JP6464240B1 - 軌道狂い測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが容易で、かつコストの増大及び信頼性の低下を抑制できる分割式の軌道狂い測定装置を提供する。【解決手段】本開示は、２つのレールを有する軌道の狂い測定装置である。軌道狂い測定装置は、測定梁と、軌間梁と、検出器と、処理装置と、を備える。測定梁は、１つのレール上を自身の長手方向に沿って走行可能に構成される。軌間梁は、測定梁と結合可能に構成された第１端部と、測定梁が走行するレールとは別のレール上を走行可能に構成された第２端部とを有する。検出器は、測定梁が走行するレールの状態を検出する。処理装置は、検出器の出力を処理する。また、処理装置は、軌間梁に取り付けられる。検出器は、軌間梁の第１端部において弾性支持されると共に、軌間梁が測定梁に結合された状態で測定梁に剛性接続可能に構成される。【選択図】図１

Description

本開示は、軌道狂い測定装置に関する。

鉄道用の軌道の狂いを測定する装置として、手押し式の小型の測定装置（いわゆるトロリー）が公知である。この測定装置は、レールに沿って延伸し、その延伸方向（つまり長手方向）に走行する測定梁と、枕木に沿って延伸し、２つのレールに跨って走行する軌間梁とを結合したＴ字状の構造を有する（特許文献１参照）。

上記測定装置では、測定梁によってレールの鉛直方向及び水平方向の不整量等を測定し、軌間梁によってレール間の間隔、高低差、ねじれ等を測定する。そのため、測定梁及び軌間梁それぞれに変位計、傾斜計等の検出器が取り付けられる。また、軌間梁には、検出したデータを処理する処理装置も取り付けられる。

このような軌道狂い測定装置において、運搬を容易にするために測定梁と軌間梁とを分割可能にしたものがある。

特開２００４−２５１８４２号公報

測定梁と軌間梁とを分割可能にした測定装置では、使用時に測定梁と軌間梁とを結合する組み立てが行われる。このとき、従来の測定装置では、測定梁に取り付けられた検出器を、ケーブルを用いて軌間梁に取り付けられた処理装置に電気的に接続する必要がある。

このようなケーブル接続を行うと、組み立て作業が煩雑となり、作業時間が大きくなる。また、防水コネクタが必要となるため、測定装置のコストが増大する。さらに、コネクタ部分に水やほこり等の異物が侵入することで接続不良が発生し、信頼性が低下するおそれがある。

本開示の一局面は、組み立てが容易で、かつコストの増大及び信頼性の低下を抑制できる分割式の軌道狂い測定装置を提供することを目的としている。

本開示の一態様は、２つのレールを有する軌道の狂い測定装置である。軌道狂い測定装置は、測定梁と、軌間梁と、検出器と、処理装置と、を備える。測定梁は、１つのレール上を自身の長手方向に沿って走行可能に構成される。軌間梁は、測定梁と結合可能に構成された第１端部と、測定梁が走行するレールとは別のレール上を走行可能に構成された第２端部とを有する。検出器は、測定梁が走行するレールの状態を検出する。処理装置は、検出器の出力を処理する。また、処理装置は、軌間梁に取り付けられる。検出器は、軌間梁の第１端部において弾性支持されると共に、軌間梁が測定梁に結合された状態で測定梁に剛性接続可能に構成される。

このような構成によれば、測定梁が走行するレールの状態を検出する検出器を軌間梁に設けておき、測定梁と軌間梁とを結合することでこの検出器を測定梁に一体化することができる。

また、この検出器は、軌間梁には弾性的に支持される一方で、組み立て時には測定梁に剛性接続されるため、測定梁と軌間梁との間に結合後にガタツキが生じても、検出器と測定梁との一体関係が維持される。そのため、測定梁と軌間梁とを強固に結合する必要が無く、簡潔な結合構成を採用できる。

以上から、上述の構成によれば、測定梁と軌間梁との結合の手間を増加させることなく、軌道狂い測定装置の組み立て時のケーブル接続を不要にできるため、組み立てが容易になる。また、防水コネクタが不要となることでコストが抑制されると共に、コネクタ部分による接続不良も抑制される。

