JP2844541B2 - 鉄道レールに沿って移動する部材の横断方向の位置決め方法および装置 - Google Patents
鉄道レールに沿って移動する部材の横断方向の位置決め方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、鉄道軌道のレールに沿って移動される部
材、かつ、とくにレールの非破壊検査に用いられる超音
波変換器用の支持部材を前記レールに対して横断方向に
精密に位置決めする方法および装置に関する。
材、かつ、とくにレールの非破壊検査に用いられる超音
波変換器用の支持部材を前記レールに対して横断方向に
精密に位置決めする方法および装置に関する。
鉄道軌道が受ける歪および動的な荷負荷は長円形割れ
目、水平亀裂、横断方向の亀裂または長さ方向亀裂、星
状割れ目などのようなレール内に内部欠陥を発生させ
る。
目、水平亀裂、横断方向の亀裂または長さ方向亀裂、星
状割れ目などのようなレール内に内部欠陥を発生させ
る。
欠陥のあるレール部分を交換するために、非破壊方法
によって現場または工場でこれらの欠陥を検出できるこ
とが重要である。
によって現場または工場でこれらの欠陥を検出できるこ
とが重要である。
現場または工場でレールの内部状態を非破壊的に検査
するのに最もよく用いられているのは、レールの超音波
試験である。この技法は、レールの頭部に送受信機ある
いは送受信変換器を接触させ、変換器の向きを検出させ
る割れ目の形式に適合させることから成る。
するのに最もよく用いられているのは、レールの超音波
試験である。この技法は、レールの頭部に送受信機ある
いは送受信変換器を接触させ、変換器の向きを検出させ
る割れ目の形式に適合させることから成る。
送信された超音波の受信されたエコーは通常、陰極線
管上で視認される。これらのエコーはさらにグラフ上に
プロットされて、検出された割れ目の形式の１つの位置
決定を可能にさせる。欠陥の解釈も、デジタル計算機に
よって行なうことができ、その印刷器は欠陥個所および
性格の直接の報告を提供する。
管上で視認される。これらのエコーはさらにグラフ上に
プロットされて、検出された割れ目の形式の１つの位置
決定を可能にさせる。欠陥の解釈も、デジタル計算機に
よって行なうことができ、その印刷器は欠陥個所および
性格の直接の報告を提供する。
その場での検査の場合、変換器はレール上を転動する
運搬台上に取り付けられ、かつ水膜を介してレールと超
音波接触状態に維持される。また、レール上を転動する
車輪に装着された変換器を用いることができ、変換器と
転動表面との間の超音波接触が、例えば、米国特許第4,
165,648号に記載されているように車輪内に収納された
液体によって実現されている。
運搬台上に取り付けられ、かつ水膜を介してレールと超
音波接触状態に維持される。また、レール上を転動する
車輪に装着された変換器を用いることができ、変換器と
転動表面との間の超音波接触が、例えば、米国特許第4,
165,648号に記載されているように車輪内に収納された
液体によって実現されている。
使用される変換器およびそれらの位置は、検知する欠
陥の特性によって決定される。この試験中、各変換器は
試験されている鉄道レールに対して常に正確に位置づけ
られていなければならないことが重要である。
陥の特性によって決定される。この試験中、各変換器は
試験されている鉄道レールに対して常に正確に位置づけ
られていなければならないことが重要である。
ゼロを除く或る角度でレールの底部によって反射され
たビームで作用する変換器に対して、前記変換器のレー
ル長さ方向の間隔は、良好に受信されるようにレールの
高さの関数として定めなければならない。レールの比較
的肉厚のレール内芯部の欠陥を検知するのに用いられる
変換器に対しては、精密に実施されなければならないこ
とはレールに対する横断方向の位置である。
たビームで作用する変換器に対して、前記変換器のレー
ル長さ方向の間隔は、良好に受信されるようにレールの
高さの関数として定めなければならない。レールの比較
的肉厚のレール内芯部の欠陥を検知するのに用いられる
変換器に対しては、精密に実施されなければならないこ
とはレールに対する横断方向の位置である。
或る既存の実例では、レールに対する横断方向の位置
決めは、レールの輪郭の横断方向幾何学的基準と考えら
れるレールの頭部の横側面に対して変換器を担持してい
る運搬台に強固に連結された機械的部分を、ジャッキま
たはばねを作用して強制的に押接することによって実施
されている。
決めは、レールの輪郭の横断方向幾何学的基準と考えら
れるレールの頭部の横側面に対して変換器を担持してい
る運搬台に強固に連結された機械的部分を、ジャッキま
たはばねを作用して強制的に押接することによって実施
されている。
これらの実施方法は、レールの頭部の破壊によるレー
ルの横断方向の摩損またはレールの横幅の程度が相違す
ることと同様に、用いられるレールの形式が異なること
によって、レールの頭部の幅が相違することに関連する
重要な欠点をもっている。従って変換器はその位置決め
が不良となって、良好な品質試験が保証できない。
ルの横断方向の摩損またはレールの横幅の程度が相違す
ることと同様に、用いられるレールの形式が異なること
によって、レールの頭部の幅が相違することに関連する
重要な欠点をもっている。従って変換器はその位置決め
が不良となって、良好な品質試験が保証できない。
或る実例では、変換器の横断および長さ方向の位置決
めに対して手操作による制御が用いられている。しか
し、これらの装置は、これらの制御がレールの頭部の目
視観測をもとにして実施されるのでその結果は近似的と
ならざるを得ず、かつ試験車輌の所与の移動速度の点か
