JP2012237662A - Method for inspecting rail bottom face at concealed part of railway rail and inspection head used therefor - Google Patents

Method for inspecting rail bottom face at concealed part of railway rail and inspection head used therefor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inspecting a rail bottom face at a concealed part of a railway rail, which has higher resolution of a flaw than ever before and can detect a position of the flaw in a longitudinal direction of the rail and in a cross direction with respect to the longitudinal direction, and an inspection head used for the method.SOLUTION: An ultrasonic probe for a surface wave 13 is brought into contact with a rail bottom face 2a at an exposed part of a rail 2. The surface wave is made enter the rail bottom face 2a and is transmitted toward a concealed part 3, and the reflected surface wave is received by the probe 13. The probe 13 is oscillated or is moved in a crossing direction with respect to a longitudinal direction of the rail during the contacting state of the probe 13, so that a flaw at the concealed part 3 is inspected.

Description

本発明は、鉄道の踏切部等、レール隠蔽部のきずを検査する鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法及びこれに用いる検査ヘッドに関する。   The present invention relates to a method for inspecting a rail bottom surface in a concealing part of a rail for inspecting a flaw in a rail concealing part such as a railroad crossing part, and an inspection head used therefor.

レール底部のきずを調べる方法としては、レール頂部から下方に向かって超音波を送受信する方法や、特許文献1に示すように、レール底部全体を加振し板波(ガイド波)を発生させる方法が知られている。   As a method for examining a flaw at the bottom of the rail, a method for transmitting / receiving ultrasonic waves downward from the top of the rail, or a method for generating a plate wave (guide wave) by exciting the entire bottom of the rail as shown in Patent Document 1. It has been known.

前者の方法では、頂部の直下しか検査が行えず、特に踏み切り等のレール隠蔽部におけるレール下部の検査を行えないという問題があった。そこで、後者の方法により、レール底部全体を板波として振動させることにより、レール隠蔽部についてもレール底部の検査を可能にしようとする試みがなされている。   In the former method, there is a problem that the inspection can be performed only directly below the top portion, and in particular, the inspection of the lower portion of the rail in the rail concealing portion such as a railroad crossing cannot be performed. Therefore, an attempt has been made to enable inspection of the rail bottom portion of the rail concealing portion by vibrating the entire rail bottom portion as a plate wave by the latter method.

しかし、後者の方法では、未だきずの検出性能が不十分であり、また、レール長手方向に対するきずの位置が概ね判別できたとしても、レール底部全体を振動させるものであるから、レール長手方向に直交する方向におけるきずの位置を検出することは不可能であった。   However, in the latter method, the flaw detection performance is still insufficient, and even if the position of the flaw relative to the longitudinal direction of the rail can be roughly determined, the entire rail bottom is vibrated. It was impossible to detect the position of the flaw in the orthogonal direction.

特開2008−107165号公報JP 2008-107165 A

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、従来よりもきずの分解能が高く、レール長手方向及びこれに対する交差方向におけるきずの位置を検出することの可能な鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法及びこれに用いる検査ヘッドを提供することを目的とする。   In view of such a conventional situation, the present invention has a higher resolution of flaws than the conventional one, and the rail bottom surface in the concealing portion of the rail for rails capable of detecting the position of the flaw in the rail longitudinal direction and the crossing direction with respect to the rail longitudinal direction. It is an object of the present invention to provide an inspection method and an inspection head used therefor.

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法の特徴は、表面波用超音波探触子を用い、レールの露出箇所におけるレール底面に前記探触子を接触させ、表面波をレール底面に入射させて前記隠蔽部に向けて送信すると共に反射した表面波を前記探触子で受信し、前記探触子を接触させた状態で前記探触子を揺動またはレール長手方向に対する交差方向に移動させることにより、前記隠蔽部のきずを検査することにある。   In order to achieve the above object, the rail bottom surface inspection method in the concealing part of the railroad rail according to the present invention is characterized in that a surface wave ultrasonic probe is used, and the probe is disposed on the rail bottom surface at the exposed portion of the rail. , The surface wave is incident on the bottom of the rail and transmitted toward the concealing unit, and the reflected surface wave is received by the probe, and the probe is in contact with the probe. It is to inspect flaws of the concealing part by swinging or moving in the crossing direction with respect to the rail longitudinal direction.

