JP2017187384A - Rail wear measuring method using eddy current type sensor, and measuring apparatus therefor - Google Patents

Rail wear measuring method using eddy current type sensor, and measuring apparatus therefor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rail wear measuring method that is mounted on a track inspection car to speedily and accurately measure rail displacement and rail wear during a travel by using both a coil for measuring rail displacement and a coil for measuring wear together, and performing arithmetic processing on measurement results thereof.SOLUTION: A rail wear measuring method comprises: using a rail displacement sensor 2 having a coil 1 (Co1) and a coil 2 (Co2) to output, as an output voltage Vo, impedance variation varying depending upon displacement x of a rail R and a lift-off z, and measuring the output voltage Vo to detect the displacement x of the rail R; using a wear sensor 3 having a coil 3 (Co3) to output, as an output voltage Vo, impedance variation varying depending upon a wear quantity La of the rail R, and measuring the output voltage Vo to detect the wear quantity La of the rail; calculating a difference between a voltage VT associated with the coil 1 and coil 2 and a voltage VR associated with the coil 3 to obtain a wear detection voltage VLa; and determining whether the rail R has worn from the wear detection voltage VLa.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鉄道軌道に用いられるレールの変位を検出する際に渦電流形センサを用いてレールの摩耗を測定する測定技術に係り、特に車両を走行させながらレールに接触することなく、このレールの変位と摩耗を検出することができる渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法及びその測定装置に関する。   The present invention relates to a measurement technique for measuring rail wear using an eddy current sensor when detecting the displacement of a rail used for a railway track, and in particular, this rail without contacting the rail while the vehicle is running. The present invention relates to a rail wear measuring method using an eddy current sensor capable of detecting the displacement and wear of the rail, and a measuring apparatus thereof.

毎日数百回と通過する列車等の車両を支える軌道(レール)は、列車の車輪との摩擦によって摩耗が生ずる。レールの摩耗は、列車通過時のレールに印加される重量、列車の種類、運転条件及びレールの保守状態、レール塗油の有無、勾配、降雨・降雪、湿度、気温等の様々な環境要因に起因している。また、レールは列車等の走行により横方向のズレが生じる。即ちレール頭頂面と側面の位置がずれてくる。列車等の走行の安全性を高めるために保線作業を実施する必要が生じる。
このように鉄道軌道のレールは、毎日少しずつ摩耗している。安全の観点から、そのレールの摩耗程度を定期的に数値で管理し効果的に維持、補修することが必要である。レールの摩耗が大きく進行すると、レールを交換する必要がある。
Tracks (rails) that support vehicles such as trains that pass several hundred times a day are worn by friction with the wheels of the train. Rail wear depends on various environmental factors such as the weight applied to the rail when passing through the train, the type of train, the operating conditions and rail maintenance status, the presence or absence of rail oiling, the gradient, rainfall / snowfall, humidity, and temperature. Is attributed. Further, the rail is displaced in the lateral direction by traveling of the train or the like. That is, the positions of the rail top surface and the side surface are shifted. It is necessary to carry out track maintenance work in order to increase the safety of traveling such as trains.
In this way, the rail of the railroad track is worn a little every day. From the viewpoint of safety, it is necessary to regularly manage the degree of wear of the rail with numerical values and to effectively maintain and repair it. When the wear of the rail progresses greatly, it is necessary to replace the rail.

従来のレールの摩耗量を測定する方法としては、現地に出向きレール摩耗定規などの測定器で人の手によって行う方法がある。摩耗によるレール形状の変化は、千差万別であり、かつ測定対象であるレールは数多く存在することから、検測車などの鉄道車両走行中にレール摩耗を測定する方法が望ましい。例えば鉄道の軌道メンテナンスにおいて、レールの軌間や通り狂いを測定する軌道検測車に降雨や積雪に影響が少ない渦電流形レール変位センサが用いられる。この渦電流形レール変位センサは、非接触でレールの横方向のズレに対応した電圧を出力するセンサである。渦電流形レール変位センサはコイル、同軸ケーブル及び出力電圧回路から構成されている。これまでレールの摩耗による形状変化が渦電流形レール変位センサの出力に影響を及ぼすことも確認されている。   As a conventional method of measuring the amount of wear of the rail, there is a method in which a person goes to the site and uses a measuring instrument such as a rail wear ruler. The change in rail shape due to wear varies widely, and there are many rails to be measured. Therefore, a method of measuring rail wear during running of a railway vehicle such as a test vehicle is desirable. For example, in railway track maintenance, an eddy current type rail displacement sensor that has little influence on rainfall and snow cover is used for a track inspection vehicle that measures rail gaps and traversing errors. This eddy current type rail displacement sensor is a sensor that outputs a voltage corresponding to a lateral displacement of the rail without contact. The eddy current type rail displacement sensor includes a coil, a coaxial cable, and an output voltage circuit. It has been confirmed that the shape change due to wear of the rail affects the output of the eddy current type rail displacement sensor.

レールのズレ、即ち変位量について車両を走行させながらレールに非接触で検出する方法に関する技術が種々提案されている。例えば特許文献1の特開2013−238516号公報「渦電流式レール左右変位検出方法及び装置」のように、レール長手方向中心線から一定間隔を隔てて左右に設置された1対の検知コイル手段を高周波の共振電流で励磁し、前記1対の検知コイル手段のインピーダンス変化を直流電圧に変換し、その直流電圧をディジタル信号に変換し、変換後のディジタル信号の電圧値に基づいて前記レールと前記1対の検知コイル手段との間の左右変位を検出する渦電流式レール左右変位検出方法が提案されている。   Various techniques relating to a method of detecting a shift of a rail, that is, a displacement amount in a non-contact manner while the vehicle is running have been proposed. For example, a pair of detection coil means installed on the left and right sides of the rail longitudinal direction center line as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-238516 “Eddy current type rail lateral displacement detection method and apparatus” Is excited by a high-frequency resonance current, the impedance change of the pair of detection coil means is converted into a DC voltage, the DC voltage is converted into a digital signal, and the rail and the rail are converted based on the voltage value of the converted digital signal. An eddy current rail lateral displacement detection method for detecting lateral displacement between the pair of detection coil means has been proposed.

特開2013−238516号公報JP2013-238516A

しかし、特許文献1の「渦電流式レール左右変位検出方法及び装置」では鉄道の車輪とレールとの接触部の摩擦から生じるレール頭頂部の摩耗量の大きさにより、レール変位出力が影響することがあり、精度の高い測定ができないという問題を有していた。例えば、鉄道軌道におけるカーブ箇所では、このカーブの外側に位置するレールの内側に、荷重の偏在により摩耗量が大きくなりやすい。   However, in the “eddy current type rail lateral displacement detection method and apparatus” of Patent Document 1, the rail displacement output is affected by the amount of wear on the rail top caused by the friction between the rail wheel and the rail contact portion. There was a problem that high-precision measurement was not possible. For example, at a curve location on a railway track, the amount of wear tends to increase due to the uneven distribution of the load inside the rail located outside the curve.

