JP2008513633A - ポイント、交差あるいは渡り線付交差ならびにレール継ぎ目および鉄道車輌による線路の不均質性の診断および状態の監視 - Google Patents

Abstract

本発明では、鉄道車輌がポイント、交差又は渡り線付交差ならびにレール継ぎ目又は線路の不均質性を越えて通過する際に、鉄道車輌の少なくとも一つの部材において、振動加速度が少なくとも一つの空間方向で測定されて保存される。ポイント、交差又は渡り線付交差、レール継ぎ目の通過、線路の不均質性を越える鉄道車輌の通過により鉄道車輌の部材において振動加速度が引き起こされる。更に、鉄道車輌の速度が測定されて保存され、また走行方向が確かめられて保存され、ポイント、交差又は渡り線付交差、レール継ぎ目、線路の不均質性の個所が確かめられて保存され、測定された振動加速度が所定の、特性的な限界値を越えているかどうか検査を実行し、所定の振動加速度の限界値を越える場合には、引き続きポイント、交差又は渡り線付交差の部材の状態、レール継ぎ目の状態、線路不均質性の更なる改善を行う。

Description

本発明は、幾つかの軌道から構成される、鉄道輸送路のポイントおよび／あるいは交差および／あるいは渡り線付交差および／あるいはレール継ぎ目および／あるいは線路の不均質性の磨耗状態および機能状態の診断および状態監視のための方法および器具に関するものである。

ポイント、交差および渡り線付交差は、鉄道交通の幾つかの線路を一つの線路に集めて、これらを共に結び合わせるか、あるいは交差において一つの線路を別の線路を通して誘導する。交差する線路の横断個所にある、いわゆる轍叉が、ポイント、交差あるいは渡り線付交差を通って転がり去る鉄道車輌の車輪の障害が無く、ほとんど車線変動の無い走りを保証する。これに関して固定と可動の轍叉が区別される。固定の轍叉の場合は、横断個所において運転のエッジの計画的な遮断、いわゆる轍叉のすき間が存在する。この轍叉のすき間は、結果として細溝の上をポイント、交差あるいは渡り線付交差を越えて先に転がる間に車輪が走るようになり、それによって車輪においてもまた固定の轍叉においても突発的な振動および荷重が現れる。これは、比較的長期にわたって固定の轍叉ならびに全てのポイント、交差あるいは渡り線付交差の摩滅および高められた磨耗の結果になる。問題点の解決のために、より高い速度を持つ列車によって通行される、ポイント、交差あるいは渡り線付交差において、それぞれの線路に対して連続した運転のエッジを作る、可動の轍叉が使用される。けれどもポイント、交差あるいは渡り線付交差の大多数が、製造費用および維持費用の削減ならびに制限された組み立て空間の理由から固定の轍叉を備えている。

ポイント、交差あるいは渡り線付交差の磨耗状態および機能状態の調査のための測定は人海戦術的であり、しばしば材料技術的な観点から、全く実行されないおよび／あるいは極めて遅く実行されるために、特にこれがすでに視覚的に目立つ時になって初めて、規準検査に従って轍叉の測定をすることになる。規準検査における視覚による査定は、ポイント、交差あるいは渡り線付交差の実際の磨耗を十分に表現することが出来ない。

鉄道内部の規定DS 820.06 05 B5および標準BN 821.2005の方式に従う目視による審査および判定によって、ポイント、轍叉および交差の診断が実行されることが、技術水準として良く知られている。これらは、定規、測定ゲージ、測定コード、測定くさび、鏡および感触ゲージを用いる、手を使う測定方式である。特に好ましくは、轍叉における傾斜の延びが確かめられ、レールの平坦性および方向が試験され、ならびに轍叉およびウィングレールの高さが確かめられる。このために、３人の職員の人的な消費、凡そ３０分までの時間消費、ならびに部分的に極めて場所を食う８つの部分から成る測定手段のセットが必要である。