同方法によれば、レール下の地面を掘る等して形成したレール露出箇所のレール底面に前記探触子を接触させ、表面波をレール底面に入射させ反射波を受信すればよいので、検査の実施が容易である。また、前記探触子を接触させた状態で前記探触子を揺動またはレール長手方向に対する交差方向に移動させることにより、レール長手方向に対する交差方向における反射信号の分布を検出することができる。したがって、時間軸によるレール長手方向に対する信号の分布と相まって、レール長手方向及びこれに対する交差方向における(二次元平面における)きずの位置を検出することができる。しかも、発明者らの実験によれば、ガイド波や表面SH波を利用した場合に比較して、本発明は表面波を利用しているので、検出精度が向上していることが確認された。しかも、先の二次元平面におけるきずの位置を特定できるので、きずの分解能は従来よりもさらに向上することが理解される。   According to this method, the probe is brought into contact with the bottom surface of the exposed rail formed by digging the ground under the rail, etc., and the surface wave is incident on the bottom surface of the rail to receive the reflected wave. Is easy to implement. Further, the distribution of reflected signals in the cross direction with respect to the rail longitudinal direction can be detected by swinging or moving the probe in the cross direction with respect to the rail longitudinal direction while the probe is in contact. Therefore, coupled with the signal distribution in the rail longitudinal direction on the time axis, it is possible to detect the position of a flaw (in a two-dimensional plane) in the rail longitudinal direction and the direction intersecting with the rail longitudinal direction. Moreover, according to the experiments by the inventors, it was confirmed that the detection accuracy is improved because the present invention uses the surface wave compared to the case where the guide wave or the surface SH wave is used. . In addition, since the position of the flaw in the previous two-dimensional plane can be specified, it is understood that the resolution of the flaw is further improved as compared with the prior art.

上記構成において、前記探触子を備えた検査ヘッドを設け、この検査ヘッドが、前記レール長手方向に対する前記表面波の送信方向を確認可能なゲージを備えてもよい。また、前記検査ヘッドが、前記レール長手方向に対する交差方向への移動距離を確認可能なゲージを備えていてもよい。検査の実施にあたっては、前記レールの隠蔽部とは異なる部位におけるレール下の地面を掘り、前記レール底面に前記探触子を接触させるとよい。本発明は、前記レール隠蔽部が踏み切りである場合に好適に実施される。   The said structure WHEREIN: The inspection head provided with the said probe may be provided, and this inspection head may be equipped with the gauge which can confirm the transmission direction of the said surface wave with respect to the said rail longitudinal direction. Further, the inspection head may include a gauge capable of confirming a moving distance in a crossing direction with respect to the rail longitudinal direction. In carrying out the inspection, it is preferable to dig a ground under the rail in a portion different from the concealing portion of the rail and bring the probe into contact with the bottom surface of the rail. The present invention is preferably implemented when the rail concealing portion is a crossing.

一方、上記特徴のいずれかに記載の鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法に用いる検査ヘッドの特徴は、表面波用超音波探触子及びこれらを支持し手で把持可能なグリップを設け、前記探触子はレール底面に接触させることにより表面波をレール底面に沿って入射可能で反射波を受信可能に設定され、前記レール長手方向に対する前記表面波の送信方向及び/又は前記レール長手方向に対する交差方向への移動距離を確認可能なゲージをさらに備えていることにある。   On the other hand, the features of the inspection head used in the rail bottom surface inspection method in the railroad concealing portion described in any of the above features include a surface wave ultrasonic probe and a grip that supports these and can be gripped by hand. The probe is set so that a surface wave can be incident along the rail bottom surface and a reflected wave can be received by contacting the bottom surface of the rail, and the transmission direction of the surface wave with respect to the longitudinal direction of the rail and / or the rail It is further provided with a gauge capable of confirming the moving distance in the crossing direction with respect to the longitudinal direction.

ここで、前記ゲージを棒状体としてもよい。この場合、前記探触子による表面波入射方向に対する交差方向に前記棒状体を一対対称的に設けるとよい。前記ゲージは、前記レールに対する相対移動を測定するエンコーダとすることも可能である。   Here, the gauge may be a rod-shaped body. In this case, a pair of the rod-shaped bodies may be provided symmetrically in a direction intersecting the surface wave incident direction by the probe. The gauge may be an encoder that measures relative movement with respect to the rail.

上記本発明に係る上記特徴によれば、従来よりもきずの分解能が高く、レール長手方向及びこれに対する交差方向におけるきずの位置を検出することの可能な鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法及びこれに用いる検査ヘッドを提供するに至った。   According to the above feature of the present invention, the inspection of the bottom surface of the rail in the concealing portion of the rail for rails that has a higher resolution of flaws than the conventional one and can detect the position of the flaw in the rail longitudinal direction and the crossing direction with respect to the rail longitudinal direction. It came to provide the method and the test | inspection head used for this.

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。   Other objects, configurations, and effects of the present invention will become apparent from the following embodiments of the present invention.

