JPS60311A - 車輪のフラツト摩耗等の検出装置 - Google Patents

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】 本発明は、車軸のフラット摩耗等の検出装置に係り、さ
らに詳しくは鉄道車両用車輪に発生したフラット摩耗お
よび剥離を車両の走行中に検出する装置に関するもので
ある。

走行中の鉄道車両にブレーキをかけて該車両を停止させ
る場合において、該車輪に作用するブレーキ力が強すぎ
、車輪とレールの間の粘着限界力（粘着係数と輪重の積
）に比し過大となると、車輪の回転が停止されたまま車
両が進行するいわゆる滑走状態を生ずる。このとき該車
輪には踏面円周の接線に平行なフラット摩耗を生ずる。

また、踏面ブレーキによって加熱されて踏面表層組織が
脆くなって剥離を生ずることもある。このようにしてフ
ラット摩耗を生じた車輪がレール上を転動すると、フラ
ット摩耗部がレールに接する瞬間にレールに＊撃を与え
る。

その結果レールや枕木に損傷を与え、また車体に振動が
生じ乗客には不快感を与え、さらには鉄道沿線の住民に
対し不快な騒音、振動を与えて騒音、撮動公害といわれ
るような社会問題を惹起することになる。従って、この
ような車輪踏面の異常摩耗は、早期に発見し適宜処置を
施さねばならない。

このような車輪踏面のフラン１〜や剥離などの異常摩耗
を検出する装置としては従来からいくつかの方式が提案
されているが、その一つの方式として特公昭５３−３１
７３６号公報に開示−された車輪のフラット摩耗検知方
式がある。この従来方式は、レールの長手方向に、車輪
円周の１／２の長さと等しい距離を有する２つの測定区
間を、車輪円周の長さと等しい距離をおいて設定し、前
記各々の測定区間の両端に車輪検知器を、さらに該測定
区間の中央位置と両端に外接して振動検知素子をそれぞ
れ配置し、前記振動検知素子で検知されたフラン１〜摩
耗による衝撃振動の信号と車輪検知器の信号を処理装置
に導いてその衝撃振動が各々の検出素子に′到達する時
刻の差と、車軸検知器からの信号とでフランｌ−摩耗に
よる衝撃振動の発生位置の判定を行って、フラット摩耗
を有する車輪を検出し、さらに測定区間の中央に取り付
けた衝撃振動検知素子の信号によって、フラット摩耗の
大きさの判定を行ない２つの測定区間を加えて車輪全周
を測定するようになっている。

しかしながら、上記従来方式は、少なくとも６つの振動
検知素子、４つの車輪検知器が必要であるためそれら検
知素子等が高価につき、また、少なくとも３つの振動検
知素子の出力発生順序と、隣り合った２つの振動検知素
子の出力発生時刻を判断し、さらに２つの車輪検知器の
信号で測定区間に車輪が入っていることを判断してフラ
ット摩耗を有する車輪の判別を行なっているため極めて
複雑で高価な処理装置を要し、さらにまた検知素子等の
設置作業が煩瑣となるという難点があるほか、設定値と
は異なる車輪直径の車両に対しては測定不能範囲が生ず
るという大きな問題があった。

このような問題に対処すべく提案されたものとして特公
昭５６−６６９５号がある。この後者の従来装置は、レ
ールの長手方向に沿って非測定区間をはさんで、２つの
測定区間を設定し、前記測定区間において車軸のフラッ
ト摩耗による衝ａｍ動を検知するものにおいて、前記非
測定区間の長さを最小直径の車輪周にほぼ等しく設定し
、前記非測定区間と２つの測定区間を加えた全長を最大
直径の車輪周の２倍に設定してなるものである。

しかしながら、この後者の従来装置においては、車輪直
径が異なっても測定不能範囲を生ぜしめないという点で
は有効であるが、上記前者の従来方式にみられる難点は
そのまま残されており、またノイズの影響を受け易く誤
検出をし易いという欠点もある。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、簡単な構成で、フラットまたは剥離の存
在を確実に検出し得る車軸のフランｌ−摩耗等の検出装
置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、レールの長手方
向に沿って１つの車輪検知器と１つの衝撃振動検知素子
を一定の距離をおいてそれぞれ設置し、前記車輪検知器
と前記衝！’！据動検知素子の面出力信号を処理部に入
力し、前記処理部によって前記ＷＩ撃捩振動検知素子衝
撃振動信号の大きさおよび衝撃振動の連続する時間から
フラット摩耗の存在および剥離の存在を判定するととも
に前記車輪検知器の出力信号を処理してフラット摩耗ま
たは剥離が存在している車輪もしくは台車を特定するよ
うに構成したものである。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

