JPH0629711Y2 - Wheel flat detector - Google Patents

Wheel flat detector

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JPH0629711Y2
JPH0629711Y2 JP15014989U JP15014989U JPH0629711Y2 JP H0629711 Y2 JPH0629711 Y2 JP H0629711Y2 JP 15014989 U JP15014989 U JP 15014989U JP 15014989 U JP15014989 U JP 15014989U JP H0629711 Y2 JPH0629711 Y2 JP H0629711Y2
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wheel
flat
value
detector
moving average
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進 隈元
弘一 佐藤
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Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、鉄道車両等における車輪に発生したフラット
を走行中に検出することのできる車輪フラット検出装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a wheel flat detection device capable of detecting a flat generated on a wheel of a railway vehicle or the like during traveling.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

鉄道車両等では、制動時に車輪に加えられるブレーキ力
が車輪とレール間の粘着力より大きくなったとき車輪が
ロックされてレール上を滑走することにより、車輪外周
の特定部に磨耗が集中し、いわゆるフラットと称される
偏平な擦過傷を生じる。
In railway vehicles and the like, when the braking force applied to the wheel during braking becomes larger than the adhesive force between the wheel and the rail, the wheel is locked and slides on the rail, so that the wear is concentrated on a specific part of the wheel outer periphery, A flat abrasion called a so-called flat is generated.

このフラットは、一旦発生すると、車両の走行につれて
成長していき、ある大きさを超えるとフラット部がレー
ルに接触するたびに衝撃を生じ、車両に有害(部品の脱
落や車軸軸受の焼損等)な振動を与えるばかりか、沿線
住民に対する騒音公害にもなる。
Once this flat occurs, it grows as the vehicle travels, and if it exceeds a certain size, a shock is generated each time the flat contacts the rail, which is harmful to the vehicle (such as falling out of parts or burning of axle bearings). Not only does it generate various vibrations, but it also causes noise pollution to residents along the line.

そこで従来は、フラットの発生を初期の段階で発見し、
研削によりフラットを除去する対策が採られている。具
体的には、車両の入庫のたびに目視あるいは触手により
フラット発生の有無を検査し、フラットが発生している
車輪には再生修理を施している。
Therefore, conventionally, the occurrence of flats was discovered at an early stage,
Measures are taken to remove flats by grinding. Specifically, every time the vehicle is loaded, the presence or absence of flatness is inspected visually or by tentacles, and the wheels with flats are refurbished and repaired.

また、これらの方法よりもさらに早期にフラットを定量
的に発見して、初期の適正な段階で車輪の再生修理を施
す試みがなされている。
In addition, attempts have been made to quantitatively discover the flats even earlier than these methods and to perform wheel repair and repair at an appropriate initial stage.

そのための検査装置として、例えば、特開昭52−13
1302号公報に記載されたものがある。この検査装置
は、車両が通過するレールあるいは枕木に加速度計を設
置しておき、車両の通過時に車輪のフラットがレール面
を転動する際に発生する衝撃を加速度の振幅として測定
し、その測定値の大きさからフラットの大きさを推定す
るものである。
As an inspection apparatus therefor, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 52-13
There is one described in Japanese Patent No. 1302. This inspection device has an accelerometer installed on the rails or sleepers through which the vehicle passes, and measures the impact generated when the wheel flats roll on the rail surface as the vehicle passes, as the amplitude of acceleration, and measures it. The size of the flat is estimated from the size of the value.

また、他の検査装置として、特開昭58−48809号
公報に記載されたものがある。この検査装置は、レール
の底部にひずみゲージを設置し、輪重によるレールひず
みおよびフラットによる衝撃ひずみを同時に検出し、得
られたひずみからフラットによる衝撃成分を分離してフ
ラットの大きさを推定するものである。
Further, as another inspection device, there is one described in JP-A-58-48809. This inspection device installs a strain gauge on the bottom of the rail, detects the rail strain due to wheel load and the impact strain due to the flat at the same time, and separates the impact component due to the flat from the obtained strain to estimate the size of the flat. It is a thing.

さらに、別な検査装置として、特開昭51−13720
3号公報に記載されたものがある。この検査装置は、レ
ール腹部にひずみゲージを設置し、輪重によるレールの
せん断力およびそこに重畳されるフラットによる衝撃波
成分を同時に検出し、ハイパスフイルタを通した衝撃波
振幅値と輪重成分との比からフラットの大きさを推定す
るものである。
Further, as another inspection device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-13720.
There is one described in Japanese Patent No. This inspection device installs a strain gauge on the abdomen of the rail, simultaneously detects the shearing force of the rail due to the wheel load and the shock wave component due to the flat superimposed on it, and detects the shock wave amplitude value and wheel load component passing through the high pass filter The size of the flat is estimated from the ratio.

