JP5010955B2 - Vehicle body height displacement detector and detection mechanism - Google Patents
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Description
この発明は、車両の車体高さ変位量検出器および検出機構に関し、詳しくは、軌道検測車の車体と走行台車との間に設けられ、軌道変位量測定あるいはトロリ線変位量補正等のために利用される車体の高さ変位量を得る車体の高さ方向の変位量検出器について、その検出アームの破損事故を低減することができるような車体高さ変位量検出器の改良に関する。
The present invention relates to a vehicle body height displacement detector and a detection mechanism, and more particularly, is provided between a vehicle body of a track inspection vehicle and a traveling carriage for measuring a track displacement amount or correcting a trolley wire displacement amount. BACKGROUND OF THE
鉄道線路を構成する軌道は、列車運転などにより左右のレールが基準位置に対して偏位する。この偏位は軌道狂いとよばれ、(1)通り狂い、(2)高低狂い、(3)軌間狂い、(4)水準狂い、(5)平面性狂いの5項目が規定されている。
多数の営業列車が運行される本線区においては、営業車両とほぼ同じ規格の車両にレール変位量測定装置を搭載して、いわば大型の軌道検測車を構成し、高速度で走行させて各軌道狂いが検測されている。しかし、列車の運行回数が少ない閑散線区や、駅構内の側線などに対しては、大型の軌道検測車は適当でないので、中型もしくは小型の軌道検測車が利用されている。
これらの車両に搭載されるレール変位量測定装置としては、測定車輪やローラをレールに接触させる機械式のものと非接触型の光学的なものとがある。
これらとは別にトロリ線についての変位量が光学的な測定装置により測定されている。
レール変位量測定やトロリ線変位量測定で得られた測定値は、左右の車体の傾きに応じて測定値を補正することが必要になるので、軌道検測車は、車体と走行台車との間に水平状態にある基準状態の車体に対して車体高さの変化を検出する車体高さ変位量検出器を搭載している(特許文献1)。
In the main line where many commercial trains are operated, rail displacement measuring devices are installed on vehicles with almost the same standards as commercial vehicles, so to make up a large track inspection vehicle and run at high speeds. An orbital error is being measured. However, large track inspection cars are not suitable for quiet line districts where the number of train operations is small, or side lines within stations, so medium or small track inspection cars are used.
As a rail displacement amount measuring device mounted on these vehicles, there are a mechanical type in which a measuring wheel or a roller is brought into contact with the rail and a non-contact type optical device.
Apart from these, the displacement amount of the trolley wire is measured by an optical measuring device.
The measured values obtained by measuring the rail displacement and the trolley wire displacement need to be corrected according to the inclination of the left and right vehicle bodies. A vehicle body height displacement detector for detecting a change in vehicle body height with respect to a vehicle body in a reference state that is in a horizontal state is mounted (Patent Document 1).
車体高さ変位量検出器は、通常、車体側に検出器本体を取付け、回動する検出アームを走行台車(台車軸箱)側に回動可能に固定して検出するが、走行台車と車体との間に設けられる関係で、レールと車輪との間で発生する衝撃を検出アームが軸箱を介して受ける。そのため、従来は、車体側の検出器の検出アームを台車軸箱に左右方向の回動を許容するヒンジを介してリンク結合した2段の連結アームによりその衝撃を吸収している。
図4は、その説明図であって、3が車体高さ変位量検出器である。そして、20は、レール、11は、車体高さ変位量検出器3が取付けられた車体、12は走行台車、13は走行車輪、14は、軸受14aを有する台車軸箱である。軸受14aは、走行車輪13の車軸15(図3参照)を介して車輪16を回転可能に支持する。
車体高さ変位量検出器3は、高さ変位を回動アームの角度変位に変換して検出する角度センサであって、検出アーム1とシンクロ回転角検出器2とからなり、検出アーム1は、水平アーム1aと傾斜アーム1bとがヒンジ1cを介してリンク結合して構成され、軸受14aの上部に設けられたヒンジ14bを介して台車軸箱14に対して左右方向に自由度をもって取付けられている。
シンクロ回転角検出器2は、ヒンジ2aによりブラケット11aを介して車体11に対して左右方向に自由度をもって結合され、内部にシンクロ発振器を有し、シンクロ回転軸2bの回転量に応じた電気信号を検出信号として発生する。
なお、ヒンジ1c,ヒンジ2a,ヒンジ14bは、それぞれボールベアリング軸受で構成されている。
A vehicle body height displacement detector usually detects a vehicle by attaching a detector body to the vehicle body side and fixing a rotating detection arm to the traveling vehicle (carriage axle box) so as to be rotatable. The detection arm receives an impact generated between the rail and the wheel via the axle box. For this reason, conventionally, the impact is absorbed by a two-stage connecting arm in which the detection arm of the detector on the vehicle body side is linked to the carriage axle box via a hinge that allows rotation in the left-right direction.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the vehicle body
