JP2018004295A - レール検査システム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、下記特許文献1の段落0021には、「このため、本実施形態に係るレール位置検出部11、つまり二次元レーザ変位計では、図3(a)に示すように、レール位置検出部11からレールRまでの距離、及びレール位置検出部11から車輪7までの距離を同時に計測することにより、車輪7に対するレールの車軸方向の位置(以下、単に「レールの位置」という。)を検出する。」と記載されている。
また、上記特許文献2の技術では、渦電流によって発生する磁界を検出しているが、渦電流の大きさは、試験装置と試験対象物(レール)の距離の二乗に反比例するため、検測車両の振動によって生じる誤差が大きくなり、レールの位置ずれを正確に検出することが困難であった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、レールの位置ずれを正確に検出できるレール検査システムを提供することを目的とする。
〈第1実施形態の外観構成〉
図1は、本発明の第1実施形態によるレール検査システム1の一部切欠斜視図である。
図1においてレール検査システム1は、検出装置2と、処理装置3と、両者を接続するケーブル60とを有している。レール検査システム1は、図示せぬ検測車両に装着されるものであり、検出装置2は、検査対象物である鉄道レール100(レール)に対向する位置に設置され、処理装置3は、検測車両の室内に設置される。ここで、鉄道レール100の敷設方向を「前後方向」とし、敷設方向に水平に直交する方向を「左右方向」とし、敷設方向に鉛直に直交する方向を「上下方向」とする。
次に、図2(a),(b)を参照し、本実施形態における位置検出の原理を説明する。
図2(a)は、鉄道レール100の中心線CRと、検出装置2(図1参照)の中心線CSとが一致している場合の発振コイル5A,5Bおよび受信コイル6の配置状態を示す。
図示のように、検出装置2の中心線CSは、受信コイル6の中心線でもある。発振コイル5A,5Bおよび受信コイル6と、鉄道レール100との上下方向の距離をセンサギャップd(距離)と呼ぶ。発振コイル5A,5Bには、位相が反転した交流電圧が印加され、両者からは逆向きの磁界が発生する。より具体的には、発振コイル5A,5Bを直列に接続し、この直列回路に交流電圧を印加するとよい。
また、図2(b)は、鉄道レール100の中心線CRと、検出装置2(図1参照)の中心線CSとが一致していない場合の発振コイル5A,5Bおよび受信コイル6の配置状態を示す。
図4は、本実施形態によるレール検査システム1の全体構成を示すブロック図である。
上述したように、レール検査システム1は、検出装置2と、処理装置3とを有している。
また、検出装置2は、センサ部21と増幅・フィルタ部22とを有し、センサ部21は、発振コイル5A,5Bと、受信コイル6とを有している。また、処理装置3は、増幅部31(交流電圧源)と、デジタルアナログ変換部32(交流電圧源)と、発振部33(交流電圧源)と、検波部34と、アナログデジタル変換部35と、メモリ部36と、データ通信部37と、電源38と、評価装置4(変位検出部)とを備えている。
制御部42は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等によって構成され、データの受け渡しや演算処理等の制御を行う。データ処理部43は、出力信号(検査データ)に基づいて、検査処理を行う(詳細は後記)。検査結果等の情報は適宜、記憶部47に格納される。
図5は、評価装置4のデータ処理部43によって実行される検査処理プログラムのフローチャートである。
まず、データ処理部43は、検査データを記憶部47から取得する(ステップS1)。
次に、データ処理部43は、所定の時間幅(例えば0.5ms〜100ms程度)ごとに以下のステップS3〜ステップS5の処理を繰り返す(ステップS2〜ステップS6)。
ステップS2〜ステップS6の処理が検査データ全体について終了すると、データ処理部43は、検査結果を表示部46に表示する(ステップS7)。
次に、本発明の第2実施形態によるレール検査システムについて説明する。
図6は、本実施形態によるレール検査システム1aの全体構成を示すブロック図である。また、図7は、本実施形態による検出装置2aの一部切欠平面図である。なお、図6および図7において、図1〜図5の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図6において、レール検査システム1aは、処理装置3aと複数の検出装置2aとを有し、第1実施形態のものと同様に、図示せぬ検測車両に装着される。但し、図6においては、複数の検出装置2aの内部の構成を一つの枠で囲んでいる。各検出装置2aは、第1実施形態の検出装置2と同様の外観形状(図1参照)を有している。複数の検出装置2aは、Nチャンネル(Nは複数)のセンサ部21−1〜21−Nを有しており、各センサ部21−1〜21−Nは、第1実施形態のセンサ部21(図4参照)と同様に構成されている。
次に、本発明の第3実施形態によるレール検査システムについて説明する。
