JPH0611331A - レ−ル波状摩耗測定装置及びレ−ル波状摩耗測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、レ−ル波状摩耗測定装置に係り、特
に、距離測定手段の取付間隔よりも狭い間隔で測定を行
なうレ−ル波状摩耗測定装置を提供することを目的とす
る。 【構成】運動する物体に搭載されて、レ−ルとの距離を
測定する２個のレ−ザ変位計１、２の出力である距離の
差は、運動する物体の動きの影響を受けずに正確にもと
まる。上記レ−ル上の測定位置を指示するエンコ−ダ４
は、上記レ−ザ変位計１、２間の取付ピッチよりも狭い
間隔毎に、レ−ザ変位計１、２に測定を行なうように信
号を出力する。処理部３は、上記レ−ザ変位計１、２に
より得られた測定値から、レ−ルの波状摩耗を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、運動している物体上に
距離計を搭載して、レ−ル波状摩耗を測定するレ−ル波
状摩耗測定装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、鉄道のレールの上面の波状摩
耗を測定するために使われる。

【０００３】レールは長期使用すると波状に摩耗し、そ
の上を走る客車の乗りごこちが悪くなるために、レール
の摩耗を計測する必要がある。

【０００４】従来、この種のレール波状摩耗測定装置と
しては、以下に示すようなものがある。

【０００５】１、レール上面に一定長のリファレンス用
定規（平面度を参照するためのもの）をあてて、長さ方
向のレールの各位置において、このリファレンスからの
距離より波状摩耗の程度（振幅、波長等）を人手によっ
て計測する。

【０００６】２、自動計測装置の例として、レールとの
距離を計る一ケの変位計と一ケの加速度計とを組み合わ
せた測定部と処理系とを有する装置があり、これを搭載
した測定用車両を使って計測する。これは、加速度計に
よって検知した車両の加速度を、２回積分して、車両の
変位を求めて、この変位により、変位計によって測定し
た車両とレールとの距離を補正する方法である。

【０００７】しかしながら、このような従来のレール波
状摩耗測定装置にあっては、１の人手による方法に対し
ては波状摩耗を測定できる時間帯が客車の走ってない夜
間に限られているので、人手に頼っている関係上、長い
範囲を測定する時は粗くなり、きめ細く測定すれば短い
範囲しか計れないという問題がある。

【０００８】２の方法に対しては、微小変位を測定する
には精度が悪く、例えば０．２ｍｍ程度の摩耗量を計測
したいという要求に対して、誤差が０．２〜０．３ｍｍ
程度ある。高精度にするためには、高価な加速度計を使
わなければならないという問題点があった。

【０００９】これらの問題を解決するために、２つの距
離計を用いる方法があり、特開昭６２−１５６５１０号
公報に記載されている。これについて以下述べる。

【００１０】図３に示すように、検測台車５７（軸距Ｌ
２の前車輪５５と後車輪５６によりレール上５４を走行
可能である）の前車輪５５と後車輪５６の中間に、レー
ル５４の長手方向に一定間隔Ｌ３をおいて配置された２
個の検測器５１，５２を考える。そして、矢印５８の方
向に検測台車５７を走行させながらレール５４の頭頂面
の凹凸を検測する。図３のII部を拡大した図４に示すよ
うに、検測器５１，５２により検測された２個の検測値
の差分を求め、２個の検測器５１，５２がその間隔Ｌ３
だけ走行するごとにその差分を加算してレール５４の頭
頂面の摩耗量β₁、β₂、β₃……β_n-1、β_nを求める。

【００１１】すなわち、図４に示すように、レ−ル５４
の頭頂面のＰ₁、Ｐ₀点にそれぞれ検測器５１，５２を位
置させ、この位置より検測器５１，５２を検測台車５７
とともに矢印５８の方向に走行させる。検測器５１，５
２がＰ₀点を起点として、その間隔Ｌ３ずつ走行した点
をそれぞれＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃……Ｐ_n-1、Ｐ_nとし、この
Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃……Ｐ_n-1、Ｐ_n点に検測器５１が位置し
たときの検測器５１の検測値をＡ₁、Ａ₂、Ａ₃……
Ａ_n-1、Ａ_nとする。また、Ｐ₀、Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃……Ｐ
_n-1点に検測器５２が位置したときの検測器５２の検測
値をＢ₀、Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃……Ｂ_n-1とする。Ｐ₁、Ｐ₂、
Ｐ₃……Ｐ_n-1、Ｐ_n点におけるレール５４の頭頂面の摩
耗量をそれぞれβ₁、β₂、β₃……β_n-1、β_nとする
と、次の各関係式が成立する。

