JP2556421B2 - 軌道狂い測定方式および測定装置 - Google Patents
軌道狂い測定方式および測定装置Info
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- JP2556421B2 JP2556421B2 JP4216543A JP21654392A JP2556421B2 JP 2556421 B2 JP2556421 B2 JP 2556421B2 JP 4216543 A JP4216543 A JP 4216543A JP 21654392 A JP21654392 A JP 21654392A JP 2556421 B2 JP2556421 B2 JP 2556421B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、軌道のレールに生じ
た狂い量を測定する方式とその測定装置に関する。
た狂い量を測定する方式とその測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】軌道を構成する２条のレールは、一定の
基準間隔で地形に応じて直線や曲線、あるいは適当な勾
配をもって敷設されている。もしなんらかの理由によ
り、いずれか一方のレールまたは両方のレールが基準位
置に対して上下または左右に変位し、いわゆる軌道狂い
が生ずると列車運転の重大な事故の原因となる恐れがあ
るので、軌道検測車により軌道狂いを適時に測定して不
良箇所を発見し、必要な措置がとられている。なお、レ
ールの上下変位は高低狂い、左右の変位は通り狂いとよ
ばれる。
基準間隔で地形に応じて直線や曲線、あるいは適当な勾
配をもって敷設されている。もしなんらかの理由によ
り、いずれか一方のレールまたは両方のレールが基準位
置に対して上下または左右に変位し、いわゆる軌道狂い
が生ずると列車運転の重大な事故の原因となる恐れがあ
るので、軌道検測車により軌道狂いを適時に測定して不
良箇所を発見し、必要な措置がとられている。なお、レ
ールの上下変位は高低狂い、左右の変位は通り狂いとよ
ばれる。
【０００３】図４はレールの狂いと、従来の測定方法を
説明するもので、(a) はレール１の変位状態を示し、レ
ール１が鉛直面の場合は高低狂いを表し、また水平面の
場合は通り狂いを表す。ここで、レール１の適当な距離
Ｌをなす測定点ｐ，ｑをとり、両点に対して測定弦Ｇを
当てたとき、測定弦Ｇの中点と、これに対応するレール
１の点ｒとの長さΔｓが狂い量と定義されている。ただ
し、曲線部や勾配の始終点付近においてはレールは所定
の曲率半径の円弧をなしているので、上記のΔｓは直ち
に狂い量を示さず、円弧による変位（正矢）を差し引い
て正しい狂い量が求められる。以上の狂い量Δｓを求め
るには、適当な基準線を設定し、これに対する３点ｐ，
ｑおよびｒの変位量を測定することが必要である。図４
(b) は高低狂いに対する従来の測定方法を示し、軌道検
測車２に測定弦長Ｌの１／２の間隔で設けられた３軸の
走行車輪２-1, ２-2, ２-3を利用し、これらを両側のレ
ール１の３箇所の測定点ｑ，ｐ，ｒにそれぞれ対応させ
る。各車輪の軸箱に高さ検出機構（図示省略）を取り付
け、検測車体を基準線Ｂとし、走行に従って基準線Ｂに
対して変化する各走行車輪の高さｚp,ｚq,ｚr を同時に
測定し、次式： Δｚ＝ｚr −（ｚp ＋ｚq ）／２ ………(6) により高低狂い量Δｚが求められる。なお、上記におい
ては、３点ｐ，ｑ，ｒに対する各高さｚp,ｚq,ｚr の測
定は同時になされるが、もしこれらを異なる時点で測定
するときは、その間に車体の回転などにより基準線Ｂの
角度が変化するので、上記の３個の走行車輪による３点
の同時測定を必要とするものである。通り狂い量につい
ても、図示を省略するが、レールに接触してその左右変
位を検出する測定車輪を３組設け、上記と同様に３点の
変位量より通り狂い量Δｙ（ｙはレールの方向ｘと直角
方向とする）が求められる。ただし、検測車が高速度の
場合は測定車輪が走行に支障するので、新幹線の検測車
では光学式の変位測定装置を使用し、その３組を台車に
取り付けて通り狂いに対する３点測定がなされている。
説明するもので、(a) はレール１の変位状態を示し、レ
ール１が鉛直面の場合は高低狂いを表し、また水平面の
場合は通り狂いを表す。ここで、レール１の適当な距離
Ｌをなす測定点ｐ，ｑをとり、両点に対して測定弦Ｇを
当てたとき、測定弦Ｇの中点と、これに対応するレール
１の点ｒとの長さΔｓが狂い量と定義されている。ただ
し、曲線部や勾配の始終点付近においてはレールは所定
の曲率半径の円弧をなしているので、上記のΔｓは直ち
に狂い量を示さず、円弧による変位（正矢）を差し引い
て正しい狂い量が求められる。以上の狂い量Δｓを求め
るには、適当な基準線を設定し、これに対する３点ｐ，
ｑおよびｒの変位量を測定することが必要である。図４
(b) は高低狂いに対する従来の測定方法を示し、軌道検
測車２に測定弦長Ｌの１／２の間隔で設けられた３軸の
走行車輪２-1, ２-2, ２-3を利用し、これらを両側のレ
ール１の３箇所の測定点ｑ，ｐ，ｒにそれぞれ対応させ
る。各車輪の軸箱に高さ検出機構（図示省略）を取り付
け、検測車体を基準線Ｂとし、走行に従って基準線Ｂに