第3実施形態のレール検査システムの全体構成は、第2実施形態のもの(図6)と同様である。但し、本実施形態においては、第2実施形態の検出装置2aに代えて、図8に示す検出装置2bが適用される。なお、図8は、検出装置2bの一部切欠側面図であり、図1〜図7の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
本実施形態の検出装置2bの内部には、前後方向に沿って、3チャンネルのセンサ部21−1〜21−3が配置されている。これらセンサ部21−1〜21−3は、各々第1実施形態のセンサ部21と同様に構成されている。但し、センサ部21−1,21−2,21−3は、鉄道レール100との間に各々異なるセンサギャップd1,d2,d3(距離)を生じさせるよう、シャーシ20内の取付位置が異なっている。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
2,2a,2b 検出装置
3,3a 処理装置
4 評価装置(変位検出部)
5A 発振コイル(第1の発振コイル)
5B 発振コイル(第2の発振コイル)
5A−1 発振コイル(第1の発振コイル)
5B−1 発振コイル(第2の発振コイル)
5A−2 発振コイル(第3の発振コイル)
5B−2 発振コイル(第4の発振コイル)
6 受信コイル(第1の受信コイル)
6−1 受信コイル(第1の受信コイル)
6−2 受信コイル(第2の受信コイル)
20 シャーシ
21 センサ部(第1のセンサ部)
21−1 センサ部(第1のセンサ部)
21−2 センサ部(第2のセンサ部)
22 増幅・フィルタ部
25 フランジ(装着治具)
31,31−1〜31−N 増幅部(交流電圧源)
32 デジタルアナログ変換部(交流電圧源)
33 発振部(交流電圧源)
100 鉄道レール(レール)
ΦA,ΦB 磁束
CR 中心線
CS 中心線
EL 左エッジ位置
ER 右エッジ位置
L 変位
L1 変位(第1の変位)
L2 変位(第2の変位)
L3 直径
L4 間隔
d,d1,d2,d3 センサギャップ(距離)
Claims (6)
- 車両用のレールに対向して配置されるとともに、前記レールの敷設方向に交差する配列方向に配列される少なくとも一の受信コイルと少なくとも一の発振コイルとを有する第1のセンサ部と、
前記発振コイルに交流電圧を印加する交流電圧源と、
前記受信コイルの誘起電圧に基づいて、前記レールと前記第1のセンサ部との変位を検出する変位検出部と、
を有し、
前記第1のセンサ部は、前記変位が第1の変位である場合に第1の極大値が前記誘起電圧に現れ、前記変位が第2の変位である場合に、前記第1の極大値に対して位相が反転した第2の極大値が前記誘起電圧に現れるように構成されている
ことを特徴とするレール検査システム。 - 前記レール検査システムは前記レール上を走行する前記車両に装着されるものであり、
前記レール検査システムは、
前記第1のセンサ部を収納するシャーシと、
前記第1のセンサ部が前記車両の下面の所定位置に配置されるように、前記シャーシを前記車両の下面に装着させる装着治具と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のレール検査システム。 - 前記第1のセンサ部は、前記配列方向に沿って配列された第1の発振コイルと、第1の受信コイルと、第2の発振コイルと、を有し、
前記交流電圧源は、前記第1の発振コイルと前記第2の発振コイルとに対して、逆方向の磁界を発生させるように前記交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項1に記載のレール検査システム。 - 前記敷設方向に沿って前記第1のセンサ部に対向するように配置された第2のセンサ部をさらに有し、
前記第2のセンサ部は、前記敷設方向に沿って前記第1の発振コイルに対向する第3の発振コイルと、前記敷設方向に沿って前記第1の受信コイルに対向する第2の受信コイルと、前記敷設方向に沿って前記第2の発振コイルに対向する第4の発振コイルと、を有し、
前記交流電圧源は、前記第3の発振コイルに前記第2の発振コイルと同方向の磁界を発生させ、前記第4の発振コイルに前記第1の発振コイルと同方向の磁界を発生させるように、前記第3の発振コイルと前記第4の発振コイルとに前記交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項3に記載のレール検査システム。 - 前記第1の発振コイルと前記第3の発振コイルとの間隔は、前記第1の発振コイルの直径よりも大きい
ことを特徴とする請求項4に記載のレール検査システム。 - 前記レールに対向して配置されるとともに、前記敷設方向に交差する配列方向に配列される少なくとも一の受信コイルと少なくとも一の発振コイルとを有する第2のセンサ部をさらに有し、
前記第2のセンサ部と前記レールとの距離を、前記第1のセンサ部と前記レールとの距離よりも長くした
ことを特徴とする請求項1に記載のレール検査システム。
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