JP5360389B2

JP5360389B2 - レール変位計

Info

Publication number: JP5360389B2
Application number: JP2009097458A
Authority: JP
Inventors: 寿子出口
Original assignee: 寿子出口
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: JP2010223930A

Description

本発明は、鉄道軌道等に近接して施工される工事により影響される軌道狂いのうち、高低狂い、通り狂い、水準狂いの３項目の軌道監視を１台の計測器で確実にできるようにしたレール変位計に関するものである。

鉄道軌道の立体交差工事や軌道に近接して施工される土木及び建築等の工事の場合、地盤の緩み、地盤の応力解放その他の原因による影響が地盤を介して近接する軌道等に及ぼすことは避けられない。

前記立体交差工事や軌道近接工事等の原因により発生する地盤変状による軌道狂いを防止するため各種の防護工事が実施されているが、完全に変状を防ぐことは不可能であった。従って、上記軌道狂いの監視計測は鉄道軌道の立体交差工事や軌道に近接して施工される工事の場合必要不可欠であった。

上記軌道狂いの監視計測は従来変位計をレールにそって設置して軌道監視計測するシステムが特開２００１−３０４８５３号として開示されている。これは軌道の高低狂いと通り狂いの計測監視ができるようにしたものである。

特開２００１−３０４８５３号公報

しかしながら、上記特願２００１−３０４８５３号の変位計はレールに沿って複数の変位計を設置し、レールの高低狂い、通り狂いの監視計測をするだけで、レールの水準狂いは監視計測できなかった。そのため、レールの水準狂いを計測監視するには、別途水準計（傾斜計）を取り付ける必要があった。

本発明は工事に伴い影響する地盤を介して波及する軌道狂いを計測監視するためのもので、その目的とするところは、軌道レールを管理するうえで重要としている軌道レールの高低狂い、通り狂いはもとより水準狂いをも１台の計測器にて監視計測できるレール変位計を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は計測器が変形する中心部分で自由方向に枢動変形することに加えて計測器本体の中心軸に対して回転変形するよう構成した。

変計基準となる第一管体と変形する第二管体との接続部を、球体状のもので接続する構造とすることで、該第二管体が球体を中心に該第一管体を基準として自由方向の枢動変形することに加えて、計測器の中心軸線に対して、該第二管体が該第一管体を基準として回転変形する構成とした。

前記接続部の前記球体に該球体の中心点に対して対称となるよう計測器の中心軸線方向に基端固定ロッドと変形基準ロッドを設け、該基端固定ロッドは該第一管体内の軸中心部に基端部を固定し該球体を支持する構成とし、該変形基準ロッドは基端を前記第二管体内の軸中心部に保持することを特徴とし、該第二管体の自由方向の前記枢動変形及び前記回転変形を該変形基準ロッドで感知できる構成とした。

請求項２に記載の発明は、前記第二管体が前記球体接続部を中心にして前記回転変形したとき、該回転変形に対して前記変形基準ロッドが回転しない保持手段とすることにより、該第二管体の該回転変形に対して該変形基準ロッドが回転変形せず捩じれ変形する構造となることを特徴とし、該変形基準ロッドに発生する捩じれひずみ（せん断ひずみ）より該第二管体の回転角度を感知する構成とした。

請求項３に記載の発明は、前記第二管体が前記球体接続部を中心にして前記回転変形したとき、該回転変形に対して前記変形基準ロッドが回転しない保持手段とし、その保持手段を回転計（ロータリーエンコーダー）とすることを特徴とし、該変形基準ロッドを基準とした該第二管体の回転変形角度を回転計より感知する構成とした。

本発明は球体の接続部を持つ変形基準となる第一管体と変形する第二管体とを備え、該第一管体内に基端を支持した基端固定ロッドで保持された球体から延伸して該第二管体内の軸中心に保持されている変形基準ロッドを設け、該変形基準ロッドにひずみ感知部位を設けて軌道高低狂い、通り狂い、水準狂い用のひずみゲージを設置するか或いは、水準狂いを計測するために回転計を設置することを特徴としているから、従来単独の計測器で軌道監視のうち高低狂い、通り狂いだけの計測監視だけしかできなかったものが、もう一つの軌道監視項目として重要としている水準狂いの計測監視も１台の計測器で対応できるという優れた効果を奏するものである。

また、軌道監視計測では従来、水準狂いの計測は水準計（傾斜計）を高低狂い、通り狂いの計測器とは別に設置しなければならなかった。そのため２種類（高低、通り計測と水準計測）の計測器を準備し、２回（高低、通り計測と水準計測）の計測器設置作業を実施しなければならなかったものが、１種類の計測器で１回の計測器設置作業で３項目の軌道監視計測に対応できるというコスト低減及び設置工事工程の短縮という優れた効果を奏するものである。

本願変位計の主部を透視して示した斜視図である。球体状の接続部の分解斜視図である。本願変位計の側面断面図である。本願変位計の枢動変形動作原理を示す略示的断面図である。本願変位計の回転変形動作原理を示す略示的断面図である。本願変位計の使用状態を示す略示的断面図である。

