JP6978466B2 - レール溶接機及びレール吊上器の制御システム並びにレール溶接機及びレール吊上器の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道の既設レールを新しいレールに交換する際に、交換レール（新しいレール）と既設レールを圧接するためのレール溶接機及び交換レールを所定箇所にて一部吊り上げるレール吊上器の制御システム並びにこれらレール溶接機及びレール吊上器の制御方法に関する。

従来、鉄道の既設レールに不良箇所が生じた場合、その不良箇所のレールを切断し、新しいレールに交換する際に、ガス圧接法又はフラッシュバット溶接法を用いてレールを溶接する方法がある。

鉄道のロングレールの溶接方法として最も一般的に用いられているガス圧接法は、接合するレールを突合わせて軸方向に加圧しつつ突合わせ部周囲をガス炎で高温まで加熱することにより所定の変形量を得て接合する方法である（例えば、特許文献１）。

このようなガス圧接法を用いて比較的長い交換レールと既設レールとを圧接する場合、圧接の前作業として、レール吊上器を用いて圧接部と離れた所定箇所にて交換レールの一部を吊り上げ、圧接側の重なり部分を引き寄せてレール端面同士を突き合わせ状態にする必要がある。また、圧接する際に、圧接の進行に合わせて吊り上げ部を徐々に降下させる作業も必要である。これらの作業を行う際、従来は、レール溶接機のそばに配置されている作業者が、圧接の進行状況を見ながら、レール吊上器のそばに配置されている作業者に対して吊り上げ又は降下等を、トランシーバを介して口頭で遠隔指示していた。

特許第４９１４５３１号公報

このように従来のレール溶接方法によると、レール溶接機のそばにいる作業者がレール吊上器のそばにいる作業者に対してトランシーバで遠隔指示を行っていたため、圧接の進行に合わせて思い通りの調整を行うことが困難であった。特に、レール圧接時の圧縮量（進行量）が所定の目安範囲からはみ出した場合、例えば進行量が早く進む場合は溶接部の温度が十分に昇温されていないこととなって溶接欠陥の原因となり、逆に進行量が遅く進む場合は溶接部の温度が過剰に昇温されてしまうこととなって溶接欠陥（オーバーヒート）の原因となる。このため、溶接品質が不安定になっていた。

また、レール溶接機のそばの作業者がトランシーバでレール吊上器のそばの作業者に対して吊り上げ又は降下の遠隔指示を行う場合、レール溶接機側の作業者（指示者）及びレール吊上器側の作業者（操作者）が共に高いスキルを有している必要があった。さらに、トランシーバによる遠隔指示は、制御にタイムラグが発生する可能性があった。

従って本発明の目的は、レール溶接機側よりレール吊上器を自動的に遠隔操作することができるレール溶接機及びレール吊上器の制御システム並びにレール溶接機及びレール吊上器の制御方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、レール溶接の品質を良好に保持すると共に、レール吊上器側の作業者数を削減し、生産性を向上させることができるレール溶接機及びレール吊上器の制御システム並びにレール溶接機及びレール吊上器の制御方法を提供することにある。

本発明によれば、レール溶接機及びレール吊上器の制御システムは、既設レールと新たな交換レールとを圧接するためのレール溶接機と交換レールを所定箇所にて一部吊り上げる少なくとも１つのレール吊上器とを制御するシステムである。特に、レール溶接機側において交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、少なくとも１つのレール吊上器側において交換レールの吊り上げ高さを検出し、検出したレール圧縮量及び検出した吊り上げ高さに基づいて交換レールの必要な降下速度を算出し、算出した降下速度で少なくとも１つのレール吊上器を制御するように構成されている。

レール溶接機側において交換レールを圧接する際のレール圧縮量（進行量）を検出して少なくとも１つのレール吊上器側に送信し、少なくとも１つのレール吊上器側において受信したレール圧縮量及び吊り上げ高さの現在値に基づいて交換レールの必要な降下速度を算出し、算出された降下速度で少なくとも１つのレール吊上器を制御している。これにより、レール溶接機側よりレール吊上器を遠隔操作することができ、レール溶接の品質を良好に保持すると共に、レール吊上器側の作業者数を削減し、生産性を向上することができる。また、遠隔操作でレール吊上器を制御するので、レール吊上器操作者の安全性が確保されることはもちろんである。さらに、レール吊上器を遠隔操作により一元管理しているので、施工の精度が向上する。

