JP2007292473A - Railroad vehicle running wheel measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鉄道車両走行車輪測定装置に係り、特に、レールの外側に設置され鉄道車両の走行車輪における外側のフランジ面までの距離を非接触で測定してその測定結果を出力する第一の距離センサと、レールの内側に設置され鉄道車両の走行車輪における内側のバック面までの距離を非接触で測定してその測定結果を出力する第二の距離センサと、両距離センサの測定結果および両距離センサの設置に係る距離のデータから走行車輪の車輪径,フランジの厚さ,フランジ高さなどの走行車輪の形状を演算する処理部を備えた鉄道車両走行車輪測定装置に関するものである。 The present invention relates to a railway vehicle traveling wheel measuring device, and in particular, a first distance for measuring the distance to the outer flange surface of a traveling wheel of a railway vehicle that is installed outside the rail and outputs the measurement result. A sensor, a second distance sensor that is installed on the inner side of the rail and that measures the distance to the inner back surface of the running wheel of the railway vehicle in a non-contact manner, and outputs the measurement result; The present invention relates to a railway vehicle traveling wheel measuring device including a processing unit that calculates the shape of a traveling wheel such as the wheel diameter, flange thickness, and flange height of a traveling wheel from distance data related to the installation of a distance sensor.
鉄道車両は走行車輪(以下、車輪と略記する)における内側部分のフランジがレールに案内されてレール面上を走行しているが、曲線通過時にはフランジ外面とレール内側面との間に横圧とすべりが発生し、車輪に徐々にフランジ磨耗が生じる。また、直線走行にあっても車輪踏面の磨耗などが発生して車輪形状の変形が進む。 Railroad cars run on the rail surface with the flanges on the inner side of the running wheels (hereinafter abbreviated as wheels) guided by the rails. When passing through a curve, there is a lateral pressure between the outer surface of the flange and the inner surface of the rail. Sliding occurs, and the flange gradually wears on the wheel. Further, even in straight running, wear of the wheel tread occurs and the wheel shape is deformed.
その結果、車両の遥動の増大や乗心地の悪化などを招くだけでなく、車輪形状の変形が一定限界を超えると車輪が脱線するという重大事故につながるので、この車輪形状を監視しておかなければならない。 As a result, not only will the vehicle fluctuate and the ride quality will deteriorate, but if the deformation of the wheel shape exceeds a certain limit, it will lead to a serious accident in which the wheel derails. There must be.
そのため下記特許文献1に見られるように、レールの外側と内側にそれぞれ設置した距離センサで、走行車輪の外側と内側のフランジ面までの距離を一定時間毎に非接触で計測し、それぞれ一群の測定結果および距離センサの設置に係わる距離のデータなどから走行車輪の車輪形状を演算して求めることで、人手と労力を軽減することが提案されている。
Therefore, as can be seen in the following
上記従来の鉄道車両走行車輪測定装置によれば、車輪径,フランジの厚さ,フランジ高さなど特定箇所での車輪の寸法を算出することができるので、さらに、距離センサで得られる一群の測定値から車輪の形状図を求めてみたところ、車輪寸法が実際のものよりも若干小さく算出され、設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した形状で表す車輪の正確な形状図になっていなかった。 According to the conventional railway vehicle running wheel measuring device, the wheel dimensions at a specific location such as the wheel diameter, the flange thickness, and the flange height can be calculated, and further, a group of measurements obtained by the distance sensor. When the wheel shape figure was calculated from the values, the wheel dimensions were calculated to be slightly smaller than the actual size, and the wheel shape figure represented by the shape cut by a straight line including the wheel center used in the design drawing was obtained. It wasn't.
それゆえ、本発明の目的は、距離センサで得られる一群の測定値から設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した形状図と同等の形状図を得ることができる鉄道車両走行車輪測定装置を提供することにある。 Therefore, it is an object of the present invention to measure a railway vehicle traveling wheel that can obtain a shape figure equivalent to a shape figure cut by a straight line including a wheel center used in a design drawing from a group of measurement values obtained by a distance sensor. To provide an apparatus.
上記目的を達成する本発明鉄道車両走行車輪測定装置の特徴とするところは、レールの外側に設置され鉄道車両の走行車輪における外側のフランジ面までの距離を非接触で測定してその測定結果を出力する第一の距離センサと、レールの内側に設置され鉄道車両の走行車輪における内側のバック面までの距離を非接触で測定してその測定結果を出力する第二の距離センサと、該両距離センサの測定結果および該両距離センサの設置に係る距離のデータから該走行車輪の形状を演算する処理部を備えた鉄道車両走行車輪測定装置において、該処理部は、該各距離センサで得た測定値毎に、鉄道車両の走行方向における走行車輪の長さ寸法と該走行車輪の軸中心からの距離寸法を得て、該両寸法から走行方向における走行車輪の長さ寸法を走行車輪の半径方向での長さへ変換することにより設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した形状図と同等の形状図を得ることにある。 The railway vehicle traveling wheel measuring device of the present invention that achieves the above object is characterized in that the distance to the outer flange surface of the traveling wheel of the railway vehicle that is installed outside the rail is measured in a non-contact manner and the measurement result is obtained. A first distance sensor for outputting, a second distance sensor for measuring the distance to the inner back surface of the running wheel of the railway vehicle installed inside the rail in a non-contact manner, and outputting the measurement result; In a railway vehicle traveling wheel measuring apparatus including a processing unit that calculates the shape of the traveling wheel from the measurement result of the distance sensor and the distance data related to the installation of the both distance sensors, the processing unit is obtained by the distance sensor. For each measured value, the length dimension of the traveling wheel in the traveling direction of the railway vehicle and the distance dimension from the axial center of the traveling wheel are obtained, and the length dimension of the traveling wheel in the traveling direction is obtained from the two dimensions. It is to obtain the same shape diagram and cut shape diagram a straight line including a wheel center where used in design drawing by converting to the length in the radial direction of the.
本発明によれば、各距離センサで得た測定値に基づいて得られる車輪の形状図を、車輪中心を含む直線で切断した形状で表わす設計図と同等なものとすることができる。 According to the present invention, the wheel shape diagram obtained based on the measurement values obtained by the distance sensors can be equivalent to a design diagram represented by a shape cut by a straight line including the wheel center.
以下、図に基づいて一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment will be described based on the drawings.
図1は、本発明の一実施形態になる鉄道車両走行車輪測定装置により鉄道車両の走行車輪を測定する状況を示している。なお、各図に示した引用符号は、以下の記載の順に如何なるものであるかを説明し、図の引用順において説明を差し控えることがある。 FIG. 1 shows a situation in which traveling wheels of a railway vehicle are measured by a railway vehicle traveling wheel measuring device according to an embodiment of the present invention. It should be noted that the quotation marks shown in each figure are described in the order of the following description, and the description may be omitted in the citation order of the figures.