本発明に係る探触子及びこれを用いて検査を行う鉄道用軌道の踏切における斜視図である。1 is a perspective view of a probe according to the present invention and a railroad railroad crossing in which inspection is performed using the probe. FIG. 図1における穴近傍の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the hole vicinity in FIG. 図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 図1の底面図である。It is a bottom view of FIG. 鉄道用軌道における踏切近傍の平面図である。It is a top view of a railroad crossing vicinity. 人工的なきずを設けた試験用のレールである。This is a test rail with an artificial flaw. 探触子をレール長手方向に対する交差(直交)に移動させて試験を行う場合に関し、(a)は試験用レールの底面における超音波の入射方向、(b)は振動子に中心周波数1MHzのものを用いた場合における試験結果を示すグラフをそれぞれ示すものである。(A) is the direction of incidence of ultrasonic waves on the bottom surface of the test rail, and (b) is a transducer with a center frequency of 1 MHz. The graph which shows the test result in the case of using is shown, respectively. 比較例を示し、(a)は試験用レールの底面における超音波の入射方向、(b)振動子に中心周波数1MHzのものを用いた場合における試験結果を示すグラフをそれぞれ示すものである。A comparative example is shown, (a) is a graph showing the incident direction of the ultrasonic wave at the bottom surface of the test rail, and (b) a graph showing a test result when a vibrator having a center frequency of 1 MHz is used. 探触子を揺動させて試験を行う場合に関し、(a)は試験用レールの底面における超音波の入射方向、(b)は振動子に中心周波数1MHzのものを用いた場合における試験結果を示すグラフをそれぞれ示すものである。(A) shows the incident direction of the ultrasonic wave on the bottom surface of the test rail, and (b) shows the test result when the vibrator having a center frequency of 1 MHz is used. The graph to show is shown, respectively. 図9の試験結果を示し、(a)はきずI、(b)はきずIIに関する測定値を示すグラフである。The test result of FIG. 9 is shown, (a) is a graph which shows the measured value regarding the flaw I, (b) flaw II. 図9とは異なる端部において探触子を揺動させて試験を行う場合に関し、(a)は試験用レールの底面における超音波の入射方向、(b)は振動子に中心周波数1MHzのものを用いた場合における試験結果を示すグラフをそれぞれ示すものである。9A and 9B, the test is performed by swinging the probe at an end different from that in FIG. 9. FIG. 9A shows the incident direction of ultrasonic waves on the bottom surface of the test rail, and FIG. The graph which shows the test result in the case of using is shown, respectively. 図11の試験結果を示し、(a)はきずI、(b)はきずIIに関する測定値を示すグラフである。11 shows the test results of FIG. 11, (a) is a graph showing a measurement value relating to flaw I, and (b) is a graph showing a measurement value relating to flaw II. 本発明に係る検査装置のブロック図である。It is a block diagram of the inspection device concerning the present invention. 本発明の第二実施形態における図2相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 in the second embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態における図3相当図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 in the second embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態における図4相当図である。FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 in the second embodiment of the present invention.

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図1は、本発明に係る検査ヘッド10及びこれを用いて検査を行う鉄道用軌道1の踏切(隠蔽部)3における斜視図、図5は鉄道用軌道1における踏切3近傍の平面図である。検査対象となるレール2は、図3に示すように、幅広のレール底部2bの上にレール中間部2cを介して鉄道車両の車輪が乗るレール頂部2dが拡大部の上に形成されている。検査対象部となるレール底面2aは平坦に形成されている。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings as appropriate.
FIG. 1 is a perspective view of an inspection head 10 according to the present invention and a railroad crossing (hidden part) 3 of a railroad track 1 to be inspected using the inspection head 10, and FIG. 5 is a plan view of the vicinity of the railroad crossing 3 of the railroad track 1. . As shown in FIG. 3, the rail 2 to be inspected has a rail top portion 2 d on a wide rail bottom portion 2 b via a rail intermediate portion 2 c and a rail top portion 2 d on the enlarged portion. The rail bottom surface 2a serving as an inspection object portion is formed flat.

図二本のレール2は、地面の上に複数の枕木6を介して平行に離隔して敷設されている。踏切3は、モルタル等で構成された道路部5によりその上面がレール頂部2dと同程度の高さになるように隠蔽されている。レール2と道路部5との間は車輪フランジが通過する僅かな隙間が設けられるにすぎず、レール2の内部、特に腐食が問題となるレール底部2bの検査はレール頂部2dから行い難い。本発明は、このレール底部2bの検査を道路部5の外部から行うことを目的としている。具体的には、道路部5近隣のレール2の下の地面を掘り、図に示すように穴H(第一〜第四穴H1〜4)を掘り、この穴Hからレール底面2aに検査ヘッド10を接触させてレール2の隠蔽部3部分に超音波を送受信し、検査を行う。   The two rails 2 in FIG. 2 are laid on the ground in parallel with a plurality of sleepers 6 spaced apart. The railroad crossing 3 is concealed by a road portion 5 made of mortar or the like so that the upper surface thereof is as high as the rail top 2d. Only a slight gap through which the wheel flange passes is provided between the rail 2 and the road portion 5, and it is difficult to inspect the inside of the rail 2, particularly the rail bottom 2 b where corrosion is a problem, from the rail top 2 d. The object of the present invention is to inspect the rail bottom 2b from the outside of the road portion 5. Specifically, the ground below the rail 2 near the road portion 5 is dug, and a hole H (first to fourth holes H1 to 4) is dug as shown in the figure. 10 is contacted, ultrasonic waves are transmitted to and received from the concealing portion 3 of the rail 2, and inspection is performed.

