JP5802560B2 - 検測車動揺補正方法及び装置、並びに検測方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の運行に関する周辺構造物を測定する検測車のローリング等の動揺を補正する検測車動揺補正方法及び装置、並びに検測方法及び装置に関する。

鉄道の安定輸送には車両の軌道、架線、電気供給用サードレール等のような車両の運行に関する周辺構造物である電車線路設備等の測定管理が必要である。これらの測定には、測定装置を搭載した専用の検測車を用いているが、走行時に検測車の車輪フランジにより車体動揺（ローリング等）が発生していた。測定装置を搭載した検測車で得られた測定値は、左右の検測車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、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。この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）側に回動可能に接触させて検出している。車体高さ変位量検出器は走行台車と車体との間に設けられ、検出アームが走行台車に直接接触している関係で、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直接受けてしまう。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たものが特許文献１に記載されている。

特開２００８−２４９３６５号公報

特許文献１に記載の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検出アームが破損するおそれがあった。

本発明は、上述の点に鑑みなされたものであって、走行台車に直接接触している検出アームを用いることなく車体動揺を検出し、正確な検測を行うことのできる検測車動揺補正方法及び装置、並びに検測方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検測車動揺補正方法の第１の特徴は、レールに沿って走行する台車に搭載された検測車両を用いて車両の運行に関する周辺構造物の状態を測定するステップと、走行中における前記検測車両の前記台車に対する動揺状態を前記台車両側の軸箱上に設けられた複数個のレーザ変位計を用いて測定するステップと、前記検測車両の前記台車に対する動揺状態に基づいて検測車両によって測定された検測結果を補正するステップとを備えたことにある。この発明は、検測車両の動揺状態をレーザ変位計を用いて非接触で測定し、それに基づいて検測結果を補正するようにしたものである。これによって、本発明は検測車走行時における車体動揺（ローリング等）の影響を受けることなく正確な検測を行うことができる。

本発明に係る検測車動揺補正方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測車動揺補正方法において、前記レーザ変位計が前記検測車両の下面に設けられたターゲット板までの距離を検出し、検出された前記距離に基づいて前記検測車両の動揺状態を測定し、前記検測結果を補正することにある。これは、非接触方式のレーザ変位計を用いて検測車両下面のターゲット板までの距離を検出することによって、検測車両の動揺（ローリング等）を測定するようにしたものである。

本発明に係る検測車動揺補正装置の第１の特徴は、レールに沿って走行する台車に搭載され、車両の運行に関する周辺構造物の状態を測定する検測車両と、走行中における前記検測車両の前記台車に対する動揺状態を前記台車両側の軸箱上に設けられた複数個のレーザ変位計を用いて測定する動揺状態測定手段と、前記動揺状態測定手段によって測定された前記検測車両の動揺状態に基づいて前記検測車両によって測定された検測結果を補正する補正手段とを備えたことにある。これは、前記検測車動揺補正方法の第１の特徴に対応した検測車動揺補正装置の発明である。

本発明に係る検測車動揺補正装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測車動揺補正装置において、前記動揺状態測定手段が前記レーザ変位計を用いて前記検測車両の下面に設けられたターゲット板までの距離を検出し、検出された前記距離に基づいて前記検測車両の動揺状態を測定し、前記補正手段は前記動揺状態に基づいて前記検測結果を補正することにある。これは、前記検測車動揺補正方法の第２の特徴に対応した検測車動揺補正装置の発明である。

本発明に係る検測方法は、前記第１又は第２の特徴に記載の検測車動揺補正方法を用いて、レールに沿って走行する台車上に搭載された検測車両によって測定された周辺構造物の状態の測定結果を補正することにある。これは、前記第１又は第２の特徴に記載の検測車動揺補正方法を用いた検測方法の発明である。

本発明に係る検測装置は、前記第１又は第２の特徴に記載の検測車動揺補正装置を用いて、レールに沿って走行する台車上に搭載された検測車両によって測定された周辺構造物の状態の測定結果を補正することにある。これは、前記第１又は第２の特徴に記載の検測車動揺補正装置を用いた検測装置の発明である。

本発明によれば、走行台車に直接接触している検出アームを用いることなく車体動揺を検出し、正確な検測を行うことができるという効果がある。

検測装置を搭載した検測車を上側から見た概略図である。 軸箱体に載置されるレーザ変位計と検測車の車両との関係を示す図である。 レーザ変位計とターゲット板との関係を示す図である。 車体の動揺で発生するローリングの概略とその角度算出法を示す図である。