ら実施できない。米国特許第4,044,594号には１つの車
輌内に配設された唯一の変換器によるレール試験装置が
開示されているが、この装置はレール表面の不規則性に
起因する車輌の横方向および角度変化を修正するために
複雑な調整システムを必要とする。このような装置は、
比較的早い速度では有効に作用できない。
めに対して手操作による制御が用いられている。しか
し、これらの装置は、これらの制御がレールの頭部の目
視観測をもとにして実施されるのでその結果は近似的と
ならざるを得ず、かつ試験車輌の所与の移動速度の点か
ら実施できない。米国特許第4,044,594号には１つの車
輌内に配設された唯一の変換器によるレール試験装置が
開示されているが、この装置はレール表面の不規則性に
起因する車輌の横方向および角度変化を修正するために
複雑な調整システムを必要とする。このような装置は、
比較的早い速度では有効に作用できない。
公告されたヨーロッパ特許出願第160,591号には、レ
ール上を滑動しかつレールと超音波接触している超音波
変換器によってレールを試験する方法および装置が開示
され、この装置によれば、少くとも１つの変換器の位置
がレールの底部の下面によって反射された超音波ビーム
の強度変化によって制御されている。この文書によれ
ば、鉄道軌跡に対して前記変換器の横断方向位置と同様
に長さ方向位置の制御も可能である。
ール上を滑動しかつレールと超音波接触している超音波
変換器によってレールを試験する方法および装置が開示
され、この装置によれば、少くとも１つの変換器の位置
がレールの底部の下面によって反射された超音波ビーム
の強度変化によって制御されている。この文書によれ
ば、鉄道軌跡に対して前記変換器の横断方向位置と同様
に長さ方向位置の制御も可能である。
米国特許第4,235,112号には、レールに沿って検出装
置が移動するときレール上で自動的に中心合わせされる
レール欠陥検出装置のセンサを含む横断方向に可動な超
音波変換器が開示されている。このセンサは超音波エネ
ルギを発生しかつ受信する変換器の各側に配置された一
対の超音波受信変換器を含む。レールの底部の下面によ
って反射された超音波のビームにより受信変換器によっ
て提供された信号は、比較されかつ信号間の差があれば
それがレールに対するセンサの横断方向位置を制御する
のに用いられる。
置が移動するときレール上で自動的に中心合わせされる
レール欠陥検出装置のセンサを含む横断方向に可動な超
音波変換器が開示されている。このセンサは超音波エネ
ルギを発生しかつ受信する変換器の各側に配置された一
対の超音波受信変換器を含む。レールの底部の下面によ
って反射された超音波のビームにより受信変換器によっ
て提供された信号は、比較されかつ信号間の差があれば
それがレールに対するセンサの横断方向位置を制御する
のに用いられる。
ゆえに、米国特許第4,044,594号、同第4,235,112号お
よびヨーロッパ特許第160,591号は、レールの底部の下
面上の１つまたは２つの超音波ビームの反射を使用する
ことを提案している。これらの特許は、反射された超音
波ビームの強度またはエネルギの測定を基礎としてお
り、これは信頼性に欠ける。事実、これら超音波反射ビ
ームのエネルギは、例えば亀裂または末端きずのような
レールの内芯部およびその底部にあらわれた欠陥によっ
て変更されかつ動揺される。さらに、レール底部の下面
は、常に多かれ少なかれ腐蝕されかつ錆びが生じ、腐蝕
はさらに反射された超音波ビームの強度変化を起こさせ
る。ゆえに、これらの既存の装置は、レールの頭部に対
する変換器の長さ方向または横断方向の最適位置を精密
にかつ自動的に位置決めすることができないから、これ
らの方法によってレールの超音波試験の結果は誤差を伴
うことになる。
よびヨーロッパ特許第160,591号は、レールの底部の下
面上の１つまたは２つの超音波ビームの反射を使用する
ことを提案している。これらの特許は、反射された超音
波ビームの強度またはエネルギの測定を基礎としてお
り、これは信頼性に欠ける。事実、これら超音波反射ビ
ームのエネルギは、例えば亀裂または末端きずのような
レールの内芯部およびその底部にあらわれた欠陥によっ
て変更されかつ動揺される。さらに、レール底部の下面
は、常に多かれ少なかれ腐蝕されかつ錆びが生じ、腐蝕
はさらに反射された超音波ビームの強度変化を起こさせ
る。ゆえに、これらの既存の装置は、レールの頭部に対
する変換器の長さ方向または横断方向の最適位置を精密
にかつ自動的に位置決めすることができないから、これ
らの方法によってレールの超音波試験の結果は誤差を伴
うことになる。
フランス国特許出願第7,312,661号、西ドイツ国特許
出願第3,227,130号およびフランス国特許第7,233,516号
それぞれの文献から、チューブの長さ方向溶接部の試
験、または加工された加工物内の欠陥の検出用の超音波
式非破壊試験および装置を知ることができる。これらの
装置はすべて、変換器の位置制御用の反射された超音波
の強度を用いる結果として上記の欠点を受ける。さらに
これらの文献は変換器の位置制御用として試験される部
品の外側によって反射された超音波ビームを用いてい
る。もちろん、これは、試験されるレールの上方転動表
面は不規則に摩損しかつ基準面としては使用できないか
ら、レールの試験には適用できない。
出願第3,227,130号およびフランス国特許第7,233,516号
それぞれの文献から、チューブの長さ方向溶接部の試
験、または加工された加工物内の欠陥の検出用の超音波
式非破壊試験および装置を知ることができる。これらの
装置はすべて、変換器の位置制御用の反射された超音波
の強度を用いる結果として上記の欠点を受ける。さらに
