図２０の上部の平面図である。 図２０の下部の平面図である。 図２０の下部を下から見た図である。 図２０の実施形態の長手方向断面図である。 図２４の上部の平面図である。 図２４の長手方向断面図である。 図２４の下部を下から見た図である。 図１０の成形構造コアの一実施形態の部分等角図である。 図２８の一構成アセンブリの一部を切り出した拡大図である。 図２８の２つの主ブロックの１つを平面上に模式的かつ理論的に展開した図である。 図５の強化プレートの一実施形態である、図２８の成形構造コアの強化プレートの等角図である。 図１の複合鉄道枕木の別の実施形態の一部を切り出した等角図である。 図３１の長手方向断面の拡大図である。 図１の複合鉄道枕木の別の実施形態の一部を切り出した等角図である。 図３３の長手方向断面の拡大図である。

図１には本発明の複合鉄道枕木の基本形が示されており、その全体を符号１とする。

図からわかるように、複合鉄道枕木１には、
−複合プラスチック材料から成る外側被覆シェル２と、
−その外側被覆シェル２に内包される、コンクリート（またはプレストレスト鉄筋コンクリート）だけからなる材料で作られた成形構造コア３と、
が含まれる。

本発明によれば、外側被覆シェル２は、２つの別々のレールＲを鉄道枕木に接続するための、事前組立された弾性型締結システム（いわゆる「Ｗ」型）に付属するアングル案内板Ｇの支持に好適な、個別かつ対向する２つの溝群４を上外側面２ａに持つ。

具体的には、個別かつ対向する２つの溝群４は、外側被覆シェル２の横対称軸Ｙに関して互いに対称的に配置されている。

好ましくは、外側被覆シェル２の複合プラスチック材料は、リサイクルされたプラスチック及び／又はリサイクルされたゴムから成る。

より詳細には、リサイクルされたゴムには、車両の使用済みタイヤ（ＥｏＬＴ）の裁断により得られる、砕片、擦り切れた繊維、細粒などが含まれることが有利であるが、それに限るものではない。

また図１には、外側被覆シェル２がここでは、全体を符号７で示す結合システムと、表示されていないが高強度接着剤とで結合された上部５と下部６とで構成される組立て体であることが示されている。

より具体的には、結合システム７は、上部５の下周縁端５ａから突き出ている成形歯８と、この成形歯８が例えば継手又はスナップ嵌合により係合する、下部６の上端６ａに形成された成形スリット９とを備えている。

図４には成形構造コア３のねじナット１０の位置も示されている。そこに弾性型締結システムの図には示されていない固定用ネジが係合する。

続く図５〜図２７には本発明の可能な第１の実施形態が示されている。ここでは、全体を５０で示す複合鉄道枕木が、
−スチール型枠（図５の詳細５３）と、コンクリート（図５の詳細５４）と、プラスチック材料とＥｏＬＴ（使用済みタイヤ）からのリサイクルゴムとで作られ、４つのスチール棒（図１０の詳細５７）によってレールの下になる部分のコンクリート中に包埋された、２つの複合成形ブロック（図５の詳細５５と５６）とからなる内部構造（すなわち成形構造コア５２）と、
−スチール強化プレート（図５の詳細５８）と、
−リサイクルプラスチック材料とＥｏＬＴ（使用済みタイヤ）からのリサイクルゴムから作られる被覆シェル５１から成る、特定の形状、外観、デザインを持つ外部構造と、
を含む。

そのような複合鉄道枕木５０は好ましくは、内部構造の長さが２３４．５０ｃｍで、外側被覆シェル５１を入れた最終製品の長さが２４８．５０ｃｍ、という寸法を持つ。

ここで説明する本発明の複合鉄道枕木５０の第２の実施形態の製造プロセスは、スチールの支持・収納シート（図１０〜図１３の詳細５９）から始まり、その上に例えばスチール製でそれぞれがＴ字型の輪郭を持つ、外形硬化係合体（図１０〜図１１の詳細６０）が短辺側の中央軸に溶接される。