〔考案が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the device]

しかしながら、上記の加速度計を用いたフラット検査装
置の場合、回路が比較的簡単に構成でき安価に製作し得
る利点があるものの、走行中に発生する衝撃波の振幅に
ばらつきがあるため、充分な測定精度を得ることができ
ないという難点がある。
However, in the case of the flat inspection device using the accelerometer described above, the circuit has a relatively simple structure and can be manufactured at low cost, but since the amplitude of the shock wave generated during traveling varies, sufficient measurement is possible. There is a drawback that accuracy cannot be obtained.

また、上記のひずみゲージを用いたフラット検出装置の
場合、ひずみゲージが40cm間隔で設置されている既設
枕木間隔(約40cm)内に取付けられ感度幅が小さいた
め、有効な検知範囲が約25cmと狭く、従って一車輪周
(周長は約270cm)を検査するためには、最低11点
の測定ポイントを設置して全周をカバーする必要がある
ため、輪重検出器の個数が増加し、コストが嵩むと同時
に各ポイントごとの検知信号が入力されるため処理量が
多くなる。
In the case of the flat detector using the above strain gauges, the strain gauges are installed within the existing sleeper intervals (about 40 cm) installed at 40 cm intervals, and the sensitivity range is small, so the effective detection range is about 25 cm. Therefore, in order to inspect one wheel circumference (the circumference is about 270 cm), it is necessary to install at least 11 measuring points to cover the entire circumference, which increases the number of wheel load detectors. At the same time as the cost increases, the detection signal for each point is input, which increases the amount of processing.

また、測定ポイント数を少なくしようとして、枕木をま
たいで測定ポイントを配置すると、検知範囲の中央部に
位置する枕木部の感度が低下して、アナログ比較によっ
てフラットによる衝撃を分離する方法によった場合、感
度領域中央部は不感帯となってしまい、充分な測定精度
を得られない等の問題が生ずる。
In addition, if you try to reduce the number of measurement points and arrange the measurement points across the sleepers, the sensitivity of the sleepers located at the center of the detection range will decrease, and the impact due to the flat will be separated by analog comparison. In this case, the central part of the sensitivity region becomes a dead zone, which causes a problem that sufficient measurement accuracy cannot be obtained.

本考案は、これらの問題点を解消するためになされたも
のであり、その目的とするところは、測定ポイント数を
少なくしても充分な精度でフラット検査を行い得る車輪
フット検出装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a wheel foot detection device capable of performing a flat inspection with sufficient accuracy even if the number of measurement points is reduced. Especially.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記の目的を達成するために本考案は、車輪の通過を検
出する車輪検出器と、この車輪検出器により検出された
車輪通過タイミングより車輪の通過速度を検出する車輪
通過速度算出手段と、レールに設置され、通過車輪の輪
重値を検出する輪重値検出器と、この輪重値検出器によ
り検出された輪重値を所定周期で抽出し、上記メモリに
格納する輪重値格納手段と、上記メモリ内の輪重値を車
輪速度に応じて適数個読み出し、移動平均値を算出する
移動平均算出手段と、この移動平均算出手段により得ら
れた輪重値の移動平均とその時の輪重検出値との差を求
め、その差と移動平均との比から車輪のフラット部より
発して輪重検出値に重畳されているフラット衝撃成分を
抽出して車輪のフラットの大きさを算出するフラットの
大きさ算出手段と、このフラットの大きさ算出手段によ
り得られたフラットの大きさの値を印字等により出力す
る出力手段とを具備して成ることを特徴としたものであ
る。
To achieve the above object, the present invention provides a wheel detector for detecting passage of a wheel, a wheel passage speed calculation means for detecting a passage speed of a wheel from a wheel passage timing detected by the wheel detector, and a rail. And a wheel weight value detector for detecting the wheel weight value of a passing wheel and a wheel weight value storage means for extracting the wheel weight value detected by the wheel weight value detector in a predetermined cycle and storing it in the memory. A moving average calculating means for calculating a moving average value by reading an appropriate number of wheel weight values in the memory according to the wheel speed, and a moving average of the wheel weight values obtained by the moving average calculating means and The difference between the wheel load detection value is calculated, and the flatness of the wheel is calculated by extracting the flat impact component emitted from the flat portion of the wheel and superimposed on the wheel load detection value from the ratio of the difference and the moving average. And the flat size calculation means Is obtained is characterized by comprising and an output means for outputting the magnitude value of the obtained flat by the flat magnitude calculation means by the print or the like.

〔作用〕[Action]

上記のように構成された車輪フラット検出装置におい
て、車輪検出器が車輪の通過を検出すると、車輪通過速
度算出手段が上記検出された車輪通過タイミングより車
輪の通過速度を算出する。レールに設置された輪重値検
出器は、通過車輪の輪重値を検出し、輪重値格納手段は
検出された輪重値を所定周期で抽出しメモリに格納す
る。
In the wheel flat detection device configured as described above, when the wheel detector detects the passage of a wheel, the wheel passage speed calculation means calculates the passage speed of the wheel from the detected wheel passage timing. The wheel weight value detector installed on the rail detects the wheel weight value of the passing wheel, and the wheel weight value storage means extracts the detected wheel weight value at a predetermined cycle and stores it in the memory.

