JP7175388B2 - 鉄道車両の輪軸を径方向に揃える方法 - Google Patents

Description

本発明は、輪軸診断器具および／または輪軸工作器具の座標系に従って、鉄道車両の輪軸を径方向に揃える方法に関する。

こうした方法は、鉄道車両の輪軸の点検あるいは調整に関する従来技術において必要とされてきた。

鉄道車両の車輪は、定期的なモニタリング、調整、後処理の対象となっている。例えば、安全上の理由による点検に加え、回転等の処理も含まれる。

鉄道車両の車輪は、トレッド領域および車輪フランジを備え、これらの構成要素には大きな荷重がかかっている。線路上での回転運動により、部材の摩耗・変形が引き起こされるため、定期的なモニタリングや、場合によっては修理が必要となる。

こうした理由により、工作器具に輪軸を位置決めし、それにより各車輪が支持、センタリングされ、可能であれば駆動されることが知られている。

従来技術において、車輪がその上に位置決めされる工作器具が知られている。それらは、いわゆる床下工作器具とよばれている。コンテナあるいは列車が設置された状態で、例えば、延長軸によって、あるいは、ある特定の転向台車の場合、単体で吊るすことで、車輪を設置することができる。後者の場合、車輪は、仮想軸に沿って揃えられる。

点検目的や調整目的は、目標形状から車輪形状がどれほど変わってしまったかを調べるため、そして必要であれば調整手段により修正をほどこすためであるので、車輪を、工作器具に対して、初期位置と寸分違わない位置に置くことが必要不可欠である。つまり、工作器具の座標系と輪軸の座標系とが、互いに合致している必要がある。

工作器具の座標系は、三次元座標系であり、第１の軸方向は、線路の長手方向に固定されている。第２の軸方向は、同面上に存在しており、線路対をつなぐ線上にある。最後に、第３の軸方向は、同面に対して垂直である。

輪軸の座標系は、三次元的であり、一面は、二次元座標系によって規定されている。該面は、車輪後方にあって、車輪中心にその原点を有する。第３の座標は、その面に対して垂直で、シャフトあるいは仮想軸に沿って延びている。

点検工作器具あるいは加工工作器具の線路上に輪軸を位置決めした場合、運転により変形してしまった車輪形状により、両座標系に差異が生じている。

車輪の奥行き延長を示し、それゆえ、車輪背面と平行な面に対して垂直である座標軸方向が、線路系の長手方向および横手方向によってあらかじめ規定された、車輪加工工作器具の面に対して平行であることが意図される。さらに、各車輪の車輪背面に平行な面は、線路系面に対して垂直であり、かつ、線路の長手方向に平行に延びるようになっている。

運転による摩耗度合が、二つの車輪間で互いに異なることがあり、その差異をただちに求めることも、本処理の目的ではあるのだが、この場合、機械系に対する、一方の車輪座標系の配置を定めたあと、もう一方の車輪座標系のずれを求めることができる。ここから、点検、あるいは処理に必要な値が求められる。

従来技術では対応機械に対する輪軸の配置のため、車輪直径を求めていた。車輪直径に基づいて、平面は、車輪の上側最高位点に接し、線路系面に平行なものになる。また、直径測定を基に、上側最高位点の高さになるよう車輪が持ち上げられる。その面側において、輪軸は、加工工作器具あるいは点検工作器具の、対応するローラシステムによって持ち上げられる。

従来技術において、まず、こうした方法は曖昧であり、また、正確に実行するにあたり、多くの時間と複数の工程が必要である。しかしながら、検証および、必要であれば、輪軸の修理は、できるだけ迅速に行われなければならない。対応する点検工作器具および加工工作器具は、非常に高価でありながら、鉄道を介した物流は世界的に成長しつつあるため、点検工作器具および加工工作器具の利用頻度も非常に高まっている。

従来技術の現況に鑑みて、本発明の目的は、輪軸診断器具および／または輪軸工作器具の座標系に従って、鉄道車両の輪軸を径方向に揃える方法を提案することにある。これにより、該方法を充分な正確性をもって素早く実行することが可能となる。