The vehicle body
The synchro
The
図4に示すようなヒンジを介してリンク結合した2段の連結アーム接続の検出アームは、レールと車輪との間の衝撃に対して検出アームを左右方向に自由度を持つヒンジにより緩和するものであるが、在来線での引込線への進入や軌道設備の条件により、車体と走行台車との間にねじれ現象が発生することがある。このようなねじれは、左右方向に自由度を持つヒンジでは吸収しきれない。そのため、大きなねじれが発生すると急激な負荷が検出アームにかかり、2段の連結アーム構造の前記の検出アームが破損する。
このようなことを回避するために検出アームを3段アーム結合にしてもねじれが吸収できるわけではなく、アーム強度が逆に弱くなる上に上下方向の検出精度が低下する問題がある。ねじれは、検出アームに対して大きな剪断応力を加えるが、高さ方向を検出するアームを上下方向にスライドさせてそれを吸収する訳にはいかず、上下方向に緩衝機構を設けても上下方向の検出精度が低下し、緩衝機構自体の破壊が問題となる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであり、軌道検測車に搭載される車体の高さ方向の変位量検出器の検出アームの破損事故を低減することができる車両の車体高さ変位量検出器および検出機構を提供することにある。
The detection arm of the two-stage connecting arm connection linked by a hinge as shown in FIG. 4 relaxes the detection arm by a hinge having a degree of freedom in the left-right direction against the impact between the rail and the wheel. However, a twisting phenomenon may occur between the vehicle body and the traveling carriage due to the approach to the lead-in line on the conventional line and the conditions of the track facility. Such a twist cannot be absorbed by a hinge having a degree of freedom in the left-right direction. Therefore, when a large twist occurs, a sudden load is applied to the detection arm, and the detection arm of the two-stage connecting arm structure is damaged.
In order to avoid such a situation, even if the detection arm is connected to a three-stage arm, the torsion cannot be absorbed, and the strength of the arm is weakened and the detection accuracy in the vertical direction is lowered. Twist applies a large shear stress to the detection arm, but the arm that detects the height direction cannot be slid up and down to absorb it. Detection accuracy is lowered, and destruction of the buffer mechanism itself becomes a problem.
An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and to reduce the damage accident of the detection arm of the displacement detector in the height direction of the vehicle body mounted on the track inspection vehicle. An object of the present invention is to provide a vehicle body height displacement amount detector and a detection mechanism that can be used.
この発明は、上記の目的を達成する車両の車体高さ変位量検出器および検出機構であって、その構成は、軌道検測車の車体と走行台車との間に設けられ車体高さ方向の変位量を高さ方向に回動する検出アームの回動角に応じて変換して検出する車両の車体高さ変位量検出器において、長手方向に直交する方向にねじれ弾性を有し長手方向には変形しない剛性を有する厚さで所定の幅の板状弾性アーム部材と長手方向にもこれに直交する方向にも変形しない剛性を有する所定の長さの剛性アーム部材とを長手方向に直交する方向の回動を許容するリンク結合として前記検出アームを構成したものである。 The present invention provides a vehicle body height displacement detector and detection mechanism that achieves the above object, and the configuration thereof is provided between the vehicle body of the track inspection vehicle and the traveling vehicle, and is arranged in the vehicle body height direction. In a vehicle body height displacement detector that detects a displacement by converting a displacement according to a rotation angle of a detection arm that rotates in a height direction, the detector has a torsional elasticity in a direction perpendicular to the longitudinal direction and has a longitudinal direction. A plate-like elastic arm member having a thickness that does not deform and having a predetermined width, and a rigid arm member having a predetermined length that has a rigidity that does not deform in either the longitudinal direction or the direction orthogonal thereto are orthogonal to the longitudinal direction. The detection arm is configured as a link coupling that allows rotation in the direction.
