JP2000292150A

JP2000292150A - 波状摩耗測定装置

Info

Publication number: JP2000292150A
Application number: JP11098282A
Authority: JP
Inventors: Akishi Nawata; 晃史縄田
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便で正確な波状摩耗測定装置を実現す
る。【解決手段】３個の距離測定装置３１，３２，３３と、
これらを揃えて等間隔Ｐに列べて保持する支持部材３６
と、間隔Ｐに対応した所定量の移動がなされたことを検
知する移動検知手段３４と、その検知に対応して距離測
定装置の測定データＡ，Ｂ，Ｃを波状摩耗算定可能に処
理するデータ処理手段３５とを備える。これにより、加
速度計や傾斜計を用いなくても、距離測定装置３１，３
２，３３を移動経路１１に沿って移動させると、長短に
亘る広範な波長域の波状摩耗について、正確な測定結果
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レール等に表れ
る波状摩耗量を測定するための波状摩耗測定装置に関
し、詳しくは、レール等の測定対象物に沿って移動しな
がら継続的にその表面の波状摩耗に関するデータを得る
ことが可能な波状摩耗測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レール上を列車等が繰り返し走行するこ
とに起因してレール踏面に生じる波状摩耗を連続的・継
続的に測定するものには、慣性測定法と差分法とが有
り、加速度計の不要な差分法としては、標準的な１０ｍ
弦正矢法の他に、所定ピッチごとに変位を測定しその差
を加算して一連の波状摩耗量を得る手法が知られている
（特開平６−１１３３１号公報）。

【０００３】前者の１０ｍ弦正矢法は、レールの長さ方
向の２点間に張った弦から直角にレールまで測った距離
（縦距）を矢として、その弦の中央の矢（すなわち正
矢）の長さを連続的に測定するものである。一般に、３
つの台車を５ｍおきに並べた床の固い車両を使い、３つ
の台車のうち前後のものの２つの車輪を結ぶ直線を１０
ｍの弦とみなして、その弦と中央の台車の車輪との距離
を計測する。

【０００４】また、後者の手法では、レール上を走行す
る検測車等に２個の距離測定装置が設けられていて、そ
れらからレール踏面までの距離を測定しうるようにそれ
らを揃えて保持するとともに、それら距離測定装置の取
付間隔と同じか或いはそれよりも狭い所定量の移動・走
行がなされる度に、それらの距離測定装置から測定デー
タをサンプリングしたり或いは波状摩耗量の算定まで行
ったりするようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の波状
摩耗測定装置では、レール上を走行しながら連続的・継
続的に、レール踏面についての測定データが得られ、最
終的には波状摩耗量が算定される。しかしながら、前者
の１０ｍ弦正矢法による連続測定の場合、測定されたデ
ータはレール踏面の実際の形状でないので、原波形を復
元するのに複雑な演算が必要なうえ、波長５ｍの波形が
検出されず復元もできない。このため、この手法は、そ
れより長波長の波状摩耗の測定に、適用が限られる。

【０００６】一方、後者の手法による場合、すなわち所
定ピッチごと逐次に継続して測定する場合には、サンプ
リング周波数を高めることで短波長の波状摩耗も測定で
きるが、変位差を算出する際に、距離測定装置が取り付
けられている走行車両等の移動体についてはその傾斜を
無視できることが前提となっている。これに対し、走行
車両等の前後に設けられた車輪間の距離を超えるような
長波長の波状摩耗の存在によって、車両全体の傾きが徐
々に変化しても、その傾斜変動が距離測定装置と走行経
路との距離を変化させるには至らない。このため、その
ような長波長の波状摩耗についても正確な測定値を得る
には、依然として、高性能の加速度計あるいは傾斜計を
組み合わせることが必要となる。

【０００７】しかも、両手法の装置を同時に同一車両に
搭載したとしても、性質の異なる両者の測定データを単
純に重ね合わせたのでは、却って、長短いずれの波長の
波状摩耗も不正確なものになってしまいかねない。そこ
で、高価な加速度計や傾斜計を用いることなく、長短に
亘る広範な波長域の波状摩耗について、正確な測定を行
えるようにすることが技術的な課題となる。

【０００８】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、簡便で正確な波状摩耗測定装
置を実現することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第３の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【００１０】［第１の解決手段］第１の解決手段の波状
摩耗測定装置は（、出願当初の請求項１又は請求項２に
記載の如く）、３個の距離測定装置と、これらを（測定
方向が平行になるようにそれらの向きを）揃えて（その
測定方向と異なる走行方向・移動方向に来るように）等
間隔に列べて保持する支持部材と、前記間隔に対応した
（所定量の走行等の）所定量の移動がなされたことを検
知する移動検知手段と、その検知に対応して前記距離測
定装置の測定データを処理するデータ処理手段とを備え
たものである。なお、そのデータ処理手段は、最終的に
は同一装置や別の演算装置を用いて波状摩耗が求まるよ
うに、少なくともその測定データを波状摩耗算定可能に
処理するものとなっていれば足りるが、その測定データ
を入力するとともに走行経路等の移動経路についての波
状摩耗を算定することまで一体化されていれば一層便利
である。