図1において、10はレール11上を走行車輪(以下、車輪と略記する)100で走行する鉄道車両(以下、車両と略記する)である。この車輪100は、図2に示すように、外側の部分(リム面側)から内側の部分までの外周面の外径が徐々に大となるように形成された踏面101と、内側の部分に一体に設けたフランジ102からなる。フランジ102の外周面は、踏面101から連続しかつ内側から外側に行くに従って肉厚が徐々に薄くなる凸曲面をなしている。
In FIG. 1,
車輪100は、基準溝103を有しており、この基準溝103の直径は車輪径にリンクして規定されている。例えば直径860mmの車輪の場合は基準溝の直径は780mmである。なお、車輪100の外側のフランジ面104をフランジ外面と称し、また車輪100の内側のフランジ面105を車輪内面(バック面)と称する。車輪100の踏面101がレール11の上面(レール面若しくはレールの踏面)を走行する際、車輪100のフランジ外面104がレール11の内側面で案内される。
The
図2において、12は距離センサ1a,1b,2a,2bを設置するベース台であり、各距離センサ1a,1b,2a,2bなどの設置時の位置精度を左右するネジ穴などの加工精度が得られ易く、なお且つ走行車両の通過による車両荷重を受けたときに、その変形を少なくする金属製の剛体部材で構成されている。左右のレール11には、車両の進入を検出するための軌道回路(図示せず)が構成されている。
In FIG. 2,
軌道回路は左右のレール11L,11R(以下、左右のレール11L,11Rに共通の場合はレール11と略記する)に微小電流を流しておき、車両10が任意長で区切られた各レール区間内に進入すると、左右のレール11の微小電流が、進入車両10の車輪100および車軸を通して導通され、その電位差変化から車両進入を検知し、信号機に通知するものである。
The track circuit passes a minute current through the left and right rails 11L and 11R (hereinafter abbreviated as
距離センサ1a,1b,2a,2bを設置したレール区間では、ベース台12は絶縁部材13を介して左右のレール11下に固定されている。通過車両の車両荷重は、レール
11および枕木(図示せず)を介して、レール11および枕木下に敷設されたバラストなどで構成される道床(図示せず)で荷重を支えている。本実施形態では、ベース台12下に、一部バラストなどを排除した空洞(図示せず)を構成し、ベース台12を敷設している。
In the rail section in which the
左右のレール11の内側面間距離は軌間Lgとして規定されている。例えば、狭軌の線路の場合、軌間Lgは1067mmであるが、車両10の通過によりレール11に大きな力が作用することもあり、点検整備後に時間経過とともに軌間狂いが生じる。このため、必要に応じて軌間狂いを許容範囲内に入れる点検整備が行われる。
The distance between the inner surfaces of the left and
従って、距離センサ1a,1b,2a,2bは、左右のレール踏頂面と一方のレール
11の内側面を位置基準として、該両レール11が延びる方向に対し直交する方向に設置している。具体的には、左右のレール11の頂点部を結ぶ線を高さ方向の位置基準とし、横方向は、左レール11Lの内側面を位置基準とし、図2では2つ位置基準線を一点鎖線で表示している。
Accordingly, the
距離センサ1a,2aはそれぞれレール11の外側に設置され車輪100における外側のフランジ面までの距離を非接触で測定してその測定結果を出力する第一の距離センサであり、距離センサ1b,2bはそれぞれレール11の内側に設置され車輪100における内側のバック面までの距離を非接触で測定してその測定結果を出力する第二の距離センサである。
The
図2に示すように、距離センサ1aの測定始点は、それぞれの位置基準線より高さ方向が下方に距離H1a、横方向が左方向に距離L1aだけ離れた位置である。距離センサ
1bの測定始点は、それぞれの位置基準線より高さ方向が下方に距離H1b、横方向が右方向に距離L1bだけ離れた位置である。
As shown in FIG. 2, the measurement start point of the distance sensor 1a is a position that is separated from each position reference line by a distance H1a in the height direction downward and a distance L1a in the horizontal direction to the left. The measurement start point of the
また、距離センサ2a,2bの測定始点は、位置基準線よりそれぞれ高さ方向が下方に距離H2a,H2b、横方向が右方向にLg(軌間)+L2aの距離、および右方向にLg(軌間)−L2bの距離だけ離れた位置である。
The measurement start points of the
また、距離センサ1a,1b,2a,2bの照射角度は、高さ方向の位置基準線を基準にとり、それぞれθ1a,θ1b,θ2a,θ2bに設定されている。
Further, the irradiation angles of the
これら、いずれの距離センサ1a,1b,2a,2bも車両走行に支障のない建築限界(図示せず)以内に設置されている。
Any one of these
各距離センサ1a,1b,2a,2bは三角測量の原理を応用したレーザー測長器であり、距離センサ1a,1bは左レール11Lの外側と内側から左側の車輪100におけるフランジ外面104までの距離L3と車輪内面までの距離L4を一定時間毎に計測出力するものである。
Each
同様に、距離センサ2a,2bは右レール11Rの外側と内側から、右レール11Rの外側と内側から右側の車輪100におけるフランジ外面104までの距離L5と車輪内面までの距離L6を一定時間毎に計測出力するものである。
Similarly, the
各距離センサ1a,1b,2a,2bとして、発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いた発光素子と光位置検出素子の組み合わせで構成される光学式距離センサや超音波を発射してから反射波が戻ってくるまでの時間から距離を測定する超音波式距離センサやコイルにより発生させた高周波磁界中に接近する金属の表面に生じる渦電流の大小で距離を測定する渦電流式距離センサなどを用いても良い。
As each
各距離センサ1a,1b,2a,2bでの一群の計測結果(距離L3〜L6)は、図1に示すように、増幅器20で各々増幅し、A/D変換部3で各々逐次A/D変換していく。
As shown in FIG. 1, a group of measurement results (distances L3 to L6) by the
図1において、5は車輪検知を兼ねた速度検出部であり、矢印方向に沿った車両10の走行で車輪100の車輪検知と移動速度を検出する。この速度検出部5は、例えば、距離センサ1a,1b,2a,2bのような光学式のものであっても良いし、車輪100の通過によりレール11を挟んで設置された一組の投光器と受光器間の光線が切断されることで車輪100を検知するものであっても良い。2個の検出部5a,5bは車両10の走行で矢印方向において車両10を横から見て距離センサ1a,1b,2a,2bと並ぶように配置している。
In FIG. 1,
この速度検出部5は、上記2個の検出部5a,5b間(一方の検出部5aから他方の検出部5bまでの間)を通過する車輪100の通過時間を計測して、その通過時間と両検出部5a,5b間の設置距離から車輪(車両10)100の速度Vを得るものである。
The
また、速度検出部5は通過する車両10の車軸(一つの車輪が一軸に相当する)数を検知する機能も有する。すなわち、検出部5aは車輪100の通過に対応して一つ検知信号を発生し、これを内蔵のカウンタで計数することで車両10の車軸数を検知する。例えば、一編成10両の車両の場合は、計数した車軸カウント値は40である。
The
速度検出部5での車輪毎の計測結果(車軸カウント値と車輪速度)は、距離センサ1a,1b,2a,2bの一群の計測結果と共に制御部4に送られる。
The measurement results (axle count value and wheel speed) for each wheel in the
この制御部4は、A/D変換部3からの測定データと上記速度検出部5からの車輪100に関する車軸カウント値,車輪速度Vおよび経過時間とを逐次取り込み、車軸カウント値を参照して記憶部6に車軸毎に分別して格納させる制御を行う。そして、各測定値には、+1の増数形態で測定番号(サンプリング番号)が付けられる。
The
また、制御部4は、速度検出部5で得られた車輪100の速度Vに応じてA/D変換部3から出力されるデータをサンプリングする周期を適宜変え得るように構成されている。
Further, the
従って、記憶部6はA/D変換部3からの出力データと速度検出部5からの車輪100の速度Vと経過時間のデータを制御部4の制御によって逐次格納している。
Accordingly, the
ここで、走行車輪に対する距離の測定は、全車輪100が各距離センサ1a,1b,
2a,2bの前を通過し終わるまで、一定の測定時間Ts毎に繰返し行われる。この結果、一つの車輪に対し一群の測定データが得られる。
Here, the measurement of the distance with respect to the traveling wheel is performed by all the
The measurement is repeated every certain measurement time Ts until passing in front of 2a and 2b. As a result, a group of measurement data is obtained for one wheel.