第１の送受信手段を有し、レール溶接機の溶接動作を制御する第１の制御ユニットと、第１の送受信手段と通信可能な第２の送受信手段を有し、少なくとも１つのレール吊上器の吊り上げ動作を制御する第２の制御ユニットとを備え、第１の制御ユニットは、交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、検出したレール圧縮量を第１の送受信手段及び第２の送受信手段を介して第２の制御ユニットに送信するように構成されており、第２の制御ユニットは、受信したレール圧縮量及び検出した吊り上げ高さに基づいて交換レールの必要な降下速度を算出し、算出された降下速度で少なくとも１つのレール吊上器を制御するように構成されていることが好ましい。

第１の制御ユニットは、交換レールを圧接する際のレール進行速度に基づいて降下の加速又は減速の指示を第２の制御ユニットに送信し、第２の制御ユニットは、指示に基づいて交換レールの降下速度を制御するように構成されていることが好ましい。

第１の制御ユニットは、第２の制御ユニットから降下終了の旨を受信した時、又は少なくとも１つのレール吊上器の吊り下げ残りが所定値を下回る時に、レール溶接機の圧接力を上昇させるように構成されていることも好ましい。

第１の制御ユニットは、初圧又は圧接開始後、所定時間経過した際に交換レールの降下を開始させるように構成されていることも好ましい。

第１及び第２の送受信手段の各々は、無線通信モジュールから構成されていることも好ましい。

本発明によれば、さらに、レール溶接機及びレール吊上器の制御方法は、既設レールと新たな交換レールとを圧接するためのレール溶接機と交換レールを所定箇所にて一部吊り上げる少なくとも１つのレール吊上器とを制御する方法である。特に、レール溶接機側で交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、少なくとも１つのレール吊上器側で交換レールの吊り上げ高さを検出し、検出したレール圧縮量及び検出した吊り上げ高さに基づいて交換レールの必要な降下速度を算出し、算出した降下速度で少なくとも１つのレール吊上器を制御する。

レール溶接機側において交換レールを圧接する際のレール圧縮量（進行量）を検出して少なくとも１つのレール吊上器側に送信し、少なくとも１つのレール吊上器側において受信したレール圧縮量及び吊り上げ高さの現在値に基づいて交換レールの必要な降下速度を算出し、算出された降下速度で少なくとも１つのレール吊上器を制御している。これにより、レール溶接機側よりレール吊上器を遠隔操作することができ、レール溶接の品質を良好に保持すると共に、レール吊上器側の作業者数を削減し、生産性を向上することができる。

レール溶接機を制御する第１の制御ユニットにより交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、検出したレール圧縮量を少なくとも１つのレール吊上器を制御する第２の制御ユニットに送信し、第２の制御ユニットにより、交換レールの吊り上げ高さを検出し、受信したレール圧縮量及び検出した吊り上げ高さに基づいて交換レールの必要な降下速度を算出し、算出した降下速度で少なくとも１つのレール吊上器を制御することが好ましい。

第１の制御ユニットが交換レールを圧接する際のレール進行速度に基づいて降下の加速又は減速の指示を第２の制御ユニットに送信し、第２の制御ユニットがこの指示に基づいて交換レールの降下速度を制御することが好ましい。

第１の制御ユニットが第２の制御ユニットから降下終了の旨を受信した時、又は少なくとも１つのレール吊上器の吊り下げ残りが所定値を下回る時に、レール溶接機の圧接力を上昇させるように制御することが好ましい。

第１の制御ユニットが、初圧又は圧接開始後、所定時間経過した際に交換レールの降下を開始させることがより好ましい。

本発明によれば、レール溶接機側よりレール吊上器を遠隔操作することができ、レール溶接の品質を良好に保持すると共に、レール吊上器側の作業者数を削減し、生産性を向上することができる。

