JPS58156807A - レ−ル頭部の測定方法および測定装置 - Google Patents

レ−ル頭部の測定方法および測定装置

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JPS58156807A
JPS58156807A JP58029637A JP2963783A JPS58156807A JP S58156807 A JPS58156807 A JP S58156807A JP 58029637 A JP58029637 A JP 58029637A JP 2963783 A JP2963783 A JP 2963783A JP S58156807 A JPS58156807 A JP S58156807A
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鉄道軌道のレール頭部の仙げ「外郭形状の
測定方法および測定秒置に闘する。さらに詳しくは、こ
の方法およびよ1定装置はレールと直接に接融しない元
手型式のものである。
レールその他のイ可曲表面の妖励辰面の横断外郭形状の
測定方法は既知であり、それによれは、前記表面上に横
断方向の照明線をつくるために測定される表面上に照明
線か投影される。次にこの映像がその投影に用いられた
角度と與る角度でmWされる。この方法によって依壊さ
れたト像は、スクリーン上に再生され或は′龜千式に処
理されて基準外郭形状との比較を可ロビにされて、この
素早外郭形状に対する冥除の外郭層状の偏差を得る。
 6− 符許出腫DE−O3第2,356,491号およびDH
−O3第1,423,606号に記載されるようなこれ
らの方法は、その入面が照明映像の恢祭方回と平行或は
接線方向に建ひる部分をもたない限り爾@表面を一定す
るのに用いることができるが、レール頭部の両側および
縁部の外郭形状を満足に1jzlj定するのに用いるこ
とはできない。
この欠点を解消するために、垂笑、照明映像の統祭節位
を多数にすることか提案されたか(ドイツ特許出願OS
 2,855,877号鋏照)、我々は合成および両駅
するのが極めてむづかしい若干の部分的な悄=#を伶る
この発明は、vA道9L迫のレールの横断外郭プレ状の
光学式汝j定の利点を保持しながら、こGらの既知の測
距方法および測定装置の欠点を解ン自することを自回と
する。この発明により100分のmmの精度をもって、
レール頭部の全外郭形状がその全周縁(レール頭部の転
動表面、縁部、および側部)にわたって測定することが
できる。
この発明による方法は、放射によってレールの縦軸線と
一つの角をなす平面形内に鉄道軌道のレール頭部の周縁
上に一つの映像を投影し、この映像を、前記映像の投影
面の外側に位置する若干方向から観察することから成る
この方法は、映像の一点が浮動原点を構成する特定点を
つくり、前記映像がこの浮動原点をそれぞれが含む部分
再生像を得るために一つの角度を形成する少くとも2つ
の方向をもって哉祭され、および映像の部分再生像の浮
動原点の像か里ね合わされ、および映像の前記部分再生
塚が映像が観察される角度に従う一つの角度を前記#勤
原点まわりに回転移動されることを特徴とする。
この方法により、レール頭部の横断外郭形状の完全かつ
正+= tX再生像が得られる。次いでこの頭部外郭形
状を基準外郭形状とこの動力の外郭形状を重ね合わせて
比較できる。
こnら2つの像の比較によって所望によって多くの側方
巌に対し、前記基準外郭形状に対する観察されたレール
頭部の偏差を測定できる。
この発明は、さらに特許請求の範囲第2項に述べる特徴
を含む装置に関する。
lIf’j図はこの発明による方法を略示しかつ装置の
