JP2008170328A

JP2008170328A - レール探傷装置

Info

Publication number: JP2008170328A
Application number: JP2007004663A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Sasaki; 重春佐々木
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】レール折損の原因となる横裂が水平裂の下方にあったとしても、その横裂を確実に検出することができるレール探傷装置を提供する。
【解決手段】レール基部R1の底面に脱着自在に取り付けられる取付治具１と、該取付治具１に移動自在に設けられる超音波探傷器１０とを具備し、超音波探傷器１０は、取付治具１によってレール基部R１の底面に取り付けられた場合に、レール腹部R３の下方に位置するレール基部R１の底面にてレール長さ方向に沿って摺動され、レール腹部R３を経由してレール頭部R４に向けて設定角度で超音波を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明はレール頭部に発生した横裂を確実に検出できるレール探傷装置に関する。

レール頭部に発生するシェリング傷の管理が近年の重要課題となっており、このようなシェリング傷の探傷を行うためのレール探傷装置が各種開発されている。例えば、実開平４−６３０６１号公報（特許文献１）に示される軌条用探傷装置は、レール頭部に取り付けられる窓付きプレートと、この窓付きプレートの平面内にて移動自在に設けられた探傷器とを有するものであって、この探傷器から発せられた超音波のエコーを検出することによって、レール頭部のシェリング傷が検出されるものである。
実開平４−６３０６１号公報

ところで、シェリング傷について、図６に示されるように水平裂C１の下方に横裂C２がある場合、上記のような軌条用探傷装置では、上部の水平裂C１に遮蔽されて、下方の横裂C２の探傷が難しいのが現状である。例えば、図６に符号５０で示される従来の探傷装置から、所定の角度で超音波を出力した場合に、その超音波が水平裂C１に到達した時点で、水平裂C１に反射してしまい、その先にある横裂C２を検出することができない、すなわち、レール折損の原因となる横裂C２があったとしても、その横裂C２を検出することができないという問題があった。

本発明は、従来の有していた問題を解決しようとするものであって、レール折損の原因となる横裂C２が水平裂C１の下方にあったとしても、その横裂C２を確実に検出することができるレール探傷装置の提供を目的とする。

そして、上記目的を達成するために本発明の課題解決手段では、レール基部の底面に脱着自在に取り付けられる取付治具と、該取付治具に移動自在に設けられる超音波探傷器とを具備し、前記超音波探傷器は、取付治具によってレール基部の底面に取り付けられた場合に、レール腹部の下方に位置するレール基部の底面にてレールの長さ方向に沿って摺動され、レール腹部を経由してレール頭部に向けて超音波を出力する。

また、本発明の課題解決手段では、前記超音波探傷器にて、レール基部の底面から上方のレール頭部に向けて出力する超音波の出力角度を設定する。

また、本発明の課題解決手段では、前記取付治具を、レール基部の底面に配置されて全体として四角かつ平面状に形成された治具本体と、この治具本体の対向する側部に回転軸を中心として回動自在に設けられて開放時にレール基部の底面に対して治具本体を脱着自在とし、閉鎖時にレール基部の両側部を挟持する支持アームと、から構成する。

また、本発明の課題解決手段では、前記超音波探傷器を、取付治具に移動自在に設けられた操作レバーと、該操作レバー上に固定されて該操作レバーとともに移動する超音波接触子とから構成し、前記操作レバーを、取付治具がレール基部の底面に取り付けられた場合にレールの長さ方向に沿って移動自在とし、さらに、前記超音波接触子を、操作レバーの操作によって、レール腹部の下方に位置するレール基部の底面にてレールの長さ方向に沿って摺動され、レール腹部を経由してレール頭部に向けて超音波を出力する。

本発明のレール探傷装置では、取付治具によってレールに取り付けられた超音波探傷器が、レール腹部の下方に位置するレール基部の底面においてレールの長さ方向に沿って摺動自在とされるとともに、レール腹部を経由してレール頭部に向けて下方側から超音波を出力するように構成したので、レール折損の原因となる横裂が水平裂の下方にあったとしても、その横裂を、下方位置から出力される超音波探傷器の超音波のエコーによって、確実に走査して検出することができる。また、レール頭部に形成された損傷の検出を、レール基部の底面側から行うようにしたので、レール頭部に形成された空転傷、部分磨耗の影響を受けることが無く、レール頭部の傷の深さを正確に検出することができる。