測定された車輪の速度をVとすれば、距離センサ1a,1b,2a,2bの一回の測定時間Ts内に車輪100が移動する距離はV×Tsである。また、1個の車輪100が通過するまでに測定番号の差より距離センサ1a,1b,2a,2bがn回測定したとすれば、測定位置における走行方向での車輪100の長さはV×Ts×nと表わされる。
Assuming that the measured wheel speed is V, the distance that the
車輪の速度Vが遅くなると、車輪通過方向の測定ピッチV×Tsが相対的に小さくなり、緻密な測定が可能となるが、測定データ数が増加する。このように、一回の測定時間
Tsは必要な測定分解能と車輪通過の速度Vを考慮して設定されている。
When the wheel speed V decreases, the measurement pitch V × Ts in the wheel passing direction becomes relatively small and precise measurement is possible, but the number of measurement data increases. As described above, the single measurement time Ts is set in consideration of the necessary measurement resolution and the wheel passing speed V.
7は処理部で、記憶部6に格納された一群の測定データと距離センサ1a,1b,2a,2bの設置に係る距離データL1a,L1b,Lg+L2a,Lg−L2bおよび軌間Lg,照射角度データθ1a,θ1b,θ2a,θ2b,速度検出部5で検出される車輪の速度Vなどを用いて、逐次車輪100の後述する内面距離Lb,車輪径D,フランジ厚さdf,フランジ高さfnおよびフランジ角度θなど各種の諸データ(寸法)を演算して求める機能を備えている。
A processing unit 7 includes a group of measurement data stored in the
また、処理部7は上記のようにして得られた内面距離Lb,車輪径D,フランジ厚さ
df,フランジ高さfnおよびフランジ角度θなどの諸データを車輪100の測定順番
(車軸カウント値)を参照して記憶部6に格納する。
Further, the processing unit 7 uses the various data such as the inner surface distance Lb, the wheel diameter D, the flange thickness df, the flange height fn, and the flange angle θ obtained as described above to measure the order of the wheels 100 (axle count value). And stored in the
処理部7には、測定結果や演算結果を表示するモニタ画面が付随している。記憶部6には車両10新製時の各車輪100の設計データを格納することができるようになっている。新製時の各車輪100の設計データは、設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した形状図や設計図に記入される各寸法を含んだものである。そして、処理部7は、モニタ画面に記憶部6に格納してある新製時の各車輪100の設計データを表示することができる。
The processing unit 7 is accompanied by a monitor screen for displaying measurement results and calculation results. The
以下、左右のレール11の軌間Lgが規定通りであり、距離センサ1a,1b,2a,2bが規定の設置距離データL1a,L1b,Lg+L2a,Lg−L2b,設置高さ
H1a,H1b,H2a,H2b,照射角度データθ1a,θ1b,θ2a,θ2bを持つように設置されているとして、処理部7において車輪100の内面距離Lb,車輪径D,フランジ厚さdf,フランジ高さfnおよびフランジ角度θ(それぞれの寸法の取り方は後述する)などの諸データを演算により求めることについて説明する。
Hereinafter, the distance Lg between the left and
先ず、図1に示すように、車輪形状測定対象の車両10を矢印方向に走行させ、速度検出部5の2個の検出部5a,5b間を通過させ、さらに距離センサ1a,1b,2a,
2bとの間を走行させる。
First, as shown in FIG. 1, the
Drive between 2b.
すると、速度検出部5で車輪100を検知すると共に、図2に示すように、外側の距離センサ1a,2aは、それぞれフランジ外面104までの距離L3,L5をそれぞれ計測し、内側の距離センサ1b,2bは、それぞれ車輪内面105までの距離L4,L6をそれぞれ計測する。
Then, the
図2に示すように、ベース台12は、金属製の剛体部材で構成されていても絶縁部材
13を介してレール11下に固定されるため、軌道回路(図示せず)はベース台12の敷設に伴う車両進入の誤検知は発生しない。さらに、車両通過によりレール11が車両荷重を受けて沈下する際、ベース台12はレール11と一体で沈下するが、ベース台12の下部に空洞(図示せず)があるため、道床からの圧縮応力を回避でき、ベース台12の圧縮応力による形状変形を避けることができる。
As shown in FIG. 2, the base table 12 is fixed under the
また、車両10が重くてレール11が沈んでも、距離センサ1a,1b,2a,2bも車輪100と一緒に沈むから、レール11の変形は計測結果L3〜L6に影響がない。
Even if the
図3は、図2における車輪100について、左側の車輪100を例にして車輪形状をより詳細に示したものである。
FIG. 3 shows the wheel shape of the
106は踏面101とフランジ102を構成する車輪100のタイヤ部における内側面、107はそのタイヤ部の外側面であり、これら二面は車輪100の内で唯一平坦であり且つ互いに平行な平面である。108は波板部であり、車輪走行時にタイヤ部(101〜107)がレール11Lより受けた衝撃を緩和し且つ吸収する部材である。
106 is an inner surface of the tire portion of the
タイヤ部(101〜107)と波板部108の境界では、奥行き方向(各距離センサ
1a,1bより遠ざかる方向)におよそ50mmの段差がある。
At the boundary between the tire portions (101 to 107) and the
H1,H2は距離センサ1b,1aにおける測定点のレール11Lの頂点部(高さ方向の基準位置)からの測定高さ(距離)、Htはレール11Lの頂点部(高さ方向の基準位置)からのタイヤ部(101〜107)の高さ(厚み)、Hsはレール11Lの頂点部
(高さ方向の基準位置)からの基準溝103の高さを示す。
H1 and H2 are measurement heights (distances) from the apex portion (reference position in the height direction) of the rail 11L at the measurement points in the
走行により主に踏面101と外側のフランジ面104が磨耗するので、タイヤ部(101〜107)の厚みHtが薄くなって行く。この結果、大略的に踏面101での直径である(正確には後述する)車輪径Dが減少し、車輪100に対し距離センサ1b,1aの測定点は相対的に移動し、車軸の中心(車輪中心)に近づいて行く。
Since the
図4は磨耗が途中まで進んだ車輪100について距離センサ1bで測定をした状況を示しており、車輪100の踏面101はレール11上の位置O2においてレール11と接触しており、車輪中心OからO2までの長さは車輪半径(D/2)に相当する。
FIG. 4 shows a situation in which the
車輪100が矢印方向に走行した時に、車輪100の内側における距離センサ1bによる測定点の軌跡は太線の曲線イで示すように、測定点A1から順次B1,C1,E1,
E2,C2,B2を経てA2に至る。測定点A1〜B1はフランジ102の内側のフランジ面105,測定点B1〜E1はタイヤ部(101〜107)の内側面106,測定点
E1〜E2は波板部108、測定点E2〜B2はタイヤ部(101〜107)の内側面
106、測定点B2〜A2はフランジ102の内側のフランジ面105を測定している。