一笑ね例を示す。
第1図は、レール2の頭部の局線上の照明映像1の投影
の概略を示す。この照明映像はレールのに帖腺と一つの
角をなしてLmする平面形状内に含まれるが、前記レー
ルのk 1I4Ii 祿と垂直或は垂直でないレールを
積置る方間の平面形内に所在することが好ましい。
この照明映像は、光線或は輻射によって得られた任斌の
映像によって厭換できる。その例として、赤外線、案外
線、超音波等か便用できる。
−変形として、映像1は、レールの邊@梅との1闇と同
碌に、相互間で一つの角を隻成する2つの平面形成は半
平面杉内に含まれる。照明映像1は、レールの頭部の転
がり表−上に特定点6を含む。
この神足点6は映像を反射する元機の局部的抹殺により
、別のh(を明源の重蛍取は彩跡の一部分により、或は
前記映像が2つの半平面形内に含まれるときbwの2つ
の油分の交走により得られるPa−9−□ の残余の部分より異る照明強度をもつ点である。
映像の郁。察は唯一1固のカメラ4と、レールの軸梅の
両側に配*されかつ相互間で角αをなす2つの跣5,6
を用いて作られるか、以は月180°−α=γをもって
照明映像の重複部分残寮を可能にする21固のカメラに
よってなされる。映鯨1のこれらのb分伐祭の形状およ
びそれらの相対位置は映像が硯祭されるすべての角度に
さらに匠石され、銑とレールの′に軸線とのl=1の角
β、およびカメラ4の光軸がレールの縦軸線に対してな
す角8およびさなどに左右される。これらの光学銭祭恒
直はそれぞipmiのを足点を再生する。
第6図は、この方法によって得られる2つのb公的再生
像1′、1″を示し、これらttlj、はそれぞれ恢稼
1の特定点或は浮動原点乙の映像6′、6“それぞれを
含む。
移動に際し、映像1の2つの部分再生像1′および1“
は、映像の特定点6の2つの映像3’、 3”が整合す
るように相互に向って移動される。移動後に得られた映
像を第4図に示す。映像1の正しい表−叫一 現を得るために、前記映像の2つの部分像1’、 1″
はざらにα祭角α、γのし数である角T(第6図および
第4図)から角少動され、これによってレールの頭部の
全形状が連続して丹生される(第5図)。
レール頭部のこの形状は、レール頭部の両側の下方点に
よって定まる基綴A’  B’を含み、その中点をO′
とする。0′を通り基mA’−B’と垂直な啜とレール
頭部形状との交点をC′とする。
基線A−BおよびA−Bの中点を通る圭匝腺0−aをも
つ比較感状に対するレール頭部の冥除の形状の1掃差を
定めるために、比較用フレ状と硯祭形状は点CとC′と
、および臓o −aとo’ −a’とを合致させて重畳
する。
この比較用形状は、もし同一の映像および成祭角α、β
、Σ、εが与えられれば基準形状となる映像に対応する
この比較を行う別の方法は、投影およびα余角β、盲、
、εを考慮して侍られた認祭投影(第5−)を変形して
、こnを基準形状と比較する方法である。
図示の例(弔6図)から、比較形状Rに苅し実際の形状
はその左方部において材料の喪失が見られ即ち負の偏走
g1およびその右半部において正の偏走〆に対応する材
料の増分が見られる。このプレ状の各魚に対し、この偏
差△は例えは極圧:1余或は平行座標を用いて表示でき
、これらの精機は前記レールの再成形工具のレールの置
型とこnにズラする圧力を制御するのに用いることがで
きる。
比較形状に対するレール頭部の実際形状の偏差を決定す
る別の方法は、これらの形状の2つの点A′およびAの
横座標を合致させ、かつこれら形状の点O′と0の縦座
標を合致させることによって、実際と比較の面形状を重
ねてレールの壁のh(111に対応するそれらの部分を
重ねて絢べる。