また、本発明のレール探傷装置では、レール基部底面からレール頭部に向けられる超音波は、一定の傾斜角度をもって超音波探傷器から出力されるものであるので、枕木の直上に位置するレール頭部に横裂があったとしても、その横裂を斜め下方から出力される超音波によって確実に検出することができ、枕木の存在が、横裂の検出作業の支障となることがない。

また、本発明のレール探傷装置では、治具本体の対向する側部に設けられた支持アームを、回転軸を中心として回動させて、該支持アームを開放位置に配置した場合に、レール基部の底面に対して治具本体が脱着される。また、レール基部の底面に対して治具本体が取り付けられた状態で、回転軸を中心として支持アームを回動させて、該支持アームを閉鎖位置に配置した場合には、該支持アームがレール基部の対向する側部を挟持し、該支持アームを介して、治具本体がレール基部の底面に固定される。すなわち、回転軸を中心として回動自在に治具本体に設けられた支持アームの開閉によって、レール基部の底面に対する超音波探傷器の取付け、取外しを容易に行うことができる。

また、本発明のレール探傷装置では、超音波探傷器を、取付治具に移動自在に設けられた操作レバーと、この操作レバー上に固定された超音波接触子とから構成し、作業員による操作レバーの操作によって、超音波接触子を、レール腹部の下方位置にてレール基部底面の長さ方向に沿って摺動させつつ、レール腹部を経由してレール頭部に向けて斜め下方から超音波を出力させることができる。

以下に本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１はレール探傷装置１００の平面図、図２はレール探傷装置１００をレール基部R１に取り付けた状態の断面図、図３及び図４は図１に示されるレール探傷装置１００の側面図である。

これらの図において符号１で示されるものはレール基部R１の底面に脱着自在に取り付けられる取付治具である。取付治具１は、レール基部R１の底面に配置されて全体として四角かつ平面状に形成された治具本体２と、この治具本体２の対向する側部に設けられた一対の支持アーム３・４とから構成されたものであって、一方の支持アーム３は、治具本体２に対して固定された状態にあり、他方の支持アーム４は、垂直な取付軸５を中心として水平面内で矢印（イ）―（ロ）方向に回動自在に設けられている。また、これら支持アーム３・４のそれぞれは図２に示すように断面コ字に形成されており、その凹部3Ａ・４Ｂ内にレール基部Ｒ１の側縁部Ｒ２が配置される。そして、このような取付治具１では、図１に一点鎖線で示される支持アーム４の開放時にレール基部R１に対して治具本体２が脱着され、実線で示される支持アーム４の閉鎖時にレール基部R１の両側縁部Ｒ２を挟持する。また、支持アーム３の先端部には、蝶ネジ６が設けられており、この蝶ネジ６を治具本体２側の雌ネジ部７に螺合させることによって、レール基部Ｒ１の側縁部Ｒ２を挟持した支持アーム３が治具本体２に固定される。

前述した取付治具１には超音波探傷器１０が設けられている。この超音波探傷器１０は、取付治具１に移動自在に設けられた操作レバー１１と、操作レバー１１上に固定されて該操作レバー１１とともに移動する超音波接触子１２とから構成されている。操作レバー１１は、図３及び図４に示されるように、支持アーム３・４と同じ治具本体２の側部に形成された間隙１３を貫通するものであって、その両端部を作業員が把持することによって、間隙１３の長さ方向（矢印ａ−ｂ方向）に沿って移動させられる。そして、取付治具１がレールＲの基部Ｒ１に取り付けられた場合には、間隙１３が、レールＲの長さ方向（矢印ａ−ｂ方向）と同方向に配置されることから、操作レバー１１とともに超音波接触子１２がレールＲの長さ方向（矢印ａ−ｂ方向）に移動することになる。

