JPH08282491A - レール締結装置の緩み検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レール締結装置を検知するワークセンサの応
答遅れによる誤検出を防止する。 【構成】 レール上を走行する台車に、レール締結装置
のボルト２を検知してワーク検知信号を出力するワーク
センサ１４と、このワークセンサ１４よりも台車走行方
向の後方位置においてレール締結装置の緩み状態を検出
する変位センサ１２，１３と、この変位センサ１２，１
３からの信号に基づいて緩みの有無を判別する第２コン
トローラ１６と、ワーク検知信号をトリガとして第２コ
ントローラ１６への変位信号の取り込みを指令する第１
コントローラ１５とを設け、この第１コントローラ１５
は、ワークセンサ１４がボルト２を検知した後、変位セ
ンサ１２，１３がレール締結装置の位置に到達するまで
の遅延時間を置いてサンプリング指令信号を出力するよ
うに構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄道のレールを枕木上に
固定するレール締結装置の緩みを検出する装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道のレール締結装置として、図５に示
すように板バネをクリップ状に折り曲げて形成した押え
部材１をボルト２で枕木３側に取付け、同部材１によ
り、レール４の基部４ａを枕木３上に押し付け、かつ、
側方から支えて枕木３上に押え込み固定する構成のもの
が一般に使用されている。５は押え部材１の横ずれを防
止する受け部材、６はワッシャである。

【０００３】従来、このレール締結装置の緩み（ボルト
２の緩み）を検査する方法として、作業員がレール沿い
に歩行しながら、装置の緩みに起因する種々の変化、た
とえば図５仮想線で示すような押え部材１の復元方向へ
の変位（押え部材１の先端側が浮き上がった状態）を目
視で確認する方法や、締結装置をハンマーで叩き、その
衝撃音で緩みを判別する方法がとられていた。

【０００４】しかし、このような方法によると、 作業効率が悪く、単位時間当りの点検距離が短く制
限され、 歩廊のないトンネル内等は終業後の夜間作業となる
ため時間の制限を受け、 熟練を要し、しかも作業者の勘に頼る部分が大きい
ためバラツキが大きくて良否判定の正確さに欠ける 等の欠点があった。

【０００５】そこで本出願人は、レール上を走行する台
車に、レール締結装置の緩み（たとえば押え部材１の復
元方向の変位量）を検出する緩みセンサと、この緩みセ
ンサからの信号に基づいて緩みを判別する緩み判別手段
とを搭載し、走行しながら緩みを自動的に検出する緩み
検出装置（特願平５−２３０５１２号）を提案した。

【０００６】この装置においては、緩みセンサとは別
に、枕木ごとにレール締結装置のボルトを検知してワー
ク検知信号を出力するワークセンサを設け、このワーク
センサからのワーク検知信号をトリガとして緩みセンサ
の信号を緩み判別手段に取り込むこととしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この装置に
よると、ワークセンサと緩みセンサとは台車のほぼ同一
位置に並設され、ワーク検知信号と緩み信号とがほぼ同
時に取り込まれる構成となっているため、ワークセンサ
が本来持っている応答遅れによって緩みセンサ信号の取
り込みが遅れ、誤検出が生じるおそれがある。

【０００８】このため、台車の走行速度を低くしなけれ
ばならず、検出作業の能率が悪くなるという問題が残さ
れていた。

【０００９】そこで本発明は、このような台車方式で自
動検出を行う緩み検出装置において、ワークセンサの応
答遅れによる誤検出を防止し、台車の走行速度を上げる
ことができるレール締結装置の緩み検出装置を提供する
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、レール締結装
置によって枕木上に締付け固定されたレール上を走行す
る台車に、上記レール締結装置を検知してワーク検知信
号を出力するワークセンサと、このワークセンサよりも
台車走行方向の後方位置において上記レール締結装置の
緩み状態を検出する緩みセンサと、この緩みセンサから
の信号に基づいて緩みの有無を判別する緩み判別手段
と、台車の走行速度を検出する走行速度検出手段と、上
記ワークセンサからのワーク検知信号をトリガとして上
記緩み判別手段に対して上記緩みセンサからの信号の取
り込みを指令するサンプリング指令手段とを具備し、上
記サンプリング指令手段は、上記ワークセンサからのワ
ーク検知信号の入力時に、上記走行速度検出手段によっ
て検出された台車走行速度と、予め記憶された上記ワー
クセンサの応答遅れ時間と、上記緩みセンサとワークセ
ンサとの距離によって求められる遅延時間を置いて上記
緩み判別手段に対するサンプリング指令信号を出力する
ように構成されたものである。