2つの妓祭方向間の角はレリえは200ないし120゜
を含むが3CPないし9M17)か好適である。これは
版損したレールの頭部;し状および光学装置のサイズ、
および所望の測定積度による。
2つの部分再生像を増幅するための光学および/または
電子式処理手段、即ちルシ祭万回の交点に対応する仮想
中心まわりにこれらの映像を回転しかつ映はの2つの像
の4靭原点の位置と合致させること力)既存の表直によ
って実施でさる。
鉄遣〜i、迫の横断形状のこの測定方法は、走行中の単
調を用いてこのプレ状を連続的に測定するのに週用でき
る。実際にに、秒IJえは元諒および銑とカメラ、或は
1メ数のカメラは妖道軌遺に沿って移動される車輌上に
装欝される。ゆえに、所定の時−」−」隔をもって測定
を繰り返せは、レールの辻ゎてする横断形状のサンプル
を得ることか耳口しである。
レールの局部欠陥にはIA物しないレールの&Jti形
状の測定を得るために、極めて短い時同間隔をもって+
1m次に数回の測定を行いそれらの形状の平均をとるこ
とができる。従ってこの形状は基準形状と比較される平
駒多状である。
ゆえに、次の順序に従って、レール頭部の横断プレ状の
測定を実際に実施することか期舵である。
1.5Qms、ごとに1つのプレ状を順次にば回測定し
、 一那−−− 2、次の250 m s、中に測定された形状の平均形
状か次められ、 3゜次の500 ms、中に得られた子馬形状が標準或
は垂準形状と比較されて、これらの形状h」の差異が決
定され、 4、次の4000 、8.中に、これらの測定粘朱を印
刷機に表示印給」する。
これにより、7.2 K m / hの走行iwFXに
対し10mごとに、取は72 K m / hの足行迷
度に刈し100mごとに平均形状に刈して光全な連続動
作か58θC9ごとに得られる。
印刷機上に侍られたグラフ蚊不の頂部に、レールの予め
足めた数の側万珠に沿ってとられた標準形状と測定形状
との田〕の偏差に関するデジタル情報を1与ることが当
然可能である。また、ビデオシステムによって瞬間的お
よび連続式目視制御を侍ることか可=1である。
よって、一つの特定点或は′#l動原忌はレールの表面
上に投影された映像上にノー成されること、およびこの
吠1ゑは同者間で一つの角を形成する2つ14− の方向から−AMされかつレールのat万同平面形の両
切に位置づけられるという争実によって、この測定刃、
去によりレールの債す丁形状の槓密なし出足をづセるこ
と〃1でさ、この動台、従来既知の方法を使ハ」シ1曽
なかったレールh都の表面の熟み目や強い変形か存在T
る勘合でもその側面およびその11求辺を桶密に測定で
さる。
この方法は、さらにレールのM 断je状が総体的に6
.λり足できるから僅めで興味がある。この方法は襖め
て1云通性に′酷み、νご祭万同を変更することによっ
てレールの雁慣の狸朗のし」鍬としてこのブレ吠の光学
7Il!1足を得ることに容勿に癒合できる。例えば、
実際に対称的に彦濱したレールに対しては銭祭方回は実
際にはレールの准万同対称十囲に対し対4ふであるか、
非対称的に踏潰した場合、例えは一方の輛に夾み目がF
y+壮するような場合には、刻み目のある側の、レール
の縦万回対称面に対する翫察万同の角度は、この平面と
他方のvt察力方向のfMjの容度よりも大きい。
上述の方法を実施する表置は、第7図ないし第9区に略
示されている。この装置は、車輌の支持台上に蝶査請脅
されたジヤツキ8により鉄迫車輌(−示せず)に箱合さ
れた測定支荷台7上に取り付けられ、このジヤツキ8を
用いてこの支持台を車輌に対して垂直方向に移動させて
これをレールから一足距離に支持台(測定台)7をKi
持するために輪ぶち付き4嘘9を介してレール2上にの
