JP2011021967A - 遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査に時間がかかることがなく、費用も低減できる遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置を提供する。
【解決手段】勾配のある軌条１を自重によって走行する移動体４に、軌条１の厚さを測定する厚さ計７、移動体４の走行距離を測定する距離計３０を搭載する。厚さ計７が測定した厚さのデータ、及び距離計３０が測定した走行距離のデータを演算装置３５により信号処理し、遊戯施設の軌条１の厚さの摩耗量が所定未満であるかを評価する。移動体２を自重によって走行させながら厚さデータ及び距離データを得ることができるので、移動体２が軌条１を走行し終わるまでの短い時間で検査を終了することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ジェットコースターの軌条又はウォータースライダの滑走路の肉厚を測定するための厚さ測定装置に関する。また本発明は、測定対象物の肉厚を測定する厚さ計に関する。

ジェットコースターの軌条は繰り返しの使用により摩耗する。軌条がひどく摩耗すると、事故を招くおそれが生ずる。ジェットコースターの事故を完全に防ぐためには、ジェットコースターの車輪だけでなく、軌条の摩耗も点検する必要がある。遊戯施設の検査基準（ＪＩＳＡ１７０１）には、軌条、走路、水路の厚さを定期に（例えば１年に１回）測定検査し、軌条の摩耗量を当初厚さの１５％以下、走路、水路の摩耗量を当初厚さの１０％以下に管理することが定められている。

従来のジェットコースターの軌条の検査方法は以下のように行われていた。まず、ジェットコースターの軌条に合わせて足場を組んだり、高所作業車を入れたりする。そして、足場や高所作業車に乗り上がり、汎用の超音波センサを人手で軌条に押し付け、軌条の厚さを測定していた。この作業はジェットコースターの営業が終了した夜間に行われる。ジェットコースターの軌条は高い位置にあったり、急激に曲がったりして、様々な形状をしている。このため、軌条の厚さを測定するにあたり、足場や高所作業車が必要になる。

なお、特許文献１には、ジェットコースターの軌条ではないものの、鉄道の線路の左右一対のレールが基準位置に対して変位しているか否かを検知する軌道検測車が開示されている。

特開２００８−２４１３２２号公報

しかし、従来のジェットコースターの軌条の検査方法にあっては、数ｋｍの軌条の全長を検査するのに数メートルごとの粗い精度でも数カ月を要していた。しかも、足場や高所作業車が必要になったり、天候、気温、照明等の環境の影響を受けたりするので、高額な検査費用も必要であった。

ジェットコースターの軌条だけでなく、ウォータースライダの滑走路も長年の使用により摩耗する。遊戯施設のウォータースライダの滑走路の摩耗を検査するにあたっても同様な問題が生じていた。

そこで本発明は、上記の課題を解決し、検査に時間がかかることがなく、検査費用も低減できる遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置及び方法を提供することを目的とする。

さらに本発明の他の目的は、ジェットコースターの軌条やウォータースライダの滑走路の厚みを測定するのに適する廉価な測定対象物の厚さ計を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ジェットコースターの軌条又はウォータースライダの滑走路の肉厚を測定する遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置であって、勾配のある軌条又は滑走路を自重によって走行する移動体に搭載され、前記軌条又は前記滑走路の厚さを測定する厚さ計と、前記移動体に搭載され、前記移動体の走行距離を測定する距離計と、前記厚さ計が測定した厚さのデータ、及び前記距離計が測定した走行距離のデータを信号処理する演算装置と、を備える遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置である。

本発明の他の態様は、測定対象物の肉厚を測定する測定対象物の厚さ計であって、前記測定対象物の表面を滑るそりと、前記測定対象物に接触することのないように前記そりに取り付けられる超音波センサと、前記そりを前記測定対象物の表面に押し付ける付勢手段と、前記そりと前記測定対象物との間に液体を供給するためのポンプと、を備える測定対象物の厚さ計である。

上記本発明の一態様によれば、移動体を走行させながら厚さデータ及び距離データを得ることができるので、軌条又は滑走路の全長を移動体が走行し終わるまでの短い時間で検査を終了することができる。しかも、ジェットコースターの軌条やウォータースライダの滑走路は４０度以上の急勾配になることもある。急勾配の軌条又は滑走路を自走する台車を製造するのは困難であるし、製造できたとしても極めて高価なものになる。軌条又は滑走路を自重によって走行する営業用の車両、補修専用の車両等の移動体に厚さ計及び距離計を搭載することで、測定装置全体のコストを抑えることができる。

