JPH0575842B2 - - Google Patents

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JPH0575842B2
JPH0575842B2 JP61246968A JP24696886A JPH0575842B2 JP H0575842 B2 JPH0575842 B2 JP H0575842B2 JP 61246968 A JP61246968 A JP 61246968A JP 24696886 A JP24696886 A JP 24696886A JP H0575842 B2 JPH0575842 B2 JP H0575842B2
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rail
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Yoshihisa Kaneko
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Kaneko Co Ltd
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Kaneko Co Ltd
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  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」 この発明は鉄道線路の軌道狂いの検測を行つて
その実形状を得るための軌道実形状簡易測定装置
に関する。 「従来の技術」 列車が安全かつ乗り心地の良い走行状態で運行
されるためには、軌道が十分な強度を持ち、常に
良好な状態に保守管理されている必要がある。し
かし、軌道は車両の大きな荷重や、風雨などの厳
しい自然力の作用に曝され漸次崩壊されている。
このような軌道を保守管理するには、軌道の変形
状態を数量的に的確に把握することが不可欠であ
る。軌道の変形状態を表現するために、軌道の狂
いの状態によりその種類を定義し、その軌道狂い
の定義に従つて軌道狂いを測定する。 軌道狂いとしては、通常次の5項目の軌道狂い
が定義されている。 :通り狂い。 :高低狂い。 :軌間狂い。 :水準狂い。 :平面性狂い。 この発明では、これらの5項目の軌道狂いのう
ち項の通り狂いを測定するのを主とするが、そ
の応用として項の高低狂いも同様にして測定す
ることを可能にするものである。 第11図は軌道の通り狂いを測定する方法を説
明するための図である。通り狂いは被測定レール
11の水平面内における直線からのずれ量として
検測される。この通り狂いの検測には被測定レー
ル11上に3つの点A,B,Cを選ぶ。A点とC
点とを結ぶ直線ACを弦12と呼び、この弦12
に対してレール11上の各点と弦12との差を
『矢』と言い、A点とC点との丁度中間の位置B
点の『矢』(線分BB′)を特に『正矢』13と称
している。 通り狂いの測定は被測定レール11上に選んだ
各測点における所定の弦長に対する『正矢』を順
次検測してゆく。測点Bにおける『正矢』は2点
A,Cを結ぶ弦12と測点Bとのズレ量BB′であ
るから、その弦長、つまり2点A及びC間の距離
により異なる値をもつ。一般には弦長は10m或い
は20mにされることが多い。測点Bの正矢の検測
が済むと、次に例えば3点(B,C,D)を選ん
で測点Cの正矢を検測する。このような測定を順
次移動しながら各測点B,C,D……での正矢を
検測する。 従来から通り狂いを測定する検測車としては、
高速軌道検測車、比較的小型の軌道検測車などが
ある。高速軌道検測車は一般の運行車両程の重車
両であり、比較的小型の軌道検測車でも車両重量
が500Kg程もあり、長大な線路区間の軌道検測を
主な目的としている。 鉄道規定によると両レールに跨がる4輪以上の
検測車と3輪以下の検測車とではその取り扱い規
定に大きな違いがある。その規定によれば、4輪
以上の検測車になると車両とされ、検測するため
の運行予定が他の列車と共に列車ダイヤに組み込
まれることを必要としたり、国鉄職員が測定現地
で立ち合いをする場合に限り使用が認められたり
する。他方、3輪以下の検測車は車両の範疇には
分類されず、従つて使用条件は緩やかであつて事