【００１１】このような第１の解決手段の波状摩耗測定
装置にあっては、３個の距離測定装置がいずれも走行経
路等の移動経路を向くとともにその列び方向が走行方向
等の移動方向と平行になるように、支持部材が走行車両
等の移動体に対して取り付けられる。そして、移動体の
移動に伴い、距離測定装置の取付ピッチ又はその整数分
の１のいずれかに一致する所定量の移動がなされると、
その度に、各距離測定装置の測定データが適切に処理さ
れる。

【００１２】こうして、最終的には、移動経路について
の波状摩耗量が算定されるのであるが、それに先立つ測
定の際に、移動経路における３点が同時に測定されるこ
とから、而も相対位置の固定された３個の距離測定装置
にて逐次１ピッチずつずれたところが測定されることか
ら、２点間の変位差が前後して二重に得られるので、そ
の重複した情報に基づき具体的にはそれらの更なる差に
基づき距離測定装置および支持部材の傾斜変動による影
響を排除して、移動経路の形状変化を正確に算出するこ
とが可能となる。すなわち、移動体の傾きによって２点
間の変位差が隠されてしまうようなゆっくりした変化で
あっても、３個の距離測定装置と所定ピッチでの逐次測
定とによれば、確実に捉えられる。

【００１３】そして、距離測定装置の取付ピッチに近い
短波長の波状摩耗については勿論、移動体を超えるよう
な長い波長の波状摩耗についても、距離測定装置を移動
経路に沿って移動させると、測定が正確に行われること
となる。これにより、加速度計や傾斜計を用いなくて
も、距離測定装置を用いた逐次測定に適切なデータ処理
を加味するだけでも、長短に亘る広範な波長域の波状摩
耗について、正確な測定結果が得られる。したがって、
この発明によれば、簡便で正確な波状摩耗測定装置を実
現することができる。

【００１４】［第２の解決手段］第２の解決手段の波状
摩耗測定装置は（、出願当初の請求項３に記載の如
く）、上記の第１の解決手段の波状摩耗測定装置であっ
て、（鉄道やモノレール等の）軌道を走行する軌道走行
車両に設けられて前記支持部材を（直接に又は前記距離
測定装置もしくは他の部材を介して間接的に）前記車両
の走行経路に（対して少なくともその走行方向と直交す
る水平方向について）追随させる追随機構も備えたもの
である。

【００１５】このような第２の解決手段の波状摩耗測定
装置にあっては、軌道走行車両が軌道内での遊び等に基
づいて走行経路からずれたようなときでも、そのずれが
追随可能な所定範囲に収まっていれば、追随機構によっ
て支持部材が走行経路に追随させられて、距離測定装置
は、常時、的確に走行経路を捉え続ける。これにより、
距離測定装置として、１０ｍ弦正矢法での中央車輪の如
く大きなものに限らず、レーザ変位計の如く測定部位を
ピンポイントで捉える小形のものでも利用することがで
きることから、３個の距離測定装置を狭いピッチで列べ
るのが容易になるので、簡便さを失うことなく、より木
目細かな測定を行うことが可能となる。したがって、こ
の発明によれば、簡便で一層正確な波状摩耗測定装置を
実現することができる。

【００１６】［第３の解決手段］第３の解決手段の波状
摩耗測定装置は（、出願当初の請求項４又は請求項５に
記載の如く）、上記の第２の解決手段の波状摩耗測定装
置であって、前記走行経路を転動する追随輪が前記追随
機構の一部として設けられている、というものである。
また、その追随輪の回転に基づき走行距離を求めてこれ
を移動検知用の移動情報とするものである。

【００１７】このような第３の解決手段の波状摩耗測定
装置にあっては、測定時に、走行車両が軌道を走行する
と、追随輪も走行経路を転動する。そして、その追随輪
を介在させて、支持部材および距離測定装置が、走行経
路に追随する。しかも、そのような距離測定装置は、水
平方向に限らず鉛直方向に関しても走行経路に追随する
ことから、距離測定装置の測定データは、ほぼ走行経路
の形状変化に対応した分しか変化しないので、微小な範
囲に収まる。そこで、距離測定装置の測定範囲を絞り込
む等のことで容易に分解能その他の測定精度を上げるこ
とができる。