この外形硬化係合体６０は、コンクリートが内部構造の右側と左側の間で接続できるようにするためのいくつかのスロット６１を持っている。

外形硬化係合体６０は連続ワイヤ溶接でスチール支持・収納シート５９に溶接され、複合材料で作られた２つの成形ブロック５５、５６が適切な距離と大きさで連結されるように相互の距離を取って配置される。

成形ブロック５５、５６の係合を助けるために、硬化係合体６０には案内歯（図１０の詳細６２）があり、これが図１０ａ〜図１０ｄの詳細図にはっきり示されているように、ブロックの両側にある垂直係合溝６３に嵌り込む。

複合成形ブロック５５、５６（図１０ａに個別に表示されている）は、リサイクルプラスチックとＥｏＬＴ（使用済みタイヤ）から得られるゴム砕片との混合物で製造されている。

これらの複合成形ブロック５５、５６は特定の外形、外観、デザインとなっていて、外側被覆シェル５１の特定の外観、寸法、外形との組み合わせで、直接敷設のレールＲの「Ｗ」弾性型締結システム、これは当分野では製造者の名前からＳＫＬ１４”Ｖｏｓｓｌｏｈ”又は”Ｓｃｈｗｉｈａｇ”などと呼ばれている、の使用を可能とする。

このようなタイプの締結システムの使用を支援する本発明は、現状技術に対比してレール間の軌間変更が可能である。

さらに、これらの弾性型締結システムの利用のおかげで、本発明は高速で大輸送量の路線に使用することができる。全体を符号６４とした図１７に示されているように、「Ｗ」レール締結システムは、工場での製造時に鉄道枕木５０の外側被覆シェル５１の上外側面５１ａにつくられた２つの溝群５３に前以って組立てられる、枕木／レール連結部の一種である。

Ｔ字型の外形硬化係合体６０の溶接後、図１６に示す手順のように金属支持・収納シート５９が折り畳まれる。次いで２つの複合材料成形ブロック５５、５６が、これも図１６の手順に示すように配置される。

最後に、これも図１６の手順に示されているように、金属支持・収納シート５９の折畳みが完了する。

こうして得られた構造（図１６）が次に、（例えばスチール製の）金属強化プレート５８に溶接される。そのデザイン、外形、及び構造は図５の分解図から得られる。

強化プレート５８には貫通スロット６５が作られていて、その後の構造内部へのコンクリート注入に利用される。

強化プレート５８の溶接の完了後、貫通スロット６５を介してコンクリートが構造内の空洞に充填される。充填は注入ポンプによりノズル（図１８に符号６６で示す）を介して行われて、スチール強化プレート５８の貫通スロット６５を通して構造内部へセメントが挿入される。

ノズル６６のベースにはゴム板６７があり、注入時に貫通スロット６５を密閉して、コンクリートの飛び出しや有害な漏えいを防止する。

形成中の内部構造（成形構造コア）５２の短辺側は、これとは別に２つの対向する栓６８、６９によって密閉される。この栓は横漏れを防止し、コンクリートが乾燥した後に除去される。

コンクリートの充填とその乾燥が終わると、得られた内部構造５２（図１９に示す）は、リサイクルプラスチックとＥｏＬＴ（使用済みタイヤ）から得られたゴム砕片との混合物で構成される外側被覆シェル５１で覆われる。

特有の外形、寸法、およびデザインにしたがって、外側被覆シェルは２通りで作製することができる。
−図２０に全体を７２で表す係合システムで結合された上部７０と下部７１から成り、さらに構造組立て体に確固たる安定性を与える高強度接着剤で相互に接着された、組立型外側被覆５１。
−図２４及び図２５〜図２７に断面を示すような、接合部なしの均一な被覆が確保される、一体型外側被覆５１０。

図１９に示す内部構造（成形構造コア）を外側被覆シェル５１で覆うと、得られる鉄道枕木５０にはいくつかの溝５３があり、その特定の形状のおかげで、いわゆるＳＫＬ１４”Ｖｏｓｓｌｏｈ”又は”Ｓｃｈｗｉｈａｇ”タイプ又はそれに類似した、レールＲを直接敷設する弾性型締結システム６４のアングル案内板の支持に好適となっている。

