JP2967037B2 - レール締結装置の緩み検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄道のレールを枕木
に締付け固定するレール締結装置の緩みを検出する装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道のレール締結装置として、図６に示
すように、板バネをクリップ状に折り曲げて形成した押
え部材１をボルト２で枕木３側に取付け、同部材１によ
り、レール４の基部４ａを枕木３上に押し付け、かつ、
側方から支えて枕木３上に押え込み固定する構成のもの
が一般に使用されている。５は押え部材１の横ずれを防
止する受け部材、６はワッシャである。

【０００３】従来、このレール締結装置の緩み（ボルト
２の緩み）を検査する方法として、作業員がレール沿い
に歩行しながら、装置の緩みに起因する種々の変化、た
とえば図６仮想線で示すような押え部材１の復元方向へ
の変位（押え部材１の先端側が浮き上がった状態）を目
視で確認する方法や、締結装置をハンマーで叩き、その
衝撃音で緩みを判別する方法がとられていた。

【０００４】しかし、このような方法によると、 作業効率が悪く、単位時間あたりの点検距離が短く
制限され、 歩廊のないトンネル内等は終業後の夜間作業となる
ため時間の制限を受け、 熟練を要し、しかも作業車の勘に頼る部分が大きい
ためバラツキが大きくて良否判定の正確さに欠ける 等の欠点があった。

【０００５】そこで本出願人は、レール上を走行する台
車に、レール締結装置の緩み（たとえば押え部材１の復
元方向の変位量）を検出する緩みセンサと、この緩みセ
ンサからの信号に基づいて緩みを判別するコントローラ
とを搭載し、走行しながら緩みを自動的に検出する緩み
検出装置（特願平５−２３０５１２号）を提案した。

【０００６】この装置においては、緩みセンサとは別
に、枕木ごとにレール締結装置（ボルト）を検知してワ
ーク検知信号を出力するワークセンサを、緩みセンサよ
りも前方（台車走行方向の前方）に設け、このワークセ
ンサからのワーク検知信号をトリガとして緩みセンサの
信号をコントローラに取り込むとともに、ワーク検知信
号に基づいて処理中のレール締結装置の軌道上でのアド
レスを割出すこととしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、保線作業に
おいては、長い軌道の複数の区間で頻繁に軌道補修が行
われるため、この補修作業が計測直後（台車通過後直
後）に行われた場合等に、緩み検出をやり直す必要性が
生じる。

【０００８】この場合、従来装置ではワークセンサを緩
みセンサに対して台車走行（前進）方向の前方のみに設
け、緩み検出を台車の前進走行時（往路）のみに行う構
成となっているため、一旦、計測区間の始点に戻った
後、折り返し前進させて再計測を行わなければならなか
った。

【０００９】このため、後進走行区間が全くの無駄とな
り、限られた保線作業時間の浪費となるとともに、計測
作業の能率が悪いものとなっていた。

【００１０】そこで本発明は、緩み検出を台車の往路お
よび復路の双方で行うことができるレール締結装置の緩
み検出装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、レー
ル締結装置によって枕木上に締付け固定されたレール上
を走行する台車に、上記レール締結装置の緩み状態を検
出して緩み検出信号を出力する緩みセンサが設けられる
とともに、上記レール締結装置を検知してワーク検知信
号を出力するワークセンサが、台車前進用と後進用とに
分けて上記緩みセンサの検出中心軸を挾んだ前後両側に
対称配置で設けられ、かつ、このワークセンサからのワ
ーク検知信号をトリガとして上記緩み検出信号を取り込
み、この緩み検出信号に基づいて緩みの有無を判別する
コントローラを具備してなるものである。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、軌道上に、検出開始点を示す情報が記憶されたデー
タ記憶装置としての始点側タグと、検出終了点を示す情
報が記憶されたデータ記憶装置としての終了点側タグと
が設けられ、この両タグおよびコントローラに、これら
の間で信号の授受を行わせるためのアンテナが設けら
れ、かつ、コントローラが、始点側タグからの検出開始
点情報の入力時点から、終点側タグからの検出終了点情
報の入力時点までの間で緩み判別作用を行うように構成
されたものである。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２の構成におい
て、始点側タグおよび終点側タグを検知してタグ検知信
号を出力するタグセンサが、台車に対し、前進用と後進
用とに分けて緩みセンサの検出中心軸を挾んだ前後両側
に対称配置で設けられ、コントローラが、上記タグ検知
信号とタグ情報とに基づいて緩み判別作用を行うように
構成されたものである。