本発明の一実施形態におけるレール溶接機及びレール吊上器の制御システムの構成を概略的に示す図である。 図１の実施形態におけるレール溶接機側の構成を概略的に示す上から見た図である。 図１の実施形態において用いられるレール圧接機の一例の要部構成を概略的に示す（Ａ）正面図、（Ｂ）左側から見た側面図である。 図１の実施形態におけるレール吊上器の構成を概略的に示すレール端面側から見た図である。 図１の実施形態における第１の制御ユニット及び第２の制御ユニットの構成を概略的に示すブロック図である。 レール圧接における各段階の状態を説明するイメージ図である。 図１の実施形態において予め複数のレール吊上器により交換レールを所定箇所にて一部吊り上げる工程の処理動作例を示すフローチャートである。 図１の実施形態において圧接工程の処理動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係るレール溶接機及びレール吊上器の制御システム並びに制御方法の実施形態を、図を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態における鉄道用レールのレール溶接機及びレール吊上器の制御システムの構成を概略的に示しており、図２はレール溶接機側（図１中の２点破線部）の構成を概略的に示しており、図３はレール圧接機１０の要部構成を概略的に示しており、同図（Ａ）は正面から見た構成、同図（Ｂ）は左側から見た構成である。図４はレール吊上器２０の構成を概略的に示しており、図５は第１の制御ユニット３０及び第２の制御ユニット４０の構成を概略的に示しており、同図（Ａ）は第１の制御ユニット３０の構成であり、同図（Ｂ）は第２の制御ユニット４０の構成である。

図１から図５に示すように、本実施形態のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム１００は、レール溶接機１０と、緊張器２０と、レール溶接機１０及び緊張器２０を制御する第１の制御ユニット３０と、少なくとも１つ（この例では２つ）のレール吊上器４０と、少なくとも１つ（この例では２つ）のレール吊上器４０をそれぞれ制御する第２の制御ユニット５０とを備えている。本実施形態において、第１の制御ユニット３０は、レール溶接機１０及び緊張器２０内又はその近傍に配置されており、第２の制御ユニット５０は、レール吊上器４０内又はその近傍に配置されている。

レール溶接機１０は、例えば、レールガス圧接機を用いる。使用されるレール溶接機１０は、その構成が公知であることから詳細には説明しないが、例えば、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、１対の加圧用シリンダ１１が取り付けられた支持フレーム１２ａと、接合すべき一方の鉄道用レール（既設レールＲｉ）をクランプして加圧を受ける固定フレーム１２ｂとを有しており、これら支持フレーム１２ａ及び固定フレーム１２ｂは、互いに接合すべき既設レールＲｉ及び交換レールＲｅの長手方向に間隔をおいて対向配置されている。支持フレーム１２ａの内側側方には加圧用シリンダ１１によって駆動される移動フレーム１２ｃが設置されており、これら支持フレーム１２ａ、固定フレーム１２ｂ及び移動フレーム１２ｃは、複数のガイドシャフト１３によって組付けられている。

固定フレーム１２ｂと移動フレーム１２ｃとの間には、接合部位の加熱源であるガスバーナーを支持するバーナーケース１４が設けられている。固定フレーム１２ｂ及び移動フレーム１２ｃには、既設レールＲｉ及び交換レールＲｅをそれぞれクランプするためのクランプ用シリンダ１５及び１６が取り付けられており、移動フレーム１２ｃの前面には、接合後の余盛りを押し抜く押抜バイト部材１７が設けられている。また、移動フレーム１２ｃは加圧用シリンダ１１のロッド１８に連結されている。

接合すべき一方の既設レールＲｉを固定フレーム１２ｂにクランプし、接合すべき他方の交換レールＲｅを両レールの切断端面を突き合わせた状態で移動フレーム１２ｃにクランプする。加圧用シリンダ１１で移動フレーム１２ｃを駆動して既設レールＲｉ及び交換レールＲｅの突合せ部を加圧した状態で、ガスバーナーによる酸素−アセチレン炎によりその全周を加熱することで圧接を行う。