さらにそのために、轍叉およびウィングレールにおける磨耗状態に関する幾何学的なデータが、改善の時点で付属の上部構造および下部構造についてそれ以上述べることなく、自由に使える状態にある。同様に枕木の空洞個所はわからず、今日に至るまでいかなるシステムにも把握されていない。

したがって、この解決策の欠点は、特により大きな人的および時間的な測定の消費である、すなわち実際の磨耗状態および機能状態の記述がほとんど無く、また不十分である。そのため時宜を得た維持期限の予想をし、またそのきっかけとなることは困難である可能性がある。かみ合いの閾値は、これまで特に走り抜けの領域に欠けていた。

特許文献１から、鉄道輸送路のポイント、交差あるいは渡り線付交差の走り抜けの領域における診断および状態監視のための方法および器具が良く知られている。これに関して固定の轍叉あるいは交差ポイントにおいて、轍叉あるいは交差ポイントの少なくとも一個所における轍叉あるいは交差ポイントの、車輌が轍叉／交差ポイントを越えて通過することにより引き起こされる振動加速度が少なくとも一つの空間方向で測定される。したがってこの方法において、ポイント、交差あるいは渡り線付交差の対応する部材への直接の部材の磨耗が確かめられる。幾つかの異なるポイント、交差あるいは渡り線付交差を次々に調べなければならないので、対応する測定器具は、ポイント、交差あるいは渡り線付交差を解体し、測定職員によって、最も近いポイント、交差あるいは渡り線付交差に輸送され、そこで組み立てられる。幾つかの異なるポイント、交差あるいは渡り線付交差を次々に診断することは、そのためにより大きな時間的および人的な消費に結びついている。

特許文献２から、鉄道車輌および番線路内の破損状態を探知するためのモバイル追跡ユニットが良く知られている。モバイル追跡ユニットは、車輪の対の回転速度を調査するための回転測定ユニット、特に加速度読み取り器の形状をした動きセンサー、データプロセッサー、ナビゲーション一式ならびに確かめられたデータを評価センターに伝達するための送信機を含んでいる。しかし、これに関して、破損状態を探知するために、特殊なモバイル追跡ユニット、すなわち鉄道車輌に引かれる特殊な車輌が必要であることが欠点である。
独国特許出願公開第１０２００４０１４２８２号明細書 独国特許発明第１９５８０６８０号明細書

したがって、それを使うことにより、少ない消費で、技術水準の欠点を示すことなく、なお視覚的に目立つことで、ポイント、交差あるいは渡り線付交差ならびにレール継ぎ目および線路の不均質性の全システムの評価を実行することが出来る方法および器具を提供することが本発明の課題である。

この課題は、発明に従い本方法に対しては請求項１において示された特性により、ならびに本器具に対しては請求項６において示された特性によって解決される。

請求項１は、鉄道輸送路のポイントおよび／あるいは交差および／あるいは渡り線付交差、ならびにレール継ぎ目および線路の不均質性の診断および状態監視のための方法を示す。これに関して鉄道車輌が、ポイント、交差あるいは渡り線付交差、ならびにレール継ぎ目あるいは線路の不均質性を越えて通過する際に、鉄道車輌の少なくとも一つの部材において、振動加速度が、少なくとも一つの空間方向で測定されて保存され、振動加速度は、鉄道車輌の部材において、鉄道車輌がポイント、交差あるいは渡り線付交差、ならびにレール継ぎ目および線路の不均質性を越えて通過することによって引き起こされる。

したがって、発明に従い、特に振動加速度は鉄道車輌の通過の際に測定され、また場所に合わせて判定される。このことは、ポイント、交差あるいは渡り線付交差、レール継ぎ目および線路の不均質性の磨耗および機能状態と直接に関連しており、上昇する振動加速度が、特に幾何学上その定格の形態からの、また位置がその定格の位置からの偏差が増加し続けることによって引き起こされることが原因となる。それゆえ、特に鉄道車輪が固定の轍叉における轍叉のすき間の上を乗り越えていくことは磨耗の増加を生じて、常に「乱暴な」ことである。同時に高い振動加速度は、ポイント、交差あるいは渡り線付交差ならびにレール継ぎ目および線路の不均質性の個々の部材における高いエネルギー損失を意味し、それは磨耗の進みを、その上なお促進し、かつ加速させる。