図1〜4に示すように、検査ヘッド10は、縦波を発生させる超音波振動子11及びこの振動子11からの縦波をレール底面2aに表面波として入射させる楔12よりなる超音波探触子13と、楔12を支持し楔12上面をレール底面2aに接触させる際に手Gで把持することの可能なグリップ14とを備えている。楔12は例えばアクリル樹脂等の材料で形成されており、例えば垂直探傷に用いられるような振動子11が楔12の上面に対し斜めに取り付けられ、レール底面2aに表面波を入射させることができる。グリップ14は把持が容易なように、円筒形に構成されており、後述のゲージ15の取り付け部分の強度を別材料で補償すれば、比較的弾力のある材料で構成することも可能である。   As shown in FIGS. 1 to 4, the inspection head 10 includes an ultrasonic transducer 11 including an ultrasonic transducer 11 that generates a longitudinal wave and a wedge 12 that causes the longitudinal wave from the transducer 11 to enter the rail bottom surface 2a as a surface wave. A touch element 13 and a grip 14 that supports the wedge 12 and can be gripped by the hand G when the upper surface of the wedge 12 is brought into contact with the rail bottom surface 2a are provided. The wedge 12 is made of, for example, a material such as acrylic resin. For example, a vibrator 11 used for vertical flaw detection is attached obliquely to the upper surface of the wedge 12 so that surface waves can be incident on the rail bottom surface 2a. . The grip 14 is formed in a cylindrical shape so that it can be easily grasped, and can be made of a relatively elastic material if the strength of the mounting portion of the gauge 15 described later is compensated with another material.

図13は、本発明に係る検査装置100のブロック図であり、この検査装置100は、振動子11を含む検査ヘッド10と、処理装置101とコード17により振動子11と接続される処理装置101と、検査結果を表示するディスプレイ106とよりなる。処理装置101は、振動子11に送信波を発生させる発振器102と、レール2を伝達し再度振動子11で受信される受信波を受信する受信器103と、受信波のフィルタリングを行うフィルタ104と、受信波を処理し表示させるための処理ユニット105とを備えている。   FIG. 13 is a block diagram of an inspection apparatus 100 according to the present invention. The inspection apparatus 100 includes an inspection head 10 including a vibrator 11 and a processing apparatus 101 connected to the vibrator 11 by a processing apparatus 101 and a code 17. And a display 106 for displaying the inspection result. The processing apparatus 101 includes an oscillator 102 that generates a transmission wave in the vibrator 11, a receiver 103 that transmits the rail 2 and receives a reception wave received by the vibrator 11 again, and a filter 104 that performs filtering of the reception wave. And a processing unit 105 for processing and displaying the received wave.

図1〜4に示すように、検査ヘッド10は楔12により送信波の入射方向Wが特定されている。また、検査ヘッド10はレール底面2aに接触させられるため、入射方向Wを目視することができない。そこで、楔12の上面の平面内で入射方向Wより90度位相の異なるゲージ方向Vに対しゲージ15を左右一対設けてある。このゲージ15は、表面に長手方向に沿って距離測定用目盛りが設けられた棒状体16であり、棒状体16の根元に設けられたねじ部16aをグリップ14に形成されたねじ孔に螺合させて、ねじ部16aによりグリップ14に固定してある。   As shown in FIGS. 1 to 4, in the inspection head 10, the incident direction W of the transmission wave is specified by the wedge 12. Moreover, since the test | inspection head 10 is made to contact the rail bottom face 2a, the incident direction W cannot be visually observed. Therefore, a pair of left and right gauges 15 are provided in the gauge direction V that is 90 degrees out of phase with respect to the incident direction W in the plane of the upper surface of the wedge 12. This gauge 15 is a rod-like body 16 having a distance measuring scale on its surface along the longitudinal direction, and a threaded portion 16 a provided at the base of the rod-like body 16 is screwed into a screw hole formed in the grip 14. It is made to fix to the grip 14 with the thread part 16a.

図4の実線で示す状態は、レール長手方向D1に入射方向W(第一入射方向W1 )を一致させた状態であり、レール長手交差方向D2にはゲージ方向V(第一ゲージ方向V1)が一致している。また、楔12をレール底面2aに接触させた状態で検査ヘッド10を揺動させて第二入射方向W2に配向させた場合には、ゲージは第二ゲージ方向V2に配向されることとなる。したがって、レール長手方向D1に対する入射方向W(第二入射方向W2)の傾きは、レール長手交差方向D2とレール長手方向D1の傾きθ1(90度)及び第二ゲージ方向V2とレール長手方向D1の傾きθ2との差である「θ1−θ2」により求められる。この「θ1−θ2」と、レール長手交差方向D2に対する検査ヘッド10の位置とにより、入射方向Wときずとの相対的位置関係を概ね把握することができ、後述の検査結果と相まって、きずの位置を推定することが可能となる。   4 is a state in which the incident direction W (first incident direction W1) coincides with the rail longitudinal direction D1, and the gauge direction V (first gauge direction V1) is present in the rail longitudinal intersecting direction D2. Match. When the inspection head 10 is swung and oriented in the second incident direction W2 while the wedge 12 is in contact with the rail bottom surface 2a, the gauge is oriented in the second gauge direction V2. Therefore, the inclination of the incident direction W (second incident direction W2) with respect to the rail longitudinal direction D1 is the inclination θ1 (90 degrees) between the rail longitudinal direction D2 and the rail longitudinal direction D1, and the second gauge direction V2 and the rail longitudinal direction D1. It is obtained by “θ1−θ2” which is a difference from the inclination θ2. Based on this “θ1−θ2” and the position of the inspection head 10 with respect to the rail longitudinal crossing direction D2, the relative positional relationship with the incident direction W can be roughly grasped, and coupled with the inspection results described later, The position can be estimated.

