JP2000081418A - Stress sensor plate for electric railroad rail - Google Patents

Stress sensor plate for electric railroad rail

Info

Publication number
JP2000081418A
JP2000081418A JP25069398A JP25069398A JP2000081418A JP 2000081418 A JP2000081418 A JP 2000081418A JP 25069398 A JP25069398 A JP 25069398A JP 25069398 A JP25069398 A JP 25069398A JP 2000081418 A JP2000081418 A JP 2000081418A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rail
stress sensor
sensor plate
stress
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25069398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Inaguma
徹 稲熊
Hiroaki Sakamoto
広明 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
East Japan Railway Co
Original Assignee
Nippon Steel Corp
East Japan Railway Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, East Japan Railway Co filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP25069398A priority Critical patent/JP2000081418A/en
Publication of JP2000081418A publication Critical patent/JP2000081418A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive stress sensor plate for an electric railroad rail, capable of obtaining a sufficient accuracy for measuring rail axial stresses even if the motor current of an electric car flows in the rail. SOLUTION: This stress sensor plate is used by bonding to the web of a rail with an adhesive, and is in the form of a rectangle for measuring rail axial stresses from generated Barkhausen noises. If an index N equals b/(a×c)1/2 where (a) and (b) are respectively the long and short sides of the rectangle and (c) is the thickness of the plate, then the index N is 5.00 or less and the plate thickness (c) is from 0.6 to 1.2 mm inclusive. The stress sensor plate is placed with its long sides parallel to the direction of the axis of the rail. Desirably, the length (a) of the long side of the stress sensor plate is 100 mm or less and the length (b) of the short side is from 15 to 30 mm inclusive.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気鉄道レールに
発生する軸応力を非破壊的に測定するためにレールへ貼
り付ける応力センサー板に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stress sensor plate attached to an electric railway rail in order to non-destructively measure an axial stress generated in the rail.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、鉄道レールは枕木と締結治具を介
して道床に拘束されているので、温度の上昇、降下によ
って自由に伸縮することができず、拘束された伸縮量に
相当するレール軸応力を蓄えている。特に、圧縮の軸応
力がある臨界値を越えるとレールが座屈等を起こす場合
があるために、これらの軸応力を診断することが保線の
上で重要になっている。
2. Description of the Related Art Normally, railroad rails are restrained on a track bed through sleepers and fastening jigs, so that they cannot be freely expanded and contracted due to a rise or fall in temperature. Stores axial stress. In particular, when the axial stress of the compression exceeds a certain critical value, the rail may buckle or the like, so that diagnosing these axial stresses is important in maintaining the track.

【0003】レールの軸応力を非破壊的に診断する手法
として、レールに応力センサ板を貼り付けて、磁気ヘッ
ドで応力センサ板から発生するバルクハウゼンノイズを
検出し、そのバルクハウゼンノイズの大きさからレール
軸応力を求める方法が特開平7−280669号公報に
開示されている。応力センサ板はセメンタイトを析出さ
せた組織を有する炭素鋼であり、球状化させたセメンタ
イトの粒径及び粒径分布を最適化させることによって優
れた温度特性を有する応力センサ板が特開平7−324
996号公報に開示されている。
As a method for non-destructively diagnosing the axial stress of a rail, a stress sensor plate is attached to the rail, and Barkhausen noise generated from the stress sensor plate is detected by a magnetic head, and the magnitude of the Barkhausen noise is detected. A method of obtaining a rail axial stress from the above is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-280669. The stress sensor plate is a carbon steel having a structure in which cementite is precipitated, and a stress sensor plate having excellent temperature characteristics by optimizing the particle size and particle size distribution of spheroidized cementite is disclosed in JP-A-7-324.
No. 996.

【0004】上述の応力センサ板には、レールに車両を
走行させるためのモータ電流が流れるとバルクハウゼン
ノイズの大きさが変化するために、モータ電流の流れる
電化区間ではレール軸応力の測定精度が低下するという
問題があった。モータ電流の経路はトロリー線からパン
タグラフを伝って電車に入り、走行用モータを回転させ
た後に車輪からレールへ流れ、さらにレールから電線を
通って変電所へ帰っていくものである。レールにモータ
電流が流れるとレール表面には磁場が発生し、この磁場
がレール表面に貼り付けられた応力センサ板から発生す
るバルクハウゼンノイズに影響を及ぼす場合が生じる。
In the above-mentioned stress sensor plate, the magnitude of the Barkhausen noise changes when a motor current for running the vehicle flows on the rail, so that the measurement accuracy of the rail shaft stress is increased in the electrified section where the motor current flows. There was a problem of lowering. The path of the motor current travels from the trolley wire to the train via the pantograph, rotates the traveling motor, flows from the wheels to the rails, and then returns from the rails to the substation through electric wires. When a motor current flows through the rail, a magnetic field is generated on the rail surface, and this magnetic field may affect Barkhausen noise generated from the stress sensor plate attached to the rail surface.