【００１１】

【作用】上記構成によると、ワークセンサがレール締結
装置の位置に到達し、応答遅れ時間を置いてワーク検知
信号を出力した時点から、さらに緩みセンサがレール締
結装置の位置に到達するまでの遅延時間を置いて緩みセ
ンサ信号が緩み判別手段に取り込まれる。

【００１２】すなわち、常に、緩みセンサが検出対象で
あるレール締結装置に到達したときの信号が取り込まれ
る。このため、走行速度に関係なく、ワークセンサの応
答遅れに影響されない正確な緩み検出が行われる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図４によって説明す
る。

【００１４】図１において、７は車輪８…によってレー
ル４上を走行する台車で、この台車７に運転室や計測室
等となるキャビン９、および走行等の動力源となる図示
しないエンジンが搭載されるとともに、台車下面にセン
サユニット１０（そのケースのみを示す）が設けられて
いる。

【００１５】また、車輪８…の一つに、走行速度を検出
するためのロータリエンコーダ１１が設けられている。

【００１６】センサユニット１０は、図２に示すよう
に、枕木一本当りに使用されているレール締結装置（両
側レール４，４につきそれぞれ左右一対ずつで計四組）
ごとに二個ずつ（計８個）用いられる緩み検出手段とし
ての変位センサ１２，１３と、両側レール各一個ずつの
ワークセンサ１４とから成っている。

【００１７】変位センサ（たとえばレーザ変位センサが
用いられる）１２，１３は、図３に示すように、各レー
ル締結装置におけるボルト２の緩みによって発生する、
押え部材１の適正締付け状態からの復元方向への変位量
を検出する。

【００１８】具体的にいうと、同センサ１２，１３は、
それぞれのセンサヘッドが基準点となるように同一高さ
位置に設置され、一方のセンサ（以下、基準側センサと
いう）１２は、センサヘッドから押え部材１の基端部ま
での距離（基準値）Ａを、他方のセンサ（以下、変位側
センサという）１３は、センサヘッドから押え部材１の
先端部までの距離Ｂをそれぞれ検出する。

【００１９】一方、ワークセンサ（たとえば光電センサ
が用いられる）１４は、両側レール各２組のうちの一方
のレール締結装置のボルト２を検知してワーク検知信号
を出力する。

【００２０】このワークセンサ１４は、変位センサ１
２，１３に対して台車走行方向の前方に所定の距離αを
置いて設けられている。

【００２１】この距離（以下、センサ間距離という）α
は、台車７の最高走行速度での１msecごとの移動距離Δ
Ｘ（mm）と、ワークセンサ１４の応答遅れ時間Ｔｒ（ms
ec）とから、

【００２２】

【数１】α＝ΔＸ×Ｔｒ によって求められ、設定されている。たとえば台車最高
速度が７０Ｋｍ／ｈで、ワークセンサ１４の応答遅れ時
間Ｔｒが３msecの場合、

【００２３】

【数２】α＝１９．４４４mm×３msec ≒５８．３３mm となる。

【００２４】図４にこの実施例装置のブロック構成を示
している。

【００２５】この装置は、マイクロコンピュータからな
る第１および第２両コントローラ１５，１６を具備して
いる。

【００２６】第１コントローラ１５は、ロータリエンコ
ーダ１１からのパルス信号が入力されるパルスカウンタ
１７と、プログラム内容およびパルスカウント値と速度
との対照表を記憶した主記憶装置（ＲＯＭ）１８と、予
め各レール締結装置ごとのアドレス情報が書き込まれた
補助記憶装置（ＲＡＭ）１９と、主記憶装置１８から読
み出したプログラム上で所定の演算処理（速度割出しと
遅延時間の演算）を行うＣＰＵ（中央処理装置）２０
と、入出力装置２１とを具備している。

