JP7198180B2 - Bearing misalignment detection system - Google Patents

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Description

本発明は、橋梁や高架橋などの桁式構造物の上部及び下部構造物の間にある支承部における位置ずれを検知する検知システムに関する。 The present invention relates to a detection system for detecting misalignment in bearings between upper and lower structures of girder structures such as bridges and viaducts.

地震後の交通機関における運行再開については、構造物や軌道に運行の妨げとなるような被害が生じていないかを確認しておく必要がある。かかる確認作業は、一般的に、作業員の近接での目視に頼っており、長大な経路に沿って作業員を移動させながらの作業は多大な時間を要してしまう。特に、橋梁や高架橋などの上部及び下部構造物からなる桁式構造物の該上部及び下部構造物の間にある支承部は、高所作業車を用いた確認作業となるため、より効率的な確認作業方法が求められる。 Regarding the resumption of transportation services after an earthquake, it is necessary to check whether there is any damage to structures and tracks that could hinder operation. Such confirmation work generally relies on the operator's close visual observation, and the work requires a great deal of time while moving the operator along a long route. In particular, the bearings between the upper and lower structures of girder structures such as bridges and viaducts are more efficient because confirmation work using aerial work vehicles is required. Confirmation work method is required.

例えば、特許文献1では、支承装置を構成する部材にその変位方向と平行な方向に移動自在に棒状体を装着し、この移動量から支承装置の構成部材の変位量を検知する方法を開示している。直接、支承装置の構成部材の変位量を検知するのではなく、連関して動く「棒状体」を目視又は実測できるようにすることで、構成部材がカバーの中にあっても、カバーの外から変位量を検知可能とできるとしている。 For example, Patent Document 1 discloses a method in which a rod-shaped body is attached to a member constituting a bearing device so as to be movable in a direction parallel to the direction of displacement of the member, and the amount of displacement of the constituent member of the bearing device is detected from the amount of movement. ing. Instead of directly detecting the amount of displacement of the structural members of the bearing device, by making it possible to visually observe or actually measure the "rod-shaped body" that moves in conjunction, even if the structural members are inside the cover, they can be detected outside the cover. It is possible to detect the amount of displacement from

一方、桁式構造物の支承部の状態を通信手段を用いて自動的に送信できるようにした方法も提案されている。 On the other hand, a method has also been proposed in which the state of the support of a girder structure can be automatically transmitted using communication means.

例えば、特許文献2では、ベースプレートと上沓との間にゴム沓を配置した上で、高架道路橋のような桁式構造物の耐震性を向上させるためのサイドブロックを設けたゴム支承に傾斜センサを取り付け、該サイドブロックの損傷を検知する方法を開示している。2つのサイドブロックは、ベースプレートの幅方向(橋軸直角方向)の両側に対向させて取り付け、ベースプレートに対する上沓の相対的な位置の変化を制限する。サイドブロックは、上沓やソールプレート等の衝突時の衝撃によってゴム支承の上沓が対向する対向面の反対側に折れ曲がり損傷する。かかる損傷により、傾斜センサで検知される傾斜角が変化し、近距離無線通信部から検知結果が報知装置へ向けて送信されるとしている。 For example, in Patent Document 2, after arranging a rubber shoe between a base plate and an upper shoe, it is inclined to a rubber bearing provided with side blocks for improving the earthquake resistance of a girder structure such as an elevated highway bridge. A method of installing sensors to detect damage to the side blocks is disclosed. The two side blocks are mounted on opposite sides of the base plate in the width direction (perpendicular to the bridge axis) to limit changes in the position of the upper shoe relative to the base plate. The side block is bent and damaged on the side opposite to the facing surface facing the upper shoe of the rubber bearing due to the impact of the collision of the upper shoe, the sole plate, and the like. Due to such damage, the tilt angle detected by the tilt sensor changes, and the detection result is transmitted from the short-range wireless communication unit to the notification device.

また、特許文献3では、簡略されたセンサを用いて支承部の変状を検知する方法が開示されている。支承部のストッパーには、これを取り巻くように、破断によりひび割れを検知可能な導電塗料が細線状に複数塗布される。導電塗料の通電の有無についてのデータを送信機によって基地局や軌道上に送信し、地震の発生後、早期に導電塗料の破断の有無を把握して、支承部の変状を検知するとしている。 Further, Patent Document 3 discloses a method of detecting deformation of a support using a simplified sensor. A plurality of thin lines of conductive paint that can detect cracks by breaking are applied to the stopper of the support so as to surround the stopper. Data on whether or not the conductive paint is energized is sent to the base station or on orbit by a transmitter, and after an earthquake, the presence or absence of breakage of the conductive paint can be detected at an early stage to detect deformation of the bearing. .