緊張器２０は、既設レールＲｉの腹部を幅方向の両方から挟持し固定する第１の固定具２１と、交換レールＲｅの腹部を幅方向の両方から挟持し固定する第２の固定具２２と、１対の緊張用シリンダ２３とを備えている。緊張器２０の構成が公知であることから、その詳細の説明は省略する。

第１の制御ユニット３０は、図５（Ａ）に示すように、送信手段３１と、受信手段３２と、入力手段３３と、表示手段３４と、電動／手動切替手段３５と、レール圧縮量検出手段３６と、レール圧縮進行速度算出手段３７と、記憶手段３８と、制御手段３９とを備えている。送信手段３１及び受信手段３２は、本発明の第１の送受信手段に対応している。

送信手段３１は、例えば、無線通信モジュールから構成され、レール溶接機１０側からレール吊上器４０側へ伝えるべき制御情報（例えば、吊り上げ開始、降下開始、レール圧縮量や降下の加速又は減速の指示等）を、無線通信ネットワークを介してレール吊上器４０に送信できるように構成されている。

受信手段３２は、例えば、無線通信モジュールから構成され、レール吊上器４０が「遠隔制御モード」になった情報、降下時に所定の吊り上げ高さに降下した情報又は降下終了等の情報を、レール吊上器４０側から無線通信ネットワークを介して受信するように構成されている。

入力手段３３は、操作スイッチ、入力用キーボード、又はタッチパネルから構成されており、この入力手段３３を操作することによって、処理動作の開始/終了指令や必要な情報の入力操作等が行われる。

表示手段３４は、例えば、液晶パネルから構成され、制御手段３９から送られる検出データ及び画像データ等の各種情報を表示するものである。

電動／手動切替手段３５は、レール溶接機１０の圧接作業の手動操作と電動制御を切り替えるものである。

レール圧縮量検出手段３６は、例えば、リニアスケールエンコーダを用いて構成されている。リニアスケールエンコーダのワイヤーの先端が移動フレーム１２ｃに連結されており、圧接時、移動フレーム１２ｃの移動によりワイヤーが引っ張られた量でレールの圧縮量（進行量）を検出するように構成されている。

レール圧縮進行速度算出手段３７は、レール圧縮量検出手段３６により検出されたレール圧縮量に基づいてレール圧縮進行速度を算出するように構成されている。なお、レール進行速度はレール圧縮量（進行量）に応じて異なってくる。即ち、レールをガス圧接する場合、圧接開始から圧接終了まで同じ加圧力をレールに印加しているが、レール進行開始当初は溶接部の温度が低温で硬いため進行速度が遅く、溶接部が十分に昇温され始めると溶接部が柔らかくなるため進行速度が早くなり、レールが進行していくにつれ、溶接部が瘤形状となりその断面積が大きくなるためレール単位面積当たりの加圧力が減少し進行速度が若干遅くなる。

記憶手段３８は、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、ＲＡＭ又はＲＯＭ等のメモリから主として構成されている。この記憶手段３８には、レール溶接機１０の制御プログラム、レール溶接機１０側の検出データ、及び第２の制御ユニット５０から受信した情報等が記憶されている。

制御手段３９は、ＣＰＵを備えており、制御プログラムが実行されることにより、レール溶接機１０側の検出データ、並びに第２の制御ユニット５０から受信した情報を管理、出力する主な部分がこの制御手段３９内に構築される。制御手段３９は、レール溶接機１０側の検出データ等の情報を表示することができるように構成されている。また、制御手段３９は、圧接進行に伴い、緊張器２０の緊張力増加を制御するように構成されている。

レール吊上器４０は、脚部４１と、駆動部４２と、レール保持部４３とを備えている。脚部４１は、駆動部４２を支持し、高さを調整できるように構成されている。駆動部４２は、モータ及び変速機を備えており、チェーンブロックを駆動することにより交換レールＲｅを吊り上げ又は降下することができる。レール保持部４３は、交換レールＲｅの腹部を幅方向の両方から挟持するように構成されている。

