レール溶接の異なる種類

レールの安全性は直接その性能に影響し、鉄道ネットワークが貿易や通信の伝達において果たす役割を考慮すると、その安全性と信頼性を確保することは極めて重要です。レール溶接は、鉄道ネットワークの安全性を確保するだけでなく、その性能を大幅に向上させる重要な作業の一つです。用途、現場のレイアウト、条件に基づいて、効果を最大化するために様々な溶接方法が採用されています。本ブログ記事では、溶接の種類と、それぞれが鉄道産業で果たす役割について詳細に掘り下げます。.

レール溶接入門

レールセグメントを接続するには、主に2つの方法がある：レール継手と溶接レールである。レール継手（フィッシュプレートまたはジョイントバーとも呼ばれる）は、レールボルトやスパイクでレールセグメントを接続する伝統的な手法である。一方、レール溶接は現代的な手法であり、レールセグメントを溶接して連続した軌道を形成する。このため、この手法は連続溶接レール（CWR）とも呼ばれる。従来のレール継手は、時間の経過とともに鉄道の安全性と運行に問題を引き起こすため、レール溶接は代替ソリューションとして普及している。.

レールを溶接することで、線路の寿命が延び、メンテナンスの必要性が最小限に抑えられます。さらに、レール溶接はレール「カチカチ音」、振動、クリープを大幅に低減し、レールをこれまで以上に効率的で信頼性の高いものにします。しかし、不適切かつ不十分なレール溶接は、さらなる問題を引き起こすだけでなく、既存の問題を悪化させ、鉄道の安全性を損なう可能性があります。ここで疑問が生じます：レール溶接が要求される品質を満たしていることを、どのように確認すればよいのでしょうか？その方法を探ってみましょう。.

レール溶接部の検査とその鉄道安全における重要性

レール溶接が適切に行われない場合、または使用された方法がレールの状態に適していない場合、亀裂、損傷、衝突などの潜在的な欠陥が生じる可能性があります。レール溶接方法が適切であり、正しく実施されることを保証するための様々な解決策が利用可能です。視覚検査（従来型または自動）は、一般的な方法の一つです。非破壊検査レール溶接部の検査方法。しかしこの方法はそれほど信頼性が高くない。浸透探傷試験、放射線透過試験、磁粉探傷試験は、レール溶接部を検査し、合格か否かを確認するために用いられる他の効率的な非破壊検査法である。.

しかしながら、渦電流探傷試験と超音波探傷試験は、レール溶接部の検査や潜在的な欠陥の特定において重要な役割を果たす、最も信頼性の高い非破壊検査法である。レーザー測定は、レール溶接継手を効率的に検査するために用いられる別の非破壊検査法である。これにより、線路の特性と安全性が確保される。さらに、異なる種類のレール溶接は、その方法やレールの材質、種類、状態に基づいて、異なる品質レベルを提供する。以下に、最も一般的なレール溶接方法とその利点・課題を挙げる。.

レール溶接の異なる種類

レール溶接の種類は多くの要因に依存する。レール溶接の用途は、溶接方法の選択において重要な要素となる。例えば、現場溶接（オンサイト溶接）で使用される方法は、工場溶接（工場環境）で使用される方法とは異なる必要がある。その他、現場のレイアウトや状況、要求される溶接品質、レール材質、予算、工期なども、レール溶接方法の決定要因となります。最も一般的なレール溶接の種類は以下の通りです：

テルミット溶接 テルミットレール溶接は、最も伝統的で一般的なレール溶接方法の一つであり、アルミニウムと酸化鉄の混合物による化学反応を利用して極度の熱を発生させることを指す。発生した熱で両端のレールを溶かし、専用金型を用いて接合する。この方法は現場溶接や補修に適しており、特に線路交換がコスト高となる状況において、費用対効果・耐久性・簡便性から有用である。ただしテルミット溶接は時間がかかり、作業者が熟練技術を持たない場合、品質基準を満たせない。.
ガス圧溶接 ガス圧溶接は、酸素とアセチレン（酸素アセチレン）の反応によるガス炎でレール両端を加熱し、可塑性を高める別のレール溶接法である。その後、軟化したレールに圧力を加え鍛造することで、継ぎ目のない接合を実現する。ガス圧溶接は現場溶接に適しているが、高コストかつ時間のかかる工程を伴う特殊な装置を必要とする。追加の溶加材を使用せずに二本のレールをシームレスかつ強固に接合できるため、レール溶接法の中でも最良の手法の一つとなり得る。.
電気アーク溶接 電気アーク溶接は、鉄道業界における建設および保守プロセスの両方で使用できる汎用性の高い方法である。この方法では、電気アークから発生する熱がレール端部と電極の両方を溶かし、それらを成形して互いに接合する準備を整える。電気アーク溶接は保守・建設両方の用途に加え、様々な種類のレールにも適用可能です。この方法は費用対効果に優れ、高品質な溶接部を生成します。ただし、溶接部の割れを防止するためには、予熱処理と電気アーク溶接の全工程を適切に実施することが極めて重要です。.
フラッシュバット溶接 フラッシュバット溶接（抵抗溶接とも呼ばれる）は、電気抵抗を利用して2つのレール断片を接合する一般的な方法である。2つのレール端部の隙間に強力な電流を流すことで電気抵抗が発生する。この電気抵抗から生じる熱によりレール端部がわずかに溶融する。適切な温度に達した時点で、二つのレール片を圧着することで接合部を形成する。この方法を適切に実施するには、専用設備と熟練した作業員が必要である。フラッシュバット溶接は効率的な方法であり、長期的な耐久性が認められている。.
レーザー溶接 レーザー溶接は先進的な手法として、最先端技術を用いてレールセグメントを接合する。この方法では高出力レーザーを用いてレール両端を溶融・接合する。レーザー溶接は環境に優しいが費用のかかる手法であり、滑らかで耐久性のある溶接部を得るためには熟練した作業員による実施が必須である。.

どのレール溶接方法が優れているか：包括的な比較

溶接は保守と建設の両方において重要な工程である。連続した軌道を形成することで、溶接は鉄道の安全性を最大化し、その運行に直接影響を与える。したがって、適切なレール溶接方法の選択は極めて重要である。レール溶接方法は、レールの状態、用途、種類、材質によって異なる。予算や所要時間も、レール溶接方式を選択する際に考慮すべき主要な要素である。下表は、用途・溶接品質・耐久性・コスト・所要時間に基づいて、各種レール溶接方法を包括的に比較したものである。.