【0005】モータ電流によって発生する表面磁場はレ
ールから離れるほど小さくなるため、バルクハウゼンノ
イズを発生する強磁性体と被測定物との間に磁気的な空
隙が設けられた応力センサ板ではモータ電流の影響を小
さくできる。特開平8−145815号公報では、バル
クハウゼンノイズを発生する強磁性体に非磁性体を貼り
付けた応力センサ板が開示されている。しかしながら、
強磁性体に非磁性体を貼り付けた応力センサ板を製造す
るためには、複雑な工程を必要とするために製造コスト
が上昇する問題がある。したがって、モータ電流に測定
精度が影響されない応力センサ板を安価に提供すること
ができなかった。
Since the surface magnetic field generated by the motor current decreases as the distance from the rail increases, the motor current is reduced in a stress sensor plate in which a magnetic gap is provided between a ferromagnetic material that generates Barkhausen noise and an object to be measured. Influence can be reduced. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-145815 discloses a stress sensor plate in which a nonmagnetic material is attached to a ferromagnetic material that generates Barkhausen noise. However,
In order to manufacture a stress sensor plate in which a non-magnetic material is attached to a ferromagnetic material, there is a problem that a complicated process is required and the manufacturing cost increases. Therefore, a stress sensor plate whose measurement accuracy is not affected by the motor current cannot be provided at low cost.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、レ
ールに応力センサ板を貼り付けて、そこから発生するバ
ルクハウゼンノイズの大きさからレールの軸応力を測定
する従来の技術では、在来線レールに流れる通常の大き
さのモータ電流に測定精度が影響されず、かつ、安価な
応力センサ板を提供することができなかった。
As described above, in the prior art in which a stress sensor plate is attached to a rail and the axial stress of the rail is measured from the magnitude of Barkhausen noise generated therefrom, there is a conventional technique. The measurement accuracy is not affected by the normal magnitude of motor current flowing through the wire rail, and an inexpensive stress sensor plate cannot be provided.

【0007】本発明の目的は、レールに電車のモータ電
流が流れても十分なレール軸応力の測定精度が得られ、
かつ、安価な電気鉄道レール用応力センサ板を提供する
ことである。
An object of the present invention is to obtain sufficient rail axial stress measurement accuracy even when a train motor current flows through a rail.
Another object is to provide an inexpensive stress sensor plate for an electric railway rail.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の電気鉄道レール
用応力センサ板は、レールのウェブに接着剤で貼り付け
て使用し、発生するバルクハウゼンノイズによりレール
軸応力を測定するための長方形の形状を有するものであ
って、長方形の長辺の長さをa、短辺の長さをb、板厚
をcとし、指数N=b/(a×c)1/2 とすると、指数
Nが5.00以下であり、板厚cが0.6mm以上1.
2mm以下であり、長辺がレール軸方向と平行に配置さ
れる。
A stress sensor plate for an electric railway rail according to the present invention is used by attaching it to a rail web with an adhesive and measuring a rail axial stress by a generated Barkhausen noise. If the length of the long side of the rectangle is a, the length of the short side is b, the plate thickness is c, and the index N = b / (a × c) 1/2 , the index N Is 5.00 or less, and the plate thickness c is 0.6 mm or more.
2 mm or less, and the long side is arranged parallel to the rail axis direction.

【0009】この場合、応力センサ板の長辺の長さaを
100mm以下とし、短辺の長さbを15mm以上30
mm以下とすることが好適である。
In this case, the length a of the long side of the stress sensor plate is 100 mm or less, and the length b of the short side is 15 mm or more and 30 mm or less.
mm or less.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明は、どのような応力センサ
板であれば電車電流に影響を受けることなくレールの軸
応力を精度良く測定できるか、また、製造コストを安く
できるか、ということを種々検討した結果、達成された
技術である。以下に本発明の具体的な実施形態について
述べる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to what kind of stress sensor plate can accurately measure the axial stress of a rail without being affected by a train current and can reduce manufacturing cost. Is a technique achieved as a result of various studies. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.

【0011】レールの軸方向にモータ電流が流れる場
合、アンペールの法則によってレールウェブ表面付近で
はレールの頭部と脚部を結ぶ上下方向に磁場が発生す
る。レールウェブに長方形の長辺をレール軸方向と平行
に貼り付けた応力センサ板はこのモータ電流による磁場
で短辺の方向に磁化されることになる。このように応力
センサ板が磁化されることによってバルクハウゼンノイ
ズの大きさが影響される。
When a motor current flows in the axial direction of the rail, a magnetic field is generated in the vertical direction connecting the head and the leg of the rail near the rail web surface according to Ampere's law. The stress sensor plate in which the long side of the rectangle is attached to the rail web in parallel with the rail axis direction is magnetized in the direction of the short side by the magnetic field generated by the motor current. The magnitude of the Barkhausen noise is affected by the magnetization of the stress sensor plate in this manner.

