JP2011214986A - Rail flaw detection device - Google Patents
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Description
本発明は、軌道レールに超音波を入射し、軌道レールの内部欠陥を検査するレール探傷装置であって、特に、軌道レール頭部が幅方向に変形していても、レール探傷装置の探触子をレール腹部上に位置させ、レール全体の欠陥を正しく検知することができる可変式案内車輪を備えるレール探傷装置に関するものである。 The present invention relates to a rail flaw detector that injects ultrasonic waves into a track rail and inspects internal defects of the track rail. In particular, even if the head of the track rail is deformed in the width direction, The present invention relates to a rail flaw detector provided with a variable guide wheel that can position a child on a rail abdomen and correctly detect a defect of the entire rail.
鉄道車両で鉱石等の重量物を搬送する際に、当該搬送作業の安全確保にかかる検査の一つとして、軌道レールが健全であるか、すなわち、有害な欠陥が無いかを確認する検査があり、この検査は、超音波探傷で行うことが一般的である。
超音波探傷検査は、超音波を入射する探触子をレール頭部の上部に位置させて、軌道レール上を走行させて行うものであり、特に、レール継目が多く重量物を搬送する貨物用の軌道レールを検査する場合には、レール腹部の探傷が重要である。というのは、レール腹部に傷があった場合は、その部分の破損が一気に進み易く、その結果、運搬車両の脱線等の重大事故につながりかねないからである。
When transporting heavy objects such as ores with rail cars, one of the inspections to ensure the safety of the transport work is to check whether the rails are sound, that is, there are no harmful defects. This inspection is generally performed by ultrasonic flaw detection.
Ultrasonic flaw detection is performed by placing a probe that receives ultrasonic waves on the top of the rail head and running on the track rail, especially for cargo that has many rail joints to carry heavy objects. When inspecting the track rail, it is important to detect the rail abdomen. This is because if the rail abdomen is damaged, it is easy for damage to the portion to proceed at a stretch, which may lead to a serious accident such as derailment of the transport vehicle.
しかしながら、精度の高い超音波探傷検査であっても、肝心の超音波を入射する探触子が軌道レールの頭部上面から見て、腹部上に位置していないと、正しくレール全体の探傷を行うことができない。実際の軌道レールでは、レール頭部の側面の摩耗や、レールフロー（レール頭部の縁が車輪の荷重により押しつぶされて拡がった状態）の発生によるレール頭部の変形等の影響で、超音波探触子が軌道レールの腹部上から外れることがある。
さらに、重量物を搬送する貨物専用の軌道レールでは、上記のレール頭部の側面の摩耗や、レールフローによる変形が大きいため、その傾向はますます顕著となる。
However, even with high-accuracy ultrasonic flaw detection, if the probe that receives the essential ultrasonic waves is not positioned on the abdomen when viewed from the top of the head of the track rail, the entire rail is correctly detected. I can't do it. In an actual track rail, the ultrasonic waves are affected by the deformation of the rail head due to the wear on the side of the rail head and the occurrence of rail flow (the rail head edge being crushed and expanded by the wheel load). The probe may come off from the abdomen of the track rail.
Further, in the track rails dedicated to cargoes that carry heavy objects, the tendency becomes more prominent because the side surface of the rail head and the deformation due to the rail flow are large.
上記した問題を解決するものとして、特許文献１には、レールの外側頭側面の相対的な横幅方向の位置を光学的に検出する光学的レール位置検出手段と、その光学的レール位置検出手段からの検出信号を用いて、レールの中央部を検知し、超音波探触子をサーボモータ等で動かすことからなる超音波探触子レール倣い装置が開示されている。 In order to solve the above-described problem, Patent Document 1 discloses an optical rail position detection unit that optically detects the relative lateral width position of the outer temporal surface of the rail, and the optical rail position detection unit. There is disclosed an ultrasonic probe rail copying apparatus that detects a central portion of a rail using a detection signal of the above and moves an ultrasonic probe with a servo motor or the like.
また、特許文献２には、磁気を発する磁気発生部材と、その磁気に感応する磁気検出部材との位置関係を利用して、レールの中央部を検知し、超音波探触子の位置を制御する手段とからなるレール倣い装置が示されている。
Further,
しかしながら、特許文献１および２は、いずれもレールの中央部を検出し、サーボモータ等の駆動手段で超音波探触子の位置を制御する技術であるが、重量物を搬送する貨物専用の軌道レールでは、上記のレール頭部の側面の摩耗や、レールフローによる変形が、人貨搬送用の軌道レールのそれよりも大きいため、その超音波探触子の位置を制御する手段が有効に機能しないという問題があった。
この理由を、図１〜３に示す従来のレール探傷装置の図を用いて説明する。
However, both
The reason for this will be described with reference to the conventional rail flaw detector shown in FIGS.