特開2003-105717号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-105717 特開2017-83407号公報JP 2017-83407 A 特開2017-44585号公報JP 2017-44585 A

上記したように、作業員のアクセス困難で且つ難視認箇所となる桁式構造物の支承部の位置ずれ、特に、近年、鉄道構造物に多く用いられているゴム支承(特許文献3を参照)における支承部の位置ずれを検知することが求められている。かかる検知は、長大橋梁などの重要構造物だけでなく、一般的な橋梁や高架橋までも含めて検知できることが望まれ、長い検知区間と多くの検知箇所に対応できるシステムが求められる。かかるシステムでは、地震において大規模停電などが生じたとしても、直後から商用電力の供給がなくとも動作することが求められる。そのため、バッテリーなどを内蔵するにしても、その交換のためのアクセスが困難であり、センサの動作信頼性とともに、長期間に亘りメインテナンスフリーであることも求められる。 As described above, misalignment of the bearing portion of the girder structure, which is difficult for workers to access and difficult to see, especially rubber bearings that are often used in railway structures in recent years (see Patent Document 3) It is required to detect the positional deviation of the bearing part in. It is desired that such detection can detect not only important structures such as long bridges, but also general bridges and viaducts, and a system that can handle long detection sections and many detection points is required. Such a system is required to operate immediately after a large-scale blackout due to an earthquake without the supply of commercial power. Therefore, even if a battery or the like is incorporated, it is difficult to access for replacement, and the sensor is required to be maintenance-free for a long period of time as well as operational reliability.

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、鉄道における桁式構造物の上部及び下部構造物の地震による位置ずれをこれらの間に挿入されたパッド型ゴム支承などの支承部材の移動から検知し信号を遠隔送信する上で、長期間に亘りメインテナンスフリーの検知システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a pad-type structure inserted between upper and lower girder structures of a railroad that is displaced due to an earthquake. To provide a maintenance-free detection system for a long period of time in detecting movement of a bearing member such as a rubber bearing and transmitting a signal remotely.

本発明による支承部位置ずれ検知システムは、鉄道における桁式構造物の上部及び下部構造物の地震による位置ずれをこれらの間に挿入された支承部材の移動から検知し信号を無線送信する検知システムであって、前記上部構造物又は前記下部構造物に固設され前記支承部材が前記上部構造物又は前記下部構造物に対して所定量移動することで通電するセンサスイッチと、前記センサスイッチの動作状況を所定間隔で外部サーバーと接続されたゲートウェイに送信する通信部と、これらを動作させるバッテリーと、を含むことを特徴とする。 A system for detecting positional displacement of bearings according to the present invention is a detection system for detecting positional displacement due to earthquakes of upper and lower structures of railroad girder structures from the movement of bearing members inserted between them and transmitting a signal by radio. a sensor switch that is fixed to the upper structure or the lower structure and energized when the support member moves a predetermined amount relative to the upper structure or the lower structure; and operation of the sensor switch. It is characterized by including a communication unit that transmits the status at predetermined intervals to a gateway connected to an external server, and a battery that operates them.

かかる発明によれば、桁式構造物の上部及び下部構造物の地震による位置ずれを支承部材の移動から長期間に亘ってメインテナンスフリーで検知できる。 According to this invention, displacement of the upper and lower structures of a girder structure due to an earthquake can be detected without maintenance over a long period of time from the movement of the bearing members.

上記した発明において、前記センサスイッチは前記支承部材から離間して位置する可動部を有し、前記可動部が前記支承部材に当接すると前記センサスイッチが通電することを特徴としてもよい。また、前記センサスイッチは前記支承部材の側周に沿って複数並べて設けられることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、支承部材の位置ずれを比較的少ない情報で検知できて長期間に亘ってメインテナンスフリーとすることに寄与する。 In the above invention, the sensor switch may have a movable portion positioned apart from the support member, and the sensor switch may be energized when the movable portion comes into contact with the support member. A plurality of the sensor switches may be arranged side by side along the side circumference of the support member. According to this invention, it is possible to detect the positional deviation of the support member with relatively little information, which contributes to maintenance-free operation over a long period of time.

上記した発明において、前記支承部材はパッド型ゴム支承であることを特徴としてもよい。また、前記可動部と前記パッド型ゴム支承との離間距離は、前記桁式構造物の上を走行する車両の荷重を支持できない、若しくは、前記パッド型ゴム支承の損傷の生じるゴム支承抜け出し限界変位量をあらかじめ求めておき、これに対応して決定されていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、ゴム支承の位置ずれを比較的少ない情報で検知できて長期間に亘ってメインテナンスフリーとすることに寄与する。 In the invention described above, the bearing member may be a pad-type rubber bearing. In addition, the distance between the movable part and the pad-type rubber bearing is such that the load of a vehicle running on the girder structure cannot be supported, or the rubber bearing escape limit displacement causes damage to the pad-type rubber bearing. It may be characterized in that the quantity is obtained in advance and determined correspondingly. According to this invention, the positional deviation of the rubber bearing can be detected with relatively little information, which contributes to maintenance-free operation over a long period of time.

