JP3768642B2 - レールの内部欠陥検出及び又は測定用超音波装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道の各レールの内部欠陥を測定又は検出するための装置に、特に前記各レール上で連続して作動するように適合される超音波装置に関する。超音波ビームによって物体を分析するための装置類は周知であり、現場あるいは作業所において前記軌道の各レールの内部欠陥を測定又は検出に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
この原理によれば、前記超音波ビームは、前記レールの上面に配置されたセンサから前記レールの方向に放出され、そのエネルギーが、前記レールによって反射されてその内部欠陥が適当な電子回路によって検出及び測定される。米国特許第４６８９９９５号、同第４７００５７４号明細書及び欧州特許第１０３７４３９５号明細書は、測定方向及びそれらの導入装置を記載している。
【０００３】
信頼できる測定を得るために、前記センサと前記レールとの間に良好な音響的接触を保証することが必須である。前記レールの幾何学的位置は、決して完全でなく、そして前記レールの不十分な整列、前記各レールの局部的な変形及び例えば、各接合部での前記レールの不連続性が、前記各センサを前記レール上で跳び上がらせ、それは音響的接触の損失に帰結し、そして前記各レールの欠陥の検出及び測定に混乱を明らかにもたらす。これらの混乱は、前記各センサを担持する車両の速度が増加するにつれて一層重大である。
【０００４】
この型式の現行測定台車は、前記レールの全欠陥の完全な確認を可能にするためにレールの長さ当たり半ダースまでのセンサを具備する。これらのセンサは、一般に適当な手段によって前記レールに沿って駆動及び案内される共通梁によって担持される。前記共通梁の質量と長さのために、常に完全なセンサとのレール接触を保証することは、不可能でなくとも極めて難しいので、これらの装置は、例えば２０ｋｍ／時間よりも低い値に制限された速度でのみ作動可能となる。
【０００５】
前記測定装置は、前記各センサがシューのハウジング内に配置され、そして所定の力によって前記レールの表面に対して当接される間、前記シューに対して垂直に移動可能である米国特許第５５２２２６５号明細書に記載されている装置のように開発されている。この装置は、前記センサが前記レールから跳び上がるのを阻止し、そして前記各センサと前記レール間の前記音響的接触を改善する。その結果、作動速度が増加される。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、かかる装置によれば、前記各センサは、前記レールと直接接触し、従って、前記各センサは、重大な磨耗を受け、そして前記レールの表面上のバリ又はより大きな起伏によって甚だしく損傷される。
従って、かかる各センサの使用寿命は非常に短く、そして前記各センサは頻繁に交換されねばならず、そのことは高いコストと作動停止をもたらし、両者は長時間と頻繁さを伴う。
【０００７】
従って、本発明は、軌道の各レールの内部欠陥検出及び又は測定するための超音波装置を提供することを目的とし、前記超音波装置は、測定されるべき前記軌道に沿って高速で駆動され、そしてその各超音波センサが、それらの信頼性を著しく改善し、そしてそれらの使用寿命を増加するような方法で、前記レール先頭部表面の衝撃及び表面粗さから保護される。本発明の他の目的は、監視される前記各レールの内部欠陥の検出及び測定の信頼性及び精度を増加することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による上記した目的は、レールの方向に動かそうとする圧力を受ける少なくとも１個の超音波センサを具備し、軌道の少なくとも１個のレールの内部欠陥を現場で連続的に検出及び / 又は測定する超音波装置において、前記１個以上のセンサが、超音波を透過させる合成材料から成る滑らかな帯材を介して前記レールを押圧し、そして前記１個以上のセンサと前記帯材との間と該帯材と前記レールの表面との間の両方で液体薄膜を生成するための手段が設けられることを特徴とするレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置によって達成される。
