JPH07174643A - レール軸力測定方法 - Google Patents
レール軸力測定方法Info
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- JPH07174643A JPH07174643A JP32009693A JP32009693A JPH07174643A JP H07174643 A JPH07174643 A JP H07174643A JP 32009693 A JP32009693 A JP 32009693A JP 32009693 A JP32009693 A JP 32009693A JP H07174643 A JPH07174643 A JP H07174643A
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- rail
- axial force
- waves
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レール軸力を直接評価できるとともに局所的
な軸力の分布が求められ、測定作業の高能率化を図る。 【構成】 レール腹部に所定間隔離して超音波送受信子
を取り付け、レール腹部反対面で１回反射した縦波を検
出して音速を求め、基準値との差からレール軸力を算出
することを特徴とするレール軸力測定方法。
な軸力の分布が求められ、測定作業の高能率化を図る。 【構成】 レール腹部に所定間隔離して超音波送受信子
を取り付け、レール腹部反対面で１回反射した縦波を検
出して音速を求め、基準値との差からレール軸力を算出
することを特徴とするレール軸力測定方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレールの安全度を判定す
るためのレール軸力測定方法に関する。
るためのレール軸力測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レールの管理は、列車運行の安全を図る
上で極めて重要である。特に、ロングレールは、今後の
軌道の主流となるが、レールの軸方向の応力（レール軸
力）の管理手法は未だ確立されておらず、軸力管理を怠
ると、レール張り出し事故やレール折損事故など重大事
故を引き起こす可能性があり、この業務の確立は事故防
止という観点から重要性を増しつつある。しかし、現在
のところレールの軸力を測定する手法がないため、ロン
グレールの場合では２カ月ごとにレールの移動量からレ
ールの挙動を推定しており、レールの移動量を温度に換
算してレール軸力と見なしてレールの安全度判定をして
いる。すなわち、現行の測定方法は、現場においてロン
グレールに５０ｍから２００ｍの間隔でマークをつけて
おき、予め施工基面に設置された基準杭に水糸を張り、
水糸とマークとの離れ（ふく進量）を１ｍｍの精度で検
測するものである。ロングレールの延長は２００ｍから
２０００ｍ程度のものまであり、一般的には１０００ｍ
で７箇所程度マークを付け、検測時には軌道を徒歩等で
巡回しながら当該箇所で測定している。得られたデータ
は事務所内において、前回の検測結果と照合し、各ポイ
ントでどちらの方向にどれだけ移動したかを手作業によ
り算出し、定められたフォーマットに従ってロングレー
ルの安全度を判定している。安全度の判定基準には、設
定温度、低温時作業の有無、ふく進量、道床状態が加味
され、レール軸力が換算付加温度として算出される。そ
の後、ロングレールの安全度が換算付加温度と許容最低
設定温度との関係から求められる。
上で極めて重要である。特に、ロングレールは、今後の
軌道の主流となるが、レールの軸方向の応力（レール軸
力）の管理手法は未だ確立されておらず、軸力管理を怠
ると、レール張り出し事故やレール折損事故など重大事
故を引き起こす可能性があり、この業務の確立は事故防
止という観点から重要性を増しつつある。しかし、現在
のところレールの軸力を測定する手法がないため、ロン
グレールの場合では２カ月ごとにレールの移動量からレ
ールの挙動を推定しており、レールの移動量を温度に換
算してレール軸力と見なしてレールの安全度判定をして
いる。すなわち、現行の測定方法は、現場においてロン