【００１４】上記構成によると、台車前進時には前側の
ワークセンサからのワーク検知信号をトリガとして、台
車後進時には後側のワークセンサからのワーク検知信号
をトリガとしてそれぞれ緩み検出信号の取り込み、緩み
検出が行われる。

【００１５】すなわち、台車の前進時および後進時（往
路および復路）の双方で緩み検出作用が行われる。

【００１６】また、請求項２の構成によると、軌道に設
けられた始点側および終点側両タグと、台車側のコント
ローラとの間で双方のアンテナを通じてデータの授受が
行われ、タグの検出開始点情報および終了点情報によっ
て特定区間で緩み検出作用が行われるため、不必要な区
間で無駄な検出作用が行われることがなく、また全区間
での検出データから必要区間のデータのみをピックアッ
プする等の余分な操作が不要となる。

【００１７】ここで、台車側のアンテナのビーム中心が
緩みセンサの検出中心軸と一致しているため、台車側ア
ンテナと両側ワークセンサの位置関係が前進時と後進時
とで同じとなる。すなわち、タグ情報による緩み検出作
用の開始時点と、ワーク検知信号をトリガとする緩み検
出信号の取り込み時点の間隔が前進時と後進時とで同じ
となり、前後進同じ条件で緩み検出作用を行わせること
ができる。

【００１８】また、タグとの無線通信によって検出開始
点および終了点を検出するため、たとえば軌道側に検出
開始点および終了点を示す反射板を設け、台車側に設け
たセンサによってこの反射板を検知する場合と比較し
て、石等を開始点または終了点と誤検知するおそれがな
い。

【００１９】一方、請求項３の構成によると、タグセン
サによってタグ（検出開始点および終了点）が検知さ
れ、コントローラでの検出開始および終了がこのタグ検
知信号によっても行われるため、高速走行時にアンテナ
の指向性によってタグ情報の読み出しが正確に行われな
かった場合でも、タグ検知信号によって検出開始点およ
び終了点が確実に検出される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図５
によって説明する。

【００２１】まず、全体概略構成を図１によって説明す
ると、７は車輪８…によってレール４上を走行する台車
で、この台車７に運転室や計測室等となるキャビン、お
よび走行等の動力源となるエンジン（いずれも図示しな
い）が搭載される。

【００２２】また、センサとして、台車下面に緩みセン
サユニット９（そのケースのみを示す）が設けられると
ともに、ワークセンサ１０とタグセンサ１１が、それぞ
れ前進用と後進用とに分けて、緩みセンサユニット９の
検出中心軸Ｏを挾んだ前後両側（ここでいう前後の方向
性は台車７の前進走行時を基準としている。以下同じ）
に対称配置で設けられている。

【００２３】緩みセンサユニット９は、図２に示すよう
に、枕木一本当りに使用されているレール締結装置（両
レール４，４につきそれぞれ左右一対ずつで計四組）ご
とに二個ずつ（計８個）用いられる変位センサ１２，１
３と、受け部材５の有無を検出する計４個の受け部材セ
ンサ１４とから成っている。

【００２４】両変位センサ（レーザー変位センサが用い
られる）１２，１３は、図３に示すように、各レール締
結装置におけるボルト２の緩みによって発生する、押え
部材１の適正締付け状態からの復元方向への変位量を検
出する。

【００２５】具体的にいうと、両変位センサ１２，１３
は、それぞれのセンサヘッドが基準点となるように同一
高さ位置に設置され、一方のセンサ（以下、基準側セン
サという）１２は、センサヘッドからレール４の上面ま
での距離（基準値）Ａを、他方のセンサ（以下、変位側
センサという）１３はセンサヘッドから押え部材１の先
端部まての距離Ｂをそれぞれ計測する。

【００２６】一方、ワークセンサ（たとえば光電センサ
が用いられる）１０は、両側レール４，４各２組のうち
の一方のレール締結装置のボルト２，２を検知してワー
ク検知信号を出力する。

【００２７】また、タグセンサ１１は、図２に示すよう
に軌道における道床上に設置されたデータ記憶装置とし
ての始点側および終点側タグ１４，１５を検知してタグ
検知信号を出力する。