【０００９】
以下の詳細な説明から明らかなように、軌道のレールの欠陥検出及び / 又は測定のためのこの超音波装置の新規で独創的な特徴は、１個以上のセンサと監視されるべき前記レールとの間に、前記レールとの前記各センサの直接接触を阻止するための帯材又はベルトの配置に存する。前記帯材は、合成材料、例えば、ポリアミドから成り、そして非常に滑らかな表面を有する。前記帯材は柔軟であるので、前記レールの起伏に適合できる。
【００１０】
後述する本発明の好ましい一実施態様において、閉ループを形成する無端ベルトが、各センサとレールとの間を通過し、その後、各ローラに巻回し、更に、緊張ローラの作用を受ける。かかる実施態様において、前記測定装置を担持する鉄道車両が、前記軌道に沿って移動すると、前記各センサと前記レールとの間に位置する前記帯材の一部が、軌道のように作用して前記レールに対し移動しない。一方、前記各センサは、前記帯材の滑らかな表面上を摺動する。前記各センサと前記帯材との間に、そして前記帯材と前記レールとの間に、例えば水薄膜を使用することにより、良好な音響的接触を保証するための手段が設けられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
レールの内部欠陥を検出及び / 又は測定するために例示され且つ構成された超音波装置の特別な実施態様は、軌道上を走行し、通常鉄道車両（図示せず）の下に取り付けられて検出又は測定の目的で前記軌道に沿って引っ張られるように前記鉄道車両に接続される支持台車１を具備する。前記支持台車１は、該支持台車１が、例えば測定又は検出作業のために選択される前記軌道の２個の区分間で使用されない場合、前記支持台車１の前記軌道上での走行を阻止する持ち上げ手段により前記鉄道車両の下部フレームに接続される。前記１個以上の支持台車１が、前記各車両台車間で該鉄道車両の下に配置され、そして前記各支持台車１は、それによって該各支持台車１が走行して前記軌道に沿って案内される各フランジ付き車輪２を具備する。
【００１２】
前記各支持台車１は、前記軌道の前記各レールのための少なくとも１個の測定台車３を有する。前記各測定台車３は、前記支持台車１の前記下部フレームに２個のジャッキ５によって接続されるフレーム４を具備し、前記各ジャッキ５により前記測定台車３は、作動位置に下降されるか又は上方スタンバイ位置に上昇させられる。
【００１３】
前記測定台車３は、前記フレーム４に枢動可能に取り付けられるアーム７の端部に自由に回転する各端部ローラ６を有し、そしてその端部が前記フレーム４に複動ジャッキ９により接続される接続リンク８を具備する。従って、前記各複動ジャッキ９を作動することにより、前記測定台車３の前記フレーム４に対して前記各端部ローラ６の高さを変更することができる。前記各端部ローラ６（図５、図６）は、該各端部ローラ６が前記レールを押圧すると、前記レールによって伝達される衝撃を減衰させるために、例えばゴムから成るバンド１０を受容するための溝を有する中央部を具備する。前記各端部ローラ６の横方向部分は円錐状であり、各歯１１を有する。
【００１４】
前記測定台車３の前記フレーム４の上方部は、例えば、ジャッキ（図示せず）によって前記フレーム４に対して垂直に移動可能な緊張ローラ１２を具備する。前記緊張ローラ１２の外周も前記各歯１１を有する。前記フレーム４の下方部は、複動ジャッキ１３によって夫々２個の超音波センサ１５を有する各測定シュー１４に接続される。
【００１５】
前記各測定シュー１４（図２）は、該各測定シュー１４の垂直軸線に沿って摺動するように取り付けられ、そして衝撃ダンパとして作動する単動ジャッキ１６の作用を受ける２個のセンサ１５を担持する。前記各測定シュー１４は、音響的接触を保証するために水供給及び回収回路を具備する。前記各測定シュー１４は、それらの構成及び機能が瑞西国特許出願公開第１００３／９４号、同第３８４３／９４号明細書及び米国特許第５５２２２６５号明細書の目的であるので、詳細には説明しない。
【００１６】
