この記事でわかること
- 鉄道バラスト・砕石を空気搬送できる可能性
- ジェクターによる砕石搬送の仕組み
- JR東海によるJT125を使用した実地検証事例
- バラスト搬送で確認したい粒径・形状・含水状態
- 搬送距離・高低差・曲がりによる影響
- 砕石搬送で重要になる摩耗対策
- 必要なコンプレッサーを考えるポイント
- 「搬送できる」と「保線工事で実用になる」の違い
- 実際のバラストによる搬送テストで確認したい項目
はじめに
「鉄道のバラストは空気搬送できるのか？」
「砕石のような大きくて重い材料でもジェクターで吸えるのか？」
「何m先まで搬送できるのか？」
「今使っているコンプレッサーで動かせるのか？」
鉄道の保線作業や道床取替工事で空気搬送を検討すると、このような疑問が出てくると思います。
空気搬送というと、
粉体
細かな粒体
軽量物
などを搬送する設備というイメージがあるかもしれません。
しかし、対象物と設備条件が合えば、
バラスト・砕石のような粒径が大きく、重量のある対象物についても空気搬送を検討できます。
実際に、雑誌『新線路』2022年4月号掲載のJR東海「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」では、道床取替工事で発生する砕石を空気搬送機「ジェクター」で吸引・搬送する方法が検討され、実地検証が行われています。
一方で、
「鉄道バラストだからジェクターで搬送できる」
と一括りに判断することはできません。
実際の搬送可否や処理能力は、
粒径
形状
重量
含水状態
搬送量
ホース径
搬送距離
高低差
曲がり
コンプレッサー能力
などによって変わります。
そのため、鉄道バラストの空気搬送を検討する場合には、
「実績があるか」
だけではなく、
「自社の現場で発生するバラストを、必要な条件で搬送できるか」
を確認することが重要です。
本記事では、鉄道バラスト・砕石をジェクターで空気搬送する場合に確認したいポイントを詳しく解説します。
鉄道バラスト・砕石も空気搬送を検討できる
空気搬送は、空気の流れを利用して対象物をホース・配管内で移動させる方法です。
一般的には、
対象物
↓
吸引
↓
搬送機
↓
ホース・配管
↓
排出場所
という流れになります。
バラスト搬送では「吸引＋運搬」を一連の工程にする
道床取替工事で考えると、
道床から既設バラストをかき出す
↓
吸引ホースから吸引
↓
空気搬送機
↓
搬送ホース
↓
搬出場所へ排出
という使い方です。
人が砕石を持って移動する必要を減らす
従来、
砕石を集積
↓
一輪車へ積み込み
↓
人が運搬
↓
搬出場所へ排出
としていた工程の一部を、
砕石を吸引
↓
ホース内を搬送
↓
搬出場所へ排出
へ置き換える考え方です。
空気搬送機「ジェクター」とは？
エコ・ワークが取り扱う「ジェクター」は、
お手持ちのコンプレッサー（圧縮空気）と接続するだけで、吸引・搬送・投入・排出（散布）を1台で行える空気搬送機
です。
本体内部はシンプルなストレート構造となっており、モーターや回転羽根などの駆動部を持ちません。
砕石を本体内部へ溜める設備ではない
ジェクターは、
吸引
↓
本体へ貯留
↓
満杯になったら移動
という設備ではありません。
対象物を吸引しながら、
そのまま排出側のホース・配管へ送る
ことができます。
鉄道保線では発生砕石を離れた場所へ搬送
例えば、
施工箇所
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
30m先の搬出場所
という構成を検討できます。
これによって、人や一輪車が砕石と一緒に施工箇所と搬出場所を往復する工程を減らせる可能性があります。
実際にJR東海の道床取替工事で検証されている
鉄道バラストをジェクターで搬送する方法については、実際の鉄道工事で検証された事例があります。
雑誌『新線路』2022年4月号掲載のJR東海
「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」
では、東海道本線の道床取替工事における省力化工法の検討・実地検証が報告されています。
従来は発生砕石を人力で集積・運搬
同記事で紹介されている従来工法では、
道床掘削
↓
発生砕石の集積
↓
一輪車による運搬
↓
バックホウ等による積み込み
などの工程がありました。
そこで、発生砕石の取り扱いを含む工程の省力化が検討されています。
砕石をジェクターで直接吸引・搬送