製造プロセスは続き、ＳＫＬ１４”Ｖｏｓｓｌｏｈ”又は”Ｓｃｈｗｉｈａｇ”タイプ又はそれに類似した、レールＲの全締結システム（部材）６４を事前組立てすることで終了する。

本発明の複合鉄道枕木の別の実施形態においては、図２８と図２９に部分的に示すように、組立型外側被覆シェル１０１が、発電と電力網形成のための、全体を１０３で示した圧電システムを構造内に挿入可能であり、及び／又は集積型データ衛星通信システムを備えたレール下プレートの収納を可能とする。

したがってこの場合、本発明は発電と電力網形成のための圧電システム１０３を収納するように設計されている。

本発明の好適な実施形態によれば、成形構造コア１０２の、ゴム製でレールの下部分に配置される複合成形ブロック１０５、１０６は、図１０及び詳細を図１０ａで示したものとは異なるブロックモデルで置き換えられるので、これが可能となる。ここで、成形ブロック１０５、１０６は圧電システム１０３を収納するのに好適な空洞１０７を持っている。

この代替実施形態による、圧電システム１０３を有する複合鉄道枕木１００（図３１と図３２に示す）は、図３０に示す金属強化プレート１０８を備え、これは図５の強化プレート５８に対比して、各成形ブロック１０５、１０６の空洞１０７に配置される貫通穴１０９を持っていて、圧電ボタン１１０が外側被覆シェル１０１のレールの下部分の内部表面に直接接触するようになっている。

発電された電気は、外側被覆シェル１０１の上面１０１ａにつくられた配線空間１１２を介して、アキュムレータ（図示せず）と複合鉄道枕木１００とを接続するケーブル配線１１１によって外部アキュムレータへ伝送される。

本実施形態で説明した、圧電システム１０３を備える複合鉄道枕木１００の配線を可能とするために、前に説明した外側被覆シェル２や５１とは異なる、図３１と図３２に示した配線空間１１２を有する外側被覆シェル１０１が利用される。

本発明の複合鉄道枕木１００の外側被覆シェル１０１は、図３３と図３４にみられるように全体を１１５で示した集積型衛星データ通信システムを備えたプレート１１４を内包するのに好適な、レールの下部分に形成された特別の空間１１３を有することができる。

列車が通過することにより印加される圧力によって、衛星通信システムが起動され、それによって例えば以下のデータがリアルタイムで転送される。
・列車の速度
・列車の長さ
・車両数
・軌道状況
・２つの連続する列車間の距離
・２つの向い合う列車間の距離

この衛星データ通信システム１１５を有するレール下プレート１１４は、外側被覆シェル１０１の上面１０１ａ内に配置された配線空間１１６（これは複合鉄道枕木１１０とアキュムレータの接続を可能とする配線空間１１２と一致していても、してなくてもよい）により、図示されていないケーブル配線を介して、これも模式的には図示されてはいない外部信号中継器に接続される。

本発明の複合鉄道枕木は、これまでに説明した１、５０、１００は長さＬ_２が２４８．５０ｃｍ（図７参照）であるが、更に３つの異なる寸法（図６、８、９参照）に作ることができる。
−９５０ｍｍ又は１，０００ｍｍの狭軌の鉄道システム用の、長さＬ_１が１９９．７０ｃｍの枕木（図６）。
−最大軌道速度が１９０ｋｍ／ｈの、通常の鉄道、大都市鉄道及び路面鉄道システム用の、長さＬ_３が２３８．２０ｃｍの枕木（図８）。
−大輸送量及び軌道速度が２５０ｋｍ／ｈ超の高速鉄道システム用の、長さＬ_４が２６８．５０ｃｍの枕木（図９）。