第１図は１本発明の要部である車輪検知器と衝撃振動検
知素子（以下これらを総称して検知部という）のレール
上の配置栂成例を示す配置図である。

同図においてｌはいわゆるボギー車と称される鉄道車両
で、１車両につき前後２つの台車２（前台車２ａ、後台
車２ｂ）を有し、各台車２はそれぞれ２つずつの車ｆＰ
ｆ４３によって支えられており、その車＠３は、レール
４上を転動する。

５はレール４の長手方向に沿って設置された例えば投光
器と受光器とからなる光学センサ、あるいは磁気センサ
などの手段を用いた車輪検知器、６は車輪検知器５から
車両ｌにおける隣接車両の最短軸距離Ｉ５の１／２の距
離をおいてレールに設置された加速針などの衝撃振動検
知素子である。

第２図は、本発明の一実施例の回路構成を示すブロック
図である。

同図において、７は車輪検知器５の出力信号を波形整形
し且つ増幅する増幅器、８は列車の編成によって特定の
車輪例えば機関車の車輪によって発する車輪信号を除き
その他の車輪信号を出力側に接続された整形回路９に選
択的に印加するための列車選択回路、９は、列車選択口
ｒ８８より送出される車輪信号を受けて一定振幅の電圧
波形である台車信号と車両信号を生成する整形回路であ
って、車輪信号との関係は第３図に示す如くである。す
なわち本実施例の整形回路９は車輪が転動して車輪信号
が列車の先頭から順次３個発生して１台車となるように
、第１番１」の車輪信号によりＨ（ハイレベル）となり
第３番目の車軸信号によりＬ（ローレベル）となり、こ
の第３番目の車輪信号の発生時点より一定時間ｄだけ遅
れて再び１１となり第５ｆｆ目の車輪信号でＬとなり以
下同様にして車軸信号３個に対して１つの台車信号を生
成するとともにこのように形成された台車信号を２個受
けて１つの車両信号を生成するように回路構成されてい
る。ここで、車両の軸数は、偶数であるため、−列車の
最終台車が通過した時点では最終の台車信号は終結しな
いので、上記整形回路９は、各台車信号発生時点から一
定時間りだけ経過しても台車信号が終結しないとき自動
的に台車信号を終結せしめるように構成されている。

１０は、整形回路９からの信号を受けて台車削数を行な
うか車両計数を行なうかを適宜スイッチによって選択す
るための回路であって、例えば通常の長距離旅客列車お
よび電車の車両は第１図示の如くボギ一台車２台で支持
されしかも同一車種の編成とされるが、貨物列車では例
えばボギ一台車車両と２軸車とが混合した編成となる場
合が多い。従って、電車などを対象としたフラット摩耗
の検出においてはスイッチ操作により車両選択をして車
両信号を出力せしめ、一方貨車を対象とした同検出では
台車選択を行ない台車信号を出力せしめる方がフラン１
へ摩耗の生じている箇所を特定する上で都合がよい。１
１は上記車種選択回路１０によって選択され出力される
台車信号または車両信号を計数する組数回路である。

１２は増幅器で、衝撃振動検知素子６の出力、つまりレ
ールに加わる衝撃力によって生じた衝撃振動電圧を増幅
するものであり、１３は所定期間中のピーク値を保持す
るピークボールド回路であって、この例の場合、上記増
幅器１２および整形回路９の出力を入力として受けるよ
うに回路接続され、整形回路９から印加される台車信号
がＨである間すなわち、一台車が衝撃振動検知素子６の
上を通過する前後の間［（となる台車信号によって増幅
器１２から印加される衝撃振動振幅のピーク値を保持す
るように構成されている。、１４および１５は、それぞ
れピークホールド回路１３の出力を受け、その出力信号
を所定の基準値と比較するそれぞれ比較器であり、この
例の場合、一方の比較器１４は、フラン１−の大きさが
大相当（例えば、フラン１〜の長さが約５０ｍｍ位を想
定）以上の衝撃振動が発生したときに動作して出力信号
が現れるように調整され、他方の比較器１５は、フラッ
トの大きさが小相当（例えばフラットの長さが約２０Ｉ
ＩＩＩ１１位を想定）以上の場合に動作し出力信号が現
れるように調整されている。１６は選・折回路で、比較
器１４および１５の出力をともに受け、その両方から出
力信号を受けたとき、すなわちフラットの大きさが大相
当の場合は比較器１４の出力を優先して送出し、比較器
１５のみから出力信号を受けたとき、すなわちフラン１
−の大きさが小相当の場合には比較器１５の出力信号を
送出し、比較器１４および１５の出力がともに所定値以
下すなわち、フラットの長さが小相当に満たない場合に
は出力信号を送出しないように回路構成されている。