移動平均算出手段は、上記メモリ内に格納された輪重値
を車輪速度に応じて適数個読み出し移動平均を算出す
る。
The moving average calculating means reads a suitable number of wheel weight values stored in the memory according to the wheel speed and calculates a moving average.

フラットの大きさ算出手段は、得られた輪重値の移動平
均とその時の輪重検出値との差を求め、その差と移動平
均との比から車輪のフラット部より発して輪重検出値に
重畳されているフラット衝撃成分を抽出し、車輪のフラ
ットの大きさを算出する。
The flat size calculating means obtains the difference between the moving average of the obtained wheel load values and the wheel load detection value at that time, and the wheel load detection value is emitted from the flat portion of the wheel from the ratio of the difference and the moving average. The flat impact component superimposed on is extracted and the flat size of the wheel is calculated.

このようにして得られたフットの大きさを出力手段が印
字等により出力する。
The output means outputs the size of the foot thus obtained by printing or the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて具体的に説
明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

第2図(a)は、車輪検出器1,2および輪重値検出器
としてのせん断力検出器4a,4bの配置例を示した説
明図、第2図(b)は、せん断力検出器4a,4bの検
出感度を示した波形図である。
FIG. 2 (a) is an explanatory view showing an arrangement example of the wheel detectors 1 and 2 and the shear force detectors 4a, 4b as wheel weight value detectors, and FIG. 2 (b) is a shear force detector. It is a wave form diagram which showed the detection sensitivity of 4a, 4b.

第2図(a)に示すように、車両を支える車輪11が転
動するレール12は、枕木13a〜13d上に敷設され
ている。この枕木13aの前方および枕木13dの後方
には、車輪検出器1および2が、配設されており、枕木
13aと13bとの間および枕木13cと13dとの中
間に相当するレール12上の位置に、せん断力検出器4
aおよびせん断力検出器4bが配設されている。測定区
間の全長Lは、枕木13の敷設ピッチのほぼ4倍に設定
されている。車輪検出器1,2は磁気、赤外線等により
車輪の通過を検知する。車輪検出器1,2間の距離Lと
車輪検出器1,2の通過検知タイミングの差から車両の
通過時間や通過速度の算出が可能となる。
As shown in Fig. 2 (a), the rail 12 on which the wheels 11 supporting the vehicle roll is laid on the sleepers 13a to 13d. Wheel detectors 1 and 2 are disposed in front of the sleepers 13a and behind the sleepers 13d, and positions on the rail 12 corresponding to the positions between the sleepers 13a and 13b and between the sleepers 13c and 13d. The shear force detector 4
a and a shear force detector 4b are provided. The total length L of the measurement section is set to approximately four times the laying pitch of the sleepers 13. The wheel detectors 1 and 2 detect the passage of wheels by magnetism, infrared rays, or the like. The passing time and the passing speed of the vehicle can be calculated from the difference between the distance L between the wheel detectors 1 and 2 and the passage detection timing of the wheel detectors 1 and 2.

せん断力検出器4aと4bは、第3図に示すように、レ
ール12の腹部の中立軸N.A上に、中立軸N.Aに対
してそれぞれ45度および135度の角度で互いに直交
するように取り付けられた2対のひずみゲージ素子g
およびgとgおよびgからなり、これらひずみゲ
ージ素子g〜gにより第4図に示すようなホイート
ストンブリッジに構成してブリッジ電圧Eを印加するこ
とにより、レール12に発生するせん断力に比例した電
圧信号が出力端から得られる。なお、通常の軌道では枕
木13は、輪重によって沈下するため、せん断力の感度
領域は相当な拡がりを持つ。
The shear force detectors 4a and 4b are, as shown in FIG. A on the neutral axis N.A. Two pairs of strain gauge elements g 1 mounted orthogonal to each other at an angle of 45 ° and 135 ° with respect to A, respectively.
And consists g 2 and g 3 and g 4, by these strain gauge elements g 1 to g 4 constitute a Wheatstone bridge as shown in Figure 4 to apply the bridge voltage E, generated in the rail 12 Shear A voltage signal proportional to the force is obtained at the output. Since the sleeper 13 sinks due to the wheel load in a normal track, the shear force sensitivity region has a considerable spread.

このようにしてせん断力検出器4aによって検出される
せん断力は、車輪11の位置により検出値が増減するも
のであり、第2図(b)に示す波形eのように、車輪1
1が接近するにつれ値が負に増加し、せん断力検出器4
aの位置で極性が反転し通過直後に、正の最大値とな
り、以後徐々に減少していき、対称的な波形をした特性
となる。なお、一般的にはこれらのせん断力検出器が通
過輪重を検出する場合に、せん断力が負から正へ急激に
変化するように説明がなされるが、実際には、レールに
高さがあり、また車輪11とレール12との間が面接触
であり、さらにせん断力検出器が長さを有することによ
り、検出されるせん断力の値が反転する際は、第2図
(b)のように傾斜をした波形となる。
The shearing force thus detected by the shearing force detector 4a increases or decreases depending on the position of the wheel 11, and as shown by the waveform e in FIG.
The value increases negatively as 1 approaches, and the shear force detector 4
The polarity is reversed at the position of a, the positive maximum value is obtained immediately after passing, and then gradually decreases, resulting in a symmetrical waveform. In general, when these shear force detectors detect the passing wheel load, it is explained that the shear force changes rapidly from negative to positive. In addition, when the wheel 11 and the rail 12 are in surface contact with each other and the shear force detector has a length, when the value of the shear force to be detected is reversed, as shown in FIG. Thus, the waveform is inclined.