ここで、人工的にきずを設けた試験体としてのレール2を用いて実施した計測結果を列挙する。この試験体としてのレール2は、図6に示すように、全長2500mm、右端から500mmごとのレール底面に人工的なきずを設けてあり、このきずは、右から左に向かってI、II、III、IVと称することとする。きずIは一辺10mmの立方体で底部上端に形成されている。きずIIは、一辺5mmの立方体で底部上端に形成されている。きずIIIは、一辺5mmの立方体で底部上端及び下端から30mmの位置に1対形成されている。きずIVは、一辺10mmの立方体で底部上端及び下端から30mmの位置に1対形成されている。   Here, the measurement result implemented using the rail 2 as a test body which provided the flaw artificially is enumerated. As shown in FIG. 6, the test rail 2 has an overall length of 2500 mm, and artificial scratches are provided on the bottom surface of the rail every 500 mm from the right end. These scratches are I, II, They shall be called III and IV. The flaw I is a cube with a side of 10 mm and is formed at the upper end of the bottom. Scratch II is a cube having a side of 5 mm and is formed at the upper end of the bottom. Scratches III are cubes each having a side of 5 mm, and a pair is formed at a position 30 mm from the upper and lower ends of the bottom. Scratches IV are cubes each having a side of 10 mm, and a pair is formed at a position 30 mm from the upper and lower ends of the bottom.

図7、8には、探触子をレール長手方向に対する交差(直交)に移動させて試験を行った結果を示す。図7、8(a)には、試験用レールの底面における超音波の入射方向を示し、右から左に向かっての超音波送信は、レール長手交差方向D2に対し上から下に向かってP1〜P3の位置で試験を行った。また、左から右に向かっての超音波送信は、レール長手交差方向D2に対し上から下に向かってP4〜P6の位置で試験を行った。振動子に中心周波数1MHzのものを用い、受信信号にハイパスフィルタ0.5MHzをかけ、ローパスフィルタはかけず、サンプリング周波数は50MHzを用いて、平均化を64回行った。これらの結果を図7(b)に示す。なお、以下の各図(b)の下側の表記は図7における上記説明と同趣旨で解釈される。   7 and 8 show the results of tests conducted by moving the probe to the cross (orthogonal) with respect to the rail longitudinal direction. 7 and 8 (a) show the incident direction of ultrasonic waves on the bottom surface of the test rail, and ultrasonic transmission from the right to the left is P1 from top to bottom with respect to the rail longitudinal cross direction D2. The test was performed at the position of ~ P3. Moreover, the ultrasonic transmission from the left to the right was tested at positions P4 to P6 from the top to the bottom in the rail longitudinal cross direction D2. An oscillator having a center frequency of 1 MHz was used, a high-pass filter 0.5 MHz was applied to the received signal, a low-pass filter was not applied, a sampling frequency of 50 MHz was used, and averaging was performed 64 times. These results are shown in FIG. In addition, the lower notation of the following each figure (b) is interpreted by the same meaning as the said description in FIG.

図7(b)の結果によれば、各測定位置できずI〜IVのレール長手方向D1に対する位置が時間軸より読み取ることができ、レール長手方向D1に対するきずの位置が特定される。また、測定位置P1できずI、IIの強度が顕著であるが、測定位置P2,3で低下することから、レール長手交差方向D2に対するきずの位置も特定がなされる。発明者らの実験によれば、中心周波数0.2MHz〜2MHz程度の範囲で、レールの傷の位置を特定することが可能であった。   According to the result of FIG. 7B, each measurement position cannot be made and the positions of I to IV in the rail longitudinal direction D1 can be read from the time axis, and the position of the flaw in the rail longitudinal direction D1 is specified. Further, although the measurement positions P1 cannot be performed and the intensities of I and II are remarkable, the positions of the flaws with respect to the rail longitudinal crossing direction D2 are also specified because the intensity decreases at the measurement positions P2 and P3. According to the experiments by the inventors, it was possible to specify the position of the rail flaw in the range of the center frequency of about 0.2 MHz to 2 MHz.

図8は比較例であり、表面SH波探触子を検査ヘッド10の代わりに用いている。この例では、いずれもきずIIが現れず、きずの検査という意味において不十分であり、上記本願の縦波の表面波を用いる優位性が伺える。   FIG. 8 shows a comparative example in which a surface SH wave probe is used instead of the inspection head 10. In this example, scratch II does not appear in any case, which is insufficient in terms of the inspection of the scratch, and the superiority of using the longitudinal surface wave of the present application can be seen.