本発明の発明者らは、鉄道の車輪とレールとの接触部の摩擦から生じるレール頭頂部の摩耗量の大きさにより、レール変位出力が影響することに着目した。そこで、レール変位とレールの摩耗を同時に測定すればレール摩耗についてより正確に測定できると考えた。摩耗によるレール形状の変化は千差万別であり、かつ数多く存在する測定対象であるレールについて、その変位と摩耗を迅速に検出できると考えた。   The inventors of the present invention have focused on the fact that the rail displacement output is affected by the amount of wear at the rail top caused by the friction of the contact portion between the railway wheel and the rail. Therefore, we thought that the rail wear could be measured more accurately by measuring the rail displacement and the rail wear at the same time. The change in the rail shape due to wear is quite different, and it is thought that the displacement and wear of the rails that are many measurement objects can be detected quickly.

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、レール変位を測定するコイルと摩耗を測定するコイルを併せて用い、その測定結果を演算処理することで、軌道検測車に搭載して走行中にレール変位とレール摩耗を迅速に、かつ正確に測定することができる渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法及びその測定装置を提供することにある。   The present invention has been developed to solve such problems. That is, the object of the present invention is to use a coil for measuring the rail displacement and a coil for measuring the wear together, and by processing the measurement result, the rail displacement and the rail are mounted while running on the track inspection vehicle. It is an object of the present invention to provide a rail wear measuring method using an eddy current type sensor capable of measuring wear quickly and accurately and a measuring apparatus therefor.

本発明のレール摩耗測定方法は、コイルに電流を流してレール(R)に渦電流を発生させ、該レール(R)の変位と摩耗を測定する渦電流形センサ(1)を用いたレール摩耗測定方法であって、
コイル1(Co1)とコイル2(Co2)を有するレール変位センサ(2)を用いて、前記レール(R)の変位(x)及びリフトオフ(z)に依拠して変化するインピーダンス変化を出力電圧(Vo)として出力させ、この出力電圧(Vo)を測定することにより該レール(R)の変位(x)を検出し、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)により測定した出力電圧(Vo)について、変位補正及び直線化を行い、
コイル3(Co3)を有する摩耗センサ(3)を用いて、前記レール(R)の摩耗量(La)に依拠して変化するインピーダンス変化を出力電圧(Vo)として出力させ、この出力電圧(Vo)を測定することにより該レール(R)の摩耗量(La)を検出し、
前記コイル3(Co3)により測定した出力電圧(Vo)について、変位補正および直線化を行い、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)に関する電圧(VT)と、前記コイル3(Co3)に関する電圧(VR)の差分をとり摩耗検出電圧(VLa)を得、この摩耗検出電圧(VLa)から前記レール(R)の摩耗の有無を判別する、ことを特徴とする。
例えば、前記レール変位センサ(2)のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)は、前記レール(R)の長手方向に対してそれぞれ横変位方向に互いに対向配置して測定する。
The rail wear measuring method of the present invention uses a eddy current type sensor (1) that causes a current to flow through a coil to generate an eddy current in the rail (R) and measures displacement and wear of the rail (R). A measuring method,
Using a rail displacement sensor (2) having a coil 1 (Co1) and a coil 2 (Co2), an impedance change that changes depending on the displacement (x) and liftoff (z) of the rail (R) is output voltage ( Vo), and the displacement (x) of the rail (R) is detected by measuring the output voltage (Vo).
For the output voltage (Vo) measured by the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2), displacement correction and linearization are performed,
Using a wear sensor (3) having a coil 3 (Co3), an impedance change that changes depending on the wear amount (La) of the rail (R) is output as an output voltage (Vo). ) To detect the amount of wear (La) of the rail (R),
The output voltage (Vo) measured by the coil 3 (Co3) is subjected to displacement correction and linearization,
The wear detection voltage (VLa) is obtained by taking the difference between the voltage (VT) related to the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) and the voltage (VR) related to the coil 3 (Co3), and this wear detection voltage (VLa). To determine whether or not the rail (R) is worn.
For example, the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor (2) are measured so as to face each other in the lateral displacement direction with respect to the longitudinal direction of the rail (R).

本発明のレール摩耗検出装置は、レール(R)の変位と摩耗について、軌道検測車に装備して走行しながら非接触で測定する渦電流形センサを用いたレール摩耗検出装置であって、
前記レール(R)の変位を測定するための、該レール(R)に高周波電流を流して、高周波磁界を発生させるコイル1(Co1)とコイル2(Co2)から成るレール変位センサ(2)と、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)に隣接する位置に備えられた、前記レール(R)の摩耗を測定するための、該レール(R)に高周波電流を流して、高周波磁界を発生させるコイル3(Co3)から成る摩耗センサ(3)と、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)の出力信号を増幅する増幅器(23)と、前記コイル3(Co3)の出力信号を増幅する増幅器(23)と、
前記コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)の出力信号と、前記コイル3(Co3)の出力信号を演算処理する変換器(22)と、を備え、
前記変換器(22)により、前記コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)に関する電圧(VT)と、前記コイル3(Co3)に関する電圧(VR)の差分をとり摩耗検出電圧(VLa)を得、この摩耗検出電圧(VLa)から前記レール(R)の摩耗の有無を判別するように構成された、ことを特徴とする。
例えば、前記レール変位センサ(2)のコイル1(Co1)とコイル2(Co2)は、三角形状のコイルであり、
前記摩耗センサ(3)のコイル3(Co3)は、長方形状のコイルである。
The rail wear detection device of the present invention is a rail wear detection device using an eddy current sensor that measures the displacement and wear of the rail (R) in a contactless manner while running on a track inspection vehicle,
A rail displacement sensor (2) comprising a coil 1 (Co1) and a coil 2 (Co2) for generating a high-frequency magnetic field by flowing a high-frequency current through the rail (R) for measuring the displacement of the rail (R). ,
A high-frequency magnetic field is generated by supplying a high-frequency current to the rail (R) for measuring wear of the rail (R) provided at a position adjacent to the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2). A wear sensor (3) comprising a coil 3 (Co3)
An amplifier (23) for amplifying the output signals of the coils 1 (Co1) and 2 (Co2), an amplifier (23) for amplifying the output signals of the coil 3 (Co3),
A converter (22) for computing the output signals of the coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2) and the output signal of the coil 3 (Co3);
The converter (22) obtains a wear detection voltage (VLa) by taking the difference between the voltage (VT) related to the coils 1 (Co1) and 2 (Co2) and the voltage (VR) related to the coil 3 (Co3). Further, the present invention is characterized in that the presence or absence of wear of the rail (R) is determined from the wear detection voltage (VLa).
For example, the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor (2) are triangular coils,
The coil 3 (Co3) of the wear sensor (3) is a rectangular coil.

