JP6025437B2 - 密着力測定器及び密着力測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の進路を選択する分岐器（ポイント）において、基本レールとトングレールの間に働く密着力を測定するための密着力測定器、及び、密着力測定方法に関する。

鉄道など車両の進路を選択する分岐器は、基本レールとトングレールを有して構成されるとともに、トングレールを転轍機にて移動させることで進路の変更が行われている。その際、転轍機にて移動されたトングレールは基本レールと密着して進路を形成する。分岐器の保守においては、トングレールと基本レールの密着力が適正であるかを測定することが重要であり、測定された密着力によって転轍機の調整を行う必要がある。

特許文献１から４には、このような基本レールとトングレールの間に働く密着力を測定する各種密着力測定装置が開示されている。

特開平９−２８０９７５号公報 実開平７−４１４３９号公報 実用新案登録第３０１１２０２号公報 特開２００６−２９１５２４号公報

現用品の密着力測定装置は、特許文献１に開示されるような矢羽根の示した数値を目視で確認するアナログタイプが一般的である。このような密着力測定装置では、運搬の際や保管状況により矢羽根が曲がり胴体等と接触子、その都度修理が必要となる。また、矢羽根の指示した数値を目視で確認する使用のため、個人差による誤差が生じる。

過去にデジタル方式の密着力測定装置は開発されているが、トングレールと基本レールを密着状態から離間させる速度が変わると、測定値にバラツキが生じてしまう等、測定方法により正確なデータの取得が困難である。

さらに従来の密着力測定装置では、密着力を測定する際、当該装置を設置位置に個人差などのバラツキが生じた場合、測定する密着力に大きな誤差をもたらすことが知られている。

本発明は、従来の密着力測定装置の課題を鑑み、測定誤差の少ない密着力測定器、並びに、それを利用した密着力測定方法を提供することを目的としている。

そのため本発明に係る密着力測定器は、
圧力センサーが設置されるセンサー設置面と、前記センサー設置面に対向すると共に、先端に近づくほど前記センサー設置面との距離が狭くなるように傾斜する傾斜面と、を有する先端ヘッドと、
前記先端ヘッドから前記センサー設置面と略平行な方向に延在するとともに、前記センサー設置面から離間する方向に屈曲したアームと、を備えたことを特徴とする。

そのため本発明に係る密着力測定方法は、
密着力測定器にて、トングレールと基本レールの当接面間に働く密着力を測定する密着力測定方法において、
前記密着力測定器は、
圧力センサーが設置されるセンサー設置面と、前記センサー設置面に対向すると共に、先端に近づくほど前記センサー設置面との距離が狭くなるように傾斜する傾斜面と、を有する先端ヘッドと、
前記先端ヘッドから前記センサー設置面と略平行な方向に延在するとともに、前記センサー設置面から離間する方向に屈曲したアームと、を備え、
前記トングレールの先端と前記基本レールの間に形成されている開口に、前記基本レールの延在方向と前記アームの前記先端ヘッドから前記センサー設置面と略平行な方向に延在する部分が略平行となる方向に前記先端ヘッドを挿入し、
前記センサー設置面に設置された前記圧力センサーを前記基本レールに当接させるとともに、前記傾斜面を前記トングレールの先端に当接させ、
前記アームを前記基本レールから離間する方向に回動させ、前記基本レールと前記トングレールの当接面を所定距離だけ離間させたときの前記圧力センサーの出力値に基づいて密着力を測定することを特徴とする。

本発明によれば、測定誤差の少ない密着力を測定可能な密着力測定器、並びに、密着力測定方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る密着力の測定対象となる分岐器を示す図 本発明の実施形態に係るレールとトングレールが密着した様子を示す図 本発明の実施形態に係る密着力測定装置（器）の側面を示す図 本発明の実施形態に係る密着力測定装置の下面を示す図 本発明の実施形態に係る密着力測定器による密着力測定の様子を示す図 本発明の実施形態に係る密着力測定器による密着力測定の様子を示す図 本発明の実施形態に係る密着力測定器による密着力測定の様子を示す図 本発明の実施形態に係る密着力測定器による測定結果、従来の測定方法による測定結果を示す図