本開示の一態様では、測定梁は、軌間梁の第１端部が挿入可能な連結部を有してもよい。検出器は、第１端部内に配置されてもよい。また、検出器と連結部とが、ネジによって締結可能に構成されてもよい。このような構成によれば、測定梁と軌間梁との結合構成を簡潔にしつつ、検出器を容易かつ確実に測定梁に剛性接続することができる。

本開示の一態様では、検出器は、ジャイロセンサであってもよい。このような構成によれば、１つの検出器によって軌道の不整及び傾斜を測定することができる。その結果、軌道狂い測定装置の構造が簡素化できる。

本開示の一態様は、測定梁及び軌間梁を押すための押し棒と、押し棒に取り付けられた操作部と、をさらに備えてもよい。また、操作部と処理装置とは無線通信により接続されてもよい。このような構成によれば、操作部と処理装置との接続ケーブルを無くすことができるので、軌道狂い測定装置の組み立て作業がさらに容易になる。

図１は、実施形態における軌道狂い測定装置の模式的な平面図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線での模式的な断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での模式的な断面図である。 図４は、図２とは異なる実施形態の軌道狂い測定装置における軌間梁の先端部分の模式的な断面図である。 図５は、図２及び図４とは異なる実施形態の軌道狂い測定装置における軌間梁の先端部分の模式的な断面図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す軌道狂い測定装置１は、２つのレールＯ１，Ｏ２を有する鉄道用の軌道の狂い（つまり不整量）を測定するための装置である。

軌道狂い測定装置１は、２つのレールＯ１，Ｏ２上を作業者の手押しによって走行可能に構成されている。
また、軌道狂い測定装置１は、測定梁２と、軌間梁３と、第１検出器４と、第２検出器５と、処理装置６と、押し棒７と、操作部８と、電源（図示省略）とを備えている。

測定梁２、軌間梁３、押し棒７等は、分離された状態で計測地点に運搬され、測定時に組み立てられる。つまり、軌道狂い測定装置１は、分割可搬式の測定装置である。

＜測定梁＞
測定梁２は、１つのレールＯ２上を自身の長手方向に沿って走行可能に構成された梁である。測定梁２は、走行方向（つまりレール方向）に延伸する本体２Ａと、レールＯ２の上面に当接する転動体である２つの車輪２Ｂと、レールＯ２の内側の側面に当接する２つのローラ２Ｃと、後述する軌間梁３が結合する連結部２Ｄとを有する。

本体２Ａは、四角筒状の部材である。２つの車輪２Ｂは、本体２Ａの長手方向の前後に離間して配置されている。２つの車輪２Ｂは、図２に示すように、本体２Ａから鉛直方向下方に突出している。

２つのローラ２Ｃは、２つの車輪２Ｂとそれぞれ組み合わされ、測定梁２がレールＯ２に沿って走行できるように、測定梁２の走行方向と垂直な方向（つまり枕木方向）の移動を制御する。２つのローラ２Ｃは、レールＯ２の内側の側面に当接する。

連結部２Ｄは、内側に軌間梁３の第１端部３１が挿入可能な四角筒状の部材である。連結部２Ｄは、本体２Ａの上部に固定されている。連結部２Ｄは、その中心軸が本体２Ａの長手方向と垂直となる向きに配置されている。

＜軌間梁＞
軌間梁３は、測定梁２と結合可能に構成された第１端部３１と、測定梁２が走行するレールＯ２とは別のレールＯ１上を走行可能に構成された第２端部３２と、を有する梁である。

軌間梁３は、枕木方向に延伸する本体３Ａと、レールＯ１の上面に当接する車輪３Ｂとを有する。軌間梁３は、測定梁２に対しＴ字状に組み合わされる。なお、軌間梁３の第２端部３２は、延伸方向に伸縮可能に構成されている。

本体３Ａは、四角筒状の部材であり、第１端部３１と第２端部３２とを有する。本体３Ａの内部には、第１検出器４と、第２検出器５と、処理装置６とが収納されている。また、本体３Ａには、後述する押し棒７が取り付けられている。車輪３Ｂは、本体３Ａの第２端部３２に取り付けられ、本体３Ａの下方に突出している。

