铺设在铁轨下方的长方形黑色板状物是合成橡胶制成的“铁轨垫板”，具有缓冲来自列车的冲击的作用。随着支撑铁轨的枕木和碎石（道碴）逐渐被混凝土板替代，最近，这种垫板的重要性越来越高。铁轨垫板面临的问题是，在寒冷地区低温环境下容易变硬。因此，为了使新干线能延伸到北海道，日本铁道综合技术研究所采用了乙烯-丙烯-二烯橡胶（EPDM）、苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）等低温特性优良的材料来制作垫板，此外，还对橡胶本身做了一项改进。究竟是什么改进呢？

  铁轨铺设在道碴上的时候，道碴发挥缓冲的作用。但在最近，为了提高可维护性，直接在混凝土板上安装铁轨的板式轨道越来越多。虽然在混凝土板的下方会铺设弹性材料，但铁轨垫板更容易发挥缓冲性能，也比较容易进行调整。

  用弹簧常数（移动单位位移需要的力）来说，过去的铁轨垫板的硬度是60MN/m左右，最近需要的则是硬度30MN/m左右的更加柔软的垫板。尤其是新干线，由于行驶速度快，因此必须要有良好的缓冲性能。但在寒冷地区，冬季的严寒会令铁轨垫板的弹簧常数增加。直接使用低温特性优良（发生硬化的玻璃化温度低）的EPDM和SBR也不能保证所需的弹簧常熟。解决措施是使材料发泡。

  从图1的电子显微镜照片能看到发泡的情形。室温环境下，发泡EPDM、发泡SBR的弹簧常数均为30MN/m左右，即使温度降低到-20℃，也只会增加到45MN/m。在使平衡锤坠落到铁轨上来检测铁轨垫板下方受力情况的试验（冲击响应试验）中，经过发泡的开发品在-10℃时，也能保持与现有无发泡产品在+10℃时等同的缓冲性能。

  图1：发泡EPDM（a）与发泡SBR（b）的扫描电子显微镜照片。分布着直径为几十～100μm左右的气泡。EPDM的发泡倍率为1.38，SBR为1.31。

  现有产品为了降低弹簧常数，采用的是在正反两面设置很多沟槽、使之容易变形的方式。但沟槽的效果有限，这是因为，当沟槽的深度和宽度超出一定程度后，整体的强度会下降，为了弥补这一点，厂家反而会采用硬质橡胶，起到反作用。

  使材料发泡后，橡胶垫受力时各个气泡会逐渐缩小，使整块垫板变形的余地增加。从有限元分析的结果来看，带沟槽的现有产品的应力集中在沟槽处，而经过发泡的开发品的应力分布均匀（图2）。

  图2：利用有限元分析对材料结构进行分析的结果。（a）是经过发泡的开发品，（b）是在正反面形成交错沟槽形状的现有产品。现有产品的应力集中在沟槽深处，而开发品的应力均匀。颜色代表相对数值，开发品的应力的最大值小于现有产品

  SBR的发泡技术与无钉防滑轮胎使用的技术属于同一体系，EPDM发泡技术是新开发的。这种铁轨垫板由新日本ESLITE公司（总部：东京）制造。（作者：木崎健太郎，日经技术在线！供稿）