図１は、本発明の実施形態に係る密着力の測定対象となる分岐器を模式的に示した図である。分岐器（ポイント）は、車両の進行方向を選択するために用いられる。図に示されるように紙面上方に向かって進行方向が分岐する場合、左右の２本の基本レール１の間に移動可能なトングレール２が設けられる。このトングレール２に取り付けられたロッド２１を図示しない転轍器で左右に移動させることで、車両の進行方向を選択することが可能となっている。

図１では、右側に位置するトングレール２が右側の基本レール１に密着した状態となっており、例えば、この状態で下方から上方に向かって車両が進行した場合、車両は左側の分岐路に導かれる。このような分岐器では、転轍機によって密着される基本レール１とトングレール２の密着力が適切に保たれていることが重要となる。そのため、従来からこの密着力を測定するため、各種密着力測定装置が使用されている。

密着力の測定は、転轍器によって基本レール１とトングレール２が密着させられた状態で計測される。図１では、右側に位置するトングレール２と基本レール１との間に作用する密着力が測定対象となり、トングレール２の先端と、基本レール１の間に形成されている開口を利用して密着力の測定が行われる。

図２には、この基本レール１とトングレール２の間に形成されている開口を説明する図が示されている。図１における符号ＥとＦの間について示した図であって、トングレール２の先端方向から眺めた図である。なお、基本レール１はその断面を示した図となっている。

図２に示されるように、基本レール１とトングレール２とは、上部付近で密着した状態を形成している。一方、符号Ｃ−Ｄで示されるトングレール２の下方付近においては、トングレール２と基本レール１とは、開口Ｓを有して離間した状態となっている。本実施形態では、この開口Ｓを利用して密着力の測定を行うこととしている。また、この開口Ｓは、横方向にＡ−Ｂの幅を有して形成されている。この開口Ｓの幅は、軌条の種類によって異なったものとなる。従来では、この開口Ｓの幅の多様性を理由として、密着力の測定にバラツキが生じていた。

図３は、本発明の実施形態に係る密着力測定装置（器）の側面を示す図であり、図４は、密着力測定装置２の下面図となっている。本実施形態では、この密着力測定装置は、密着力測定器３と圧力測定装置４を組み合わせて構成されている。

図３（Ａ）は、圧力測定器３に圧力測定装置４を取り付けたときの側面図である。本実施形態では、図４に示されるように圧力測定装置４の筐体４１と、圧力測定器３とは面ファスナー（「マジックテープ（登録商標）の呼び名で知られる固定具）３４ａ、３４ｂによって固定可能となっている。これは、一体化することで可搬性の向上を図ったものである。密着力を測定する際には、筐体４１は、図３（Ｂ）に示されるように圧力測定器３から取り外した状態で使用される。

密着力測定器３は、先端ヘッド３１と、先端ヘッド３１から図中右側に向かって延在するアーム３２を主な構成要素としている。先端ヘッド３１には、密着力測定時に発生する大きな圧力がかかるため、剛性の高い鋼材にて形成されている。また、アーム３２に対しても密着力測定時に大きな曲げ力が加わるため剛性の高い管鋼材が使用されている。そして、先端ヘッド３１とアーム３２とは、アーム３２の内部において、ボルトなどの固定部３２ａ、ｂにて強固に固定されている。

先端ヘッド３１は、圧力測定装置４の圧力センサー４４が取り付けられるセンサー設置面３１ａと、センサー設置面３１ａに対向すると共に、先端ヘッド３１の先端に近づくにしたがって、センサー設置面３１ａとの距離が狭くなるように傾斜する傾斜面３１ｂを備えている。センサー設置面３１ａには、圧力センサー４４を取り付け可能なように、圧力センサー４４の形状、そして、圧力センサー４４から延在するケーブル４３の形状に沿った凹部が設けられている。一方、傾斜面３１ｂは、先端ヘッド３１を図２で説明した開口Ｓに挿入したとき、トングレール２に当接する。また、この傾斜面３１ｂによって、開口Ｓの幅（Ａ−Ｂ）の多様性にも柔軟に対応することを可能としている。