When the
It reaches A2 via E2, C2, and B2. The measurement points A1 to B1 are the
図4において、測定点A1の測定高さHA1が測定点B1の測定高さHB1に比べ高くなっているのは、内側のフランジ面105の奥行き変化(距離センサより遠ざかる方向)によるものであり、距離センサ1bがレール11(高さ方向の基準位置)下方より斜め上向き設置されていることによる(図3参照)。
In FIG. 4, the measurement height HA1 at the measurement point A1 is higher than the measurement height HB1 at the measurement point B1 because of the change in the depth of the inner flange surface 105 (the direction away from the distance sensor). This is because the
同様に、測定点E1〜E2の波板部108では距離センサ1bから遠ざかる方向におよそ50mmの段差があるために測定点がより高くなる。磨耗が進んだ車輪100ほど波板部108に測定点が多く掛かるようになる。
Similarly, in the
図5は、新製の車輪100について距離センサ1bで車輪100の内測面を測定した一群の測定値を時系列測定値を計算処理してグラフ表示した図である。縦軸は距離センサ
1bの測定値L4、横軸は測定点毎の時間間隔Tsと測定した車輪速度Vを距離V×Tsに換算して測定順に図示した結果の一例である。
FIG. 5 is a diagram in which a group of measured values obtained by measuring the inner surface of the
図5において、車輪100は摩耗しておらず、タイヤ部(101〜107)の高さHtは設計通りの寸法で、内側のフランジ面105及びタイヤ部の内側面106では測定点が通過する箇所は波板部108が存在しない平坦部であるため、距離センサ1bの測定値は一定である筈であるが、測定値には、走行車輪の内側のフランジ面105とタイヤ部内側面106のレールや脱線防止ガイドなどとの接触でできた傷,レールとの摩擦を緩和するために塗布された油による汚れ,さらに塗布されたペンキの剥がれなどにより微小な値のばらつきが見られる。なお、基準溝103(測定点C1及びC2)に相当する箇所での段差Ldは、基準溝103の段差(距離センサ1bから遠ざかる方向)である。
In FIG. 5, the
このような測定値の微小なばらつきは形状図を得る場合の誤差となりかねない。そこで、処理部7が備えている誤差を解消する機能について、説明する。 Such a small variation in measured values may cause an error in obtaining a shape diagram. Therefore, a function for eliminating the error included in the processing unit 7 will be described.
図7は測定値の選別処理の一例を示す図であり、測定点A1からA2までの距離センサ1bで得た一群の測定値(距離L4)をヒストグラフ(度数分布図)で表示している。縦軸は測定点の度数、横軸は距離センサの測定値(距離L4)を示す。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a measurement value selection process, in which a group of measurement values (distance L4) obtained by the
処理部7は記憶部6に格納した一群の測定値(距離L4)について図7のヒストグラフを作り、図7において度数分布の中心値、即ち、出現度数が多い集合における距離センサの測定値L4cを距離センサの測定値L4の代表値として選別する。
The processing unit 7 creates a histogram of FIG. 7 for a group of measurement values (distance L4) stored in the
そして図5の線分αを描き、線分αの位置を車輪100におけるタイヤ部内側面(タイヤ側面の平坦部)106までの距離とし、太線で示した測定値L4との交点を指定することにより、順次測定点B1,C1,C2,B2を求めることができる。
5 is drawn, the position of the line segment α is the distance to the tire portion inner side surface (flat portion of the tire side surface) 106 in the
このような処理により、レールや脱線防止ガイドなどの接触でできた傷、レールとの摩擦を緩和するために塗布された油による汚れ、さらに塗布されたペンキの剥がれなどによる測定値ばらつきを除去することができる。 This process eliminates scratches caused by contact with rails and derailment prevention guides, dirt due to oil applied to reduce friction with the rails, and variations in measured values due to peeling of applied paint. be able to.
図3において距離センサ1bの測定点の高さを、0<距離センサ1bの測定高さH1<タイヤ部の高さHt、の範囲に設定すると、距離センサ1bの一群の測定点は車輪のタイヤ部の内側面106に多く集中し、より正しく内側面106までの距離L4を測定することが可能になる。この結果、内側面106の測定点数が多くなり、図7において度数分布の中心値における距離センサの測定値L4cを距離センサの測定値L4の代表値として選別しやすくなり、後述する内面距離Lbの測定に含まれる誤差が減少する。
In FIG. 3, when the height of the measurement point of the
同様に、距離センサ2bについても測定点の高さを、0<距離センサ2bの測定高さH1<タイヤ部の高さHt、の範囲に設定することにより、より正しく内側面106までの距離L6を測定することが可能となる。
Similarly, by setting the height of the measurement point in the
また、車輪内側面における内側距離センサ1b,2bは、後述する車輪径Dの測定も兼ねるため、車輪径Dの測定に必要な基準溝103(図4及び図5参照)を認識する必要がある。この制約を前述した距離センサ1b,2bの好ましい測定高さの範囲に加味すると、距離センサ1b,2bの測定高さを新製時の車輪において、基準溝103の高さHs<距離センサ1bの測定高さH1<タイヤ部の高さHt、の範囲に設定するのが好ましい。ここで、Hs及びHtは新製時の車輪100におけるレールの頂点部からの基準溝103の高さとタイヤ部の高さである。
Further, since the
また、図5において、内側タイヤ側面106からの段差Ldを利用して基準溝103
(測定点C1及びC2)を認識するときに、図7に示す選別処理で得られた度数分布の中心値における距離センサの測定値L4cで線分αを描くと、レールや脱線防止ガイドなどとの接触でできた傷,レールとの摩擦を緩和するために塗布された油による汚れ,塗布されたペンキの剥がれなどによる測定値ばらつきの影響を排除できる。
Further, in FIG. 5, the
When recognizing (measurement points C1 and C2), if the line segment α is drawn with the measured value L4c of the distance sensor at the center value of the frequency distribution obtained by the sorting process shown in FIG. It is possible to eliminate the effects of measurement value variations due to scratches caused by contact, dirt due to oil applied to reduce friction with the rail, and peeling of applied paint.