上記した発明において、前記センサスイッチは、前記上部構造物又は前記下部構造物と、前記支承部材と、に端部をそれぞれ固定した線条体の張力により通電することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、支承部材の位置ずれを比較的少ない情報で検知できて長期間に亘ってメインテナンスフリーとすることに寄与する。 In the above invention, the sensor switch may be characterized in that the sensor switch is energized by the tension of a filament whose ends are respectively fixed to the upper structure or the lower structure and the support member. According to this invention, it is possible to detect the positional deviation of the support member with relatively little information, which contributes to maintenance-free operation over a long period of time.

上記した発明において、前記上部構造物及び前記下部構造物の間の距離を測定する非接触測距センサを含み、前記所定間隔と同期して測定を行って、このデータを前記通信部から前記ゲートウェイに向けて送信することを特徴としてもよい。また、前記非接触測距センサは、前記上部構造物及び前記下部構造物の間の鉛直方向及び/又は水平方向の基準距離を測定することを特徴としてもよい。また、前記非接触測距センサは、赤外線センサ又はインダクティブセンサであることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、支承部材の位置ずれをより正確に検知することができる。 In the above invention, a non-contact ranging sensor that measures the distance between the upper structure and the lower structure is included, the measurement is performed in synchronization with the predetermined distance, and this data is transmitted from the communication unit to the gateway. It may be characterized by transmitting to. Also, the non-contact ranging sensor may be characterized by measuring a vertical and/or horizontal reference distance between the upper structure and the lower structure. Also, the non-contact ranging sensor may be an infrared sensor or an inductive sensor. According to this invention, it is possible to more accurately detect the positional deviation of the support member.

上記した発明において、不揮発性メモリからなる記憶手段をさらに有し、前記通信部は送信するデータを前記記憶手段に記憶させた上で送信することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、支承部材の位置ずれをより正確に検知しつつも長期間に亘ってメインテナンスフリーとすることに寄与する。 The above-described invention may further include storage means comprising a non-volatile memory, and the communication section may store the data to be transmitted in the storage means before transmitting the data. This invention contributes to maintenance-free operation for a long period of time while more accurately detecting the positional deviation of the support member.

桁式構造物の要部の側断面図である。It is a sectional side view of the principal part of a girder-type structure. 上部構造物を省いた支承部の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the bearing without the superstructure; 支承部位置ずれ検知システムと外部サーバーを含むブロック図である。Fig. 2 is a block diagram including a bearing misalignment detection system and an external server;

以下、本発明の代表的な一例による支承部位置ずれ検知システムの1つの実施例について、図1乃至図3を用いて説明する。 One embodiment of a bearing position deviation detection system according to a typical example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

図1に示すように、支承部位置ずれ検知システムを用いる桁式構造物1は、上部構造物2と、これを張り出し部4で支持する下部構造物3とを含む。ここでは、桁式構造物1は鉄道用の軌道を支持する高架橋であり、上部構造物2として調整桁、下部構造物3としてラーメン高架橋を用いている。張り出し部4の上面には板状のコンクリートモルタルからなる沓座5が固定されるとともに、その上に支承部材としてパッド型のゴム支承6を備え、支承を形成し上部構造物2の下面を支持している。本実施例による支承部位置ずれ検知システムでは、このような上部構造物2と下部構造物3との地震による位置ずれをゴム支承6の移動から検知する例を以下に述べるが、支承としては、鋼製材料からなる鋼製支承であっても良い。なお、紙面左右方向(矢印方向)が線路の延びる方向である。 As shown in FIG. 1, a girder structure 1 using a bearing misalignment detection system includes an upper structure 2 and a lower structure 3 supported by outriggers 4 . Here, the girder-type structure 1 is an elevated bridge for supporting a railroad track, the upper structure 2 is an adjustable girder, and the lower structure 3 is a Rahmen viaduct. A shoe seat 5 made of plate-shaped concrete mortar is fixed to the upper surface of the projecting portion 4, and a pad-type rubber bearing 6 is provided thereon as a bearing member to form a bearing and support the lower surface of the upper structure 2. doing. In the bearing displacement detection system according to the present embodiment, an example of detecting displacement due to an earthquake between the upper structure 2 and the lower structure 3 from the movement of the rubber bearing 6 will be described below. It may be a steel bearing made of steel material. Note that the horizontal direction (arrow direction) on the paper is the direction in which the track extends.

図2に示すように、張り出し部4の上面に固定された沓座5は、主面を略長方形とする板状体である。また、ゴム支承6は、沓座5の主面に内包される略長方形の主面を有する板状体であり、沓座5の上面に配置される。つまり、上面視で沓座5の内側にゴム支承6を配置する。なお、線路の延びる方向を図面上に矢印で示した。 As shown in FIG. 2, the shoe seat 5 fixed to the upper surface of the projecting portion 4 is a plate-like body having a substantially rectangular main surface. Also, the rubber bearing 6 is a plate-like body having a substantially rectangular main surface that is included in the main surface of the shoe seat 5 and is arranged on the upper surface of the shoe seat 5 . That is, the rubber bearing 6 is arranged inside the shoe seat 5 when viewed from above. The direction in which the tracks extend is indicated by an arrow in the drawing.