せることができる。
各レールに対し、測定台7はレール頭部の表向形状の測
定装置を担持し、該装置はレール2の擬則綴と垂直方向
に沿って2つの相反する万同の2つの光域11.11を
光射するレーザ10のような光諒を含む。
光通11は、第1倣動境12上にっン射されてレール2
の康4巌と一つの角をなす平面内に含まれる元のビーム
16をル或する。硯12の角食動捩l困αは、この九様
のビーム16がレール頭部の外側壁の毀囲δよびレール
頭部の転動次面の一部分上の弔1のい分し塚14をあら
れすように設足される。
鳳12は弾性羽、眼によって測定台Z上の撤勤に対して
取り付けられ、かつ同様に測定台Z上に取り付けられた
嵐にモータ15によって加派すれる。
同様の方法で、先勝11′は抛2元核ビーム17を、ン
或する第2 q=@誂16によって反射されるが、前記
ビーム17はビーム13と同一面内にあって、レール2
の頭部の内側壁の表面と転石入面の一部分上に第2部分
投影18を形成する。跳12,16の脈動は急退でかつ
同期されることが好ましい。
第1および第2部分映像14.18は重なり合わすに、
レール2の頭部表面の一部分19は光源を受けずに、こ
の都力・は2つの部分訳像14,18の浮動原点として
用いられる特定点を碑成する。
また把のk 7E(←」においては、これら2つの部分
訳像は部分的に重なり合ってざらに照度の尚い特定点を
つくる。
[714,18,19は相互面で一つの角をなす2つの
=21  (i47図にその一つのみを示す)によって
測定台7に固定tBだカメラ20によって観察される。
これらの疵はそれぞれ異る角度で17− 映像を見て、カメラ20にLぐ像14,18.19の一
部を反射し、映像のこれらのb分14.19および18
.19はそれぞれ前記映きの特定点19を言む。
この測定装置は、ざらに各鋭21によって反射された映
像の福分14,18.19をあられすカメラ20によっ
て送出された信号を処理する′−子装置を含み、このブ
ロック図を第9図に示す。
カメラ20によって送出された信号は、−万において映
像の両刀の部分再生像14.18にある不連続面19の
位置を次める計真婚2′2に、他方において2つの弁別
h 23 + 24に送られる。弁別器26は映像の部
分再生像の一方に関する信号のみを送出し、他方の弁〃
1」需24はこの次像の他方の部分再生像に関連する信
号のみを送出する。
計器器22および2つの弁別器23.24の出力はシフ
ター25の入力に接続されて移動し3作によって映像の
不連続面19の2つの再生像14゜18を軍ね合わせる
このシフ々−25の出力は、回路に送られ映塚−謁一 がIM’Mされる角度の関数である一つの角の、2つの
部分再生像14.18闇の相対角笈位を起させる。
シフター25の出力信号は、第4図に示す再生像に対応
するが、回路26の出力信号は弗5図の再生像に、便っ
てレール2の実際の形状に対応する。
回路26の出力信号は計算器27に迭られてレール形状
の基線h’−B′に至直な甲心標o’−c’を決める。
この計算器の27の出力信号は、比較器28に送られ、
ここにおいてメモリー29から基準外郭形状と前記外郭
形状の中心襟O−aの位置に関する清報を受ける。この
比較器は中心線O−aとo’−a’をこれらの巌の点C
とC′とともに1ね合わせて重ね合わぎれた実際と基準
の外郭形状の映像(第6図の映像)に対ルL1する信号
δよび7丁たはこれらの外郭形状間の偏走d、IZに対
応する1ぎ号を送量する。
北欧器28の国力はオツシロスコープおよび/または印
刷嶺60に送られて、例えは1981年6月26日付米
国特許出願第277.201号或は第004488.5
として公歪された欧州特許出願第80 107901.