図１は、検測装置を搭載した検測車を上側から見た概略図である。検測車２０は、平行する２本の走行レール１０Ｌ，１０Ｒ上を走行する２つの台車３０，４０上に搭載されている。図１では、走行レール１０Ｌ，１０Ｒ及び検測車２０を点線で示してある。台車３０は、２本の車軸３１，３２と、その両端に設けられた４つの車輪３３〜３６と、車軸３１，３２を回動可能に固定した台車フレーム枠３７，３８とから構成される。台車４０も同様に２本の車軸４１，４２と、その両端に設けられた４つの車輪４３〜４６と、車軸４１，４２を回動可能に固定した台車フレーム枠４７，４８とから構成される。検測車２０の車両内の車軸３１又は３２又は４１又は４２上に摩耗・偏位測定装置などの検測装置１が配置されている。この実施の形態では、車軸３２上に検測装置１の制御部が配置されている場合が示されている。

車軸３１，３２，４１，４２の両端側には軸箱体３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂがそれぞれフレーム枠３７，３８，４７，４８を介して取り付けられている。レーザ変位計２ａ，２ｂは、車軸３２の両端側の軸箱体３２ａ，３２ｂの上側に載置されている。レーザ変位計２ａ，２ｂは、検測車２０が走行レール１０Ｌ，１０Ｒと平行な状態を保てず、走行レール１０Ｌ，１０Ｒに対してある角度をもって傾斜してしまうローリングの影響を測定するものである。検測装置１が検測車２０の車両内の車軸３１上の場合は、レーザ変位計２ａ，２ｂは軸箱体３１ａ，３１ｂの上側に載置され、検測装置１が検測車２０の車両内の車軸４１上の場合は、レーザ変位計２ａ，２ｂは軸箱体４１ａ，４１ｂの上側に載置され、検測装置１が検測車２０の車両内の車軸４２上の場合は、レーザ変位計２ａ，２ｂは軸箱体４２ａ，４２ｂの上側に載置される。

図２は、軸箱体に載置されるレーザ変位計と検測車の車両との関係を示す図であり、図１の軸箱体３２ｂとレーザ変位計２ｂと検測車２０の一部を拡大して示した図である。図２に示すように、レーザ変位計２ｂは軸箱体３２ｂの上側の平坦部に載置されている。レーザ変位計２ｂは検測車２０の車両下端部に取り付けられたターゲット板２１ｂに対して点線矢印のようにレーザ光を照射すると共にターゲット板２１ｂからの反射光を受光し、その照射状態を検出するように取り付けられている。なお、ターゲット板２１ｂの上部には、不要な光がレーザ変位計２ｂに入り込まないように構成された遮光用カバー２２ｂが設けられている。図１では、ターゲット板２１ｂ及び遮光用カバー２２ｂは点線で示してある。なお、レーザ変位計２ａも、上記に説明したレーザ変位計２ｂと同様に配置する。

図３は、レーザ変位計とターゲット板との関係を示す図である。レーザ変位計２ｂは、半導体レーザ素子２３と、出射用集光レンズ２４と、受光用集光レンズ２５と、ＣＭＯＳ型受光素子２６とから構成される。半導体レーザ素子２３は、所定波長のレーザ光を出射する。出射用集光レンズ２４は、半導体レーザ素子２３から出射されたレーザ光をターゲット板２１ｘ〜２１ｚ付近に集光照射する。受光用集光レンズ２５は、ターゲット板２１ｘ〜２１ｚに照射されたレーザ光の位置をＣＭＯＳ型受光素子２６上に結像する。ＣＭＯＳ型受光素子２６は、ラインセンサで構成され、図３に示すように上下方向に移動するターゲット板２１ｘ〜２１ｚ上のレーザ光の照射位置を受光する。検測車２０のローリングによってターゲット板２１ｘ〜２１ｚの位置が上下動することによって、ＣＭＯＳ型受光素子２６上におけるレーザ光の受光位置も移動するので、受光位置に基づいてターゲット板２１ｘ〜２１ｚの位置が検出される。なお、レーザ変位計２ａとターゲット板との関係も、上記と同様である。

