JPS5834604B2 - レ−ル頭頂面の凹凸削正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はロングレールにおける継目鼎接部の落込み等、
レール頭頂面の凹凸削正装置に関するものである。

レール頭頂面の凹凸は騒音、振動の発生の大きな素因と
なシ、捷たレールその他の軌道材料に衝撃や撓みを与え
て、レールの破損など軌道材料の寿命の短縮につながる
。

またレール頭頂面の凹凸は振動と波長を異にする多数の
正弦波変化の集合として近似でき、これから上記の如き
障害の発生に関連する車輪にかかる重量即ち輪重の変化
は、凸凸部の振幅に比例し、波長の２乗、走行速度の２
乗に比例する。

従って列車の走行速度の上昇に伴い輪重の変化従って上
下加速度は犬となって、騒音振動などの発生は犬となる
。

そこで近時においては容接によるレールの長尺化所謂ロ
ングレール化を図って、騒音などの発生原因の大きな一
つである継目の減少を図ることが普及しつつある。

しかし通常新幹線と呼ばれる高速鉄道、即ち常時２００
Ｋｍ／ｈ以上の高速走行を行うものでは、従来の走行速
度では殆ど問題とならないような継目容接部の落込み、
例えば０．５〜１．５朋程度の落込み、更にはレール頭
頂面に存在する波長数１０ｍｍ＋全振幅（山の頂上から
容重で）０．２〜Ｑ、 ５ ｍｍ程度の波状摩耗さえも
無視できなくなる。

従って単にロングレール化したのみでは不十分であり、
このようなレール頭頂面の凹凸を除去しない限り、騒音
振動、更には軌道保守量の大幅な増大をもたらす結果と
なる。

従ってこのような凹凸が問題となるような軌道において
は、従来から以下に説明するような方法を用いて平滑化
に努めているが、未だその要求を十分溝たす１でには至
っていない。

例えばその一つは凹部に落射による盛金を行ったのち、
砥石により平滑化する方法である。

また第２の方法は台車に装着でれた砥石をレールの頭頂
面上に押しあてながら移動させると同時に、この移動と
関連して送りねじなどの機構によシ、レール頭頂面に対
する砥石の切込量を人為的に調節して、例えば醇接部の
前後適当な長さに亘ってレール頭頂面を削り、貯液部前
後のレール頭頂面と落込部とが、緩やかな曲線を画いて
つながるように削正する方法である。

しかしこれらの方法は人為的操作に頼るものであるため
、所望の仕上り精度を得ることが難かしいばかりでなく
、短時間で研削を行おうとして単位時間当りの砥石の切
込量を多くすると、摩擦熱によシレールの焼入れ状態を
招いて強度を低下するおそれがある。

従っておのずから砥石の切込量を少なくせざるを得ない
ため、作業の迅速性に欠けるとこととなり、これらの方
法は短かい列車運転間隔内において能率的な作業を行わ
なければならない軌道作業にとって不利である。

従ってそのすみやかな改善が必要である。

そこで上記の如き要求を満足する削正方法について研究
がなされ、例えば以下に説明する方法が提案てれた（特
願昭５２−１２６４６４号参照）。

この方法は上記したようにレール頭頂面の凹凸が、振幅
、波長の異なる正弦波変化の集合として近似できること
から、例えば第１図ａ中に示すようにレール頭頂面に凹
部Ｗがあった場合、その最犬落込部Ｗの前後の適当な長
さに亘って、図中実線曲線のように落込をなくす如く正
弦波状に削正すれば、はぼその目的を達成しうるとする
考えにもとづいてなされたものである。

即ちこの方法はテコクランク機構のような純機械的な方
法を用いてフライスカッタのような切削工具を正弦波曲
線状に変位させるようにし、筐たテコクランク機構の調
整によシ、第１図ａ中の破線曲線のように削正正弦波曲
線の振幅、波長などを落込部の深さなどに応じて調整で
きるようにして削正を行う方法である。

この方法によればスイッチを投入するのみで削正を行う
ことができ、しかもフライスカッタを用いるので砥石に
比べて切込量を遥かに犬きぐでき、作業の迅速性を向上
できる。