同様に、せん断力検出器4bにおいても、波形eに示す
ような特性を検出することができる。なお、実線で示し
た波形f′は、波形fを反転したもので、実際の処理に
おいては実線で示した波形e,f′が用いられてフラッ
トの大きさ検出の処理が行われる。
Similarly, the shear force detector 4b can also detect the characteristic indicated by the waveform e. The waveform f'indicated by the solid line is an inversion of the waveform f, and in actual processing, the waveforms e and f'indicated by the solid line are used to perform the flat size detection process.

第1図は、本考案にかかる車輪フラット検出装置の構成
を示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wheel flat detecting device according to the present invention.

同図において、1および2は車輪検出器であり、この上
方のレール上を車輪が通過するとそれを検知した信号を
出力する。
In the figure, reference numerals 1 and 2 denote wheel detectors, and when a wheel passes over the upper rail, a signal for detecting the wheel is output.

3は台車信号発生器であり、第6図に示すように車輪検
出器1,2が出力した車輪検出信号h,jから台車が通
過中であることを表わす信号(以下「台車信号」とい
う)kを出力する。
Reference numeral 3 denotes a truck signal generator, which is a signal indicating that the truck is passing from the wheel detection signals h and j output from the wheel detectors 1 and 2 as shown in FIG. 6 (hereinafter, referred to as "truck signal"). Output k.

4は輪重値検出器としてのせん断力検出器であり、レー
ルに加わる輪重をせん断力として検出する。このせん断
力には車輪のフラットがレール面を転動する際に生じる
衝撃波成分が重畳されている。
Reference numeral 4 denotes a shear force detector as a wheel load value detector, which detects the wheel load applied to the rail as a shear force. A shock wave component generated when the wheel flat rolls on the rail surface is superimposed on this shear force.

5は増幅器であり、せん断力検出器4が検出したせん断
力検出信号を所定の倍率で増幅する。
An amplifier 5 amplifies the shear force detection signal detected by the shear force detector 4 at a predetermined magnification.

6はサンプル・ホールド回路であり、後述する信号処理
部8の制御により、増幅器5が増幅したアナログのせん
断力検出信号を所定間隔でサンプリングしかつ保持す
る。
Reference numeral 6 denotes a sample / hold circuit, which samples and holds the analog shearing force detection signal amplified by the amplifier 5 at a predetermined interval under the control of a signal processing unit 8 described later.

7はA/D変換器であり、同様に信号処理部8の制御に
より、増幅されたせん断力検出信号をデジタル信号に変
換する。
Reference numeral 7 is an A / D converter, which similarly controls the amplified shearing force detection signal into a digital signal under the control of the signal processing unit 8.

8は信号処理部であり、具体的にはマイクロコンピュー
タより構成され、台車信号発生器3から台車が通過中で
あることを表わす台車信号kが入力されると、台車の通
過速度を算出するとともにサンプル・ホールド回路6お
よびA/D変換器7を作動させて、せん断力検出器4が
検知した信号を取り込みフラット衝撃成分の大きさを算
出する処理を行う。
Reference numeral 8 denotes a signal processing unit, which is specifically configured by a microcomputer, and when a trolley signal k indicating that the trolley is passing is input from the trolley signal generator 3, calculates the passing speed of the trolley. The sample / hold circuit 6 and the A / D converter 7 are operated to take in the signal detected by the shearing force detector 4 and perform the process of calculating the magnitude of the flat impact component.

9はプリンタであり、算出されたフラット衝撃成分の大
きさおよびフラット磨耗を生じた台車位置、台車速度の
ほか、列車の通過年月日、時分、車両数等をプリントア
ウトする。
Reference numeral 9 denotes a printer which prints out the calculated magnitude of the flat impact component, the bogie position and the bogie speed at which the flat wear occurred, as well as the passing date, hour and minute of the train, the number of vehicles, and the like.

第5図および第6図は、台車信号発生器3における信号
処理を示した説明図である。
FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory views showing signal processing in the truck signal generator 3.

軸間距離lの車輪11および車輪11′からなる台車
が、全長Lの測定区間を通過する場合を考える。
Consider a case in which a bogie consisting of wheels 11 and wheels 11 ′ having an interaxial distance of 1 passes through a measurement section having a total length L.

