JP5064773B2 - 鉄道建築限界測定方法およびその測定装置 - Google Patents
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Description
図7は従来のわが国の鉄道の在来線の建築限界と車両限界を示す図、図8はその曲線区間の偏倚量を示す図、図9はその偏倚量の算出図、図10はそのカント区間における偏倚量の補正の説明図である。
これらの偏倚量は、幾何学的な条件から以下の式で算出されることがわかっている(図9参照)。
(1)曲線内側の偏倚量
W1 =R−√〔(R−d)2 −(L1 /2)2 〕 …(1)
d=R−√〔R2 −(L0 /2)2 〕
(2)曲線外側の偏倚量
W2 =√〔R+(B/2)−W1 〕2 +(L2 /2)2 〕−R−(B/2)
…(2)
ただし、変数の意味は以下のとおり
L0 :台車の軸距(ホイールベース)、L1 :台車中心間距離、L2 :車体の全長、B:車体の全幅、R:曲線半径
また、図10に示すように、軌道面が傾斜している区間(以下、「カント区間」という。)でも、車体(車両)301と構造物(プラットホーム)302の距離が変化する。例えば、図10に示すように曲線の外側にプラットホーム302がある場合、偏倚量は下記式(3)のように修正される。
ただし、h:ホームの高さ、C:左右レールの高さの差(カント)、G:左右レールの距離(軌間)
通常、上記式(1)〜(3)の演算にあたって、曲線半径R、カントCは、当該曲線の設計値が用いられる。
一方、建築限界測定手段として、上記した特許文献1や特許文献2があるが、これらはいずれも軌道上のある断面におけるレールと構造物との離れを考慮したものであり、軌道形状の長手方向の変化に着目したものではない。また、上記した特許文献3では曲線半径やカントとして現場での測定値を用いることが示されているが、曲線半径やカントの測定値の変化に対する具体的な測定方法については述べられていない。
〔1〕軌道と地上構造物との線路横方向の離れを測定する鉄道建築限界測定方法において、前記軌道と地上構造物との離れの他に当該軌道上で一定間隔に測定された通り変位を差分法により実測し、水準変位を鉄道車両の台車中心位置の軌道断面におけるカントにより実測し、前記通り変位及び水準変位の実測値に基づいて当該軌道の局所的な曲率および軌道面の傾斜角を算出する鉄道建築限界測定方法であって、前記曲率は、前記鉄道車両の台車中心の軌道断面におけるレール位置A,B及び前記鉄道車両の妻部の軌道断面におけるレール位置Cを通る円に基づいて算出することを特徴とする。
また、軌道計測データを用いて当該箇所の実曲線半径とカントを算出し、特に鉄道車両の台車中心位置と車体中央または車体妻部の3点から構成される円に着目して、軌道の形状に応じて構造物と車体との離れを正確に算出することができる。
まず、軌道上で一定間隔に測定された通り変位データを用いて、当該箇所の実曲線半径を求める。また、カントとして鉄道車両の台車位置におけるカントの測定値を用いる。
図1は本発明の実施例を示す通り変位の測定方法を示す図である。
通り変位は、通常差分法と呼ばれる原理で測定される。例えば一般的に用いられる10m弦正矢法の場合、図1に示すようにレール(軌道)1に長さ10mの弦2をあて、この弦2の中央の位置におけるレール1と弦2の上下、左右方向の離れdを測定する。また、より簡便に測定するために、2mの弦に対し、その中央位置でのレールの離れを測定する方法も提案されている。なお、このような測定は、線路長手方向に一定間隔(例えば25cm間隔)で線路の始点から終点まで連続的に行われる。
ここで曲線外側の偏倚量について考える。図2に示すように鉄道車両の台車中心の軌道断面におけるレール位置A,Bおよび車体妻部の軌道断面におけるレール位置Cを通る円を考える。偏倚量を求める前記式(2)には、本来この円の半径を入力する必要がある。一方、図2で弦の長さp,qおよび点Bと弦ACとの距離d1 がわかっていれば、点A,B,Cを通る円の半径Rは下記の式(4)で表される。