操作レバー１１は、間隙１３内のレールＲの長さ方向（矢印ａ−ｂ方向）に沿って移動されるとともに、その長さ方向（矢印ｃ−ｄ方向）に沿っても微小に移動自在とされる。具体的には、レール腹部Ｒ３の幅は５０Ｎレールの場合で１５mmであり、この５０Ｎレールである場合には、およそ２ｍｍの範囲内で矢印ｃ−ｄ方向に移動可能であり、さらに、操作レバー１１の操作により、超音波接触子１２の若干の首振り、向きの調整を行うことができ、これにより横裂Ｃ２の発見を確実に行うことができる。そして、このような矢印ｃ−ｄ方向への微調整・首振り・向きの調整により、図２に示されるように超音波接触子１２がレール腹部R３の直下に配置されるように微細な位置調整が行われる。なお、図２において、符号１５で示すものは治具本体２に固定された誘導アームであり、この誘導アーム１５がガイドとなって、レール腹部Ｒ３の直下のレール基部Ｒ１裏面に位置する超音波接触子１２を、レールＲの長さ方向（矢印ａ−ｂ方向）に沿って正確に移動させることが可能である。

上記超音波接触子１２は、図２の断面図に示されるように、操作レバー１１の中間に形成された凹部１１A内に配置されるものであって、凹部１１Aの上面と超音波接触子１２との間に設置された圧縮バネ１４によって上方に付勢されている。そして、超音波接触子１２がレール基部R1に取り付けられた場合に、圧縮バネ１４の付勢によって、超音波接触子１２がレール基部R1の底面に押し付けられ、さらにこの状態で、操作レバー１１を操作することより、レール基部Ｒ１の底面を矢印a−ｂ方向に超音波接触子１２が摺動することになる。また、この超音波接触子１２は、レール基部R１の底面から上方に位置するレール頭部Ｒ４に向けて４５°の角度で超音波を出力するように設定されており、出力した超音波のエコーが受信される。そして、図示しない解析装置にて、図５に示されるように超音波接触子１２が受信した超音波のエコーを、レールＲを走査することにより予め求めた超音波の反射特性（超音波の強度によってＡ−Ｂ、Ｃ・・と複数検出されている）の中から選択されたＣ線と比較し、超音波接触子１２によって検出された超音波のエコーについて、Ｃ線を越えるところのものを傷の位置と判断する。そして、このような判断手法により、図５に符号（CX）で示されるレールＲの箇所にどれだけの深さの横裂C２があるかが検出される。

なお、超音波接触子１２の出力角度を４５°に設定したが、この４５°は、最も効率良く横裂C２の深さ及び長さを検出できる角度である。また、超音波接触子１２から出力される超音波のエコーにより、レール腹部R３の直上に位置する範囲（図２に符号ｒ４で示す）のレール頭部R４の横裂C２を検出したが、レール腹部R３の直上に位置するレール頭部R4の範囲ｒ４の周辺においても、若干減衰した超音波のエコーを受信することが可能であり、これによりレール頭部R4の広い範囲で横裂C２を検出することができる。また、図３及び図４に示されるように支持アーム３・４の外側には、目盛り８・９が取り付けられており、これら目盛り８・９によって操作レバー１１及び超音波接触子１２が、レールＲの長さ方向（矢印ａ−ｂ方向）に対して直角に配置されているか否かが目視により確かめられるようになっている。また、上述した解析装置では、超音波接触子１２による走査結果に基づき、横裂C２の深さについては探傷器画面に表示可能であるが、横裂C２の幅については画面表示がなされず、このため、探傷器画面にエコーが立ち上がった位置からエコーが消える位置までの超音波接触子１２の移動距離は、支持アーム３・４外側に設けられた目盛り８・９を用いて計測し、これら計測された深さと幅に基づき、精度の高い横裂C２の判定を行うことが可能となる。

そして、以上のように構成されたレール探傷装置１００では、支持アーム３・４によって取付治具１をレール基部Ｒ１の底面に取り付けた状態で、取付治具１に移動自在に設けられた操作レバー１１を、レールＲの長さ方向（矢印ａ−ｂ方向）に沿って移動させたとき、操作レバー１１上の超音波接触子１２から設定角度（本例では４５°）で出力された超音波が、レール頭部R４に生じた横裂C２に反射して、該横裂C２が検出される。これによって、図６に示されるように、レール折損の原因となる横裂C２が水平裂C１の下方にあったとしても、その横裂C２を、下方位置から出力される超音波接触子１２からの超音波のエコーによって、確実に走査して検出することができ、レール折損の発生を未然に防止することができ、また、枕木の直上に位置するレール頭部Ｒ４に横裂C２があった場合でも、斜め下方から出力される超音波によってその横裂C２を確実に検出することができ、枕木の存在が、横裂C２の検出作業の支障となることがない。