対して変化する各走行車輪の高さｚp,ｚq,ｚr を同時に
測定し、次式： Δｚ＝ｚr −（ｚp ＋ｚq ）／２ ………(6) により高低狂い量Δｚが求められる。なお、上記におい
ては、３点ｐ，ｑ，ｒに対する各高さｚp,ｚq,ｚr の測
定は同時になされるが、もしこれらを異なる時点で測定
するときは、その間に車体の回転などにより基準線Ｂの
角度が変化するので、上記の３個の走行車輪による３点
の同時測定を必要とするものである。通り狂い量につい
ても、図示を省略するが、レールに接触してその左右変
位を検出する測定車輪を３組設け、上記と同様に３点の
変位量より通り狂い量Δｙ（ｙはレールの方向ｘと直角
方向とする）が求められる。ただし、検測車が高速度の
場合は測定車輪が走行に支障するので、新幹線の検測車
では光学式の変位測定装置を使用し、その３組を台車に
取り付けて通り狂いに対する３点測定がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さて、上記したように
従来の検測車では、レールの高低および通り狂い量を測
定するために、間隔をＬ／２とする３個の走行車輪と３
組の台車がともに必要である。これに対して、新幹線の
営業車両は２台車方式であるので、従来の検測車は特別
仕様により３台車方式として製作されている。しかし、
今後における営業列車のより高速運転に対応して検測車
も同様な高速走行が必要とされているが、今後は特別仕
様の検測車は期待できず、営業車両と同一仕様の２台車
方式の車両により軌道狂いを測定することが要請されて
いる。図５(a) は２台車方式の軌道検測車２の台車の配
置を示し、２つの台車３-1,３-2の間隔をＬ／２とし、
これらに通り用の変位センサ４-1, ４-2が取り付けら
れ、また走行車輪２-1, ２-2の軸箱に高低用の変位セン
サが取り付けられる。以上の２個の変位センサにより、
３点同時測定と同様に測定弦長Ｌに対するレール狂い量
を測定する方法は種々検討されているが、その一方法と
して、２点同時測定をｐ，ｒの２点とｒ，ｑの２点に対
してそれぞれ別個に行い、えられた４個の変位データを
合成して３点ｐ，ｑ，ｒに対する狂い量を求めることが
考えられる。この場合前記の通り、図５(b) に示すよう
に、２回の測定の間に基準線Ｂ1 がＢ2 に角度変化し、
または平行移動するので、その変化量をなんらかの手段
により検出して補正することが必要である。この角度変
化量の検出には、最近進歩している光フアィバーによる
光学式ジャイロを利用することができる。この発明は以
上に鑑みてなされたもので、２点同時測定を２回行って
えられる変位データを合成し、ジャイロにより基準線Ｂ
の角度変化量を検出して補正し、同時に平行移動量も補
正し、３点同時測定と同様にレールの高低および通り狂
い量を測定する方式とその装置を提供することを目的と
する。
従来の検測車では、レールの高低および通り狂い量を測
定するために、間隔をＬ／２とする３個の走行車輪と３
組の台車がともに必要である。これに対して、新幹線の
営業車両は２台車方式であるので、従来の検測車は特別
仕様により３台車方式として製作されている。しかし、
今後における営業列車のより高速運転に対応して検測車
も同様な高速走行が必要とされているが、今後は特別仕
様の検測車は期待できず、営業車両と同一仕様の２台車
方式の車両により軌道狂いを測定することが要請されて
いる。図５(a) は２台車方式の軌道検測車２の台車の配
置を示し、２つの台車３-1,３-2の間隔をＬ／２とし、
これらに通り用の変位センサ４-1, ４-2が取り付けら
れ、また走行車輪２-1, ２-2の軸箱に高低用の変位セン
サが取り付けられる。以上の２個の変位センサにより、
３点同時測定と同様に測定弦長Ｌに対するレール狂い量
を測定する方法は種々検討されているが、その一方法と
して、２点同時測定をｐ，ｒの２点とｒ，ｑの２点に対
してそれぞれ別個に行い、えられた４個の変位データを
合成して３点ｐ，ｑ，ｒに対する狂い量を求めることが
考えられる。この場合前記の通り、図５(b) に示すよう
に、２回の測定の間に基準線Ｂ1 がＢ2 に角度変化し、
または平行移動するので、その変化量をなんらかの手段
により検出して補正することが必要である。この角度変
化量の検出には、最近進歩している光フアィバーによる
光学式ジャイロを利用することができる。この発明は以
上に鑑みてなされたもので、２点同時測定を２回行って
えられる変位データを合成し、ジャイロにより基準線Ｂ
の角度変化量を検出して補正し、同時に平行移動量も補
正し、３点同時測定と同様にレールの高低および通り狂
い量を測定する方式とその装置を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成する軌道狂い測定方式および測定装置である。測
定方式は、軌道検測車の２つの台車または軸箱に距離Ｌ
／２の間隔をなして設けられ、検測車の車体を基準とす
るレールの高低または左右の変位に対する変位信号を連
続して検出する２個の変位センサと、検測車の走行車輪
の回転により一定の走行距離ごとに距離パルスを出力す
る距離パルス発生器、およびピッチングまたはヨーイン
グによる車体の傾斜角を検出するジャイロとにより軌道
狂い測定系を構成する。測定弦長Ｌに対応したレールの