本発明のレール摩耗測定方法では、レール変位センサ(2)のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)、摩耗センサ(3)のコイル3(Co3)の各コイルに高周波電流を供給し、レール(R)の表面に渦電流を発生させる。渦電流によリそれぞれのコイルのインピーダンスが変化するので、その変化に対応した直流電圧信号が出力される。レール変位センサ(2)のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)の二個のコイルがレール(R)の長手方向に対して横変位方向に互いに対向して配置されているため、コイル1(Co1)又はコイル2(Co2)の一方がレール(R)に近づく方向に動くと、他方のコイル(Co1又はCo2)は遠ざかる方向に動く。そのためコイル1(Co1)の出力信号とコイル2(Co2)の出力信号は、レール(R)の中心(RC)を対称軸として特性的に逆の変化をする。
これらの出力された信号を増幅して出力信号として取り出す。この信号を演算処理(レール(R)とコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)間の高さ補正・リニアライズ)することにより、レール(R)の中心(RC)に対するコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)の横変位(×)に対してリニアな出力信号として取り出すことによりレール(R)の変位(ズレ)を検出することができる。
In the rail wear measuring method of the present invention, a high frequency current is supplied to each of the coils 1 (Co1) and 2 (Co2) of the rail displacement sensor (2) and the coil 3 (Co3) of the wear sensor (3), An eddy current is generated on the surface of (R). Since the impedance of each coil changes due to the eddy current, a DC voltage signal corresponding to the change is output. The two coils of the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor (2) are disposed to face each other in the lateral displacement direction with respect to the longitudinal direction of the rail (R). When one of (Co1) or coil 2 (Co2) moves in a direction approaching the rail (R), the other coil (Co1 or Co2) moves away. For this reason, the output signal of the coil 1 (Co1) and the output signal of the coil 2 (Co2) change in characteristic opposite directions with the center (RC) of the rail (R) as the axis of symmetry.
These output signals are amplified and taken out as output signals. This signal is subjected to arithmetic processing (height correction and linearization between the rail (R) and the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2), whereby the coil 1 (Co1) with respect to the center (RC) of the rail (R). The displacement (displacement) of the rail (R) can be detected by taking out as a linear output signal with respect to the lateral displacement (x) of the coil 2 (Co2).

一方、摩耗センサ(3)のコイル3(Co3)が、レール(R)とこの摩耗センサ(3)(コイル3(Co3))との間隔を測定し、間隔が広い(長い)ときは、コイル3(Co3)の出力信号が変化し、その部分は摩耗されたことを意味する。これらの出力された信号を増幅して出力信号として取り出す。この信号を演算処理(レール(R)と摩耗センサ(3)間の高さ補正・リニアライズ)することにより、レール(R)の摩耗量としてリニアな出力信号として取り出す。これによりレール(R)の摩耗量(La)を検出することができる。
更に、レール変位センサ(2)のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)に関する電圧(VT)と、摩耗センサ(3)のコイル3(Co3)に関する電圧(VR)の差分をとり摩耗検出電圧(VLa)を得る。この摩耗検出電圧(VLa)からレール(R)の摩耗の有無を判別することができる。
On the other hand, the coil 3 (Co3) of the wear sensor (3) measures the distance between the rail (R) and the wear sensor (3) (coil 3 (Co3)). This means that the output signal of 3 (Co3) has changed and that portion has been worn. These output signals are amplified and taken out as output signals. This signal is subjected to arithmetic processing (height correction / linearization between the rail (R) and the wear sensor (3) to obtain a linear output signal as the wear amount of the rail (R). Thereby, the wear amount (La) of the rail (R) can be detected.
Further, the wear detection voltage is obtained by taking the difference between the voltage (VT) relating to the coils 1 (Co1) and 2 (Co2) of the rail displacement sensor (2) and the voltage (VR) relating to the coil 3 (Co3) of the wear sensor (3). (VLa) is obtained. Whether the rail (R) is worn or not can be determined from the wear detection voltage (VLa).

本発明のレール摩耗検出装置では、渦電流形センサ(1)はレール変位センサ(2)と摩耗センサ(3)とを備えているので、このレール変位センサ(2)のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)でレール変位を測定し、摩耗センサ(3)のコイル3(Co3)で摩耗を測定する。それぞれのコイルで出力された出力信号を変換器(22)で演算処理することにより、レール(R)の変位と摩耗量を検出することができる。従来のように、現地に出向きレール摩耗定規などの測定器で人の手によって行なう煩雑な作業を省くことができる。
本発明のレール摩耗検出装置は、軌道検測車に搭載することにより走行中にレール変位とレール摩耗を併せて測定することできる。
In the rail wear detection device of the present invention, the eddy current sensor (1) includes the rail displacement sensor (2) and the wear sensor (3), so the coil 1 (Co1) and the rail displacement sensor (2) The rail displacement is measured with the coil 2 (Co2), and the wear is measured with the coil 3 (Co3) of the wear sensor (3). The displacement of the rail (R) and the amount of wear can be detected by calculating the output signal output from each coil by the converter (22). As in the past, it is possible to omit the troublesome work performed manually by a measuring instrument such as a rail wear ruler.
The rail wear detection device of the present invention can be mounted on a track inspection vehicle to measure both the rail displacement and the rail wear during traveling.

実施例1の渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法を説明するレールの概略正面図である。It is a schematic front view of the rail explaining the rail wear measuring method using the eddy current type sensor of Example 1. FIG. 実施例1の渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法を説明するレールの概略平面図である。It is a schematic plan view of the rail explaining the rail wear measuring method using the eddy current type sensor of Example 1. FIG. 実施例1の 渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法を説明するレールの概略側面図である。It is a schematic side view of the rail explaining the rail abrasion measuring method using the eddy current type sensor of Example 1. レール変位センサのコイル1及びコイル2により摩耗有りのレールを測定する状態を示す説明図であり、(a)はコイル1で測定する状態、(b)はコイル2で測定する状態である。It is explanatory drawing which shows the state which measures the rail with wear with the coil 1 and the coil 2 of a rail displacement sensor, (a) is the state measured with the coil 1, (b) is the state measured with the coil 2. レール変位センサを構成するコイル1の出力回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the output circuit of the coil 1 which comprises a rail displacement sensor. 本発明の摩耗検出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abrasion detection method of this invention. 本発明のレール変位センサで測定したレールの出力電圧特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しのレールの場合、(b)は摩耗有りのレールの場合である。It is a graph which shows the output voltage characteristic of the rail measured with the rail displacement sensor of this invention, (a) is the case of a rail without wear, (b) is the case of a rail with wear. コイル1とコイル2の出力電圧と変位xの特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the output voltage of coil 1 and coil 2, and displacement x. レール変位センサのコイル1とコイル2を用いた場合の変位補正した出力電圧Vo’−リフトオフz特性を示すグラフである。It is a graph which shows the displacement-corrected output voltage Vo'-lift-off z characteristic when the coil 1 and the coil 2 of the rail displacement sensor are used. 摩耗無しのレールに対向した場合の変位補正した出力電圧特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しのレールの近似線、(b)はレール変位センサによる直線化電圧VT−リフトオフz特性である。It is a graph which shows the output voltage characteristic which carried out displacement correction when facing a rail without wear, (a) is an approximate line of a rail without wear, (b) is a linearization voltage VT-lift-off z characteristic by a rail displacement sensor. is there. 摩耗センサのコイル3で測定したレールの出力電圧特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しのレールの場合、(b)は摩耗有りのレールの場合である。It is a graph which shows the output voltage characteristic of the rail measured with the coil 3 of the wear sensor, (a) is the case of a rail without wear, (b) is the case of a rail with wear. 摩耗センサの長方形状のコイル3を用いた場合のレール摩耗センサの変位補正した出力電圧Vo’−リフトオフz特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output voltage Vo'-lift-off z characteristic which carried out displacement correction of the rail wear sensor at the time of using rectangular coil 3 of a wear sensor. x=0mmにおける変位補正後出力電圧Vo’−リフトオフz特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しレールの近似線を示し、(b)は反転電圧VR−リフトオフz特性を示す。It is a graph which shows the displacement output voltage Vo'-lift-off z characteristic after x = 0mm, (a) shows an approximate line of a rail without wear, and (b) shows reversal voltage VR-lift-off z characteristic. 摩耗量Laに依存する出力電圧VLa−摩耗量La特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output voltage VLa-wear amount La characteristic depending on wear amount La. 摩耗検出電圧VLaと摩耗量La特性を示すグラフである。It is a graph which shows the wear detection voltage VLa and the wear amount La characteristic. 渦電流形センサを用いたレール摩耗検出装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the rail abrasion detection apparatus using an eddy current type sensor.