ここで、ゴム支承6の所定量の移動を検知するためのセンサスイッチが配置される。センサスイッチとして、例えば、上部に可動部としてロッド21aを備えるロッド式リミットスイッチ21を用い得る。ロッド式リミットスイッチ21は、ゴム支承6の側周に沿って複数配置されるとともに、ゴム支承6から離間してロッド21aを位置させる。ここでは、沓座5の側面から鉛直上方にロッド21aを延ばすようにロッド式リミットスイッチ21を配置し、沓座5に固設した。つまり、ゴム支承6が移動して沓座5の周囲にはみ出るまで移動した場合にロッド21aがゴム支承6に当接してロッド式リミットスイッチ21を通電させ、かかる移動を検知できる。つまり、ゴム支承6の沓座5をはみ出るまでの移動を所定量の移動とする。 Here, a sensor switch is arranged for detecting movement of the rubber bearing 6 by a predetermined amount. As the sensor switch, for example, a rod-type limit switch 21 having a rod 21a as a movable portion on its upper portion can be used. A plurality of rod-type limit switches 21 are arranged along the side circumference of the rubber bearing 6 , and the rod 21 a is positioned apart from the rubber bearing 6 . Here, the rod-type limit switch 21 is arranged so that the rod 21 a extends vertically upward from the side surface of the shoe seat 5 and is fixed to the shoe seat 5 . That is, when the rubber bearing 6 moves and protrudes around the shoe seat 5, the rod 21a comes into contact with the rubber bearing 6 and energizes the rod type limit switch 21, thereby detecting such movement. In other words, the movement of the rubber bearing 6 until it protrudes from the shoe seat 5 is defined as the movement of the predetermined amount.

また、ここではセンサスイッチとして、ワイヤ式リミットスイッチ22も併せて用いる。例えば、線条体であるワイヤ22aの両端部をそれぞれ、ゴム支承6及びワイヤ式リミットスイッチ22に固定する。また、ワイヤ式リミットスイッチ22の本体を張り出し部4に固設する。ワイヤ22aに張力がかかることでワイヤ式リミットスイッチ22に通電させ、ゴム支承6の所定量以上に移動を検知できる。例えば、ワイヤ22aをゴム支承6の角部近傍に固定して、ゴム支承6の平行移動だけでなく、回転を併せた移動をも検知できる。つまり、検知する移動の所定量に合わせてワイヤ22aの長さを定める。 Moreover, the wire-type limit switch 22 is also used here as a sensor switch. For example, both ends of the wire 22a, which is a filamentous body, are fixed to the rubber bearing 6 and the wire limit switch 22, respectively. Also, the main body of the wire type limit switch 22 is fixed to the projecting portion 4 . When tension is applied to the wire 22a, the wire type limit switch 22 is energized, and movement of the rubber bearing 6 beyond a predetermined amount can be detected. For example, by fixing the wire 22a near the corner of the rubber bearing 6, not only parallel movement of the rubber bearing 6 but also rotational movement can be detected. That is, the length of the wire 22a is determined according to the predetermined amount of movement to be detected.

これらのセンサスイッチは、上記したように下部構造物3側の沓座5に固設して、下部構造物3に対するゴム支承6の位置ずれを検知するようにされている。これに対して、上部構造物2に対するゴム支承6の位置ずれを検知するようにしてもよい。例えば、上部構造物2から吊り下げるようにロッド式リミットスイッチ21を固設して、ゴム支承6の上部構造物2に対する水平方向の移動を検知することもできる。これらを組み合わせて、上部構造物2及び下部構造物3の両者に対するゴム支承6の移動をそれぞれ検知できるようにしてもよい。 These sensor switches are fixed to the shoe seat 5 on the side of the lower structure 3 as described above so as to detect the displacement of the rubber bearing 6 with respect to the lower structure 3 . Alternatively, the displacement of the rubber bearing 6 with respect to the upper structure 2 may be detected. For example, the rod-type limit switch 21 may be fixed so as to be suspended from the upper structure 2 to detect horizontal movement of the rubber bearing 6 with respect to the upper structure 2 . These may be combined so that movement of the rubber bearing 6 with respect to both the upper structure 2 and the lower structure 3 can be detected respectively.

これらのセンサスイッチの配置において、ゴム支承6からの離間距離は、以下のように定めることが好ましい。例えば、桁式構造物1の上を走行する車両の荷重を支持できない限界変位を予め求めておいて、これに対応して離間距離を定めることができる。また、ゴム支承6が沓座5や下部構造物3に対して、又は、上部構造物2に対して水平方向に移動する変位、すなわち抜け出し量のうち、ゴム支承6に損傷の生じる限界変位である抜け出し限界変位を予め求めておいて、この抜け出し限界変位量に対応して離間距離を定めることもできる。 In arranging these sensor switches, it is preferable to determine the separation distance from the rubber bearing 6 as follows. For example, the limit displacement that cannot support the load of a vehicle running on the girder structure 1 can be obtained in advance, and the separation distance can be determined accordingly. Also, the displacement of the rubber bearing 6 in the horizontal direction with respect to the seat 5 and the lower structure 3 or the upper structure 2, that is, the amount of escape, is the limit displacement at which the rubber bearing 6 is damaged. It is also possible to obtain a certain escape limit displacement in advance and determine the separation distance corresponding to this escape limit displacement amount.