第１端部３１の長手方向と垂直な断面における外形は、測定梁２の連結部２Ｄの開口と相似形であり、この開口よりもわずかに小さい。つまり、第１端部３１は、図２に示すように、連結部２Ｄに挿入可能に構成されている。軌間梁３は、軌道狂い測定装置１の組み立て時に、第１端部３１が測定梁２の連結部２Ｄの奥壁２Ｅに突き当たるように挿入される。

なお、連結部２Ｄ内に軌間梁３の長手方向に延伸するガイドを設け、軌間梁３又は第１検出器４にこのガイドが係合する貫通孔又は凹部を設けてもよい。これにより、軌間梁３の挿入作業が容易になる。

＜第１検出器＞
第１検出器４は、測定梁２が走行するレールＯ２の状態を検出する機器である。具体的には、第１検出器４は、鉛直方向不整（つまり高低狂い）、水平方向不整（つまり通り狂い）、２つのレールの高低差（つまり水準狂い）、及び水準狂いから計算される２つのレールのねじれ（つまり平面性狂い）を検出する。

本実施形態では、第１検出器４は、３軸のジャイロセンサと、３軸の加速度計とを組み合わせた慣性計測装置（ＩＭＵ）である。第１検出器４は、レールＯ２上を走行する測定梁２の鉛直方向及び水平方向の角度を検出して出力する。

第１検出器４は、図２及び図３に示すように、軌間梁３の第１端部３１内に配置されている。具体的には、第１検出器４は、本体３Ａの内部に固定されたプレート３Ｃに、弾性体を介して弾性支持されている。つまり、第１検出器４は、軌間梁３に対し剛性接続されていない。

本実施形態では、第１検出器４における連結部２Ｄの奥壁２Ｅと反対側の部分に複数のゴム製のダンパ１１が取り付けられている。複数のダンパ１１は、それぞれ、ネジ１２によりプレート３Ｃに軌間梁３の長手方向に締結されている。このように、第１検出器４は、複数のダンパ１１によって軌間梁３に対するフローティング機構を構成している。なお、１つのダンパ１１によって第１検出器４を軌間梁３に弾性支持してもよい。

また、本実施形態では、第１検出器４は軌間梁３の第１端部３１から露出しており、第１検出器４の露出面は、軌間梁３の本体３Ａの端面と面一である。図２に示すように、軌間梁３が測定梁２の連結部２Ｄに挿入された状態で、第１検出器４は、測定梁２の連結部２Ｄの奥壁２Ｅに突き当てられる。

第１検出器４と連結部２Ｄとは、呼び込みネジ１０によって軌間梁３の長手方向に締結可能に構成されている。つまり、第１検出器４は、軌間梁３が測定梁２に結合された状態で測定梁２に剛性接続される。これにより、測定梁２と軌間梁３との間にガタツキ等が生じても、第１検出器４が測定梁２と一体に運動し、測定梁２の姿勢等が第１検出器４によって精度よく検出される。

＜第２検出器＞
第２検出器５は、左右２つのレールＯ１，Ｏ２間の位置関係を検出する機器である。具体的には、第２検出器５は、２つのレールの間隔（つまり軌間狂い）を検出する変位計と、回転パルスを発生させることで距離を検出するエンコーダーとの組合せである。

図１に示すように、第２検出器５の変位計は、軌間梁３の第２端部３２内に配置されている。また、第２検出器５のエンコーダーは、軌間梁３の第２端部３２内において車輪３Ｂに近接して配置されている。

＜処理装置＞
処理装置６は、第１検出器４及び第２検出器５の出力を処理するシグナルコンディショナである。処理装置６は、例えば入出力部を備える演算機により構成される。処理装置６は、各検出器からの出力を各種不整量へ変換するほか、各種不整量等のデータの保存、呼び出し、表示等の処理を行う。

処理装置６は、軌間梁３の内部に取り付けられている。処理装置６は、第１検出器４及び第２検出器５と例えばケーブルにより接続されている。なお、軌間梁３内には、処理装置６等に電気を供給する電源（つまりバッテリ）も収納されている。また、処理装置６として例えばノート型又はタブレット型のコンピュータを用い、処理装置６を軌間梁３の外側に配置してもよい。