本発明は、コイルに電流を流してレールに渦電流を発生させ、インピーダンス変化を出力電圧として出力させることにより、レールの変位と摩耗を測定する渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法とその測定装置である。   The present invention relates to a rail wear measuring method using an eddy current type sensor that measures displacement and wear of a rail by causing a current to flow through a coil to generate an eddy current in the rail and outputting an impedance change as an output voltage, and a method thereof. It is a measuring device.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
<レール摩耗測定方法の構成>
図1は実施例1の渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法を説明するレールの概略正面図である。図2は実施例1の渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法を説明するレールの概略平面図である。図3は実施例1の渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法を説明するレールの概略側面図である。図4はレール変位センサのコイル1及びコイル2により摩耗有りのレールを測定する状態を示す説明図であり、(a)はコイル1で測定する状態、(b)はコイル2で測定する状態である。
本発明の渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法には、レール変位センサ2と摩耗センサ3とから成る渦電流形センサ1を用いる。レール変位センサ2によるレール変位を測定するコイルの他に、摩耗を測定する摩耗センサ3のコイルを併せて用い、その測定結果を演算処理してレール変位とレール摩耗を迅速にかつ正確に測定する方法である。この渦電流形センサ1は軌道検測車に搭載して走行しながらレール変位とレール摩耗を測定する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of rail wear measurement method>
FIG. 1 is a schematic front view of a rail for explaining a rail wear measuring method using the eddy current sensor according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic plan view of a rail for explaining a rail wear measuring method using the eddy current sensor according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic side view of the rail for explaining the rail wear measuring method using the eddy current type sensor of the first embodiment. FIGS. 4A and 4B are explanatory views showing a state in which the rail with wear is measured by the coil 1 and the coil 2 of the rail displacement sensor. FIG. 4A is a state in which the coil 1 is measured, and FIG. is there.
In the rail wear measuring method using the eddy current type sensor of the present invention, an eddy current type sensor 1 including a rail displacement sensor 2 and a wear sensor 3 is used. In addition to the coil for measuring the rail displacement by the rail displacement sensor 2, the coil for the wear sensor 3 for measuring the wear is used together, and the measurement result is processed to measure the rail displacement and the rail wear quickly and accurately. Is the method. The eddy current sensor 1 is mounted on a track inspection vehicle and measures rail displacement and rail wear while traveling.

本発明のレール摩耗測定方法では、レール変位センサ2のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)、摩耗センサ3のコイル3(Co3)の各コイルに高周波電流を供給し、レールRの表面に渦電流を発生させる。レールRの変位x及びリフトオフzに依拠して変化するインピーダンス変化を出力電圧Voとして出力させ、この出力電圧Voを測定する。このとき図1に示すように、レール変位を測定する際に、レール変位x=0mmはコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)のインピーダンスが一致する値として調整する。リフトオフz=25mmを基準とする。なお、これらの数値に限定されないことは勿論である。
これらの出力された信号を増幅して出力信号として取り出す。この信号を演算処理(レールRとレール変位センサ2間の高さ補正・リニアライズ)する。
In the rail wear measuring method of the present invention, a high frequency current is supplied to each of the coils 1 (Co1) and 2 (Co2) of the rail displacement sensor 2 and the coil 3 (Co3) of the wear sensor 3 so as to be applied to the surface of the rail R. Generate eddy currents. An impedance change that changes depending on the displacement x and the lift-off z of the rail R is output as the output voltage Vo, and this output voltage Vo is measured. At this time, as shown in FIG. 1, when measuring the rail displacement, the rail displacement x = 0 mm is adjusted so that the impedances of the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) coincide. The lift-off z = 25 mm is used as a reference. Needless to say, these values are not limitative.
These output signals are amplified and taken out as output signals. This signal is processed (height correction / linearization between the rail R and the rail displacement sensor 2).

図2の平面図に示すように、レール変位センサ2のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)は、レールRの長手方向に対して横変位方向に互いに対向して配置されている。コイル1(Co1)又はコイル2(Co2)の一方がレールRに近づく方向に動くと、他方のコイル(Co1又はCo2)は遠ざかる方向に動く。そのためコイル1(C1)の出力信号とコイル2(Co2)の出力信号は、レールRの中心RCを対称軸として特性的に逆の変化をする。そこで、コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)からなるレール変位センサ2によりレールRの変位xを測定することができる。   As shown in the plan view of FIG. 2, the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor 2 are arranged to face each other in the lateral displacement direction with respect to the longitudinal direction of the rail R. When one of the coil 1 (Co1) or the coil 2 (Co2) moves in the direction approaching the rail R, the other coil (Co1 or Co2) moves away. For this reason, the output signal of the coil 1 (C1) and the output signal of the coil 2 (Co2) change in characteristic opposite directions with the center RC of the rail R as the axis of symmetry. Therefore, the displacement x of the rail R can be measured by the rail displacement sensor 2 including the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2).

本発明のレール摩耗測定方法では、更に摩耗センサ3のコイル3(Co3)を用いて、レールRの摩耗量Laに依拠して変化するインピーダンス変化を出力電圧Voとして出力させ、この出力電圧Voを測定する。摩耗センサ3のコイル3(Co3)が、レールRとこの摩耗センサ3(コイル3(Co3))との間隔を測定し、間隔が広い(長い)ときは、コイル3(Co3)の出力信号が変化し、その部分は摩耗されたことを意味する。これらの出力された信号を増幅して出力信号として取り出す。この信号を演算処理(レールRと摩耗センサ3間の高さ補正・リニアライズ)することにより、レールRの摩耗量としてリニアな出力信号として取り出す。これによりレールRの摩耗量Laを検出することができる。
なお、図示例では1個の摩耗センサ3に構成したコイル3(Co3)は、この1個に限定されない。レール変位センサ2を挟むように2個配置することも可能である。測定精度を高めるために3個以上配置することも可能である。
In the rail wear measurement method of the present invention, the coil 3 (Co3) of the wear sensor 3 is further used to output an impedance change that changes depending on the wear amount La of the rail R as the output voltage Vo. taking measurement. The coil 3 (Co3) of the wear sensor 3 measures the distance between the rail R and the wear sensor 3 (coil 3 (Co3)). When the distance is wide (long), the output signal of the coil 3 (Co3) is Change, meaning that part has been worn. These output signals are amplified and taken out as output signals. This signal is subjected to arithmetic processing (height correction and linearization between the rail R and the wear sensor 3), and is extracted as a linear output signal as the wear amount of the rail R. Thereby, the wear amount La of the rail R can be detected.
In the illustrated example, the number of coils 3 (Co3) formed in one wear sensor 3 is not limited to this one. It is also possible to arrange two pieces so as to sandwich the rail displacement sensor 2. In order to increase the measurement accuracy, it is possible to arrange three or more.