本実施例では、さらに、上部構造物2と下部構造物3との位置ずれも計測できるようにしている。例えば、上部構造物2の下面に吊り下げるように非接触測距センサとして3軸方向の測距を可能とする赤外線センサによる赤外線測距装置23を配置する。3軸のそれぞれは、水平面内で線路の延びる方向に沿った方向とこれに垂直な方向、鉛直方向の3方向に向け、それぞれ対向する位置に測距用の基準板23aを設けて張り出し部4に固定する。これによって、水平な2方向、鉛直方向の合計3方向についての基準板23aからの基準距離を測定することができる。この基準距離によって、上部構造物2と下部構造物3との間の相対的な変位を得て、支承部の位置ずれを検知することができる。 In this embodiment, the positional deviation between the upper structure 2 and the lower structure 3 can also be measured. For example, an infrared distance measuring device 23 using an infrared sensor capable of distance measurement in three axial directions is arranged as a non-contact distance measuring sensor so as to be suspended from the lower surface of the upper structure 2 . Each of the three axes is oriented in three directions, i.e., a direction along the direction in which the track extends in the horizontal plane, a direction perpendicular thereto, and a vertical direction. fixed to This makes it possible to measure the reference distances from the reference plate 23a in a total of three directions, two horizontal directions and a vertical direction. With this reference distance, the relative displacement between the superstructure 2 and the substructure 3 can be obtained to detect the misalignment of the bearings.

図3に示すように、これらのセンサスイッチや測距装置は、張り出し部4に設置されたノード本体11に接続され、ノード本体11と共に、支承部位置ずれ検知システム10を構成する。ノード本体11は、ロッド式リミットスイッチ21、ワイヤ式リミットスイッチ22、赤外線測距装置を接続されて、これらの動作状況についての信号を取得することができる。つまり、ロッド式リミットスイッチ21及びワイヤ式リミットスイッチ22については通電か否かについてのON・OFF信号を取得し、赤外線測距装置23については、距離の測定結果についての信号を取得することができる。 As shown in FIG. 3 , these sensor switches and rangefinders are connected to a node body 11 installed on the overhang 4 , and together with the node body 11 constitute a bearing position deviation detection system 10 . The node body 11 is connected to the rod-type limit switch 21, the wire-type limit switch 22, and the infrared rangefinder, and can acquire signals regarding these operating conditions. That is, the rod type limit switch 21 and the wire type limit switch 22 can acquire an ON/OFF signal indicating whether or not the current is energized, and the infrared distance measuring device 23 can acquire a signal indicating the distance measurement result. .

詳細には、ノード本体11は、センサ類(リミットスイッチ21、ワイヤ式リミットスイッチ22、赤外線測距装置23)から信号を取得する動作を行うとともに通信部13としても動作し得るマイコン12と、データの入出力を担うI/Oボード14と、ノード本体11及びセンサ類の電源となるバッテリー15と、受信した信号をデータとして保存する記憶手段16と、設定時などに使用者に向けて必要な情報を表示するディスプレイ17とを含む。マイコン12、バッテリー15、記憶手段16、ディスプレイ17及びセンサ類は全てI/Oボード14に接続される。ここで、記憶手段16としては、バッテリー15の消耗を抑制するようSDメモリなどの不揮発性メモリを用いることが好ましい。また、バッテリー15は、比較的超長寿命とされる塩化チオニルリチウム一次電池を用いることも好ましい。 Specifically, the node main body 11 includes a microcomputer 12 that acquires signals from sensors (a limit switch 21, a wire limit switch 22, an infrared rangefinder 23) and also operates as a communication unit 13, and a data I/O board 14 responsible for input and output of the node, battery 15 as a power supply for the node body 11 and sensors, storage means 16 for storing received signals as data, and necessary information for the user at the time of setting etc. and a display 17 for displaying information. The microcomputer 12 , battery 15 , storage means 16 , display 17 and sensors are all connected to the I/O board 14 . Here, it is preferable to use a non-volatile memory such as an SD memory as the storage means 16 so as to suppress consumption of the battery 15 . It is also preferable that the battery 15 is a lithium thionyl chloride primary battery that has a relatively long life.