【0012】特開平8−145815号公報に示された
応力センサ板では、バルクハウゼンノイズを発生する強
磁性体を被測定物から離すことにより表面磁場の影響を
低下させる効果を狙ったものであるのに対して、本実施
形態の応力センサ板は表面磁場の影響を低下させる効果
に加えて、さらに応力センサ板の短辺の方向に外部磁場
が印加されてもその方向に磁化され難くするように応力
センサ板の寸法を規定したものである。また、応力セン
サ板の構造が一体ものであるため、製造コストが従来の
複層構造のものに比べて格段に安くすることができる。
したがって、本実施形態により、安価でモータ電流によ
って発生する表面磁場に影響されない応力センサ板を提
供することが可能となった。
The stress sensor plate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-145815 aims to reduce the influence of a surface magnetic field by separating a ferromagnetic material that generates Barkhausen noise from an object to be measured. On the other hand, the stress sensor plate of the present embodiment has the effect of reducing the influence of the surface magnetic field, and furthermore, is hardly magnetized in the direction of the short side of the stress sensor plate even when an external magnetic field is applied in the direction of the short side. Stipulates the dimensions of the stress sensor plate. Further, since the structure of the stress sensor plate is integrated, the manufacturing cost can be remarkably lower than that of the conventional multilayer structure.
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide an inexpensive stress sensor plate that is not affected by the surface magnetic field generated by the motor current.

【0013】本実施形態の応力センサ板は強磁性体の磁
化のし易さがその寸法によって変化することに着目し、
レール軸応力測定に使用することを目的として、寸法を
規定したものである。強磁性体は外部から磁場を印加さ
れると、その磁場方向に磁化するが、この際、強磁性体
の磁化方向の両端面には磁極が生じる。強磁性体内部で
はそれらの磁極によって外部から印加した磁場と逆方向
に磁場(反磁場と呼ばれる)が形成されるため、この強
磁性体を磁化させようとする有効磁場は外部磁場から反
磁場を差し引いた磁場となる。この反磁場は両端面の磁
極の距離が狭いほど、また、磁極の発生する両端の面積
が大きいほど大きくなるため、このような場合には強磁
性体に作用する有効磁場は小さくなる。本実施形態の長
方形の形状の応力センサ板は、モータ電流による表面磁
場によって、その短辺方向へ磁化される。
The stress sensor plate of the present embodiment focuses on the fact that the easiness of magnetization of the ferromagnetic material changes depending on its size.
The dimensions are specified for the purpose of measuring rail axis stress. When a magnetic field is applied from the outside, the ferromagnetic material is magnetized in the direction of the magnetic field. At this time, magnetic poles are generated on both end surfaces in the magnetization direction of the ferromagnetic material. Inside the ferromagnetic material, a magnetic field (referred to as demagnetizing field) is formed by the magnetic poles in a direction opposite to the magnetic field applied from the outside. The resulting magnetic field is subtracted. The demagnetizing field increases as the distance between the magnetic poles on both end faces decreases and as the area of both ends where the magnetic poles generate increases, and in such a case, the effective magnetic field acting on the ferromagnetic material decreases. The rectangular shape stress sensor plate of the present embodiment is magnetized in its short side direction by the surface magnetic field caused by the motor current.

【0014】従って、応力センサ板の長辺の長さをa、
短辺の長さをb、板厚をcとすると、応力センサ板の短
辺の長さbが短いほど、また、長辺の長さaと板厚cの
積(a×c)が大きいほど有効磁場は小さくなり、応力
センサ板は磁化され難くなる。ここで、この効果を表す
指数として、指数N(無次元数)=b/(a×c)1/ 2
を定義する。bが短く(a×c)が大きいほど指数Nは
小さくなり有効磁場は小さくなって、モータ電流の影響
は小さくなる。上記の効果に加えて、板厚cが厚くなる
と応力センサ板の測定面とレール表面の距離が離れるこ
とによって表面磁場が減少する従来と同様の効果を得る
こともできる。
Therefore, the length of the long side of the stress sensor plate is a,
Assuming that the length of the short side is b and the plate thickness is c, the shorter the length b of the short side of the stress sensor plate is, the larger the product (a × c) of the length a of the long side and the plate thickness c is. As the effective magnetic field becomes smaller, the stress sensor plate becomes harder to be magnetized. Here, as an index representing this effect, the exponent N (dimensionless number) = b / (a × c ) 1/2
Is defined. As b becomes shorter and (a × c) becomes larger, the index N becomes smaller, the effective magnetic field becomes smaller, and the influence of the motor current becomes smaller. In addition to the above-described effects, when the plate thickness c increases, the same effect as in the related art can be obtained in which the distance between the measurement surface of the stress sensor plate and the rail surface increases and the surface magnetic field decreases.