また、上記レール探傷装置１００では、治具本体２に設けられた支持アーム３・４を、垂直な取付軸５を中心として回動させて、該支持アーム３・４を開放位置に配置した場合（図１に一点鎖線で示す）に、レール基部R１の底面に対して治具本体２が脱着される。また、レール基部R１の底面に対して治具本体２が取り付けられた状態で、取付軸５を中心として支持アーム３・４を回動させて、該支持アーム３・４を閉鎖位置に配置した場合（図１に実線で示す）には、該支持アーム３・４がレール基部R１の両側部を挟持し、この支持アーム３・４を介して、治具本体２がレール基部R１の底面に固定される。すなわち、取付軸５を中心として回動自在に治具本体２に設けられた支持アーム３・４によって、レール基部R１の底面に対するレール探傷装置１００全体の取付け、取外しを容易に行うことができる。

また、上記レール探傷装置１００は、平面状に形成された治具本体２、治具本体２の対向する側部に設けられた一対の支持アーム３・４、取付治具１に設けられた超音波探傷器１０等を主な構成要素とし、全体として薄厚に形成されたものであるので、スラブ軌道の底部からも容易にレール頭部の探傷を行うことができるとともに、レール探傷装置１００全体を軽量化して持ち運びにも便利となる。

また、上記レール探傷装置１００では、超音波接触子１２を、下方からレール頭部Ｒ４に向けて４５°の角度で超音波を出力するように角度設定したので、水平裂C１の下方に位置する横裂C２を、下斜め方向から効率良く検出することができる。また、この４５°という設定角度により、横裂C２を最も効率良く検出することが可能となる。

レール探傷装置１００の平面図レール探傷装置１００をレール基部R１に取り付けた状態の正断面図図１に示されるレール探傷装置１００を矢印ＩＩＩ方向から見た側面図図１に示されるレール探傷装置１００を矢印ＩＶ方向から見た側面図レール探傷装置１００によりレールＲを走査した結果を示すグラフレールＲに形成された水平裂Ｃ１、横裂Ｃ２を説明するための図

符号の説明

１取付治具
２治具本体
３支持アーム
４支持アーム
５取付軸（回転軸）
１０超音波探傷器
１１操作レバー
１２超音波接触子
１００レール探傷装置
Ｃ１水平裂
Ｃ２横裂
Ｒレール
Ｒ１レール基部
Ｒ２レール側縁部
Ｒ３レール腹部
Ｒ４レール頭部

Claims

レール基部の底面に脱着自在に取り付けられる取付治具と、該取付治具に移動自在に設けられる超音波探傷器とを具備し、
前記超音波探傷器は、取付治具によってレール基部の底面に取り付けられた場合に、レール腹部の下方に位置するレール基部の底面にてレールの長さ方向に沿って摺動され、レール腹部を経由してレール頭部に向けて超音波を出力することを特徴とするレール探傷装置。
前記超音波探傷器は、レール基部の底面から上方のレール頭部に向けて出力する超音波の出力角度が所定の角度に設定されていることを特徴とする請求項１記載のレール探傷装置。
前記取付治具は、レール基部の底面に配置されて全体として４辺形の枠状に形成された治具本体と、この治具本体の対向する側部に回転軸を中心として回動自在に設けられて開放時にレール基部の底面に対して治具本体を脱着自在とし、閉鎖時にレール基部の両側部を挟持する支持アームと、から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレール探傷装置。
前記超音波探傷器は、取付治具に移動自在に設けられた操作レバーと、該操作レバー上に固定されて該操作レバーとともに移動する超音波接触子とから構成され、
前記操作レバーは、取付治具がレール基部の底面に取り付けられた場合にレールの長さ方向に沿って移動自在とされ、
前記超音波接触子は、操作レバーの操作によって、レール腹部の下方に位置するレール基部の底面にてレールの長さ方向に沿って摺動され、レール腹部を経由してレール頭部に向けて超音波を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のレール探傷装置。