この課題に対する技術的解決策として、請求項１の特徴を有する方法が提案される。本発明のさらなる利点・特徴に関しては、重蔵久光において明らかにされる。

本発明では、一つの輪軸は、車輪背面が互いに面するように配置された二つの車輪を備えることとする。多くの場合、これらの車輪は、共通軸あるいはシャフト上に配置される。あるいは、ある特定の転向台車の場合、従来技術に示したように、それぞれが吊り上げられ、これにより、車輪が仮想軸上に、互いに位置決めされる。

第１段階において、輪軸は、工作器具の作業位置に配置される。多くの場合、２本の線路が互いに平行に延びており、高さに関して、互いに同じである線路系の一部分に配置される。

さらに、座標系は、各車輪の中心に設定されることとする。Ｘ軸は、車輪中心から垂直に延びるよう配置され、Ｙ軸は、水平に延びる。これによる平面は、車輪背面と平行に位置することになるＺ軸は、Ｘ－Ｙ系と垂直な軸方向であり、車輪の奥行き方向を示す。ここで、両方向のＸ軸の値０は、機械軸を指す。したがって、このＸ０の位置は、工作器具に対して、水平を示す。

その後、互いの車輪背面間の距離を測定するし、それにより、各車輪の背面に対し、Ｚ軸の位置が０になるようにする。

各測定点における一定のＺ軸位置が決定され、各車輪の所定のＺ軸位置ごとに測定センサが一つ設けられる。設定された測定箇所それぞれのＸ軸位置で測定を行うことで、二つの車輪の位置が径方向に揃っているかどうかが分かる。そして、一つの車輪を垂直に動かし、両車輪の測定箇所のＸ軸位置を比較することで、車輪を互いに揃えることができる。

これにより、迅速に、それぞれの工作器具に対して、輪軸を径方向に位置揃えできる。

本発明の一態様によると、Ｚ軸位置は、測定円面における測定箇所によって規定される。つまり、Ｚ軸位置は、外郭上の点を規定する。また、Ｚ軸位置として、車輪フランジドームの最高位点を定めることも可能である。これにより、特定測定円面をある程度、拡張することができる。

車輪の一つを垂直方向に位置決めする際、下にある車輪は持ち上げられ、高すぎる位置にある車輪は、下降することができる。したがって、加工工作器具および点検工作器具に応じて、機械側支持ローラ等を使用することができる。

図６および図７を参照して、前述の手順を詳細に説明する。ここで、図６は、線路系Ａを模式的に示し、図７は、異なる位置の車輪Ｂを模式的に示す。

既に説明したように、工作器具の座標系は、三次元座標系であり、第１の軸方向は、線路の長手方向に固定されている。第２の座標軸は、同面に位置し、一対の線路をつなぐ線上にある。図６では、これらの座標を、ａおよびｂとしており、一平面をなす。座標ｃは、この平面に対して垂直になるよう示されている。機械側座標系は、このように設定される。

三次元座標系は、輪軸に対しても示されており、一面が二次元座標系によって規定されている。これは、車輪背面の面であり、その原点を車輪中心に置く。この平面が、座標ＸおよびＹである。第３の座標軸は、これに垂直かつシャフトや仮想軸に沿って延びる。これらが、図７に示す座標Ｘ、Ｙ、およびＺである。図７の中間は、それぞれの車輪がＺ軸方向に向かって奥行きを有することを示す。

説明した通り、それぞれのＸ軸の０の値は、機械軸と関連付けられる。したがって、二つの車輪における、両座標系の原点は、少なくとも垂直軸に対して水平に位置する。結果的に、これが水平基準になることは明らかである。

本発明によると、Ｚ軸位置、つまり、車輪の一定の奥行値が規定される。そして、該値は、このＺ軸位置が有するＸ軸の値、つまり、Ｚ軸の延長の、同一車輪外殻上で検知されるＸ軸の値であり、両車輪について決定される。これら二つのＸ軸の値の差から、実際の軸が仮想軸、つまり機械軸からどれくらい異なっているかが分かる。そして、この差異ΔＸは、それぞれの車輪を、どれほど上昇あるいは下降するかを表す値である。

本発明の一実施形態によると、測定箇所を決定する際、Ｙ＝０あるいは任意のＹ値として、Ｙ値が決定される。例えば、両車輪において、それぞれのＺ軸位置が同一領域にあるように、Ｙ値は象限を規定する。