ポイント、交差あるいは渡り線付交差、レール継ぎ目および線路の不均質性の構造が原因の不安定部を乗り越えて行くことは、増加する磨耗ないしは粗悪な調節を伴い、乗り越える車輌の車輪あるいは車輪の対における振動加速度の特性的な数値を変化させる。車輌の構造がその構造上の原因で弱まることに対応して、この振動加速度は全ての車輌の上に広まる。そのためにポイント、交差あるいは渡り線付交差ならびにレール継ぎ目および線路の不均質性の部材の調節および補強からの幾何学上の偏差が増加し続けることは、車輌内の振動加速度の上昇を引き起こし、またその逆も有り得る。

その他に発明に従い鉄道車輌の速度が測定されて保存され、ならびにポイント、交差あるいは渡り線付交差ならびにレール継ぎ目および線路の不均質性の走行方向および個所が確かめられて保存される。

車輌内における測定信号の信号技術的な前処理が、次に述べるように有利に実行されるので、走行方向、車輪の対加速、走行速度、車輌のインターフェイスを介した列車の地方における位置のような抽出されたデータのみが伝送されなければならない。

それに基づき測定された振動加速度の所定の、特性的な限界値を超えているかどうかの検査が実行される。振動加速度が所定の限界値を超えている場合は、特に好ましくは規定DS 820 06 05 B5ないしはBN 824.9005に従って、ポイント、交差あるいは渡り線付交差の部材の状態の次に述べるような、更なる改善が行われる。

請求項２に記載の車輪とレールの接触点の近辺で、特に好ましくは請求項３に記載の車輪の対ベアリングカバーに、ないしは請求項４に記載の出来る限り車輪とレールとの接触点において、特に好ましくは格別そのために選択された測定車輪の対の車輪とレールとの接触点に実装される加速度センサーを使うことによって、振動加速度の測定が特に有利に実行される。

請求項５に従い、列車の地方における所在位置の決定のために、衛星ベースの位置申告器具、特に好ましくはＧＰＳ、ＤＧＰＳあるいはガリレオシステムが有利に使用される。これによって区間上の所在位置を鉄道車輌に伝える、列車制御システムを自由に使えない区間上においても位置申告が有利に可能となる。

請求項６は、請求項１による方法を実施するための器具を示す。

定められた速度および定められた走行方向を持つ鉄道車輌がポイント、交差あるいは渡り線付交差、レール継ぎ目あるいは線路の不均質性を通過する際に、鉄道車輌の少なくとも一つの部材における少なくとも一つの加速度センサーが、鉄道車輌が轍叉あるいは不安定部を通過することによって発生する振動加速度を確かめる。加速度センサーは、ただ一つの空間方向、あるいは特に有利に幾つかの空間方向、特に好ましくは三つ全ての互いに垂直な空間方向、そのどれか一方で振動加速度を確かめる。その他に回転運動および／あるいはピッチング運動の調査のための特殊な加速度センサーもまた、鉄道車輌の少なくとも一つの部材において使用することが出来る。

これに関して、特に好ましくは請求項６に記載の圧電性の加速度読み取り器が加速度センサーとして使用される。これは軽量、小型の外形、ならびにその丈夫さと長寿命に優れている。

速度測定器具が、鉄道車輌の速度を確かめる。これに関して、特に好ましくは鉄道車輌の中にある、車輌運転者に速度も告げる速度測定器具が使用される。代わりに、特に好ましくはレーダー測定機器、超音波測定機器あるいはレーザー測定機器の使用が可能である。