前許可を得た上で外部業者の責任において検測に
使用することが認められている。 「発明が解決しようとする問題点」 検測車で検測されるデータは正矢であつて被測
定レールの実形状を表するものではない。しか
し、実際のレールの整正にはレールの実形状を知
ることが必要とされる場合がある。従来では、簡
易測定装置の場合、測定データから正矢や実形状
を求めるのに測定されたデータを持ち帰り、その
データから手計算などにより算出していた。従つ
て、計算に時間がかかつたり、求められた実形状
を元に実際にレールを整正する際には、測定時か
ら日時がかなり経過してしまうため軌道狂いもそ
の間に進行するから実状に合つたレールの整正を
行うことができない欠点がある。つまり、検測時
点と整正時点との間に大きな時間差が有る場合は
正しい保線作業を行つたとは言えない。 「問題点を解決するための手段」 被測定レールの軌間面に3組の偏位検知器を常
に接触させる走行架体は、直線状の本体フレーム
と、その本体フレームの両端にその延長方向に沿
つて摺動自在に取付けられた2本の同一長の副フ
レームと、本体フレームのほゞ中心に一端が取付
けられ、直角方向に水平に延長され、他端部が被
測定レールに対する対側レール上に位置したステ
ーと、そのステーの他端部と本体フレームの両端
とをそれぞれ連結する2本の補強アームとよりな
り、 上記3組の偏位検知器は本体フレームの中心位
置と、上記2本の副フレームの突出端部とに分け
られて取付けられ、その各別フレームの突出端部
に被測定レール上に乗せられる車輪が取付けら
れ、また上記ステーの他端部に対側レール上に乗
せられる車輪が取付けられる。2本の副フレーム
に取付けられた両車輪は被測定レールの長手方向
に対する向きをわずかに変更して設定が可能であ
り、本体フレームには移動距離を測定するための
測距装置及び正矢等の各演算を行うための演算装
置が取付けられている。 「発明の作用」 レールの通り狂いを示す各弦長に対する正矢と
ともにレールの実形状が演算装置により演算して
出力されるので、レールの通り狂いの整正にあた
り、測定と同時にレールの実形状を知ることがで
きるから、実状に合致した整正を行うことができ
る。 「発明の実施例」 この発明では小区間での正矢の検測及びレール
の実形状の算出が簡便にかつ精度良く行える実形
状簡易測定装置で、検測部及び演算装置部からな
る装置主要部を軌道の被測定レール上を走行する
架体に集積するようにし小型軽量に構成する。 第1図A及びBはこの発明の実施例で簡易測定
装置の架体の例を示す平面図及び正面図である。
この実形状簡易測定装置の架体21は本体フレー
ム22と架体21の水平位置を得るためのステー
23とそのステーを補強する補強部とで構成され
る。その本体フレーム22の両端部から摺動自在
にそれぞれ副フレーム24が伸長され、この例で
は運搬時には約3.9mであるが、測定時には伸長
されて約5.3mのフレーム長となる。 第2図は本体フレームと副フレームとの伸縮構
造の例を示す平面図及び正面図である。この例で
は本体フレーム22はその断面が矩形状の箱体
で、その箱体内部25に副フレーム24が内挿さ
れる。副フレーム24の上縁両側には庇状のガイ
ド26が設けられ、このガイド26が2組のガイ
ドローラ27により2カ所で挟持されることによ
り副フレーム24は本体フレーム22内を摺動自
在に内装されている。副フレーム24は運搬時に
本体フレーム22内に収納され、測定時には末端
の突部28が脱落防止金具29に衝接するまで本
体フレーム22外へ伸長され、本体フレーム22
の上面に設けられたストツパー31が係止孔32
にねじ込まれて固定される。この本体フレーム2
2は被測定レール33上に配される。また本体フ
レーム22の横に取付けられたステー23が対側
レール34へ差し渡されることにより架体21の
水平度が維持される。この架体21には移動用の
走行車輪部35と手押し棒36とが取付けられ、
検測者が手押し棒33を押すことにより被測定レ
ール33の頭面33Aを自由に走行させることが
できる。 第3図は走行車輪部35の構造を示す図であ
る。後で説明する3つの偏位検知器が軌道回路と
短絡することがないよう絶縁体で作られた取付け
台41がフレーム22及び24に取付けられ、そ
の取付け台41に受け材42が固定され、更にそ
の受け材42に単式スラスト軸受43が固定され
る。この単式スラスト軸受43にはシヤフト44