【0015】本実施形態の応力センサ板の貼り付け方法
は、応力センサ板をレールウェブへ該応力センサ板の長
辺の方向がレールの軸方向に平行になるように接着剤で
貼り付けるものである。短辺の長さbをレール軸方向に
平行に貼り付けると、反磁場が小さくなってレールを流
れるモータ電流に影響され易くなる。したがって、長辺
をレール軸方向に平行になるように接着剤で貼り付け
る。
The method for attaching a stress sensor plate according to the present embodiment is a method of attaching a stress sensor plate to a rail web with an adhesive such that the direction of the long side of the stress sensor plate is parallel to the axial direction of the rail. is there. If the length b of the short side is attached in parallel to the rail axis direction, the demagnetizing field becomes small, and it is easily affected by the motor current flowing through the rail. Therefore, the long side is attached with an adhesive so as to be parallel to the rail axis direction.

【0016】本発明者らは各種寸法の応力センサ板を用
意し、バルクハウゼンノイズがモータ電流による表面磁
場から受ける影響を詳細に調べて応力センサ板の最適な
寸法を決定した。ここで、最適な寸法を決定する際の基
準として、例えばレールを流れるモータ電流の電流密度
が5A/cm2 の場合に、バルクハウゼンノイズの実効
値電圧の変化が2%以下になるようにした。これは、電
気鉄道のレールに流れるモータ電流の最大値は15A/
cm2 もの値を示すが、大半の時間帯では5A/cm2
程度以下であること、及び、バルクハウゼンノイズの実
効値電圧の変化が2%以下ならば軸応力の測定精度が5
0KgNレール換算で±3トン以下となり、実用上十分
な測定精度が得られることによる。
The present inventors have prepared stress sensor plates of various dimensions and determined in detail the influence of Barkhausen noise on the surface magnetic field due to the motor current to determine the optimal dimensions of the stress sensor plate. Here, as a criterion for determining the optimum dimensions, for example, when the current density of the motor current flowing through the rail is 5 A / cm 2 , the change in the effective value voltage of Barkhausen noise is set to 2% or less. . This means that the maximum value of the motor current flowing through the rails of an electric railway is 15 A /
cm 2, but at most 5A / cm 2
If the change in the effective value voltage of Barkhausen noise is 2% or less, the measurement accuracy of the axial stress is 5 or less.
This is because it is ± 3 tons or less in terms of 0 KgN rail, and sufficient measurement accuracy is obtained for practical use.

【0017】指数Nが異なる各種の寸法の応力センサ板
を用いて実験を行った結果、指数Nの範囲が5.00以
下である場合にモータ電流密度が5A/cm2 の時にバ
ルクハウゼンノイズの実効値電圧の変化が2%以下にな
ることを見出した。指数Nが5.00を越えると応力セ
ンサ板がモータ電流によって磁化されやすくなり、バル
クハウゼンノイズの実効値電圧の変化が2%より大きく
なって、レール軸応力の測定精度が低下してしまう。し
たがって指数Nは5.00以下でなければならない。
Experiments were conducted using stress sensor plates of various dimensions having different indices N. As a result, when the range of the indices N was 5.00 or less, the Barkhausen noise was reduced when the motor current density was 5 A / cm 2 . It has been found that the change in the effective value voltage is 2% or less. If the index N exceeds 5.00, the stress sensor plate is likely to be magnetized by the motor current, and the change in the effective value voltage of Barkhausen noise becomes larger than 2%, which lowers the measurement accuracy of the rail axial stress. Therefore, the index N must be less than 5.00.

【0018】応力センサ板の板厚cは0.6mm以上
1.2mm以下に限定される。バルクハウゼンノイズ
は、レールウェブ部に貼り付けられた応力センサ板面と
反対側の面で測定するため、応力センサ板の板厚cが厚
くなるほどバルクハウゼンノイズが測定される応力セン
サ板表面とレールの間隔が広がる。この間隔が広いほど
モータ電流によって発生する磁場の影響が減少する。板
厚cが0.6mm未満であると、レール表面と応力セン
サ板表面との間隔が十分ではなく、モータ電流による磁
場の減衰が小さいため、たとえ指数Nが小さい場合で
も、軸応力の測定精度は低下してしまう。したがって、
板厚cを0.6mm以上に限定した。また、応力センサ
板の板厚cが1.2mmを越えるとレールの歪みが応力
センサ板に正確に伝達されなくなるためにレール軸応力
の測定精度が低下する。従って、板厚cを1.2mm以
下に限定した。
The thickness c of the stress sensor plate is limited to 0.6 mm or more and 1.2 mm or less. Since the Barkhausen noise is measured on the surface opposite to the surface of the stress sensor plate attached to the rail web portion, as the thickness c of the stress sensor plate increases, the surface of the stress sensor plate where the Barkhausen noise is measured and the rail are measured. The interval increases. The effect of the magnetic field generated by the motor current decreases as the interval increases. When the plate thickness c is less than 0.6 mm, the distance between the rail surface and the stress sensor plate surface is not sufficient, and the magnetic field is not attenuated due to the motor current. Therefore, even when the index N is small, the measurement accuracy of the axial stress is small. Will decrease. Therefore,
The thickness c was limited to 0.6 mm or more. On the other hand, when the thickness c of the stress sensor plate exceeds 1.2 mm, the distortion of the rail is not accurately transmitted to the stress sensor plate, so that the measurement accuracy of the rail axial stress is reduced. Therefore, the thickness c was limited to 1.2 mm or less.