【００２８】始点側および終点側両タグ１４，１５は、
図４に示すように記憶部１６と入出力装置１７とを有
し、記憶部１６に、始点側タグ１４の場合には検出開始
点を示す情報（検出開始点情報）と同タグ設置位置のア
ドレス情報、終点側タグ１５の場合には検出終了点を示
す情報（検出終了点情報）と同タグ設置位置のアドレス
情報がそれぞれ記憶されている。

【００２９】また、入出力装置１７は受信回路１８およ
び送信回路１９に接続され、アンテナ２０の受信および
送信両ヘッド２１，２２を介して無線通信による外部と
のデータの授受が行われる（この点の作用は後述す
る）。

【００３０】さらに、受信ヘッド２１に整流回路２３、
この整流回路２３に充電回路２４がそれぞれ接続されて
いる。

【００３１】一方、台車７には、センサ信号に基づいて
緩み判別等を行うコントローラ２５（図５参照）が設け
られている。

【００３２】このコントローラ２５は、センサ信号（ア
ナログ信号）をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバ
ータ２６と、記憶部２７と、変位量演算部２８と、緩み
判別部２９と、データ処理部３０と、表示部３１とを具
備している。

【００３３】入力されるセンサ信号のうち、変位センサ
１２，１３からの信号は、一旦記憶部２７に記憶された
後、変位量演算部２８に取り込まれ、ここでＢ−Ａ＝Ｃ
の演算が行われる。

【００３４】緩み判別部２９では、入力されるこのＣの
値を、予め設定された許容変位量Ｄと比較し、Ｃ＞Ｄの
ときにレール締結装置が緩んでいると判別する。

【００３５】また、受け部材センサ１４からの信号は、
記憶部２７経由で緩み判別部２９に取り込まれて受け部
材５の有無が判別され、受け部材５が付け忘れやレール
締結後の離脱によって所定の位置に無い場合にも、レー
ル締結装置が緩んでいると判別される。

【００３６】この緩み判別部２９での判別結果は表示部
３１（たとえばＣＲＴ、プリンタ）に表示されるととも
に、データ処理部３０に取り込まれて保存され、データ
ベース化される。

【００３７】さらに、ワークセンサ１０からのワーク検
知信号（レール締結装置を検知した信号）はＡＤコンバ
ータ２６に取り込まれ、このワーク検知信号をトリガと
して変位センサ１２，１３および受け部材センサ１４か
ら記憶部２７に信号が取り込まれる。

【００３８】また、ワーク検知信号はパルス発生器３２
に取り込まれ、一個のボルト２（レール締結装置）が検
出されるごとに一個のパルス信号が発生する。

【００３９】この発生したパルス信号はカウンタ３３に
入力され、ここでカウントされたパルス数（通過した枕
木の本数）がアドレス加算器３４に入力される。

【００４０】このアドレス加算器３４では、予め設定さ
れた各組レール締結装置のアドレスと、上記カウントパ
ルス数から処理中のレール締結装置のアドレスを割出
し、これが表示部３１とデータ処理部３０とにアドレス
情報として送られる。

【００４１】これにより、変位信号に基づく緩み判別デ
ータが、レール締結装置のアドレスとの関係で表示部３
１に表示され、かつデータ処理部３０に保存される。

【００４２】一方、コントローラ２５には、送、受信ヘ
ッド３５，３６を備えたアンテナ３７と、送信回路３８
および受信回路３９と、入出力装置４０とが設けられ、
入出力装置４０から送信回路３８、送信ヘッド３５を介
してタグ１４，１５に対するアクセス信号（問い合わせ
信号）が送信され、タグ１４，１５からのデータ信号
（応答信号）が受信ヘッド３６、受信回路３９を介して
入出力装置４０に取り込まれる。

【００４３】すなわち、 台車走行中、全レール締結装置のうち、あるアドレ
ス区間のもの（たとえば１００番目から２００番目まで
のレール締結装置）を指定して、送信ヘッド３５からタ
グ１４，１５に向かってアクセス信号が送信される。

【００４４】 タグ１４，１５側でこのアクセス信号
を受信すると、この信号が受信回路１８に取り込まれる
一方で、受信ヘッド２２側に電磁結合方式によって相互
誘導起電力が発生し、この起電力のうち、高周波成分を
除く直流成分のみが整流回路２３を通じて充電回路２４
に蓄積され、電源として使用される。

【００４５】 タグ１４，１５では、信号が取り込ま
れると、記憶部１６に記憶された情報、すなわち検出開
始点情報とタグ設置位置のアドレス情報とが読み出さ
れ、この情報が入出力装置１７、送信回路１９、送信ヘ
ッド２２を経由して台車側コントローラ２５に送信され
る。