位置測定器具が、測定されたポイント、交差あるいは渡り線付交差ならびにレール継ぎ目および線路の不均質性の場所を確かめるので、確かめられた振動加速度を、測定された対応するポイント、交差あるいは渡り線付交差、レール継ぎ目および線路の不均質性へ場所に関して関係付けることが出来る。これに関して、振動加速度の所定の特性的な限界値の不規則あるいは超過が現れる際に、メインテナンス要員が、目立った、対応するポイント、交差あるいは渡り線付交差、レール継ぎ目および線路の不均質性に対して目的に合わせて導入されることが有利な点である。鉄道車輌内にある鉄道車輌の位置申告が、鉄道車輌内部で加速度読み取り器の所在位置と関連して、位置測定器具として有利に使用される。特に好ましくは鉄道車輌に区間上のその所在位置を伝える、走行する区間の列車制御システム、特に好ましくはリニア形列車制御（ＬＺＢ）あるいはヨーロッパ列車制御システム（ＥＴＣＳ）、あるいは請求項５による衛星ベースの位置申告器具を通して鉄道車輌のこの位置申告が生じる。

位置申告の他に、鉄道車輌の速度および走行方向の指示も供給する位置測定器具が、特に有利に使用され、特に好ましくはこの指示は衛星ベースの位置申告器具において可能である。このことによって、速度測定器具と位置測定器具が単一の器具の中にまとめられるので、別個の速度測定器具が不要である。

データ収集設備が、加速度センサー、速度測定器具ならびに位置測定器具の測定信号を選別し、これを特に好ましくは電子的にあるいは磁気的に保存し、それらに応じて評価する。さらにデータ収集設備は、所定の、特性的な限界値を超えているかどうかを検査する。所定の限界値を超えているようであれば、データ収集を使って、特に好ましくは規定DS 820 06 05 B5ないしはBN 824.9005に従い、ポイント、交差あるいは渡り線付交差の状態の次に述べるような、更なる改善が行われる。したがって発明に従う器具が、「メインテナンスの必要性」を検知するか、ないしは規則作業がこれを要求する時にやっと今まで通りの測定手段の支援的な利用が必要となる。

発明に従う方法および発明に従う器具の利点は、特に好ましくはポイント、交差あるいは渡り線付交差、レール継ぎ目および線路の不均質性の診断および状態監視において、規準検査あるいはメインテナンス作業の間にある。これに関して、ポイント、交差あるいは渡り線付交差の状態に関する最初の正確な言明が、迅速で簡単な試験によって行われた。したがって、特に早期に磨耗が確認され、またそのデータから必要な維持期限および維持消費が診断され、それによって、特に好ましくは寿命循環コストのより良い中心プラン可能性および最適化が保証される。その他に以前の測定数値と比較出来る可能性がある。

格別に有利な点は、
−本発明により、特に好ましくは完全自動化の測定経過および評価経過において、人的消費および時間消費の必要が無い、
−本発明により、実際の自動的なトレンド解析が可能になる、
−本発明により、地方に対する監視消費を適合し、最適化し、また削減することが出来る、
−本発明により、旅行者に対する乗り心地が高められる、
−音響放射を送出することが出来る。

流通している輪軸を有し、適切に備えられた通常の列車も（対応する信号技術的な考慮において）、この測定課題を引き継ぐことが意図されている。

本発明は、以下で実施例および一枚の図を持つ図面に基づいて更に詳しく説明される。

特に有利な実施例は、図１に従いレール２の不安定部３を渡る鉄道車輌１に関するものである。これに関してレール２の不安定部３は、例えば固定の轍叉を持つポイントの轍叉のすき間を表す。

不安定部３の上を定められた速度および定められた走行方向で鉄道車輌が通過する際に、車輪の対ベアリングカバー５に（ないしは、車輪とレールの接触点近辺に出来る限り近いように）実装される加速度センサー４が、鉄道車輌の通過によって知る振動加速度を確かめる。その他に位置測定器具７、特に好ましくは衛星ベースの位置申告器具が、鉄道車輌の所在位置、速度および走行方向を確かめる。