本発明の他の態様によれば、超音波センサを測定対象物に直接接触させるのではなく、そりの上に載せることにより、超音波センサが摩耗するのを防止することができる。さらに、付勢手段によってそりを測定対象物に押し付け、そりと測定対象物との間に液体を供給することにより、そりと測定対象物との間の摩擦を低減できると共に、測定対象物の厚さを正確に測定できる。

ジェットコースターの軌条を示す断面図 そり方式の厚さ計を示す図（図中（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示し、（ｃ）は（ｂ）のｂ−ｂ線断面図を示す） タイヤ方式の厚さ計を示す図（図中（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は側面図を示す） レールの表面及び裏面で反射するエコーの概念図 パーソナルコンピュータによって創出される軌条長さと肉厚との関係を示すグラフ 本発明の一実施形態の測定装置の全体構成図

以下、添付図面に基づいて、本発明の遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置を説明する。図１は遊戯施設のジェットコースター用の軌条としての左右一対のレール１の断面図を示す。レール１の断面形状は、例えば丸形又は四角形に形成される。左右一対のレール１はレール１を支持する略Ｙ字形の架台に固定され、レール１の位置は架台によって決定される。架台２は、鉄板等からなり、レール１の長手方向に多数設けられる。多数の架台２は地面上に建てられた支柱に支えられる。ジェットコースターのレール１は屋内に設置されることも屋外に設置されることもある。

この左右一対のレール１上を移動体としての営業用の車両、補修専用の車両等の車両４が走行する。車両４は自走するためのエンジン、モータ等の駆動装置を有することはなく、勾配のあるレール１を自重のみによって走行する。レール１の始めには、これらの車両４を一番高いところに持ち上げるキャタピラー方式又はチェーン方式の持ち上げ装置が設置される。一番高いところまで持ち上げられた車両４は、その後自重によってレール１の終わりまで走行する。車両４がレール１の終わりまで走行すると、ディスクブレーキ等の外部ブレーキが車両４に作用し、車両４にブレーキをかける。

車両４には、一本のレール１に対して例えば三つの車輪５ａ，５ｂ，５ｃが取り付けられる。車輪には、車両４が走行するための走行用車輪５ａ、揺れ止めガイド車輪５ｂ、及び走行用車輪５ａがレール１から浮き上がるのを防止する走行案内車輪５ｃがある。車輪５ａ，５ｂ，５ｃの外周部はゴム製等である。レール１と車輪５ａ，５ｂ，５ｃとは金属接触することなく、金属製のレール１の上を車輪５ａ，５ｂ，５ｃが転がる。車輪５ｂ，５ｃはスプリングを介してレール１に押し付けられる構造で、車輪５ａ，５ｂ，５ｃがレール１に密着するように配慮されている。レール１には急カーブもあるので、車輪５ａ，５ｂ，５ｃがレール１上を滑ることもある。左右のレール１それぞれの、車輪５ａ，５ｂ，５ｃとの接触部でレール１が摩耗する。

車両４には、乗客が座る椅子が設けられる。車両４の形式として一般的なのは、座席シート形式、車両型、船型等である。

測定装置の一式は、車両４に搭載される。レール１の摩耗劣化が想定される箇所のレール１の厚さが、超音波センサによって連続的に測定される。車両４はレール１上を例えば百ｋｍ／ｈに近い高速で走行する。車両４が高速に移動してもレール１の摩耗が想定される箇所の厚さを正確に測定するために超音波センサが用いられる。超音波の伝播速度は高速であり、エコーが反射して戻ってくるまでの時間が極めて短いという特徴がある。一チャンネルの超音波センサを使用して走行毎にセンサの設置場所を変更する方法や、多チャンネルの超音波センサを使用して数回に分けて測定する方法や、多チャンネルの超音波センサを使用して一度に全箇所を測定する方法が採用される。この実施形態では、左右のレール１それぞれの、車輪５ａ，５ｂ，５ｃとの三つの接触点に対応する位置に、例えば三つの超音波センサが設置され、一度に六ヶ所を同時に測定する。

図２は、厚さ計の一例としてのそり方式の厚さ計７を示す。厚さ計７は、車両４に取り付け治具を介して取り付けられる。車両４が急峻なカーブや、登り・下り等してもレール１の厚さを精度良く測定できるように、厚さ計７のそり１０は付勢手段としてのコイルスプリング８によってレール１に押し付けられる。