これらの文献は変換器の位置制御用として試験される部
品の外側によって反射された超音波ビームを用いてい
る。もちろん、これは、試験されるレールの上方転動表
面は不規則に摩損しかつ基準面としては使用できないか
ら、レールの試験には適用できない。
レール軌道に沿って移動される部材をレールに対して
精密に横断方向に位置づけるのに必要な他の可能な適用
が存在し、この部材は測定装置、試験装置または再整形
装置を担持している。
精密に横断方向に位置づけるのに必要な他の可能な適用
が存在し、この部材は測定装置、試験装置または再整形
装置を担持している。
これらすべての実例に対し、本発明は遭遇した課題へ
の解決をもたらす。
の解決をもたらす。
本発明による方法および装置は、レールの軸線に対し
てレールに沿って移動される部材の位置決め、とくに横
断方向の位置決めの制御が反射された超音波ビームの強
度およびレールの内芯の欠陥あるいはレールの底部の下
面の腐蝕とは無関係に、既述の欠陥に解決手段を提供す
る。
てレールに沿って移動される部材の位置決め、とくに横
断方向の位置決めの制御が反射された超音波ビームの強
度およびレールの内芯の欠陥あるいはレールの底部の下
面の腐蝕とは無関係に、既述の欠陥に解決手段を提供す
る。
上記課題を解決するために、本発明に依れば、鉄道軌
跡のレールの対称面に対して前記レールの横断方向に沿
って配置された部材の位置決め方法であって、前記レー
ルの頭部を通ってレールの継目板と実質的に垂直な２つ
の超音波ビームを送信し、前記継目板によって反射され
たこれらのビームのエコーを受信し、前記２つの超音波
ビームの発信とそれぞれのビームに対するそのエコーを
受信との間の時間差の関数としては調整信号を形成し、
さらに、前記調整信号に基づいて、前記部材の横断方向
の位置決めの制御信号を算出することを特徴とする鉄道
軌道レールの横断方向に沿って移動する部材の位置決め
方法が提供される。
跡のレールの対称面に対して前記レールの横断方向に沿
って配置された部材の位置決め方法であって、前記レー
ルの頭部を通ってレールの継目板と実質的に垂直な２つ
の超音波ビームを送信し、前記継目板によって反射され
たこれらのビームのエコーを受信し、前記２つの超音波
ビームの発信とそれぞれのビームに対するそのエコーを
受信との間の時間差の関数としては調整信号を形成し、
さらに、前記調整信号に基づいて、前記部材の横断方向
の位置決めの制御信号を算出することを特徴とする鉄道
軌道レールの横断方向に沿って移動する部材の位置決め
方法が提供される。
また、同時に、本発明に依れば、上記課題は、レール
の長さ方向軸線に対し横断方向に移動可能な支持部材を
具備されたレール上を転動しかつレールと超音波接触す
る制御変換器を担持している案内運搬台と、支持部材の
レールに対して横断方向に支持部材を移動する装置とを
含み、前記制御変換器が、レールと超音波接触している
相互間に１つの角度を形成している２つの受信変換器を
含み、レールの頭部を通ってそれらのエコーが反射され
る継目板に対して実質的に垂直な放射ビームが前記送受
信変換器によって受信され、これと同時に、２つの超音
波ビームの受信からビームの送信を区分する進行時間差
の関数である信号に応答して支持部材の移動装置を制御
する調整ループを具備しており、前記調整ループが、基
準値を導入する加算器に給送する進行時間差（Δｔ）に
対応する信号を送信しかつ制御信号〔ｆ（ｘ）＋Δｔ〕
を送信する比較器を含むことを特徴とする鉄道軌道のレ
ール対称面に対して該レールの横断方向に沿って配置さ
れた部材の位置決め装置を提供する事によっても解決さ
れる。
の長さ方向軸線に対し横断方向に移動可能な支持部材を
具備されたレール上を転動しかつレールと超音波接触す
る制御変換器を担持している案内運搬台と、支持部材の
レールに対して横断方向に支持部材を移動する装置とを
含み、前記制御変換器が、レールと超音波接触している
相互間に１つの角度を形成している２つの受信変換器を
含み、レールの頭部を通ってそれらのエコーが反射され
る継目板に対して実質的に垂直な放射ビームが前記送受
信変換器によって受信され、これと同時に、２つの超音
波ビームの受信からビームの送信を区分する進行時間差
の関数である信号に応答して支持部材の移動装置を制御
する調整ループを具備しており、前記調整ループが、基
準値を導入する加算器に給送する進行時間差（Δｔ）に
対応する信号を送信しかつ制御信号〔ｆ（ｘ）＋Δｔ〕
を送信する比較器を含むことを特徴とする鉄道軌道のレ
ール対称面に対して該レールの横断方向に沿って配置さ
れた部材の位置決め装置を提供する事によっても解決さ
れる。
附図は、本発明による鉄道軌道のレールの試験変換器
の横断方向の位置決め方法および装置の実施例の図解を
示す。
の横断方向の位置決め方法および装置の実施例の図解を
示す。
レールの長さ方向軸線、以下において縦軸線という、
に対して横方向に、前記レールの例えば超音波試験用変
換器を担持する前記レールに沿って移動される部材を位
置づける本願に係る方法は、レールの試験用変換器を担
持する支持部材上に、レールの縦軸線に対する前記支持
部材の横方向位置の制御変換器を組み付けることを含
む。この制御変換器は２つの送信−受信変換器で構成さ
れ、これらの変換器は相互間で１つの角を形成しかつレ
ールの転動表面上を滑動するパッド内に配置されかつ例
えば水膜によってレールの該表面と超音波接触状態に設
定されている。これらの送信−受信変換器は、それぞれ
それらから反射されるレールの各継ぎ目板にほぼ垂直
に、間欠的な超音波またはパルス列のビームを送信す
る。ここにおいて、作業者はビームまたは超音波パルス