【００２７】一方、第２コントローラ１６は、変位セン
サ１２，１３からの変位信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコ
ンバータ２２と、記憶部２３と、変位量演算部２４と、
緩み判別部２５と、データ処理部２６と、表示部（たと
えばＣＲＴ、プリンタ）２７、それに入出力装置２８を
具備している。

【００２８】この入出力装置２８は、出力側がＡ／Ｄコ
ンバータ２２に、入力側が第１コントローラ１５の入出
力装置２１にそれぞれ接続され、第１コントローラ１５
のＣＰＵ２０から入出力装置２１，２８を経由して第２
コントローラ１６のＡ／Ｄコンバータ２２にサンプリン
グ指令信号が送られたときに、変位センサ１２，１３か
らの信号の取り込みが開始される。

【００２９】第１および第２両コントローラ１５，１６
の作用を説明する。

【００３０】第１コントローラ１５パルスカウンタ１７
は、ロータリエンコーダ１１からのパルス信号を一定周
期ごとにカウントしてＣＰＵ２０に送る。

【００３１】ＣＰＵ２０は、このカウント値と、主記憶
装置１９に記憶されたカウント値／走行速度の対照表か
らそのときの速度（以下、現在速度という）を読み出す
とともに、この現在速度を補助記憶装置１８の指定アド
レスに記憶させる。

【００３２】また、ＣＰＵ２０は、現在速度Ｖ（Km）
と、既知のセンサ間距離α（mm）およびワークセンサ１
４の応答遅れ時間Ｔｒ（msec）とから、 現在速度Ｖ（Km）での１msecごとの移動距離ΔＸｒ
（mm）を

【００３３】

【数３】ΔＸｒ＝（Ｖ×１０³）／３６００ によって求める。

【００３４】 ワークセンサ１４の応答遅れ時間中の
台車移動距離ＤＸ（mm）を

【００３５】

【数４】ＤＸ＝Ｔｒ×ΔＸｒ によって求める。

【００３６】 ワークセンサ１４が、応答遅れ時間
後、ボルト２を検知した時点から、第２コントローラ１
６のＡ／Ｄコンバータ２２に向けてサンプリング指令信
号を出力するまでの時間（遅延時間）Ｔｘを

【００３７】

【数５】Ｔｘ＝（α−ＤＸ）／ΔＸｒ によって求める。

【００３８】こうして求められた遅延時間Ｔｘの経過
後、サンプリング指令信号が第２コントローラ１６に送
られて変位信号の取り込みが開始される。

【００３９】第２コントローラ１６ 取り込まれた変位信号は、一旦記憶部２３に記憶された
後、変位量演算部２４に送られ、ここでＡ−Ｂの演算が
なされる。

【００４０】この場合、レール締結装置（ボルト２）の
緩みが無い適正状態では、基本的にはＡ＝Ｂでその差が
０となる。そして、緩みが生じるとＣ＞０となり、この
Ｃの値が緩み判別部２５に送られる。

【００４１】緩み判別部２５では、入力されるこのＣの
値を、予め設定された許容変位量Ｃ´と比較し、Ｃ＞Ｃ
´のときにレール締結装置が緩んでいると判別する。

【００４２】この緩み判別部２５での判別結果は表示部
２７に表示されるとともに、データ処理部２６に取り込
まれて保存されデータベース化される。

【００４３】このように、レール４上を走行しながらレ
ール締結装置の緩みを自動的に検出する台車方式におい
て、ワークセンサ１４がレール締結装置の位置に到達
し、応答遅れ時間を置いてワーク検知信号を出力した時
点から、さらに変位センサ１２，１３がレール締結装置
の位置に到達するまでの遅延時間を置いて変位信号を第
２コントローラ１６に取り込むため、ワークセンサ１４
の応答遅れによってレール締結装置から外れた位置での
変位信号が取り込まれるおそれがなく、確実にレール締
結装置の緩みを検出することができる。

