レールのしくみとは? レールの敷き方とは?

曲線の線路

列車が安全に、カーブを通れるように
線路とその上を走る車両とのあいだには、1つの決まりができています。

それは、カーブの部分では、幅1.067メートル
長さ4.6メートルの長方形のものが通れるように
レールの幅を広げなくてはいけないということです。

これをスラックと言い、そのカーブの様子によって
2ミリから30ミリまで、幅を広げています。

また、自転車やオートバイがカーブするとき
車体か内側に傾くように、列車も車体を傾けて曲がります。

もし傾けないと、外側に倒れてしまいます。
これは、カーブするときに遠心力がはたらいて外側にひっぱる力ができるからです。
それで列車は倒れないまでも、中の乗客や荷物がカーブの外側にひきつけられます。

そこで、カーブの線路では、内側のレールよりも
外側のレールを高くして列車を内側に傾け
外側にひきつけると力とつり合わせるようにしています。

外側のレールと内側のレールの差を、カントとよんでいます。
カーブの度合をあらわすのには、その曲線の半径を使います。

400メートル半径より2000メートル半径の曲線のほうが
カーブが緩やかで、スピードの速い列車を走らせることができます。

いままでの東海道本線では、いちばん急な曲線が400メートルでしたが
新幹線の曲線は、最小2500メートルの半径になっています。




レールのしき方

線路を新しく設計された地図にしたがって
線路の中心になるところに小さな杭をうち、場所を正確に決めます。

そして、土地の高低をならすために、低い場所にもり土をしたり
高いところを切り取ったりトンネルや鉄橋をつくります。
これを路ばんと言います。

路ばんができると、地面に砂利やわり石を熱くしいて、よくつき固めます。
こうしたところを、逆床と呼びます。

道床はレールから伝わる車両の重みをいちように路ばんに伝えるはたらきをします。

また、列車の音や振動が少なくなるようにしたり
水はけをよくして、まくら木の腐るのをふせいでいます。

そのうえに、まくら木をならべてレールをしき、いぬくぎでレールをとめます。
まくら木はレールの間隔を正確に保ち、道床に平均に重さを伝える役目をします。

まくら木には、ヒノキ・クリ・ナラなどが使われていますが
近頃では、レールとまくら木のあいだにゴム板を入れたり
木のかわりに、コンクリートのまくら木を多く使うようになりました。

レールのつぎめ

列車に乗っていると、コットンコットンという車の音が聞こえてきます。
これは、レールのつぎめに隙間があるからです。

この隙間があるために、温度が高くなってレールが伸びても
レールとレールが押し合って、曲がらないようになっています。

この隙間は、ちょうどレールの温度が
40度になったときなくなるように考えられています。

近頃では、レールの止め方を丈夫にして
レールの伸び縮みをおさえる方法ができたので
1本の長いレールにして使っている区間もあります。



レールの形

レールには、いろいろの形がありま
すが、ふつう底が平らで、Tを逆さにしたような平底レールが多く使われています。
レールにかかる車両の部分は、上と下に強く、中の部分には、あまりかかりません。

そのため、はじめは双頭レールが使われていましたが、
しだいに胴枠のところの細いものが使われるようになりました。

東海逆新幹線では平底レールをさらに強力にした、新しいレールが使われています。

線路の幅

世界中の鉄道のうち72パーセントまでが1.435メートルの幅の線路を使っています。
それで、この幅の線路を標準軌道と言い、これよりせまい線路を狭軌、
広い線路を広軌とよんでいます。

日本の国鉄の線路の幅は、1.067メートルで狭軌です。

また、東海道新幹線や山陽新幹線の線路の幅は、1.435メートルで慓凖軌道ですが、
日本では標準軌道をふくめて、広軌と言っています。

線路の幅は、正確には車輪が乗って走る部分から
16ミリ下がったところまでのあいだで
左右2つのレールのいちばん短い距離を測ります。

レールの摩擦

汽車の車輪がレールの上を転がりながら進むとき
レールと車輪のあいだには、滑り摩擦と転がり摩擦がはたらきます。

汽車が走るためにはレールと車輪とのあいだの
滑り摩擦を大きくしなければなりません。

レールが水や油でぬれているときは滑り摩擦が小さくなるので
レールに砂を言いて、動輪が空回りすることをふせぎます。

また、車輪とレールのあいだには、転がり摩擦がはたらいています。
この転がり摩擦は、車輪やレールが硬ければ硬いほど小さくなります。







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