図１および２に示したように、従来のレール探傷装置は、案内車輪の間隔が75mm幅に固定されていて、若干のレール幅の誤差に対応するために、案内車輪１にテーパーが付けられている。
次に、レール頭部の側面の摩耗や、レールフローによる変形が生じた場合の問題点について説明する。
図３(a)に示したように、レール頭部の片側が減ったレールでは、レール探傷装置の探触子がレール腹部上から外れ、レール全体に正しく超音波を入射することができなくなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the conventional rail flaw detector, the guide wheel 1 has a fixed interval of 75 mm, and the guide wheel 1 is tapered in order to cope with a slight error in the rail width. ing.
Next, problems that occur when the rail head side surface is worn or deformed due to rail flow will be described.
As shown in FIG. 3 (a), in a rail in which one side of the rail head is reduced, the probe of the rail flaw detector is disengaged from the rail abdomen, and ultrasonic waves cannot be correctly incident on the entire rail.
また、図３(b)に示したように、レールフローによってレール頭部両側の幅が拡張したレールでは、案内車輪がレールに正しく乗ることができず、レール探傷装置の探触子がレール腹部上から外れ、この場合もまた、レール腹部に正しく超音波を入射することができなくなる。
すなわち、従来のレール探傷装置では、レール頭部の側面の摩耗や、レールフローによる変形に起因して探触子がレール腹部上から外れた場合には、正しく超音波を入射することができなくなり、精度よい測定は望めなかった。
さらに、案内車輪の間隔が75mm幅に固定されているため、クレーン用のレール等、幅の広い特殊軌道レールも超音波による探傷をすることはできなかった。
In addition, as shown in FIG. 3 (b), in the rail whose width on both sides of the rail head is expanded by the rail flow, the guide wheel cannot properly ride on the rail, and the probe of the rail flaw detector is not mounted on the rail abdomen. In this case, too, the ultrasonic wave cannot be correctly incident on the rail abdomen.
That is, in the conventional rail flaw detector, when the probe is detached from the rail abdomen due to wear on the side surface of the rail head or deformation due to the rail flow, ultrasonic waves cannot be correctly incident. I could not expect accurate measurements.
Furthermore, since the distance between the guide wheels is fixed to a width of 75 mm, it is not possible to perform ultrasonic flaw detection on a wide special track rail such as a rail for a crane.
本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、軌道レールに探触子から超音波を入射し、レールの内部欠陥を検査するレール探傷装置において、特に、軌道レールが変形していても、レール探傷装置の探触子をレール腹部上に位置させ、正しくレール全体に超音波を入射できるような可変式案内車輪を備えるレール探傷装置を提供することを目的とする。
また、従来のレール探傷装置では超音波探傷ができなかったクレーン用のレール等、幅の広い特殊軌道レールも超音波による探傷をすることも目的とする。
The present invention has been developed in view of the above-described situation, and in a rail flaw detector that inspects an internal defect of a rail by injecting ultrasonic waves from the probe onto the track rail, even if the track rail is deformed. An object of the present invention is to provide a rail flaw detector provided with a variable guide wheel that allows a probe of a rail flaw detector to be positioned on the rail abdomen so that ultrasonic waves can be correctly incident on the entire rail.
Another object of the present invention is to ultrasonically detect a wide special track rail such as a rail for a crane that cannot be ultrasonically detected by a conventional rail flaw detector.
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．金属製の軌道レールの上を左右一対の案内車輪により走行する間に、探触子によりレール全体の欠陥を探傷するレール探傷装置であって、
左右の案内車輪をそれぞれ独立可変とし、
軌道レールの頭部の形状に合わせて、左右の案内車輪の幅方向位置を調整することにより、探傷時に探触子をレール腹部上に位置させることを特徴とするレール探傷装置。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. A rail flaw detector that detects defects on the entire rail with a probe while traveling on a metal track rail with a pair of left and right guide wheels,
The left and right guide wheels are independently variable,
A rail flaw detector characterized in that a probe is positioned on a rail abdomen during flaw detection by adjusting the width direction position of left and right guide wheels in accordance with the shape of the head of the track rail.