図9〜12は、検査ヘッド10を揺動させて試験を行う場合に関し、検査ヘッド10には図7と同様のものを利用している。図9のいずれも、レール2の右端中央から左側に向かって超音波を送信し反射波を受信しており、測定位置Q1はきずIに向かって、測定位置Q2はきずIIに向かって、測定位置Q3はきずIの対称位置に向かって、測定位置Q4はきずIIの対称位置に向かって、それぞれ超音波を送受信する場合に対応する。   9 to 12 relate to the case where the test is performed by swinging the inspection head 10, and the same inspection head 10 as that in FIG. 7 is used. In each of FIGS. 9A and 9B, an ultrasonic wave is transmitted from the right end center of the rail 2 toward the left side and a reflected wave is received, and the measurement position Q1 is measured toward the flaw I and the measurement position Q2 is measured toward the flaw II. The position Q3 corresponds to the case where ultrasonic waves are transmitted and received toward the symmetrical position of the scratch I, and the measurement position Q4 corresponds to the symmetrical position of the scratch II.

図9(b)の結果によれば、各測定位置できずI〜IVのレール長手方向D1に対する位置が時間軸より読み取ることができ、レール長手方向D1に対するきずの位置が特定される。また、図10(a)(b)の比較によれば、きずI、IIは測定位置Q3,4で値が低いことから、レール長手交差方向D2に対するきずの位置も特定がなされる。さらに、これらの比較で、最高値が測定位置Q1,2で異なることから、レール長手方向D1方向のきずの配置を参酌し、先の入射方向WによりきずI、IIのレール長手交差方向D2方向の位置を推定することが可能となる。   According to the result of FIG. 9B, the positions of the measurement positions I to IV in the rail longitudinal direction D1 cannot be read from the time axis, and the position of the flaw in the rail longitudinal direction D1 is specified. Further, according to the comparison between FIGS. 10A and 10B, since the values of flaws I and II are low at the measurement positions Q3 and 4, the position of the flaw with respect to the rail longitudinal cross direction D2 is also specified. Further, in these comparisons, since the maximum value differs at the measurement positions Q1 and Q2, taking into account the arrangement of flaws in the rail longitudinal direction D1, the rail longitudinal crossing direction D2 direction of flaws I and II depending on the previous incident direction W Can be estimated.

図11(a)のいずれも、レール2の左端中央から右側に向かって超音波を送信し反射波を受信しており、測定位置Q5は一方のきずIVに向かって、測定位置Q6は一方のきずIIIに向かって、測定位置Q7は他方のきずIVに向かって、測定位置Q8は他方のきずIIIに向かって、それぞれ超音波を送受信する場合に対応する。   11A, an ultrasonic wave is transmitted from the center of the left end to the right side of the rail 2 and a reflected wave is received, the measurement position Q5 is directed to one flaw IV, and the measurement position Q6 is the other one. Toward the scratch III, the measurement position Q7 corresponds to the case of transmitting and receiving ultrasonic waves toward the other scratch IV, and the measurement position Q8 toward the other scratch III, respectively.

図11(b)の結果によれば、各測定位置できずI〜IVのレール長手方向D1に対する位置が時間軸より読み取ることができ、レール長手方向D1に対するきずの位置が特定される。また、図12(a)(b)の比較によれば、きずIIIは測定位置Q6で値が高く、レール長手方向D1方向のきずの配置を参酌し、先の入射方向WによりきずI、IIのレール長手交差方向D2方向の位置を推定することが可能となる。   According to the result of FIG. 11B, each measurement position cannot be made and the positions of I to IV in the rail longitudinal direction D1 can be read from the time axis, and the position of the flaw in the rail longitudinal direction D1 is specified. 12 (a) and 12 (b), flaw III has a high value at measurement position Q6, taking into account the arrangement of flaws in the rail longitudinal direction D1, and flaws I and II depending on the previous incident direction W. It is possible to estimate the position in the rail longitudinal crossing direction D2.

次に、図14〜16を参照しながら、本発明の第二実施形態について説明する。第一実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
本実施形態では、上述のゲージが、第一、第二エンコーダ34,36により構成されている。すなわち、レール長手方向D1に対する入射方向Wの傾き及びレール長手交差方向D2に対する探触子13の変異は、いずれも第一、第二モーター33,35により制御され、第一、第二エンコーダ34,36により測定される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same code | symbol is attached | subjected to the member similar to 1st embodiment.
In the present embodiment, the above-described gauge is constituted by first and second encoders 34 and 36. That is, the inclination of the incident direction W with respect to the rail longitudinal direction D1 and the variation of the probe 13 with respect to the rail longitudinal direction D2 are both controlled by the first and second motors 33 and 35, and the first and second encoders 34, 36.