グレールに５０ｍから２００ｍの間隔でマークをつけて
おき、予め施工基面に設置された基準杭に水糸を張り、
水糸とマークとの離れ（ふく進量）を１ｍｍの精度で検
測するものである。ロングレールの延長は２００ｍから
２０００ｍ程度のものまであり、一般的には１０００ｍ
で７箇所程度マークを付け、検測時には軌道を徒歩等で
巡回しながら当該箇所で測定している。得られたデータ
は事務所内において、前回の検測結果と照合し、各ポイ
ントでどちらの方向にどれだけ移動したかを手作業によ
り算出し、定められたフォーマットに従ってロングレー
ルの安全度を判定している。安全度の判定基準には、設
定温度、低温時作業の有無、ふく進量、道床状態が加味
され、レール軸力が換算付加温度として算出される。そ
の後、ロングレールの安全度が換算付加温度と許容最低
設定温度との関係から求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この手法の問題点はい
くつか挙げられるが、第１の問題点は基準杭位置の精度
の問題がある。ロングレールの部分交換や設定替えを実
施する場合、基準杭は撤去する必要があるが、このとき
に元の位置に対してどの程度正確に打ち直しができてい
るかということである。一般的には、設定替え作業時に
おいては、基準杭は打ち替えられており、打ち直しによ
る基準杭の位置精度が低いと前回とのデータ比較が困難
となり、データの蓄積による判定を基本としている現行
方法では、継続的な検査が不可能となる。第２の問題点
としては、レール軸力を直接評価できないため、温度に
換算して温度で評価している点である。事務室での手作
業で換算温度を算出して判定しているが、それは当然軸
力ではなくレール許容温度からの差でしかない。軸力を
直接評価することは現行の測定方法では全く不可能であ
る。第３の問題点として、局所的な軸力の分布が読めな
いという点である。仮に部分的に締結装置が緩んでお
り、そこに軸力が集中的にたまっているとしても、現行
測定方法では基準杭位置間のふく進量をみているだけで
あるため正しく評価されず、その結果安全側に判定され
る危険性がある。第４の問題点は、測定が人力によって
いるため作業能率が低く、しかも相当距離を歩いての検
測となるためきつい業務の一つとなっており、さらに保
線区においては夏期において特別徒歩巡回という安全度
の低いポイントを巡回する業務があるが、真夏のしかも
レール温度が最高温度に達する時間帯の業務は極めて過
酷なものになっている。
くつか挙げられるが、第１の問題点は基準杭位置の精度
の問題がある。ロングレールの部分交換や設定替えを実
施する場合、基準杭は撤去する必要があるが、このとき
に元の位置に対してどの程度正確に打ち直しができてい
るかということである。一般的には、設定替え作業時に
おいては、基準杭は打ち替えられており、打ち直しによ
る基準杭の位置精度が低いと前回とのデータ比較が困難
となり、データの蓄積による判定を基本としている現行
方法では、継続的な検査が不可能となる。第２の問題点
としては、レール軸力を直接評価できないため、温度に
換算して温度で評価している点である。事務室での手作
業で換算温度を算出して判定しているが、それは当然軸
力ではなくレール許容温度からの差でしかない。軸力を
直接評価することは現行の測定方法では全く不可能であ
る。第３の問題点として、局所的な軸力の分布が読めな
いという点である。仮に部分的に締結装置が緩んでお
り、そこに軸力が集中的にたまっているとしても、現行
測定方法では基準杭位置間のふく進量をみているだけで
あるため正しく評価されず、その結果安全側に判定され
る危険性がある。第４の問題点は、測定が人力によって
いるため作業能率が低く、しかも相当距離を歩いての検
測となるためきつい業務の一つとなっており、さらに保
線区においては夏期において特別徒歩巡回という安全度
の低いポイントを巡回する業務があるが、真夏のしかも
レール温度が最高温度に達する時間帯の業務は極めて過
酷なものになっている。
【０００４】そこで、これらの安全度判定の業務を置き
換え、あるいは緩和するためには、あらかじめ線路故障
が発生しそうな箇所をかなりの精度で予測する必要があ
り、そのためにレール軸力測定手法の確立は緊急かつ重