【００１８】また、追随輪は、重い走行車両を支える必
要が無いため、強度を或る程度犠牲にしても慣性を小さ
くしうるので、走行経路との不所望な滑り等も十分に抑
制できて、正確な走行距離が得られる。このように追随
輪を介して追随させるようにしたことにより、簡便さを
損なうこと無く、波状摩耗の測定に必要とされる走行経
路までの距離や所定量の走行距離について、その精度が
更に向上することとなる。したがって、この発明によれ
ば、簡便で而もより一層正確な波状摩耗測定装置を実現
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の波状摩耗測定装置について、これを実施するた
めの具体的な形態を、第１実施例〜第３実施例により説
明する。図１〜図３に示した第１実施例は、上述した第
１解決手段のうち（出願当初の請求項１に相当する部分
であり）波状摩耗算定用のデータ測定及び収集と最終的
な波状摩耗算定とを分離して行うものとなっている。ま
た、図４に示した第２実施例は、上述した第１解決手段
のうち（出願当初の請求項２に相当する部分であり）デ
ータの測定及び収集に加えて波状摩耗算定まで纏めて行
うものと、第２解決手段（出願当初の請求項３）とを具
現化したものである。さらに、図５に示した第３実施例
は、上述した第３解決手段（出願当初の請求項４，請求
項５）を具現化したものである。

【００２０】

【第１実施例】本発明の波状摩耗測定装置の第１実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図１は、その要部を示しており、（ａ）が機能ブロ
ック図、（ｂ）が斜視図である。また、図２は、検側車
に搭載した状態を示しており、（ａ）が全体概要図、
（ｂ）がデータ収集等を担うマイクロプロセッサについ
ての機能ブロック図、（ｃ）が最終的に波状摩耗量を算
定する別体のパソコンについての機能ブロック図であ
る。先ず、図１を参照しながら、基本構造を説明し、次
に、図２を参照しながら、検測車に搭載される具体的構
造を説明する。

【００２１】先ず（図１参照）、この波状摩耗測定装置
３０は、３個の距離測定装置３１，３２，３３と、これ
ら相互の位置を固定するための支持部材３６と、データ
のサンプリングタイミングを決する移動検知手段３４
と、データをサンプリングするとともに所要の処理を施
すためのデータ処理手段３５とを具えている。

【００２２】支持部材３６は、測定対象物１０の移動経
路１１を移動する移動体２０に対して所望の位置関係を
保った状態で距離測定装置３１，３２，３３を装着させ
るために、距離測定装置３１，３２，３３と移動体２０
との間に設けられるものであり、適宜のボルト挿通穴や
ネジ穴等が形成されたアングル材，板材，棒材などから
なり、距離測定装置３１，３２，３３の測定方向を鉛直
下方に向けさせてそれらの向きを揃えた状態で、しかも
移動経路１１の向きに見て隣の測定個所との距離が同じ
間隔Ｐになるよう一直線上に列べた状態で、距離測定装
置３１，３２，３３を保持するようになっている。

【００２３】距離測定装置３１，３２，３３は、それぞ
れが独立して又は連動しながらも並列に測定動作可能な
ものであれば機械式や接触式のものであっても良いが、
高速で移動しても測定の容易な非接触式のものが望まし
い。また、差分法での波状摩耗測定では、距離の変化を
正確に把握することが重要なので、特開平６−１１３３
１号公報に記載の装置に用いられたものと同様なレーザ
変位計が好適と言える。距離測定装置の設置間隔Ｐは測
定ピッチの基準となるものであり、これらが一致してい
ると演算量が少なくても測定精度の確保が容易なうえ、
測定ピッチが狭いほど短波長域での正確さが向上するの
で、距離測定装置３１，３２，３３はなるべく密接して
設置され、その設置間隔Ｐは数ｃｍとなっている。

【００２４】移動検知手段３４は、適宜の手段で検出さ
れた移動経路１１における移動体２０の移動量Ｄを入力
するとともに、その変化を監視していて、所定の測定ピ
ッチだけ変化する度に、サンプリングトリガをデータ処
理手段３５に送出する、という処理を行うものである。
測定ピッチは、予め定められた定数であり、設置間隔Ｐ
と同じか、その整数分の１にされる。このような移動検
知手段３４は、距離測定装置の設置間隔に対応した所定
量の移動がなされたことを検知するものとなっている。

【００２５】データ処理手段３５は、移動検知手段３４
からサンプリングトリガを受けると、その度に速やか
に、各距離測定装置３１，３２，３３から測定対象面の
移動経路１１までの距離Ａ，Ｂ，Ｃを入力する。そし
て、それらの時系列を崩さないように、一時記憶して波
状摩耗の算定処理までオンライン・リアルタイム的に行
ってしまうか、あるいは、波状摩耗の最終的な算定処理
は後のオフライン・バッチ的な処理に委ねてデータ収集
およびその記録だけを行う。このようなデータ処理手段
３５は、移動検知手段３４の検知に対応して距離測定装
置３１，３２，３３の測定データＡ，Ｂ，Ｃを波状摩耗
算定可能に処理するものとなっている。