第２の制御ユニット５０は、図５（Ｂ）に示すように、送信手段５１と、受信手段５２と、電動／手動切替手段５３と、レール吊り上げ高さ検出手段５４と、レール降下速度算出手段５５と、記憶手段５６と、制御手段５７とを備えている。なお、第２の制御ユニット５０には、入力手段及び表示手段を設けるようにしても良い。送信手段５１及び受信手段５２は、本発明の第２の送受信手段に対応している。

送信手段５１は、例えば、無線通信モジュールから構成され、レール吊上器４０側からレール溶接機１０側へ伝えるべき情報（例えば、レール吊上器４０が「遠隔制御モード」になった情報、降下時に所定の吊り上げ高さｈに降下した情報又は降下終了等の情報）を、無線通信ネットワークを介してレール溶接機１０側に送信できるように構成されている。

受信手段５２は、例えば、無線通信モジュールから構成され、レール溶接機１０側からの制御情報（例えば、吊り上げ開始、降下開始、レール圧縮量や降下の加速又は減速の指示等）を、無線通信ネットワークを介して受信するように構成されている。

電動／手動切替手段５３は、レール吊上器４０の吊り上げ作業の手動操作と電動制御を切り替えるものである。本実施の形態では電動制御となる。

レール吊り上げ高さ検出手段５４は、例えば、エンコーダ又は距離センサ等を用いて構成されている。交換レールＲｅの吊り上げ開始位置からの吊り上げ高さｈを検出するように構成されている。

レール降下速度算出手段５５は、予め実験で得られたデータ、及びレール溶接機１０側から受信したレール圧縮量に基づいて必要とされるレール降下速度を算出するように構成されている。

記憶手段５６は、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、ＲＡＭ又はＲＯＭ等のメモリから主として構成されている。この記憶手段５６には、レール吊上器４０の制御プログラム、レール吊上器４０側の検出データ、及び第１の制御ユニット３０から受信した情報等が記憶されている。

制御手段５７は、ＣＰＵを備えており、制御プログラムが実行されることにより、レール吊上器４０側の検出データ、並びに第１の制御ユニット３０から受信した情報を管理、出力する主な部分がこの制御手段５７内に構築される。また、制御手段５７は、レール吊上器４０のモータを駆動するドライバも備えている。

次に、図６〜図８を参照して、本実施形態のレール溶接機１０及びレール吊上器４０の制御方法を説明する。図６はレール圧接（例えば、レール緊張ガス圧接）における各段階の状態を示しており、同図（Ａ）は設定温度とレール温度の差が小さい時、レールの重なり量をレールの上方から見た状態であり、（Ｂ）は圧接前の状態であり、（Ｃ）は圧接中（中盤）の状態であり、（Ｄ）は圧接中（終盤）の状態である。図７はレール吊上器４０により交換レールＲｅを所定箇所にて一部吊り上げる工程の処理動作手順を示しており、図８はレール圧接工程の処理動作手順を示している。

本実施形態においては、緊張ガス圧接工法を用いる。既設レールＲｉを切断した後、交換レールＲｅを準備し、予めレール圧接の圧縮量、レール伸び量及び重なり量を決める（図６（Ａ）参照）。