が回転自在に保持され、そのシヤフト44の一端
に車輪フレーム45が固定される。 車輪フレーム45の深溝玉軸受46に車軸47
が保持された車輪48がレール33の頭面33A
上を転がつて行くことにより架体21はレール上
を走行することができる。 車輪48はこの種の従来の測定装置に一般に用
いられるものと同様のものである。 また図では明らかにされてはいないが走行車輪
部35は非対称な構造であり、その重心は軌間内
とは反対側に位置するようにしてある。 シヤフト44の他端にはハンドル49が固定さ
れ、ハンドル49はボールプランジヤ50を介し
て取付け台41と回転自在に摺接している。取付
け台41がボールプランジヤ50を受ける面41
Aのレール33の内側には複数の凹所51があ
り、その凹所51にボールプランジヤ50のボー
ル50Aが陥ち込むようになつており、シヤフト
44は車輪の進行方向に対し軌間外方向に所定の
角度で固定できる。即ち、走行車輪部35は架体
21がレール上を進行する方向に対して軌間外へ
逸れた方向に向かせることができるようになつて
いる。つまり検測時にはハンドル49を操作して
架体21が軌間内側に外れないように車輪48に
軌間外側へ逸れて進むように方向性を持たせるこ
とができる。 第1図に示すように、架体21には3つの偏位
検知器が取付けられるが、2つの偏位検知器5
2,53は各副フレーム24の端部に互いに5m
の距離を隔てるように取付けられ、この2つの偏
位検知器52及び53のちようど中央に位置する
ように1つの偏位検知器54が本体フレーム22
上に取付けられる。また中央の偏位検知器54に
隣接して架体21の走行距離を測定する測距装置
55が取付けられる。 これら偏位検知器52〜54及び測距装置55
の出力はケーブルにより導出され、本体フレーム
22に取付けられた演算装置56へ1組のコネク
タを介して供給される。 第4図は被測定レール33の横方向相対偏位を
測定するための偏位検知器52〜54の例を示す
図である。測定ローラ57が水平面内で回転自在
にアーム58を介してスライド軸59により保持
され、このスライド軸59は架体21の進行方向
とは直角方向に移動するようにスライド軸受61
で保持される。スライド軸59の端部に形成され
た鍔62とスライド軸受61との間にはコイルス
プリング63が介挿され、測定ローラ57が被測
定レール33の例えば軌道内側33Bに接するよ
うにスライド軸59を被測定レール33側へ常に
偏倚している。つまり、鎖線に示すように架体2
1に対する被測定レール33の横方向の相対的な
偏位に応じてスライド軸59がコイルスプリング
63の偏倚力により偏倚されるので、その偏倚量
が伝達棒64を介してこの例では差動トランス6
5に伝達され、差動トランス65からは被測定レ
ール33の横方向相対偏位量に応じた信号がケー
ブル66を通して出力される。 偏倚量を検出するセンサとしては例えばポテン
シヨメータなどでも良く、測定精度±0.01mm、測
定範囲±20mm程度のセンサが要求される。 架体21の走行中に所定の測点に来たことを知
るために、距離の測定装置55が付属する。図で
は示さないが、例えば測定装置の走行距離10mmに
相当する車輪の回転角毎にスリツトが設けられた
円板を車軸に固定し、この円板を介して発光素子
と受光素子とを設け、スリツトを通つてくる発光
素子の光を受光素子に受光させ、その光パルス信
号をカウントすることにより基準地点からの走行
距離を求めることができる。 このような構成において、検測時には走行車輪
部35のハンドル49を操作して進行方向に対し
て車輪48が軌間外へ逸れて進むように車輪フレ
ーム45の方向を設定する。従つて、架体21を
走行させると、架体21は軌間外へ逸れるように
進もうとするので、偏位検知器と被測定レールの
軌間面との接触する位置は常に確保され、測定ロ
ーラ57は被測定レール33の軌道内側33Bに
転接するように構成される。 第5図は測定部のブロツク図である。各偏位検
知器52〜54からの被測定レールの横方向相対
偏位信号はそれぞれ入力増幅器71により増幅さ
れ、それら増幅信号は処理装置72から供給され
るタイミング信号73により各サンプルホールド
回路74にサンプルホールドされる。サンプルホ
ールド信号はアナログマルチプレクサ75を介し
てA/D変換器76に供給され、そのデジタル信