＜押し棒及び操作部＞
押し棒７は、結合された軌間梁３及び測定梁２を作業者が走行方向に押すための棒状の部材である。押し棒７は、図１では軌間梁３の本体３Ａに取り付けられているが、測定梁２に取り付けられてもよい。また、押し棒７は、軌間梁３と測定梁２とに跨るように取り付けられたブラケットに取り付けられてもよい。

操作部８は、押し棒７の軌間梁３とは反対側の先端部分に取り付けられている。操作部８は、例えばタブレット型のコンピュータによって構成されている。操作部８には、作業者が軌道狂いの測定中に現在の測定位置をマークする際に押すイベントマークボタンが画面上に設けられている。なお、操作部８として、物理的なイベントマークボタンを用いてもよい。

操作部８は、イベントマークボタンの操作信号を処理装置６に送信する。操作部８と処理装置６とは、例えばブルートゥース（登録商標）等の無線通信によって接続される。そのため、操作部８と処理装置６との間にはケーブルは配置されない。

＜組み立て方法＞
各パーツが分割された状態からの軌道狂い測定装置１の組み立て方法は以下のとおりである。

まず、測定梁２の連結部２Ｄに軌間梁３の第１端部３１を挿入する。このとき、第１検出器４が連結部２Ｄの奥壁２Ｅに突き当たる位置まで軌間梁３の本体３Ａを挿入する。次に、連結部２Ｄの奥壁２Ｅの外側から呼び込みネジ１０を軌間梁３の長手方向に沿って挿入し、第１検出器４と連結部２Ｄとを締結する。さらに、複数のネジによって、呼び込みネジ１０とは異なる方向で連結部２Ｄと本体３Ａとを締結する。これにより、測定梁２と軌間梁３とが結合される。

その後、押し棒７等を軌間梁３に取り付けることで、軌道狂い測定装置１が組み立てられる。本実施形態では、軌間梁３に第１検出器４、第２検出器５、処理装置６、電源等の全ての電気部品が配置される。また、処理装置６と操作部８とは無線接続される。そのため、軌間梁３の外部におけるケーブル接続作業が不要なコードレス装置が実現される。

［１−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）軌間梁３を測定梁２と結合することで、軌間梁３に設けられた第１検出器４を測定梁２に一体化することができる。

また、第１検出器４は、軌間梁３には弾性的に支持される一方で、組み立て時には測定梁２に剛性接続されるため、測定梁２と軌間梁３との間に結合後にガタツキが生じても、第１検出器４と測定梁２との一体関係が維持される。そのため、測定梁２と軌間梁３とを強固に結合する必要が無く、簡潔な結合構成を採用できる。

以上から、測定梁２と軌間梁３との結合の手間を増加させることなく、軌道狂い測定装置１の組み立て時のケーブル接続を不要にできるため、組み立てが容易になる。また、防水コネクタが不要となることでコストが抑制されると共に、コネクタ部分による接続不良も抑制される。

（１ｂ）測定梁２が軌間梁３の第１端部３１が挿入可能な連結部２Ｄを有し、第１検出器４と連結部２Ｄとが、呼び込みネジ１０によって締結可能に構成される。これにより、測定梁２と軌間梁３との結合構成を簡潔にしつつ、第１検出器４を容易かつ確実に測定梁２に剛性接続することができる。

（１ｃ）第１検出器４としてジャイロセンサを用いることで、１つの検出器によって軌道狂い及び傾斜を測定することができる。その結果、軌道狂い測定装置１の構造が簡素化できる。

（１ｄ）操作部８と処理装置６とが無線通信により接続されることで、操作部８と処理装置６との接続ケーブルを無くすことができる。その結果、軌道狂い測定装置１の組み立て作業がさらに容易になる。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（２ａ）上記実施形態の軌道狂い測定装置１において、第１検出器４は、高低狂い及び通り狂いを検出できれば、上述の構成に限定されない。例えば、図４に示すように、２つのジャイロセンサ４Ａ，４Ｂを組み合わせた第１検出器１４を用いてもよい。

図４の例では、第１検出器１４は、高低狂い及び通り狂いを検出する２つのジャイロセンサ４Ａ，４Ｂと、プレート４Ｃと、複数のバー４Ｄとを有している。２つのジャイロセンサ４Ａ，４Ｂは、それぞれ、プレート４Ｃに固定されている。