車輪検出器1では、最初に車輪11を、次いで車輪1
1′の通過を検出し、それぞれの通過タイミングのパル
スS1,S2からなる信号hを出力する。
In the wheel detector 1, first the wheel 11 and then the wheel 1
The passage of 1'is detected, and a signal h composed of the pulses S1 and S2 at the respective passage timings is output.

同様に車輪検出器2では、車輪検出器1よりも遅れて車
輪11を、次いで車輪11′の通過を検出し、それぞれ
の通過タイミングのパルスS3,S4からなる信号jを
出力する。
Similarly, the wheel detector 2 detects the passage of the wheel 11 and then the wheel 11 'later than the wheel detector 1, and outputs a signal j composed of pulses S3 and S4 at the passage timings.

このようにしてパルスS1が検出されてからパルスS4
が検知されるまでの期間が、実際の台車の通過時間とな
るので、信号h,jから、台車の通過している間のみを
Hレベルとした台車信号kを合成する。
After the pulse S1 is detected in this way, the pulse S4
Since the period until the vehicle is detected is the actual passing time of the truck, the truck signal k having the H level only during the passage of the truck is synthesized from the signals h and j.

その結果、せん断力検出器4a,4bが検出した車輪1
1および車輪11′のせん断力検出信号mは、台車信号
kがHレベルの間のみ有効な値として取り込まれる。つ
まり、信号処理部8は、台車信号kのみを監視し、台車
信号kのHレベルの立上り、またはライズエッジを検知
してから処理を開始する。また車輪検出信号h,jのパ
ルスS1とパルスS4との間隔を内部タイマ等により計
測し、その時間Tと、測定区間長Lおよび車輪11,1
1′の軸間距離lから次式により通過速度Vを求めるこ
とができる。
As a result, the wheel 1 detected by the shear force detectors 4a and 4b
The shear force detection signal m of 1 and the wheel 11 'is taken in as an effective value only while the truck signal k is at H level. That is, the signal processing unit 8 monitors only the truck signal k, and starts the processing after detecting the rising of the H level or the rising edge of the truck signal k. Further, the interval between the pulse S1 and the pulse S4 of the wheel detection signals h, j is measured by an internal timer or the like, and the time T, the measurement section length L and the wheels 11,1 are measured.
The passing speed V can be obtained from the inter-axis distance 1 of 1'by the following equation.

V=(L+l)/T 第7図は、信号処理部8における処理内容を示す説明図
である。
V = (L + 1) / T FIG. 7 is an explanatory diagram showing the processing contents in the signal processing unit 8.

本考案では、フラットが原因で発生する衝撃波成分を分
離して評価をするために、衝撃波成分が重畳されたせん
断力波形を台車が通過中に一定周期でサンプリングを行
い、かつA/D変換を行ってデジタル値の検出データと
して信号処理部8内のメモリに一時記憶する。
In the present invention, in order to separate and evaluate the shock wave component generated due to the flatness, the shear force waveform on which the shock wave component is superimposed is sampled at a constant cycle while the truck is passing, and A / D conversion is performed. The data is temporarily stored in a memory in the signal processing unit 8 as detection data of a digital value.

すなわち、せん断力検出器4a,4bが検出したせん断
力の時間的変化を示す波形は、輪重によりレール12に
発生するせん断ひずみ以外に、車輪外周に発生したフラ
ットの衝撃波成分が重畳される。
That is, in addition to the shear strain generated on the rail 12 due to the wheel load, the flat shock wave component generated on the outer circumference of the wheel is superimposed on the waveform indicating the temporal change in the shear force detected by the shear force detectors 4a and 4b.

第7図(a)は、信号処理部8に入力されたフラットの
衝撃波成分を含むせん断ひずみの変化の1例を示し、車
輪外周に生じた2箇所のフラットに起因したフラット衝
撃波F1,F2が発生しているものであり、フラット衝
撃波F1は、図示された左側の波形、つまりせん断力検
出器4より離れた位置でレール面に接触したため、衝撃
成分が比較的小さく検出される。それに比べフラット衝
撃波F2は、中心寄りのせん断力波形の最大振幅部、つ
まりせん断力検出器4に近い位置でレール面に接触した
ため、衝撃成分が比較的大きく検出される。
FIG. 7 (a) shows an example of a change in shear strain including a flat shock wave component input to the signal processing unit 8. The flat shock waves F1 and F2 caused by the two flats generated on the wheel outer periphery are Since the flat shock wave F1 is generated, the flat shock wave F1 comes into contact with the rail surface at a position on the left side in the figure, that is, at a position distant from the shear force detector 4, so that the shock component is detected to be relatively small. On the other hand, since the flat shock wave F2 comes into contact with the rail surface at the maximum amplitude part of the shear force waveform near the center, that is, at a position close to the shear force detector 4, the shock component is detected relatively large.