それぞれの進行時間、すなわち実際には対応する継ぎ目
板への各前記変換器の距離を測定するが、この場合、鋼
材内での超音波の伝播速度は既知とする。
に対して横方向に、前記レールの例えば超音波試験用変
換器を担持する前記レールに沿って移動される部材を位
置づける本願に係る方法は、レールの試験用変換器を担
持する支持部材上に、レールの縦軸線に対する前記支持
部材の横方向位置の制御変換器を組み付けることを含
む。この制御変換器は２つの送信−受信変換器で構成さ
れ、これらの変換器は相互間で１つの角を形成しかつレ
ールの転動表面上を滑動するパッド内に配置されかつ例
えば水膜によってレールの該表面と超音波接触状態に設
定されている。これらの送信−受信変換器は、それぞれ
それらから反射されるレールの各継ぎ目板にほぼ垂直
に、間欠的な超音波またはパルス列のビームを送信す
る。ここにおいて、作業者はビームまたは超音波パルス
それぞれの進行時間、すなわち実際には対応する継ぎ目
板への各前記変換器の距離を測定するが、この場合、鋼
材内での超音波の伝播速度は既知とする。
これらの超音波ビームは連続したパルス列によって構
成され、従って支持部材がレールに沿って連続的に移動
されるとパルスが間欠的に表わされる。測定に際して、
支持部材がレール上に静止すると、これらのビームは１
つのパルスのみを発生することになる。さらに、これら
のビームは、各々のパルスが全体的に同時発信するよう
に同期されている。
成され、従って支持部材がレールに沿って連続的に移動
されるとパルスが間欠的に表わされる。測定に際して、
支持部材がレール上に静止すると、これらのビームは１
つのパルスのみを発生することになる。さらに、これら
のビームは、各々のパルスが全体的に同時発信するよう
に同期されている。
さらに、第１のビームの１つのパルスからそのエコー
の受信波形を分離して送受信時間間隔を測定し、次いで
第２のビームの１つのパルスとその対応するエコーとの
送受信時間間隔が測定され、最後に、それらの時間間隔
が相互に比較される。
の受信波形を分離して送受信時間間隔を測定し、次いで
第２のビームの１つのパルスとその対応するエコーとの
送受信時間間隔が測定され、最後に、それらの時間間隔
が相互に比較される。
さらに、これら２つのビームの時間間隔の差である進
行時間の差から、これらの測定距離の差を算出するので
あるが、これはまた、変換器または変換器支持部材の側
部位置決め装置用の制御信号の設定にも用いられる。
行時間の差から、これらの測定距離の差を算出するので
あるが、これはまた、変換器または変換器支持部材の側
部位置決め装置用の制御信号の設定にも用いられる。
このようにして、この測定方法はこれらのビームのエ
ネルギまたは強さに関しては独立しており、従って、レ
ールの底部の欠陥と同様にレールの内部欠陥に関しても
無関係であるから本明細書の序文で述べられた既存のシ
ステムのすべての欠陥を無くすことができ、とりわけレ
ールの底部の欠陥に関しては、超音波ビームの反射対象
物とはならないからである。
ネルギまたは強さに関しては独立しており、従って、レ
ールの底部の欠陥と同様にレールの内部欠陥に関しても
無関係であるから本明細書の序文で述べられた既存のシ
ステムのすべての欠陥を無くすことができ、とりわけレ
ールの底部の欠陥に関しては、超音波ビームの反射対象
物とはならないからである。
変換器の側部位置に関する上記した制御方法は、さら
に以下の利点を有している。
に以下の利点を有している。
超音波信号はまたビームは、鋼（レール）内でのそれ
らの移動距離が短かいので、それに伴う減衰量は極めて
僅かである。すなわち、レール頭部の厚さを通過するの
みであるので、従来の装置の場合のように中心部まで含
んだレールの全高は通過しない事に起因するためであ
る。
らの移動距離が短かいので、それに伴う減衰量は極めて
僅かである。すなわち、レール頭部の厚さを通過するの
みであるので、従来の装置の場合のように中心部まで含
んだレールの全高は通過しない事に起因するためであ
る。
経験によれば、継ぎ目板は摩損や腐蝕を受けないか
ら、特に変形された表面をもたないことは明らかであ
る。ゆえに、これらの表面上での反射は良好でありかつ
レールのすべての点においてほぼ一定である。
ら、特に変形された表面をもたないことは明らかであ
る。ゆえに、これらの表面上での反射は良好でありかつ
レールのすべての点においてほぼ一定である。
さらに、継ぎ目板の傾斜は、レールの形式に係らず実
質的に同一であるから、同一の制御変換器、すなわち相
互間で或る角度を形成する２つの送信−受信変換器が任
意の形式のレールに使用できる。
質的に同一であるから、同一の制御変換器、すなわち相
互間で或る角度を形成する２つの送信−受信変換器が任
意の形式のレールに使用できる。
変換器の中心合わせはレールの対称軸線上で行なうこ
とができるが、また前記対称軸線と平行に延びる直線上
でゼロでない１つの基準値を導入することによっても実
施できる。よってこれらの変換器はレールの対称面内に
位置させることができるばかりでなく、対称面と平行で
これから横方向に移動された平面内にも位置させること
ができ、これはレール頭部の或る区域の試験用として有
効、さらには必要であろう。
とができるが、また前記対称軸線と平行に延びる直線上
でゼロでない１つの基準値を導入することによっても実
施できる。よってこれらの変換器はレールの対称面内に
位置させることができるばかりでなく、対称面と平行で
これから横方向に移動された平面内にも位置させること
ができ、これはレール頭部の或る区域の試験用として有
効、さらには必要であろう。
−差異を利用するこの測定方法は、超音波ビームの進行