２．前記左右一対の案内車輪の間隔が、66〜146mmの範囲で変更可能であることを特徴とする前記１に記載のレール探傷装置。 2. 2. The rail flaw detector according to claim 1, wherein an interval between the pair of left and right guide wheels can be changed within a range of 66 to 146 mm.
３．前記左右一対の案内車輪の固定を、それぞれロックピンで行うことを特徴とする前記１または２に記載のレール探傷装置。
3. 3. The rail flaw detector according to
本発明のレール探傷装置によれば、軌道レールの頭部が、レールフロー等によって変形していたとしても、レール探傷装置の探触子をレールの腹部上に正確に位置させることができる。その結果、常に、軌道レールの全体に正確に超音波を入射することができる。
また、本発明のレール探傷装置は、従来のレール探傷装置では超音波探傷ができなかったクレーン用のレール等、幅の広い特殊軌道レールに対しても好適に適用することができる。
According to the rail flaw detector of the present invention, the probe of the rail flaw detector can be accurately positioned on the abdomen of the rail even if the head of the track rail is deformed by rail flow or the like. As a result, ultrasonic waves can always be accurately incident on the entire track rail.
Moreover, the rail flaw detector of the present invention can be suitably applied to a wide special track rail such as a crane rail that cannot be ultrasonically flawed by a conventional rail flaw detector.
以下、本発明を、図面を用いて具体的に説明する。
図４、５および６に、本発明のレール探傷装置を示す。
図４中、丸で囲んだ部分が本発明に従う可変式案内車輪を含む部分である。同図に示したとおり、本発明にかかるレール探傷装置は、可変式案内車輪部分を除いて、従来公知のレール探傷装置用の機器を使用することができる。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
4, 5 and 6 show a rail flaw detector of the present invention.
In FIG. 4, a circled portion is a portion including the variable guide wheel according to the present invention. As shown in the figure, the rail flaw detector according to the present invention can use a conventionally known device for rail flaw detector except for the variable guide wheel portion.
図５および６に、本発明に従う可変式案内車輪２を示しているが、その特徴は、左右一対の案内車輪の間隔（以下、単に案内車輪の間隔という）が可変であること、案内車輪を固定する手段が左右独立して設けたロックピン３であることおよび案内車輪にテーパーがないことである。
5 and 6 show a
上記した特徴のうち、可変式案内車輪２の間隔は特に制限はされないが、66〜146mmの範囲が望ましい。というのは、現在、用いられている軌道レールや特殊軌道レールの幅を考えた場合、66〜146mmの範囲とすることで、摩耗による減少またはレールフローによるレール幅の拡張等によって大きく変形したレールであっても、本発明のレール探傷装置で、超音波探傷をすることが可能となるからである。
Among the features described above, the distance between the
また、案内車輪を止める手段が左右独立に動くロックピン３であることから、左右非対称の状態に変形している軌道レールであっても、それぞれのロックピン３により、案内車輪を固定する位置を調整することによって、その軌道レールに対して腹部上に探触子を配置することができ、その結果、軌道レールの全体に、正確に超音波を入射することができる。なお、上記した目的を達成するために、ロックピン３は、５mm毎に左右に変更可能であることが望ましい。
In addition, since the means for stopping the guide wheel is the
さらに、案内車輪自身を可変としたことで、案内車輪にテーパーを設ける必要がなくなる。その結果、レール探傷装置が軌道レールの走行中に左右にぶれることもなく、常に正しく軌道レールの腹部に超音波を入射することができるのである。
なお、案内車輪の径および車輪幅は特に限定しないが、径：65mm程度、車輪幅：10mm程度が好ましい。また、案内車輪の材質は、特に限定はしないが、絶縁性、摩擦係数が少ないこと等を考慮するとプラスチックが好適である。
Further, since the guide wheel itself is variable, it is not necessary to provide a taper on the guide wheel. As a result, the rail flaw detector does not sway from side to side during traveling of the track rail, and the ultrasonic waves can always be correctly incident on the abdomen of the track rail.
The diameter and width of the guide wheel are not particularly limited, but a diameter of about 65 mm and a wheel width of about 10 mm are preferable. Further, the material of the guide wheel is not particularly limited, but plastic is preferable in consideration of the insulating property and the low friction coefficient.