第7図(b)は、第7図(a)に示したせん断力検出器
4により検出したフラットの衝撃波成分を含むせん断力
の時間的変動から、移動平均によりフラットの衝撃波成
分を近似的に除去した場合のせん断力の変動波形を示
す。
FIG. 7 (b) shows a flat shock wave component approximately by moving average from the temporal fluctuation of the shear force including the flat shock wave component detected by the shear force detector 4 shown in FIG. 7 (a). The fluctuation waveform of the shearing force when removed is shown.

サンプリング数Nにより順次、せん断力の移動平均を算
出すると、図示するようにフラット衝撃波F1,F2の
衝撃波成分がそれぞれわずかなレベルにならされる。こ
こで両者の波形を重ね合せ、不一致の部分を抽出する。
すなわち両者の差を求めることによりフラット衝撃波F
1,F2の衝撃成分を取り出すことができる。
When the moving average of the shearing force is sequentially calculated based on the sampling number N, the shock wave components of the flat shock waves F1 and F2 are leveled to slight levels as shown in the figure. Here, the two waveforms are superimposed and the non-matching portion is extracted.
That is, by calculating the difference between the two, the flat shock wave F
The impact components of 1 and F2 can be taken out.

具体的には、台車速度に対応した個数Nづつ上記記憶デ
ータの先頭から順に移動平均処理を行い、記憶データの
先頭からi番目のデータ(振幅)をPiとし、移動平均
された(i−N)番目の数値(振幅)をP1−Nとして
係数Rを、次式によって求める。
Specifically, moving average processing is performed in order from the beginning of the stored data by the number N corresponding to the vehicle speed, the i-th data (amplitude) from the beginning of the stored data is set to Pi, and the moving average is calculated (i-N ) The numerical value (amplitude) is P 1-N , and the coefficient R is calculated by the following equation.

R=(Pi−P1−N)/P1−N この係数Rは、サンプリングされた値と、同じタイミン
グの移動平均との差を移動平均値で除したものであるか
ら、衝撃波成分が重畳されていなければほぼ0となり、
衝撃波成分が重畳されていればその衝撃波成分に比例し
た値となる。係数Rを求める処理をデータの先頭から順
次行い、大きい値が得られればその車輪にはフラットが
発生していることになる。この係数Rは、衝撃波振幅と
輪重との比であるため、車輪フラットの衝撃位置と検出
器の位置との遠近にかかわらず同一フラットからは常に
等しい係数Rが得られ、せん断力検出範囲内での衝撃振
幅の検出感度が一様になる。さらに、得られた係数Rを
通過速度Vの大きさによる補正等の処理をして、フラッ
トの磨耗の大きさを推定することができる。
R = (Pi−P 1−N ) / P 1−N Since this coefficient R is obtained by dividing the difference between the sampled value and the moving average at the same timing by the moving average value, the shock wave component is superimposed. If not, it will be almost 0,
If the shock wave component is superposed, the value becomes proportional to the shock wave component. The process of obtaining the coefficient R is sequentially performed from the beginning of the data, and if a large value is obtained, it means that the wheel is flat. Since this coefficient R is the ratio of the shock wave amplitude to the wheel load, the same coefficient R is always obtained from the same flat regardless of the distance between the impact position of the wheel flat and the detector position, and within the shear force detection range. The detection sensitivity of the shock amplitude becomes uniform. Further, the obtained coefficient R can be subjected to processing such as correction based on the magnitude of the passing speed V to estimate the magnitude of flat wear.

なお、考案者等が実施した実験によると、フラット磨耗
により発生する衝撃波成分の振幅は、車両速度がほぼ一
定値(約40km/h)までは速度に比例して大きくなる
ため、車輪の通過速度Vを算出し、別途、経験的に求め
ておいた速度補正係数を係数Rに乗ずる処理を行うこと
によって、より正確にフラット磨耗の大きさを推定する
ことが可能になる。
According to experiments conducted by the inventors, the amplitude of the shock wave component generated by the flat wear increases in proportion to the vehicle speed until the vehicle speed becomes almost constant (about 40 km / h). By calculating V and separately multiplying the coefficient R by an empirically obtained speed correction coefficient, it is possible to more accurately estimate the magnitude of flat wear.

また同様にサンプル・ホールド回路6のサンプリング周
期が一定であれば、車輪の通過速度Vにより取り込まれ
るせん断力の検出値のデータに粗密が生じるので、速度
Vにほぼ反比例するように移動平均の対象とするデータ
個数Nを変更する。
Similarly, if the sampling period of the sample and hold circuit 6 is constant, the data of the detection value of the shearing force taken in by the passing velocity V of the wheel will be coarse and fine, so that the target of the moving average is almost inversely proportional to the velocity V. The number N of data to be changed is changed.

信号処理部8は、これらの車輪通過速度算出、速度補正
係数算出、移動平均処理、通過速度に応じたフラット磨
耗の大きさの算出、フラットの大きさの判別評価等の処
理を行い、その結果をプリンタ9より出力する。
The signal processing unit 8 performs processing such as wheel passing speed calculation, speed correction coefficient calculation, moving average processing, flat wear magnitude calculation according to the passing speed, and flat size discrimination evaluation, and the like. Is output from the printer 9.