時間の絶対値によって影響されず、従ってレール頭部の
摩損あるいは厚さと無関係である。
時間の絶対値によって影響されず、従ってレール頭部の
摩損あるいは厚さと無関係である。
−制御変換器によって送信された超音波ビームはわずか
に末広がり状となるから、レールの対称面と垂直な平
行、すなわちレールの転動面と平行な平面に対して継ぎ
目板によって形成された僅かな角度偏差はこの測定結果
には影響しない。
に末広がり状となるから、レールの対称面と垂直な平
行、すなわちレールの転動面と平行な平面に対して継ぎ
目板によって形成された僅かな角度偏差はこの測定結果
には影響しない。
第１図ないし第３図は、上述の位置決め方法の原理を
示す。
示す。
第１図において、レールの頭部２の転動表面上を滑動
する変換器の支持部材１が示されている。この支持部材
１は２つの送信−受信超音波変換器3,4から成る制御変
換器を担持し、これらの変換器は相互間で実際上180゜
−２αに等しい角を形成しており、ここにαは継ぎ目板
５がレールの転動表面となす角をあらわす。
する変換器の支持部材１が示されている。この支持部材
１は２つの送信−受信超音波変換器3,4から成る制御変
換器を担持し、これらの変換器は相互間で実際上180゜
−２αに等しい角を形成しており、ここにαは継ぎ目板
５がレールの転動表面となす角をあらわす。
この図形において、支持部材１、従って制御変換器3,
4はレール２の軸線または対称面Ｔ上に中心を置いてい
るから、各変換器3,4のビームが進行する距離、すなわ
ち一方において距離ABA、および他方においてCDCは等し
い。これらの距離を進むのに要する時間も等しく、それ
らの差は存在しない。この場合に、もし支持部材１の位
置制御装置の基準値もゼロであれば、これらの変換器は
正しく位置決めされていることになる。
4はレール２の軸線または対称面Ｔ上に中心を置いてい
るから、各変換器3,4のビームが進行する距離、すなわ
ち一方において距離ABA、および他方においてCDCは等し
い。これらの距離を進むのに要する時間も等しく、それ
らの差は存在しない。この場合に、もし支持部材１の位
置制御装置の基準値もゼロであれば、これらの変換器は
正しく位置決めされていることになる。
第２図は、レール２の転動面と平行な支持部材１の移
動値「ｄ」の影響を示す。
動値「ｄ」の影響を示す。
距離ABはA1B1となり、すなわち、GB1＋GA1＝AB＋G
A1、また、距離CDはC1D1となり、すなわち、CD−CHとな
り、ここに、GA1＝CH＝ｄ・sinαである。
A1、また、距離CDはC1D1となり、すなわち、CD−CHとな
り、ここに、GA1＝CH＝ｄ・sinαである。
よって、一方のビームの往復伝播距離は、A1B1＋B1A1
＝2AB＋２・ｄ・sinα、また他方のビームに対してはC1
D1＋D1C1＝2CD−２・ｄ・sinαに等しい。
＝2AB＋２・ｄ・sinα、また他方のビームに対してはC1
D1＋D1C1＝2CD−２・ｄ・sinαに等しい。
２つの伝播距離の差は、従って、 δ＝2AB＋2d・sinα−（2CD−２・ｄ・sinα） しかるに、AB＝CDであるからδ＝４・ｄ・sinα、これ
に伴なう時間差はΔｔ＝４・ｄ・sinα/V、ここにＶは
レール鋼中での超音波の進行速度である。
に伴なう時間差はΔｔ＝４・ｄ・sinα/V、ここにＶは
レール鋼中での超音波の進行速度である。
この時間差信号Δｔが、この場合支持部材１の所望位
置の関数として定められた基準値と比較されて位置決め
制御装置の制御信号を発生する。
置の関数として定められた基準値と比較されて位置決め
制御装置の制御信号を発生する。
第３図は、左方への値「Ｘ」（マイナス「Ｘ」）だけ
支持部材１中心から移動された場合を示す。この場合、
L1はL2より小さく、その差δ＝L1−L2は負となりかつΔ
ｔも負となる。従って、レールの対称面Ｔの当該側に、
支持部材１の軸線が信号Δｔまたはδの符号に従って位
置されることが分かる。
支持部材１中心から移動された場合を示す。この場合、
L1はL2より小さく、その差δ＝L1−L2は負となりかつΔ
ｔも負となる。従って、レールの対称面Ｔの当該側に、
支持部材１の軸線が信号Δｔまたはδの符号に従って位
置されることが分かる。
この図において、さらに、厚さが減じたレール頭部の
摩耗量「Ｕ」は、測定、従って支持部材１の位置決めま
た心合わせには影響しない。事実、第１のビームの進行
量はBB2の２倍だけ、また第２のビーム進行量はDD2の２
倍だけ減少される。BB2とDD2は等しいから、これらのビ
ームの進行距離、および進行時間は不変のままである。
摩耗量「Ｕ」は、測定、従って支持部材１の位置決めま
た心合わせには影響しない。事実、第１のビームの進行
量はBB2の２倍だけ、また第２のビーム進行量はDD2の２
倍だけ減少される。BB2とDD2は等しいから、これらのビ
ームの進行距離、および進行時間は不変のままである。
第７図は、時間の関数として、変換器3,4によって送
信されたパルスE1,E2、および、距離L1とL2の長さによ
って左右される時間t1およびt2それぞれ経過後のこれら
のパルスのエコーR1,R2を示す線図である。
信されたパルスE1,E2、および、距離L1とL2の長さによ
って左右される時間t1およびt2それぞれ経過後のこれら
のパルスのエコーR1,R2を示す線図である。
この図から、エコーＲのエネルギまたは強さは送信さ
れたパルスの１つよりもその振幅は小さいが、これらの
エネルギレベルには全く制約されない時間t1,t2の測定
には影響しない。
れたパルスの１つよりもその振幅は小さいが、これらの
エネルギレベルには全く制約されない時間t1,t2の測定
には影響しない。
第６図は、レール２の頭部の軸線に関して支持部材１