【００２６】次に（図２参照）、測定対象物１０がレー
ルである場合、波状摩耗測定装置３０は、レール１０上
を走行する検測車２０に搭載されるが（図２（ａ）参
照）、その際に、測定対象面の移動経路１１はレール踏
面１１となり、離測定装置３１，３２，３３にはレーザ
変位計が用いられ、これらのレーザ変位計３１〜３３は
レール踏面１１との距離Ａ，Ｂ，Ｃを測定するためにレ
ール１０上で鉛直下方を向けた状態で支持部材３６を介
して車体２１に取り付けられる。また、検測車２０が、
一の車体２１と前後の車輪２２とに加えて、車輪２２の
回転に基づいて走行距離を検出するキロ程検知装置２３
も装備しているので、移動量Ｄにはその走行距離が用い
られる。さらに、測定ピッチが設置間隔Ｐと同じに定め
られる。

【００２７】また、移動検知手段３４及びデータ処理手
段３５は、車体２１の内部に格納されたマイクロプロセ
ッサシステム４０のプログラムによって具体化され、デ
ータ処理手段３５は、データ収集およびその記録だけを
行う。そして、これに対応して、マイクロプロセッサシ
ステム４０には記録装置４６が付加される一方、検測車
２０に搭載された波状摩耗測定装置３０とは別に、パソ
コン５０も導入されている。

【００２８】マイクロプロセッサシステム４０には（図
２（ｂ）参照）、移動検知手段３４の機能をプログラム
処理で具体化した移動検知ルーチン４２と、データ処理
手段３５の機能をプログラム処理で具体化したデータ収
集ルーチン４３，配列４４，及び出力ルーチン４５とが
インストールされている。移動検知手段３４は、キロ程
検知装置２３から走行距離Ｄを随時入力して、走行距離
Ｄが測定ピッチＰだけ増加する度に、データ収集ルーチ
ン４３を起動するようになっている。

【００２９】データ収集ルーチン４３は、起動される度
に、レーザ変位計３１〜３３からその測定距離Ａ，Ｂ，
Ｃを入力し、これらを一組にして、３行Ｎ列の配列４４
にストアする。その際、前回ストアした行の次の行にス
トアするようになっている。また、出力ルーチン４５
は、配列４４に１レコード分のデータが溜まると、その
度に、データ収集ルーチン４３等によって起動され、配
列４４のデータを記録装置４６に転送するようになって
いる。そのため、配列４４の列数Ｎは、記録装置４６の
ブロックサイズ等に対応して適宜定められる。そして、
これらの処理によって、測定距離Ａ，Ｂ，Ｃを測定ピッ
チＰで収集して得られたデータストリームＥが、時系列
を保った状態で、記録装置４６に記録されるようになっ
ている。

【００３０】パソコン５０には（図２（ｃ）参照）、距
離測定装置の測定データを入力して最終的な走行経路の
波状摩耗量を算定するために、記録装置４６と媒体交換
可能な読取装置等を介してデータストリームＥを順次入
力する入力ルーチン５１と、入力ルーチン５１からデー
タ作業メモリ５２等を介してデータストリームＥを一組
の測定距離Ａ，Ｂ，Ｃずつ逐次受け取って差分法に基づ
く所定の演算を行う演算ルーチン５３と、その演算結果
を１行Ｍ列の配列５４にバッファリングしておいて所定
量溜まる度に所定の補正処理を施してデータストリーム
Ｆを生成する補正ルーチン５５とがインストールされて
いる。ここで、配列５４の列数Ｍは、測定ピッチＰ×列
数Ｍの値が検出目標の波状摩耗の最大波長を超えるよう
な適宜の値にされる。そして、データストリームＦは、
測定ピッチＰごとに算出されたレール踏面１１の高さデ
ータの連なりであり、その波形が最終的な走行経路の波
状摩耗に対応したものとなる。なお、所定の演算および
補正の内容は、次の動作説明で詳述する。

【００３１】このような第１実施例の波状摩耗測定装置
について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説
明する。図３は、その装置を用いて走行経路であるレー
ル踏面１１を測定しているところを示し、（ａ）が走行
経路の表面形状すなわちレール踏面１１の摩耗状態の一
例であり、（ｂ）〜（ｄ）がそれを測定ピッチＰで逐次
測定している状態であり、（ｅ）がその測定データから
波状摩耗量を算出する演算式である。

【００３２】レール踏面１１の形状は（図３（ａ）参
照）、波状摩耗等に対応して変化し、例えば適宜な仮想
の基準水平線からの高さを走行方向に従って（図では左
から右の向きに）測定ピッチＰごとに並べたデータ列Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３，…で表わされる。そして、そのような
レール踏面１１に沿って検測車２０を走行させるととも
に、波状摩耗測定装置３０を作動させると、検測車２０
が測定ピッチＰだけ走行する度に、移動検知手段３４及
びデータ処理手段３５によってレーザ変位計３１〜３３
から測定距離Ａ，Ｂ，Ｃが収集される。