プリンタ9からの出力項目(印字項目)は、上記の処理
結果以外に列車通過年月日時分、車両数、フラット磨耗
の生じた台車位置等であり、列車の通過後にプリントア
ウトされる。
The output items (printed items) from the printer 9 are the train passing date and time, the number of vehicles, the bogie position where flat wear has occurred, etc. in addition to the above processing results, and are printed out after the train has passed.

第8図は、信号処理部8の動作を説明するフローチャー
トである。以下このフローチャートに基づき信号処理部
8の動作を系統的に説明する。
FIG. 8 is a flowchart explaining the operation of the signal processing unit 8. The operation of the signal processing unit 8 will be systematically described below based on this flowchart.

電源投入等により所定の初期処理が終了した時点で、信
号処理部8は、台車信号発生器3から入力される台車信
号kを監視する(ステップ801)。
When a predetermined initial process is completed by turning on the power, the signal processing unit 8 monitors the truck signal k input from the truck signal generator 3 (step 801).

台車信号kが台車の通過によりLレベルからHレベルに
反転すると(ステップ801肯定)、内部タイマの計時
処理を開始する(ステップ802)。
When the trolley signal k is inverted from the L level to the H level due to the passage of the trolley (Yes in step 801), the time measurement process of the internal timer is started (step 802).

同時に、サンプル・ホールド回路6およびA/D変換器
7に起動信号を送り動作を開始させる(ステップ80
3)。
At the same time, a start signal is sent to the sample and hold circuit 6 and the A / D converter 7 to start the operation (step 80).
3).

その結果、せん断力検出器4が検出した値が、デジタル
信号としてA/D変換器7より信号処理部8に一定間隔
で入力される。
As a result, the value detected by the shear force detector 4 is input as a digital signal from the A / D converter 7 to the signal processing unit 8 at regular intervals.

入力されたせん断力検出値は、台車信号kがLレベルに
反転されるまで内部メモリに順次格納される(ステップ
804,805)。
The input shear force detection value is sequentially stored in the internal memory until the truck signal k is inverted to L level (steps 804 and 805).

次いで、台車信号がLレベルに反転されたことを検出す
ると(ステップ805肯定)、内部タイマを停止し、そ
れまでの計測時間Tと測定区間長Lとから車輪通過速度
Vを算出し、内部メモリに格納する(ステップ80
6)。
Next, when it is detected that the truck signal has been inverted to the L level (Yes in step 805), the internal timer is stopped, the wheel passing speed V is calculated from the measured time T and the measured section length L up to that time, and the internal memory is stored. (Step 80)
6).

同時に、サンプル・ホールド回路6およびA/D変換器
7の動作を一時停止させる(ステップ807)。
At the same time, the operations of the sample and hold circuit 6 and the A / D converter 7 are temporarily stopped (step 807).

次いで、速度Vに応じて最適な個数Nのせん断力検出値
を内部メモリより順に読み出して移動平均値を算出する
(ステップ808)。
Then, the optimum number N of shearing force detection values are sequentially read from the internal memory according to the speed V to calculate a moving average value (step 808).

さらに算出した移動平均値と、移動平均を求めるために
用いられたデータとを比較してその差を求め、さらにこ
の差と対応する移動平均値との比からフラットの大きさ
にほぼ比例した係数Rを算出する(ステップ809)。
Furthermore, the calculated moving average value is compared with the data used for obtaining the moving average to obtain the difference, and the ratio of this difference to the corresponding moving average value gives a coefficient that is approximately proportional to the size of the flat. R is calculated (step 809).

さらに速度Vの大きさに応じて係数Rを補正をし、フラ
ットの磨耗の大きさを推定する(ステップ810)。
Further, the coefficient R is corrected according to the magnitude of the speed V, and the magnitude of flat wear is estimated (step 810).

次に、信号処理部8は、算出された速度V、フラットの
磨耗の大きさおよびその他の出力用データをプリンタ9
に送り、適当なタイミングで出力させる(ステップ81
1)。
Next, the signal processing unit 8 outputs the calculated speed V, the amount of flat wear, and other output data to the printer 9.
To output at an appropriate timing (step 81).
1).

これらの処理で1台車が通過した際のフラットの検査が
終了し、さらにステップ801へ戻り、次の台車の通過
を待機する。
With these processes, the inspection of the flat when one truck passes is completed, and the process returns to step 801 to wait for the next truck to pass.

このように本実施例によれば、設置される検出器の個数
を少なくして、比較的簡単で、安価な車輪フラット検出
装置を提供することが可能となり故障の発生率を小さく
するとともに保守を容易にした車輪フラット検出装置を
得ることができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a relatively simple and inexpensive wheel flat detection device by reducing the number of detectors to be installed, thereby reducing the occurrence rate of failures and performing maintenance. It is possible to obtain an easy wheel flat detection device.