の制御および位置決め装置のブロック線図を示す。
の制御および位置決め装置のブロック線図を示す。
支持部材１はレール２と超音波接触している制御変換
器3,4を担持している。
器3,4を担持している。
長さL1およびL2は、変換器3,4によって送信されかつ
受信された超音波の進行距離の1/2をあらわす。
受信された超音波の進行距離の1/2をあらわす。
時間基準Ｂと組み合わされたこの送信−受信制御変換
器3,4は、パルスE1,E2と変換器3,4のこれらのパルスの
エコーR1,R2の受信とを区分する時間t1,t2を決定でき
る。これらの時間t1,t2は比較器６内で比較されてΔｔ
＝t1−t2の信号を発する。この信号Δｔは加算器７を介
して基準信号Ｘに加算されて、支持部材１の位置決め用
の制御信号（Ｘ＋Δｔ）を送信する。この制御信号（Ｘ
＋Δｔ）の絶対値比較器８内の閾値Ｓと比較されて、制
御信号の絶対値がもし、特定の作用状態、レールの状
況、測定速度および例えば支持部材１の移動に対する機
械的および液圧回路の共振などの関数として予め定めた
閾値より大きければ、その場合にのみ調節信号Ｑを送信
する。この調節信号Ｑは、増幅器９によって増幅され、
その出力がサーボバルブ10を制御して、一方において支
持部材１に固着されかつ他方において、レール上を転動
しかつ支持部材１を運搬する運搬台18に担持されたフレ
ーム17と固着された複動ジャッキ11を制御する。
器3,4は、パルスE1,E2と変換器3,4のこれらのパルスの
エコーR1,R2の受信とを区分する時間t1,t2を決定でき
る。これらの時間t1,t2は比較器６内で比較されてΔｔ
＝t1−t2の信号を発する。この信号Δｔは加算器７を介
して基準信号Ｘに加算されて、支持部材１の位置決め用
の制御信号（Ｘ＋Δｔ）を送信する。この制御信号（Ｘ
＋Δｔ）の絶対値比較器８内の閾値Ｓと比較されて、制
御信号の絶対値がもし、特定の作用状態、レールの状
況、測定速度および例えば支持部材１の移動に対する機
械的および液圧回路の共振などの関数として予め定めた
閾値より大きければ、その場合にのみ調節信号Ｑを送信
する。この調節信号Ｑは、増幅器９によって増幅され、
その出力がサーボバルブ10を制御して、一方において支
持部材１に固着されかつ他方において、レール上を転動
しかつ支持部材１を運搬する運搬台18に担持されたフレ
ーム17と固着された複動ジャッキ11を制御する。
さらに、表示器14に接続された線形移動量センサ13
は、支持部材１のこれを担持するフレーム17に対する横
方向位置を調査することができる。これにより、作用の
開始に際して変換器の急速な心出しを許しかつ変換器の
接触が無くなったのち、作用中の再心出しを有利にす
る。ビデオスクリーン15は調整ループとその種々の要素
の良好な作用を追従させる。
は、支持部材１のこれを担持するフレーム17に対する横
方向位置を調査することができる。これにより、作用の
開始に際して変換器の急速な心出しを許しかつ変換器の
接触が無くなったのち、作用中の再心出しを有利にす
る。ビデオスクリーン15は調整ループとその種々の要素
の良好な作用を追従させる。
第４図および第５図は、本発明による作業場における
敷設レールまたはレール本体の超音波試験変換器の精密
位置決め装置の一特定実施例の概説図を示す。支持部材
１は、上述のように相互間で所定角度を形成している２
つの送受信変換器から成る制御変換器3,4、およびレー
ルの試験変換器14,15を担持している。この支持部材１
は、レール２の対称面Ｔと垂直方向に沿って配置されか
つ２つの複動ジャッキ19,20によって案内運搬台18に対
する高さが移動できるフレーム17に取り付けられたロッ
ド16上を滑動可能に取り付けられている。案内運搬台18
にはレール２上を転動するフランジ付きローラ21が具備
されている。
敷設レールまたはレール本体の超音波試験変換器の精密
位置決め装置の一特定実施例の概説図を示す。支持部材
１は、上述のように相互間で所定角度を形成している２
つの送受信変換器から成る制御変換器3,4、およびレー
ルの試験変換器14,15を担持している。この支持部材１
は、レール２の対称面Ｔと垂直方向に沿って配置されか
つ２つの複動ジャッキ19,20によって案内運搬台18に対
する高さが移動できるフレーム17に取り付けられたロッ
ド16上を滑動可能に取り付けられている。案内運搬台18
にはレール２上を転動するフランジ付きローラ21が具備
されている。
サーボバルブ10によって制御される線形移動量センサ
13を含むジャッキ11は、支持部材１をロッド16に沿って
移動させることができる。運搬台18に固着されたケーシ
ング22は、電子部品および第６図について述べられた装
置への圧力流体の供給手段を収容し、調査スクリーン15
および表示器14は、運搬台18が鉄道軌条に沿って牽引さ
れる鉄道車輌の駆動室内に配設されている。
13を含むジャッキ11は、支持部材１をロッド16に沿って
移動させることができる。運搬台18に固着されたケーシ
ング22は、電子部品および第６図について述べられた装
置への圧力流体の供給手段を収容し、調査スクリーン15
および表示器14は、運搬台18が鉄道軌条に沿って牽引さ
れる鉄道車輌の駆動室内に配設されている。
もちろん、このような装置の機械的実施手段としての
多数の変換態様が本発明の特許請求の範囲および精神な
らびに上述の調整方法から逸脱せずに実現できる。
多数の変換態様が本発明の特許請求の範囲および精神な
らびに上述の調整方法から逸脱せずに実現できる。
とくに、支持部材１は、レールの長さ方向および横方
向輪郭を測定する機械的探知手段、再輪郭形成工具、あ
るいはレールに対して運搬台を横方向に精密に位置づけ