要な課題となっている。
換え、あるいは緩和するためには、あらかじめ線路故障
が発生しそうな箇所をかなりの精度で予測する必要があ
り、そのためにレール軸力測定手法の確立は緊急かつ重
要な課題となっている。
【０００５】なお、近年、超音波を用いた音弾性法によ
るレールの残留応力を測定する研究が報告されている。
１つはクリーピング波を用いる方法（J.Deputat,et a
l.,"Experiences in Ultrasonic Measurement of Rail
Residual Stress,"in"ResiduclStress in Rail"edited
by O.Orringer et al.,p169,Kluwer Acadmic Publ.(199
2)）であり、他は表面ＳＨ波を用いる方法（G.A.Alers
et al.,Review of Progress in QNDE vol.9 Edited by
D.O.Thompsoon,Prenum Press,p1757(1990)）である。前
者はクリーピング波、すなわちレールの表面に沿う方向
に伝播する超音波縦波をレールの軸方向に入射し、その
音速の変化からレールの残留軸応力を測定する方法であ
る。後者はレールの表面に沿う方向に伝播し、表面方向
に振動する超音波横波を互いに直交する二方向に入射
し、それらの超音波の音速の差からレール表面近傍の主
応力差を求める方法である。クリーピング波法の特徴は
応力に関する音速変化率が大きく、レールの温度に関す
る音速変化率が小さく、応力の評価がしやすいが、減衰
が大きく伝播距離が数センチ程度しかなく、また無応力
時の初期値（無応力音速）を必要とする欠点がある。
るレールの残留応力を測定する研究が報告されている。
１つはクリーピング波を用いる方法（J.Deputat,et a
l.,"Experiences in Ultrasonic Measurement of Rail
Residual Stress,"in"ResiduclStress in Rail"edited
by O.Orringer et al.,p169,Kluwer Acadmic Publ.(199
2)）であり、他は表面ＳＨ波を用いる方法（G.A.Alers
et al.,Review of Progress in QNDE vol.9 Edited by
D.O.Thompsoon,Prenum Press,p1757(1990)）である。前
者はクリーピング波、すなわちレールの表面に沿う方向
に伝播する超音波縦波をレールの軸方向に入射し、その
音速の変化からレールの残留軸応力を測定する方法であ
る。後者はレールの表面に沿う方向に伝播し、表面方向
に振動する超音波横波を互いに直交する二方向に入射
し、それらの超音波の音速の差からレール表面近傍の主
応力差を求める方法である。クリーピング波法の特徴は
応力に関する音速変化率が大きく、レールの温度に関す
る音速変化率が小さく、応力の評価がしやすいが、減衰
が大きく伝播距離が数センチ程度しかなく、また無応力
時の初期値（無応力音速）を必要とする欠点がある。
【０００６】これに対して表面ＳＨ波法の特徴は、初期
値が不必要で、音速差から直接主応力差を求めることが
でき、ＥＭＡＴ（磁気超音波素子）による非接触測定も
可能である。しかしこの方法は測定領域が数センチ四方
に限られるため、レールの局所的な初期応力、つまりレ
ール製作時の応力分布の偏りが熱応力に重畳するため、
レールの横断面平均の残留応力を求めるのが困難である
欠点がある。
値が不必要で、音速差から直接主応力差を求めることが
でき、ＥＭＡＴ（磁気超音波素子）による非接触測定も
可能である。しかしこの方法は測定領域が数センチ四方
に限られるため、レールの局所的な初期応力、つまりレ
ール製作時の応力分布の偏りが熱応力に重畳するため、
レールの横断面平均の残留応力を求めるのが困難である
欠点がある。
【０００７】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、レール軸力を直接評価できるとともに局所的な軸力
の分布が求められ、さらに測定作業の高能率化を図って
レール管理を根本的に変えることが可能なレール軸力測
