レールグラインダー

レールグラインダー（またはレールグラインダー）は、摩耗した線路のプロファイルを復元し、凹凸を取り除くことで線路の寿命を延ばし、その線路を使用する列車の乗り心地を向上させるために使用される線路車両または列車の保守です。レールグラインダーは、レールの波状変形の修理対象となる線路の寿命を延ばすために開発されました。レールの研削は、変形や腐食を取り除くことで、線路の使用と摩擦による変形を止めるために行われるプロセスです。^[1]継続的に使用される鉄道線路では、波状変形や全体的な摩耗が発生する可能性が高くなります。レールグラインダーは、レールの波状変形がある場合、または線路に波状変形が形成され始める前に、線路を研削するために使用されます。主要な貨物列車の線路では、時間ではなくトン数間隔に基づいてレールグラインダーを線路保守に使用しています。^[2]大都市の交通システムと地下鉄では、頻繁に使用される線路によく見られる波状変形に対処するために、計画的なレール研削プロセスを使用し続けています。レール削正装置は、単一の自走式車両に搭載される場合もあれば、大規模なネットワークで使用される場合は乗務員の居住区を含む専用のレール削正列車に搭載される場合もあります。 100 個を超えることもある削正ホイールは、制御された角度に設定され、線路を正しいプロファイルに復元します。

この機械は20世紀初頭から北米やヨーロッパで使用されています。専門の鉄道保守会社によって製造されており、契約に基づいて運用されることもあります。

2000 年代初頭には、レール保守技術にいくつかの進歩が見られました。最も顕著なのは、プロファイルの精度と処理面の品質の利点が主張されているレールミリング列車による軌道再プロファイリングの導入です。ヨーロッパ、特にドイツで広く受け入れられている 2 番目の技術は、高速研削です。ミリングや他の研削列車のようにレールを再プロファイリングすることはできませんが、約 80 km/h の動作速度により、他の定期交通にほとんどまたはまったく影響を与えることなく、欠陥の除去と防止を実現できます。

ERICO社は、鉄道業界向けの保守ツールとして、手持ち式レールグラインダーとドリルを製造しています。ERICO社は、鉄道ドリルとレールグラインダーの動力源としてホンダの4ストロークエンジンを使用しています。レールグラインダーは、ボンドを取り付ける前のレールの準備に使用され、レールの準備、保守、修理が可能な多目的ツールとして機能します。^[3]

研削品質指数 (GQI) は、レールのプロファイルを測定するために使用されるソフトウェア ベースのテンプレートです。これにより、望ましいレール プロファイルを実際のレール プロファイルと比較できます。GQI ソフトウェアは、レール グラインダーの前後に取り付けられたレーザー ベースのハードウェアを使用します。レール グラインダーなどの軌道車両の保守にレーザー ベースのハードウェアを使用すると、作業員や請負業者は、研削の前後のレール プロファイルを正確に測定できます。GQI は、0 (低優先度) から 100 (高優先度) まで評価されます。研削品質ソフトウェアは、測定値を個別に記録して文書化し、グラインダーの各パスの前後で、線路上の各レールの GQI 評価を提供できます。GQI ソフトウェアを使用する利点は、研削後のレポートを作成できることです。このレポートは、プランナーが後で使用して、将来の研削プロファイルの優先順位付けと監視をさらに支援します。GQI レポートは、プロファイリングの一貫性に関する分析も提供し、研削操作によってレール プロファイルが一貫して改善されているか、悪化しているかを判断します。 GQIソフトウェアの使用により、レールグラインダーの有効性をリアルタイムで正確に評価することも可能となり、作業をより効率的に優先順位付けし、タイムリーに実行することが可能になる。^[4]

鉄道業界では、線路の保守および建設中に軌道車両の保守を長期間使用するとリスクがあります。一般的なリスクは、腰椎と脊椎終板の垂直軸と水平軸への過度の全身振動と衝撃への長時間曝露であり、脊髄損傷や脊椎構造の長期的損傷につながる可能性があります。米国産業衛生専門家会議は、全身振動の閾値を提案しており、特定のガイドラインも ISO-2631 規格に基づいていますが、軌道車両の保守に関する曝露閾値は広く公表または施行されていません。ACGIH-TLV は、全身振動を 8 時間以内に制限しています。欧州連合では、振動リスク研究の結果として、腰部の腰椎の構造的破損に関するリスク評価モデル (VibRisk モデル) が提案されました。VibRisk モデルは、運転者の姿勢を考慮した個々の腰椎レベルでの脊椎終板破損のより具体的なリスク評価を提供します。比較すると、VibRisk モデルを使用したリスク評価では、ISO-2631 Part 5 規格が示唆するよりも、さまざまな腰椎レベルでの椎体終板損傷のリスクが高くなっています。ISO-2631 Part 5 規格に欠けている、VibRisk が組み込んでいる主な要因は、振動や複数の衝撃にさらされたときの追加のストレス要因としてオペレーターの姿勢が認識されていることです。^[5]