しかし削正は正弦波状に限定される。

従って第１図すに示すように、この方法による削正曲線
■１ と削正されないレール頭頂面の凹凸曲線■２
とが滑らかにつながれば問題はないが、実際にはレール
頭頂面の凹凸は千差万別であるため、必らず渭らかにつ
ながるとは限らず、例えば第１図ａ中の実線曲線のよう
に、切削開始点および終了点ａ＋ｂにおいて平滑でない
部分を生じ易い難点がある。

本発明は上記の如き従来方法の諸欠点の除去を目的とし
てなされたものである。

本発明においては第３図中に示すＡ曲線のように、レー
ル頭頂面における凹凸の深宮の変化、例えば落込部の深
さの変化を、その前後適当な長官に亘って実測したのち
、これから落込部の形状例えば深さ、波長、測定開始点
と終了点付近の勾配などを考慮して、第３図中の８曲線
のような最適削正曲線を想定して、この曲線を形成する
深さの情報を記憶させ、その読出内容によりフライスカ
ッタのような切削工具を、上記最適削正曲線に沿って移
動するように数は制御して、迅速かつ高い仕上り精度で
満足すべき平滑化を行いうるようにしたものである。

次に図面を用いてその詳細を説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す制御系統図で、レール
頭頂面の実測長を２５００ｍｍ、実測間隔を４關とした
場合を例にとって、継目醇接部の削正について説明する
。

第２図において１は台車で、削正に必要な以下に説明す
る一連の装置が積載される。

２はその走行車輪、３はレールで、この台車１は継目酵
接部に位置したとき、図示しないチャック機構を用いて
レール３上に固定される。

４は、Ｘ軸モータ、５は送りねじ軸、６は凹凸深さ測定
機、カッタなどの装着ヘッド、７は凹凸深さ測定機例え
ばマグネスケール形の測長機で、測長範囲０””’２５
ｍｍ、分解能０．０１ｍｍ程度のものが使用される。

８はカッタ例えばフライスカッタ、９はそのＹ軸モータ
、１０はＸ軸駆動モータの制御器で、凹凸深さ測定機７
およびカッタ８は、制御器１０により駆動を制御される
Ｘ軸モータ４により、送りねじ軸５および装着ヘッド６
を介して、第３図のＸｌ 点から左方向に例えば２００
０ｍｍ／分程度の速さで、２５００ｍｍだけＸ５点１で
移動しうるように形成される。

オた測深を終ってヘッド６を原位置に復帰させて切削を
開始するとき、測深開始点Ｘ１ と切削開始点とが一
致するように、凹凸深さ測定機７とカッタ８の設置間隔
△Ｘだけカンタ８が左方向に自動補正されて停止し、こ
れから７ライスカツタが２５００ｍｍだけＸ軸方向に移
動しうるように形成される。

普た深さ測定機７は測定時測定子の先端がレール頭頂面
に接するように作られ、レール頭頂面の凹凸により生じ
た測定子の上下動に比例して、第３図のＡ曲線のような
電気的出力を送出する。

１１はＸ軸位置検出器例えばロータリーエンコーダで、
Ｘ軸駆動モータ４の回転と連動してモータの駆動開始点
、即ち測深開始点Ｘ１ から深さ測定機７が４ｍｍ移動
する毎にＸ軸同期パルスｐ１ を送出する。

１２はＸ−Ｙレコーダで、上期Ｘ軸同期パルスｐ１ か
ら作られたＸ軸信号ｐ２ と、後記する第１メモリ装
置１５から読出された深さ測定機７の出力即ちＹ軸信号
ｐとにより、測深区間２５００ｍｍにおけるレール頭頂
面の凹凸の深さの変化を記録する。

１３はＹ軸方向制御回路で、このうち１４は第１アナロ
グ・デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と称す。

）で深さ測定機７の出力をＮビットのデジタル信号Ｐ４
に変換する。

１５は第１メモリ装置で、測定長２５００ｍｍ、移動間
隔４間に対応して ２５００／４二６２５のアドレスを有し、上記Ａ／Ｄ変
換器１４からのデジタル信号Ｐ４が書込筐れる。