図４は、車体の動揺で発生するローリングの概略とその角度算出法を示す図である。ローリングとは、図４に示すように、検測車２０が走行レール１０Ｌ，１０Ｒに接した面に対し、その重心位置が高いため、旋回するとその遠心力によって、検測車２０が外側に傾斜することである。図４では、検測車２０が走行レール１０Ｌの外側に角度θｘ傾斜している状態が示されている。この傾斜角度θｘに連動してレーザ変位計２ａ，２ｂとターゲット板２１ａ，２１ｂとの位置関係も図４のようになる。レーザ変位計２ａは、ターゲット板２１ａまでの距離を検出し、それを右センサ測定値Ｈ１として出力する。レーザ変位計２ｂは、ターゲット板２１ｂまでの距離を検出し、それを左センサ測定値Ｈ２として出力する。検測装置１の制御部は、右センサ測定値Ｈ１、左センサ測定値Ｈ２、及び左右センサ設置間距離Ｌに基づいて、検測車２０のローリング角θｘを算出する。レーザ変位計２ａによって求められた右センサ測定値Ｈ１と、レーザ変位計２ｂによって求められた左センサ測定値Ｈ２との位置関係は、図４に示すような三角関数の関係にある。従って、ローリング角θｘは、図４の演算式によって求めることができる。すなわち、ローリング角θｘは、ａｒｃｔａｎ｛（Ｈ１−Ｈ２）／Ｌ｝にて求めることができる。

検測装置１の制御部は、上述のようにして算出したローリング角θｘを補正率とし、この補正率をそれぞれの測定データに演算処理することにより、車体動揺（ローリング等）を除去した静的（停止状態と同等）な測定を行うことができる。この実施の形態によれば、従来のように走行台車に直接接触している検出アームを用いることなく車体動揺を検出し、正確な検測を行うことができるようになる。

１…検測装置、
１０Ｌ，１０Ｒ…走行レール、
２０…検測車、
２１ａ，２１ｂ…ターゲット板、
２２ａ，２２ｂ…遮光用カバー、
２３…半導体レーザ素子、
２４…出射用集光レンズ、
２５…受光用集光レンズ、
２６…ＣＭＯＳ型受光素子、
２ａ，２ｂ…レーザ変位計、
３０，４０…台車、
３１，３２，４１，４２…車軸、
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…軸箱体、
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…軸箱体、
３３〜３６，４３〜４６…車輪、
３７，３８，４７，４８…フレーム枠、
Ｈ１…右センサ測定値、
Ｈ２…左センサ測定値

Claims (6)

1. レールに沿って走行する台車に搭載された検測車両を用いて車両の運行に関する周辺構造物の状態を測定するステップと、
   前記台車側の車軸の両端に設けられた軸箱体の上側に載置された複数個のレーザ変位計を用いて前記検測車両の下面に設けられたターゲット部材までの距離を検出し、検出された前記距離に基づいて走行中における前記検測車両の前記台車に対する動揺状態を測定するステップと、
   前記検測車両の前記台車に対する動揺状態に基づいて前記検測車両によって測定された検測結果を補正するステップと
   を備えたことを特徴とする検測車動揺補正方法。
2. 請求項１に記載の検測車動揺補正方法において、前記ターゲット部材の上部に、不要な光が前記レーザ変位計に入り込まないように構成された遮光用カバーが設けられていることを特徴とする検測車動揺補正方法。
3. レールに沿って走行する台車に搭載され、車両の運行に関する周辺構造物の状態を測定する検測車両と、
   前記台車側の車軸の両端に設けられた軸箱体の上側に載置された複数個のレーザ変位計を用いて前記検測車両の下面に設けられたターゲット部材までの距離を検出し、検出された前記距離に基づいて走行中における前記検測車両の前記台車に対する動揺状態を測定する動揺状態測定手段と、
   前記動揺状態測定手段によって測定された前記検測車両の動揺状態に基づいて前記検測車両によって測定された検測結果を補正する補正手段と
   を備えたことを特徴とする検測車動揺補正装置。
4. 請求項３に記載の検測車動揺補正装置において、前記ターゲット部材の上部に、不要な光が前記レーザ変位計に入り込まないように構成された遮光用カバーが設けられていることを特徴とする検測車動揺補正装置。
5. 請求項１又は２に記載の検測車動揺補正方法を用いて、レールに沿って走行する台車上に搭載された検測車両によって測定された周辺構造物の状態の測定結果を補正することを特徴とする検測方法。
6. 請求項３又は４に記載の検測車動揺補正装置を用いて、レールに沿って走行する台車上に搭載された検測車両によって測定された周辺構造物の状態の測定結果を補正することを特徴とする検測装置。

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