【0019】応力センサ板の長辺の長さaは100mm
以下が望ましい。aが100mmを越えると応力センサ
板の長辺の方向の端部において接着剤で固定した接着部
の疲労強度が低下する。短辺の長さbの範囲は15mm
以上30mm以下に限定することが望ましい。bが15
mm未満であると、短辺の方向の反磁場が大きくなりモ
ータ電流の影響には強くなるが、バルクハウゼンノイズ
の応力感受性が低下してしまう。また、bを30mm超
にしてもバルクハウゼンノイズの応力感受性の向上は認
められず、レールウェブへの貼り付けが難しくなること
から、bを15mm以上30mm以下とした。
The length a of the long side of the stress sensor plate is 100 mm
The following is desirable. If a exceeds 100 mm, the fatigue strength of the bonded portion fixed with an adhesive at the end in the direction of the long side of the stress sensor plate decreases. The range of the length b of the short side is 15 mm
It is desirable to limit it to 30 mm or less. b is 15
If it is less than mm, the demagnetizing field in the direction of the short side becomes large and the influence of the motor current becomes strong, but the stress sensitivity of Barkhausen noise decreases. Further, even if b exceeds 30 mm, no improvement in the stress sensitivity of Barkhausen noise is observed, and it becomes difficult to attach the rail to the rail web. Therefore, b is set to 15 mm or more and 30 mm or less.

【0020】本発明の応力センサ板の材質は特開平7−
324996号公報に開示されたものであり、α−Fe
中にセメンタイトが析出したものである。本発明の応力
センサ板は、炭素鋼を圧延によって薄板に加工する際に
板厚cを制御し、熱処理によって最適な組織に調整す
る。その後、シャー等によって長辺a及び短辺bを本発
明の範囲に入るように切断することによって製造するこ
とができる。
The material of the stress sensor plate of the present invention is disclosed in
No. 324996, and α-Fe
Cementite was precipitated in the inside. The stress sensor plate of the present invention controls the thickness c when processing carbon steel into a thin plate by rolling, and adjusts the structure to an optimal structure by heat treatment. Thereafter, it can be manufactured by cutting the long side a and the short side b with a shear or the like so as to fall within the scope of the present invention.

【0021】[0021]

【実施例】以下、いくつかの実施例に従って本発明を詳
細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail according to several embodiments.

【0022】(実施例1)モデルレールに各種寸法の応
力センサ板を貼り付け、無応力下において該レールの軸
方向に直流電流を流した場合の各応力センサ板から発生
するバルクハウゼンノイズとレールの電流密度の関係を
調べた。ここで直流電流の電流密度は0〜30A/cm
2 に変化させた。
(Embodiment 1) Barkhausen noise and rail generated from each stress sensor plate when a stress sensor plate of various dimensions is attached to a model rail and a direct current is passed in the axial direction of the rail under no stress. The relationship between the current densities was examined. Here, the current density of the direct current is 0 to 30 A / cm.
Changed to 2 .

【0023】応力センサ板の材質は炭素鋼(0.8%
C)に焼き入れ、焼き戻し処理を施し、フェライト中に
粒子状のセメンタイトを析出させたものである。この炭
素鋼から表1に示した三種類の寸法の応力センサ板を切
り出した。
The material of the stress sensor plate is carbon steel (0.8%
C) is subjected to quenching and tempering to precipitate particulate cementite in the ferrite. From the carbon steel, three types of stress sensor plates shown in Table 1 were cut out.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】長さ1mの50KgNレールを用意し、中
央部付近のレールウェブにこれらの応力センサ板を接着
剤で貼り付けた。この時、レールの軸方向に応力センサ
板の長辺の方向が平行になるようにした。接着剤が硬化
した後、レールの軸方向へ直流電流を流しながら応力セ
ンサ板に磁気ヘッドを設置してバルクハウゼンノイズを
検出する実験を行った。ここで、バルクハウゼンノイズ
の検出条件は以下の通りである。励磁磁場は100Hz
の交流磁場であり、磁場印加方向は応力センサ板の長辺
の方向である。バルクハウゼンノイズの検出は磁気ヘッ
ドの検出ヘッドに誘起された電圧をアンプで増幅した
後、バンドパスフィルタ10kHz〜100kHzを通
して測定した。得られたバルクハウゼンノイズの電圧信
号からマイコンを使用して実効値電圧を計算した。
A 50 kg rail having a length of 1 m was prepared, and these stress sensor plates were attached to a rail web near the center with an adhesive. At this time, the direction of the long side of the stress sensor plate was parallel to the axial direction of the rail. After the adhesive was cured, an experiment was performed to detect a Barkhausen noise by installing a magnetic head on a stress sensor plate while applying a direct current in the axial direction of the rail. Here, the conditions for detecting Barkhausen noise are as follows. Exciting magnetic field is 100Hz
The magnetic field application direction is the direction of the long side of the stress sensor plate. The detection of Barkhausen noise was performed by amplifying the voltage induced in the detection head of the magnetic head with an amplifier and then passing through a band-pass filter of 10 kHz to 100 kHz. The effective value voltage was calculated from the obtained Barkhausen noise voltage signal using a microcomputer.