る正しく作用させるその他の要素を担持することができ
る。
向輪郭を測定する機械的探知手段、再輪郭形成工具、あ
るいはレールに対して運搬台を横方向に精密に位置づけ
る正しく作用させるその他の要素を担持することができ
る。
前述のように、本発明はレール再生工場におけると同
様に、敷設された軌道上においても用いることができ
る。
様に、敷設された軌道上においても用いることができ
る。
第１図は、レールの対称軸線上に中心を置く制御変換
器、 第２図は、制御変換器のレール頭部の軸線に対する横移
動量「ｄ」の影響、 第３図は、レール頭部の軸線に対し左方への値「Ｘ」を
移動された制御変換器、 第４図は、本発明による変換器位置決め装置を具備した
変換器の搬送移動台の横側面図、 第５図は、第４図の線Ａ−Ａに沿った断面図、第６図
は、本発明による制御装置の構成ブロック図、および 第７図は、制御変換器の送信パルス「Ｅ」および受信パ
ルス「Ｒ」を時間「ｔ」の関数として示した線図であ
る。 図中の符号、 １……変換器支持部材、２……レール頭部、3,4……制
御変換器、 ５……継ぎ目板、６……比較器、７……加算器、 ８……比較器、９……増幅器、10……サーボ弁、 11……複動ジャッキ、13……線形移動量センサ、14……
表示器、 15……ビデオスクリーン、16……ロッド、17……フレー
ム、 18……案内運搬台、19,20……複動シャッキ、21……ロ
ーラ、 22……ケーシング、Ａ−Ａ……対称軸線、ａ……エネル
ギレベル、 を各々示す。
器、 第２図は、制御変換器のレール頭部の軸線に対する横移
動量「ｄ」の影響、 第３図は、レール頭部の軸線に対し左方への値「Ｘ」を
移動された制御変換器、 第４図は、本発明による変換器位置決め装置を具備した
変換器の搬送移動台の横側面図、 第５図は、第４図の線Ａ−Ａに沿った断面図、第６図
は、本発明による制御装置の構成ブロック図、および 第７図は、制御変換器の送信パルス「Ｅ」および受信パ
ルス「Ｒ」を時間「ｔ」の関数として示した線図であ
る。 図中の符号、 １……変換器支持部材、２……レール頭部、3,4……制
御変換器、 ５……継ぎ目板、６……比較器、７……加算器、 ８……比較器、９……増幅器、10……サーボ弁、 11……複動ジャッキ、13……線形移動量センサ、14……
表示器、 15……ビデオスクリーン、16……ロッド、17……フレー
ム、 18……案内運搬台、19,20……複動シャッキ、21……ロ
ーラ、 22……ケーシング、Ａ−Ａ……対称軸線、ａ……エネル
ギレベル、 を各々示す。
Claims (9)
- 【請求項１】鉄道軌道のレールの対称面に対して前記レ
ールの横断方向に沿って配置された部材の位置決め方法
であって、 前記レールの頭部を通ってレールの継目板と実質的に垂
直な２つの超音波ビームを送信し、前記継目板によって
反射されたこれらのビームのエコーを受信し、 前記２つの超音波ビームの発信とそれぞれのビームに対
するそのエコーを受信との間の時間差の関数として調整
信号を形成し、 さらに、前記調整信号に基づいて、前記部材の横断方向
の位置決めの制御信号を算出することを特徴とする鉄道
軌道レールの横断方向に沿って移動する部材の位置決め
方法。 - 【請求項２】２つのビームの発信とそれらのビームのエ
コーとの間の時間差に比例する信号を基準値と比較して
制御信号を形成することを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】制御信号が、調整信号または基準値とのそ
の比較値が予め定めた閾値より大きい場合にのみ送信さ
れることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】レールの対称面上に中心合わせするため
に、少くとも１つの超音波試験変換基が該レールに用い
られることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
項に記載の方法。 - 【請求項５】各超音波ビームがパルス列から成ることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項６】超音波パルス列が同期されていることを特
徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】レールの長さ方向軸線に対し横断方向に移
動可能な支持部材を具備されたレール上を転動しかつレ
ールと超音波接触する制御変換器を担持している案内運
搬台と、支持部材のレールに対して横断方向に支持部材
を移動する装置とを含み、 前記制御変換器が、レールと超音波接触している相互間
に１つの角度を形成している２つの送受信変換器を含
み、 レールの頭部を通ってそれらのエコーが反射される継目
板に対して実質的に垂直な放射ビームが前記送受信変換
器によって受信され、 これと同時に、２つの超音波ビームの受信からビームの
送信を区分する進行時間差の関数である信号に応答して
支持部材の移動装置を制御する調整ループを具備してお
り、 前記調整ループが、基準値を導入する加算器に給送する
進行時間差（Δｔ）に対応する信号を送信しかつ制御信
号〔ｆ（ｘ）＋Δｔ〕を送信する比較器を含む ことを特徴とする鉄道軌道のレールの対称面に対して該
レールの横断方向に沿って配置された部材の位置決め装
置。 - 【請求項８】支持部材がレールを試験するための超音波
変換器を担持していることを特徴とする請求項７に記載
の装置。 - 【請求項９】調整ループが、制御信号が予め定めた閾値
よりも小さい限り、制御信号を取り消す別の抑止装置を
含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH4677/88 | 1988-12-19 | ||