号が処理装置72に読み込まれる。処理装置72
はそれらのデータから顕には示してないが正矢算
出手段及び実形状算出手段を用いて正矢及び実形
状を算出し記憶装置77に格納する。 第6図は演算装置の外観図である。演算装置は
架体21に着脱自在に設計され、測定現場で架台
21に組み込まれる。各偏位検知器52〜54及
び測距装置55とは1組のコネクタ80により接
続され、偏位検知器52〜54からの相対偏位信
号と測距装置55からのパルス信号とがそれぞれ
供給される。 電源スイツチ81を投入すると演算装置56は
動作状態となる。ゼロ調整スイツチ82は架体2
1を被測定レール33に載せてから中央の偏位検
知器54のゼロ調整をするためである。例えば、
測定開始点でピアノ線などを張つて正矢を実測
し、その実測値を基にこのゼロ調整データを設定
する。正矢の正或いは負の符号は符号切り替えス
イツチ83で指定する。グループスイツチ84は
測定データのグループ番号を指定する。 測定スイツチ85をONにすることにより処理
装置72が測定処理体制に入る。列車の通過など
のために測定作業を中断する場合には、中断スイ
ツチ86を押してから架体21をレール上から撤
去する。再び再開する時は中断位置スイツチ87
により中断した位置を設定し、再始動スイツチ8
8を押して測定作業を再開する。 測定が終了したら測定スイツチ85をOFF側
に倒す。モニタスイツチ89をONにすると、測
定結果を出力することができる。プリントスイツ
チ90をONにし切替えスイツチ91を操作する
ことにより、弦長5,10或いは20mの正矢のデ
ータをプリンタ92出力するか、或いはまた実形
状を出力するかを選択することができる。 内蔵した電源電圧が低下してくると電圧低下ラ
ンプ93が点灯し、新しい電源と交換する時期に
あることを知らせる。尚、キーボード94を操作
して各種のコマンド、被測定レール33の計画線
形の諸元及び検測開始位置などを処理装置72に
与えると共に、また液晶表示器95により、所望
のデータを表示させることもできる。 第7図は偏位検知器52〜54で測定した横方
向の相対偏位量から正矢を検測する方法を示す図
である。前にも説明したように、架体21は被測
定レール33の上に走行車輪部35と偏位検出器
52〜54のコイルスプリング63との力のバラ
ンスを保つて走行するので、弦ACの両端A,C
における偏位量AA′,CC′は必ずしもゼロではな
い。従つて、各偏位検知器52〜54からの偏位
信号を元にして正矢算出手段により各測点の正矢
が算出される。位置A,B,Cにある偏位検知器
から例えばそれぞれa,b,cの横方向相対偏位
量が得られた場合、測点Bにおける弦ACに対す
る正矢B(v)は、第7図から v=b−(a+c)/2 ……(1) であることが求められる。 測定弦長が5mの正矢を検測する場合でも、実
際の測定は例えば1.25m毎に細かく測点を定め、
その各測点での正矢を検測する。その理由は、同
じレールの正矢を検測しても、測点の置き方で検
測される正矢の値が異なるからである。例えば、
第8図Aに模式的に示すレールの正矢を測定する
場合に、測点の採り方をA1,A2,A3……のよう
に採つた場合に検測される正矢は第8図Bのよう
になり、測点をB1,B2,B3……のように採つた
場合に検測される正矢は第8図Cのようになり、
従つて、実際とは異なる実形状が算出されてしま
うことがあるからである。 第9図は線路の実形状の例を模式的に示す図で
ある。各測点(1),(2)〜(7)の数字は被測定レール3
3の横方向の偏位量を表すものとする。表1は第
9図に示した被測定レール33の各測点における
偏位検知器の相対偏位信号を元に正矢算出手段及
び実形状算出手段により正矢及び実形状を演算す
る手順を示す表である。 第1測点(1)では検測される正矢は前に示した式
(1)により0が求められる。第2測点(2)の正矢は鎖
線に示す弦に対する値で−2.5、第3測点(3)では
再び正矢が0になる。以下順に第4〜第7測点(4)
〜(7)まで+7.5、−5.0、0、0の正矢データが得
られ、従つて、第9図Bに示すように正矢が変化
する図を描くことができる。図中に示す数字は演
算により求められた正矢の値である。 処理装置72では、図には顕に示してないが式
(2)及び式(3)などの処理手順が設定された実形状算
出手段を用いてこれらのデータから実形状Sを求