通信部13は、比較的少ない消費電力で無線通信を可能とするものとし、例えば、LoRa無線通信規格に準拠するモジュールとしてマイコン12に搭載されている。通信部13は、ゲートウェイ31に信号を送信でき、例えば、基地局32を介して外部の通信ネットワークへ接続を可能としており、外部サーバー33への接続を可能とする。さらに、外部サーバー33へは端末34からの接続も可能とする。端末34は、遠隔地から検知システム10の検知結果を受信することができる。外部サーバー33は、例えば、クラウドサーバーを用い得る。 The communication unit 13 enables wireless communication with relatively low power consumption, and is mounted on the microcomputer 12 as a module conforming to the LoRa wireless communication standard, for example. The communication unit 13 can transmit a signal to the gateway 31 , for example, enables connection to an external communication network via the base station 32 , and enables connection to an external server 33 . Furthermore, connection from the terminal 34 to the external server 33 is also possible. The terminal 34 can receive the sensing results of the sensing system 10 from a remote location. The external server 33 can use, for example, a cloud server.

なお、ゲートウェイ31は、線路に沿って複数配置されるが、1台のゲートウェイ31によって複数の支承部位置ずれ検知システム10からの送信を受信できる。つまり、複数個所の支承部についての検知に関する信号を1台のゲートウェイ31で受信できるようにする。また、ゲートウェイ31は無線通信によって支承部位置ずれ検知システム10に接続するため、地上付近に設置でき、また、支承部に比べて数も少ないため、メインテナンスフリーとする必要はない。 Although a plurality of gateways 31 are arranged along the railroad track, one gateway 31 can receive transmissions from a plurality of bearing position deviation detection systems 10 . In other words, one gateway 31 can receive signals relating to detection of bearings at a plurality of locations. In addition, since the gateway 31 is connected to the bearing portion positional deviation detection system 10 by wireless communication, it can be installed near the ground.

次に、支承部位置ずれ検知システム10の動作について説明する。 Next, the operation of the bearing portion displacement detection system 10 will be described.

図3を参照すると、支承部位置ずれ検知システム10は、マイコン12によって所定の時間間隔でセンサ類の動作状況を取得してゲートウェイ31へ送信する。詳細には、マイコン12は、所定間隔でI/Oボード14にセンサ類の動作状況を示す信号を受信させる。すなわち、ロッド式リミットスイッチ21及びワイヤ式リミットスイッチ22からは、ON又はOFF(通電又は否通電)の信号を取得し、赤外線測距装置23からは、測定した基準距離についての信号を取得する。マイコン12はこれらの信号を通信部13からゲートウェイ31無線で送信させる。このとき、マイコン12は、通信部13に支承部位置ずれ検知システム10の個体及びセンサ類の識別符号を上記した信号に付して送信させる。これらの信号は、同時に記憶手段16に記憶されることも好ましい。 Referring to FIG. 3 , the system 10 for detecting positional deviation of the bearing portion acquires the operating conditions of the sensors at predetermined time intervals by means of the microcomputer 12 and transmits them to the gateway 31 . Specifically, the microcomputer 12 causes the I/O board 14 to receive signals indicating the operational status of the sensors at predetermined intervals. That is, from the rod-type limit switch 21 and the wire-type limit switch 22, an ON or OFF (energization or non-energization) signal is obtained, and from the infrared distance measuring device 23, a signal regarding the measured reference distance is obtained. The microcomputer 12 causes these signals to be transmitted from the communication unit 13 to the gateway 31 wirelessly. At this time, the microcomputer 12 causes the communication unit 13 to attach the identification codes of the individual units and sensors of the support portion positional deviation detection system 10 to the above-described signals and transmit them. These signals are also preferably stored in the storage means 16 at the same time.

また、赤外線測距装置23からは距離の測定結果についての信号は、センサスイッチからの信号の取得・送信と同期させて取得・送信することが好ましい。つまり、信号の取得や送信についてもなるべく少ない回数として電力の消耗を抑える。また、測距装置として、赤外線センサに代わって、インダクティブセンサを用いることも好ましい。 Further, it is preferable to acquire/transmit the signal of the distance measurement result from the infrared rangefinder 23 in synchronization with the acquisition/transmission of the signal from the sensor switch. In other words, power consumption is suppressed by reducing the number of signal acquisitions and transmissions as much as possible. Moreover, it is also preferable to use an inductive sensor instead of an infrared sensor as a distance measuring device.

所定の時間間隔としては、地震などにより支承部の位置ずれを発生した場合にこれを迅速に検知できる範囲かつ、支承部位置ずれ検知システム10を長期に亘ってメインテナンスフリーとし得るよう定められる。例えば、この所定の時間間隔を10分間隔とし、メインテナンスフリーとする期間を8年間とし得る。なお、上記したように信号を記憶手段16に記憶させて、別途、送信するようにしてもよい。特に、記憶手段16に信号を記憶させておくことで、地震後などに通信ネットワークの不具合などの不慮の事態の生じた場合に、ゲートウェイ31を介するなどして、上記した所定の時間間隔以外のタイミングで信号を取り出すこともできる。 The predetermined time interval is determined within a range in which displacement of the bearing due to an earthquake or the like can be detected quickly and the bearing displacement detection system 10 can be maintenance-free for a long period of time. For example, the predetermined time interval can be 10 minutes and the maintenance-free period can be 8 years. It should be noted that the signal may be stored in the storage means 16 as described above and transmitted separately. In particular, by storing the signal in the storage means 16, in the event of an unexpected situation such as a failure of the communication network after an earthquake, etc., the signal can be sent via the gateway 31 at intervals other than the above-described predetermined time intervals. It is also possible to take out the signal at the timing.