定方法を提供することを目的とする。
で、レール軸力を直接評価できるとともに局所的な軸力
の分布が求められ、さらに測定作業の高能率化を図って
レール管理を根本的に変えることが可能なレール軸力測
定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のレール軸力測定
方法は、レール腹部に所定間隔離して超音波送受信子を
取り付け、レール腹部反対面で１回反射した縦波を検出
して音速を求め、基準値との差からレール軸力を算出す
ることを特徴とする。
方法は、レール腹部に所定間隔離して超音波送受信子を
取り付け、レール腹部反対面で１回反射した縦波を検出
して音速を求め、基準値との差からレール軸力を算出す
ることを特徴とする。
【０００９】
【作用】現行のレール安全度判定法は、レールのふく進
量を測定して軸力を換算付加温度に置き換えて推定して
いるものであるが、これに対し、本発明は軸力を直接測
定するものである。本発明によるレール軸力管理の手順
は以下のようになる。始めに、軸力測定用治具をレール
腹部に密着させる。その後、超音波をレール内部に発信
し、１ｍ程度離れた受信子より超音波を受信する。軸力
がレールに作用していれば、その伝播時間が変化するの
で基準値との差を計測することにより、音弾性定数をか
け合わせて軸力を測定できる。このように軸力が直接入
手できればレール管理の効率化を図ることができ、さら
に適切に軸力を管理することは、レールの張出し事故お
よび折損事故を未然に防止することができるのに加え、
夏期特別巡回の緩和や手作業によるロングレールの安全
度の判定作業からの開放に大きく寄与することができ
る。
量を測定して軸力を換算付加温度に置き換えて推定して
いるものであるが、これに対し、本発明は軸力を直接測
定するものである。本発明によるレール軸力管理の手順
は以下のようになる。始めに、軸力測定用治具をレール
腹部に密着させる。その後、超音波をレール内部に発信
し、１ｍ程度離れた受信子より超音波を受信する。軸力
がレールに作用していれば、その伝播時間が変化するの
で基準値との差を計測することにより、音弾性定数をか
け合わせて軸力を測定できる。このように軸力が直接入
手できればレール管理の効率化を図ることができ、さら
に適切に軸力を管理することは、レールの張出し事故お
よび折損事故を未然に防止することができるのに加え、
夏期特別巡回の緩和や手作業によるロングレールの安全
度の判定作業からの開放に大きく寄与することができ
る。
【００１０】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。本発明は音弾性法を用いてレール軸力測定を行う
ものであるが、縦波を使用し、レール腹部での１回反射
波を検出することを特徴としており、まず縦波を使用す
る理由について説明する。
する。本発明は音弾性法を用いてレール軸力測定を行う
ものであるが、縦波を使用し、レール腹部での１回反射
波を検出することを特徴としており、まず縦波を使用す
る理由について説明する。
【００１１】縦波の音速をＶ、軸方向の応力をσ、σ＝
０のときの縦波の音速をＶ0 、Ｋを音弾性係数、ΔＶ＝
Ｖ−Ｖ0 とすると、 ΔＶ／Ｖ0 ＝Ｋσ ……（１） の関係があり、音速変化率から軸方向応力σを求めるこ
とができ、横波についても同様に音速変化率から軸方向
応力σを測定することが可能である。図１はボルトの軸
方向に往復する縦波と横波の負荷応力に伴う伝播時間の
変化を５本の同種のボルトについて測定した結果を示し
たものであり、図１（ａ）は縦波、図１（ｂ）は横波、
図１（ｃ）は音速比（縦波と横波の音速の比）に対する
伝播時間の変化を示している。図１から分かるように、
縦波の音速変化率は横波に比して約５倍大きい。また、
音速比の音速変化率は縦波の約０．８倍である。なお、
音速比には試験体の長さの変化が含まれないので、試験
体による差異が小さく、音速比と軸応力との相関がとり
やすい。以上のことから、レールの軸応力の測定に際し
ては、縦波、あるいは音速比を用いるのが有利であるこ
とがわかる。
０のときの縦波の音速をＶ0 、Ｋを音弾性係数、ΔＶ＝
Ｖ−Ｖ0 とすると、 ΔＶ／Ｖ0 ＝Ｋσ ……（１） の関係があり、音速変化率から軸方向応力σを求めるこ