5号に記載のような、基準外郭形状と実際の外郭形状と
の同の諸差のグラフ式或は数的表現それぞれの目視を可
能にさせる。
この篭子袈重の裡々の1路および要紫の実現に関しては
通常の炊猪を用いるものであるからその訃細な説明には
触れない。
レール頭部の外郭形状を測定する装置の他の実施例にお
いて、レールのこの鎖部の表面上の映像は、し1]えは
照明光線、汀外鉱、索外腺或は超音波のような他の板長
の光線などの放射源によって得られる。この光源諒はレ
ールを囲む祿形元巌取は湾曲光線で2つの獅子な光線ビ
ーム13.17を形成する2つの溝孔を含むマスクを含
む。映像の711J成は、反面においてそのq度が低く
、この手段の利点は構成が単純でかつ装置にかかる寅用
が低いことである。
映像が一つの平面に投射されると、上から見て、レール
の轍曙巌に対して垂直もしくは頌料した置板形状をもつ
これに反し、映像が2つの半平面に投屡されると、上方
から見て、破梅形状を示し、この場合、この源の回転点
は映像の浮動原点として用いることかでざる。
図示されていないがこの兜明にししてそれにも拘らず重
要である一変形冥嵐例においては、鋭21は用いずに、
映像の銃祭は2つのカメラを用いて行われ、その元軸は
それらのカメラ間の角度をなす。この1沃は、保9作業
と比較的頻繁な渭浄作栗を必要とする、装置の反射表面
の数を減する利点をもつ。
他の変形情造冥施例においては、鋭は封切レンズを従供
し得る光ファイバによってtmされる。
2つの部分映像の処理は前述の詰実施例と同じである。
基図面として測定台7のフレームを用いかつこの測定台
が2つのがU定装置を表備し各装置が鉄道wL迫の一つ
のレールとともに作動するとき、一方を他方に対し測定
された外郭形状を相対的に位置−社− づけかつ鉄道軌道のレールの転勤平面の傾きを発見する
ことかでざる。
【図面の簡単な説明】
第1−および第2図は、レール上に投射された勲明眠像
と前記映像の低力装置の上方および側方それぞれから見
た図、 第61は硯祭された際の照明映像の部分表示、第4図お
よび第5図は、レールの頭部の全外郭フレ状を示し、 第6図は、レールの頭部の実際の外郭フレ状と基¥外郭
形状との比較を示し、 第7図は、鉄道車輌によって引かれた搬送台上に取り付
けられたこの晃明による装置を示し、第8図は、第7図
の繰A −Aに沿ってとられた横断面図、 第9図は、しC察された映像の処理に用いられる電子表
−および実際のレールの頭部の外郭ブ多状と基準外郭形
状との比較を示すブロック線図を示す。 −中符号; 1・・捺明映憾   1′、1″・・節分丹生像一部一 2・・レール     6・・特定点 6′、6″・・像      4・・カメラ5.6・・
鏡      7・・支持台8・・ジヤツキ    9
・・車 輌 10・・レーザー   11.11’・・光 巌12・
・貌     13・・光 騙 14・・部分映像   15・・モータ16・・鏡  
   17・・光 線 18・・部分映像   19・・部分映像20.20’
・・カメラ 21・・鏡 22・・計算器    26・・弁別器24・・弁別器
    25・・シフター26・・回 路    27
・・計算器28・・比較器    29・・メモリー3
0・・印刷機           を示す。 23− 一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 り鉄迫軌厄のレール頭部の辰面上に放射により映像を投
    影し、次に前記映像を前記映像のり彩画の外側に位置す
    る若干数の点から威祭する鉄道軌道のレール頭部の横断
    外郭形状の測定方法において、映像の一点が浮動原点を
    つくるために符定され、前記映像が相互間で一つの角を
    ル或する少くとも2つの方向から訪祭されかつレールの
    縦軸巌を通過する垂直面の各側に位置されてそれぞれシ
    )浮動原点を含む前記映像の部分再生像を得、かつ映像
    の部分再生像の浮動原点の像が重ね合わされかつ前記部
    分再生像が浮動原点まわりに一方が他方に対し角運動さ
    れ、その角度は映像が観察される角度によることを特徴
    とするレールの横断ゲト郭彫状の測定方法。 2.11111定された外郭形状が比較外郭形状と比較
    されかつこれら2つの外郭形状間の偏差がグラフ式取は
    数字的形式で決定されることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 3、比較用外郭プレ状に対すると同様に測定された外郭
    形状の基線が決定され、該基線は実際レールおよび比較
    用レール頭部の側壁の下方点に対応するこれらのグ)扉
    形状の点を通過し、およびこれら基線と垂直でかつその
    中点を通る中心巌が各外郭形状に対して決定され、およ