そり１０は、移動方向の両端部が上側（レール１から離間する側）に湾曲する板状に形成される。そり１０の材料は、ポリペンコＰＥＥＫ等の樹脂又は鋼板（ステンレス等）である。樹脂を使用すると、超音波が減衰するのを防止することができる。樹脂の中でも特にポリペンコＰＥＥＫを使用すると、耐摩耗性も向上させることができる。鋼板を使用すると、樹脂に比べて超音波が減衰し易くなるものの、格段に耐摩耗性を向上させることができる。鋼板の肉厚を薄くすることにより、超音波の減衰性を改善することができる。鋼板では、ステンレス鋼を使用するのが、耐食性が良く、肉厚を薄くすることができ、好ましい。

そり１０には、そり１０に対して直交する例えば二本の平行な支持棒９が取り付けられる。車両４には取付け治具を介してブラケット１１が取り付けられる。二本の支持棒９はその長さ方向にスライド可能にブラケット１１に組み付けられる。支持棒９には、弾性手段としてのコイルスプリング８が巻かれる。コイルスプリング８はブラケット１１とそり１０との間に介在され、そり１０をレール１の表面に押し付ける。またコイルスプリング８は、レール１からそり１０に働く衝撃を緩和する役割も持つ。コイルスプリング８の強度は、車両４が高速度で走行してもデータを取れる硬さに設定される。

そり１０には、上下方向に貫通する孔１２が空けられる。この孔１２には、ポンプに繋がる配管１３が接続される。ポンプから配管１３を経由して供給される水は、流路となるそり１０の孔１２を通過して、そり１０とレール１との間に供給される。なお、この例では、そり１０に対して直角に孔１２を空けているが、高速走行を考慮して孔１２を斜めに空けてもよい。

そり１０とレール１との間に薄い水の皮膜を形成することにより、摩擦を低減でき、またそり１０とレール１との間に超音波を確実に伝播することができる。水が途切れ、そり１０とレール１との間に空気が介在するようになると、超音波の伝播も途切れる。水の替わりに高粘土の油を使用すると、超音波をより高速度で伝播させることができる。ただし、油が地上や歩行者の上に落ちるのを防止するために、水を使用するのが望ましい。そり１０には、水を拭き取ったり、掻き落とすワイパー（図示せず）が取り付けられてもよい。

そり１０に水を供給するポンプ１４、水を貯留するタンク１５は、車両４に搭載される（図６参照）。ポンプ１４には、細いチューブ状の配管でも水を供給できるよう、例えばＤＣバッテリーで作動するギヤポンプが用いられる。タンク１５には、車両４が急カーブを曲がったときにも空気をかませずに水を供給できるようにフロート式のサクションが用いられるのが望ましい。タンクの水面に浮かしたフロートから水を吸うことで、車両４が斜めになっても水を吸うことができる。

そり１０の上には、超音波センサ１８が載せられる。超音波センサ１８には、例えば周波数５ＭＨｚ、口径１０φ程度の市販のものを用いることができる。超音波センサ１８の口径を大きくすることにより、より多くの超音波を出すことができるので、精度のいいデータが得られる。超音波センサ１８のケーブル１９は後述する超音波探傷装置に接続される。

上述したように、超音波センサ１８はレール１の表面を滑るそり１０の上に載せられる。超音波センサ１８をレール１に直接接触させていないので、超音波センサ１８が摩耗するのを防止することができる。繰り返しの使用によってそり１０が摩耗したときは、そり１０を交換すればよい。ただし、超音波を伝播させるためには、超音波センサ１８をそり１０を介してレール１に接触させなければならない。このため、そり１０をレール１の表面に押し付けるコイルスプリング８が設けられ、そり１０とレール１との間に水の薄膜が形成される。

図３は、厚さ計の他の例として、タイヤ方式の厚さ計を示す。タイヤ方式の厚さ計２１においては、レール１の上をタイヤ２２が回転しながらレール１の厚さを連続的に測定する。ゴム製又は樹脂製のタイヤ２２はレール１の表面を転がる。タイヤ２２は固定軸２３にベアリング２４を介して回転可能に支持される。タイヤ２２内には油等の液体が充満されていて、液体が漏れ出ないように固定軸２３の周囲にはシール２５が巻かれている。タイヤ２２内には半円形の台座２６が設けられる。この台座２６は固定軸２３に結合され、タイヤ２２が回転しても静止した状態を保つ。台座２６には超音波センサ２７が取り付けられる。超音波センサ２７のケーブル２８は固定軸２３の通し穴２３ａを介して外部に露出する。