また、本発明のレール探傷装置では、案内車輪の間隔を146mmと最大とすることで、通常の軌道レールの超音波探傷ができるのみならず、従来のレール探傷装置では、超音波探傷をすることができなかったクレーン用レール（例えば、120mm幅）等の超音波探傷も簡単かつ正確に行うことができる。 In the rail flaw detector of the present invention, the distance between the guide wheels is maximized to 146 mm, so that the normal rail flaw detector can perform ultrasonic flaw detection as well as the conventional rail flaw detector. Ultrasonic flaw detection such as crane rail (for example, 120 mm width) that could not be performed can be performed easily and accurately.
次に、本発明のレール探傷装置の使用手順について説明する。
案内車輪の間隔の調整をする手順以外は、従来公知のレール探傷装置の使用手順に従えば良いが、以下に示す手順を適宜採用することで、より確実な探傷を行うことができる。
まず、探傷作業を実施する軌道レールを選定し、当該レールの頭部の変形状況を確認する。この確認方法に特別の制限はなく、目視による測定等、従来公知の方法で良い。
Next, the procedure for using the rail flaw detector according to the present invention will be described.
Except for the procedure for adjusting the distance between the guide wheels, a procedure for using a conventionally known rail flaw detector may be followed, but a more reliable flaw detection can be performed by appropriately adopting the procedure shown below.
First, a track rail for performing flaw detection work is selected, and the deformation state of the head of the rail is confirmed. This confirmation method is not particularly limited, and may be a conventionally known method such as visual measurement.
次に、軌道レールの変形状況に合わせて、案内車輪の位置を決め、ロックピンで固定する。一般に、軌道レールは、ある程度の区間ごとに同様の変形をする。従って、同様の変形をしているレールの区間ごとに、ロックピンの位置をそれぞれ設定することで、本発明に従う探傷作業を実施することができる。
なお、上記したロックピンの位置を設定する際に、前掲した特許文献１および２に記載の技術のうち、レールの中央部を検知する技術を利用することができる。すなわち、特許文献１および２に記載のレールの中央部を検知する技術を用いて、レールの中心部や腹部の上部を確認し、そのデータをロックピンの位置の設定に使用することもできる。
Next, in accordance with the deformation state of the track rail, the position of the guide wheel is determined and fixed with a lock pin. In general, the track rail is deformed in a similar manner for each section. Therefore, the flaw detection work according to the present invention can be carried out by setting the position of the lock pin for each section of the rail that is similarly deformed.
In addition, when setting the position of the lock pin described above, a technique for detecting the central portion of the rail among the techniques described in
ついで、探触子の調整を行う。この時の主な調整項目は、探触子のレールとの接地確認、供給水量および送信パルスの強さである。探触子のレールとの接地は、軌道レールに対して、水が接触媒質になり直接摺動させるため、水ホルダーは十分に満たされていることが好ましい。また、途中の軌道レールの凹凸に対応するために、バネ等で探触子をレール面に押し付ける機構が備わっている。
また、送信パルスの強さの推奨値は、レール底面の反射エコー100％感度値である。
Next, adjust the probe. The main adjustment items at this time are confirmation of the contact of the probe with the rail, the amount of supplied water, and the strength of the transmission pulse. The contact between the probe and the rail is such that water becomes a contact medium and slides directly against the track rail, so that the water holder is preferably sufficiently filled. In addition, a mechanism for pressing the probe against the rail surface with a spring or the like is provided in order to cope with the unevenness of the track rail on the way.
The recommended value of the intensity of the transmission pulse is a 100% sensitivity value of the reflected echo on the bottom surface of the rail.
さらに、送信パルスと形状パルスの標準状態を記録しておく。本発明にかかるレール探傷装置は、精度良くレール腹部上を走行することができるため、上記の標準状態がとても安定している。それ故に、欠陥パルスが生じた場合に、精度良く検知することが可能である。 Furthermore, the standard state of the transmission pulse and the shape pulse is recorded. Since the rail flaw detector according to the present invention can travel on the rail abdomen with high accuracy, the above-mentioned standard state is very stable. Therefore, when a defect pulse occurs, it can be accurately detected.
65mm幅の鋼製レールと、レール頭部の左右両面にそれぞれ8.5mmのレールフローがある左右対称の82mm幅のレールと、レール頭部の左片面に５mmのレールフローおよび右片面に５mmの摩耗がある左右非対称の65mm幅のレールと、３種類のレールを用意した。いずれもボルト穴からの亀裂（ボルト穴：３箇所、亀裂長さ：15mm）のあるレールである。なお、レールの長さはそれぞれ３ｍである。
図１に示した従来式のレール探傷装置（以下、従来装置という）および図４に示した、本発明に従うレール探傷装置（以下、発明装置という）を用いて、上記した欠陥の超音波探傷を行った。
その結果、65mm幅の鋼製軌道レールは、従来装置および発明装置共に３箇所の欠陥を検知した。
A 65mm wide steel rail, a symmetrical 82mm wide rail with 8.5mm rail flow on both left and right sides of the rail head, 5mm rail flow on the left side of the rail head and 5mm wear on the right side There are asymmetrical 65mm wide rails and three types of rails. Both are rails with cracks from bolt holes (bolt holes: 3 locations, crack length: 15 mm). Each rail has a length of 3 m.