任意の測定点をｐ，ｑ、その中点を測定点ｒとする。距
離パルスによりサンプリングされ、距離Ｌ／２をなす測
定点ｐ，ｒに対して２個の変位センサにより同時に検出
された変位データをａ0,ｂ0 とし、検測車の距離Ｌ／２
の走行により、測定点ｒ，ｑに対して同時に検出された
変位データをａ1,ｂ1 とする。またジャイロにより検出
され、測定点ｐ，ｒ、および測定点ｒ，ｑにおける車体
の傾斜角θをそれぞれθ0 、θ1 として次の各式： Δｓ＝（ｂ0 −ａ0)／２＋（ａ1 −ｂ1)ｃｏｓΔθ／２ −ＬｓｉｎΔθ／４ ………(1) Δθ＝θ1 −θ0 ………(2) により、測定点ｐ，ｑ間の測定弦長Ｌに対する測定点ｒ
の高低または通り狂い量Δｓを求めるものである。
を達成する軌道狂い測定方式および測定装置である。測
定方式は、軌道検測車の２つの台車または軸箱に距離Ｌ
／２の間隔をなして設けられ、検測車の車体を基準とす
るレールの高低または左右の変位に対する変位信号を連
続して検出する２個の変位センサと、検測車の走行車輪
の回転により一定の走行距離ごとに距離パルスを出力す
る距離パルス発生器、およびピッチングまたはヨーイン
グによる車体の傾斜角を検出するジャイロとにより軌道
狂い測定系を構成する。測定弦長Ｌに対応したレールの
任意の測定点をｐ，ｑ、その中点を測定点ｒとする。距
離パルスによりサンプリングされ、距離Ｌ／２をなす測
定点ｐ，ｒに対して２個の変位センサにより同時に検出
された変位データをａ0,ｂ0 とし、検測車の距離Ｌ／２
の走行により、測定点ｒ，ｑに対して同時に検出された
変位データをａ1,ｂ1 とする。またジャイロにより検出
され、測定点ｐ，ｒ、および測定点ｒ，ｑにおける車体
の傾斜角θをそれぞれθ0 、θ1 として次の各式： Δｓ＝（ｂ0 −ａ0)／２＋（ａ1 −ｂ1)ｃｏｓΔθ／２ −ＬｓｉｎΔθ／４ ………(1) Δθ＝θ1 −θ0 ………(2) により、測定点ｐ，ｑ間の測定弦長Ｌに対する測定点ｒ
の高低または通り狂い量Δｓを求めるものである。
【０００６】次に測定装置は、軌道検測車の２つの台車
または軸箱に距離Ｌ／２の間隔をなして設けられ、検測
車の車体を基準とするレールの高低または左右の変位に
対する変位信号を連続して検出する２個の変位センサ
と、検測車の走行車輪の回転により距離Ｌ／２の整数ｍ
分の１の走行距離ごとに距離パルスｉを出力する距離パ
ルス発生器、およびピッチングまたはヨーイングによる
車体の傾斜角を検出するジャイロとを具備する。２個の
変位センサが連続して出力する変位信号を、距離パルス
ｉにより同時にサンプリングして検出された変位データ
ａi,ｂi を、それぞれ逐次に入力して出力するｍ段の第
１シフトレジスタおよび第２シフトレジスタと、距離パ
ルスｉのサンプリング時点における車体の傾斜角データ
θi を逐次に入力して出力するｍ段の第３シフトレジス
タとを設ける。距離パルスｉn,ｉ(m+n) に対して、各シ
フトレジスタが出力する変位データ（ａin, ｂin）、[
ａi(m+n), ｂi(m+n)］、および傾斜角データ［θin，θ
i(m+n)］を入力して、次の各式： Δｓin＝（ｂin−ａin）／２＋［ａi(m+n)−ｂi(m+n)］ｃｏｓΔθin／２ −ＬｓｉｎΔθin／４ ………(3) Δθin＝θi(m+n)−θin ………(4) ０≦ｎ≦ｍ ………(5) により、測定弦長Ｌの中心点に対するレールの高低また
は通り狂い量Δｓinを逐次に計算して出力するデータ処
理部を設けて構成される。
または軸箱に距離Ｌ／２の間隔をなして設けられ、検測
車の車体を基準とするレールの高低または左右の変位に
対する変位信号を連続して検出する２個の変位センサ
と、検測車の走行車輪の回転により距離Ｌ／２の整数ｍ
分の１の走行距離ごとに距離パルスｉを出力する距離パ
ルス発生器、およびピッチングまたはヨーイングによる
車体の傾斜角を検出するジャイロとを具備する。２個の
変位センサが連続して出力する変位信号を、距離パルス
ｉにより同時にサンプリングして検出された変位データ
ａi,ｂi を、それぞれ逐次に入力して出力するｍ段の第
１シフトレジスタおよび第２シフトレジスタと、距離パ
ルスｉのサンプリング時点における車体の傾斜角データ
θi を逐次に入力して出力するｍ段の第３シフトレジス
タとを設ける。距離パルスｉn,ｉ(m+n) に対して、各シ
フトレジスタが出力する変位データ（ａin, ｂin）、[
ａi(m+n), ｂi(m+n)］、および傾斜角データ［θin，θ
i(m+n)］を入力して、次の各式： Δｓin＝（ｂin−ａin）／２＋［ａi(m+n)−ｂi(m+n)］ｃｏｓΔθin／２ −ＬｓｉｎΔθin／４ ………(3) Δθin＝θi(m+n)−θin ………(4) ０≦ｎ≦ｍ ………(5) により、測定弦長Ｌの中心点に対するレールの高低また
は通り狂い量Δｓinを逐次に計算して出力するデータ処
理部を設けて構成される。
【０００７】
【作用】上記の測定方式においては、距離パルスによ
り、距離Ｌ／２をなす測定点ｐ，ｒに対して２個の変位
センサにより同時に検出された変位データａ0,ｂ0 と、
検測車の距離Ｌ／２の走行により測定点ｒ，ｑに対して
同時に検出された変位データａ1,ｂ1 、およびジャイロ
により検出され、測定点ｐ，ｒ、および測定点ｒ，ｑに