固定軸２３は取付け治具を介して車両４に取り付けられる。また、この固定軸２３は、図示しないコイルスプリング等の付勢手段によってレール１に付勢される。レール１上を車両４が走行すると、レール１に押し付けられるタイヤ２２はレール１上を転がる。タイヤ２２の内部に配置される超音波センサ２７は、タイヤ２２内と一緒に回転することなく、固定軸２３に対して静止した状態でレール１上を移動する。

超音波センサ２７から伝播する超音波はタイヤ２２の内表面Ｉ１、レール１の表面Ｓ１及びレール１の裏面Ｂ１で反射する。図４に示すように、レール１の表面から反射するエコーＳ１及びレール１の裏面Ｂ１から反射するエコーを検知することでレール１の厚さを測定することができる。超音波センサ２７は、エコー高さを一定に保つように自動探傷感度制御（ＡＧＣ）される。

車両４の走行距離は、距離計としてのロータリーエンコーダ３０（図６参照）により測定される。ロータリーエンコーダ３０は車両４に搭載される、ロータリーエンコーダ３０には、例えばローラ（図示せず）が取り付けられる。ローラはスプリングによってレール１に押し付けられる。車両４がレール１上を走行すると、ローラが回転してロータリーエンコーダが回転する。ロータリーエンコーダは１回転で数百から数千パルスを出力する。例えば２００パルス／回転で、ローラの外周が１００ｍｍであれば、１００／２００＝０．５ｍｍ／パルスとなるので、走行距離が０．５ｍｍで１パルス出力する。

図６は、測定装置３１の全体の構成図を示す。車両４に搭載されるのは、厚さ測定用の超音波センサ１８，２７と超音波探傷装置３２、走行距離を測定するロータリーエンコーダ３０、超音波センサ１８，２７で走行しながら測定するための水タンク１５、超音波センサ１８，２７の測定箇所に水を供給するポンプ１４、ポンプ１４に接続される配管（ホース等）、測定したデータを要求する速度や方法で信号処理する信号処理装置（図示せず）、得られた測定値を保存するメモリ３４、測定装置を駆動する電源（バッテリー３３）、必要によっては測定値を無線通信する無線装置である。これらの機器を車両４に搭載する。

測定装置３１を搭載した状態で走行が開始されれば、ロータリーエンコーダ３０の走行距離によってあらかじめ設定された（サンプリング条件の変更も可能）プログラムによってレール１の長さ毎に測定点のレール１の厚さデータが得られ、データはメモリ３４に記憶される。

ロータリーエンコーダ３０によってレール１の厚さ測定が実行されるため、車両４の走行が停止すればそれまでの測定値がメモリ３４に保存されている。通常の走行はスタート位置で走行が開始され終点で走行が停止する。測定が車両４に搭載された測定装置３１で行われるため、無人で測定が可能である。

車両４は測定を完了した終点で停止している。演算装置としてのパーソナルコンピュータ３５を持参してメモリ３４のデータを無線通信、有線通信等によりパーソナルコンピュータ３５に移す。パーソナルコンピュータ３５に取り込んだ測定データは、測定月日、時間、測定位置毎に保存される。パーソナルコンピュータ３５には、データ評価ソフトが組み込まれていて、測定値（摩耗度）の傾向管理や良否判定管理、寿命予測や更新補修計画等を行う。

図５に示すように、パーソナルコンピュータは、データ評価ソフトによりデータを信号処理し、減肉厚部を評価するためにレール１の長さと肉厚の関係を創出する。創出されたレール１の長さと肉厚の関係はプリンタ等の出力装置に出力される。さらにパーソナルコンピュータは、劣化摩耗程度の傾向管理、摩耗の良否の判定、及び保存等を行う。必要に応じて、異常部位のズームアップ拡大機能（走行距離の横軸を拡大する機能）、急激なノイズに影響されずに良好なデータを得るための加算平均処理機能、データ検索機能を持っていてもよい。ロータリーエンコーダの時間当たりの回転数から速度チャートも合わせて出力してもよい。例えば走行距離１ｍｍの部分だけ急激にレール１の摩耗が大きくなることは基本的にありえない。走行距離１０ｍｍあたり１０回のデータを測定し、加算平均処理することで、急激なノイズに影響された誤診を防ぐことができる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。数ヶ月かかっていた従来の測定方法に比べて通常の車両４の走行時間である数分間で測定することができる。摩耗劣化の判定や傾向管理が誰でも容易に短時間でできる。安価に測定ができる。従来はレール１の摩耗劣化の測定が多大な人力と日数、特殊作業車、労務費を要する作業であったが、他の部位の点検診断に集中できる。天候に左右されにくい。夜間でも測定できる。従来は人力作業であり夜間照明を要した。データベースをパーソナルコンピュータ３５で管理でき、摩耗劣化の管理が容易にできる。そり方式の厚さ計７により汎用の超音波センサ１８が使用できる。そり方式の厚さ計７は、メンテナンスが容易であり、タイヤ方式の厚さ計２１に比べて安価である。