【００３３】具体的には、高さＨ１の測定点の上方にレ
ーザ変位計３１が達したときにサンプリングが開始され
たとすると、最初は、レーザ変位計３１〜３３によって
その測定点（Ｈ１）とそこから測定ピッチＰだけ後方の
測定点（Ｈ０）とさらに測定ピッチＰだけ後方の測定点
（Ｈ−１）との３点についての距離Ａ，Ｂ，Ｃが具体的
な測定値Ａ１，Ｂ１，Ｃ１で得られ（図３（ｂ）参
照）、次に、高さＨ２の測定点の上方にレーザ変位計３
１が達したときに、その測定点（Ｈ２）とそこから測定
ピッチＰだけ後方の測定点（Ｈ１）とさらに測定ピッチ
Ｐだけ後方の測定点（Ｈ０）との３点についての距離
Ａ，Ｂ，Ｃが具体的な測定値Ａ２，Ｂ２，Ｃ２で得られ
（図３（ｃ）参照）、さらに、高さＨ３の測定点の上方
にレーザ変位計３１が達したときに、その測定点（Ｈ
３）とそこから測定ピッチＰだけ後方の測定点（Ｈ２）
とさらに測定ピッチＰだけ後方の測定点（Ｈ１）との３
点についての距離Ａ，Ｂ，Ｃが具体的な測定値Ａ３，Ｂ
３，Ｃ３で得られる（図３（ｄ）参照）。

【００３４】図示は割愛したが、それに続く高さＨ４，
Ｈ５，…の各測定点についても同様にして次々に三つ組
みのデータが得られる。こうして、検測車２０が所望の
測定範囲を走行すると、三つ組みのデータが時系列に従
って多数並べられたデータストリームＥ｛（Ａ１，Ｂ
１，Ｃ１）、（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２）、（Ａ３，Ｂ３，Ｃ
３）、…｝が記録装置４６に書き込まれる。

【００３５】そして、検測車２０を走行させてのデータ
収集が終了した後に、データストリームＥは、記録装置
４６等からパソコン５０に入力され、順次、演算ルーチ
ン５３の演算に供される。そして（図３（ｅ）参照）、
仮想の基準高さ等に基づいて最初の測定点の高さＨ１が
初期値として与えられると、データストリームＥのうち
当初の２組のデータ（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）及び（Ａ２，
Ｂ２，Ｃ２）を参照して、式［Ｈ２＝Ｈ１＋（Ａ２−Ｂ
２）＋｛（Ａ１−Ｂ１）−（Ｂ２−Ｃ２）｝］の演算が
行われる。この式の右側第２項（Ａ２−Ｂ２）は、支持
部材３６及びレーザ変位計３１〜３３の傾斜が一定して
いるときの差分であり従来の２点差分法でも演算される
基本的なものである。これに対し、右側第３項｛（Ａ１
−Ｂ１）−（Ｂ２−Ｃ２）｝は、支持部材３６及びレー
ザ変位計３１〜３３の傾斜が微小変化したことに起因し
て基本的な差分が変動した分を修正するものである。こ
うして、次の測定点の高さＨ２が算出される。しかも、
検測車２０等の傾き変動の影響を排除して、正確な高さ
Ｈ２が得られる。

【００３６】それから、図示は割愛したが、データスト
リームＥにおいて参照されるデータを一組ずつずらし
て、次々に、同様の演算が繰り返され、すなわち式［Ｈ
３＝Ｈ２＋（Ａ３−Ｂ３）＋｛（Ａ２−Ｂ２）−（Ｂ３
−Ｃ３）｝］や式［Ｈ４＝Ｈ３＋（Ａ４−Ｂ４）＋
｛（Ａ３−Ｂ３）−（Ｂ４−Ｃ４）｝］などの演算が行
われる。こうして、一連の測定点の高さＨ１，Ｈ２，Ｈ
３，…についての第一次の推定値が得られ、一旦、配列
５４にバッファリングされる。

【００３７】そして、配列５４にＭ個のデータが格納さ
れると、取付時に調整しきれずに残ってしまったレーザ
変位計３１〜３３の位置ずれやそれぞれの出力信号にお
けるオフセット値等の経時変化などに起因して第一次の
推定値に紛れ込んだ不所望な演算誤差等を解消するため
に、補正ルーチン５５によって次の補正処理が施され
る。すなわち、そのような演算誤差は二次式になること
が多いので、配列５４中の３個のデータ例えば先頭と真
ん中と最後尾のデータ値を所定の一定値や或るいはレー
ザ変位計３１の測定距離Ａ１，Ａ（Ｍ／２），Ａ（Ｍ）
などの適宜な境界値に一致させるような適切な二次式が
選出され、測定ピッチＰごとにその値が算出されるとと
もに該当する配列５４の各データに足し込まれる。