アーム３２は、先端ヘッド３１から図中右側に向かって延在し、先端ヘッド３１に隣接する部分は、センサー設置面３１ａに略平行な方向に延在している。そして、アーム３２の中程からは、このセンサー設置面３１ａから離間する方向（図３では、紙面上方向）に屈曲した形状となっている。また、アーム３２の端部には、把持するグリップ力を高めるため、合成樹脂などで形成されたハンドル３３が設けられている。また、アーム３２の中央付近には、圧力測定装置４を固定するための平坦な部分を形成するためのベース部３４が設けられている。そして、ベース部３４の表面には面ファスナー３４ａが貼付されている。

一方、圧力測定装置４は、筐体４、ケーブル４５、圧力センサー３３を有して構成されている。圧力測定装置４は、市販される一般的なものを利用することが可能である。本実施形態の圧力測定装置４は、バッテリを内蔵しており、外部電源に接続することなく使用することが可能である。圧力センサー４４は、圧電素子などで構成されるとともに、センサー設置面３１ａから突出する形状を有している。この圧力センサー４４に圧力がかかると、圧力センサー４４からケーブル４５を介して、筐体４１内部の制御部（図示せず）に圧力信号が伝達される。制御部は、この圧力信号を数値（圧力値）に変換して表示部４２に表示させる。

この圧力測定装置４には、各種設定、操作を行うための操作部４３が設けられている。例えば、操作部４３を操作することで、測定した圧力値を記憶、そして、記憶されたものを読み出すメモリ機能を使用することが可能となっている。また、この圧力測定装置４には、外部のパーソナルコンピュータと接続するための外部接続端子を設けることとしてもよい。

圧力センサー４４は、図４に示されるように前述した先端ヘッド３１の凹部に収納させれる。その際、センサー設置面３１ａにおいて、圧力センサー４４とケーブル４５の周囲は、樹脂で埋められることで、位置変動がないように取り付けられている。そして、圧力センサー４４から延在するケーブル４５は、センサー設置面３１ａからアーム３２の内部を伝って、アーム３２の端部から外部に導出され、筐体４１に接続されている。

では、この密着力測定器３を利用した密着力測定方法について、図５〜図７を用いて説明する。図５は、密着力測定時における密着力測定器３の初期位置を示した図であって、基本レール１の上方向から眺めた図となっている。図中、Ａ、Ｂは、図２で説明した開口Ｓの幅を示す符号に対応している。密着力測定開始時には、このように密着力測定器３の先端ヘッド３１は開口Ｓに挿入される。そのとき、センサー設置面３１ａに設置された圧力センサー４４は、基本レール１に当接するように、そして、傾斜面３１ｂは、開口Ｓの入り口付近のトングレール２側に当接するように配置される。

先端ヘッド３１の挿入時、先端ヘッド３１に隣接するアーム３２部分は、センサー設置面３１ａに略平行に設けられているため、その中心Ｃ₁を、基本レール１に沿わせて、す
なわち、基本レール１に略平行となるように配置することが可能となる。また、アーム３２の中心Ｃ₂で示される箇所は、中心Ｃ₁から屈曲した形状となっているため、密着力測定時には、アーム３２の端部付近（ハンドル３３付近）では、基本レール１とアーム３２との間に把持し易くするための空間を形成することが可能となっている。

図６は、この密着力測定時における密着力測定器３の先端付近の様子を示した図であって、基本レール１の側面から眺めた図となっている。図中、Ｃ、Ｄは、図２で説明した開口Ｓの高さ方向の位置を示す符号に対応している。このように、先端ヘッド３１は、Ｃ−Ｄの間、すなわち、開口Ｓを形成する部分に挿入される。また、図中、先端ヘッド３１に対して矢印で示される符号Ｌは、傾斜面３１ｂの形成される位置を示している。先端ヘッド３１が開口Ｓに挿入された際、傾斜面３１ｂはトングレール２の端面２ａに当接した状態となる。

このように密着力測定時には、アーム３２の隣接ヘッド３１に隣接する部分を、図５に示されるように基本レール１の側面に沿わせ（図５）、そして、図６に示されるように、延在方向に沿わせることが可能となり、密着力測定器３の初期位置を略一律に設定することが容易となっている。したがって、従来の密着力測定装置のように、作業者によって挿入位置、挿入方向が異なることを理由として発生する密着力の測定誤差を抑えることが可能となっている。