１６は入力設定器で、例えば打込キーボードと信号発生
器およびメモリ装置などにより形成され、Ｘ−Ｙレコー
ダ１２の記録、例えば第３図中のＡ曲線に示す凹凸状況
の実測記録から落込部の深で、波長、測深開始点と終了
点付近における勾配などを考慮して想定した第３図の最
適削正曲線Ｂを通過する５点の深さ情報、即ち測深開始
点（Ｘｌ、Ｙ、）、終了点（Ｘ５．Ｙ５ ）最大落込点
（Ｘ３．Ｙ３ ）、最大落込点と測深開始点および終了
点間における２点（Ｘ２．Ｙ２ ）および（Ｘ、、Ｙ４
）の計５点の座標がキーボードにより打込みが終ったと
き打込み完了キーにより読出されて、次に述べる演算回
路に加えられる。

１７は演算回路で、上記設定器１６により入力された５
点を通る４次式、即ち Ｙ（Ｘ）＝ａＸ’＋ｂＸ”＋ｃＸ２＋ｄＸ＋ｅを求める
ための５元連立方程式の演算を行い、先う係数ａｓ ｂ
、Ｃｙ ａ、ｅを求める。

即ち今５点の座標を上記のように（ｘｌ、ｙｌ ）（ｘ
２．Ｙ２）（Ｘ３．Ｙ３）（Ｘ４．Ｙ４）（Ｘ５．Ｙ５
）としたとき、 を演算して、上記５点の設定点を通る４次式を決定する
係数ａ＋ ｂｅ Ｃｓ ｄ＋ ｅを求める。

そして次にこれらの係数から、６２５の測深点における
それぞれの深さＹＰ を演算する。

１８は第２メモリ装置で、上記６２５の測深点における
ＹＰの演算直が６２５のアドレスに書込１れる。

１９は検算回路で、上記演算およびその結果の第２メモ
リ装置１８への書込みが終ったとき送出される信号Ｐ５
により読出しが開始されるようにした第１および第２メ
モリ装置１５と１８の読出内容、即ち６２５点のそれぞ
れの実測深さの情報信号ｙＰと、最適削正曲線により与
えられた６２５点の深さ情報信号Ｙｐ との間に常に
例えば の条件が成立するか否かを検算し、条件が成立しないと
きには削り残しや削り過ぎが出るものとして、修正要求
信号ｐ。

を送出して操作者に報知する。

そして上記人力設定器１６への設定人力の修正をうなが
して、再び演算回路１７による演算を行わせ、修正され
たＹｐ の１直を第２メモリ装置１８に残す。

そして修正要求信号Ｐ６ の送出がなくなり、削正作業
の開始が可能となったとき、第２メモリ装置１８の書込
内容は、Ｘ軸駆動モータ４の回転と共に、Ｘ軸位置検出
器１１から送出されるＸ軸同期パルスＰ１ をアドレス
信号トシテ読出されて、上記フライスカッタ８のＹ軸駆
動モータ９に加えられる。

次に本発明による削正手順について説明する。

台車１を移動して凹凸法官測定機７の測深開始点と終了
点の中間に継目溶接部が位置するように台車１をレール
３上に固定する。

しかるのち深さ測定機７の測定子をレール頭頂面上に接
して、制御器１０によりＸ軸駆動モータ４を始動して、
深さ測定機７をＸ軸方向に移動させる。

そし、てその測深結果ｙ（Ｘ）を第１メモリ装置１５に
記憶づせる。

次に操作者はこの内容を読出してＸ−Ｙレコーダ１２に
記録させたのち、この記録紙上に最適削正曲線を想定し
、これから想定最適削正曲線上の５点の座標を求め、こ
れを人力設定器１６に設定する。

そして演算回路１７などによる演算結果を第２メモリ装
置１８への記憶が終ったとき、再び制御器１０によ、！
ｌ）Ｙ軸駆動モータ４を始動して、 ｊフライスカッタ
８をＸ軸方向に移動させる。

するとこれと関連して第２メモリ装置１８の書込内容が
読出されて、これが移動長４ＷＬｒ／Ｌ毎にＹ軸駆動モ
ータ９に加えられ、第４図中に示すように最適削正曲線
Ｂを階段状に做てカッタ８による切削が行われる。