【0026】図1にレールに流れる直流電流の電流密度
とバルクハウゼンノイズの実効値電圧の関係を示した。
バルクハウゼンノイズの変化率は電流密度が0の場合の
実効値電圧を基準にして求めたものである。
FIG. 1 shows the relationship between the current density of the DC current flowing through the rail and the effective voltage of Barkhausen noise.
The rate of change of Barkhausen noise is determined based on the effective voltage when the current density is 0.

【0027】その結果、比較例1の応力センサ板から検
出されるバルクハウゼンノイズの実効値電圧はレールを
流れる直流電流が増加するに従って著しく低下すること
が分かった。発明例1及び2の応力センサ板では、電流
密度が5A/cm2 の時に実効値電圧の変化は2%以下
となっており、電流密度の増加に伴うバルクハウゼンノ
イズの変化は比較例に比べて少ない。
As a result, it was found that the effective voltage of the Barkhausen noise detected from the stress sensor plate of Comparative Example 1 was significantly reduced as the DC current flowing through the rail was increased. In the stress sensor plates of Invention Examples 1 and 2, when the current density was 5 A / cm 2 , the change in the effective value voltage was 2% or less, and the change in Barkhausen noise with the increase in the current density was smaller than that in the comparative example. Less.

【0028】以上の結果から明らかなように、本発明の
応力センサ板ではレールに流れる直流電流の影響を受け
にくく、電流密度が増加した際のバルクハウゼンノイズ
の低下は小さい。
As is apparent from the above results, the stress sensor plate of the present invention is hardly affected by the direct current flowing through the rail, and the decrease in Barkhausen noise when the current density increases is small.

【0029】(実施例2)長さが1mのモデルレールに
以下の表2に示した長辺の長さaが異なる応力センサ板
を接着剤で貼り付け、レールの軸方向に±10Kg/m
2 の繰り返し応力をかける実験を行った。応力センサ
板の材質は実施例1と同じである。繰り返し応力をかけ
る実験の前にレールに電流密度が5A/cm2 の直流電
流を流してバルクハウゼンノイズの変化率を調べたが、
何れの応力センサ板でも変化率は2%以下であった。
Example 2 A stress sensor plate having a different long side length a shown in Table 2 below was attached to a model rail having a length of 1 m with an adhesive, and ± 10 kg / m in the axial direction of the rail.
Experiments were carried out to apply the repeated stress of m 2. The material of the stress sensor plate is the same as that of the first embodiment. Before the experiment of applying the stress repeatedly, a direct current having a current density of 5 A / cm 2 was applied to the rail to examine the rate of change of Barkhausen noise.
The rate of change was 2% or less for any of the stress sensor plates.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】繰り返し応力試験の結果、長辺の長さaが
100mmを越えた発明例3の応力センサ板では応力を
数十万回かけると長辺方向の端部の接着部が破壊した。
発明例4の応力センサ板は数十万回の繰り返し応力を負
荷した後でも接着部に異常は認められなかった。この例
で分かるように、より優れた接着部の疲労強度が得られ
る点で、応力センサ板の長辺の長さaは100mm以下
が望ましい。
As a result of the repeated stress test, in the stress sensor plate of Inventive Example 3 in which the length a of the long side exceeded 100 mm, when the stress was applied several hundred thousand times, the bonded portion at the end in the long side direction was broken.
In the stress sensor plate of Invention Example 4, no abnormality was observed in the bonded portion even after hundreds of thousands of repeated stresses were applied. As can be seen from this example, the length a of the long side of the stress sensor plate is desirably 100 mm or less from the viewpoint that more excellent fatigue strength of the bonded portion can be obtained.

【0032】以上のように、本発明の応力センサ板はバ
ルクハウゼンノイズがレール電流の影響を受けないばか
りでなく、優れた耐久性を有することが分かる。
As described above, it is understood that the Barkhausen noise is not affected by the rail current and also has excellent durability.

【0033】(実施例3)以下の表3に示す異なる短辺
の長さbの比較例2、3及び発明例5の応力センサ板を
長さ1mのモデルレールに接着剤で貼り付けた。応力セ
ンサ板の材質は実施例1と同じである。短辺の長さbが
30mmを越えた比較例3の応力センサ板を貼り付ける
際に、貼り付け作業が難しく、実用に供さないことが分
かった。
(Example 3) The stress sensor plates of Comparative Examples 2, 3 and Inventive Example 5 having different short side lengths b shown in Table 3 below were adhered to a model rail having a length of 1 m with an adhesive. The material of the stress sensor plate is the same as that of the first embodiment. When attaching the stress sensor plate of Comparative Example 3 in which the length b of the short side exceeded 30 mm, it was found that the attaching operation was difficult and was not practical.