| CH4677/88A CH677973A5 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02225702A JPH02225702A (ja) | 1990-09-07 |
| JP2844541B2 true JP2844541B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=4280550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1326191A Expired - Lifetime JP2844541B2 (ja) | 1988-12-19 | 1989-12-18 | 鉄道レールに沿って移動する部材の横断方向の位置決め方法および装置 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5020371A (ja) |
| EP (1) | EP0374395B1 (ja) |
| JP (1) | JP2844541B2 (ja) |
| AT (1) | ATE107417T1 (ja) |
| AU (1) | AU621939B2 (ja) |
| CA (1) | CA2000550C (ja) |
| CH (1) | CH677973A5 (ja) |
| DE (2) | DE374395T1 (ja) |
| ES (1) | ES2015509A4 (ja) |
| GR (1) | GR900300113T1 (ja) |
| HK (1) | HK1003580A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA898000B (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH680597A5 (ja) * | 1989-08-28 | 1992-09-30 | Speno International | |
| US5386727A (en) * | 1992-06-02 | 1995-02-07 | Herzog Contracting Corporation | Dynamic rail longitudinal stress measuring system |
| US5341683A (en) * | 1992-06-02 | 1994-08-30 | Searle Donald S | Dynamic rail longitudinal stress measuring system |
| US5419196A (en) * | 1993-03-19 | 1995-05-30 | Pandrol Jackson Technologies, Inc. | Ultrasonic side-looker for rail head flaw detection |
| CH688654A5 (fr) * | 1993-05-21 | 1997-12-31 | Speno International | Dispositif de fixation d'une meule lapidaire sur l'axe d'un moteur d'une unité de meulage d'un rail de chemin de fer. |
| US6055862A (en) * | 1996-06-10 | 2000-05-02 | Herzog Services, Inc. | Method of and an apparatus for detecting, identifying and recording the location of defects in a railway rail |
| CH690851A5 (fr) * | 1996-11-25 | 2001-02-15 | Speno Internat S A | Dispositif de mesure des défauts internes d'un rail par ultrasons. |
| WO2001050097A2 (en) * | 2000-01-05 | 2001-07-12 | Harsco Corporation | Automatic carriage alignment |
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| WO2012074997A1 (en) | 2010-11-29 | 2012-06-07 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | System and method for ultrasonically evaluating structural properties |
| RU2444008C1 (ru) * | 2010-11-30 | 2012-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта" | Способ контроля рельсовой накладки |
| RU2466386C1 (ru) * | 2011-04-25 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Способ оценки дефекта в головке рельса |
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