さらに、走行車輪は遥動や横ずれが発生するので、内側距離センサ1b,2bの測定値は大きく変動する。図2に示すように、レール11と車輪100の間には可動遊間eと呼ばれる遊びが左右に設定され、この可動遊間eの存在により車輪100がカーブ(曲線部)を曲がれるようになっている。したがって、走行車輪の遥動や横ずれ値が基準溝103の段差より大きい場合、従来の測定値毎の処理方法では基準溝103の認識ができないことがあった。
Further, since the running wheels are swung or laterally shifted, the measured values of the
一方、図7に示す処理方法では、車輪全体の状況を把握することができ、遥動や横ずれによる誤差を除去することができる。すなわち、一群の測定値において出現度数の多い集合を内フランジ面106に相当する測定値群と認識できる。走行車輪の遥動や横ずれが発生すると上記集合の中心値が変動する。求められた測定値における集合の中心値と予想していた中心値を対比することで、遥動や横ずれを認知できるだけでなく、求められた測定値における集合の中心値を基準に測定点C1,C2を指定し、基準溝103の位置を認識することにより、含まれる誤差が除去でき、車輪径Dの測定における誤差を除去できる。
On the other hand, in the processing method shown in FIG. 7, it is possible to grasp the situation of the entire wheel, and to remove errors due to swinging and lateral displacement. That is, a set having a high appearance frequency in a group of measurement values can be recognized as a measurement value group corresponding to the
図6は、磨耗した車輪100を内側距離センサ1bで測定した一例における時系列測定値を計算処理してグラフ表示した図である。
FIG. 6 is a graph showing a time series measurement value in an example in which the
磨耗した車輪100はタイヤ部(101〜107)の厚さHtが薄くなることにより、図4に示すように測定点の一部が波板部108に掛かる。内側フランジ面106に対しておよそ50mmの段差(距離センサから遠ざかる方向)があり、段差が大きいためにこれら波板部108の測定値は大きく変動するので、測定点E1,E2を指定することにより波板部108の領域を識別でき、図7のヒストグラフ作成においてその領域の測定値を排除し求められた測定値における集合の中心値を指定するときの波板部108による誤差の原因を排除することが容易である。
As shown in FIG. 4, a part of the measurement point is applied to the
以上のことは、もう一方の内側距離センサ2bについても同様に適用される。なお、摩耗した車輪100における測定点C1,C2の間隔X1bは、測定点が車輪100の中心Oに近づくことにより、新製の車輪100における測定点C1,C2の間隔X1aより長くなっている。
The above is similarly applied to the other
図8は、図4と同様に、外側の距離センサ1aによる車輪100の外側面における測定点の軌跡を示している。
FIG. 8 shows the locus of the measurement points on the outer surface of the
車輪100の踏面101がレール11上の位置O2でレール11と接触しており、車輪中心OからO2までの長さは車輪半径(D/2)に相当する。図中、太線で表わした線ロが測定点の軌跡である。
The
車輪100が矢印方向に走行した時に、測定点の軌跡は測定点P1から順次Q1,Q2を経て測定点P2に至る。測定点P1〜Q1はフランジ102の外側フランジ面104、測定点Q1〜Q2はタイヤ部の外側面107、測定点Q2〜P2はフランジ102の外側フランジ面104を測定している。
When the
図8において、測定点P1の測定高さHP1がQ1の測定高さH2に比べ高くなっているのは、外側フランジ面104がタイヤ部の外側面107より遠方にあり、距離センサ
1aがレール11(高さ方向の基準位置)下方より斜め上向き設置されていることによる(図3参照)。
In FIG. 8, the measurement height HP1 of the measurement point P1 is higher than the measurement height H2 of Q1 because the
図9は、距離センサ1aで新製の車輪100における外測面までの距離を測定した一群の測定値の一例を時系列測定値を計算処理してグラフ表示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a group of measurement values obtained by measuring the distance to the external measurement surface of the
縦軸は距離センサ1aの測定値L3、横軸は測定点毎の時間間隔Tsを車輪速度Vを用いて距離V×Tsに換算して測定順に図示したものである。 The vertical axis represents the measured value L3 of the distance sensor 1a, and the horizontal axis represents the time interval Ts for each measurement point converted into the distance V × Ts using the wheel speed V in the order of measurement.
外側のフランジ面104及びタイヤ部の外側面107は、平坦部であるため距離の測定値L3は一定値である。前述した車輪内側面の測定の場合と同様に、図7のようなヒストグラフ(度数分布図)を作図し、その中心値L3cを代表値として選別し、図9に線分βを描き、太線ハで示した測定値L3の軌跡との交点を測定点Q1,Q2として指定して求めることにより、レールや脱線防止ガイドなどの接触でできた傷、レールとの摩擦を緩和するために塗布された油による汚れ、さらに塗布されたペンキの剥がれなどによる測定値ばらつきを除去することができる。なお、太線ハで示した測定値L3の軌跡が測定点P1とQ1,Q2とP2の途中で消えているのは、車輪100の踏面101が直線状に傾斜していて反射光を捕捉できず、距離センサ1aで距離を測定できないことによる。しかしながら、踏面101は直線状に傾斜しているので、太線ハの消えている箇所は直線で接続しても構わない。
Since the
図3において、距離センサ1aの測定点の高さを、0<距離センサ1aの測定高さH2<タイヤ部の高さHt、の範囲に設定すると、距離センサ1aの測定点は車輪100のタイヤ部の外側面107に多く集中する。
In FIG. 3, when the height of the measurement point of the distance sensor 1a is set in the range of 0 <measurement height H2 of the distance sensor 1a <height Ht of the tire portion, the measurement point of the distance sensor 1a is the tire of the
外側面107上は平坦面であるため、距離センサ1aの測定値L3は概ね一定値が得られる。同様に、距離センサ2aについても、0<距離センサ2aの測定高さH2<タイヤ部の高さHt、の範囲に設定することにより、外側面107上での測定点数が多くなり、より正しく外側面107までの距離L5を測定することが可能となる。
Since the
図3において、車輪100の外側面(リム面)107と踏面101が交差する箇所であるリム端部109(Q1及びQ2も同意)は3C又は4Cの面取りが施されている。
In FIG. 3, the rim end portion 109 (Q1 and Q2 also agree) where the outer surface (rim surface) 107 of the
図9において、リム端部109の測定点Q1,Q2付近の破線γはこの面取り箇所を示し、この面取り箇所はリム端部109の特徴点として、リム端部109の認識のために利用する。
In FIG. 9, a broken line γ in the vicinity of the
ところが、図10は磨耗した車輪を測定した一例であるが、図10から明らかなように、磨耗車輪ではリム端部109が外側(距離センサ2a,2b側)に盛り上がる現象(リムだれ現象と呼ぶ)が発生している(このリムだれ現象は車輪100の摩耗によるものではなく、レール11よりタイヤ部の素材の方が軟らかく、車両10の荷重が掛かることにタイヤ部が展延することによって発生するものである)。
However, FIG. 10 shows an example in which a worn wheel is measured. As is apparent from FIG. 10, the
太線δで示すように、リム端部109の認識において位置誤差ΔXが生じていた。図9と図10のΔXを比較すると、磨耗した車輪100でのリム端部109の誤差が大きいことが分かる。
As indicated by the thick line δ, a position error ΔX has occurred in the recognition of the
ここで、リムだれ現象がリム端部109で車輪100の全周において均等に生じているとすれば、リムだれ現象による盛り上がり量は測定点Q1付近と測定点Q2では同等と云える。したがって、このリムだれ現象による盛り上がりに起因して発生する位置誤差ΔXも、測定点Q1付近と測定点Q2では符号が反対で値が同等である。そこで、図10のように中心値L3cを代表値として線分βを描き、測定点Q1,Q2を指定してからX2bを測定し、その中間点X2b/2にあたるO1の位置を求めれば、上述した位置誤差ΔXが相殺される。このように磨耗した車輪100であっても測定点Q1,Q2を指定でき、リム端部109の磨耗変形が発生しても車輪通過方向での位置誤差が相殺される。さらに、レールや脱線防止ガイドなどの接触でできた傷、レールとの摩擦を緩和するために塗布された油による汚れ、さらに塗布されたペンキの剥がれなどによる測定値ばらつきを除去することができる。
Here, if the rim drooling phenomenon occurs evenly at the
以上のことは、もう一方の外側距離センサ2aについても同様に適用される。なお、摩耗した車輪100における測定点Q1,Q2の間隔X2bは、測定点が車輪100の中心Oにちかづくことにより、新製の車輪100における測定点Q1,Q2の間隔X2aより長くなっている。
The above is similarly applied to the other
以下、処理部7おいて、各距離センサ1a,1b,2a,2bで得た測定値毎に、車両10の走行方向における車輪100の長さ寸法と車輪の軸中心からの距離寸法を得て、両寸法から車輪100の半径方向での車輪の長さへ変換することにより,設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した形状図と同等の形状図を得ることについて、説明する。