める。 Di=−in=1 Vo ……(2) Sn=2o-1i=1 Di ……(3) (n=2,3,4……) 但し、Sl=0 Vo:現場正矢からその測点における計画正矢
(計画時点で所定距離毎に設定した正矢)を引
いた値 Sl:基準線形に対する第1測点の偏位量 So:基準線形に対する第n測点の偏位量 基準線形に対する各測点における偏位量のデー
タは予め記憶装置77に記憶させておき、各測点
(1)〜(7)に対応する基準線形データが読み出されて
参照される。この例では簡単のため基準線形は直
線とし基準線のデータは0としてある。従つて、
各測点における基準線と現場正矢との差Viは表
1の第3行〔差〕に示すように第1行〔現場正
矢〕と同じ値となる。 式(2)を用いて第4行〔ΣVi〕が算出される。即
ち、第3行〔差〕の各欄の値を順次上から加算し
てゆく途中の加算値の符号を変えた値が第4行
〔ΣVi〕の各欄の値になり、0、2.5、2.5、−5.0…
…なる値が得られる。 次に式(3)を用いて第5行〔ΣDi〕の各欄の演算
が行われる。測点(1)では、基準線と一致している
【表】 から0である。以降、第4行〔ΣVi〕の各欄の値
を上から順に加算してゆく途中の加算値が第5行
〔ΣDi〕の各欄の値となり、従つて、0、0、
2.5、5.0、0……なる値が得られる。被測定レー
ルの実形状はこの第5行の各欄の値を2倍にした
ものである。その値は第6行の各欄に示される。
この第6行の各欄の値は第9図Aに示した被測定
レール33の各測点(1)〜(7)の偏位量と一致してい
ることが判る。 この測定装置では弦長が5mの場合の正矢を測
定しているが、一般には通り狂い量は10m或いは
20mの弦長に対する正矢が用いられている。正矢
算出手段では弦長5mに対する正矢を弦長10m及
び20mに対する正矢に換算する演算が行われる。
第10図は弦長5mの現場正矢vから弦長10mの
換算正矢V(10)を演算により求める手順を説明する
ための図である。 連続した3つの測点A,B,Cの弦長5mの現
場正矢をそれぞれ線分AA′=vo-1,線分BB′=vo
線分CC′=vo+1とすると、測点Bにおける弦長
10mの換算正矢V(10)oは測点D及びEを結ぶ長さ
10mの弦に対する偏位量で線分BFである。図に
おいて、線分A′Cと線分BFとの交点をGとする
と、線分B′G=線分AA′/2=vo-1/2,線分
A′C′と線分BFとの交点をHとすると、線分GH
=線分CC′/2=vo+1/2である。レールの各点
での曲率の変化は大きくないとして、線分BH≒
線分BF/2である。従つて、V(10)o=線分BF=
線分BH×2となり、 V(10)o=vo-1+2vo+vo+1 である。 弦長20mの正矢V(20)も同様にして弦長5mの現
場正矢vから換算することができる。即ち、連続
する3つの弦長10mの換算正矢V(10)を弦長5mの
3つの現場正矢vからそれぞれ換算により求め、
その3つの換算正矢V(10)から求めればよい。即
ち、 V(20)o=vo-3+2vo-2+3vo-1+4vo +3vo+1+2vo+2+vo+3 これらの検測及び換算正矢及び実形状は測点順
に記憶装置に記憶され、その記憶されたデータは
記憶手段により出力される。例えば、キーボード
94を操作して所望のデータを液晶表示器95に
表示させたり或いはプリンタ92でプリント出力
させる。 これまでは偏位検知器52〜54の測定ローラ
57をレールの軌道内側33Bに転接させ、レー
ルの横方向の偏位を測定し、各種軌道狂いのうち
の通り狂いを検測してレールの実形状を求めるこ
とを説明してきたが、測定ローラ57をレールの
頭面33Aに転接させ、レールの上下方向の偏位
を検出するようにすれば、項の高低狂いも全く
同様にして求めることができる。 「発明の効果」 本願発明によれは測定架体の車輪数は従来より
も少ない必要最小の3輪とすることができ、かつ
副フレームが伸縮自在になつており測定時に副フ
レームを伸長することにより3組の偏位検知器を
所定位置に容易に設定することができ、また運搬
時には副フレームを縮小させることにより運搬が
容易で測定装置の取扱いが非常に簡単である。 また検測時には架体が軌間内側に外れないよう
に車輪に軌間外側へ逸れて進む方向性を持たせる
ことができるため、架体が被測定レールから外れ