特に本発明ではレール変位センサ2のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)に関する直線化電圧VTと、摩耗センサ3のコイル3(Co3)に関する反転電圧VRの差分をとり摩耗検出電圧VLaを得る。この摩耗検出電圧VLaからレールRの摩耗の有無を判別することができる。   In particular, in the present invention, the wear detection voltage VLa is obtained by taking the difference between the linearized voltage VT relating to the coils 1 (Co1) and 2 (Co2) of the rail displacement sensor 2 and the reversal voltage VR relating to the coil 3 (Co3) of the wear sensor 3. . Whether or not the rail R is worn can be determined from this wear detection voltage VLa.

<レール変位センサの出力回路の構成>
図5はレール変位センサを構成するコイル1の出力回路の一例を示す回路図である。
レール変位センサ2のコイル1(Co1)は、例えば図5に示すような構成のものを用いる。センサ部にコイル1(Co1)が組み込まれ、同軸ケーブル11、整流回路で構成される。コイル1(Co1)はインダクタンスLs及び、抵抗Rsの直列回路である。同軸ケーブル11は、インダクタンスLca(H)、及び、抵抗Rca(Ω)、及び静電容量Cca(F)からなる系とする。レール変位センサ2には、発振器から励磁角周波数ω(rad/s)の高周波励磁電圧Vi(V)、電流Ic(A)がある付加インピーダンスZa(=1/(ωC1))(Ω)を通して供給される。
<Configuration of rail displacement sensor output circuit>
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of an output circuit of the coil 1 constituting the rail displacement sensor.
The coil 1 (Co1) of the rail displacement sensor 2 has a configuration as shown in FIG. 5, for example. Coil 1 (Co1) is incorporated in the sensor unit, and is configured by a coaxial cable 11 and a rectifier circuit. The coil 1 (Co1) is a series circuit of an inductance Ls and a resistance Rs. The coaxial cable 11 is a system comprising an inductance Lca (H), a resistance Rca (Ω), and a capacitance Cca (F). The rail displacement sensor 2 is supplied from an oscillator through a high-frequency excitation voltage Vi (V) having an excitation angular frequency ω (rad / s) and an additional impedance Za (= 1 / (ωC1)) (Ω) having a current Ic (A). Is done.

レール変位センサ2は、レールRとの距離(ギャップ)に比例した電圧を出力し、直流(静止した状態の距離)から高い周波数まで応答するため、非接触で変位・振動を測定する。レールRの表面に渦電流を発生させることで測定が可能となるため、レールRのような良導体である金属に限られる。また、その原理よりレールRの固有抵抗と透磁率の違い、つまり材質の違いにより特性が変わる。原理的に電流の流れない絶縁物は感知しないので、油や水がかかっても影響を受けないで測定が可能である。
これ以外のコイル2(Co2)又は摩耗センサ3のコイル3(Co3)も同様な構成である。
The rail displacement sensor 2 outputs a voltage proportional to the distance (gap) from the rail R, and responds from a direct current (distance in a stationary state) to a high frequency. Therefore, the displacement / vibration is measured without contact. Since measurement is possible by generating an eddy current on the surface of the rail R, it is limited to a metal that is a good conductor such as the rail R. In addition, the characteristic changes depending on the specific resistance and magnetic permeability of the rail R, that is, the difference in material. In principle, it does not sense an insulator that does not carry current, so it can be measured without being affected by oil or water.
The other coil 2 (Co2) or the coil 3 (Co3) of the wear sensor 3 has the same configuration.

<摩耗検出方法のフローチャート>
図6は本発明の摩耗検出方法を示すフローチャートである。
図6に示す摩耗検出方法のフローチャートでは変位x、リフトオフz及び摩耗量Laに依存するコイルの抵抗をRs,インダクタンスをLsとしている。電源からはEE10Vppの電圧を印加した。また、コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)の三角形状のコイルの励振周波数はf=450kHz、コイル3(Co3)の長方形状のコイルはf=600kHzとした。レール変位センサ2の出力電圧VoはコンデンサC4の電圧を測定した値である。
<Flowchart of wear detection method>
FIG. 6 is a flowchart showing the wear detection method of the present invention.
In the flowchart of the wear detection method shown in FIG. 6, the resistance of the coil depending on the displacement x, the lift-off z and the wear amount La is Rs, and the inductance is Ls. A voltage of EE 10 Vpp was applied from the power source. The excitation frequency of the triangular coils of coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2) was f = 450 kHz, and the rectangular coil of coil 3 (Co3) was f = 600 kHz. The output voltage Vo of the rail displacement sensor 2 is a value obtained by measuring the voltage of the capacitor C4.

コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)に電流を流して磁束を生じさせてレールRに渦電流を発生させ、この渦電流による磁束により各コイル(Co1,Co2)のインピーダンスが変化し、コイル(Co1,Co2)のインピーダンスは、測定するレール(R)の変位x,リフトオフz及び摩耗量Laに依存して変化するので、このインピーダンス変化を出力電圧Voとして出力させ、レールRを測定することができる。
図6に示すように、レール変位センサ2(コイル1(Co1)及びコイル2(Co2))について出力電圧(Vo)を測定する。次に、この測定結果について変位補正Vo’を行い、直線化電圧VTを得る。
一方、摩耗センサ3(コイル3(Co3))について出力電圧(Vo)Vo’を測定する。次に、この測定結果について変位補正Vo’を行い、直線化電圧と反転電圧VRを得る。
An electric current is passed through the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) to generate magnetic flux, and an eddy current is generated in the rail R. The impedance of each coil (Co1, Co2) is changed by the magnetic flux generated by this eddy current, Since the impedance of (Co1, Co2) changes depending on the displacement x, lift-off z, and wear amount La of the rail (R) to be measured, this impedance change is output as the output voltage Vo and the rail R is measured. Can do.
As shown in FIG. 6, the output voltage (Vo) is measured for the rail displacement sensor 2 (coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2)). Next, displacement correction Vo ′ is performed on the measurement result to obtain a linearized voltage VT.
On the other hand, the output voltage (Vo) Vo ′ is measured for the wear sensor 3 (coil 3 (Co3)). Next, displacement correction Vo ′ is performed on the measurement result to obtain a linearized voltage and an inverted voltage VR.