【００３８】こうして、Ｍ個ごとに繰り返して適切な補
正処理も施されて、一連の測定点の高さＨ１，Ｈ２，Ｈ
３，…についての第二次の推定値が生成され、さらに時
系列に従って再び繋ぎ合わせられて、最終的なデータス
トリームＦが得られる。そして、このようなデータスト
リームＦは、十数ｃｍ〜数十ｍさらには数ｃｍ〜数百ｍ
といった広範な波長域に亘ってレール踏面１１の波状摩
耗量を正確に反映したものとなる。

【００３９】

【第２実施例】本発明の波状摩耗測定装置の第２実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図４は、それが検側車に搭載された状態を示してお
り、（ａ）が全体概要図、（ｂ）が追随機構の模式図で
ある。

【００４０】この波状摩耗測定装置６０が上波状摩耗測
定装置３０と相違するのは、マイクロプロセッサシステ
ム４０が機能アップしてマイクロプロセッサシステム６
１になっている点と、記録装置４６に代えてハードディ
スク６２が導入された点と、車体２１に固定されていた
支持部材３６が水平移動可能な可動プレート６３になっ
た点と、これに対応して追随機構（６４〜６８）が新た
に設けられた点である。

【００４１】マイクロプロセッサシステム６１には、検
測車２０の走行中でも直ちに波状摩耗の状態を把握する
ことができるよう、すなわちオンライン・リアルタイム
的な測定が行えるよう、マイクロプロセッサシステム４
０の移動検知ルーチン４２及びデータ収集ルーチン４３
に加えて、パソコン５０の演算ルーチン５３や補正ルー
チン５５もインストールされており、逐次、測定距離
Ａ，Ｂ，Ｃと走行距離Ｄとを入力しながらデータストリ
ームＦを生成してハードディスク６２に書き込むように
なっている。

【００４２】また、レーザ変位計３１〜３３が装着され
た可動プレート６３は（図４（ｂ）参照）、車体２１と
レール１０との間で水平に設置され、車体２１から下方
に延びたスライダ６４によって所定範囲内であれば左右
に移動しうるように保持されている。そして、この可動
プレート６３をレール１０に対して追随させるために、
追随機構（６４〜６８）は、可動プレート６３の下面に
取着されていてレール１０の頭部位置を両方の斜め上か
ら検出する一対のレーザユニット６５と、これらの検出
信号を入力して可動プレート６３が常にレール１０上方
の一定位置に来るようなサーボ制御信号を生成するサー
ボコントローラ６６と、サーボ制御信号に従ってボール
ネジ６８を回転駆動して可動プレート６３を左右に水平
移動させるサーボモータ６７とを具えている。

【００４３】このような追随機構（６４〜６８）は、軌
道走行車両２０に設けられて支持部材６３を直接に車両
２０の走行経路１１に対してその走行方向と直交する水
平方向について追随させるものであり、しかも、光学的
な検出に基づいてレールと非接触で作動するものとなっ
ている。

【００４４】そして、この追随機構（６４〜６８）によ
って可動プレート６３が適切に左右移動させられると即
ちレール１０の伸長方向と直交する横方向に追従移動さ
せられると（図４（ｂ）の太線矢印を参照）、車体２１
が横揺れ等した場合でも、レーザ変位計３１〜３３は、
確実にレール１０のレール踏面１１の直上に位置し続け
る。こうして、レーザ変位計３１〜３３を用いた場合で
も確実にレールの波状摩耗が測定される。

【００４５】

【第３実施例】本発明の波状摩耗測定装置の第３実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図５は、それが検側車に搭載された状態を示してお
り、（ａ）が全体概要図、（ｂ）が追随機構の模式図で
ある。

【００４６】この波状摩耗測定装置７０が上述の波状摩
耗測定装置６０と相違するのは、追随機構が追随輪７７
を用いた機械式・接触式のものになった点と、移動検知
用の移動情報すなわち走行距離Ｄがキロ程検知装置２３
でなく追随輪７７の回転に基づいて検出されるようにな
った点である。

【００４７】追随輪７７は、車輪２２よりも小形であっ
てレール踏面１１上で接触回転する小径部とその内側で
レール１０の側面に当接する大径部とからなる転動輪で
あり、レーザ変位計３１〜３３の設置された可動プレー
ト７６によって回転可能に支持されている。回転慣性が
小さくなるよう、軽金属等で作られ、駄肉部は極力省か
れ、転動面は不所望な滑り防止のために適度な面粗度に
仕上げられている。