とができ、横波についても同様に音速変化率から軸方向
応力σを測定することが可能である。図１はボルトの軸
方向に往復する縦波と横波の負荷応力に伴う伝播時間の
変化を５本の同種のボルトについて測定した結果を示し
たものであり、図１（ａ）は縦波、図１（ｂ）は横波、
図１（ｃ）は音速比（縦波と横波の音速の比）に対する
伝播時間の変化を示している。図１から分かるように、
縦波の音速変化率は横波に比して約５倍大きい。また、
音速比の音速変化率は縦波の約０．８倍である。なお、
音速比には試験体の長さの変化が含まれないので、試験
体による差異が小さく、音速比と軸応力との相関がとり
やすい。以上のことから、レールの軸応力の測定に際し
ては、縦波、あるいは音速比を用いるのが有利であるこ
とがわかる。
【００１２】また、超音波の音速は媒質の温度に依存し
て変化する。温度が変化すると線膨張により伝播距離と
密度が変化するが、これらの変化よりも弾性係数の変化
が１桁以上大きい。この弾性係数の変化は、例えばヤン
グ率と剛性率の変化率が異なるため、縦波と横波では音
速の温度依存性が異なる。
て変化する。温度が変化すると線膨張により伝播距離と
密度が変化するが、これらの変化よりも弾性係数の変化
が１桁以上大きい。この弾性係数の変化は、例えばヤン
グ率と剛性率の変化率が異なるため、縦波と横波では音
速の温度依存性が異なる。
【００１３】図２は前述したボルトの軸方向に往復する
縦波、横波、音速比の温度上昇に伴う伝播時間の変化を
示したものであり、図２（ａ）は縦波、図２（ｂ）は横
波、図２（ｃ）は音速比に対する伝播時間の変化を示し
ている。図２からわかるように、縦波、音速比は温度依
存性が小さく、レールの軸応力の測定に適していること
がわかる。
縦波、横波、音速比の温度上昇に伴う伝播時間の変化を
示したものであり、図２（ａ）は縦波、図２（ｂ）は横
波、図２（ｃ）は音速比に対する伝播時間の変化を示し
ている。図２からわかるように、縦波、音速比は温度依
存性が小さく、レールの軸応力の測定に適していること
がわかる。
【００１４】以下では、検出感度に優れ、温度依存性が
小さく、簡便にレール軸力の測定を行うことができる縦
波を用いた測定方法について説明する。図３は本発明の
レール軸力測定方法の一実施例を示す図であり、図中、
１は送信子、２は受信子、３は水である。図３（ｃ）に
示すように、送信子１、受信子２は超音波伝播媒質の水
を介してレール腹部に取付けられる。レール腹部に取り
つけるのは、レール頭部は塑性変化が生じていたり、磨
耗の影響があり、またレール底部は枕木への締結部があ
るため軸力が一定とならないためである。また、レール
の腹部はレールの種類によらずほぼ一定であり、その肉
厚は１５ｍｍ、１６ｍｍであり、送受信子の取付け位置
として最適であると考えられる。また、送信子１、受信
子２の取付け角度は１４．７°付近で効率の良い送受信
が行えることが分かった。そして、受信子２による検出
は、レール腹部の反対面側で１回反射した波を検出する
ことにより行う。これは、２回以上の反射波ではモード
変換が生じて横波と縦波が混在したり、ノイズも拾いや
すいためである。
小さく、簡便にレール軸力の測定を行うことができる縦
波を用いた測定方法について説明する。図３は本発明の
レール軸力測定方法の一実施例を示す図であり、図中、
１は送信子、２は受信子、３は水である。図３（ｃ）に
示すように、送信子１、受信子２は超音波伝播媒質の水
を介してレール腹部に取付けられる。レール腹部に取り
つけるのは、レール頭部は塑性変化が生じていたり、磨
耗の影響があり、またレール底部は枕木への締結部があ
るため軸力が一定とならないためである。また、レール
の腹部はレールの種類によらずほぼ一定であり、その肉
厚は１５ｍｍ、１６ｍｍであり、送受信子の取付け位置
として最適であると考えられる。また、送信子１、受信
子２の取付け角度は１４．７°付近で効率の良い送受信
が行えることが分かった。そして、受信子２による検出
は、レール腹部の反対面側で１回反射した波を検出する
ことにより行う。これは、２回以上の反射波ではモード
変換が生じて横波と縦波が混在したり、ノイズも拾いや
すいためである。
【００１５】図４（ａ）に示すように、位置Ａの送信子