その後,レール変位センサ2(コイル1(Co1)とコイル2(Co2))に関する直線化電圧VTと摩耗センサ3(コイル3(Co3))に関する電圧VRの差分をとることで摩耗検出電圧VLaを得る。この摩耗検出電圧VLaから摩耗量Laを検出し、摩耗の有無を判別することができる。なお、図6における「α」は後述するように任意の定数(=19.5)である。   Thereafter, the wear detection voltage VLa is obtained by taking the difference between the linearized voltage VT related to the rail displacement sensor 2 (coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2)) and the voltage VR related to the wear sensor 3 (coil 3 (Co3)). . The wear amount La can be detected from the wear detection voltage VLa to determine the presence or absence of wear. Note that “α” in FIG. 6 is an arbitrary constant (= 19.5) as described later.

<レール変位センサによる出力電圧特性について>
図7は本発明のレール変位センサで測定したレールの出力電圧特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しのレールの場合、(b)は摩耗有りのレールの場合である。
図7(a)に、本発明のレール変位センサ2の三角形状のコイル(コイル1(Co1)とコイル2(Co2))を用いた場合の摩耗無しのレールRに対向したレール変位センサ2の出力電圧特性を示す。
コイル1(Co1)とコイル2(Co2)の出力電圧Voは変位x=0mmにおいて1%以下で一致した。なお、出力電圧Voはレール変位x=−30−30mm、リフトオフz=22−28mmの範囲で測定した。
<Output voltage characteristics by rail displacement sensor>
7A and 7B are graphs showing the output voltage characteristics of the rail measured by the rail displacement sensor of the present invention. FIG. 7A shows a rail without wear, and FIG. 7B shows a rail with wear.
FIG. 7A shows the rail displacement sensor 2 facing the rail R without wear when the triangular coils (coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2)) of the rail displacement sensor 2 of the present invention are used. Output voltage characteristics are shown.
The output voltages Vo of the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) coincided with each other at 1% or less at a displacement x = 0 mm. The output voltage Vo was measured in the range of rail displacement x = -30-30 mm and lift-off z = 22-28 mm.

図7(b)に、本発明のレール変位センサ2の三角形状のコイル(コイル1(Co1)とコイル2(Co2))を用いた場合の摩耗有りのレールRに対向したレール変位センサ2の出力電圧特性を示す。摩耗無しのレールRと比較すると、コイル1(Co1)とコイル2(Co2)の電圧一致点がx方向に2.7mm変位したことを示している。   FIG. 7B shows the rail displacement sensor 2 facing the worn rail R when the triangular coils (coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2)) of the rail displacement sensor 2 of the present invention are used. Output voltage characteristics are shown. Compared with the rail R without wear, the voltage coincidence point of the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) is displaced by 2.7 mm in the x direction.

図8はコイル1とコイル2の出力電圧と変位xの特性を示すグラフである。
出力電圧Vo(コイル1)+Vo(コイル2)は変位xに対して三角関数的な変化を示した。図7に対して、三角関数を含んだ数1と数2の数式を用いて変位補正をした。
ここに、Vo(コイル1):コイル1の出力電圧実測値(V)、
Vo(コイル2):コイル2の出力電圧実測値(V)、
x:変位(mm)、
c,d,e:任意の定数を示す。
なお,定数c,d,eについては表1の値を用いた。
FIG. 8 is a graph showing the characteristics of the output voltage and displacement x of the coils 1 and 2.
The output voltage Vo (coil 1) + Vo (coil 2) showed a trigonometric change with respect to the displacement x. For FIG. 7, displacement correction was performed using mathematical formulas 1 and 2 including trigonometric functions.
Here, Vo (coil 1): measured output voltage (V) of coil 1,
Vo (Coil 2): Output voltage actual value (V) of coil 2;
x: displacement (mm),
c, d, e: indicate arbitrary constants.
The values in Table 1 were used for the constants c, d, and e.

図9はレール変位センサのコイル1とコイル2を用いた場合の変位補正した出力電圧Vo’−リフトオフz特性を示すグラフである。図10は摩耗無しのレールに対向した場合の変位補正した出力電圧特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しのレールの近似線、(b)はレール変位センサによる直線化電圧VT−リフトオフz特性である。
図10(a)に示すように、リフトオフz−変位補正した出力電圧Vo’特性に対して2次関数近似し、直線化電圧VTを求めると数3の数式のようになった。
FIG. 9 is a graph showing the displacement-corrected output voltage Vo′−lift-off z characteristic when the coil 1 and the coil 2 of the rail displacement sensor are used. 10A and 10B are graphs showing output voltage characteristics corrected for displacement when facing a rail without wear, where FIG. 10A is an approximate line of the rail without wear, and FIG. 10B is a linearized voltage VT-lift-off by a rail displacement sensor. It is a z characteristic.
As shown in FIG. 10A, a quadratic function approximation is performed on the lift-off z-displacement-corrected output voltage Vo ′ characteristic, and the linearized voltage VT is obtained as shown in Equation 3.

<摩耗センサによる出力電圧特性について>
図11は摩耗センサのコイル3で測定したレールの出力電圧特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しのレールの場合、(b)は摩耗有りのレールの場合である。
図11(a)に、摩耗センサ3の長方形状のコイルを用いた場合の摩耗無しレールRに対向した摩耗センサ3の出力電圧特性を示す。なお,出力電圧はレール変位x=−30−30mm,リフトオフz=22−28mmの範囲で測定した。
図11(b)に、長方形状のコイルを用いた場合の摩耗有りレールに対向した摩耗センサ3の出力電圧特性を示した。長方形状のコイルを用いた摩耗センサ3の出力電圧の変位補正式は数4の数式のようになる。なお,定数c,d,eについては表1の値を用いた。
<About output voltage characteristics by wear sensor>
FIG. 11 is a graph showing the output voltage characteristics of the rail measured by the coil 3 of the wear sensor, where (a) shows the case of a rail without wear and (b) shows the case of a rail with wear.
FIG. 11A shows the output voltage characteristics of the wear sensor 3 facing the non-wear rail R when the rectangular coil of the wear sensor 3 is used. The output voltage was measured in the range of rail displacement x = -30-30 mm and lift-off z = 22-28 mm.
FIG. 11B shows the output voltage characteristics of the wear sensor 3 facing the rail with wear when a rectangular coil is used. The displacement correction formula for the output voltage of the wear sensor 3 using a rectangular coil is expressed by the following mathematical formula 4. The values in Table 1 were used for the constants c, d, and e.

図12は摩耗センサ3の長方形状のコイル3を用いた場合のレール摩耗センサの変位補正した出力電圧Vo’−リフトオフz特性を示すグラフである。図13はx=0mmにおける変位補正後出力電圧Vo’−リフトオフz特性を示すグラフであり、(a)は摩耗無しレールの近似線を示し、(b)は反転電圧VR−リフトオフz特性を示す。
図13(a)に示すように,変位補正後出力電圧Vo’−リフトオフz特性に対して2次関数近似すると、数5の数式のようになる。同式を用いて変位補正後出力電圧Vo’の反転電圧VRを求めた。
FIG. 12 is a graph showing the output voltage Vo′-lift-off z characteristic of the rail wear sensor corrected for displacement when the rectangular coil 3 of the wear sensor 3 is used. FIG. 13 is a graph showing the displacement-corrected output voltage Vo′−lift-off z characteristic at x = 0 mm, (a) shows an approximate line of a non-wearing rail, and (b) shows an inverted voltage VR-lift-off z characteristic. .
As shown in FIG. 13A, when the quadratic function is approximated with respect to the output voltage Vo ′ after displacement correction−lift-off z characteristic, Equation 5 is obtained. Using this equation, the inverted voltage VR of the output voltage Vo ′ after displacement correction was obtained.