Using the conventional rail flaw detector shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as a conventional device) and the rail flaw detector according to the present invention (hereinafter referred to as the inventive device) shown in FIG. went.
As a result, the 65 mm wide steel track rail detected three defects in both the conventional device and the inventive device.
次に、82mm幅の左右対称レールに対し、発明装置はロックピンを操作し、左右両面をそれぞれ10mm広くして模擬した。従来装置はそのまま使用した。
その結果、発明装置は３箇所全ての欠陥を検知することができた。その理由は、発明装置の探触子が、レール腹部上に正しく位置することができていたためである。なお、従来装置では、測定不可能であった。
Next, for the 82 mm wide symmetric rail, the inventive device operated the lock pin and simulated both the left and
As a result, the inventive device was able to detect all three defects. The reason for this is that the probe of the inventive device was correctly positioned on the rail abdomen. It is impossible to measure with the conventional apparatus.
さらに、65mm幅の左右非対称レールに対し、発明装置はロックピンを操作して、左片面を５mm広くし、右片面を５mm狭くした。従来装置はそのまま使用した。
その結果、従来装置は３箇所の欠陥全てを検知することができなかった。この原因は従来装置の探触子がレール腹部上から外れたためである。これに対し、発明装置は３箇所の欠陥を全て検知できた。その理由は、発明装置の探触子が、レール腹部上に正しく位置することができていたためである。
Furthermore, for the 65 mm wide left-right asymmetric rail, the inventive device operated the lock pin to widen the left side by 5 mm and narrow the right side by 5 mm. The conventional device was used as it was.
As a result, the conventional apparatus could not detect all three defects. This is because the probe of the conventional device has come off the rail abdomen. In contrast, the inventive device was able to detect all three defects. The reason for this is that the probe of the inventive device was correctly positioned on the rail abdomen.
120mm幅、長さ：３ｍの鋼製クレーンレールの腹部に、人工欠陥を２箇所設けたものを用意した。
従来装置では測定不可能なため、図４に示した発明装置を用いて、上記した欠陥の超音波探傷を行った。その結果、２箇所の欠陥全てを検知した。
120 mm wide and 3 mm long steel crane rails were prepared with two artificial defects on the abdomen.
Since the conventional device cannot measure, the above-described defect ultrasonic inspection was performed using the inventive device shown in FIG. As a result, all two defects were detected.
以上の試験結果より、本発明に従うレール探傷装置を用いれば、変形した軌道レールのみならず、従来測定することができなかった広軌レールでも、簡単かつ正確にレール腹部の探傷ができることが確認された。 From the above test results, it was confirmed that if the rail flaw detector according to the present invention is used, the rail abdomen can be flaw-detected not only with a deformed track rail but also with a wide gauge rail that could not be measured conventionally. .
本発明のレール探傷装置は、重量物を搬送し、大きく変形した軌道レールだけでなく、従来のレール探傷装置では超音波探傷ができなかったクレーン用のレール等、幅の広い特殊軌道レールにも利用することができる。 The rail flaw detector of the present invention can be used not only for track rails that carry heavy objects and greatly deformed, but also for wide special track rails such as crane rails that could not be ultrasonically flawed with conventional rail flaw detectors. Can be used.
１ 従来の案内車輪
２ 本発明に従う案内車輪
３ ロックピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
左右の案内車輪をそれぞれ独立可変とし、
軌道レールの頭部の形状に合わせて、左右の案内車輪の幅方向位置を調整することにより、探傷時に探触子をレール腹部上に位置させることを特徴とするレール探傷装置。 A rail flaw detector that detects defects on the entire rail with a probe while traveling on a metal track rail with a pair of left and right guide wheels,
The left and right guide wheels are independently variable,
A rail flaw detector characterized in that a probe is positioned on a rail abdomen during flaw detection by adjusting the width direction position of left and right guide wheels in accordance with the shape of the head of the track rail.
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