ゲートウェイ31へ送信された信号は、基地局32まで無線通信され、外部サーバー33へ送信され、保存・蓄積される。端末34は、外部サーバー33に任意に接続して保存された信号を適宜取り出すことができる。 The signal transmitted to the gateway 31 is wirelessly communicated to the base station 32, transmitted to the external server 33, and saved/accumulated. The terminal 34 can arbitrarily connect to the external server 33 to retrieve the stored signals as appropriate.

そして、地震後など、支承部に位置ずれを生じてゴム支承6が移動してロッド式リミットスイッチ21又はワイヤ式リミットスイッチ22を通電させたとする。すると、例えば、ロッド式リミットスイッチ21の場合であれば、ロッド21aがゴム支承6に当接してリミットスイッチ21を通電させる位置となる。マイコン12が所定の時間間隔でリミットスイッチ21の信号を取得したとき、これがON(通電)の信号となっており、このONの信号を上記した識別符号を付してゲートウェイ31へ送信する。そして、外部サーバー33を介して端末34でこのONの信号を受信することで、付された識別符号から通電したセンサを特定でき、支承部の位置ずれを検知して、位置ずれを検知した桁式構造物を特定できる。 Assume that the rubber bearing 6 is displaced after an earthquake or the like and the rod type limit switch 21 or the wire type limit switch 22 is energized. Then, for example, in the case of the rod-type limit switch 21, the rod 21a comes into contact with the rubber bearing 6 and the limit switch 21 is energized. When the microcomputer 12 acquires the signal of the limit switch 21 at a predetermined time interval, this is an ON (energization) signal, and the ON signal is sent to the gateway 31 with the above identification code attached. By receiving this ON signal at the terminal 34 via the external server 33, it is possible to identify the energized sensor from the attached identification code, detect the positional deviation of the support, and detect the positional deviation. Formula structures can be identified.

以上のように、支承部位置ずれ検知システム10によれば、支承部の位置ずれをゴム支承6の位置ずれに基づいて検知できる。特に、ロッド式リミットスイッチ21などのセンサスイッチを用いることで信号の量を少なくしつつ、所定の時間間隔でゲートウェイ31へ送信することで、電力の消費量を抑え、長期間に亘りメインテナンスフリーとし得る。 As described above, according to the bearing portion positional displacement detection system 10 , the positional displacement of the bearing portion can be detected based on the positional displacement of the rubber bearing 6 . In particular, by using a sensor switch such as a rod-type limit switch 21 to reduce the amount of signals and transmitting them to the gateway 31 at predetermined time intervals, power consumption is reduced and maintenance-free for a long period of time. obtain.

このように、位置ずれの検知に関わる信号は所定間隔で取得して送信するため、センサスイッチは一度通電する位置になった場合に元の位置に自動的には復帰しないことが好ましい。すなわち、ゴム支承6の位置ずれが生じてワイヤ式リミットスイッチ22が通電する位置になった場合に、そののちワイヤが切断されるなどした場合でも、元の位置に復帰せずに通電する位置を保持できて好ましい。例えば、ワイヤ式リミットスイッチ22について、ワイヤの先端に設けたピンをセンサ本体から抜けるようにしておき、これに基づき通電させるような機構も考えられる。 In this way, since the signal related to detection of positional deviation is obtained and transmitted at predetermined intervals, it is preferable that the sensor switch does not automatically return to its original position once it reaches the energized position. In other words, when the rubber bearing 6 is displaced and the wire type limit switch 22 is turned on, even if the wire is cut or the like after that, it will not return to its original position and the current will be turned on. It is preferable to keep it. For example, for the wire type limit switch 22, a mechanism is conceivable in which a pin provided at the tip of the wire is pulled out of the sensor body, and energized based on this pin.

なお、地震の後などで電源が消失した場合や通信ネットワークに障害を生じた場合であっても、記憶手段16に記憶させたデータを受信できるようにすることが好ましい。例えば、ゲートウェイ31の代わりに運搬の容易な通信装置を桁式構造物1の近くに配置させ、各支承部位置ずれ検知システム10の通信部13に接続し、記憶手段16に記憶したデータを送信させるようにすることができる。 It is preferable that the data stored in the storage means 16 can be received even when the power supply is lost after an earthquake or when the communication network is damaged. For example, instead of the gateway 31, a communication device that can be easily transported is placed near the girder structure 1, connected to the communication unit 13 of each support position deviation detection system 10, and data stored in the storage means 16 is transmitted. can be made to

以上、本発明の代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。 Although representative embodiments of the present invention and modifications thereof have been described above, the present invention is not necessarily limited to these, and can be modified as appropriate by those skilled in the art. That is, those skilled in the art will be able to find various alternatives and modifications without departing from the scope of the appended claims.