このように、この発明にあっては、2段連結の検出アームのいずれか一方を板状弾性アーム部材とすることで、車体と走行台車との間に発生するアームに対するねじりを板状弾性アームで吸収し、かつ、ねじれた板状弾性アームによりアームの高さ方向の精度を維持することができる。
特に、板状弾性アームを所定の厚さと幅を持つ板バネあるいは板バネを一部に有するアームとすれば、車体と走行台車との間にねじれ現象が発生しても板バネがそのねじりを受けてねじれるので過剰な負荷が残りのアームに加わることなく、吸収され、検出アームの破損事故が抑制される。
特に、板バネの場合には、ねじれても車両の高さ方向の関係は保持される。これが水平アームの場合には、板バネの軸中心位置で高さ方向の位置が保持される。傾斜アームにした場合にも剛性を有するので、圧縮されることはなく、その長手方向の変位はほとんど発生しない。
その結果、車体高さ方向の変位量検出の精度を低下させることなく、車両の車体高さ変位量検出器の検出アームの破損事故を低減することができる。
As described above, in the present invention, any one of the two-stage detection arms is a plate-like elastic arm member, so that the torsion of the arm generated between the vehicle body and the traveling carriage can be reduced. The accuracy in the height direction of the arm can be maintained by the plate-like elastic arm that absorbs and twists.
In particular, if the plate-like elastic arm is a plate spring having a predetermined thickness and width, or an arm having a plate spring in part, the plate spring will twist even if a torsion phenomenon occurs between the vehicle body and the traveling carriage. Since it is received and twisted, an excessive load is absorbed without being applied to the remaining arms, and the damage accident of the detection arm is suppressed.
In particular, in the case of a leaf spring, the relationship in the height direction of the vehicle is maintained even if it is twisted. If this is a horizontal arm, the position in the height direction is held at the axial center position of the leaf spring. Even in the case of an inclined arm, it has rigidity, so it is not compressed and displacement in the longitudinal direction hardly occurs.
As a result, it is possible to reduce the damage accident of the detection arm of the vehicle body height displacement amount detector of the vehicle without reducing the accuracy of detecting the displacement amount in the vehicle body height direction.
図1は、この発明を適用した一実施例の車両の車体高さ変位量検出機構の説明図、図2は、この発明を適用した他の一実施例の車両の車体高さ変位量検出機構の説明図、そして図3は、車体高さ変位量検出器の車体の取付状態と車体の傾斜状態についての説明図である。
なお、図4に示す構成要素と同一のものは同一の符号で示し、その説明を割愛する。
図3に示すように、軌道検測車10において、4は、車体高さ変位量検出器であり、左右のレール20にそれぞれ対応して車体11と走行台車12との間においてそれぞれ設けられている。
これら左右の車体高さ変位量検出器4,4により車体高さ変位量検出機構5が構成される。
d1,d2は、このとき車体高さ変位量検出器4により検出された検出信号により測定されるそれぞれ車体11と走行台車12との間の変位量である。
車体高さ変位量検出器4からのそれぞれの検出信号は、車体11側に設けられている変換制御回路17を介して出力電圧として取り出されてA/D変換回路(A/D)18を経てデータ処理装置19へと入力される。データ処理装置19で算出された変位量d1,d2は、レール変位量測定装置あるいはトロリ線変位量測定装置で得られた各測定値の補正処理などに利用される。
FIG. 1 is an explanatory view of a vehicle body height displacement detection mechanism of a vehicle according to an embodiment to which the present invention is applied. FIG. 2 is a vehicle body height displacement detection mechanism of a vehicle according to another embodiment to which the present invention is applied. FIG. 3 and FIG. 3 are explanatory views of the mounting state of the vehicle body height displacement amount detector and the inclined state of the vehicle body.