【0034】接着剤が硬化した後に、レールの軸方向に
荷重を負荷して、それぞれの応力センサ板のバルクハウ
ゼンノイズの応力感受性を調べた。
After the adhesive was cured, a load was applied in the axial direction of the rail, and the stress sensitivity of each stress sensor plate to Barkhausen noise was examined.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】短辺の長さbが15mm未満の比較例3の
応力センサ板の応力感受性は低く、実用レベルでないこ
とが分かった。発明例5の応力センサ板の応力感受性は
実用的に十分高かった。
The stress sensitivity of the stress sensor plate of Comparative Example 3 in which the short side length b was less than 15 mm was low, and it was found that the stress sensor plate was not at a practical level. The stress sensitivity of the stress sensor plate of Invention Example 5 was sufficiently high for practical use.

【0037】以上のように、本発明の応力センサ板はレ
ールへの貼り付けが容易であり、さらにバルクハウゼン
ノイズの応力感受性も実用上問題がないことが分かっ
た。
As described above, it was found that the stress sensor plate of the present invention can be easily attached to the rail, and that there is no practical problem with the sensitivity to Barkhausen noise.

【0038】(実施例4)以下の表4に示す板厚cが異
なるの応力センサ板を1mのモデルレールに接着剤で貼
り付けた。応力センサ板の材質は実施例1と同じであ
る。
Example 4 A stress sensor plate having a different thickness c shown in Table 4 below was attached to a 1 m model rail with an adhesive. The material of the stress sensor plate is the same as that of the first embodiment.

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】接着剤が硬化した後、モデルレールの軸方
向に電流密度が5A/cm2 の直流電流を流し、実施例
1と同じ条件でバルクハウゼンノイズを測定した。その
結果、板厚cが0.6mm未満である比較例4の応力セ
ンサ板で測定したバルクハウゼンノイズは直流電流が流
れると大きく変化し、その実効値電圧は5.1%変化し
た。この大きな変化は、比較例4の指数Nは5.00未
満であり、反磁場効果は十分作用するが、レール表面と
応力センサ板表面との間隔が狭いため、レール電流によ
って発生した磁場の影響を大きく受けたためによる。比
較例5及び発明例6の応力センサ板で測定したバルクハ
ウゼンノイズは直流電流による変化は小さく、それぞれ
の変化率は1.1%及び1.7%であった。
After the adhesive was cured, a direct current having a current density of 5 A / cm 2 was passed in the axial direction of the model rail, and Barkhausen noise was measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the Barkhausen noise measured by the stress sensor plate of Comparative Example 4 in which the plate thickness c was less than 0.6 mm changed significantly when a direct current flowed, and the effective voltage changed 5.1%. This large change is due to the fact that the index N of Comparative Example 4 is less than 5.00, and the demagnetizing effect works sufficiently. However, since the distance between the rail surface and the stress sensor plate surface is small, the effect of the magnetic field generated by the rail current is small. Due to the large Barkhausen noise measured by the stress sensor plates of Comparative Example 5 and Inventive Example 6 showed a small change due to DC current, and the respective change rates were 1.1% and 1.7%.

【0041】次に、歪みゲージを用いて、モデルレール
の軸方向へ荷重を負荷した場合のレール母材の歪みと応
力センサ板表面の歪みを測定した。その結果、板厚cが
1.2mmを超えた比較例5の応力センサ板ではレール
の歪みに比べて応力センサ板表面の歪みが小さく、母材
レールの歪みが正確に伝達されていないことが分かっ
た。発明例6の応力センサ板の歪みの伝達性には問題は
なく、実用に供する軸応力の測定精度が得られることが
分かった。
Next, the strain of the rail base material and the strain of the surface of the stress sensor plate when a load was applied in the axial direction of the model rail were measured using a strain gauge. As a result, in the stress sensor plate of Comparative Example 5 in which the plate thickness c exceeded 1.2 mm, the distortion of the surface of the stress sensor plate was smaller than that of the rail, and the distortion of the base material rail was not transmitted accurately. Do you get it. There was no problem in the transmission of the strain of the stress sensor plate of Inventive Example 6, and it was found that the measurement accuracy of the axial stress used for practical use was obtained.

【0042】以上の結果から明らかなように、本発明の
応力センサ板はレールに流れる電流の影響を受けにくい
ばかりでなく、優れた歪みの伝達性を有することが分か
る。
As is clear from the above results, it is understood that the stress sensor plate of the present invention is not only susceptible to the current flowing through the rail, but also has excellent strain transmission.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明による電気鉄道用応力センサ板を
レール軸応力測定に用いることによって、軸応力の測定
精度がレールに流れる電車のモータ電流に影響されるこ
とが無くなる。このため、モータ電流が流れている際に
も高い精度でレールの軸応力測定が可能となり、精度の
高い保線管理ができるようになる。
By using the stress sensor plate for an electric railway according to the present invention for measuring the rail axial stress, the accuracy of measuring the axial stress is not affected by the motor current of the train flowing on the rail. For this reason, the axial stress of the rail can be measured with high accuracy even when the motor current is flowing, and the track maintenance can be performed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】レールに流れる直流電流の電流密度とバルクハ
ウゼンノイズの実効値電圧の変化率の関係を比較例1、
発明例1,2について示した特性図である。
FIG. 1 shows the relationship between the current density of a DC current flowing through a rail and the rate of change of the effective value voltage of Barkhausen noise in Comparative Example 1.
FIG. 4 is a characteristic diagram shown for Invention Examples 1 and 2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 広明 川崎市中原区井田3−35−1 新日本製鐵 株式会社技術開発本部内 Fターム(参考) 2G053 AA19 AB20 BA13 BC02 CA04 CA18 DB01 DB14  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroaki Sakamoto 3-35-1, Ida, Nakahara-ku, Kawasaki-shi N-Technology Development Division F-term (reference) 2G053 AA19 AB20 BA13 BC02 CA04 CA18 DB01 DB14