発明の実施するための形態

次に本発明を添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は本願変位計の主部を透視して示した斜視図、図２は球体の接続部の分解斜視図、図３は本願変位計の側面断面図、図４は本願変位計の枢動変形動作原理を示す略示的断面図、図５は本願変位計の回転変形動作原理を示す略示的断面図、図６は本願変位計の使用状態を示す略示的平面図である。

図において１は本願変位計である。本願変位計１は球体２の接続部を介して接続した第一管体３と第二管体４とを備える。該球体２からは第一管体３側に基端固定ロッド５が延伸し、また、該球体２の第二管体４側には変形基準ロッド６が延伸している。

前記接続部の球体２は、前記基端固定ロッド５を介して前記第一管体３内の軸中心部に基端を支持している。前記第二管体４は第二管体球体保持部４ａと球体保持金具７によって該接続部の球体２を挟み込むよう保持する。該接続部の球体２の片半球（下半球）を包み込むように該第二管体球対保持部４ａをかみあわせ、該球体保持金具７によってもう一方の片半球（上半球）を挟みこむようにかぶせる。該球体保持金具７は第二管体球対保持部４ａにビスで固定する。該接続部の球体２は該第二管体球対保持部４ａ、該球体保持金具７と球面で接する構造で接触面にはベアリング等を配置し滑らかに摺動するように構成している。

前記第一管体３内及び前記第二管体４内には前記接続部の球体２より延伸する基端固定ロッド５を支持するため支持管冶具８と変形基準ロッド６を保持するための保持管冶具９を備えている。該支持管冶具８は該第一管体３の外周から軸心に向かうよう、該保持管冶具９は該第二管体４の外周から軸心に向かうようにビス等で回転、移動しないよう固定する。

前記接続部の球体２より延伸した前記基端固定ロッド５と前記変形基準ロッド６の支持基端の形状断面は矩形とする。前記第一管体３の前記支持管冶具８と前記第二管体４の前記保持管冶具９には矩形の該基端固定ロッド５と該変形基準ロッド６が挿通できるよう同様に矩形の貫通孔が設けられている。これは該第二管体４の回転変形によって該変形基準ロッド６が回転変形しない構造とするためのものである。

前記基端固定ロッド５の基端部５ａは前記支持管冶具８の矩形の貫通孔に挿通し軸方向に移動しないよう固定する。前記変形基準ロッド６の基端部６ａは前記保持管冶具９の矩形の貫通孔に挿通することで保持するが固定はしない。

前記請求項２に記載の発明では、前記変形基準ロッド６には軌道管理項目のうち軌道レールの高低狂い、通り狂い、水準狂いを計測するためのひずみゲージを取り付ける感知部位１０を設ける。該変形基準ロッド６の該感知部位１０のうち前記球体側に近い場所に枢動変位感知部位１１を設け、高低狂いと通り狂い計測用のひずみゲージを設置し、また、該感知部位１０のうち該変形基準ロッド６の真ん中付近の場所には回転変位感知部位１２をもうけ水準狂い計測のひずみゲージを取り付けるものとするが、限定するものではない。また、ひずみゲージの取り付け位置は該変形基準ロッド６のほか前記基端固定ロッドに設けても良い。前記枢動変形量、前記回転変形量を枢動角度、回転角度に変換する手段としてひずみゲージを使用することにより、軌道高低狂い、通り狂い、水準狂いとも同一計測原理、同一計測システム上で計測できものである。

前記ひずみゲージのうち前期枢動変位感知部位１１には高低狂い（矢印Ａ方向）を計測するためのひずみゲージを鉛直面（上下面）、通り狂い（矢印Ｂ方向）を計測するためのひずみゲージを水平面（左右面）に、回転変位感知部位１２には水準狂い（矢印Ｃ方向）を計測するためのひずみゲージを前記変形基準ロッド６の中心軸線に対して対称となる２つの面にそれぞれ設置する。該ひずみゲージは各々の計測用途に応じた種類で市販のもので十分満足できる。該ひずみゲージは設置した当初のときのひずみ計測値（初期ひずみ計測値）と軌道狂いが発生したときのひずみ計測値との変化量で軌道狂い量を把握することができる。ひずみ量と軌道狂い量（枢動角度と回転角度）の関係は事前にレール変位計の校正係数として把握しておく。

前記請求項３に記載の発明では、前記変形基準ロッド６には軌道管理項目のうち軌道レールの高低狂い、通り狂いを計測するためのひずみゲージを取り付ける枢動変位感知部位１１を設ける。また、水準狂いの計測には前記保持管冶具９の代わりに同様な位置に中空軸形状（矩形タイプ）の回転計（ロータリーエンコーダー）を設置するものである。該中空軸形状の回転計は該第二管体４の外周から軸心に向かうようにビス等で回転、移動しないよう前記第二管体４に固定する。該第二管体４が前記回転変形した時には、該第二管体４と該回転計は同じ様に回転するため、それにより前記変形基準ロッド６に対する回転変形量を感知するものである。