上記のように本発明の複合鉄道枕木の寸法が変わると、例えば図１２に示した長さＬ_３が２３８．２０ｃｍの枕木、図１３に示した長さＬ_１が１９９．７０ｃｍの枕木に応じて、スチールの支持・収納プレートの寸法、および関連するＴ字型の外形硬化係合体の寸法が変化する。

上記のように本発明の複合鉄道枕木の寸法が変わると、複合成形ブロックの寸法も変化する。

さらに、上記のように本発明の複合鉄道枕木の寸法が変わると、図５又は図３０に示したスチール強化プレートの寸法も変化する。

上記のように本発明の複合鉄道枕木体の寸法が変わると、外側被覆シェル（前記の一体型と組立型のいずれであっても）の寸法もまた変化する。

既に述べたように、本発明の目的は鉄道軌道でもある。これは以下の図面では簡単にするために詳細には表示されていない。

鉄道用軌道は次のものを含む。
−平行かつ所定の軌間だけ相互に離間した、一対のレールＲ。
−相互に平行な直線方向を画定し、レール自体が画定する方向に対してほぼ直交となるように交差し、少なくとも主要部分がレール間に相互に離間して連続的に配置され、また基盤（砕石又はバラスト）上に密接して配置するのに好適である、符号１、５０又は１００で示した種類の複数の複合鉄道枕木。これらの複数の複合鉄道枕木１、５０又は１００はこれまでに説明した種類のものであり、それぞれが基本的に、・複合プラスチック材料から成る外側被覆シェル２、５１又は１０１と、・外側被覆シェル２、５１又は１０１に内包された少なくともコンクリートから成る材料で作られた成形構造コア３、５２又は１０１と、を備える。
−各レールＲを複合鉄道枕木１、５０又は１００に接続する、図１７の符号６４で示された種類の、事前組立された弾性型締結システム。

本発明によれば、外側被覆シェル２、５１又は１０１はその上外側面２ａ、５１ａ又は１０１ａには、事前組立された直接レール敷設方式の「Ｗ」弾性型締結システム６４のアングル案内板Ｇを支持するための、２つの個別で対向する溝群４又は５３がある。

上記の説明により、本発明の目的である複合鉄道枕木がその目的を達成し、前述した利点を得ることが理解される。

したがって本発明の複合鉄道枕木は、特定の外形、外観、重量、デザイン及び構造を有し、プレストレスト鉄筋コンクリートで全体が構成されているわけではないが、レールの直接敷設用の（機械的部材で形成された）「Ｗ」弾性型締結システム（例えばＳＫＬ１４”Ｖｏｓｓｌｏｈ締結システム”又は”Ｓｃｈｗｉｈａｇ締結システム”などとして周知の締結システム）を支持して、軌間が１，４３５ｍｍで、２５０ｋｍ／ｈをも超える高速及び／又は大輸送量路線に有利に使用される。

したがって、従来技術に対する本発明の複合鉄道枕木のいくつかの革新的特徴としては、以下のものがある。
・プラスチック材料、好ましくはプラスチック材料とＥｏＬＴ（使用済みタイヤ）から得られるリサイクルゴムの混合物からなる、シェル型となった外側被覆。
・レールの直接敷設用の「Ｗ」弾性型締結システム（専門用語でＳＫＬ１４”Ｖｏｓｓｌｏｈ”又は”Ｓｃｈｗｉｈａｇ”締結システムなどとして通常知られている）を支持するように準備された、特定の形状とデザインを有する一対の溝群を持つ外側被覆シェルの上外側面。
・発電と電力網形成を目的とした圧電システムを支持するように設計された、特定の構造、形状及びデザインを有する成形構造コア。
・集積型衛星データ通信システムを備えるレール下プレートを収納するように設計された、特定の構造、形状及びデザインを有する外側被覆シェル。

前述したプレストレスト鉄筋コンクリート製の、高速路線を対象とした同様な用途を有する鉄道枕木と比較して、本発明の複合鉄道枕木では、バラストの粉砕が劇的に減少し、列車の通過による軌道の横方向ずれに対する強度がかなり向上することが示唆される。