おける車体の傾斜角θ0 、θ1 とにより、次式： Δｓ＝（ｂ0 −ａ0)／２＋（ａ1 −ｂ1)ｃｏｓΔθ／２ −ＬｓｉｎΔθ／４ ………(1) Δθ＝θ1 −θ0 ………(2) により、任意の測定点ｐ，ｑ間の測定弦長Ｌに対する測
定点ｒの高低または通り狂い量Δｓが求められる。
り、距離Ｌ／２をなす測定点ｐ，ｒに対して２個の変位
センサにより同時に検出された変位データａ0,ｂ0 と、
検測車の距離Ｌ／２の走行により測定点ｒ，ｑに対して
同時に検出された変位データａ1,ｂ1 、およびジャイロ
により検出され、測定点ｐ，ｒ、および測定点ｒ，ｑに
おける車体の傾斜角θ0 、θ1 とにより、次式： Δｓ＝（ｂ0 −ａ0)／２＋（ａ1 −ｂ1)ｃｏｓΔθ／２ −ＬｓｉｎΔθ／４ ………(1) Δθ＝θ1 −θ0 ………(2) により、任意の測定点ｐ，ｑ間の測定弦長Ｌに対する測
定点ｒの高低または通り狂い量Δｓが求められる。
【０００８】次に上記の測定装置においては、上記の測
定方法における軌道狂い測定系と同様であるが、距離パ
ルス発生器は２個の変位センサの距離間隔Ｌ／２の整数
ｍ分の１、すなわちＬ／（２ｍ）の走行距離ごとに距離
パルスｉを出力するものとする。２個の変位センサが連
続して出力する変位信号は、距離パルスｉによりそれぞ
れ同時にサンプリングして変位データａi とｂi とが検
出され、それぞれが第１および第２シフトレジスタに逐
次に入力して出力される。また、距離パルスｉのサンプ
リング時点における車体の傾斜角データθi が第３シフ
トレジスタに逐次に入力して出力される。距離パルスｉ
n,ｉ(m+n) に対して各レジスタが出力する変位データ
（ａin, ｂin）、[ ａi(m+n), ｂi(m+n)］、および傾斜
角データ［θin，θi(m+n)］がデータ処理部に入力し、
次の各式： Δｓin＝（ｂin−ａin）／２＋［ａi(m+n)−ｂi(m+n)］ｃｏｓΔθin／２ −ＬｓｉｎΔθin／４ ………(3) Δθin＝θi(m+n)−θin ………(4) により、測定弦長Ｌの中心点に対するレールの高低また
は通り狂い量Δｓinが逐次に計算されて出力される。こ
こでｎは、 ０≦ｎ≦ｍ ………(5) で示され、計算式を一般化するためのもので、距離パル
スｉに従って０〜ｍの値をとることにより、各狂い量Δ
ｓi0〜Δｓimが逐次に出力される。以上により検測車の
走行に従って距離パルスｉごとに狂い量Δｓが連続的に
測定される。
定方法における軌道狂い測定系と同様であるが、距離パ
ルス発生器は２個の変位センサの距離間隔Ｌ／２の整数
ｍ分の１、すなわちＬ／（２ｍ）の走行距離ごとに距離
パルスｉを出力するものとする。２個の変位センサが連
続して出力する変位信号は、距離パルスｉによりそれぞ
れ同時にサンプリングして変位データａi とｂi とが検
出され、それぞれが第１および第２シフトレジスタに逐
次に入力して出力される。また、距離パルスｉのサンプ
リング時点における車体の傾斜角データθi が第３シフ
トレジスタに逐次に入力して出力される。距離パルスｉ
n,ｉ(m+n) に対して各レジスタが出力する変位データ
（ａin, ｂin）、[ ａi(m+n), ｂi(m+n)］、および傾斜
角データ［θin，θi(m+n)］がデータ処理部に入力し、
次の各式： Δｓin＝（ｂin−ａin）／２＋［ａi(m+n)−ｂi(m+n)］ｃｏｓΔθin／２ −ＬｓｉｎΔθin／４ ………(3) Δθin＝θi(m+n)−θin ………(4) により、測定弦長Ｌの中心点に対するレールの高低また
は通り狂い量Δｓinが逐次に計算されて出力される。こ
こでｎは、 ０≦ｎ≦ｍ ………(5) で示され、計算式を一般化するためのもので、距離パル
スｉに従って０〜ｍの値をとることにより、各狂い量Δ
ｓi0〜Δｓimが逐次に出力される。以上により検測車の
走行に従って距離パルスｉごとに狂い量Δｓが連続的に
測定される。
【０００９】
【実施例】図１によりこの発明の軌道狂い測定方式の測
定原理を説明する。図において、２個の変位センサ５-
1, ５-2は距離Ｌ／２の間隔として検測車に設けられ、
車体の基準線をＢとする。各変位センサに対応するレー
ル１の任意の点をｐ，ｒとし、点ｑをとってｐｑを測定
弦Ｇの長さＬに対応させる。レールの曲率半径は弦長Ｌ
より非常に大きいので、ｐｒとｒｑの距離はＬ／２とみ
なされる。まず、両センサにより基準線Ｂ1 に対する点
ｐ，ｒの変位量ａ0,ｂ0 が同時に測定される。ついで検
測車が距離Ｌ／２だけ走行すると、両センサにより基準
線Ｂ2 に対する点ｒ，ｑの変位量ａ1,ｂ1 がやはり同時
に測定される。一方、基準線Ｂ1 とＢ2 の角度はジャイ
ロにより検出され、車体の回転などにより角度Δθだけ
変化しているとする。なお、各変位量ａ，ｂはそれぞれ
に対する基準線Ｂに関して上側は＋、下側は−の符号を
とり、また傾斜角Δθもやはり正負の符号をとる。これ
に対して求める狂い量は、測定弦Ｇの中点ｔに対する点
ｒの変位量Δｓであり、基準線Ｂ1 に対する点ｑの変位
量εが求められれば、前記した３点同時測定に対する式
(6) に従って、次式： Δｓ＝ｂ0 −（ａ0 ＋ε）／２ ………(7) により狂い量Δｓが計算できる。このεを求めるため図
１の詳細図により解析を行うと、ａ，ｂの符号に注意し