【００４８】可動プレート７６は、前後すなわち走行方
向に延びた長めのアーム７５を介して、車体２１に取着
された水平な支軸７４によって回転可能に支持されてい
る。これにより、可動プレート７６及び追随輪７７は、
僅かな傾斜を伴って上下動しうるものとなっている。し
かも、図示しない別の支軸またはスライダ等にて横方向
にも或る程度移動できるようにもなっている。

【００４９】また、図示しないバネ等の弾撥力を利用し
た受動的駆動機構によって又はシリンダや電動モータ等
で機械力に変換される空気圧・油圧・電力を利用した能
動的駆動機構も設けられており、これによって、可動プ
レート７６が下方および横に付勢されて（図５（ｂ）の
太線矢印を参照）、追随輪７７をレール１０の頭頂部へ
押しつけることで追随させるようになっている。

【００５０】さらに、追随輪７７の支軸には、直接に又
は減速ギヤ等を介して間接的に、エンコーダ７８が連結
されており、これによって追随輪７７の回転量を検出
し、これを走行距離Ｄ又はそれに等価な信号としてマイ
クロプロセッサシステム６１に随時送出するようになっ
ている。なお、レーザ変位計３１〜３３については、装
置の構造自体は同じであるが、レーザ光の変調周波数を
上げる等の調整を行うことで、例え測定可能な距離の範
囲が狭くなったとしても、分解能を高めた状態で用いら
れる。

【００５１】この場合、検測車２０がレール１０上を走
行しているときに、波状摩耗測定装置７０が作動する
と、追随機構（７４〜７７）によって、追随輪７７が適
切に左右上下に追従移動させられる。そして、車体２１
が横揺ればかりか縦揺れまでしたような場合でも、レー
ザ変位計３１〜３３は、確実にレール１０のレール踏面
１１の直上に位置し続ける。しかも、付かず離れず状態
が維持され、相互の距離の変動は小さな範囲に収まるの
で、レーザ変位計３１〜３３が高分解能状態で測定可能
範囲が狭くなっていても、変位・距離は確実に測定され
ることとなる。こうして、レーザ変位計３１〜３３を高
分解能状態で用いて正確に而も確実にレールの波状摩耗
を測定することができる。

【００５２】また、検測車２０がブレーキ作動等を伴っ
て加減速したために車輪２２がスリップするような場合
でも、追随輪７７の転動面は確実にレール踏面１１を捉
え続けるので、追随輪７７は速やかに回転速度を変えて
スリップすることが無いので、走行距離Ｄは常に的確に
検出され、その結果、測定ピッチＰが正確に検知され、
ひいては波状摩耗が正確に測定されることとなる。

【００５３】

【変形例】上記の実施例では、検測車２０にレーザ変位
計３１〜３３や追随輪７７が一組だけ搭載されていた
が、これに限らず、左右一対等の複数本のレールを同時
に測定するような場合には、複数組を搭載すると良い。
その場合、マイクロプロセッサシステムや記録装置など
のデータ処理系は、個別に設けても良く、共用するよう
にしても良い。また、レール追随機構（６４〜６８），
（７４〜７７）の導入に際しては、特開平９−２７９９
１２号に記載の追随停止手段などを併せて導入するのも
良い。

【００５４】上記の実施例では、移動検知手段３４及び
データ処理手段３５の機能を具体化するのにマイクロプ
ロセッサが用いられているが、汎用のプロセッサに限ら
ず、デジタルシグナルプロセッサや、ワイヤードロジッ
クで具体化するようにしても良い。また、データを記録
・記憶するための装置として記録装置４６とハードディ
スク６２とを挙げたが、データの保存は、それに限ら
ず、ＦＤや、ＭＴ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤなど適宜の装置
が利用可能である。

【００５５】さらに、演算ルーチン５３による演算は、
式［Ｈ２＝Ｈ１＋（Ａ２−Ｂ２）＋｛（Ａ１−Ｂ１）−
（Ｂ２−Ｃ２）｝］をそのまま演算するものに限られ
ず、内容が同等であれば、等価な変形式たとえば式［Ｈ
２＝Ｈ１＋Ａ１＋Ａ２−Ｂ１−２×Ｂ２＋Ｃ２］などを
演算するものであっても良く、あるいは更に高次の修正
項まで加味したものであっても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の波状摩耗測定装置にあっては、距離
測定装置を列べるとともに所定ピッチでの変位差が前後
して二重に得られるようにしたことにより、加速度計や
傾斜計を用いなくても長短に亘る広範な波長域の波状摩
耗について正確な測定結果が得られ、その結果、簡便で
正確な波状摩耗測定装置を実現することができたという
有利な効果が有る。

【００５７】また、本発明の第２の解決手段の波状摩耗
測定装置にあっては、小形の距離測定装置でも測定部位
を確実に捉えるようにしたことにより、より木目細かな
測定が行え、その結果、簡便で一層正確な波状摩耗測定
装置を実現することができたという有利な効果を奏す
る。