【００４６】 コントローラ２５では、このタグ情報
のうちアドレス情報がデータ処理部３０および表示部３
１に取り込まれる一方で、検出開始点および終了点情報
が入出力装置４０を介して記憶部２７に取り込まれ、こ
れをトリガとして各センサ信号の取り込み（緩み検出作
用）が開始され、または終了する。

【００４７】さらに、記憶部２７には、タグセンサ１１
からのタグ検知信号がＡ／Ｄコンバータ２６を介して取
り込まれ、センサ信号の取り込み開始または終了が、こ
のタグ検知信号をトリガとして行われる。

【００４８】このように、タグ情報とタグ検知信号とを
併用することにより、高速走行時にアンテナ２０，３７
の指向性によってタグ情報の読み出しが正確に行われな
かった場合でも、ワーク検知信号によって検出開始点お
よび終了点を確実に検出することができる。

【００４９】こうして、レール上を走行しながら、各レ
ール締結装置の緩みを自動的に検出することができるた
め、従来のように作業員が歩行しながら目視または打撃
音によって緩みを判別する場合と比較して、短時間で能
率良く、かつ正確に緩み検査を行うことができる。

【００５０】しかも、この緩み検出装置においては、ワ
ークセンサ１０およびタグセンサ１１を、緩みセンサユ
ニット９（変位センサ１２，１３および受け部材センサ
１４）の検出中心軸Ｏを挾んで前後両側に対称配置して
いるため、台車７の前進時には前側のもの、後進時には
後側のものがそれぞれワーク検知作用およびタグ検知作
用を行う。

【００５１】すなわち、前進時と後進時ともに同じ条件
で緩み検出を行うことができる。このため、一旦計測を
終了した後に補修作業が行われた場合等に、台車７を折
り返し後進走行させて再び計測を行うことができる。

【００５２】なお、ワークセンサ１０およびタグセンサ
１１からの検知信号のうち、前進時には前側からのも
の、後進時には後側からのものだけを有効とする必要が
あるが、この切換えは、たとえば前後進切換スイッチに
より、ＡＤコンバータ２６に取り込まれるセンサ信号を
前後両側のうちから選択することによって行うことがで
きる。

【００５３】あるいは、台車７の前進、後進をセンサ等
で検出し、この検出信号に基づいて取り込むべきセンサ
信号を選択するようにしてもよい。

【００５４】一方、後進時には、始点側タグ１４が終点
側タグとして機能し、終点側タグ１５が始点側タグとし
て機能する必要があるが、この点の切換えは、取り込ま
れるタグ情報を、台車７の前進、後進に応じてコントロ
ーラ２５側のプログラム上で転換することによって行う
ことができる。

【００５５】ところで、上記実施形態では、緩みセンサ
として、センサヘッドからレール上面までの距離Ａを計
測する基準側センサ１２と、センサヘッドからレール締
結装置における押え部材１の先端部までの距離Ｂを計測
する変位側センサ１３とを用い、Ｂ−Ａの演算を行うよ
うにしたが、センサヘッドから押え部材１の基端部まで
の距離Ｄを計測する基準側センサと、センサヘッドから
押え部材１の先端部までの距離Ｅを計測する変位側セン
サとを用い、Ｅ−Ｄの演算を行うようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、レー
ル上を走行する台車に、レール締結装置を検知してワー
ク検知信号を出力するワークセンサと、レール締結装置
の緩み状態を検出して緩み検出信号をする緩みセンサと
を設け、ワークセンサからのワーク検知信号をトリガと
して緩みセンサからの緩み検出信号をコントローラに取
り込み、この緩み検出信号に基づいて緩みの有無を判別
するレール締結装置の緩み検出装置において、ワークセ
ンサを台車前進用と後進用とに分けて緩みセンサの検出
中心軸を挾んだ前後両側に対称配置で設け、ワーク検知
作用が台車の前進時および後進時に等しく行われるよう
に構成したから、台車の往路および復路の双方で緩み検
出作用を行うことができる。

【００５７】従って、軌道の補修作業が計測直後に行わ
れた場合等、緩み検出をやり直す必要が生じた場合に、
計測終点側から後進で折り返し、始点側に戻るまでの復
路で再計測することができるため、限られた保線作業時
間を有効に使い、計測作業の能率を格段に向上させるこ
とができる。