て、 ε＝（ｂ0 −ａ1 ｃｏｓΔθ）＋ＬｓｉｎΔθ／２＋ｂ1 ｃｏｓΔθ…(8) であることが容易に導かれる。εを式(7) に入れて整理
すると前記した式(1) 、 Δｓ＝（ｂ0 −ａ0)／２＋（ａ1 −ｂ1)ｃｏｓΔθ／２ −ＬｓｉｎΔθ／４ ………(1) がえられる。ここで、式(1) を検証してみると、基準線
Ｂが傾斜せずΔθ＝０のときは、 Δｓ＝（ａ1 −ａ0 ＋ｂ0 −ｂ1 ）／２ ………(9) となる。式(9) は点ｒに対する２回の測定値ｂ0 とａ1
とに差があることを意味し、基準線Ｂは角度は変化しな
いが、平行移動していることを示している。もし平行移
動がなければｂ0 ＝ａ1 であり、式(9) は、 Δｓ＝ｂ0 −（ａ0 ＋ｂ1 ）／２ ………(10) となって式(6) と本質的に一致する。これにより、式
(1) は基準線Ｂの角度変化のみでなく、平行移動に対し
ても補正していることが了解される。以上において、図
１のレール１を鉛直面とみればΔｓは高低狂いであり、
また水平面とすれば通り狂いである。
定原理を説明する。図において、２個の変位センサ５-
1, ５-2は距離Ｌ／２の間隔として検測車に設けられ、
車体の基準線をＢとする。各変位センサに対応するレー
ル１の任意の点をｐ，ｒとし、点ｑをとってｐｑを測定
弦Ｇの長さＬに対応させる。レールの曲率半径は弦長Ｌ
より非常に大きいので、ｐｒとｒｑの距離はＬ／２とみ
なされる。まず、両センサにより基準線Ｂ1 に対する点
ｐ，ｒの変位量ａ0,ｂ0 が同時に測定される。ついで検
測車が距離Ｌ／２だけ走行すると、両センサにより基準
線Ｂ2 に対する点ｒ，ｑの変位量ａ1,ｂ1 がやはり同時
に測定される。一方、基準線Ｂ1 とＢ2 の角度はジャイ
ロにより検出され、車体の回転などにより角度Δθだけ
変化しているとする。なお、各変位量ａ，ｂはそれぞれ
に対する基準線Ｂに関して上側は＋、下側は−の符号を
とり、また傾斜角Δθもやはり正負の符号をとる。これ
に対して求める狂い量は、測定弦Ｇの中点ｔに対する点
ｒの変位量Δｓであり、基準線Ｂ1 に対する点ｑの変位
量εが求められれば、前記した３点同時測定に対する式
(6) に従って、次式： Δｓ＝ｂ0 −（ａ0 ＋ε）／２ ………(7) により狂い量Δｓが計算できる。このεを求めるため図
１の詳細図により解析を行うと、ａ，ｂの符号に注意し
て、 ε＝（ｂ0 −ａ1 ｃｏｓΔθ）＋ＬｓｉｎΔθ／２＋ｂ1 ｃｏｓΔθ…(8) であることが容易に導かれる。εを式(7) に入れて整理
すると前記した式(1) 、 Δｓ＝（ｂ0 −ａ0)／２＋（ａ1 −ｂ1)ｃｏｓΔθ／２ −ＬｓｉｎΔθ／４ ………(1) がえられる。ここで、式(1) を検証してみると、基準線
Ｂが傾斜せずΔθ＝０のときは、 Δｓ＝（ａ1 −ａ0 ＋ｂ0 −ｂ1 ）／２ ………(9) となる。式(9) は点ｒに対する２回の測定値ｂ0 とａ1
とに差があることを意味し、基準線Ｂは角度は変化しな
いが、平行移動していることを示している。もし平行移
動がなければｂ0 ＝ａ1 であり、式(9) は、 Δｓ＝ｂ0 −（ａ0 ＋ｂ1 ）／２ ………(10) となって式(6) と本質的に一致する。これにより、式
(1) は基準線Ｂの角度変化のみでなく、平行移動に対し
ても補正していることが了解される。以上において、図
１のレール１を鉛直面とみればΔｓは高低狂いであり、
また水平面とすれば通り狂いである。
【００１０】図２はこの発明の軌道狂い測定装置の一実
施例におけるブロック構成図を示し、軌道検測車の２つ
の台車は距離Ｌ／２の間隔をなしており、これらに２個
の変位センサ５-1, ５-2が設けられる。両変位センサは
レールの高低または左右変位のいずれかを検出してそれ
ぞれ変位信号ａ，ｂを出力するものとする。ただし実際
には高低用と左右用にはそれぞれ別個の変位センサを設
けることが必要である。次に、距離Ｌ／（２ｍ）の走行
距離ごとに距離パルスｉを出力する距離パルス発生器
（ＫＰＧ）62と、ピッチングまたはヨーイングによる車
体の基準線Ｂの傾斜角θを検出する光学式ジャイロ（Ｏ
ＧＹ）61とを具備する。光学式ジャイロには各種がある
が、例えばリングレーザジャイロでは最良のものは１万
分の５°程度の角度分解能を有しており、十分使用でき
るものである。次にデータ処理部６は、主要構成要素と
してｍ段の第１、第２および第３のシフトレジスタ（以
下単にレジスタという）641,642,643 、４個の加算回路
（ＡＤＤ）661,662,663,664 、ｓｉｎおよびｃｏｓ回路
67,68 、および４個の乗算回路691,692,693,694 など
が、図示のように接続されて構成される。図３は図２に
対する測定方法の補足説明図である。
施例におけるブロック構成図を示し、軌道検測車の２つ
の台車は距離Ｌ／２の間隔をなしており、これらに２個
の変位センサ５-1, ５-2が設けられる。両変位センサは
レールの高低または左右変位のいずれかを検出してそれ
ぞれ変位信号ａ，ｂを出力するものとする。ただし実際
には高低用と左右用にはそれぞれ別個の変位センサを設
けることが必要である。次に、距離Ｌ／（２ｍ）の走行
距離ごとに距離パルスｉを出力する距離パルス発生器
（ＫＰＧ）62と、ピッチングまたはヨーイングによる車