The same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 3, in the
The left and right vehicle body
d1 and d2 are displacement amounts between the
Each detection signal from the vehicle body height
図1において、6は、車体高さ変位量検出器4の検出アームであって、水平アーム6aと傾斜アーム6bとがヒンジ8を介してリンク結合して構成されている。
水平アーム6aは、長手方向に直交する方向にねじれ弾性を有し長手方向には変形しない剛性を有する厚さで所定の幅の板状弾性アーム部材であり、平行板バネ7a,7bを有するボックスフレーム7で構成されている。
ボックスフレーム7の2枚の板バネ7a,7bは、両端部がリンク結合金具7c,7dにそれぞれ固定されて内部に矩形空間を持つボックス型の構造となっている。これにより、車体と走行台車との間に発生するアームに対するねじりをボックスフレーム7がねじられることで吸収し、かつ、ねじれた状態でアームの高さ方向の精度を維持することができる。
平行板バネ7a,7bは、SUS製のもので、その厚さは、2mm程度で、幅が40mm、長さが300mm程度のものである。リンク結合金具7c,7dは、鋼部材あるいは鋳鉄製である。
なお、図では、平行板バネ7a,7bは、走行方向に対して左右方向に配置されるようになっているが、これらは、走行方向に対して上下方向に配置されてもよい。あるいはアーム軸に沿って回転させて、所定の角度をもって配置されてもよい。
In FIG. 1,
The
The two
The
In the figure, the
一方、傾斜アーム6bは、鋼部材あるいは鋳鉄製であって、長手方向にもこれに直交する方向にも変形しない剛性を有する所定の長さの剛性アーム部材となっていて、端部が湾曲に形成されている。
リンク結合金具7cには、ヒンジ8の外筒8aに一体的に固定され、傾斜アーム6bの湾曲した端部がリンク結合金具7eと一体化されてヒンジ8の外筒8bに固定され、ヒンジ8が傾斜アーム6bを支持している。ヒンジ8の軸8cは、ヒンジ8の外筒8aとこれの下側に設けられた外筒8bを貫通し、外筒8aと外筒8bを回動可能にしている。
傾斜アーム6bの湾曲した反対側の端部は、リンク結合金具7fと一体化されてヒンジ14bにより軸箱14にリンク結合している。
なお、ヒンジ8は、ボールベアリング軸受で構成されている。
これに対してリンク結合金具7dは、シンクロ回転角検出器2のシンクロ回転軸2bにボルト締めにより固定され、水平アーム6aを回動可能に支持している。
On the other hand, the
The link coupling fitting 7c is integrally fixed to the
The opposite end of the
In addition, the
On the other hand, the link fitting 7d is fixed to the
このように、水平アーム6aを2枚の平行板バネ7a,7bとして傾斜アーム6bを支持することで、車体11と走行台車12との間にねじれ現象が発生しても平行板バネ7a,7bがそのねじりを受けてねじれ、ねじれがこれにより吸収される。そのことで検出アーム6の破損事故が抑制される。もちろん、走行台車12からねじりが解除されれば、水平アーム6aは、その弾性により図示するような元の状態に戻る。
板バネの場合には、ねじれても車両の高さ方向の関係は保持される。特に、水平アーム6aが板バネの場合には、板バネの中心位置が高さ方向の一として保持され、傾斜した場合にも圧縮されることはないので、その長手方向の変位はほとんど発生しない。
In this way, by supporting the
In the case of a leaf spring, the relationship in the height direction of the vehicle is maintained even if it is twisted. In particular, when the
図2は、この発明を適用した他の一実施例の車両の車体高さ変位量検出機構の説明図であり、検出アーム9は、水平棒アーム9aと傾斜アーム6bとで構成される。
水平棒アーム9aは、図4の水平アーム6aより少し短い水平アーム9bの端部に設けた結合部材9cによりリンク結合金具7dとの間に1枚の板バネ9dを挿入結合して直線状にしたアームである。
これにより前記実施例と同様に車体11と走行台車12との間にねじれ現象が発生しても板バネ9dがそのねじりを受けてねじれ、ねじれがここで吸収されることで検出アーム9の破損事故が抑制される。もちろん、この場合も走行台車12からねじりが解除されれば、水平棒アーム9aは、その弾性により元に戻る。
なお、板バネ9dは、アームの軸にそって90゜回転させてもよい。傾斜していてもよい。
FIG. 2 is an explanatory view of a vehicle body height displacement detection mechanism of a vehicle according to another embodiment to which the present invention is applied. The detection arm 9 is composed of a
The
As a result, even if a torsion phenomenon occurs between the
The
以上説明してきたが、実施例では、水平アームと傾斜アームとをリンク結合した組み合わせとなっているが、傾斜アームは、垂直アームとしてもよいことはもちろんである。