プレート４Ｃが複数のバー４Ｄ及び複数のダンパ１１を介して軌間梁３のプレート３Ｃに取り付けられることで、２つのジャイロセンサ４Ａ，４Ｂは、軌間梁３に弾性支持される。また、２つのジャイロセンサ４Ａ，４Ｂは、プレート４Ｃが呼び込みネジ１０によって連結部２Ｄに締結されることで、測定梁２と一体化される。

なお、図４に示す第１検出器１４を使用する場合は、軌間梁３の本体３Ａにおける第１端部３１と第２端部３２との間に、水準狂いを検出するための傾斜計が検出器として配置される。

さらに、上記実施形態の軌道狂い測定装置１において、図５に示すように、２つの変位計４Ｅ，４Ｆと、１つの傾斜計４Ｇとを組み合わせた第１検出器２４を用いてもよい。この第１検出器２４では、窓４Ｈを通して、１つの変位計４Ｅが高低狂いを検出し、残りの変位計４Ｆが通り狂いを検出する。また、傾斜計４Ｇが水準狂いを検出する。

（２ｂ）上記実施形態の軌道狂い測定装置１において、測定梁２は、必ずしも連結部２Ｄを有さなくてもよい。例えば、軌間梁３は、測定梁２の本体２Ａに直接結合されてもよい。

（２ｃ）上記実施形態の軌道狂い測定装置１において、第１検出器４は、必ずしも呼び込みネジ１０によって締結される必要はなく、他の構成によって測定梁２に剛性接続されてもよい。

（２ｄ）上記実施形態の軌道狂い測定装置１において、第１検出器４を軌間梁３に弾性支持する手段はゴム製のダンパ１１に限定されない。第１検出器４のフローティング構造が実現できれば、上記以外の構造も採用可能である。

（２ｅ）上記実施形態の軌道狂い測定装置１において、操作部８と処理装置６とは有線で接続されてもよい。この場合でも、少なくとも測定梁２と軌間梁３との間の接続ケーブルを無くすことができる。

（２ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…軌道狂い測定装置、２…測定梁、２Ａ…本体、２Ｂ…車輪、２Ｃ…ローラ、
２Ｄ…連結部、２Ｅ…奥壁、３…軌間梁、３Ａ…本体、３Ｂ…車輪、３Ｃ…プレート、
４，１４，２４…第１検出器、４Ａ，４Ｂ…ジャイロセンサ、４Ｃ…プレート、
４Ｄ…バー、４Ｅ，４Ｆ…変位計、４Ｇ…傾斜計、４Ｈ…窓、５…第２検出器、
６…処理装置、７…押し棒、８…操作部、１０…呼び込みネジ、１１…ダンパ、
１２…ネジ、３１…第１端部、３２…第２端部。

Claims (4)

1. ２つのレールを有する軌道の狂い測定装置であって、
   １つのレール上を自身の長手方向に沿って走行可能に構成された測定梁と、
   前記測定梁と結合可能に構成された第１端部と、前記測定梁が走行する前記レールとは別のレール上を走行可能に構成された第２端部とを有する軌間梁と、
   前記測定梁が走行する前記レールの状態を検出するための検出器と、
   前記検出器の出力を処理する処理装置と、
   を備え、
   前記処理装置は、前記軌間梁に取り付けられ、
   前記検出器は、前記軌間梁の前記第１端部において弾性支持されると共に、前記軌間梁が前記測定梁に結合された状態で前記測定梁に直接的に剛性接続可能に構成される、軌道狂い測定装置。
2. 請求項１に記載の軌道狂い測定装置であって、
   前記測定梁は、前記軌間梁の前記第１端部が挿入可能な連結部を有し、
   前記検出器は、前記第１端部内に配置され、
   前記検出器と前記連結部とが、ネジによって締結可能に構成される、軌道狂い測定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の軌道狂い測定装置であって、
   前記検出器は、ジャイロセンサである、軌道狂い測定装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の軌道狂い測定装置であって、
   前記測定梁及び前記軌間梁を押すための押し棒と、
   前記押し棒に取り付けられた操作部と、
   をさらに備え、
   前記操作部と前記処理装置とは無線通信により接続される、軌道狂い測定装置。

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