本発明の複合鉄道枕木にはまた、レール締結システムを工場で事前組立することによる、建設、改修及び保守作業における、組立のかなりの高速性と設置の迅速性とが備えられている。

最後に、本発明の実際の適用時に、詳細説明した材料、形状及び寸法は必要に応じて変更され、他の技術的相当物との置き換えがあり得ることは明らかであるので、本明細書に表現した本発明考案に固有の新規性の原理から乖離することなしに、関連する複合鉄道枕木に対して他のいくつかの変更がなされ得ることは明らかである。

以下の特許請求の範囲において言及する構成的特徴と技術には参照番号または記号が付随しているが、これらの参照符号は特許請求の範囲そのものの理解を向上させるためだけの目的で導入されたものであり、したがって、単なる例示であって、これらの参照符号で特定された各要素の解釈を制限する効果を全く持っていない。

Claims (17)

1. 複合鉄道枕木（１；５０；１００）であって、
   複合プラスチック材料から成る外側被覆シェル（２；５１；１０１）と、
   前記外側被覆シェル（２；５１；５１０；１０１）に内包された少なくともプレストレスト鉄筋コンクリートから成る材料で作られた成形構造コア（５２；１０２）と、
   を備え、
   前記外側被覆シェル（２；５１；５１０；１０１）は、２つのレール（Ｒ）の各々を前記複合鉄道枕木（１；５０；１００）に接続するための、事前組立された弾性型締結システム（６４）に付属するアングル案内板（Ｇ）の支持に好適な、２つの個別かつ対向する溝群（４；５３）を上外側面（２ａ；５１ａ；１０１ａ）に持ち、
   前記成形構造コア（５２；１０２）の前記材料は、前記プレストレスト鉄筋コンクリートに包埋された外形硬化係合体（６０）を具備したスチールを備える、
   ことを特徴とする、複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
2. 前記個別かつ対向する溝群（４；５３）は、前記外側被覆シェル（２；５１；１０１）の横対称軸（Ｙ）に関して互いに対称的に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
3. 前記複合プラスチック材料は、リサイクルされたプラスチック及びリサイクルされたゴムの少なくとも一方から成ることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
4. 前記リサイクルされたゴムには、車両の使用済みタイヤ（ＥｏＬＴ）の裁断により得られる、砕片、擦り切れた繊維、細粒などが含まれることを特徴とする、請求項３に記載の複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
5. 前記成形構造コア（５２；１０２）の前記材料は、前記プレストレスト鉄筋コンクリートに包埋される外形硬化係合体（６０）と、前記外形硬化係合体（６０）が溶接される折畳み式収納・支持シート（５９）と、の形状をしたスチールを備えることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の複合鉄道枕木（５０；１００）。
6. 前記成形構造コア（５２；１０２）の前記材料は、前記プレストレスト鉄筋コンクリートに包埋されて、前記プレストレスト鉄筋コンクリートに包埋された１つ以上のスチール棒（５７）で互いに接続された、一対の複合成形ブロック（５５，５６；１０５，１０６）の形状をした、プラスチック材料とリサイクルされたゴムの混合物を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の複合鉄道枕木（５０；１００）。
7. 前記外形硬化係合体（６０）のそれぞれは、前記一対の複合成形ブロック（５５，５６；１０５，１０６）の各々の対向する両側の少なくとも一方に形成された垂直係合溝（６３）に嵌合する案内歯（６２）を少なくとも対応する一方の側端に有することを特徴とする、請求項５に従属する請求項６に記載の複合鉄道枕木（５０；１００）。
8. 前記成形構造コア（５２；１０１）上に固定結合され、前記外側被覆シェル（５１；１０１）に内包された、金属強化プレート（５８；１０８）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の複合鉄道枕木（５０；１００）。
9. 前記金属強化プレート（５８；１０８）は、前記プレストレスト鉄筋コンクリートが前記折畳み式収納・支持シート（５９）内に注入されるときに通過に好適な複数の貫通スロット（６５）を有することを特徴とする、請求項５に従属する請求項８に記載の複合鉄道枕木（５０；１００）。