【００４４】また、変位信号取り込みまでの遅延時間は
走行速度に応じて自動的に変化するため、走行速度の高
低に関係なく常に適正な検出作用を行うことができる。

【００４５】他の実施例 （１）上記実施例では、センサヘッドから押え部材１の
基端部までの距離Ａと、センサヘッドから押え部材１の
先端部までの距離Ｂをそれぞれ変位センサ１２，１３に
よって検出し、この距離Ａ，Ｂの差Ｃを許容変位量Ｃ´
と比較して緩み判別を行うようにしたが、これに代え
て、センサヘッドから押え部材１の先端部までの距離Ｂ
と、センサヘッドからレール２の上面までの距離とを検
出し、これらの差を許容変位量と比較するようにしても
よい。

【００４６】この構成によると、高さが一定不変である
レール上面とセンサヘッドとの距離を基準値として変位
量を求めるため、上記実施例のようにセンサヘッドから
押え部材基端部までの距離Ａという設置誤差等の影響を
うけて変動する値を基準値とする場合よりも正確な緩み
検出を行うことができる。

【００４７】（２）緩みセンサの他の例として、スリッ
ト光源からのスリット光を押え部材上面に照射し、その
反射光をＰＳＤアレイに入射させることにより、押え部
材１のたわみ量の変化をＰＳＤ出力の変化として取出す
構成のものを用いてもよい。

【００４８】（３）変位センサ１２，１３とワークセン
サ１４のいずれか一方または双方を台車前後方向に位置
可変に設置し、台車７の最高速度の増加に応じてセンサ
間距離を調整できるようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、レー
ル上を走行する台車に、レール締結装置を検知してワー
ク検知信号を出力するワークセンサと、このワークセン
サよりも台車走行方向の後方位置においてレール締結装
置の緩み状態を検出する緩みセンサと、この緩みセンサ
からの信号に基づいて緩みの有無を判別する緩み判別手
段と、ワークセンサからのワーク検知信号をトリガとし
て緩み判別手段に対する緩みセンサ信号の取り込みを指
令するサンプリング指令手段とを設け、このサンプリン
グ指令手段により、ワークセンサがワークを検知した
後、緩みセンサがレール締結装置の位置に到達するまで
の遅延時間を置いて緩みセンサ信号を取り込むように構
成したから、常に、走行速度およびワークセンサの応答
遅れに関係なく、緩みセンサが検出対象であるレール締
結装置に到達したときの信号を取り込んで正確な緩み検
出を行うことができる。

【００５０】このため、台車走行速度を上げ、緩み検出
作業の能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる緩み検出装置の全体概
略構成図である。

【図２】同装置の検出対象であるレール締結装置を含む
軌道とセンサの配置を示す平面図である。

【図３】同装置におけるレール締結装置とセンサの配置
を示す断面図である。

【図４】同装置のブロック構成図である。

【図５】従来技術を説明するためのレール締結装置の正
断面図である。

【符号の説明】

１ レール締結装置の押え部材 ２ 同ボルト ３ 枕木 ４ レール ７ 台車 １１ 走行速度検出手段を構成するロータリエンコーダ １２，１３ 緩みセンサとしての変位センサ １４ ワークセンサ １５ 走行速度検出手段とサンプリング指令手段を兼ね
る第１コントローラ １６ 緩み判別手段としての第２コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 隆敏 名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海 旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 品川 三佐人 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レール締結装置によって枕木上に締付け
   固定されたレール上を走行する台車に、上記レール締結
   装置を検知してワーク検知信号を出力するワークセンサ
   と、このワークセンサよりも台車走行方向の後方位置に
   おいて上記レール締結装置の緩み状態を検出する緩みセ
   ンサと、この緩みセンサからの信号に基づいて緩みの有
   無を判別する緩み判別手段と、台車の走行速度を検出す
   る走行速度検出手段と、上記ワークセンサからのワーク
   検知信号をトリガとして上記緩み判別手段に対して上記
   緩みセンサからの信号の取り込みを指令するサンプリン
   グ指令手段とを具備し、上記サンプリング指令手段は、
   上記ワークセンサからのワーク検知信号の入力時に、上
   記走行速度検出手段によって検出された台車走行速度
   と、予め記憶された上記ワークセンサの応答遅れ時間
   と、上記緩みセンサとワークセンサとの距離とによって
   求められる遅延時間を置いて上記緩み判別手段に対する
   サンプリング指令信号を出力するように構成されたこと
   を特徴とするレール締結装置の緩み検出装置。