また、実施例の水平なアームは、傾斜していてもよく、その方向が水平であることに限定されない。この発明は、リンク結合の2段アーム結合の一方が軸箱側から受けるねじりを吸収するねじれ弾性部材であればよいので、検出アームにおける傾斜アームと水平アームの位置を入れ換え、傾斜アーム側を板バネとすることも可能である。
As described above, in the embodiment, the horizontal arm and the inclined arm are combined with a link, but the inclined arm may of course be a vertical arm.
Moreover, the horizontal arm of an Example may be inclined and it is not limited to the direction being horizontal. In the present invention, any one of the two-stage arm couplings of the link coupling may be a torsional elastic member that absorbs the torsion received from the axle box side. It can also be a spring.
1,6,9…検出アーム、2…シンクロ回転角検出器、
2b…シンクロ回転軸、
3,4…車体高さ変位量検出器、
5…車体高さ変位量検出機構、
1a,6a,9b…水平アーム、1b,6b…傾斜アーム、
1c,2a,8,14b…ヒンジ、
7a,7b…板バネ、7c,7d…リンク結合金具、
10…軌道検測車、
11…車体、12…走行台車、13…走行車輪、14…台車軸箱、
14a…軸受、15…車軸、16…車輪、
17…変換制御回路、18…A/D変換回路(A/D)、
19…データ処理装置、20…レール。
1, 6, 9 ... detection arm, 2 ... synchro rotation angle detector,
2b ... Synchro rotation shaft,
3, 4 ... Body height displacement detector,
5 ... Body height displacement detection mechanism,
1a, 6a, 9b ... horizontal arm, 1b, 6b ... inclined arm,
1c, 2a, 8, 14b ... hinges,
7a, 7b ... leaf springs, 7c, 7d ... link coupling fittings,
10 ... orbit inspection vehicle,
DESCRIPTION OF
14a ... Bearing, 15 ... Axle, 16 ... Wheel,
17 ... Conversion control circuit, 18 ... A / D conversion circuit (A / D),
19 ... data processing device, 20 ... rail.
Claims (4)
長手方向に直交する方向にねじれ弾性を有し前記長手方向には変形しない剛性を有する厚さで所定の幅の板状弾性アーム部材と長手方向にもこれに直交する方向にも変形しない剛性を有する所定の長さの剛性アーム部材とを前記長手方向に直交する方向の回動を許容するリンク結合として前記検出アームを構成した車両の車体高さ変位量検出器。 Vehicle body height displacement detected by converting the amount of displacement in the vehicle body height direction between the vehicle body of the track inspection vehicle and the traveling carriage according to the rotation angle of the detection arm that rotates in the height direction. In quantity detector,
A plate-like elastic arm member having a predetermined width and having a torsional elasticity in a direction orthogonal to the longitudinal direction and a rigidity that does not deform in the longitudinal direction, and a rigidity that does not deform in the longitudinal direction and in a direction orthogonal thereto A vehicle body height displacement detector comprising the detection arm as a link coupling allowing a rigid arm member having a predetermined length to rotate in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
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