Hereinafter, the processing unit 7 obtains the length dimension of the
図1において、速度検出部5で得られた速度V及び車軸カウント値は、経過時間と共に制御部4の制御によって逐次記憶部6に格納される。各距離センサ1a,1b,2a,
2bからの一群の出力波形(測定値)は、増幅部20で増幅されてから、A/D変換部3でA/D変換され、制御部4の制御によって車軸カウント値を参照して、車軸毎に逐次記憶部6に格納される。
In FIG. 1, the speed V and the axle count value obtained by the
A group of output waveforms (measured values) from 2b are amplified by the amplifying
それから、処理部7において、記憶部6に格納された計測データL3〜L6と予め格納されている距離センサ1a,1b,2a,2bの設置に係るデータL1a,L1b,Lg+L2a,Lg−L2bや照射角度データθ1a,θ1b,θ2a,θ2bおよび軌間データLgと速度検出部5で検出される車輪速度Vを用いて、逐次左右の各車輪100における車輪の内面距離Lb,車輪径D,フランジ厚さdf,フランジ高さfnおよびフランジ角度θなどの車輪形状を、以下のようにして演算で求める。
Then, in the processing unit 7, the measurement data L3 to L6 stored in the
図2において、車輪100の内面距離Lbは内側距離センサ1b,2bの測定結果L4,L5を用い、下式で計算する。
(数1)
Lb=Lg−(L1b−L4×cos(θ1b))−(L2b−L6×cos(θ2b))
なお、図2において、eはレール11と車輪100の間の片側の可動遊間である。
In FIG. 2, the inner surface distance Lb of the
(Equation 1)
Lb = Lg− (L1b−L4 × cos (θ1b)) − (L2b−L6 × cos (θ2b))
In FIG. 2, e is a movable space on one side between the
図4において、車輪径Dは三角形O・C1・O1を利用して計算できる。線分O・C1は車輪中心Oから基準溝103までの長さであり、基準溝103の直径D0が予め分かっており、D0/2である。線分O・O1は、図4から明らかなようにD/2−H1である。H1は距離センサ1bにおける測定高さであり、図2の設置高さH1bを用いて下式で計算できる。
(数2)
H1=L4×sin(θ1b)−H1b
一方、線分C1・O1は、図4において測定点C1及びC2を用いて基準溝103間の車輪通過距離の測定から求めることができる。例えば、図6の測定例において基準溝103間の車輪通過距離はX1bと得られる。
In FIG. 4, the wheel diameter D can be calculated using triangles O, C1, and O1. The line segment O · C1 is the length from the wheel center O to the
(Equation 2)
H1 = L4 × sin (θ1b) −H1b
On the other hand, the line segments C1 and O1 can be obtained from the measurement of the wheel passage distance between the
図4から明らかなように、車輪100は車輪中心Oからレール11へ下ろした垂線O・O2に対して左右対称であるから、線分C1・O1はX1b/2と得られる。
As is apparent from FIG. 4, the
従って、図5のO1の位置は車輪中心Oの真下に位置するので車輪100の中心位置になっている。
Therefore, since the position of O1 in FIG. 5 is located directly below the wheel center O, it is the center position of the
次に、三角形O・C1・O1について、三平方の定理を用いて車輪径Dは下式で計算できる。
(数3)
D=2×(√((D0/2)2−(X1b/2)2))+2×H1
図6において、車輪中心に相当する位置O1の座標は、線分C1・O1の長さより特定することができる。すなわち、上記の通り、車輪通過方向長さはV×Ts×nで表わされ、個々の測定点の座標は測定点のサンプリング番号で表わされる。例えば、基準溝103(C1)を認識した測定点のサンプリング番号をn1とすれば、それより増分した長さがX1b/2であるからことから、位置O1のサンプリング番号n2は下式より計算できる。
(数4)
n2=n1+(X1b/2)/(V×Ts)
図4に示すように車輪中心Oは、位置O1の真上に位置するので、その走行方向での座標は位置O1のサンプリング番号n2を利用することができる。
Next, for the triangles O, C1, and O1, the wheel diameter D can be calculated by the following equation using the three-square theorem.
(Equation 3)
D = 2 × (√ ((D0 / 2) 2 − (X1b / 2) 2 )) + 2 × H1
In FIG. 6, the coordinates of the position O1 corresponding to the wheel center can be specified from the length of the line segment C1 · O1. That is, as described above, the wheel passing direction length is represented by V × Ts × n, and the coordinates of the individual measurement points are represented by the sampling numbers of the measurement points. For example, if the sampling number of the measurement point that recognized the reference groove 103 (C1) is n1, the length incremented from that is X1b / 2, and therefore the sampling number n2 at the position O1 can be calculated from the following equation. .
(Equation 4)
n2 = n1 + (X1b / 2) / (V × Ts)
As shown in FIG. 4, since the wheel center O is located immediately above the position O1, the sampling number n2 at the position O1 can be used as the coordinates in the traveling direction.
図11の測定点A1〜B1〜E1の間の太線ニは、内側の距離センサ1bの一群の測定値から得られた結果であり、車輪中心(相当する位置O1)を位置基準とし車輪の形状図に描いたものである。これは、図4で車輪中心Oからレール11へ下ろした垂線O・O1で二分割した車輪の左半分に相当する(図6参照)。
The thick lines D between the measurement points A1 to B1 to E1 in FIG. 11 are results obtained from a group of measured values of the
縦軸は距離センサ1bとの位置関係(L1b)を示すと共に、縦方向の長さは測定値の水平成分(L4×cos(θ1b))を示す。また、横方向の長さは、車輪通過距離(車輪通過方向長さと同意)を示す。
The vertical axis represents the positional relationship (L1b) with the
一方、破線は同様にして描いた車輪100の左半分に相当する設計図での形状ある。ここで、両者を比較すると、車輪通過方向長さが異なるのは、一般的に設計図は車輪中心を含む直線で切断した切断面として描かれることに対し、測定結果は距離センサ1bによる測定高さH1で走行車輪を測定した部分断面であることによる。
On the other hand, the broken line has the shape in the design corresponding to the left half of the
測定結果の車輪通過方向長さを設計図に対応する長さ補正する方法として、仮に、距離センサ1bの測定高さを車輪半径(D/2)と考えると、図4から明らかなように、車輪中心を含む直線(A1a〜B1a〜C1a〜E1a〜O)で切断した切断面は設計図での形状と同等になる。
As a method for correcting the length in the wheel passing direction of the measurement result corresponding to the design drawing, if the measurement height of the
したがって、距離センサ1bで測定した一群の測定値について、各測定点毎に、車輪通過方向長さを測定点高さに基づいて、車輪半径(D/2)の位置を距離センサ1bの測定高さとしたようにする長さ補正を行う。
Accordingly, with respect to a group of measurement values measured by the
一例として、図4において、測定点A1の計算処理は、車輪通過方向長さ(線分A1・O1a)を測定点A1から車輪中心Oまでの長さ(線分A1・O=線分A1a・O)へ長さ補正を行う。線分A1・Oは、三角形O・A1・O1aについて三平方の定理より下式で計算できる。
(数5)
線分A1・O=√((線分A1・O1a)2+(線分O・O1a)2)
ここで線分A1・O1aは車輪通過方向長さ(測定値)であり、線分O・O1aは図4から明らかなように、D/2−HA1である。HA1は測定点A1の測定高さであるが、一般的に表現すると測定高さH1と同意である。
As an example, in FIG. 4, the calculation process of the measurement point A1 is performed by calculating the length in the wheel passing direction (line segment A1 · O1a) from the measurement point A1 to the wheel center O (line segment A1 · O = line segment A1a · Perform length correction to O). The line segment A1 · O can be calculated from the three square theorem using the following equation for the triangle O · A1 · O1a.