密着力を測定する際には、図５に示されるように、ハンドル３３部分を把持してアーム３２を矢印で示す方向に回動させる。このとき、密着力測定器３は、圧力センサー４４と基本レール１との当接位置を始点として回動し、先端ヘッド３１の傾斜面３１ｂは、梃子の作用にてトングレール２を押し上げる。

図７には、密着力測定器３を図５の矢印の向きに回動させた時の様子が示されている。図７は、図２と同様、トングレール２の先端側から眺めた図である。先端ヘッド３１は、基本レール１に力Ｆを作用させ、開口Ｓの幅を押し広げる。その際、基本レール１とトングレール２の上部付近には離間距離Δｄが生じる。この離間距離Δｄを隙間ゲージを挿入すること等によって測定し、所定の値となったときに圧力測定装置４にて測定された圧力値を密着力とえて測定する。すなわち、圧力センサー４４は、離間距離Δｄが所定の距離となったときの力Ｆの抗力Ｆ’（Ｆと方向が逆で大きさが同じ）を計測することとなる。

このように本実施形態の密着力測定器３では、トングレール２と基本レール１の間の密着力を測定する際、初期位置を略一律に決定しやすい構造を有したものとなっており、従来のように、作業者によって開口Ｓへの挿入位置、方向が異なることで発生する誤差を抑えることが可能となっている。そして、アーム３２に形成された屈曲により、基本レール１とアーム３２の間に空間を形成し、アーム２の把持を容易なものとしている。そして、先端ヘッド３１に形成された傾斜面３１ｂによって、様々な幅の開口Ｓに対応することが可能となっている。

図８には、本発明の実施形態に係る密着力測定器３を使用した測定結果、従来の測定方法による測定結果（試験結果）を示す表が示されている。本試験では、基本レール１とトングレール２の間の密着力を、予め１０００Ｎ（ニュートン）、２０００Ｎ、３０００Ｎに設定して行っている。また、基本レール１とトングレール２の間に形成される開口Ｓの幅を、１６．５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２３ｍｍの４つの形態にて測定している。

測定結果をみると従来のバネを利用した密着力測定装置による測定結果では、誤差が大きく、なおかつ、開口Ｓの幅が大きくなるにつれ、発生する誤差も更に大きくなっている。それに対して、本実施形態の密着力測定器３を使用した測定結果では、従来と比較して誤差は大幅に低減されたものとなっていることが分かる。

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１…基本レール
２…トングレール
２１…ロッド
３…密着力測定器
３１…先端ヘッド
３１ａ…センサー設置面
３１ｂ…傾斜面
３２ａ、３２ｂ…固定部
３３…ハンドル
３４…ベース部
４…圧力測定装置
４１…筐体
４２…表示部
４３…操作部
４４…圧力センサー
４５…ケーブル

Claims (2)

1. 圧力センサーが設置されるセンサー設置面と、前記センサー設置面に対向すると共に、先端に近づくほど前記センサー設置面との距離が狭くなるように傾斜する傾斜面と、を有する先端ヘッドと、
   前記先端ヘッドから前記センサー設置面と略平行な方向に延在するとともに、前記センサー設置面から離間する方向に屈曲したアームと、を備えたことを特徴とする
   密着力測定器。
2. 密着力測定器にて、トングレールと基本レールの当接面間に働く密着力を測定する密着力測定方法において、
   前記密着力測定器は、
   圧力センサーが設置されるセンサー設置面と、前記センサー設置面に対向すると共に、先端に近づくほど前記センサー設置面との距離が狭くなるように傾斜する傾斜面と、を有する先端ヘッドと、
   前記先端ヘッドから前記センサー設置面と略平行な方向に延在するとともに、前記センサー設置面から離間する方向に屈曲したアームと、を備え、
   前記トングレールの先端と前記基本レールの間に形成されている開口に、前記基本レールの延在方向と前記アームの前記先端ヘッドから前記センサー設置面と略平行な方向に延在する部分が略平行となる方向に前記先端ヘッドを挿入し、
   前記センサー設置面に設置された前記圧力センサーを前記基本レールに当接させるとともに、前記傾斜面を前記トングレールの先端に当接させ、
   前記アームを前記基本レールから離間する方向に回動させ、前記基本レールと前記トングレールの当接面を所定距離だけ離間させたときの前記圧力センサーの出力値に基づいて密着力を測定することを特徴とする
   密着力測定方法。

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