【００１２】

【数１】 式（１）の各式を加算して、整理すると、

【００１３】

【数２】

【００１４】ここで、Ａ_n−Ｂ_n-1＝Δβ_n と置くと、

【００１５】

【数３】

【００１６】となる。この関係式（２），（３）は、検
測器５１，５２により検測されたレール５４の頭頂面の
凹凸の２個の測定値の差分Δβを求め、２個の検測器５
１、５２が起点Ｐ₀よりその間隔Ｌ３だけ移動するごと
に、Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃……Ｐ_n-1Ｐ_n点における差分Δβ
_n（ｎ＝１，２，３……ｎ−１，ｎ）を加算すれば、レ
ール５４の頭頂面のＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃……Ｐ_n-1、Ｐ_n点の
摩耗量β₁、β₂、β₃……β_n-1、β_nを求めることがで
きることを示している。

【００１７】しかし、この方法は、検測器の間隔ごとに
測定を行なうために、図６に示すように、摩耗の周期が
小さくなってきた場合には、誤った測定結果を示す。例
えば、図６のように、検測器の間隔と摩耗の１／２周期
が同じ程度になっているときに、図のような位置で測定
を行なうと一定値（０）を示す。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題点に着目してなされたもので、距離測定手段
の取付間隔よりも狭い間隔で測定を行なうレ−ル波状摩
耗測定装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、レ−ル波状
摩耗測定装置において、レ−ルと相対的に運動する物体
に搭載されて、レ−ルとの距離を測定する２個の距離測
定手段と、上記レ−ル上の測定位置を決定し、上記距離
測定手段に指示する測定位置の指示手段と、上記距離測
定手段により得られた測定値から、レ−ルのレ−ル波状
摩耗を求める処理手段とを有し、上記指示手段は、上記
距離測定手段間の取付ピッチよりも狭い間隔毎に測定位
置を指示することにより達成することができる。

【００２０】

【作用】運動する物体に搭載されて、レ−ルとの距離を
測定する２個の距離測定手段の出力である距離の差は、
運動する物体の動きの影響を受けずに正確にもとまる。
上記レ−ル上の測定位置の指示手段は、上記距離測定手
段間の取付ピッチよりも狭い間隔毎に測定位置を指示し
て、距離測定手段に測定を行なうように信号を出力す
る。処理手段は、上記距離測定手段により得られた測定
値から、レ−ルの波状摩耗を求める。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００２２】第１図は、本発明に係るレ−ル波状摩耗測
定装置の一実施例を示すブロック図である。

【００２３】本装置は、距離測定手段であるレーザ変位
計Ａ１とレーザ変位計Ｂ２と、測定位置の指示手段であ
るエンコーダ４と、処理手段である処理部３と、メモリ
５と、プリンタ６とを有する。

【００２４】エンコーダ４から距離データが処理部３に
出力され、測定位置に来ると、処理部３からレーザ変位
計Ａ１およびＢ２にトリガが出力される。レーザ変位計
Ａ１およびＢ２から高さデータが処理部３に送られる
と、これらのデータから摩耗の振幅と周期が求められ
る。そして、メモリ５に送られる。又、必要に応じてプ
リンタ６から振幅と周期がプリントアウトされる。

【００２５】エンコーダ４は、装置がレールの進行方向
にＬ１／Ｎ進むごとに１ケのトリガパルスを出力する。
但しＬ１は、２つの変位計の間の距離、Ｎは、距離Ｌ１
の間に行なわれる測定回数である。

【００２６】レーザ変位計は、高さデータ（ｄ１
（ｉ），d２（ｉ）とする）をリアルタイムで出力す
る。

【００２７】処理部３は外部トリガに合わせてその瞬間
の二ケのレーザ変位計の変位データを取り込み ｙ(i)＝Σ△ｙ(i)／Ｎ を計算して摩耗の波形を求め、さらに、振巾と周期を求
めて、外部に出力する。