検討された新しい工法では、
発生砕石
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
搬出側
という方法が採用されています。
つまり、
「砕石を人が運ぶ」のではなく、「砕石をホース内で移動させる」
という考え方です。
実地検証ではJT125を使用
『新線路』2022年4月号の記事で報告された実地検証では、
ジェクター「JT125」
が使用されています。
事前試験では粒径約20～60mmの砕石
同記事では、実地検証へ進む前の検討として、
粒径約20～60mmの砕石
を用いた試験が行われています。
そして、その検討結果などを踏まえて実地検証が行われています。
搬送側ホース延長30mで実地検証
実地検証では、
搬送側ホース延長30m
での使用が報告されています。
つまり、
発生砕石
↓
JT125
↓
搬送側ホース30m
↓
搬出側
という条件で実際の道床取替工事に使用されています。
従来8人工から新工法5人工
さらに同記事では、
従来工法：8人工
新工法：5人工
となり、
3人工削減
という実地検証結果が報告されています。
この実績から分かること
ここで重要なのは、
「JT125なら鉄道バラストを必ず30m搬送できる」
ということではありません。
また、
「ジェクターを導入すれば必ず3人工減らせる」
という意味でもありません。
これらは、
『新線路』2022年4月号掲載のJR東海の記事で報告された、特定の対象物・設備・施工条件における検証結果
です。
重要なのは「実際の鉄道バラストで使用された事例がある」ということ
一方で、
「砕石のような対象物に空気搬送という方法を検討できるのか？」
という疑問に対しては、
実際の道床取替工事において発生砕石をジェクターで吸引・搬送した検証事例がある
ことは、設備検討の参考になります。
そのうえで、
自社のバラスト
自社の施工条件
自社が必要とする搬送能力
に対応できるかを個別に確認します。
バラスト搬送で最初に確認したいのが「粒径」
砕石をジェクターで搬送するときに重要なのが、
粒径
です。
平均粒径だけでは判断しない
例えば、
平均40mm
だったとしても、
実際には、
20mm
30mm
40mm
50mm
70mm
など、さまざまな大きさの砕石が混在している可能性があります。
最大粒径を確認する
特に重要なのが、
最大粒径
です。
ホース径やジェクター内部を通過できない大きな対象物が混入していれば、閉塞などの原因になる可能性があります。
実際の砕石を確認することが重要
そのため問い合わせ時には、
「バラストは○○mmです」
という情報だけではなく、
実際のバラストの写真
最大サイズ
代表的な砕石
などがあると検討しやすくなります。
形状も搬送性に影響する
砕石は球形ではありません。
例えば、
角張ったもの
細長いもの
平たいもの
不定形なもの
などが混在します。
同じ最大粒径でも通過性が異なる可能性
例えば、
50mm程度の丸い対象物
と、
長辺50mmの細長い砕石
では、ホース内部での動きが異なる可能性があります。
そのため、
粒径だけではなく実際の形状まで含めて判断する
ことが重要です。
重量・嵩密度も確認
対象物が重くなるほど、搬送に必要なエネルギーも大きくなります。
そのため、
砕石の種類
粒径
嵩密度
などを確認します。
「吸えるか」だけではなく「必要量を運べるか」
例えば、
砕石を1個吸引できた
としても、それだけで道床取替工事に使用できるとは判断できません。
重要なのは、
必要な時間内に必要な量を搬送できること
です。
搬送量を確認する
例えば、
1時間あたり何m³
1時間あたり何t
を処理する必要があるのかを確認します。
工事工程に追いつく能力が必要
例えば、
道床掘削
↓
砕石発生
の速度より、
ジェクター
↓
砕石搬送
の速度が大幅に遅ければ、発生砕石が施工箇所へ溜まります。
「搬送可能」と「実用可能」は違う
そのため、
搬送可能
砕石を吸引してホース内を通せる。
実用可能
施工工程に必要な処理能力で安定して搬送できる。
という2段階で考える必要があります。
含水状態も重要
実際の鉄道保線現場では、対象物が常に完全な乾燥状態とは限りません。
砕石が湿っている場合には、乾燥状態とは搬送性が変化する可能性があります。
細粒分と水分が混ざった状態にも注意
例えば、
砕石
＋
細かな土砂
＋
水分
が混ざっている場合です。
このような状態では、
付着
固結
閉塞
などの可能性も考慮する必要があります。