弦の長さp,qは、車両の構造から既知である。したがって、点Bと弦ACとの距離d1 がわかっていれば、点A,B,Cを通る円の半径Rを求めることができる。
ところで、軌道変位を差分法で測定していれば、これを異なる弦長のデータに変換することができる。
図3において、11は検測時のレール、12は検測時の弦(a+b)、d3 は検測時の測定値、21は変換後のレール、22は変換後の弦(p+q)、d2 は変換後の測定値である。
Y(ω):図3(b)の弦による測定波形のフーリエ変換
したがって、図3(a)の方法による軌道検測波形に対し、上記式(5)で長さp+qの弦に対する測定波形のフーリエ変換を求め、さらにこれを逆フーリエ変換すれば、図2に示した、点Bと弦ACとの距離d1 を線路長手方向に連続的に算出することができる。
なお、車体中央における偏倚量は、p=q=L1 /2とすることで、車体妻部の場合と同様に算出することができる。
図4は本発明の鉄道建築限界測定装置の具体例を示すブロック図、図5は本発明の具体例を示す軌道変位測定装置(2mの弦)による通り変位と水準変位(カント)との測定状態を示す写真、図6は本発明の具体例を示す鉄道建築限界測定装置による測定状態を示す写真である。
軌道変位測定装置31としては、図5に示すように、2mの弦による差分法により検測する通り変位と、水準変位(カント)を計測する軌道変位測定装置が挙げられる。鉄道建築限界測定装置32は、図6に示すように、鉄道建築限界測定装置が挙げられる。軌道変位・水準変位(カント)と鉄道建築限界は、同一地点で測定されていれば、装置は一体でなくてもよい。
また、表示装置37は、ディスプレイや紙への印刷装置である。なお、磁気媒体への記録装置であってもよい。
2 弦
A,B 鉄道車両の台車中心の軌道断面におけるレール位置
C 車体妻部の軌道断面におけるレール位置
R A,B,Cを通る円の半径
11 検測時のレール
12 検測時の弦(a+b)
d3 検測時の測定値
21 変換後のレール
22 変換後の弦(p+q)
d2 変換後の測定値
31 軌道変位測定装置
32 鉄道建築限界測定装置
33 データ処理装置
34 入力インタフェース装置
35 演算装置
36 出力インタフェース装置
37 表示装置
Claims (2)
- 軌道と地上構造物との線路横方向の離れを測定する鉄道建築限界測定方法において、前記軌道と地上構造物との離れの他に当該軌道上で一定間隔に測定された通り変位を差分法により実測し、水準変位を鉄道車両の台車中心位置の軌道断面におけるカントにより実測し、前記通り変位及び水準変位の実測値に基づいて当該軌道の局所的な曲率および軌道面の傾斜角を算出する鉄道建築限界測定方法であって、前記曲率は、前記鉄道車両の台車中心の軌道断面におけるレール位置A,B及び前記鉄道車両の妻部の軌道断面におけるレール位置Cを通る円に基づいて算出することを特徴とする鉄道建築限界測定方法。
- 軌道と地上構造物との線路横方向の離れを測定する鉄道建築限界測定装置において、前記軌道と地上構造物との離れの他に前記軌道上で一定間隔に測定された通り変位を差分法により実測する通り変位実測手段と、鉄道車両の台車中心位置の軌道断面におけるカントを実測する水準変位実測手段と、前記通り変位実測手段と水準変位実測手段からの実測値に基づいて当該軌道の局所的な曲率および軌道面の傾斜角を算出する手段とを具備する鉄道建築限界測定装置であって、前記曲率の算出手段は前記鉄道車両の台車中心の軌道断面におけるレール位置A,B及び前記鉄道車両の妻部の軌道断面におけるレール位置Cの計3点を通る円に基づくように構成したことを特徴とする鉄道建築限界測定装置。
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