なお、本発明はジェットコースターのレール１の厚さを測定するのに限られることはなく、ウォータースライダの滑走路の厚さを測定するのに適用することもできる。また、本発明の厚さ計は、遊戯施設の軌条又は滑走路に限られることはなく、測定対象物に対して超音波センサを滑らせながら測定する厚さ計に適用することができる。

１…レール（軌条）
４…車両（移動体）
８…コイルスプリング（付勢手段）
１２…孔
１４…ポンプ
１８，２７…超音波センサ
２２…タイヤ
２３…固定軸
３０…ロータリーエンコーダ（距離計）
３１…測定装置
３５…パーソナルコンピュータ（演算装置）

Claims (9)

1. ジェットコースターの軌条又はウォータースライダの滑走路の肉厚を測定する遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置であって、
   勾配のある軌条又は滑走路を自重によって走行する移動体に搭載され、前記軌条又は前記滑走路の厚さを測定する厚さ計と、
   前記移動体に搭載され、前記移動体の走行距離を測定する距離計と、
   前記厚さ計が測定した厚さのデータ、及び前記距離計が測定した走行距離のデータを信号処理する演算装置と、を備える遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置。
2. 前記厚さ計は、前記距離計が測定した前記軌条又は前記滑走路の所定の長さ毎に前記軌条又は前記滑走路の厚さを測定することを特徴とする請求項１に記載の遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置。
3. 前記厚さ計は、
   前記移動体に取り付けられ、前記軌条又は前記滑走路の表面を滑るそりと、
   前記軌条又は前記滑走路に接触することのないように前記そりに取り付けられる超音波センサと、
   前記そりを前記軌条又は前記滑走路の表面に押し付ける付勢手段と、
   前記そりと前記軌条又は前記滑走路との間に液体を供給するためのポンプと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置。
4. 前記厚さ計は、
   前記移動体に取り付けられる固定軸と、
   前記固定軸に回転可能に支持され、前記軌条又は前記滑走路の表面を転がるタイヤと、
   液体が充満された前記タイヤ内に配置されると共に前記固定軸に取り付けられる超音波センサと、
   前記タイヤを前記軌条又は前記滑走路の表面に押し付ける付勢手段と、を備える請求項１又は２に記載の遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置。
5. 前記距離計は、ロータリーエンコーダであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定装置。
6. ジェットコースターの軌条又はウォータースライダの滑走路の肉厚を測定する遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定方法であって、
   勾配のある軌条又は滑走路を自重によって走行する移動体に、前記軌条又は前記滑走路の厚さを測定する厚さ計、及び前記移動体の走行距離を測定する距離計を搭載し、
   前記厚さ計が測定した厚さのデータ、及び前記距離計が測定した走行距離のデータを演算装置によって信号処理する遊戯施設の軌条又は滑走路の厚さ測定方法。
7. 測定対象物の肉厚を測定する測定対象物の厚さ計であって、
   前記測定対象物の表面を滑るそりと、
   前記測定対象物に接触することのないように前記そりに取り付けられる超音波センサと、
   前記そりを前記測定対象物の表面に押し付ける付勢手段と、
   前記そりと前記測定対象物との間に液体を供給するためのポンプと、を備える測定対象物の厚さ計。
8. 前記そりには、液体の流路になる孔が空けられ、該孔を介して前記そりと測定対象物との間に液体が供給されることを特徴とする請求項７に記載の測定対象物の厚さ計。
9. 前記そりの材料は、樹脂又は鋼板であることを特徴とする請求項７又は８に記載の測定対象物の厚さ計。
   

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