１から発射される超音波は、１ｍ離れた位置Ｂ、２ｍ離
れた位置Ｃで考えると、腹部で反射したＡＢ、ＡＣが検
出され、また頭部まわりのＡＤＢ、ＡＥＣ、底部まわり
のＡＦＢ、ＡＧＣが検出される可能性がある。送信子１
から発射される超音波は、図４（ｂ）に示すような指向
性を有しており、正面へ伝播する波の強度が大きく、そ
れから外れるほど伝播する波の強度は小さくなる。２ｍ
離れた位置Ｃで検出すると、ＡＥＣ、ＡＧＣも比較的放
射強度が大きいためこれも検出されるが、１ｍ離れた位
置ＢではＡＤＢ、ＡＦＢは放射強度が小さいため減衰し
てＡＢのみ、すなわち腹部での反射波のみ検出できる。
しかし、送信子と受信子間の距離をあまり小さくする
と、レールの組織異方性の影響が現れるので好ましくな
い。なお、送受信子間の距離は、送信する超音波の強
度、受信側の増幅率によって検出可能範囲が変化するの
で、１〜２ｍの範囲で適宜設定するようにすれば都合が
よい。
１から発射される超音波は、１ｍ離れた位置Ｂ、２ｍ離
れた位置Ｃで考えると、腹部で反射したＡＢ、ＡＣが検
出され、また頭部まわりのＡＤＢ、ＡＥＣ、底部まわり
のＡＦＢ、ＡＧＣが検出される可能性がある。送信子１
から発射される超音波は、図４（ｂ）に示すような指向
性を有しており、正面へ伝播する波の強度が大きく、そ
れから外れるほど伝播する波の強度は小さくなる。２ｍ
離れた位置Ｃで検出すると、ＡＥＣ、ＡＧＣも比較的放
射強度が大きいためこれも検出されるが、１ｍ離れた位
置ＢではＡＤＢ、ＡＦＢは放射強度が小さいため減衰し
てＡＢのみ、すなわち腹部での反射波のみ検出できる。
しかし、送信子と受信子間の距離をあまり小さくする
と、レールの組織異方性の影響が現れるので好ましくな
い。なお、送受信子間の距離は、送信する超音波の強
度、受信側の増幅率によって検出可能範囲が変化するの
で、１〜２ｍの範囲で適宜設定するようにすれば都合が
よい。
【００１６】図５は送受信子を１ｍ離して１４．７°で
取付け、２ＭＨｚのパルス波を送信したときに検出した
腹部反射波の波形の１例を示すものであり、下側の波形
は１目盛５０μｓｅｃで表したもの、上側の波形は下側
の波形の第１波からを拡大したもので１目盛り２μｓｅ
ｃで表している。図から分かるように１回反射の第１波
は、送信から１７０μｓｅｃ後に検出され、さらに約２
μｓｅｃ間隔でモード変換した第２、第３……波が検出
されている。
取付け、２ＭＨｚのパルス波を送信したときに検出した
腹部反射波の波形の１例を示すものであり、下側の波形
は１目盛５０μｓｅｃで表したもの、上側の波形は下側
の波形の第１波からを拡大したもので１目盛り２μｓｅ
ｃで表している。図から分かるように１回反射の第１波
は、送信から１７０μｓｅｃ後に検出され、さらに約２
μｓｅｃ間隔でモード変換した第２、第３……波が検出
されている。
【００１７】そこで、図６に示すように、約１．２ｍｓ
ｅｃ間隔で約０．２５μｓｅｃ幅のパルス波を繰り返し
送信し、送信から約１７０μｓｅｃ後に所定幅のゲート
信号で第１波のみ検出し、得られたデータの平均値から
正確な伝播時間を検出し、音速を求めることができる。
従って、あらかじめ音速の基準値を求めておき、求めた
音速とから前述の（１）式に基づいてレール軸力を直接
求めることが可能となる。なお、上記説明では縦波を使
用する例について説明したが、前述したように音速比を
用いてもよく、この場合には、縦波の外に別途横波によ
る検出を行う必要がある。
ｅｃ間隔で約０．２５μｓｅｃ幅のパルス波を繰り返し
送信し、送信から約１７０μｓｅｃ後に所定幅のゲート
信号で第１波のみ検出し、得られたデータの平均値から
正確な伝播時間を検出し、音速を求めることができる。
従って、あらかじめ音速の基準値を求めておき、求めた
音速とから前述の（１）式に基づいてレール軸力を直接
求めることが可能となる。なお、上記説明では縦波を使
用する例について説明したが、前述したように音速比を
用いてもよく、この場合には、縦波の外に別途横波によ
る検出を行う必要がある。
【００１８】
【発明の効果】本発明の特徴は、軸力を受けることによ
る超音波の伝播時間の変化を初めてレールに応用したこ
とと、従来の手法である横波を主体とした複屈折法では