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レールのウェブに接着剤で貼り付けて使
用し、発生するバルクハウゼンノイズによりレール軸応
力を測定するための長方形の形状を有する電気鉄道レー
ル用応力センサ板であって、 長方形の長辺の長さをa、短辺の長さをb、板厚をcと
し、指数N=b/(a×c)1/2 とすると、指数Nが
5.00以下であり、板厚cが0.6mm以上1.2m
m以下であり、長辺がレール軸方向と平行に配置される
ことを特徴とする電気鉄道レール用応力センサ板。
1. A stress sensor plate for an electric railway rail having a rectangular shape, which is used by attaching to a rail web with an adhesive and measuring rail axial stress by generated Barkhausen noise. If the length of the long side is a, the length of the short side is b, and the plate thickness is c, and the index N = b / (a × c) 1/2 , the index N is 5.00 or less, and the plate thickness is c is 0.6 mm or more and 1.2 m
m or less, and the long side is arranged in parallel with the rail axis direction.
【請求項2】 長辺の長さaが100mm以下であり、
短辺の長さbが15mm以上30mm以下であることを
特徴とする請求項1に記載の電気鉄道レール用応力セン
サ板。
2. The length a of the long side is 100 mm or less,
The stress sensor plate for an electric railway rail according to claim 1, wherein the length b of the short side is 15 mm or more and 30 mm or less.
JP25069398A 1998-09-04 1998-09-04 Stress sensor plate for electric railroad rail Pending JP2000081418A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25069398A JP2000081418A (en) 1998-09-04 1998-09-04 Stress sensor plate for electric railroad rail

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25069398A JP2000081418A (en) 1998-09-04 1998-09-04 Stress sensor plate for electric railroad rail

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000081418A true JP2000081418A (en) 2000-03-21

Family

ID=17211649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25069398A Pending JP2000081418A (en) 1998-09-04 1998-09-04 Stress sensor plate for electric railroad rail

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000081418A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102645298A (en) * 2012-04-06 2012-08-22 南京航空航天大学 Barkhausen stress detection method with temperature correction function

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102645298A (en) * 2012-04-06 2012-08-22 南京航空航天大学 Barkhausen stress detection method with temperature correction function

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6768298B2 (en) Transverse crack detection in rail head using low frequency eddy currents
US11067539B2 (en) System for detecting a break in a rail
AU726888B2 (en) Magnetic detection of discontinuities in magnetic materials
JP6192717B2 (en) Method and apparatus for inspecting railway wheels
CN113276905B (en) Identification method and measurement method for distinguishing track corrugation and wheel polygon abrasion
CA2330777C (en) Method of and apparatus for contactless planarity measurements on ferromagnetic metal strip
JP2849038B2 (en) Rail axial force measurement method and rail that can measure axial force
JP2000081418A (en) Stress sensor plate for electric railroad rail
EP0704686B1 (en) Stress sensor
JP2003165437A (en) Rail brake for rolling stock
JP3620790B2 (en) Method and apparatus for detecting damage state of wheel tread
CA2203601A1 (en) Apparatus and method of detecting loss of cross-sectional area of magnetic metallic strength members used in conductors such as aluminum conductor steel reinforced ("acsr") conductors
RU2717413C1 (en) Device for increasing cohesion of locomotive driving wheels with rails
JPH1048036A (en) Information detecting method for running train
US3705531A (en) Method and apparatus for determining the operating performance of wheeled vehicles on a track
WO2021083946A1 (en) Precise placement of a sensor device on a rail track
JP2927101B2 (en) Flat detection method of wheels for railway vehicles
RU2808857C1 (en) Method for diagnosis of technical condition of wheel pairs and boogies of railway car
JP3078989B2 (en) Stress sensor
JPH05656B2 (en)
JPS582373B2 (en) Tire flat cover
KR20110117434A (en) Lateral rail displacement measuring system using electromagnetic induction ,the method and the sensor thereof
JPS6133363B2 (en)
JPH06340258A (en) Gage measuring device
JPS5943345B2 (en) Wheel detection device for railway vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20050502

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061102

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070417

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070613

A02 Decision of refusal

Effective date: 20070925

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02