なお、本考案は、上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実
施が可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、実施例では、せん断力検出器を2個設置した
が、1個のせん断力検出器の検出範囲が車輪の全外周を
カバーできる場合は、せん断力検出器を1個とすること
も可能である。
For example, in the embodiment, two shear force detectors are installed, but if the detection range of one shear force detector can cover the entire outer circumference of the wheel, it is possible to use one shear force detector. Is.

〔考案の効果〕[Effect of device]

以上、詳細に説明したように、本考案によれば、輪重値
検出器の設置個数がごく少なくて足り、簡単な構成で故
障の発生率が低く、安価でありながら高精度のフラット
検査が可能な車輪フラット検出装置を提供することがで
きる。
As described above in detail, according to the present invention, the number of wheel weight value detectors to be installed is very small, the simple configuration has a low failure rate, and the inexpensive and highly accurate flat inspection is possible. A possible wheel flat detection device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本考案にかかる車輪フラット検出装置の構成
を示したブロック図、第2図(a)は、車輪検出器およ
びせん断力検出器の配置例を示す説明図、第2図(b)
は、せん断力検出器の検出感度を示した波形図、第3図
は、せん断力検出器の取付け例を示す説明図、第4図
は、せん断力検出器を構成するひずみゲージ素子の結線
図、第5図および第6図は、台車信号発生器の信号処理
内容を説明するための模式図およびタイミングチャー
ト、第7図は、信号処理部における処理内容を説明する
ための波形図、第8図は、信号処理部の動作を説明する
フローチャートである。 1,2……車輪検出器、 3……台車信号発生器、 4,4a,4b……せん断力検出器、 5……増幅器、 6……サンプル・ホールド回路、 7……A/D変換器、 8……信号処理部、 9……プリンタ、 11,11′……車輪、 12……レール、 13a〜13d……枕木、 h,j……車両検出信号、 k……台車信号、 g〜g……ひずみゲージ素子、 m……せん断力検出信号、 F1,F2……フラット衝撃波、 V……車輪通過速度、 R……係数。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wheel flat detecting device according to the present invention, FIG. 2 (a) is an explanatory view showing an arrangement example of a wheel detector and a shear force detector, and FIG. 2 (b). )
Is a waveform diagram showing the detection sensitivity of the shear force detector, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a mounting example of the shear force detector, and FIG. 4 is a connection diagram of strain gauge elements constituting the shear force detector. 5 and 6 are schematic diagrams and timing charts for explaining the signal processing contents of the truck signal generator, and FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the processing contents in the signal processing unit, and FIG. The figure is a flowchart for explaining the operation of the signal processing unit. 1, 2 ... Wheel detector, 3 ... Truck signal generator, 4, 4a, 4b ... Shear force detector, 5 ... Amplifier, 6 ... Sample and hold circuit, 7 ... A / D converter , 8 ... Signal processing unit, 9 ... Printer, 11, 11 '... Wheels, 12 ... Rail, 13a-13d ... Sleepers, h, j ... Vehicle detection signal, k ... Bogie signal, g 1 ~ G 4 ... Strain gauge element, m ... Shear force detection signal, F1, F2 ... Flat shock wave, V ... Wheel passing speed, R ... Coefficient.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】車輪の通過を検出する車輪検出器と、 この車輪検出器により検出された車輪通過タイミングよ
り車輪の通過速度を算出する車輪通過速度算出手段と、 レールに設置され、通過車輪の輪重値を検出する輪重値
検出器と、 この輪重値検出器により検出された輪重値を所定周期で
抽出し、メモリに格納する輪重値格納手段と、 上記メモリ内の輪重値を車両速度に応じて適数個読み出
し、移動平均値を算出する移動平均算出手段と、 この移動平均算出手段により得られた輪重値の移動平均
とその時の輪重検出値との差を求め、その差と移動平均
との比から車輪のフラット部より発して輪重検出値に重
畳されているフラット衝撃成分を抽出して車輪のフラッ
トの大きさを算出するフラットの大きさ算出手段と、 このフラットの大きさ算出手段により得られたフラット
の大きさの値を印字等により出力する出力手段と、 を具備したことを特徴とする車輪フラット検出装置。
1. A wheel detector for detecting passage of a wheel, wheel passage speed calculation means for calculating a passage speed of a wheel from a wheel passage timing detected by the wheel detector, and a wheel passage installed on a rail. A wheel load value detector for detecting a wheel load value, a wheel load value storage means for extracting the wheel load value detected by the wheel load value detector in a predetermined cycle, and storing it in a memory, and a wheel load value in the memory. An appropriate number of values are read according to the vehicle speed to calculate a moving average value, and a difference between the moving average of the wheel weight values obtained by the moving average calculation means and the wheel weight detection value at that time is calculated. Obtained from the ratio of the difference and the moving average, the flat size calculation means for calculating the flat size of the wheel by extracting the flat impact component emitted from the flat part of the wheel and superimposed on the wheel load detection value. Calculating the size of this flat Wheel flat detection apparatus characterized by comprising output means for outputting the like printed value of the flat size obtained by the means.
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