【００５８】また、請求項２の発明によると、軌道に設
けられた始点側および終点側両タグと、台車側のコント
ローラとの間で双方のアンテナを通じてデータの授受が
行われ、タグの検出開始点情報および終了点情報によっ
て特定区間で緩み検出作用が行われるため、不必要な区
間で無駄な検出作用が行われることがなく、また全区間
での検出データから必要区間のデータのみをピックアッ
プする等の余分な操作が不要となる。

【００５９】ここで、台車側のアンテナのビーム中心を
緩みセンサの検出中心軸と一致させているため、台車側
アンテナと両側ワークセンサの位置関係が前進時と後進
時とで同じとなる。すなわち、緩み検出作用の開始時点
と、ワーク検知信号をトリガとする緩み検出信号の取り
込み時点の間隔が前進時と後進時とで同じとなり、前後
進同じ条件で緩み検出作用を行わせることができる。

【００６０】また、タグとの無線通信によって検出開始
点および終了点を検出するため、たとえば軌道側に検出
開始点および終了点を示す反射板を設け、台車側に設け
たセンサによってこの反射板を検知する場合と比較し
て、石等を開始点または終了点と誤検知するおそれがな
い。

【００６１】一方、請求項３の発明によると、タグセン
サによってタグ（検出開始点および終了点）が検知さ
れ、コントローラでの検出開始および終了がこのタグ検
知信号によっても行われるため、高速走行時にアンテナ
の指向性によってタグ情報の読み出しが正確に行われな
かった場合でも、タグ検知信号によって検出開始点およ
び終了点を確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる緩み検出装置の全体
概略構成図である。

【図２】同平面図である。

【図３】図２のIII−III線拡大断面図である。

【図４】実施形態装置におけるタグのブロック構成図で
ある。

【図５】同コントローラのブロック構成図である。

【図６】レール締結装置の断面図である。

【符号の説明】

１ レール締結装置の押え部材 ２ 同ボルト ３ 枕木 ４ レール ７ 台車 ９ 緩みセンサユニット １２，１３ 緩みセンサ Ｏ 検出中心軸 １０ 緩みセンサの検出中心軸を挾んで前後両側に設け
られたワークセンサ １１ 同タグセンサ １４ 始点側タグ １５ 終点側タグ １６ タグの記憶部 １７ タグの入出力装置 ２０ タグのアンテナ ２５ コントローラ ２７ コントローラの記憶部 ２８ 変位量演算部 ２９ 緩み判別部 ４０ 入出力装置 ３７ コントローラのアンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01L 5/00 103 B61K 9/08 E01B 35/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レール締結装置によって枕木上に締付け
   固定されたレール上を走行する台車に、上記レール締結
   装置の緩み状態を検出して緩み検出信号を出力する緩み
   センサが設けられるとともに、上記レール締結装置を検
   知してワーク検知信号を出力するワークセンサが、台車
   前進用と後進用とに分けて上記緩みセンサの検出中心軸
   を挾んだ前後両側に対称配置で設けられ、かつ、このワ
   ークセンサからのワーク検知信号をトリガとして上記緩
   み検出信号を取り込み、この緩み検出信号に基づいて緩
   みの有無を判別するコントローラを具備してなることを
   特徴とするレール締結装置の緩み検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレール締結装置の緩み検
   出装置において、軌道上に、検出開始点を示す情報が記
   憶されたデータ記憶装置としての始点側タグと、検出終
   了点を示す情報が記憶されたデータ記憶装置としての終
   了点側タグとが設けられ、この両タグおよびコントロー
   ラに、これらの間で信号の授受を行わせるためのアンテ
   ナが設けられ、かつ、コントローラが、始点側タグから
   の検出開始点情報の入力時点から、終点側タグからの検
   出終了点情報の入力時点までの間で緩み判別作用を行う
   ように構成されたことを特徴とするレール締結装置の緩
   み検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のレール締結装置の緩み検
   出装置において、始点側タグおよび終点側タグを検知し
   てタグ検知信号を出力するタグセンサが、台車に対し、
   前進用と後進用とに分けて緩みセンサの検出中心軸を挾
   んだ前後両側に対称配置で設けられ、コントローラが、
   上記タグ検知信号とタグ情報とに基づいて緩み判別作用
   を行うように構成されたことを特徴とするレール締結装
   置の緩み検出装置。