体の基準線Ｂの傾斜角θを検出する光学式ジャイロ（Ｏ
ＧＹ）61とを具備する。光学式ジャイロには各種がある
が、例えばリングレーザジャイロでは最良のものは１万
分の５°程度の角度分解能を有しており、十分使用でき
るものである。次にデータ処理部６は、主要構成要素と
してｍ段の第１、第２および第３のシフトレジスタ（以
下単にレジスタという）641,642,643 、４個の加算回路
（ＡＤＤ）661,662,663,664 、ｓｉｎおよびｃｏｓ回路
67,68 、および４個の乗算回路691,692,693,694 など
が、図示のように接続されて構成される。図３は図２に
対する測定方法の補足説明図である。
【００１１】図２と図３により、レールの狂い量の測定
方法を説明すると、ＯＧＹ61により検出された傾斜角θ
と、両変位センサ５-1, ５-2よりの変位信号ａ，ｂは、
それぞれＡ／Ｄ変換器63によりデジタル化され、距離パ
ルスｉによりサンプリングされる。サンプリングされた
傾斜角データθi と変位データａi,ｂi は、それぞれ第
１、第２および第３レジスタ641,642,643 に入力して距
離パルスｉにより順次にシフトされる。距離パルスｉの
間隔は距離Ｌ／（２ｍ）であり、各レジスタはｍ段であ
るので、距離Ｌ／２に対するサンプリングデータが順次
に記憶されてシフトされ、出力端子に逐次に出力され
る。第１レジスタ641 よりの傾斜角データθi は位相反
転回路65により符号が反転され、これより距離パルスが
ｍ個分遅れた傾斜角データθi とＡＤＤ661 により加算
され、角度変化量Δθi が出力される。Δθi はｓｉｎ
回路67とｃｏｓ回路68に入力してｓｉｎΔθi とｃｏｓ
Δθi が計算される。ｓｉｎΔθi は乗算回路691 によ
りＬ／４が乗ぜられ、さらに符号が反転されて（−Ｌｓ
ｉｎΔθi ／４）のデータがＡＤＤ664 に入力する。第
２および第３レジスタ642,643 よりの変位データａi,ｂ
i は、それぞれ反転回路65、ＡＤＤ662,663 を経て、乗
算回路692 より（ｂi −ａi ）／２のデータが、乗算回
路694 より（ａim−ｂim）ｃｏｓΔθi ／２のデータが
それぞれ出力されてＡＤＤ664 に入力し、上記の（−Ｌ
ｓｉｎΔθ1 ／４）のデータと加算されて狂い量Δｓi
が出力される。以上において、図３に示すように、任意
の点ｐn,ｒn （０≦ｎ≦ｍ）に対する最初(イ) の距離パ
ルスをｉn とし、後(ロ) の距離パルスをｉ(m+n) とする
と、これらに対するＡＤＤ664 の出力データは、前記し
た一般式： Δｓin＝（ｂin−ａin）／２＋［ａi(m+n)−ｂi(m+n)］ｃｏｓΔθin／２ −ＬｓｉｎΔθin／４ ………(3) Δθin＝θi(m+n)−θin ………(4) として表される。以上により、軌道検測車の走行に従っ
て距離パルスｉごとにレールの高低または通り狂い量Δ
ｓが連続して測定される。
方法を説明すると、ＯＧＹ61により検出された傾斜角θ
と、両変位センサ５-1, ５-2よりの変位信号ａ，ｂは、
それぞれＡ／Ｄ変換器63によりデジタル化され、距離パ
ルスｉによりサンプリングされる。サンプリングされた
傾斜角データθi と変位データａi,ｂi は、それぞれ第
１、第２および第３レジスタ641,642,643 に入力して距
離パルスｉにより順次にシフトされる。距離パルスｉの
間隔は距離Ｌ／（２ｍ）であり、各レジスタはｍ段であ
るので、距離Ｌ／２に対するサンプリングデータが順次
に記憶されてシフトされ、出力端子に逐次に出力され
る。第１レジスタ641 よりの傾斜角データθi は位相反
転回路65により符号が反転され、これより距離パルスが
ｍ個分遅れた傾斜角データθi とＡＤＤ661 により加算
され、角度変化量Δθi が出力される。Δθi はｓｉｎ
回路67とｃｏｓ回路68に入力してｓｉｎΔθi とｃｏｓ
Δθi が計算される。ｓｉｎΔθi は乗算回路691 によ
りＬ／４が乗ぜられ、さらに符号が反転されて（−Ｌｓ
ｉｎΔθi ／４）のデータがＡＤＤ664 に入力する。第
２および第３レジスタ642,643 よりの変位データａi,ｂ
i は、それぞれ反転回路65、ＡＤＤ662,663 を経て、乗
算回路692 より（ｂi −ａi ）／２のデータが、乗算回
路694 より（ａim−ｂim）ｃｏｓΔθi ／２のデータが
それぞれ出力されてＡＤＤ664 に入力し、上記の（−Ｌ
ｓｉｎΔθ1 ／４）のデータと加算されて狂い量Δｓi
が出力される。以上において、図３に示すように、任意
の点ｐn,ｒn （０≦ｎ≦ｍ）に対する最初(イ) の距離パ
ルスをｉn とし、後(ロ) の距離パルスをｉ(m+n) とする
と、これらに対するＡＤＤ664 の出力データは、前記し
た一般式： Δｓin＝（ｂin−ａin）／２＋［ａi(m+n)−ｂi(m+n)］ｃｏｓΔθin／２ −ＬｓｉｎΔθin／４ ………(3) Δθin＝θi(m+n)−θin ………(4) として表される。以上により、軌道検測車の走行に従っ
て距離パルスｉごとにレールの高低または通り狂い量Δ
ｓが連続して測定される。
【００１２】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による軌
道狂い測定方式においては、距離間隔Ｌ／２の２個の変