前記本願変位計１は１台使用で計測するほか、数十台から数百台を連結使用して計測ができるよう前記第一管体３及び前記第二管体４の両外端部に嵌合部１３ａを備える。任意の計測ポイントに適合させるための連結ロッド１３（矩形又は円形）を該第一管体３及び第二管体４の両外端部を覆うように嵌合し、該嵌合部１３ａの外周から該第一管体３及び該第二管体４に螺子杆１３ｂを螺挿することにより固定できるようになっている。

本願変位計１の測定原理を図４及び図５に基づいて説明する。図４は前記レール変位計を軌道レールに沿って枕木に取り付ける。該レール変位計の変計基準となる前記第一管体３部を工事影響のない枕木に設置し、変形する前記第二管体４部を工事影響で軌道狂いが発生すると考えられる枕木に設置する。例えば、軌道レールに高低狂いが発生した場合、レール変位計は球体接続部で軌道枕木の鉛直方向の移動に伴い該第二管体４部が枢動変形し枢動変形角度が発生する。そのときの該枢動変形角度より軌道の高低狂いを計測監視するものである。

図５は前記レール変位計を軌道レールに沿って枕木に取り付ける。該レール変位計の変計基準となる前記第一管体３部を工事影響のない枕木に設置し、変形する前記第二管体４部を工事影響で軌道狂いが発生すると考えられる枕木に設置する。例えば、軌道レールに水準狂いが発生した場合、レール変位計は球体接続部で軌道枕木の軌道レールの軸方向に対しての回転に伴い該第二管体４部が回転変形し回転変形角度が発生する。そのときの該回転変形角度より軌道の水準狂いを計測監視するものである。

次に、広範囲に本願変位計１を設置した場合の作用を図６に基づいて説明する。まず、鉄道軌道の立体交差工事や軌道に近接して施工される土木及び建築等の工事に伴い地盤の緩み、地盤の応力解放その他の原因により変状が予測される軌道で、まず軌道レールに沿って計測測線をもうける。この計測測線の両外端部に工事には影響しない不動点Ａ，Ｂを画定する。次いで、その不動点Ａ，Ｂ間の軌道枕木上に計測監視するポイントと同様間隔になるよう連結ロッド１３を使用して本願変位計１を接続設置する。最後に、本願変位計１の変位基準となる前記第一管体３の部分を軌道枕木或いは、軌道レールに軌道枕木或いは、軌道レール専用の冶具で固定する。不動点Ａと不動点Ｂの本願変位計１の両外端部には、該連結ロッド１３とは別に端部連結固定ロッド１４と端部連結保持ロッド１５を使用し、これも軌道枕木或いは、軌道レールに前記専用の冶具で固定する。

しかして、前記不動点Ａ，Ｂ間にて軌道狂いが生じた場合に、その軌道狂いが本願変位計１の変計基準となる前記第一管体３に対して変形する前記第二管体４が前記球体の接続部２を中心として枢動、回転することにより軌道レールを管理するうえで重要としている軌道レールの高低狂い、通り狂いはもとより水準狂いをも単独の計測器にて広範囲の工事場所においても監視計測できることになる。

前記ひずみゲージの計測値及び回転計の計測値を電気信号として取り出すため専用の測定器を使用する。また、計測データを計算処理、表示処理、出力処理、警報処理するために該測定器をコンピューターシステムに組み込むことによりリアルタイムに軌道狂い管理を実施することが可能となる。

１本願変位計
２球体
３第一管体
４第二管体
４ａ第二管体球体保持部
５基端固定ロッド
５ａ基端固定ロッドの基端部
６変形基準ロッド
６ａ変形基準ロッドの基端部
７球体保持金具
７ａビス
８支持管冶具
８ａ螺子杆
９保持管冶具（回転計）
９ａ螺子杆
１０感知部位
１１枢動変位感知部位
１２回転変位感知部位
１３連結ロッド
１３ａ嵌合部
１３ｂ嵌合部
１３ｃ嵌合ビス
１４端部連結固定ロッド
１５端部連結保持ロッド
１６枕木固定冶具Ａ
１７枕木固定冶具Ｂ
１８枕木

Claims

球体状の接続部を介して接続された第一管体と第二管体とを備え、該第一管体と該第二管体が自由方向に枢動変形するに加え該第二管体が管体中心軸に対して回転変形する構造とし、前記球体状の該球体中心に対して対称となるように基端固定ロッドと変形基準ロッドを設け、該基端固定ロッドの基端を前記第一管体内の軸中心に固定することにより該球体を支持し、該変形基準ロッドの基端を前記第二管体内に該第二管体の前記枢動変形及び前記回転変形に対応するよう保持し、ひずみ量に基づいて、該枢動変形角度と該回転変形角度を感知するようにしたことを特徴とするレール変位計。
前記回転変形角度を前記変形基準ロッドの捩じれ量より感知することを特徴とする請求項１に記載のレール変位計。
前記回転変形角度を前記第二管体の回転量より感知することを特徴とする請求項１に記載のレール変位計。