(Equation 5)
Line segment A1 · O = √ ((Line segment A1 · O1a) 2 + (Line segment O · O1a) 2 )
Here, the line segment A1 · O1a is the wheel passing direction length (measured value), and the line segment O · O1a is D / 2-HA1 as is apparent from FIG. HA1 is the measurement height of the measurement point A1, but generally expressed as the measurement height H1.
処理部7において、各測定点について上記数5の演算を行うと、図11の太線ニを得ることができる。
When the processing unit 7 performs the calculation of the
図11と同様に、図12の測定点P1〜Q1〜O(O1)を結ぶ太線ホは、外側の距離センサ1aの一群の測定値から得られた結果であり、車輪中心(相当する位置(O(O1))を位置基準とし車輪の形状図に描いたものである。これは図8で車輪中心Oからレール
11へ下ろした垂線O・O1で二分割した車輪の左半分に相当する(図9参照)。
Similarly to FIG. 11, the thick line E connecting the measurement points P1 to Q1 to O (O1) in FIG. 12 is a result obtained from a group of measurement values of the outer distance sensor 1a, and the wheel center (corresponding position ( O (O1)) is used as a position reference and is drawn in the wheel shape diagram, which corresponds to the left half of the wheel divided in two by the vertical line O · O1 drawn from the wheel center O to the
縦軸は距離センサ1aとの位置関係(L1a)を示すと共に、縦方向の長さは測定値の水平成分(L3×cos(θ1a))を示す。また、横方向の長さは、車輪通過距離を示す。 The vertical axis indicates the positional relationship (L1a) with the distance sensor 1a, and the length in the vertical direction indicates the horizontal component (L3 × cos (θ1a)) of the measured value. Moreover, the length of a horizontal direction shows a wheel passage distance.
一方、破線は、同様にして描いた車輪左半分に相当する設計図での形状である。ここで、両者を比較すると、車輪通過方向長さが異なるのは、図11と同じ理由による。 On the other hand, the broken line is the shape in the design corresponding to the left half of the wheel drawn in the same manner. Here, when both are compared, the wheel passing direction lengths are different for the same reason as in FIG.
測定結果の車輪通過方向長さを設計図に対応する長さ補正すると、図11と同様に考えると、図8から明らかなように、車輪中心を含む直線(P1a〜Q1a〜R1a)で切断した切断面は設計図の形状と同等になる。 When the length in the wheel passing direction of the measurement result is corrected to the length corresponding to the design drawing, when considered in the same way as in FIG. 11, it is cut along a straight line (P1a to Q1a to R1a) including the wheel center as apparent from FIG. The cut surface is equivalent to the shape of the design drawing.
したがって、距離センサ1aで測定した一群の測定値について、測定点毎に、車輪通過方向長さを測定点高さに基づいて、長さ補正を行う。 Therefore, for a group of measurement values measured by the distance sensor 1a, length correction is performed for each measurement point based on the wheel passing direction length based on the measurement point height.
一例として、図8において、測定点P1の計算処理は、車輪通過方向長さ(線分P1・O1a)を測定点から車輪中心までの長さ(線分P1・O=線分P1a・O)へ長さ補正を行う。 As an example, in FIG. 8, the calculation processing of the measurement point P1 is performed by calculating the length in the wheel passing direction (line segment P1 · O1a) from the measurement point to the wheel center (line segment P1 · O = line segment P1a · O). Correct the length.
線分P1・Oは、三角形O・P1・O1aについて三平方の定理より下式で計算できる。
(数6)
線分P1・O=√((線分P1・O1a)2+(線分O・O1a)2)
ここで、線分P1・O1aは車輪通過方向長さ(測定値)であり、線分O・O1aは図8から明らかなようにD/2−HP1である。HP1は測定点P1の測定高さであるが、一般的に表現すると測定高さH2と同意である。
The line segment P1 · O can be calculated from the three square theorem for the triangle O · P1 · O1a by the following equation.
(Equation 6)
Line segment P1 · O = √ ((Line segment P1 · O1a) 2 + (Line segment O · O1a) 2 )
Here, the line segment P1 · O1a is the wheel passing direction length (measured value), and the line segment O · O1a is D / 2-HP1 as is apparent from FIG. HP1 is the measurement height of the measurement point P1, but generally expressed as the measurement height H2.
H2は、距離センサ1aの図2に示した設置高さH1aを用いて、下式で計算できる。
(数7)
H2=L3×sin(θ1a)−H1a
処理部7において、各測定点について上記数6の演算を行うと、図12の太線ホを得ることができる。
H2 can be calculated by the following equation using the installation height H1a of the distance sensor 1a shown in FIG.
(Equation 7)
H2 = L3 × sin (θ1a) −H1a
When the processing unit 7 performs the calculation of
以下、車輪100における各部の寸法の取り方について、説明する。
先ず、図13により、処理部7で行うフランジ厚さdfの求め方を説明する。
Hereinafter, how to measure the dimensions of each part in the
First, a method for obtaining the flange thickness df performed by the processing unit 7 will be described with reference to FIG.
図13は、縦軸方向の位置基準をレール11Lの内側面として、内側距離センサ1bの一群の測定値について上述した車輪通過方向長さの長さ補正を行い車輪中心Oを車輪通過方向の位置基準として描いた形状図と、外側の距離センサ1aの一群の測定値について上述した車輪通過方向長さの長さ補正を行い車輪中心Oを車輪通過方向の位置基準として描いた形状図を処理部7で重ねて作図した車輪の形状図で、このように、図11と図12から設計図と同等な車輪100の形状図を得ることができる。
FIG. 13 shows the position of the wheel center O in the wheel passing direction by correcting the length of the wheel passing direction length described above for a group of measured values of the
フランジ厚さdfは両車輪100の中間位置である車軸の中心P5から外側の距離センサ1aによる測定点P3までの距離と定義され、下式で計算される。
(数8)
df=線分P3・P4+線分P4・P5
=(Lw−線分P2・P3)+Lb/2
(数9)
線分P2・P3=P3までの測定値の水平成分−P2までの測定値の水平成分
ここで、線分P4・P5の長さは内側の距離センサ1b,2bによる測定値を基に数1で得た内面距離Lbの半分の長さ(Lb/2)であり、Lwは車輪幅、踏面101は車輪中心Oからの半径(D/2)で内側のフランジ面106から65mm内側の点と定義され、測定ポイントP3は踏面101から10mm外周方向の外フランジ面104上の点と定義されていることを利用する。
The flange thickness df is defined as the distance from the axle center P5, which is an intermediate position between the two
(Equation 8)
df = line segment P3 / P4 + line segment P4 / P5
= (Lw-line segment P2 / P3) + Lb / 2
(Equation 9)
Line segment P2 · P3 = Horizontal component of the measured value up to P3−Horizontal component of the measured value up to P2 Here, the length of the line segment P4 · P5 is expressed by the
図14により、処理部7で行うフランジ角度θの求め方を説明する。
図14は、図13と同様にして描いた車輪の形状図である。
With reference to FIG. 14, a method of obtaining the flange angle θ performed by the processing unit 7 will be described.