できるだけ現場と同じ状態でテストする
乾燥した新品の砕石だけをテストして、
「搬送できる」
と判断しても、
実際の現場では、
湿っている
細粒分が混ざっている
異物が混ざっている
という可能性があります。
そのため、
実際に道床から発生する状態に近いバラストでテストする
ことが重要です。
次に確認したいのが搬送距離
鉄道保線では、
施工箇所
↓
搬出場所
が離れている場合があります。
この距離によって必要な設備条件が変わります。
吸引側と排出側を分けて考える
ジェクターの搬送距離を考える場合、
吸引側
＋
排出側
を単純に合計するのではなく、それぞれ分けて考えます。
基本は吸引側を短くする
ジェクターでは、
吸引側をできるだけ短くし、長い距離は排出側で確保する
構成が基本です。
吸引側については5m程度を一つの目安として推奨しており、現場条件によっては10m程度で使用されているケースもあります。
例えば30m先へ搬出したい場合
施工箇所
↓
吸引ホース3m
↓
ジェクター
↓
搬送ホース30m
↓
搬出場所
という構成を検討します。
ジェクター本体を施工箇所に近づける
つまり、
ジェクターを遠くに置いて長い吸引ホースで吸う
よりも、
ジェクターを対象物の近くへ配置し、排出側ホースを長くする
という考え方です。
長距離搬送の実績もあるがバラストへそのまま適用しない
ジェクターは対象物や設備条件によって、排出側で水平200m程度の長距離搬送や、垂直方向への搬送が可能な場合があります。
しかし、
この数値を鉄道バラストへそのまま当てはめることはできません。
バラストのような重量・摩耗性のある対象物では、実際の粒径・搬送量・コンプレッサー・ホース径などを含めて個別に確認する必要があります。
高低差も搬送条件を左右する
例えば、
施工場所
↓
30m水平搬送
↓
排出
と、
施工場所
↓
30m水平搬送
＋
5m上昇
↓
排出
では条件が異なります。
垂直方向へ持ち上げる場合は負荷が増える
特に重量のある砕石を上方向へ搬送する場合には、水平搬送とは異なる条件になります。
そのため、
水平距離
垂直距離
をそれぞれ確認します。
ホースの曲がりも重要
鉄道保線現場では、
施工箇所
↓
障害物を回避
↓
搬出場所
といったルートになる場合があります。
曲がりが増えると搬送抵抗も増える
砕石はホース内部を高速で移動します。
曲がり部分では、
砕石
↓
ホース内壁へ衝突
するため、搬送抵抗や摩耗への影響が大きくなる可能性があります。
距離だけを伝えるのではなくルートも確認
例えば、
「30m搬送したい」
だけではなく、
30m
曲がり3箇所
高低差5m
というように、実際の搬送ルートを確認します。
バラスト搬送では摩耗対策が重要
鉄道バラストのような硬い砕石を空気搬送する場合、
摩耗
は重要な確認項目です。
ジェクターでは排出部が最も摩耗しやすい
摩耗性の高い対象物を搬送すると、
排出部が最も摩耗しやすい
部分になります。
セラミック補強耐摩耗ホースを使用
摩耗対策として、
排出部へ接続するセラミック補強耐摩耗ホース
を使用する方法があります。
曲がり部分も確認
さらに、
搬送ホースの曲がり
接続部分
対象物が衝突しやすい場所
などについても摩耗状態を確認します。
「搬送できた」だけで耐久性を判断しない
例えば短時間のテストで問題なく搬送できても、
実際の工事では、
数時間
数日
複数現場
と使用する可能性があります。
そのため、
搬送可否
だけではなく、
継続使用した場合の摩耗・交換頻度・保守性
も含めて検討することが重要です。
コンプレッサー能力は非常に重要
ジェクターは圧縮空気を利用して作動します。
そのため、
JT125を用意する
↓
ホースをつなぐ
↓
使用できる
というわけではありません。
必要な圧縮空気を供給する
ジェクターの性能を発揮するためには、
必要な圧力
必要な空気量
を確保できるコンプレッサーが必要です。
エアー配管・ホースも含めて確認
コンプレッサー能力が十分でも、
コンプレッサー
↓
細いエアーホース
↓
長距離
↓
ジェクター
となれば、ジェクター側で必要な圧縮空気を確保できない可能性があります。
コンプレッサーだけの馬力で判断しない
確認したいのは、
- コンプレッサー能力
- 圧力
- 吐出空気量
- エアーホース径
- エアーホース長
- ジェクターまでの供給経路
などです。
既存のコンプレッサーを利用できる場合もある
現場や設備に十分な能力を持つコンプレッサーがある場合には、既存設備を利用できる可能性があります。