位センサにより、２点同時測定を２回行ってえられる４
個の変位データを合成し、基準線Ｂの角度変化量を補正
して、３点同時測定方式と同様に測定弦長Ｌに対するレ
ールの高低または通り狂い量を求めるもので、また測定
装置は、この２点同時測定方式を軌道検測車に適用し、
その走行に従って距離パルスごとにレールの高低または
通り狂い量を連続して測定するもので、新幹線などにお
ける２台車方式の軌道検測車に寄与するところには大き
いものがある。
道狂い測定方式においては、距離間隔Ｌ／２の２個の変
位センサにより、２点同時測定を２回行ってえられる４
個の変位データを合成し、基準線Ｂの角度変化量を補正
して、３点同時測定方式と同様に測定弦長Ｌに対するレ
ールの高低または通り狂い量を求めるもので、また測定
装置は、この２点同時測定方式を軌道検測車に適用し、
その走行に従って距離パルスごとにレールの高低または
通り狂い量を連続して測定するもので、新幹線などにお
ける２台車方式の軌道検測車に寄与するところには大き
いものがある。
【図１】 この発明の軌道狂い測定方式の測定原理に対
する説明図である。
する説明図である。
【図２】 この発明の軌道狂い測定装置の一実施例にお
けるブロック構成図を示す。
けるブロック構成図を示す。
【図３】 図２に対する補足説明図である。
【図４】 (a) はレール１の変位状態を示す図、(b) は
高低狂いに対する従来の測定方法の説明図である。
高低狂いに対する従来の測定方法の説明図である。
【図５】 (a) は２台車方式の軌道検測車の台車の配置
を示す図、(b) は車体の基準線の角度変化と、平行移動
の説明図である。
を示す図、(b) は車体の基準線の角度変化と、平行移動
の説明図である。
１…レール、２…軌道検測車、２-1, ２-2, ２-3…走行
車輪、３-1, ３-2…台車、４-1, ４-2, ５-1, ５-2…変
位センサ、６…データ処理部、61…光学式ジャイロ（Ｏ
ＧＹ）、62…距離パルス発生器（ＫＰＧ）、63…Ａ／Ｄ
変換器、64…ｍ段シフトレジスタ、641 …第１シフトレ
ジスタ、642 …第２シフトレジスタ、643 …第３シフト
レジスタ、65…位相反転回路、66…加算回路（ＡＤ
Ｄ）、67…ｓｉｎ回路、68…ｃｏｓ回路、69…乗算回
路、ｐ，ｑ，ｒ…測定点、Ｌ…測定弦長、Ｂ…基準線、
θ…基準線の角度。
車輪、３-1, ３-2…台車、４-1, ４-2, ５-1, ５-2…変
位センサ、６…データ処理部、61…光学式ジャイロ（Ｏ
ＧＹ）、62…距離パルス発生器（ＫＰＧ）、63…Ａ／Ｄ
変換器、64…ｍ段シフトレジスタ、641 …第１シフトレ
ジスタ、642 …第２シフトレジスタ、643 …第３シフト
レジスタ、65…位相反転回路、66…加算回路（ＡＤ
Ｄ）、67…ｓｉｎ回路、68…ｃｏｓ回路、69…乗算回
路、ｐ，ｑ，ｒ…測定点、Ｌ…測定弦長、Ｂ…基準線、
θ…基準線の角度。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 俊宏 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上野 善旦 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 伊藤 昌之 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日立電子エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−222110（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−19404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−175713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−145665（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−96002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−33204（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−124803（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】 軌道検測車の２つの台車または軸箱に距
離Ｌ／２の間隔をなして設けられ、該軌道検測車の車体
を基準とするレールの高低または左右の変位を連続して
検出する２個の変位センサと、該検測車の走行車輪の回
転により一定の走行距離ごとに距離パルスを出力する距
離パルス発生器、およびピッチングまたはヨーイングに
よる該車体の傾斜角を検出するジャイロとにより軌道狂
い測定系を構成し、測定弦長Ｌに対応した前記レールの
任意の測定点をｐ，ｑ、その中点を測定点ｒとし、前記
距離パルスによりサンプリングされ、距離Ｌ／２をなす
測定点ｐ，ｒに対して前記２個の変位センサにより同時
に検出された変位データをａ0,ｂ0 、前記検測車の距離
Ｌ／２の走行により、測定点ｒ，ｑに対して同時に検出