次いで、予め複数のレール吊上器４０により交換レールＲｅを所定箇所（図１参照）にて一部吊り上げるように制御する工程において、図７に示すように、まず、レール吊上器４０側では、電動／手動切替手段５３を電動に切り替える（ステップＳ２１）。次いで、レール吊上器４０のチェーンが突っ張るまでチェーンブロックを巻き上げる（ステップＳ２２）。次いで、リセットスイッチを押下し、吊り上げ高さをゼロにリセットする（ステップＳ２３）。次いで、遠隔制御モードに切り替え、遠隔制御モードになった旨をレール溶接機１０側に送信する（ステップＳ２４）。レール溶接機１０側では、遠隔モードになった旨を受信する（ステップＳ１１）。次いで、モードを「手動」に切り替える（ステップＳ１２）。次いで、レールの吊り上げを指示する（ステップＳ１３）。レール吊上器４０側では、レール吊り上げの指示を受信し、吊り上げを開始する（ステップＳ２５）。吊り上げ時に吊り上げ高さｈを計測する（ステップＳ２６）。一方、レール溶接機１０側では、既設レールＲｉ及び交換レールＲｅのレール端面同士が接触しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。このステップＳ１４において、レール端面同士の接触の判断は、目視で判断するか、又はセンサ等を用いて自動で検出することができる。レール端面同士が接触している状態、即ち、両レールの切断端面を突き合わせた状態（図６Ｂ参照）になったことを判断した場合は、吊り上げ停止を指示する（ステップＳ１５）。レール吊上器４０側では、吊り上げ停止の指示を受信し、レールの吊り上げを停止する（ステップＳ２７）。次いで、レールの吊り上げ高さｈを記憶する（ステップＳ２８）。そして、レール溶接機１０側では、レール溶接機１０をレール圧接部にセットする（ステップＳ１６）。

レール圧接工程において、図８に示すように、まず、レール溶接機１０側では、レール圧接開始後、レール圧縮量を検出する（ステップＳ３１）。次いで、初圧の発生があるか否かを判断する（ステップＳ３２）。このステップＳ３２において、初圧の発生があると判断された場合（ＹＥＳの場合）は、レール吊上器４０側に検出したレール圧縮量を送信すると共に、降下開始の指示を送信する。一方、初圧の発生がないと判断された場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ３３で、所定時間が経過したか否かを判断する。このステップＳ３３において、所定時間が経過したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は、レール吊上器４０側に降下開始の指示を送信する。所定時間が経過していないと判断された場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ３２に戻る。次いで、所定圧縮量（例えば、予め設定された第１、第２、第３・・・第ｘの圧縮量）に到達したか否かを判断する（ステップＳ３４）。このステップＳ３４において、所定圧縮量に到達したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は、所定圧縮量に到達した信号をレール吊上器４０側に送信する（ステップＳ３５）。ＮＯの場合は、繰り返し判断を行う。次いで、進行速度の異常があるか否かを判断する（ステップＳ３６）。このテップＳ３６において、進行速度の異常があると判断された場合（ＹＥＳの場合）は、降下の加速又は減速の指示をレール吊上器４０側に送信する（ステップＳ３７）。ＮＯの場合は、ステップＳ３４に戻り、上述した処理を繰り返す。次いで、レール吊上器４０側から所定の吊り上げ高さｚに降下した信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ３８）。このステップＳ３８において、レール吊上器４０側から所定の吊り上げ高さｚに降下した信号を受信したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は、圧接力の上昇を開始する（ステップＳ３９）。ＮＯの場合は、ステップＳ３４に戻り、上述した処理を繰り返す。次いで、最終圧縮量に到達したか否かを判断する（ステップＳ４０）。このステップＳ４０において、最終圧縮量に到達したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は、圧接を終了する。最終圧縮量に到達していないと判断された場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ３４に戻り、上述した処理を繰り返す。