検査ヘッド30は、移動ブロック31と探触子13とを備え、探触子13は、33の33aを介して移動ブロック31のブロック基部31aから張り出す張出部31bの下側に支持されている。検査ヘッド30はブロック基部31aの上面と楔12の上面とをレール底面2aに接触させ、レール2及び移動ブロック31にゴムや樹脂等の弾性材料よりなる支持ベルト40を巻き付け、締め上げて支持ベルト固定具41で固定することにより、探触子13及び移動ブロック31はレール底部2bの下部につり下げ支持される。移動ブロック31と支持ベルト40との間には2本のローラー32が介在し、楔12をレール底面2aに接触させた状態でのレール長手交差方向D2への探触子13,移動ブロック31の移動を許容する。   The inspection head 30 includes a moving block 31 and a probe 13, and the probe 13 is supported on the lower side of an overhanging portion 31 b that projects from the block base portion 31 a of the moving block 31 through 33 a of 33 a. Yes. The inspection head 30 has the upper surface of the block base portion 31a and the upper surface of the wedge 12 in contact with the rail bottom surface 2a, and a support belt 40 made of an elastic material such as rubber or resin is wound around the rail 2 and the moving block 31 and tightened. By fixing with the fixing tool 41, the probe 13 and the moving block 31 are suspended and supported by the lower part of the rail bottom part 2b. Two rollers 32 are interposed between the moving block 31 and the support belt 40, and the probe 13 and the moving block 31 in the rail longitudinal crossing direction D2 in a state where the wedge 12 is in contact with the rail bottom surface 2a. Allow movement.

レール2にはまたゴムや樹脂等の弾性材料よりなる移動測定ベルト45が巻き付けられ、締め上げて測定ベルト固定具46で固定することにより、レール底面2aに移動測定ベルト45が固定される。この移動測定ベルト45の外表面にはラック状の歯が設けられ、第二モーター35のシャフト35aを介して取り付けられる歯付きプーリー36と噛み合っている。第一、第二モーター33,35はいずれもギヤードモーターであり、第一、第二エンコーダ34,36の位置検出により所望の角度又は距離だけ探触子13を張出部31bに対し相対回転させ、または、相対移動させることができる。   The movement measuring belt 45 made of an elastic material such as rubber or resin is wound around the rail 2, and the movement measuring belt 45 is fixed to the rail bottom surface 2 a by tightening and fixing with a measuring belt fixture 46. Rack-like teeth are provided on the outer surface of the movement measuring belt 45, and mesh with a toothed pulley 36 attached via a shaft 35a of the second motor 35. The first and second motors 33 and 35 are both geared motors, and the probe 13 is rotated relative to the overhanging portion 31b by a desired angle or distance by detecting the positions of the first and second encoders 34 and 36. Or relative movement.

最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について言及する。上記第一実施形態では、検査ヘッド10手で把持したが、例えば図3の符号20に示すように、上述のごとき弾性材料よりなる牽引具をレール2及び検査ヘッド10(一対の棒状体16,16)の双方に巻き付け、手で棒状体16を操作することにより入射方向の傾きを調整してもよい。   Finally, reference is made to the possibilities of yet another embodiment of the invention. In the first embodiment, the inspection head is held by 10 hands. For example, as shown by reference numeral 20 in FIG. 3, the traction tool made of an elastic material as described above is attached to the rail 2 and the inspection head 10 (a pair of rod-shaped bodies 16,. 16), the inclination in the incident direction may be adjusted by operating the rod-shaped body 16 by hand.

本発明における探触子は振動子11から表面波を送信及び受信できれば足り、上述の実施例のごとく楔を用いるものに限られない。   The probe in the present invention only needs to be able to transmit and receive surface waves from the transducer 11, and is not limited to one using a wedge as in the above-described embodiment.

本発明は、踏切等の鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法及びこれに用いる探触子等として利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a method for inspecting a rail bottom surface in a concealing portion of a railroad rail, such as a railroad crossing, and a probe used for this.

1:鉄道用軌道、2:レール、2a:レール底面、2b:レール底部、2c:レール中間部、2d:レール頂部、3:踏切(隠蔽部)、5:道路部、6:枕木、10:検査ヘッド、11:振動子、12:楔、13:探触子、14:グリップ、15:ゲージ、16:棒状体、16a:ねじ部、16b:ロックナット、17:コード、20:牽引具、30:検査ヘッド、31:移動ブロック、31a:ブロック基部、31b:張出部、32:ローラー、33:第一モーター、33a:シャフト、34:第一エンコーダ、35:第二モーター、35a:シャフト、36:第二エンコーダ、40:支持ベルト、41:支持ベルト固定具、45:移動測定ベルト、46:測定ベルト固定具、100:検査装置、101:処理装置、102:発振器、103:受信器、104:フィルタ、105:処理ユニット、106:ディスプレイ、D1:レール長手方向、D2:レール長手交差方向、G:手、H:穴、H1〜4:第一〜第四穴、V:ゲージ方向、V1,2:第一、第二ゲージ方向、W:入射方向、W1、2:第一、第二入射方向 1: railroad track, 2: rail, 2a: rail bottom, 2b: rail bottom, 2c: rail middle, 2d: rail top, 3: railroad crossing (hiding part), 5: road, 6: sleepers, 10: Inspection head, 11: vibrator, 12: wedge, 13: probe, 14: grip, 15: gauge, 16: rod-like body, 16a: screw part, 16b: lock nut, 17: cord, 20: traction tool, 30: Inspection head, 31: Moving block, 31a: Block base, 31b: Overhang, 32: Roller, 33: First motor, 33a: Shaft, 34: First encoder, 35: Second motor, 35a: Shaft 36: second encoder, 40: support belt, 41: support belt fixture, 45: moving measurement belt, 46: measurement belt fixture, 100: inspection device, 101: processing device, 102: oscillator, 10 : Receiver, 104: Filter, 105: Processing unit, 106: Display, D1: Rail longitudinal direction, D2: Rail longitudinal cross direction, G: Hand, H: Hole, H1-4: First to fourth holes, V : Gauge direction, V1,2: First, second gauge direction, W: Incident direction, W1,2: First, second incident direction