レールの波立ちまたはレールの轟音は、時間の経過とともに線路と列車の車輪セットが接触することで発生する線路摩耗の一種です。このプロセスが始まると、時間の経過とともに指数関数的に悪化し始めます。線路間の車輪セットの接触によって発生する摩耗は、時間の経過とともに多くの谷と山の形になり、状況によってはレールの波立ちに発展する場合と発展しない場合があります。頻繁に使用され、継続的かつ一定の摩耗にさらされるレールには、レールの波立ちが発生します。レールの波立ちは波長で表されます。^[1]通常、波立ちの激しいレールでは、線路の上部が 20 mm から 200 mm 間隔で凹状に変形します。^[2]レールの波立ちが著しいと、線路の耐用年数が短くなるため、影響を受ける線路の交換が必要になります。レールの波立ちは、レールと列車の車輪が接線方向、垂直方向、軸方向に摩擦することによって発生します。^[2]摩耗による波状摩耗は、車輪と接触する下側のレールの摩擦によって発生します。過度の波状摩耗は、上側のレール、つまり外側のレールの波長で確認できます。^[2]レールの波状摩耗は、従来の炭素複合レールではなく、熱処理または合金化されたレールを使用することで制限または軽減できます。 ^[2]摩耗の推定傾向は、摩耗量を変化させるトラックと車輪セットの接触の変動を考慮して計算されます。高速車輪セットを使用すると、トラックのさまざまなラインの動的特性によって、さまざまな程度のレールの波状摩耗が発生する可能性があります。高速鉄道の線路の研究では、波状摩耗が発生しやすい4種類の線路（RHEDA 200、AFTRAV、STEDEF、および高性能バラストトラック）が調査され、検討された4つの線路のうち、バラストトラックはレールの波状摩耗が最も少なく、AFTRAVトラックは2番目に信頼性が高いことがわかりました。^[6]

一般的に、鉄道の波状変形の異なる波長の背後には、いくつかの異なる原因があることが認められています。^{[7] [8]}ある研究によると、特定の短波鉄道変形は、主にピンピン共振によって引き起こされ、レールは、周期的に配置された枕木の間に固定されているかのように、固定された梁として振動します。軽負荷の地下鉄の運行で一般的に見られる、高速で固定周波数の振動を引き起こす動的な列車と線路の相互作用と、枕木へのレールの固定によって引き起こされる反共振が、変形とレールの「轟音」波状変形を引き起こします。

レールの波状変形は、波状変形に対してより耐性のある材料組成のレールを選択することで防止できます。相対的に硬度の高い熱処理合金鋼レールは、ベッセマー鋼よりも相対的に硬度が高いため、最も耐性があります。ブリネル硬度が320 ～ 360 のレールが、波状変形に耐性のあるレールに最​​適です。^[9]列車は、交通システムのセクションやレールに波状変形が影響するのを防ぐために、線路上で速度を変えることがあります。 ^[9]波状変形は継続的に均一な摩擦によって引き起こされるため、列車の速度、方向、およびトン数を変えることは、レールの波状変形の進行を抑えるのに効果的です。^[2]地下鉄や主要な交通システムでは、列車の方向を変えることができないため、毎年または 2 年に 1 度のレール研磨プロセスの使用がより適切になります。

予防的なレール研磨は、レールの波状摩耗の兆候が現れる前に行われます。レールの波状摩耗の最初の兆候が研磨または整備されなければ、レールの波状摩耗は指数関数的に進行します。^[2]予防的な研磨は、摩擦による変形と線路の化学的劣化を取り除きます。^[1]定期的なレール研磨は、レールの轟音や短ピッチのレールの波状摩耗に対処するために行われる主な保守作業です。^[9]レール研磨作業は、レールの波状摩耗の発生を防ぐために定期的に行われます。貨物鉄道が継続的に使用されている場合、レール研磨車を同じ方向に長距離を横断する貨物線から降ろすことができます。 ^[2]レールの波状摩耗、つまり摩擦によって増加するレールの炭素成長は、指数関数的に進行します。^[2]

レールの波状摩耗は、地域社会の騒音苦情の対象になることがよくあります。多くの場合、波状トラックの振動は次第に悪化し、摩擦と金属同士の接触が増加します。レールの波状摩耗による騒音苦情は、都市部や郊外のコミュニティでよく見られ、列車が中速で走行しているときに最も多く発生します。^[2]これはショートピッチコルゲーションと呼ばれることが多く、コミュニティの反応の大部分を占めています。^[9]交通システムのレールの波状摩耗によって引き起こされる大きく不快な振動は、交通システムの乗客と鉄道が交差する地域社会の両方に影響を及ぼします。ショートピッチコルゲーションは、通常の線路の摩擦よりもはるかに大きな騒音を発生し、その音は約 500 ～ 800 ヘルツです。^[9] ショートピッチコルゲーションは、定期的なレール研磨メンテナンスが行われていない、またはめったに使用されていない鉄道で最もよく見られます。レール支持剛性はショートピッチコルゲーションと直接相関しています。

• 欧州連合における研究プログラム、2002-2006