一方、レール吊上器４０側では、レール溶接機１０側から降下開始の指示を受信し、降下を開始する（ステップＳ４１）。次いで、レール溶接機１０側から受信した圧縮量に基づいて、降下速度を算出する（ステップＳ４２）。次いで、所定吊り上げ高さ（例えば、予め設定された第１、第２、第３・・・第ｙの高さ）に到達したか否かを判断する（ステップＳ４３）。このステップＳ４３において、所定吊り上げ高さに到達したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ４２に戻り、上述した処理を繰り返す（図６（Ｃ）参照）。一方、所定吊り上げ高さに到達していないと判断された場合（ＮＯの場合）は、レール溶接機１０側の所定圧縮量に到達した信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ４４）。このステップＳ４４において、所定圧縮量に到達した信号を受信したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ４２に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、所定圧縮量に到達した信号がないと判断された場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ４５で、速度変更依頼信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ４４）。ここで、速度変更依頼信号を受信したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ４２に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、速度変更依頼信号を受信していないと判断された場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ４６で、所定吊り上げ高さｚに降下したか否かを判断する。ここで、所定吊り上げ高さｚに降下した（即ち、吊り下げ残りが所定値を下回る）と判断された場合（ＹＥＳの場合）は、所定吊り上げ高さｚに降下した信号をレール溶接機１０側に送信する（ステップＳ４７）。ＮＯの場合は、繰り返し判断を行う。次いで、ステップＳ４８で、降下終了を検知したか否かを判断する。ここで、降下終了を検知した場合（ＹＥＳの場合）は、処理動作を終了する（図６（Ｄ）参照）。ＮＯの場合は、ステップＳ４２に戻り、上述した処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム１００は、レール溶接機１０と、緊張器２０と、レール溶接機１０を制御する第１の制御ユニット３０と、複数のレール吊上器４０と、複数のレール吊上器４０をそれぞれ制御する第２の制御ユニット５０とを備えている。第１の制御ユニット３０は、交換レールＲｅを圧接する際のレール圧縮量を検出し第２の制御ユニット５０に送信し、第２の制御ユニット５０は、受信したレール圧縮量及び吊り上げ高さの現在値に基づいて交換レールＲｅの必要な降下速度を算出し、算出された降下速度で複数のレール吊上器４０を制御する。

これにより、レール溶接機１０側よりレール吊上器４０を遠隔操作することができ、レール溶接の品質を良好に保持すると共に、レール吊上器４０側の作業者数を削減し、生産性を向上することができる。

なお、上述した実施形態のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム１００において、２つのレール吊上器４０及び２つの第２の制御ユニット５０を有する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つのみのレール吊上器４０及び１つのみの第２の制御ユニット５０を用いても良いし、３つ以上のレール吊上器４０及び３つ以上の第２の制御ユニット５０を用いても良い。

また、上述した実施形態のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム１００において、複数のレール吊上器４０をそれぞれ制御する複数の第２の制御ユニット５０を有する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つの第２の制御ユニット５０で複数のレール吊上器４０を制御するようにしても良い。

また、上述した実施形態のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム１００において、第１の制御ユニット３０及び第２の制御ユニット５０の送受信手段は、無線通信モジュールから構成されている例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、有線通信手段を用いても良い。

また、上述した実施形態のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム１００において、第１の制御ユニット３０は、レール溶接機１０側に設置され、第２の制御ユニット５０は、レール吊上器４０側に設置されている例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の制御ユニット３０及び／又は第２の制御ユニット５０が、レール溶接機１０側及びレール吊上器４０側以外に設置されても良い。

さらに、上述した実施形態のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム１００において、レール溶接機１０は、レールガス圧接機である例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば、被溶接材の抵抗発熱を熱源とするフラッシュバット溶接機を用いた場合にも適用できる。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ レール溶接機
１１ 加圧用シリンダ
１２ａ 支持フレーム
１２ｂ 固定フレーム
１２ｃ 移動フレーム
１３ ガイドシャフト
１４ バーナーケース
１５、１６ クランプ用シリンダ
１７ 押抜バイト部材
１８ ロッド
２０ 緊張器
２１ 第１の固定具
２２ 第２の固定具
２３ 緊張用シリンダ
３０ 第１の制御ユニット
３１、５１ 送信手段
３２、５２ 受信手段
３３ 入力手段
３４ 表示手段
３５、５３ 電動／手動切替手段
３６ レール圧縮量検出手段
３７ レール圧縮進行速度算出手段
３８、５６ 記憶手段
３９、５７ 制御手段
４０ レール吊上器
５０ 第２の制御ユニット
５４ レール吊り上げ高さ検出手段
５５ レール降下速度算出手段
１００ レール溶接機及びレール吊上器の制御システム
Ｒｅ 交換レール
Ｒｉ 既設レール
ｈ 吊り上げ高さ

Claims (11)