【００５８】さらに、本発明の第３の解決手段の波状摩
耗測定装置にあっては、追随輪を介して走行経路を追随
させるようにしたことにより、波状摩耗の測定に必要な
情報の精度が更に向上し、その結果、簡便で而もより一
層正確な波状摩耗測定装置を実現することができたとい
う有利な効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波状摩耗測定装置の第１実施例につい
て、その要部を示し、（ａ）が機能ブロック図、（ｂ）
が斜視図である。

【図２】検側車への搭載状況を示し、（ａ）が全体概要
図、（ｂ）がデータ収集等を担うマイクロプロセッサに
ついての機能ブロック図、（ｃ）が最終的に波状摩耗量
を算定する別体のパソコンについての機能ブロック図で
ある。

【図３】測定状況を示す模式図であり、（ａ）が走行経
路の表面形状すなわち摩耗状態の一例であり、（ｂ）〜
（ｄ）がそれを所定ピッチで逐次測定している状態であ
り、（ｅ）がその測定データから波状摩耗量を算出する
演算式である。

【図４】本発明の波状摩耗測定装置の第２実施例につい
て、検側車への搭載状況を示し、（ａ）が全体概要図、
（ｂ）が追随機構の模式図である。

【図５】本発明の波状摩耗測定装置の第３実施例につい
て、検側車への搭載状況を示し、（ａ）が全体概要図、
（ｂ）が追随機構の模式図である。

【符号の説明】

１０レール（軌道、測定対象物）１１レール踏面（レール頭頂部、走行路面、走行
経路、移動経路）２０検測車（軌道走行車両、移動体）２１車体（波状摩耗測定装置の搭載部）２２車輪（前後の走行車輪、移動手段）２３キロ程検知装置（走行距離検知装置、移動情
報検出手段）３０波状摩耗測定装置（第１実施例）３１レーザ変位計（先頭の距離測定装置、第１の
距離測定装置）３２レーザ変位計（中間の距離測定装置、第２の
距離測定装置）３３レーザ変位計（後尾の距離測定装置、第３の
距離測定装置）３４移動検知手段３５データ処理手段３６支持部材（移動体への固定的な取着手段）４０マイクロプロセッサシステム（ＭＰＵ）４２移動検知ルーチン（移動検知手段）４３データ収集ルーチン（データ処理手段）４４配列（内部メモリ、データ処理手段）４５出力ルーチン（データ処理手段）４６記録装置（外部記憶装置、記憶媒体）５０パソコン（パーソナルコンピュータシステム、波
状摩耗算定装置）５１入力ルーチン５２作業メモリ５３演算ルーチン５４配列５５補正ルーチン６０波状摩耗測定装置（第２実施例）６１マイクロプロセッサシステム（ＭＰＵ）６２ハードディスク（ＨＤ、外部記憶装置、記録
装置、記憶媒体）６３可動プレート（水平移動可能な支持部材）６４スライダ（水平方向の追随機構）６５トラッキングレーザユニット（水平方向の追
随機構）６６サーボコントローラ（水平方向の追随機構）６７サーボモータ（水平方向の追随機構）６８ボールネジ（水平方向の追随機構）７０波状摩耗測定装置（第３実施例）７４支軸（水平鉛直両方向の追随機構）７５アーム（水平鉛直両方向の追随機構）７６可動プレート（上下左右に移動可能な支持部
材、追随機構）７７追随輪（水平鉛直両方向の追随機構）７８エンコーダ（回転検出部材、走行距離検出手
段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３個の距離測定装置と、これらを揃えて等
間隔に列べて保持する支持部材と、前記間隔に対応した
所定量の移動がなされたことを検知する移動検知手段
と、その検知に対応して前記距離測定装置の測定データ
を波状摩耗算定可能に処理するデータ処理手段とを備え
た波状摩耗測定装置。
【請求項２】３個の距離測定装置と、これらを揃えて等
間隔に列べて保持する支持部材と、前記間隔に対応した
所定量の走行等の移動がなされたことを検知する移動検
知手段と、その検知に対応して前記距離測定装置からそ
の測定データを入力するとともに走行経路等の移動経路
についての波状摩耗を算定するデータ処理手段とを備え
た波状摩耗測定装置。
【請求項３】軌道を走行する軌道走行車両に設けられて
前記支持部材を前記車両の走行経路に追随させる追随機
構を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何
れかに記載された波状摩耗測定装置。
【請求項４】前記追随機構の一部として設けられ前記走
行経路を転動する追随輪を備えたことを特徴とする請求
項３記載の波状摩耗測定装置。
【請求項５】前記移動検知手段の一部として設けられ又
は別個に設けられその検知処理に用いられる移動情報を
前記追随輪の回転に基づいて求める走行距離検出手段を
備えたことを特徴とする請求項４記載の波状摩耗測定装
置。