ただし、
「コンプレッサーがある」
だけでは判断できません。
実際の能力や配管条件を確認する必要があります。
JT125を選べばよいとは限らない
JR東海の実地検証ではJT125が使用されています。
しかし、
鉄道バラスト＝JT125
と機械的に選定するものではありません。
対象物や必要搬送量などを確認したうえで、設備構成を検討する必要があります。
排出側の飛散にも注意
空気搬送では、対象物が搬送ホースから排出されます。
砕石の場合には、
砕石そのもの
細かな粒子
粉じん
などが飛散しないように検討する必要があります。
排出方法まで含めてシステムを考える
例えば、
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
そのまま開放排出
だけではなく、
排出先
養生
防護
回収方法
まで含めて検討します。
周辺設備への影響も確認
鉄道保線現場では、
レール
まくらぎ
軌道設備
電気設備
信号設備
その他周辺設備
などへの影響も考慮する必要があります。
実際の運用については、鉄道事業者・施工会社の安全基準や施工条件に従って個別に検討します。
バラスト搬送可否を判断するチェックポイント
鉄道バラストの空気搬送を検討する場合には、まず次の条件を整理します。
① 粒径
平均粒径と最大粒径。
② 形状
角張り、長さ、扁平な砕石など。
③ 重量・嵩密度
対象物の重量条件。
④ 含水状態
乾燥、湿潤など。
⑤ 混入物
土砂、細粒分、異物など。
⑥ 必要搬送量
時間あたり、施工区間あたりの処理量。
⑦ 吸引距離
対象物からジェクターまで。
⑧ 排出側搬送距離
ジェクターから搬出場所まで。
⑨ 高低差
上方向・下方向への搬送距離。
⑩ 曲がり
ホースルート上の曲がり数や角度。
⑪ ホース径
砕石サイズに対応できる径。
⑫ コンプレッサー
圧力・空気量・供給経路。
⑬ 必要な施工能力
現在の工事工程に追いつける搬送量。
この情報だけで判断できない場合もある
対象物が、
粉体
均一なペレット
などであれば、条件からある程度予測できる場合があります。
しかし、鉄道バラストのような、
不定形
粒径差がある
重量がある
摩耗性が高い
対象物では、実物確認が特に重要です。
最終的には実物による搬送テストを推奨
エコ・ワークでは、ジェクターを検討する場合、
実際に搬送したい対象物を使用した搬送テスト
をおすすめしています。
粉体・粒体は粒径・比重・含水率・付着性・摩耗性などによって搬送性が変わるため、実物を使った確認が有効です。
鉄道バラストなら実際の発生砕石を使用
可能であれば、
新品の砕石
だけではなく、
実際の道床取替工事で発生する砕石
を使用します。
なぜ発生砕石でテストするのか？
実際の発生砕石には、
粒径差
摩耗した砕石
細粒分
水分
異物
などが含まれる可能性があります。
そのため、実際の施工状態に近い対象物で確認した方が、導入後の搬送状態を判断しやすくなります。
搬送テストでは「吸えるか」だけを見ない
テストでは、
「砕石がジェクターを通過した」
だけで終わらせないことが重要です。
確認① 安定して吸引できるか
連続して対象物を供給しても吸引できるか。
確認② 最大粒径が通過できるか
実際に混入する大きな砕石が問題なく通過できるか。
確認③ 必要な搬送量が出るか
道床取替工事の工程に必要な処理能力を確保できるか。
確認④ 必要距離まで搬送できるか
例えば、
10m
20m
30m
など、実際の施工条件を想定して確認します。
確認⑤ 高低差・曲がり
可能であれば、実際の現場に近い搬送ルートを再現します。
確認⑥ 摩耗
ジェクター排出部やホースにどの程度摩耗が発生するか確認します。
確認⑦ 排出状態
砕石の飛散や粉じんの状態も確認します。
確認⑧ 必要なコンプレッサー
どの程度の圧力・空気量が必要になるか確認します。
さらに現在の施工方法と比較する
搬送テストで使用可能と判断できたら、
現在の施工
↓
ジェクター導入後
を比較します。
現在の工程
例えば、
道床掘削
↓
砕石集積
↓
一輪車積み込み
↓
一輪車運搬
↓
搬出
です。
ジェクター導入案
道床掘削
↓
砕石かき出し
↓
ジェクターで吸引
↓
ホース搬送
↓
搬出
とします。
比較する項目
- 必要人数
- 作業時間
- 運搬回数
- 施工量
- 準備時間
- ホース敷設時間
- 撤去時間
- コンプレッサー準備
- 消耗品・摩耗
- 作業員の身体的負担
などです。