本発明おいて説明した方法は、最低限のセンサ技術やアクチュエータのみを必要とするため、充分に正確で、非常に素早く実行できる。

図面を参照しながら、下記説明において、本発明のさらなる利点・特徴について明らかにする。図面は以下の通りである。

図１は、座標系を説明するための、輪軸の模式例を示す。 図２は、本発明による方法における第１段階を説明するための、図１の例を示す。 図３は、本発明による方法における次の段階を説明するための車輪領域を拡大して例示する。 図４は、測定手順を説明するため、図３の例を示す。 図５は、アラインメント手順を説明するため、図３の例を示す。 図６は、線路系の模式例を示す。 図７は、異なる位置における車輪の模式例を示す。

図１は、軸を介して互いに接続した左右の車輪を有する輪軸を、簡易的・模式的に示す。左右の車輪のいずれも、座標系が、軸と、車輪背面との交点に配置される。ここで、Ｚ１軸方向およびＺ２軸方向は、いずれも水平方向を規定し、Ｘ１軸方向およびＸ２軸方向は、いずれも垂直方向を規定し、Ｙ１軸方向およびＹ２軸方向は、いずれも原点にあり、水平な方向を規定する。Ｚ軸方向の０の値は、それぞれ、各車輪の背面にある。Ｘ軸方向の０の値は、機械軸ＭＡを指し、車輪中心の領域にある。機械軸ＭＡを参照すると、両座標系の原点は、少なくとも仮想軸に水平にある。０の値が特定され、Ｘ軸方向およびＺ軸方向が特定されることで、Ｙ軸もまた明確に規定される。

まず、図２における第１段階では、両車輪背面間の距離が規定される。Ｚ１位置、Ｚ２位置は、いずれも０である。

図３によると、例示の実施形態では、測定箇所は、それぞれの車輪フランジドームに、Ｚａ＝Ｚｂを満たすように規定される。つまり、両測定箇所は、それぞれの座標系の、同一Ｚ軸位置において、Ｚ軸方向にある。したがって、Ｚａは、ＺｂのＺ２軸方向上における同一位置に、Ｚ１軸方向に沿って存在する。

図４によると、二つの測定箇所ＺａおよびＺｂのそれぞれに対して、Ｘ軸の値を測定する。したがって、Ｘ１_ＭｅｓｓおよびＸ２_Ｍｅｓｓが規定され、この二つの値の差がΔＸとなる。

そこで、図５によると、図面上右にある車輪は、例えば、ΔＸ＝０を満たすまで、つまり、輪軸の両車輪が揃うまで、Ｘ軸方向に持ち上げられる。

前述の実施形態は、説明する目的のみ意図しており、制限する意図はない。

Claims (5)

1. 輪軸診断器具および／または輪軸工作器具の座標系に従って、鉄道車両の輪軸を線路系面に対して垂直な径方向に揃える方法であって、一つの車軸が、背面同士が互いに向き合う、共通軸上に配置された二つの車輪を備えており
   ａ）前記器具の作業位置に前記輪軸を配置すること、
   ｂ）Ｘ軸方向が垂直範囲を指し、Ｙ軸方向が水平範囲を指し、Ｚ軸が車輪の奥行方向を指す、器具側座標系を、各車輪の想定車輪中心点に置くこと、
   ｃ）前記車輪背面間の距離を測り、前記車輪背面のそれぞれにおいてＺ軸位置＝０を満たす位置を規定すること、
   ｄ）測定箇所ごとに固有Ｚ軸位置を規定すること、
   ｅ）規定された前記固有Ｚ軸位置ごとに測定センサを配置すること、
   ｆ）前記測定箇所のそれぞれで、Ｘ軸位置を測定すること、
   ｇ）二つの前記車輪の前記測定箇所での前記Ｘ軸位置が合致するよう、前記車輪のうちの一つを垂直方向に動かして、前記輪軸を揃えること、とを含む、方法。
2. 前記固有Ｚ軸位置が、測定箇所の測定円面を規定する、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 車輪フランジドームの最高位点が、前記固有Ｚ軸位置として規定される、ことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 両車輪の前記測定箇所における前記Ｘ軸位置を合致させるよう、前記二つの車輪のうち高い位置にある車輪を下降させる、ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 両車輪の前記測定箇所における前記Ｘ軸位置を合致させるよう、前記二つの車輪のうち低い位置にある車輪を上昇させる、ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

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