図13(b)に反転電圧VR−リフトオフz特性を示した。
Vo’−z特性の傾きが反転したことが示されている。
FIG. 13B shows the reverse voltage VR-lift-off z characteristic.
It is shown that the slope of the Vo′-z characteristic is reversed.

<摩耗センサを用いた摩耗量検出方法について>
図14は摩耗量Laに依存する摩耗検出電圧VLa−摩耗量La特性を示すグラフである。
摩耗検出電圧VLaは数6の数式を用いて計算した。摩耗有りレールにおいて、リフトオフz及び変位xに依存するばらつきが大きく、最大29.9%のばらつきがあった。これは、変位補正時に生じたばらつきが原因であると考えられる。摩耗無しにおける出力電圧と摩耗有りにおける出力電圧との差は3.8Vあり、摩耗の有無の判定は可能であると考えられる。
<About wear amount detection method using wear sensor>
FIG. 14 is a graph showing the wear detection voltage VLa-wear amount La characteristic depending on the wear amount La.
The wear detection voltage VLa was calculated using the equation (6). In the rail with wear, the variation depending on the lift-off z and the displacement x was large, and the variation was 29.9% at maximum. This is considered to be caused by a variation occurring at the time of displacement correction. The difference between the output voltage without wear and the output voltage with wear is 3.8 V, and it is considered possible to determine the presence or absence of wear.

<摩耗センサの出力電圧特性について>
レール変位センサ2のコイル1(Co1)とコイル2(Co2)を用いて出力電圧を測定した場合、コイル1(Co1)とコイル2(Co2)の出力電圧の和は三角関数的に変化した。三角関数を含んだ変位補正式によってコイル1(Co1)とコイル2(Co2)を用いた変位補正電圧が得られた。
摩耗センサ3のコイル3(Co3)を用いて出力電圧を測定した場合,その特性は三角関数的に変化した。三角関数を含んだ変位補正式によって,コイル3(Co3)を用いた変位補正電圧が得られた。
<About the output voltage characteristics of the wear sensor>
When the output voltage was measured using the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor 2, the sum of the output voltages of the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) changed in a trigonometric function. A displacement correction voltage using the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) was obtained by a displacement correction formula including a trigonometric function.
When the output voltage was measured using the coil 3 (Co3) of the wear sensor 3, the characteristic changed in a trigonometric function. A displacement correction voltage using the coil 3 (Co3) was obtained by a displacement correction formula including a trigonometric function.

レール変位センサ2のコイル1(Co1)とコイル2(Co2)を用いた直線化電圧と摩耗センサ3のコイル3(Co3)を用いた反転電圧との差分を計算した。その差分は3.8V、ばらつきは最大で29.9%となった。即ち軌道検測車でのレール摩耗の測定を可能にした。   The difference between the linearized voltage using the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor 2 and the reverse voltage using the coil 3 (Co3) of the wear sensor 3 was calculated. The difference was 3.8 V, and the maximum variation was 29.9%. In other words, it has become possible to measure rail wear in a track inspection vehicle.

<摩耗検出電圧と摩耗量との関係>
図15は摩耗検出電圧VLaと摩耗量La特性を示すグラフである。
摩耗検出電圧と摩耗量との関係は、図15に示すように、摩耗量Laの増大に応じて摩耗検出電圧VLaが比例して増大した。なお,リフトオフzを25mmで測定した。
<Relationship between wear detection voltage and wear amount>
FIG. 15 is a graph showing wear detection voltage VLa and wear amount La characteristics.
As shown in FIG. 15, the relationship between the wear detection voltage and the wear amount was that the wear detection voltage VLa increased in proportion to the increase in the wear amount La. The lift-off z was measured at 25 mm.

<レール摩耗検出装置の構成>
図16は渦電流形センサを用いたレール摩耗検出装置の概略構成図である。
実施例2はレール摩耗測定方法によるレール摩耗検出装置である。レール摩耗測定方法を用いてレールRの変位と摩耗について、軌道検測車に装備して走行しながら非接触で測定することで、迅速かつ正確に測定と検出が可能になる。そこで、実施例2では、上述したような機能を有するレール変位センサ2と摩耗センサ3から成る渦電流形センサ1を筐体21に収納し、これを2個1組で軌道検測車の底面からレールRに対向するように取り付ける。このときレール変位センサ2と摩耗センサ3はレールRに向ける。非接触で測定するためである。この渦電流形センサ1は同軸ケーブル11で軌道検測車内にある変換器22と接続する。
<Configuration of rail wear detection device>
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a rail wear detection apparatus using an eddy current type sensor.
Example 2 is a rail wear detection device based on a rail wear measurement method. By measuring the displacement and wear of the rail R using the rail wear measurement method in a non-contact manner while running on the track inspection vehicle, it is possible to measure and detect quickly and accurately. Therefore, in the second embodiment, the eddy current type sensor 1 composed of the rail displacement sensor 2 and the wear sensor 3 having the functions as described above is housed in a casing 21, and two of them are set as a bottom surface of the track inspection vehicle. To attach to the rail R. At this time, the rail displacement sensor 2 and the wear sensor 3 are directed toward the rail R. This is for non-contact measurement. This eddy current sensor 1 is connected to a converter 22 in the track inspection vehicle by a coaxial cable 11.

このレール摩耗検出装置では、渦電流形センサ1を軌道検測車に搭載して使用する。レール変位センサ2の(コイル1(Co1)及びコイル2(Co2))と摩耗センサ3のコイル3(Co3)はレールRに高周波電流を流して、高周波磁界を発生させて測定する。各コイル1(Co1)、コイル2(Co2)、コイル3(Co3)には、その出力信号を増幅する増幅器23を備えている。   In this rail wear detection device, the eddy current sensor 1 is mounted on a track inspection vehicle and used. The (coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2)) of the rail displacement sensor 2 and the coil 3 (Co3) of the wear sensor 3 cause a high-frequency magnetic field to flow through the rail R to measure. Each coil 1 (Co1), coil 2 (Co2), and coil 3 (Co3) includes an amplifier 23 that amplifies the output signal.

変換器22では、コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)の出力信号と、コイル3(C3)の出力信号を演算処理する。変換器22では、コイル1(Co1)及びコイル2(CO2)に関する電圧VTと、コイル3(Co3)に関する電圧VRの差分をとり摩耗検出電圧VLaを得る。この摩耗検出電圧VLaからレールRの摩耗の有無を判別する。   In the converter 22, the output signals of the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) and the output signal of the coil 3 (C3) are processed. The converter 22 obtains the wear detection voltage VLa by taking the difference between the voltage VT related to the coil 1 (Co1) and the coil 2 (CO2) and the voltage VR related to the coil 3 (Co3). Whether or not the rail R is worn is determined from the wear detection voltage VLa.