FIG. 14 is a shape diagram of a wheel drawn in the same manner as FIG.
測定点P3近傍のフランジ外面104は車輪の新製時及び転削直後は円錐面であり、その断面図では直線となる。したがって、測定点P3近傍の複数の測定データを抽出し、それらの回帰直線を算出し、走行方向に対する回帰直線の傾斜角度をフランジ角度θとする。
The flange
図15により、処理部7で行うフランジ高さfnの求め方を説明する。
図15も、図13と同様にして描いた車輪の形状図である。
A method for obtaining the flange height fn performed by the processing unit 7 will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is also a wheel shape diagram drawn in the same manner as FIG.
フランジ高さfnは、踏面101からフランジ102の先端までの長さと定義され、図15において、A1fとP1fはそれぞれ内側の距離センサ1bと外側の距離センサ1aで測定したフランジ102の先端部に相当する測定点を上述した車輪通過方向長さの長さ補正を行い車輪中心Oを車輪通過方向の長さとしたもので、このようにして得た両長さ
A1f,P1fを比較して、フランジ102の先端部により近い点を選択し、その点と踏面101までの長さを算出しフランジ高さfnとする。
The flange height fn is defined as the length from the
図13に示した摩耗した車輪100の形状図を新製の(転削直後を含む)車輪100の形状図と車軸中心を合わせて、モニタ画面上に寸法を合わせて表示させると、容易に比較測定ができ、設計図(新製時及び)と各々比較して、車輪径D,フランジの厚さdf,フランジ高さfn,フランジ角度θや車輪内面距離Lbの減少量で、車輪100の脱輪を予測して事故に至らないように早めに車輪100を新製時のフランジ形状に戻す車輪転削や新製品と交換することができる。
The shape of the
以上説明した本発明になる鉄道車両走行車輪測定装置においては、距離センサで得られる一群の測定値から設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した形状図と同等の形状図を得ることができる。 In the railway vehicle traveling wheel measuring device according to the present invention described above, a shape diagram equivalent to the shape diagram cut by a straight line including the wheel center used in the design drawing is obtained from a group of measurement values obtained by the distance sensor. Can do.
また、走行車輪の内側と外側に設置した距離センサで測定した一群の測定値を用いて車輪の形状図を描くにあたり、両者の車輪通過方向の位置基準を明確なものとし、車輪の形状図を描くにあたり誤差を含まないようにすることができる。 In addition, when drawing the shape diagram of the wheel using a group of measured values measured by the distance sensor installed on the inside and outside of the traveling wheel, the position reference in the wheel passing direction should be clarified, and the shape diagram of the wheel It is possible not to include an error in drawing.
また、走行車輪の外フランジ面と内フランジ面にはレールや脱線防止ガイドなどとの接触でできた傷,レールとの摩擦を緩和するために塗布された油による汚れ,さらに車輪に塗布されたペンキの剥がれなどにより測定値にばらつきが含まれていても、車輪の形状図を描くにあたり誤差を含まないようにすることができる。 In addition, the outer flange surface and inner flange surface of the running wheel were scratched by contact with the rail and the derailment prevention guide, soiled with oil applied to reduce friction with the rail, and further applied to the wheel. Even if the measurement value includes variations due to peeling of the paint or the like, it is possible to avoid errors in drawing the shape diagram of the wheel.
さらにまた、走行車輪の遥動や横ずれの影響により外フランジ面と内フランジ面までの距離変動が発生し、上記フランジ面からの段差が微小な基準溝位置の認識に誤差が生じたとしても、車輪の形状図を描くにあたり誤差を含まないようにすることができる。 Furthermore, even if the distance fluctuation between the outer flange surface and the inner flange surface occurs due to the influence of the swaying and lateral displacement of the traveling wheel, and there is an error in recognizing the reference groove position where the step from the flange surface is minute, It is possible to avoid errors when drawing the wheel shape diagram.
また、複雑な車輪形状であっても車輪の形状図を描くにあたり処理が複雑にならず、しかも誤差を含まないようにすることができる。
さらにまた、荷重による車輪形状の変形も把握することができる。
Further, even when the wheel shape is complicated, the processing is not complicated when drawing the wheel shape diagram, and it is possible to prevent the error from being included.
Furthermore, the deformation of the wheel shape due to the load can also be grasped.
さらにまた、走行車輪の内側と外側に設置した距離センサで測定した一群の測定値を用いて得た車輪の形状図と設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した車輪の形状図を重ねて同時に表示して、実車輪と新製車輪を比較をすることができる。 Furthermore, the shape diagram of the wheel cut by a straight line including the wheel center used in the shape diagram and the design drawing of the wheel obtained by using a group of measured values measured by the distance sensor installed on the inside and outside of the traveling wheel. It is possible to compare the actual wheel and the new wheel by displaying them simultaneously.
1a,1b,2a,2b…距離センサ、3…A/D変換部、4…制御部、5…速度検出部、6…記憶部、7…処理部、10…鉄道車両、11L,11R…レール、12…ベース台、100…車輪。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該処理部は、該各距離センサで得た測定値毎に、鉄道車両の走行方向における走行車輪の長さ寸法と該走行車輪の軸中心からの距離寸法を得て、該両寸法から車輪の半径方向での走行車輪の長さへ変換することにより設計図において用いるところの車輪中心を含む直線で切断した形状図と同等の形状図を得るものであることを特徴とする鉄道車両走行車輪測定装置。 A first distance sensor installed on the outside of the rail and measuring the distance to the outer flange surface of the running wheel of the railway vehicle in a non-contact manner and outputting the measurement result; and a running wheel of the railway vehicle installed on the inside of the rail A second distance sensor for measuring the distance to the inner back surface in a non-contact manner and outputting the measurement result, the measurement result of the both distance sensors, and the distance data relating to the installation of the both distance sensors. In a railway vehicle traveling wheel measuring device provided with a processing unit that calculates the shape of a wheel,
The processing unit obtains the length dimension of the traveling wheel in the traveling direction of the railway vehicle and the distance dimension from the axis center of the traveling wheel for each measurement value obtained by each distance sensor, and determines the wheel dimension from the both dimensions. Railroad vehicle running wheel measurement characterized by obtaining a figure equivalent to a figure cut by a straight line including the wheel center used in the design drawing by converting to the length of the running wheel in the radial direction apparatus.
In the railway vehicle traveling wheel measuring device according to claim 1, the first distance sensor is set so that the measured height is within the tire height when the traveling wheel is newly manufactured, and the second distance sensor is The measurement height is set to be between the reference groove height and the tire height at the time of new production of the running wheel, and the measurement points for the running wheel by the distance sensors are concentrated on the flat part of the tire side surface of the running wheel. The processing unit uses a representative value as a distance from the set having a high frequency of appearance among the group of measurement values obtained by the distance sensors to the flat part of the tire side surface of the distance wheel. A railway vehicle running wheel measuring device characterized by the above.
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