前記各センサ１５の磨耗を回避し、そして更に前記各センサ１５が、前記レールの不規則性及びレール長手方向の各端部又は各接合部のために、前記各センサ１５が受ける衝撃を減少させるために、本発明測定台車３は、例えば、超音波を透過し、前記各センサの下面の下に配置されて前記各ローラ６，１２の周りを走行するポリアミドのような合成材料から成る滑らかな無端帯材１７を具備する。前記無端帯材１７は、その２箇所の横方向部分に前記無端帯材１７の如何なる伸張も阻止するケーブル又はコード１９を組み込んでいる各鋸歯状帯片１８を担持し、前記各鋸歯状帯片１８は接着剤、溶接又は他の適当な方法で取り付けられる。前記各鋸歯状帯片１８は、前記無端帯材１７の如何なる横方向の運動は勿論、摺動運動を阻止するために、前記各ローラ６，１２の前記各歯１１と噛合する。
【００１７】
他の変形例において、前記各鋸歯状帯片１８の鋸歯部は、例えば、前記各ローラ６，１２上の突合せ部材と協働するピンとして形成されることは明らかである。更に、前記各ローラ６，１２は滑らかな各横方向部分を有することができる。
【００１８】
前記測定又は検出作業の間、前記測定台車３はその下方位置に位置決めされ、そして前記無端帯材１７は前記レールと接触する。前記各測定シュー１４は、前記各複動ジャッキ１３により設定される力により前記無端帯材１７の上面に対して当接され、そして前記各センサ１５は、前記単動ジャッキ１６により前記無端帯材１７の滑らかな表面との接触が維持される。
【００１９】
前記支持台車１が前記軌道に沿って引っ張られると、前記無端帯材１７は、前記レールとの接触が維持され、そして軌道と前記各センサ１５が、衝撃又は磨耗を受けている前記無端帯材１７の滑らかな表面上で跳ね返ることなく摺動するような方法で、長手方向に前進している前記測定台車３が、前記レールに沿って前記無端帯材１７を移動させる。
【００２０】
前記前端部ローラ６は、前記複動ジャッキ９によって僅かに持ち上げられ、そして水注入手段２０が良好な音響的接触を保証するために前記無端帯材１７と前記レールとの間で液体薄膜を生成する。また、前記測定台車３は、良好な音響的接触を保証するために前記無端帯材１７と前記各測定シュー１４との間に更に水注入手段２０を具備する。後者の水注入手段２０は、前記各測定シュー１４が組み込まれた水注入装置を具備する場合、省略される。
【００２１】
上述した超音波測定装置の各利点は以下の通りである。
ａ．前記各センサ１５は、時々粗い表面を有する前記レールを摩擦せず、一方、密接して、非常に滑らかなポリアミドシートを摩擦し、従って、前記各センサ１５の磨耗は、実際には生じない。
ｂ．前記無端帯材１７は、前記各センサ１５と前記レールとの間のクツシヨンとして作用し、そして前記レールの不規則性（例えば、磨耗により発生する各起伏、各接合部）が除去されて前記各センサ１５の振動を全く発生させない。
ｃ．前記測定の結果として生じる品質及び信頼性は、従来装置のそれよりも実質的に高い。
ｄ．更に、例えば前記各センサの芯出しのための縦横全方向の移動が、欧州特許第０３７４３９５号明細書及び米国特許第４６８９９９５号明細書に記載されたような従来装置と同様に可能である。
ｅ．前記前端部ローラ６の持ち上げは、一方で、前記前端部ローラ６を前記各接合部にわたって円滑に走行させ、他方で、前記レールを適正に潤滑させることを可能にする。
【００２２】
本発明の他の変形例において、前記無端帯材１７を駆動する前記端部ローラ６をモータ駆動するように構成し、前記レールに対する前記無端帯材１７の移動を発生させ、そして前記無端帯材１７に対する前記各センサの移動速度を減少させることができる。かかる装置は、作動速度を増加させるのに好都合である一方、前記無端帯材１７を介して前記各センサ１５と前記レールとの間の良好な超音波接触を保証する。
【００２３】
【発明の効果】
叙上のごとく、本発明は、前記レールの方向に動かそうとする圧力を受ける前記少なくとも１個の超音波センサを具備し、前記軌道の前記少なくとも１個のレールの内部欠陥を現場で連続的に検出及び / 又は測定する超音波装置において、前記装置が、その両端部の各端部に前記端部ローラを、そしてその上面に前記緊張ローラを有する前記測定台車と、前記各支持ジャッキにより取り付けられた前記少なくとも１個の超音波センサを担持する前記測定シューと、前記各ローラ及び前記各センサの測定面に対して保持され前記各ローラ及び前記各センサの測定面に対して保持される合成材料から成る前記無端帯材と、前記１個以上のセンサが、超音波を透過させる合成材料から成る滑らかな前記帯材を介して前記レールを押圧し、そして前記１個以上のセンサと前記帯材との間と該帯材と前記レールの表面との間の両方で前記液体薄膜を生成するための手段とを具備して成るので、監視される前記レールの内部欠陥の検出及び測定の信頼性及び精度を増加させるレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置に設けられる鉄道車両の下に取り付けられる支持台車を示す略図である。