1 桁式構造物
2 上部構造物
3 下部構造物
6 ゴム支承
10 支承部位置ずれ検知システム
13 通信部
15 バッテリー
16 記憶手段
21 ロッド式リミットスイッチ
22 ワイヤ式リミットスイッチ
31 ゲートウェイ
33 外部サーバー

1 girder type structure 2 upper structure 3 lower structure 6 rubber bearing 10 bearing position deviation detection system 13 communication unit 15 battery 16 storage means 21 rod type limit switch 22 wire type limit switch 31 gateway 33 external server

Claims (9)

鉄道における桁式構造物の上部及び下部構造物の地震による位置ずれをこれらの間に挿入された支承部材の移動から検知し信号を無線送信する検知システムであって、
前記上部構造物又は前記下部構造物に固設され前記支承部材が前記上部構造物又は前記下部構造物に対して所定量移動することで否通電から通電ままとなON・OFFのセンサスイッチと、
前記センサスイッチのON・OFFの動作状況を所定間隔で外部サーバーと接続されたゲートウェイに送信する通信部と、
これらを動作させるバッテリーと、を含み、前記所定間隔の前記センサスイッチのON・OFFの動作状況の送信に基づき前記位置ずれを前記外部サーバー側で検知することを特徴とする支承部位置ずれ検知システム。
A detection system for detecting displacement of upper and lower parts of girder-type structures due to an earthquake from the movement of bearing members inserted between them and transmitting a signal wirelessly,
an ON/OFF sensor switch which is fixed to the upper structure or the lower structure and which is turned on or off when the support member moves a predetermined amount with respect to the upper structure or the lower structure; ,
a communication unit that transmits the ON/OFF operation status of the sensor switch to a gateway connected to an external server at predetermined intervals;
and a battery for operating them , and detecting the positional deviation on the external server side based on the transmission of the ON/OFF operation status of the sensor switch at the predetermined interval. system.
前記センサスイッチは前記支承部材から離間して位置する可動部を有し、前記可動部が前記支承部材に当接すると前記センサスイッチが通電することを特徴とする請求項1記載の支承部位置ずれ検知システム。 2. The displacement of the bearing portion according to claim 1, wherein said sensor switch has a movable portion positioned apart from said bearing member, and said sensor switch is energized when said movable portion comes into contact with said bearing member. detection system. 前記センサスイッチは前記支承部材の側周に沿って複数並べて設けられることを特徴とする請求項2記載の支承部位置ずれ検知システム。 3. The system for detecting misalignment of a bearing portion according to claim 2, wherein a plurality of said sensor switches are arranged along the side circumference of said bearing member. 前記支承部材はパッド型ゴム支承であることを特徴とする請求項1乃至3のうちの1つに記載の位置ずれ検知システム。 4. The positional deviation detection system according to claim 1, wherein said bearing member is a pad-type rubber bearing. 前記センサスイッチは、前記上部構造物又は前記下部構造物と、前記支承部材と、に端部をそれぞれ固定した線条体の張力により通電することを特徴とする請求項1記載の支承部位置ずれ検知システム。 2. The displacement of the bearing portion according to claim 1, wherein the sensor switch is energized by a tension of a filament whose ends are respectively fixed to the upper structure or the lower structure and the bearing member. detection system. 前記上部構造物及び前記下部構造物の間の構造物間距離を測定する非接触測距センサを含み、前記所定間隔と同期して測定を行って、前記構造物間距離のデータを前記通信部から前記ゲートウェイに向けて送信することを特徴とする請求項1記載の支承部位置ずれ検知システム。 a non-contact distance measuring sensor that measures the inter- structure distance between the upper structure and the lower structure, performs measurement in synchronization with the predetermined distance, and transmits data of the inter-structure distance to the communication unit; 2. The support displacement detection system according to claim 1, wherein the signals are transmitted from to the gateway. 前記非接触測距センサは、前記上部構造物及び前記下部構造物の間の鉛直方向及び/又は水平方向の基準距離を測定することを特徴とする請求項記載の支承部位置ずれ検知システム。 7. The support misalignment detection system according to claim 6 , wherein said non-contact ranging sensor measures a vertical and/or horizontal reference distance between said upper structure and said lower structure. 前記非接触測距センサは、赤外線センサ又はインダクティブセンサであることを特徴とする請求項又はに記載の支承部位置ずれ検知システム。 8. The support positional deviation detection system according to claim 6 , wherein the non - contact ranging sensor is an infrared sensor or an inductive sensor. 不揮発性メモリからなる記憶手段をさらに有し、前記通信部は送信するデータを前記記憶手段に記憶させた上で送信することを特徴とする請求項1乃至のうちのいずれか1つに記載の支承部位置ずれ検知システム。 9. The apparatus according to any one of claims 1 to 8 , further comprising storage means comprising a non-volatile memory, wherein said communication unit stores data to be transmitted in said storage means before transmitting the data. bearing misalignment detection system.
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