された変位データをａ1,ｂ1 とし、前記ジャイロにより
検出され、該測定点ｐ，ｒ、および測定点ｒ，ｑにおけ
る、前記車体の傾斜角θをそれぞれθ0 、θ1 として次
の各式： Δｓ＝（ｂ0 −ａ0)／２＋（ａ1 −ｂ1)ｃｏｓΔθ／２ −ＬｓｉｎΔθ／４ ………(1) Δθ＝θ1 −θ0 ………(2) により、前記測定点ｐ，ｑ間の測定弦長Ｌに対する前記
測定点ｒの高低または通り狂い量Δｓを求めることを特
徴とする、軌道狂い測定方式。 - 【請求項２】 軌道検測車の２つの台車または軸箱に距
離Ｌ／２の間隔をなして設けられ、該軌道検測車の車体
を基準とするレールの高低または左右の変位に対する変
位信号を連続して検出する２個の変位センサと、該検測
車の走行車輪の回転により前記距離Ｌ／２の整数ｍ分の
１の走行距離ごとに距離パルスｉを出力する距離パルス
発生器、およびピッチングまたはヨーイングによる該車
体の傾斜角を検出するジャイロとを具備し、前記２個の
変位センサが出力する変位信号を、前記距離パルスｉに
より同時にサンプリングして検出された変位データａi
とｂi とを、それぞれ逐次に入力して出力するｍ段の第
１シフトレジスタおよび第２シフトレジスタと、前記距
離パルスｉの各サンプリング時点における前記車体の傾
斜角データθi を逐次に入力して出力するｍ段の第３シ
フトレジスタとを設け、距離パルスｉn およびｉ(m+n)
に対して、前記各シフトレジスタが出力する変位データ
（ａin, ｂin）、[ ａi(m+n), ｂi(m+n)］、および前記
傾斜角データ［θin，θi(m+n)］を入力して、次の各
式： Δｓin＝（ｂin−ａin）／２＋［ａi(m+n)−ｂi(m+n)］ｃｏｓΔθin／２ −ＬｓｉｎΔθin／４ ………(3) Δθin＝θi(m+n)−θin ………(4) ０≦ｎ≦ｍ ………(5) により、前記測定弦長Ｌの中心点に対する前記レールの
高低または通り狂い量Δｓinを逐次に計算して出力する
データ処理部を設けて構成されたことを特徴とする、軌
道狂い測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216543A JP2556421B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 軌道狂い測定方式および測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216543A JP2556421B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 軌道狂い測定方式および測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0642948A JPH0642948A (ja) | 1994-02-18 |
| JP2556421B2 true JP2556421B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=16690088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4216543A Expired - Lifetime JP2556421B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 軌道狂い測定方式および測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556421B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3486239B2 (ja) * | 1994-11-11 | 2004-01-13 | 東日本旅客鉄道株式会社 | 軌道狂い測定装置及び方法並びに曲率測定方法 |
| FR2798347B1 (fr) * | 1999-09-09 | 2001-11-30 | Matisa Materiel Ind Sa | Vehicule de mesure de l'etat geometrique d'une voie ferree |
| DE502005003071D1 (de) * | 2004-09-22 | 2008-04-17 | Plasser Bahnbaumasch Franz | Verfahren zum Abtasten einer Gleislage |
| AT519316B1 (de) * | 2016-11-04 | 2019-05-15 | Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh | Gleisbaumaschine mit Gleislagemesssystem |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP4216543A patent/JP2556421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0642948A (ja) | 1994-02-18 |
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