「搬送できる」だけでなく「省力化できる」まで確認する
設備導入の目的は、
砕石を吸うこと
ではありません。
道床取替工事の工程を改善すること
です。
そのため、
搬送テスト
＋
施工工程分析
を組み合わせて検討することが重要です。
まず写真・動画から検討することも可能
「いきなり搬送テストをするほど検討が進んでいない」
という場合には、まず現場条件を整理します。
例えば、
バラストの写真
現在の施工動画
搬送ルートの写真
簡単な現場図
などがあると検討しやすくなります。
問い合わせ時にあると検討しやすい情報
- 実際のバラスト・砕石の写真
- 平均粒径
- 最大粒径
- 含水状態
- 発生砕石量
- 必要な搬送量
- 現在の施工方法
- 現在の作業人数
- 吸引場所
- 希望する排出場所
- 水平搬送距離
- 高低差
- 曲がり
- 使用可能なコンプレッサー
- 現場写真・動画・図面
すべて揃っていなくても構いません。
「このバラストは吸える？」という段階からご相談ください
例えば、
「20～60mm程度の砕石を搬送したい」
「最大粒径が大きいが対応できるか知りたい」
「30m先まで搬出したい」
「高低差のある場所まで送りたい」
「湿ったバラストでも使えるか確認したい」
「既存のコンプレッサーを利用したい」
「一輪車運搬を減らせるだけの処理能力が出るか知りたい」
「JT125が自社現場に適しているか確認したい」
といった段階からでも構いません。
空気搬送機「ジェクター」の詳細
ジェクターの構造・機種・搬送能力・使用事例については製品ページでも紹介しています。
→ 空気搬送機「ジェクター」の詳細はこちら
まとめ
鉄道バラスト・砕石についても、対象物と設備条件が合えば、
空気搬送機「ジェクター」による吸引・搬送を検討できます。
実際に、雑誌『新線路』2022年4月号掲載のJR東海「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」では、道床取替工事で発生する砕石をジェクターで吸引・搬送する工法が検討・実地検証されています。
同記事では、
ジェクター：JT125
事前試験：粒径約20～60mmの砕石
実地検証：搬送側ホース延長30m
という条件が報告されています。
さらに実地検証では、
従来工法：8人工
新工法：5人工
となり、
3人工削減
という結果も報告されています。
ただし、これらは同記事で報告された特定の条件における結果です。
鉄道バラストであれば、
必ず搬送できる
必ず30m搬送できる
必ず3人工削減できる
JT125を選べばよい
という意味ではありません。
実際の搬送可否・搬送能力は、
- 粒径・最大粒径
- 形状
- 重量・嵩密度
- 含水状態
- 細粒分・異物
- 必要搬送量
- ホース径
- 搬送距離
- 高低差
- 曲がり
- コンプレッサー能力
- 施工環境
などによって変わります。
また、バラストのような摩耗性の高い対象物では、
排出部が最も摩耗しやすいため、排出部へ接続するセラミック補強耐摩耗ホースなどによる摩耗対策
も重要です。
そして、最終的に重要なのは、
「バラストが吸えるか？」
だけではありません。
「実際の道床取替工事に必要な速度で安定して搬送でき、人力による集積・積み込み・運搬工程を減らせるか？」
まで確認することです。
そのためエコ・ワークでは、実際の対象物による搬送テストをおすすめしています。
「自社で使用しているバラストを搬送できるか確認したい」
「発生砕石を30m先まで送りたい」
「現在のコンプレッサーを利用できるか知りたい」
「一輪車運搬を置き換えられるだけの能力が出るか試したい」
「JT125を実際の道床取替工事で検討したい」
という場合には、お気軽にお問い合わせください。
設備導入や設備改善をご検討中の方は、お気軽にお問い合わせください。
実際のバラスト・砕石、粒径、含水状態、発生量、搬送距離、高低差、ホースルート、必要処理能力、コンプレッサー等を確認し、必要に応じて実物による搬送テストを行いながら、現場条件に適した設備構成をご提案いたします。
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参考資料
紺林慶太「東海道本線における新たな道床取替工法の確立」『新線路』2022年4月号
※本記事では、上記資料で公開されている実地検証結果・技術的事実を参考情報として紹介しています。雑誌記事の本文・写真・図・グラフ・表等の転載は行っていません。