    びそれらの各外郭形状と前記中心線の交点が決定される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の方法。 先測定された外郭形状が前記外郭形状の前記中心線を重
    ね合わせかつそれらのそれぞれの外郭麦秋とのそれらの
    交点を京ね合わせることにより比較用外郭形状と比較さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の方法
    。 5、測定された外郭形状が1jiJ記中心城のそれらの
    対応する外郭形状との前記交点の幌座標を合致させるこ
    とにより、および各外郭形状の内側壁の下方点に対j;
    6する各外郭形状の基朦の点の横■を合致ぎせることに
    より比較用外郭形状と比較されることを特徴とする特許
    請求の範囲第6項記載の方法。 6、レールの異る位置においてレールの2つ以上の外郭
    形状を運践測定し、次に測定された外郭形状の平均を求
    め、かつ測定された外郭形状のこの平均値が比較用外郭
    形状と比較されて平均の測定された外”NS形状と比較
    用外郭形状との間に存在する偏差のグラフ式或は数字的
    表現を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第5項のいずれか1項記載の方法。 7、映像がレールの縦方向@線と一つの角を形成する面
    内に投影されることを特徴とする特許請求の範囲上記各
    項のいずれか1項記載の方法。 a映像が相互間でかつレールの戦機と一つの角をなす2
    つの半平面上に投影されることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第6項のいずれか1項記載の方法。 9、光線源が光源であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 10鉄道軌道に沿って牽引される支持台上に取り付けら
    れレール頭部の全表面上に一つのしり像を投影する光線
    源およびぼり配役彩画の外側に位置する若干点から口T
    l記映像を坦j察する装置を含み、浮動原点を構成する
    投影された映像上に特定点を落成する装置を含み、映像
    を一余する装置が相互間でかつ映像の投影面と一つの角
    をなす少くとも2つの方図からα祭させ、前記銑察する
    装置かレールの禮■線を含む垂直面の各側に配置されか
    つ浮動原点の像をも含む映像の2つの部分再生像をつく
    り、さらに映像の部分再生像の前記浮動原点の像を足ね
    合わせる装置および映像が観察される角によって定まる
    角のこれらのbD分丹生像を回転移動してレール泉都の
    横断外郭ノー状全体を再形成する装置を含む一子装置を
    含む鉄道軌道の頭部の横断外郭形状の須U定装置。 L元様諒かレールの縦軸線と一つの角を形成する平面内
    に映像を投影することを特徴とする特許請求の範囲第1
    0項記載の装置。 込相互に傾斜しそれぞれが同一カメラにレールの部分再
    生像を反射する2つの鏡を有することを特徴とする特許
    請求の範囲第11項記載の装置。 泌ルールを観察しかつその先軸が相互間で一つの角を形
    成する2つのカメラを含むことを特徴とする特許請求の
    範囲第11項記載の装置。 14、t/−ルの部分再生像をとりかつこれらを1つ或
    は2つのカメラに伝達する2つの光ファイバを含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第11項記載の装置。 風光朦=が支持台に固定され、一つの平面内に含まれる
    2つの相反する方向の光線を発射するレーザによってつ
    くられ、および前記支持台上に取り付けられレーザ光源
    のそれぞれ1つを受は該光源をレール頭部の表面の一部
    分上に配向する2つの蓑動暁を含むことを特徴とする特
    許請求の範囲第11項ないし第14項のいずれか1項記
    載の装置。 1ffz’giの振幅が、映像の平面内に位置するレー
    ル頭片:Sの表面の一部分が光線を受けずかつ映像の残
    求部の照度よりも低い照度をもつ浮動原点を形成する特
    定点を燐酸するように定められることを特 5− 徴とする特許請求の範囲第15項記載の装置。 17、銃の孫を帰が、映塚の平曲形内に位置するレール
    頭部の表面の一部分が2つの跳から来る元機を受けて映
    像の残余部の照度よりも高い照度の浮動原点を形成する
    ように足められることヲ符徴とする特許請求の範囲第1
    5項記載の装置。
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