なお、本発明は、レール変位を測定するレール変位センサ2(コイル1(Co1)及びコイル2(Co2))と摩耗を測定する摩耗センサ3(コイル3(Co3))を併せて用い、その測定結果を演算処理することで、軌道検測車に搭載して走行中にレール変位とレール摩耗を迅速かつ正確に検出することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。   In the present invention, a rail displacement sensor 2 (coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2)) for measuring rail displacement and a wear sensor 3 (coil 3 (Co3)) for measuring wear are used in combination. As long as the results can be processed to detect rail displacement and rail wear quickly and accurately while running on a track inspection vehicle, the present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention. Of course, various changes can be made without departing from the scope of the invention.

本発明は、列車等のレールの変位と摩耗の検出に限定されず、その他のレール又は金属製の長尺部材に生じる変位と摩耗について測定・検出に利用することができる。   The present invention is not limited to detection of displacement and wear of rails such as trains, but can be used for measurement and detection of displacement and wear generated in other rails or long metal members.

1 渦電流形センサ
2 レール変位センサ
3 摩耗センサ
21 筐体
22 変換器
23 増幅器
Co1 コイル1
Co2 コイル2
Co3 コイル3
R レール
x レールの変位
z レールのリフトオフ
La レールの摩耗量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Eddy current type sensor 2 Rail displacement sensor 3 Wear sensor 21 Housing | casing 22 Converter 23 Amplifier Co1 Coil 1
Co2 coil 2
Co3 Coil 3
R rail x rail displacement z rail lift-off La rail wear

Claims (4)

コイルに電流を流してレール(R)に渦電流を発生させ、該レール(R)の変位と摩耗を測定する渦電流形センサ(1)を用いたレール摩耗測定方法であって、
コイル1(Co1)とコイル2(Co2)を有するレール変位センサ(2)を用いて、前記レール(R)の変位(x)及びリフトオフ(z)に依拠して変化するインピーダンス変化を出力電圧(Vo)として出力させ、この出力電圧(Vo)を測定することにより該レール(R)の変位(x)を検出し、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)により測定した出力電圧(Vo)について、変位補正及び直線化を行い、
コイル3(Co3)を有する摩耗センサ(3)を用いて、前記レール(R)の摩耗量(La)に依拠して変化するインピーダンス変化を出力電圧(Vo)として出力させ、この出力電圧(Vo)を測定することにより該レール(R)の摩耗量(La)を検出し、
前記コイル3(Co3)により測定した出力電圧(Vo)について、変位補正および直線化を行い、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)に関する電圧(VT)と、前記コイル3(Co3)に関する電圧(VR)の差分をとり摩耗検出電圧(VLa)を得、この摩耗検出電圧(VLa)から前記レール(R)の摩耗の有無を判別する、ことを特徴とする渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法。
A rail wear measuring method using an eddy current type sensor (1) for passing an electric current through a coil to generate an eddy current in a rail (R) and measuring displacement and wear of the rail (R),
Using a rail displacement sensor (2) having a coil 1 (Co1) and a coil 2 (Co2), an impedance change that changes depending on the displacement (x) and liftoff (z) of the rail (R) is output voltage ( Vo), and the displacement (x) of the rail (R) is detected by measuring the output voltage (Vo).
For the output voltage (Vo) measured by the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2), displacement correction and linearization are performed,
Using a wear sensor (3) having a coil 3 (Co3), an impedance change that changes depending on the wear amount (La) of the rail (R) is output as an output voltage (Vo). ) To detect the amount of wear (La) of the rail (R),
The output voltage (Vo) measured by the coil 3 (Co3) is subjected to displacement correction and linearization,
The wear detection voltage (VLa) is obtained by taking the difference between the voltage (VT) related to the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) and the voltage (VR) related to the coil 3 (Co3), and this wear detection voltage (VLa). The rail wear measuring method using an eddy current type sensor characterized by determining whether or not the rail (R) is worn.
前記レール変位センサ(2)のコイル1(Co1)及びコイル2(Co2)は、前記レール(R)の長手方向に対してそれぞれ横変位方向に互いに対向配置して測定する、ことを特徴とする請求項1の渦電流形センサを用いたレール摩耗測定方法。   Coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor (2) are measured by being arranged opposite to each other in the lateral displacement direction with respect to the longitudinal direction of the rail (R). A rail wear measuring method using the eddy current sensor according to claim 1. レール(R)の変位と摩耗について、軌道検測車に装備して走行しながら非接触で測定する渦電流形センサを用いたレール摩耗検出装置であって、
前記レール(R)の変位を測定するための、該レール(R)に高周波電流を流して、高周波磁界を発生させるコイル1(Co1)とコイル2(Co2)から成るレール変位センサ(2)と、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)に隣接する位置に備えられた、前記レール(R)の摩耗を測定するための、該レール(R)に高周波電流を流して、高周波磁界を発生させるコイル3(Co3)から成る摩耗センサ(3)と、
前記コイル1(Co1)とコイル2(Co2)の出力信号を増幅する増幅器(23)と、前記コイル3(Co3)の出力信号を増幅する増幅器(23)と、
前記コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)の出力信号と、前記コイル3(Co3)の出力信号を演算処理する変換器(22)と、を備え、
前記変換器(22)により、前記コイル1(Co1)及びコイル2(Co2)に関する電圧(VT)と、前記コイル3(Co3)に関する電圧(VR)の差分をとり摩耗検出電圧(VLa)を得、この摩耗検出電圧(VLa)から前記レール(R)の摩耗の有無を判別するように構成された、ことを特徴とする渦電流形センサを用いたレール摩耗検出装置。
A rail wear detector using an eddy current type sensor that measures the displacement and wear of the rail (R) in a non-contact manner while running on a track inspection vehicle,
A rail displacement sensor (2) comprising a coil 1 (Co1) and a coil 2 (Co2) for generating a high-frequency magnetic field by flowing a high-frequency current through the rail (R) for measuring the displacement of the rail (R). ,
A high-frequency magnetic field is generated by supplying a high-frequency current to the rail (R) for measuring wear of the rail (R) provided at a position adjacent to the coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2). A wear sensor (3) comprising a coil 3 (Co3)
An amplifier (23) for amplifying the output signals of the coils 1 (Co1) and 2 (Co2), an amplifier (23) for amplifying the output signals of the coil 3 (Co3),
A converter (22) for computing the output signals of the coil 1 (Co1) and coil 2 (Co2) and the output signal of the coil 3 (Co3);
The converter (22) obtains a wear detection voltage (VLa) by taking the difference between the voltage (VT) related to the coils 1 (Co1) and 2 (Co2) and the voltage (VR) related to the coil 3 (Co3). A rail wear detection device using an eddy current sensor, characterized in that the wear of the rail (R) is determined from the wear detection voltage (VLa).
前記レール変位センサ(2)のコイル1(Co1)とコイル2(Co2)は、三角形状のコイルであり、
前記摩耗センサ(3)のコイル3(Co3)は、長方形状のコイルである、ことを特徴とする請求項3の渦電流形センサを用いたレール摩耗検出装置。
The coil 1 (Co1) and the coil 2 (Co2) of the rail displacement sensor (2) are triangular coils.
The rail wear detection device using an eddy current sensor according to claim 3, wherein the coil 3 (Co3) of the wear sensor (3) is a rectangular coil.
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