温度の影響を強く受け、正確な軸力を測定できないこと
に鑑み、温度の影響を受けにくい縦波に着目した点であ
り、効果を確認することができた。また、残留応力の影
響が少なく、列車の連続荷重による影響を受けないレー
ル腹部で、前述した比較的伝播距離の短い縦波を１回反
射させることにより、１ｍ程度の伝播距離を得ることが
できた。これらのことにより冒頭で記述したとおり、保
線業務のひとつであるロングレールの軸力管理に大きく
寄与することは疑いないものである。
る超音波の伝播時間の変化を初めてレールに応用したこ
とと、従来の手法である横波を主体とした複屈折法では
温度の影響を強く受け、正確な軸力を測定できないこと
に鑑み、温度の影響を受けにくい縦波に着目した点であ
り、効果を確認することができた。また、残留応力の影
響が少なく、列車の連続荷重による影響を受けないレー
ル腹部で、前述した比較的伝播距離の短い縦波を１回反
射させることにより、１ｍ程度の伝播距離を得ることが
できた。これらのことにより冒頭で記述したとおり、保
線業務のひとつであるロングレールの軸力管理に大きく
寄与することは疑いないものである。
【図１】 ボルトの軸方向に往復する縦波と横波の負荷
応力に伴う伝播時間の変化の測定結果を示す図である。
応力に伴う伝播時間の変化の測定結果を示す図である。
【図２】 ボルトの軸方向に往復する縦波、横波、音速
比の温度上昇に伴う伝播時間の変化を示す図である。
比の温度上昇に伴う伝播時間の変化を示す図である。
【図３】 本発明のレール軸力測定方法の一実施例を示
す図である。
す図である。
【図４】 本発明の測定方法を説明する図である。
【図５】 測定結果の１例を示す図である。
【図６】 送信パルスとゲート信号を示す図である。
１…送信子、２…受信子、３…水。
Claims (3)
- 【請求項１】 レール腹部に所定間隔離して超音波送受
信子を取り付け、レール腹部反対面で１回反射した縦波
を検出して音速を求め、基準値との差からレール軸力を
算出することを特徴とするレール軸力測定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、送受信子
の取り付け角度は、レール腹部の法線に対して約１４．
７°であることを特徴とするレール軸力測定方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法において、送受信子
間の距離は１ｍ程度であることを特徴とするレール軸力
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32009693A JPH07174643A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | レール軸力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32009693A JPH07174643A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | レール軸力測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07174643A true JPH07174643A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18117675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32009693A Pending JPH07174643A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | レール軸力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07174643A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-12-20 JP JP32009693A patent/JPH07174643A/ja active Pending
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