10. 前記外側被覆シェル（５１；５１０；１０１）の各側面は、「Ｓ」字型形状（５１’）を有し、かつ前記外側被覆シェルの下面（５１ｂ；５１０ｂ；１０１ｂ）は、バラストと前記複合鉄道枕木（５０；１００）との間の相互作用力を増大、改良させて、列車通過時の鉄道軌道の横ずれに対する強度増大への貢献に好適な網目構造（５１”）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の複合鉄道枕木（５０；１００）。
11. 前記外側被覆シェル（２；５１；１０１）は、結合システム（７；７２）と高強度接着剤で結合された上部（５；７０）と下部（６；７１）とで構成される組立て体であることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
12. 前記外側被覆シェル（５１０）は、ジョイントなしで確実に均一被覆を確保するのに好適な単体であることを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の複合鉄道枕木（５０）。
13. 前記成形構造コア（１０２）に結合されて前記レールの直下の前記外側被覆シェル（１０１）の内表面に直接接触していて、電気エネルギを製造してケーブル配線（１１１）を介して外部アキュムレータに伝送して電力網上で利用可能とするために、鉄道軌道上を列車が通過することにより前記複合鉄道枕木（１；５０；１００）に印加される圧力によって作動するのに適した、圧電型システム（１０３）を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
14. 前記圧電型システム（１０３）は、複合成形ブロック（５５，５６；１０５，１０６）の少なくとも１つの少なくとも上面（１０５ａ；１０６ａ）に形成された空洞（１０７）内に収納された電気接点（１１０）を備えることを特徴とする、請求項６に従属する請求項１１に従属する請求項１３に記載の複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
15. 前記外側被覆シェル（２；５１；１０１）に結合され、鉄道軌道上を列車が通過することにより前記複合鉄道枕木（１；５０；１００）に印加される圧力によって作動されて、少なくとも、列車速度、列車長さ、車両数、軌道状態、２つの連続する列車間の距離、及び２つの対向する列車間の距離、のデータをリアルタイムで送信するのに好適な衛星データ通信システム（１１５）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の複合鉄道枕木（１；５０）。
16. 前記衛星データ通信システム（１１５）は、前記外側被覆シェル（２；５１；１０１）の上面（２ａ；５１ａ；１０１ａ）内の空間（１１３）内に収納されたレール下プレート（１１４）に組み込まれ、配線ケーブルを介して外部信号中継器に接続されていることを特徴とする、請求項１５に記載の複合鉄道枕木（１；５０；１００）。
17. 平行で、所定の軌間だけ相互に離間した、一対のレール（Ｒ）と、
    相互に平行な直線方向を画定し、前記一対のレールが画定する方向と交差して、少なくとも主に前記一対のレール間に連続的に相互に離間して配置され、かつ基盤上に密接して配置するのに好適な、複数の複合鉄道枕木（１；５０；１００）であって、前記複合鉄道枕木（１；５０；１００）のそれぞれが、
    複合プラスチック材料から成る外側被覆シェル（２；５１；１０１）と、
    前記外側被覆シェル（２；５１；１０１）に内包された少なくともプレストレスト鉄筋コンクリートから成る材料で作られた成形構造コア（５２；１０２）と、
    を備える、複数の複合鉄道枕木と、
    前記一対のレールの各々を前記複合鉄道枕木（１；５０；１００）に接続する事前組立された弾性型締結システム（６４）と、
    を備え、
    前記外側被覆シェル（２；５１；１０１）は、前記事前組立された弾性型締結システム（６４）のアングル案内板（Ｇ）を支持する、個別で対向する２つの溝群（４；５３）を上外側面（２ａ；５１ａ；１０１ａ）に持ち、
    前記成形構造コア（５２；１０２）の前記材料は、前記プレストレスト鉄筋コンクリートに包埋された外形硬化係合体（６０）を具備したスチールを備える、
    ことを特徴とする、鉄道用軌道。
    

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