1. 既設レールと新たな交換レールとを圧接するためのレール溶接機と前記交換レールを所定箇所にて一部吊り上げる少なくとも１つのレール吊上器とを制御するレール溶接機及びレール吊上器の制御システムであって、
   前記レール溶接機側において前記交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、前記少なくとも１つのレール吊上器側において前記交換レールの吊り上げ高さを検出し、前記検出したレール圧縮量及び前記検出した吊り上げ高さに基づいて前記交換レールの必要な降下速度を算出し、算出した降下速度で前記少なくとも１つのレール吊上器を制御するように構成されていることを特徴とするレール溶接機及びレール吊上器の制御システム。
2. 第１の送受信手段を有し、前記レール溶接機の溶接動作を制御する第１の制御ユニットと、前記第１の送受信手段と通信可能な第２の送受信手段を有し、前記少なくとも１つのレール吊上器の吊り上げ動作を制御する第２の制御ユニットとを備え、
   前記第１の制御ユニットは、前記交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、該検出したレール圧縮量を前記第１の送受信手段及び前記第２の送受信手段を介して前記第２の制御ユニットに送信するように構成されており、
   前記第２の制御ユニットは、受信した前記レール圧縮量及び前記検出した吊り上げ高さに基づいて前記交換レールの必要な降下速度を算出し、算出された降下速度で前記少なくとも１つのレール吊上器を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム。
3. 前記第１の制御ユニットは、前記交換レールを圧接する際のレール進行速度に基づいて降下の加速又は減速の指示を前記第２の制御ユニットに送信し、前記第２の制御ユニットは、前記指示に基づいて前記交換レールの降下速度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム。
4. 前記第１の制御ユニットは、前記第２の制御ユニットから降下終了の旨を受信した時、又は前記少なくとも１つのレール吊上器の吊り下げ残りが所定値を下回る時に、前記レール溶接機の圧接力を上昇させるように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム。
5. 前記第１の制御ユニットは、初圧又は圧接開始後、所定時間経過した際に前記交換レールの降下を開始させるように構成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム。
6. 前記第１及び第２の送受信手段の各々は、無線通信モジュールから構成されていることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御システム。
7. 既設レールと新たな交換レールとを圧接するためのレール溶接機と前記交換レールを所定箇所にて一部吊り上げる少なくとも１つのレール吊上器とを制御するレール溶接機及びレール吊上器の制御方法であって、
   前記レール溶接機側で前記交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、前記少なくとも１つのレール吊上器側で前記交換レールの吊り上げ高さを検出し、前記検出したレール圧縮量及び前記検出した吊り上げ高さに基づいて前記交換レールの必要な降下速度を算出し、算出した降下速度で前記少なくとも１つのレール吊上器を制御することを特徴とするレール溶接機及びレール吊上器の制御方法。
8. 前記レール溶接機を制御する第１の制御ユニットにより前記交換レールを圧接する際のレール圧縮量を検出し、該検出したレール圧縮量を前記少なくとも１つのレール吊上器を制御する第２の制御ユニットに送信し、前記第２の制御ユニットにより、前記交換レールの吊り上げ高さを検出し、受信した前記レール圧縮量及び前記検出した吊り上げ高さに基づいて前記交換レールの必要な降下速度を算出し、算出した降下速度で前記少なくとも１つのレール吊上器を制御することを特徴とする請求項７に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御方法。
9. 前記第１の制御ユニットが前記交換レールを圧接する際のレール進行速度に基づいて降下の加速又は減速の指示を前記第２の制御ユニットに送信し、前記第２の制御ユニットが前記指示に基づいて前記交換レールの降下速度を制御することを特徴とする請求項８に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御方法。
10. 前記第１の制御ユニットが前記第２の制御ユニットから降下終了の旨を受信した時、又は前記少なくとも１つのレール吊上器の吊り下げ残りが所定値を下回る時に、前記レール溶接機の圧接力を上昇させるように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御方法。
11. 前記第１の制御ユニットが、初圧又は圧接開始後、所定時間経過した際に前記交換レールの降下を開始させることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載のレール溶接機及びレール吊上器の制御方法。

Images