Claims (9)

表面波用超音波探触子を用い、レールの露出箇所におけるレール底面に前記探触子を接触させ、表面波をレール底面に入射させて前記隠蔽部に向けて送信すると共に反射した表面波を前記探触子で受信し、前記探触子を接触させた状態で前記探触子を揺動またはレール長手方向に対する交差方向に移動させることにより、前記隠蔽部のきずを検査する鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法。 Using a surface wave ultrasonic probe, the probe is brought into contact with the bottom surface of the rail at the exposed portion of the rail, the surface wave is incident on the bottom surface of the rail, transmitted toward the concealing portion, and the reflected surface wave is transmitted. The rail of the rail for inspecting a flaw of the concealing portion by receiving the probe and moving the probe in a crossing direction with respect to the longitudinal direction of the rail while the probe is in contact with the probe. Inspection method of rail bottom surface in concealment part. 前記探触子を備えた検査ヘッドを設け、この検査ヘッドが、前記レール長手方向に対する前記表面波の送信方向を確認可能なゲージを備えている請求項1記載のレール底面の検査方法。 The rail bottom surface inspection method according to claim 1, wherein an inspection head including the probe is provided, and the inspection head includes a gauge capable of confirming a transmission direction of the surface wave with respect to the rail longitudinal direction. 前記検査ヘッドが、前記レール長手方向に対する交差方向への移動距離を確認可能なゲージを備えている請求項1又は2記載のレール底面の検査方法。 The rail bottom surface inspection method according to claim 1, wherein the inspection head includes a gauge capable of confirming a moving distance in a crossing direction with respect to the rail longitudinal direction. 前記レールの隠蔽部とは異なる部位におけるレール下の地面を掘り、前記レール底面に前記探触子を接触させる請求項1〜3のいずれかに記載のレール底面の検査方法。 The rail bottom surface inspection method according to any one of claims 1 to 3, wherein the rail bottom surface in a portion different from the rail concealing portion is dug, and the probe is brought into contact with the rail bottom surface. 前記レール隠蔽部が踏み切りである請求項1〜4のいずれかに記載のレール底面の検査方法。 The rail bottom surface inspection method according to claim 1, wherein the rail concealing portion is a crossing. 請求項1〜5のいずれかに記載の鉄道用レールの隠蔽部におけるレール底面の検査方法に用いる検査ヘッドであって、
表面波用超音波探触子及びこれらを支持し手で把持可能なグリップを設け、
前記探触子はレール底面に接触させることにより表面波をレール底面に沿って入射可能で反射波を受信可能に設定され、
前記レール長手方向に対する前記表面波の送信方向及び/又は前記レール長手方向に対する交差方向への移動距離を確認可能なゲージをさらに備えている検査ヘッド。
It is an inspection head used for the inspection method of the rail bottom in the concealing part of the rail for rails according to any one of claims 1 to 5,
Provide a surface wave ultrasonic probe and a grip that supports these and can be gripped by hand,
The probe is set so that a surface wave can be incident along the rail bottom surface and a reflected wave can be received by making contact with the rail bottom surface,
An inspection head further comprising a gauge capable of confirming a moving distance of the surface wave in the longitudinal direction with respect to the rail longitudinal direction and / or a moving distance in the cross direction with respect to the rail longitudinal direction.
前記ゲージが棒状体である請求項6記載の検査ヘッド。 The inspection head according to claim 6, wherein the gauge is a rod-shaped body. 前記探触子による表面波入射方向に対する交差方向に前記棒状体を一対対称的に設けてある請求項7記載の検査ヘッド。 The inspection head according to claim 7, wherein a pair of the rod-like bodies are provided symmetrically in a direction intersecting with a surface wave incident direction by the probe. 前記ゲージが前記レールに対する相対移動を測定するエンコーダである請求項6記載の検査ヘッド。 The inspection head according to claim 6, wherein the gauge is an encoder that measures relative movement with respect to the rail.
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