【００２８】 ここで △ｙ（ｉ）＝ｄ１（ｉ）−ｄ２（ｉ） 次に、上記の実施例の動作を説明する。

【００２９】図２、図５に示すように、レーザ変位計Ａ
１とＢ２をレール上面の高さを測定する位置にセットす
る。装置を載せた車両が矢印の方向に進むとその移動距
離に比例したパルスがエンコーダ４から出力される。こ
のパルスのタイミングでレーザ変位計Ａ１，Ｂ２から同
時に高さデータをもらう。この一連の動作を続けて、以
下に示す処理法で摩耗が求められる。

【００３０】図７により、この処理法を説明する。

【００３１】ｉ回目の２つの変位計Ａ１，Ｂ２の測定値
をｄ１（ｉ），ｄ２（ｉ）とすると、図７に示す様に、
車両が上下方向に振動していても、摩耗の差△ｙ（ｉ）
は△ｙ（ｉ）＝ｄ１（ｉ）−ｄ２（ｉ）より、振動の影
響を含まないで求められる。 従って、このＬ１の間に
おける摩耗曲線の傾きはｓ（ｉ）＝△ｙ（ｉ）／Ｌ１で
求められる。よって、図８に示すように測定開始点にお
ける、レーザ変位計Ａ１の位置での摩耗量を０として、
ｉ回目の測定点における摩耗量は、下式で求められる。

【００３２】 ｙ（ｉ）＝Σｓ（ｉ）・Ｌ１／Ｎ＝Σ△ｙ（ｉ）／Ｎ 以上に説明してきたように、本発明によれば、以下に列
挙する効果が得られる。 距離測定手段の取付間隔より
も狭い間隔で変化する摩耗の測定を行なうことができ
る。

【００３３】測定の自動化の実現により、走行しなが
ら、長距離にわたってきめの細かい計測ができる。

【００３４】また、価格と変位測定の信頼性に難点のあ
る加速度計を用いず、変位計測に定評のあるレーザ変位
計のみ用いているので、安価かつ高精度な測定が可能で
ある。 また、本発明のアルゴリズムを用いると一ケの
レーザ変位計だけでは除けない車両の上下方向の振動等
の変位の悪影響を削除できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、距離測定手段の取付間
隔よりも狭い間隔で摩耗の測定を行なうレ−ル波状摩耗
測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レール波状摩耗測定装置のブロック図である。

【図２】レーザ変位計とレールの配置図である。

【図３】従来技術に係る測定方法の説明図である。

【図４】図３のII部の拡大図である。

【図５】レ−ザ変位計とレ−ルの配置図である。

【図６】従来技術における課題の説明図である。

【図７】測定の原理図である。

【図８】測定結果のグラフである。

【符号の説明】

１…レーザ変位計Ａ、２…レーザ変位計Ｂ、３…処理
部、４…エンコーダ、７…レーザ変位計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 錦城 誘策 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 東 憲昭 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目１番16 号ＪＲ宿舎１ー18 (72)発明者 西田 哲郎 兵庫県西宮市熊野町５番２ー206号 (72)発明者 坂元 一美 兵庫県加古郡稲美町幸竹103ー１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レ−ルと相対的に運動する物体に搭載され
   て、レ−ルとの距離を測定する２個の距離測定手段と、 レ−ル上の測定位置を決定し、上記距離測定手段に指示
   する測定位置の指示手段と、 上記距離測定手段により得られた測定値から、レ−ルの
   形状を求める処理手段とを有し、上記指示手段は、上記
   距離測定手段間の取付ピッチよりも狭い間隔毎に測定位
   置を指示することを特徴とするレ−ル波状摩耗測定装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載のレ−ル波状摩耗測定装置に
   おいて、上記の２個の距離測定手段は同一軌跡上を測定
   することを特徴とするレ−ル波状摩耗測定装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のレ−ル波状摩耗測
   定装置において、 上記の複数の距離測定手段は、レ−ザ変位計であること
   を特徴とするレ−ル波状摩耗測定装置。
4. 【請求項４】２つの距離測定手段の測定位置の決定を、
   距離測定手段間の取付ピッチよりも狭い間隔毎にするこ
   と、 レ−ルと、そのレ−ルと相対的に運動する物体との距離
   を、上記の決定された位置について同時に測定するこ
   と、 上記の得られた測定値から、レ−ルの波状摩耗を求める
   処理を行なうことを特徴とするレ−ル波状摩耗測定方
   法。