【図２】 前記装置のセンサ支持機構を拡大して示す横断面図である。
【図３】 前記装置のフレームを拡大して示す部分図である。
【図４】 各ローラとの鋸歯状帯片噛合を拡大して示す詳細説明図である。
【図５】 図１のＢ-Ｂ線に沿って切断して示す拡大横断面図である。
【図６】 図５を拡大して示す詳細横断面図である。
【図７】 図１のＡ-Ａ線に沿って切断して示す拡大横断面図である。
【図８】 図７を拡大して示す詳細横断面図である。
【符号の説明】
１ 支持台車
２ フランジ付き車輪
３ 測定台車
４ フレーム
６ 端部ローラ
１０ バンド
１２ 端部ローラ
１４ 測定シュー
１５ センサ
１７ 無端帯材
１８ 鋸歯状帯片
１９ ケーブル又はコード
２０ 水注入手段

Claims (8)

1. レールの方向に動かそうとする圧力を受ける少なくとも１個の超音波センサを具備し、軌道の少なくとも１個のレールの内部欠陥を現場で連続的に検出及び / 又は測定する超音波装置において、
   前記装置が、その両端部の各端部に端部ローラを、そしてその上面に緊張ローラを有する測定台車と、各支持ジャッキにより取り付けられた少なくとも１個の超音波センサを担持する測定シューと、前記各ローラ及び前記各センサの測定面に対して保持される合成材料から成る無端帯材と、前記１個以上のセンサが、超音波を透過させる合成材料から成る滑らかな前記帯材を介して前記レールを押圧し、そして前記１個以上のセンサと前記帯材との間と該帯材と前記レールの表面との間の両方で液体薄膜を生成するための手段とを具備して成ることを特徴とするレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。
2. 前記装置が、前記装置を上方スタンバイ位置へ又は下方作動位置へ移動を可能にする各ジャッキによって支持台車に取り付けられ、前記支持台車が鉄道車両に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。
3. 前記各端部ローラが、前記測定台車のフレームに枢動可能に軸支されるので、前記各端部ローラが、前記レールの平面に対して持ち上げられることを特徴とする請求項１に記載のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。
4. 前記無端帯材が、その各横方向部分に鋸歯状帯片を有することを特徴とする請求項１に記載のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。
5. 前記各端部ローラの各横方向部分が各歯を有し、前記各端部ローラの前記各横方向部分が円錐状で、且つ外方にテーパが付けられ、そして前記各端部ローラの中央部分が、弾性バンドを担持することを特徴とする請求項３に記載のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。
6. 前記鋸歯状帯片が、そこに各ケーブル又は各コードを組み込まれることを特徴とする請求項４に記載のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。
7. 前記各端部ローラが、自由に回転あるいは回転駆動されることを特徴とする請求項３又は５に記載のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。
8. 前記鋸歯状帯片上の前記各鋸歯状部が、前記各端部ローラ及び / 又は前記測定台車のフレームに対して垂直に移動可能に設けられる緊張ローラ上の各突合せ部材と協働することを特徴とする請求項４又は６に記載のレールの内部欠陥検出及び / 又は測定用超音波装置。

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