る恐れがなく、検測能率を向上させる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図A,Bはこの発明の簡易測定装置の架体
の平面図及び正面図、第2図A,Bはフレームの
伸縮装置の構造を示す平面図及び正面図、第3図
A,Bは走行車輪部の正面図及び側面図、第4図
A,Bは偏位検出器の平面図及び側面図、第5図
は実施例の測定部の構成例を示す図、第6図は実
施例の演算装置の外観斜視図、第7図は横方向の
相対偏位量から正矢を検測する手順を示す図、第
8図Aはレールの実形状の例を示す図、第8図B
及びCはその正矢を示し、測点の採り方が異なる
と検測される正矢が違つてくることを示す図、第
9図Aは被測定レールの実形状を模式的に示す
図、第9図Bはその正矢を検測して描いた図、第
10図は弦長5mの正矢から弦長10mの正矢を求
める手順を示す図、第11図は軌道の通り狂いを
測定する方法を説明するための図である。 11……被測定レール、12……弦、13……
正矢、21……架体、22……本体フレーム、2
3……ステー、24……副フレーム、25……箱
体、26……ガイド、27……ガイドローラ、2
8……突部、29……脱落防止金具、31……ス
トツパー、32……係止孔、33……被測定レー
ル、34……対側レール、35……走行車輪部、
36……手押し棒、41……取付け台、42……
受け材、43……単式スラスト軸受、44……シ
ヤフト、45……車輪フレーム、46……深溝玉
軸受、47……車軸、48……車輪、49……ハ
ンドル、50……ボールプランジヤ、51……凹
所、52,53,54……偏位検知器、55……
測距装置、56……演算装置、57……測定ロー
ラ、58……アーム、59……スライド軸、61
……スライド軸受、62……鍔、63……コイル
スプリング、64……伝達棒、65……差動トラ
ンス、66……ケーブル、71……入力増幅器、
72……処理装置、73……タイミング信号、7
4……サンプルホールド回路、75……アナログ
マルチプレクサ、76……A/D変換器、77…
…記憶装置、80……コネクタ、81……電源ス
イツチ、82……ゼロ調整スイツチ、83……符
号切り替えスイツチ、84……グループスイツ
チ、85……測定スイツチ、86……中断スイツ
チ、87……中断位置スイツチ、88……再始動
スイツチ、89……モニタスイツチ、90……プ
リントスイツチ、91……切替えスイツチ、92
……プリンタ、93……電圧低下ランプ、94…
…キーボード、95……表示器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定レールの軌間面に3組の偏位検知器を
    常に接触させて、走行架体とその被測定レールと
    の横方向の相対偏位を測点毎に測定し、 上記走行架体を上記被測定レールに沿つて移動
    させ、その移動距離を測定し、 上記測定毎に測定した3つの相対偏位値と上記
    移動距離とから正矢を演算し、その正矢を元にし
    て上記被測定レールの実形状を演算する軌道実形
    状簡易測定装置において、 上記走行架体は直線状の本体フレームと、その
    本体フレームの両端に、その延長方向に沿つて、
    摺動自在に取付けられた2本の同一長の副フレー
    ムと、上記本体フレームのほゞ中心に一端が取付
    けられ、直角方向に水平に延長され、他端部が上
    記被測定レールに対する対側レール上に位置した
    ステーと、そのステーの上記他端部と上記本体フ
    レームの両端とをそれぞれ連結する2本の補強ア
    ームとよりなり、 上記3組の偏位検知器は上記本体フレームの中
    心位置と、上記2本の副フレームの各突出側の端
    部とに分けられて取付けられ、 上記2本の副フレームの突出端部に上記被測定
    レール上に乗せられる車輪が取付けられ、 上記ステーの上記他端部に上記対側レール上に
    乗せられる車輪が取付けられ、 上記2本の副フレームに取付けられた両車輪は
    上記被測定レールの長手方向に対する向きをわず
    か変更設定可能とされ、 上記本体フレームに上記移動距離を測定するた
    めの測距装置及び上記各演算を行うための演算装
    置とが取付けられている ことを特徴とする軌道実形状簡易測定装置。
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