データ収集設備６が、加速度センサー４ならびに位置測定器具７の測定信号の信号選別および信号蓄積を実行し、それに対応して評価する。さらにデータ収集設備６は、振動加速度の所定の、特性的な限界値を超えているかどうかを検査する。所定の限界値を超えているようであれば、データ収集設備６は、特に好ましくは規定DS 820 06 05 B5ないしはBN 824.9005に従い、ポイントの部材の位置および状態の次に述べるような、更なる改善を行う。それに基づき、確かめられた磨り減った部材が手入れをされて、新たな発明に従う部材メインテナンスの質を点検し、検査する再検査が実行される。

発明に従う測定器具を持つ、レールの不安定部を渡る鉄道車輌である。

符号の説明

１ 鉄道車輌
２ レール
３ レールの不安定部
４ 加速度センサー
５ 車輪の対ベアリングカバー
６ データ収集設備
７ 位置測定器具

Claims (7)

1. ポイントおよび／あるいは交差および／あるいは渡り線付交差および／あるいはレール継ぎ目および／あるいは鉄道輸送路による線路の不均質性の診断および状態監視のための方法であって、鉄道車輌がポイント、交差、渡り線付交差、レール継ぎ目あるいは線路の不均質性を通過する際に、
   −鉄道車輌の少なくとも一つの部材において、ポイント、交差、渡り線付交差、レール継ぎ目あるいは線路の不均質性を越える鉄道車輌の通過により鉄道車輌の部材において引き起こされる、少なくとも一つの空間方向における振動加速度が測定されて保存されるステップと、
   −鉄道車輌の速度が測定されて保存され、また走行方向が確かめられて保存されるステップと、
   −ポイント、交差、渡り線付交差、レール継ぎ目あるいは線路の不均質性の個所が確かめられて保存されるステップと、
   −測定された振動加速度が所定の限界値を越えているかどうか検査するステップと、
   を実行し、所定の振動加速度の限界値を越える場合には、引き続きポイント、交差あるいは渡り線付交差レール継ぎ目、線路不均質性の部材の状態の更なる改善を行うことを特徴とする方法。
2. 車輪とレールの接触点の近くで振動加速度の測定が実行されることを特徴とする請求項１に記載の診断および状態監視のための方法。
3. 鉄道車輌の車輪の対ベアリングカバーの領域において振動加速度の測定が実行されることを特徴とする請求項２に記載の診断および状態監視のための方法。
4. 車輪とレールとの接触点の領域内の鉄道車輪において振動加速度の測定が実行されることを特徴とする請求項１から３の少なくとも一項に記載の診断および状態監視のための方法。
5. ポイント、交差、渡り線付交差、レール継ぎ目あるいは線路の不均質性の個所が、衛星ベースの位置申告装置によって確かめられることを特徴とする請求項１から４の少なくとも一項に記載の診断および状態監視のための方法。
6. 鉄道車輌が、ポイント、交差、渡り線付交差、レール継ぎ目あるいは線路の不均質性を越えて通過する際に、
   −鉄道車輌の少なくとも一つの部材に少なくとも一つの加速度センサーが配置され、
   −鉄道車輌内に速度測定器具および位置測定器具が配置され、
   −鉄道車輌内に配置されたデータ収集設備が、加速度センサー、速度測定器具および位置測定器具の測定信号を選別し、保存して評価することを特徴とする鉄道輸送路のポイントおよび／あるいは交差および／あるいは渡り線付交差および／あるいはレール継ぎ目および／あるいは線路の不均質性の診断および状態監視のための器具。
7. 加速度センサーが、圧電性の加速度読み取り器として仕上げられることを特徴とする請求項５に記載の診断および状態監視のための器具。

Images