そして削正を終ったとき再び測長機７をＸ軸駆動モータ
４によりＸ軸方向に移動して削正後の測深を行い、その
結果をＸ−Ｙレコーダ１２に記録させる。

そして削正状況を検測し、その結果が良好であれば台車
１を移動して次の削正を行こい、不満足であれば上記と
同一要領により再削正を行う。

以上のように本発明では、設定てれた最適削正曲線にも
とづき、切込量を多くとれるフライスカッタにより自動
的に削正が行われる。

従って従来ニの砥石を用いる方法、テコクランク機構を
用いて正弦波状の削正を行うものに比べて満足すべき平
滑度をもつ精度の高い削正を迅速に行うことができる。

実験によれば２５００ｍｍの削正に要する時間を１０〜
１５分以内とすることができた。

なお、以上の説明においては最適削正曲線上の定点を５
点とし、この各点を通る曲線を４次曲線により近似でせ
るようにしたが、これは実験の結果４次曲線でも十分実
用に供しうろことが確かめられたことからとられたもの
で、設定が面倒となることをいとわないのであれば、５
点以上の設定点を求めて４次式より高次の曲線で近似窟
せれば、なお正確な結果が得られる。

また以上では測深間隔を４１ｎ１ｒｔ、従って切削間隔
を４＋ｕｔとしたがこれが小さければ小さい程切削され
たレール頭頂面の平滑度の向上が行われることは云う１
でもないところであり、実際には１ｍπ間隔程度とする
のがよい。

また以上では凹凸深さ測定機の測深結果をＸ−Ｙレコー
ダによって記録するようにしたが、タイツライタにより
プリントアップし、これとＸ−Ｙレコーダによる記録と
を参照して設定入力を求めるようにしてもよい。

また例えば第２図中に１点鎖線で示すように、第２メモ
リ装置１８の出力即ち最適削正曲線の情報をＸ−Ｙレコ
ーダに記録させるようにして、例えばそのチェックに供
するようにしてもよい。

また事前測深、事後測深、最適削正曲線を、それぞれ別
個のＸ−Ｙレコーダなどの記録器にそれぞれ独立に記録
するようにして、記録の混乱などを防ぐようにすること
ができる。

また以上の実施例では凹部の削正について飼示したが、
本発明によれば凹部のみでなく凸部！たは凸部と凹部を
もつ場合にも、最適削正曲線の想定により削正を行える
ことは云う昔でもなく明らかである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば迅速か
つ高い精度で、平滑度の高いレール継目牌接部等のレー
ル頭頂面の凹凸部の削正を行えるもので、実用上の効果
は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法による削正状況の説明図、第２図は本
発明の一実施例系統図、第３図は測深曲線および最適削
正曲線の設定要領の説明図、第４図は削正状況の説明図
である。 ７・・・・・・凹凸深さ測定機、８・・・・・・カッタ
、１７・・・・・・演算回路、１８・・・・・・メモリ
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レール頭頂面上を移動して、レール頭頂面の局部的
   な凹凸状況をその前後の所要長に亘って測定して、長づ
   と深さの関係として図形化する凹凸深さ測定機およびＸ
   −Ｙプロッタと、Ｘ−Ｙプロッタによる図形上に策定さ
   れた非切削部と切削部とが清らかに連なって局部的に凹
   凸を取除く最適削正曲線の少なくとも始点、最犬落込点
   、終点と最犬落込点と始点および終点間の中間点のＸ−
   Ｙ座標が入力されて、上記最適削正曲線を表わす多次式
   を演算すると同時に、これから新しい振動源を作らない
   ように最適削正曲線の長さ方向を短かい間隔で分割した
   各点におけるｘ−ｙ切削座標情報を演算記憶する装置と
   、演算記憶装置の読出出力によりレール頭頂上を移動す
   ると同時に、カッターの切込み量が制御される数［直制
   御切削装置と、これらの装置を載置したレール上への固
   定装置を備えた台車とよりなり、これを切削点を挾むレ
   ール上に固定して凹凸状況を実測して最適削正曲線を設
   定したのち、これにもとづく切削情報の演算結果により
   数置制御切削装置を制御して、最適削正曲線に沿って切
   削を行うようにしたこと４特徴とするレール頭頂面の凹
   凸削正装置。