１７は、増幅器１２によって増幅された衝撃撮動信号を
受け、その信号のうち振幅が小さくて短かい間隔で繰り
返し連続して現れる信号すなわち車軸踏面に生じている
剥離が原因で生じる信号を積分し電圧に変換する積分器
、１８はこの積分器１７および整形回路９の出力をとも
に受け、その整形回路９から印加される台車信号で制御
されその台車信号がＨである間、すなわち一台車が衝撃
振動検知素子６の上を通過する前後の間における積分器
１７の出力電圧のピーク値を保持するピークホールド回
路、１９はピークホールド回路１８で保持された電圧値
と、予め車両速度と剥離長さとによって決められた所定
電圧値とを比較する比較器である。

２０はゲート回路で、その入力端に計数回路１１、選択
回路１６および比較器１９の出力端がそれぞれ接続され
ており、選択回路１６または比較器１９の信号が存在す
るとき、その時点における台車順位数値または車両順位
数値および前台車あるいは後台車の信号をその出力端に
接続されたプリンタ２１へ印加すると同時に車輪踏面の
異常摩耗の状態に対応した信号すなわち選択回路１６ま
たは比較器１９の信号をもプリンタ２１へ導くように回
路構成されている。

プリンタ２１はゲート回路２０から印加される信号に基
づき台車順位ま九は車両順位および前後台車別記号とさ
らに車輪踏面のフラットの大小または剥離に対応した記
号をプリントアウトするものである。

なお、ここで便宜上車輪検知器５および衝撃振動検知素
子６を検知部Ｓ、増幅器７がらゲート回路２０までを処
理部Ｒ、プリンタ２１を出力部０と称することとする。

次に、上記結成よりなる実施例の動作につき説明する。

第１図において、左方より右方に向って進行する列車に
おける、先頭車両ｌの車輪３が検知部Ｓの１つである車
輪検知器５に到達すると、その車輪検知器５の信号によ
って増幅器７より第３図（ａ）に示す如く幅狭の矩形波
状の信号が出力され、さらに車両ｌが進行し２番目の車
＠３が車軸検知器５に到達すると同様にして車輪信号が
生成され、これで°−重車両前台車２ａに支えられた２
つの車軸３が該検知器５を通過したことになる。このよ
うにして増幅器７から第３図（ａ）に示すような車輪信
号が次々と生成さｉシこれが列車選択回路８へ印加され
ると、この列車選択回路８において、予め設定されたと
ころに従い例えば、編成車両がボギー車両である場合は
、全ての車両の車軸信号が整形回路９へと送出されるが
、例えば貨物列車では機関軍事＠（６＠または８＠）分
を除いた車輪信号が整形回路９へと送出される。この列
車選択回路８を用いるのは、フラット摩耗検出時と車両
検修時において、車両編成が異なるため、フラット摩耗
の生じた車両を特定する場合に不都合があるからである
。すなわち、台車信号は先頭車両から順に生成される訳
であるが、例えば、長距離旅客列車および貨物列車では
機関車に牽引されており、従って先頭の機関車車軸によ
っても車輪信号を生じまた台車信号を生ずる。しかし車
両検修時点においては機関車は切離されているので計数
された台車順位は狂うことになり、フラン１〜などの補
修処置を行なう場合に不都合である。そのため、検出部
Ｓの設置箇所によっては機関車車輪を除いた検修対象車
両のみの台車計数または車両計数をする必要がある。そ
こで、本実施例の列車選択回路８では、列車の先頭から
機関車の車輪分の車輪信号を整形回路９に送出せず、そ
の後の車軸信号だけを整形回路９に印加するようにした
ものである。このように機関車車軸を除去する力しない
かは検出部Ｓの設置された線区によって適宜列車選択回
路８のスイッチなどにより設定される。この列車選択回
路８の出力信号は、第３図（、）に示す如くであり、こ
の車輪信号に基づき、整形回路９で第３図（ｂ）に示す
如き一定振幅の電圧波形である台車信号と同図（ｃ）に
示す如き車両信号が形成される。これら台車信号および
車両信号はともに車種選択回路ＩＯに印加されるが、こ
こで列車編成に応じて、いずれか一方の信号のみを次の
計数回路１１に導くようスイッチ等の手段により選択さ
れる。すなわち、上述したように例えば列車編成が、貨
物列車の場合台車選択が行なわれ、また、長距離列車お
よび電車の場合車両選択が行なわれ、これによって、台
車信号または車両信号のいずれかが計数回路１１へ印加
される。

一方、衝撃振動検知素子６により検出された衝撃振動信
号（フラット信号）は、増幅器１２により増幅されピー
クホールド回路１３に導かれる。このピークホールド回
路１３では、整形回路９より入力される台車信号がＨで
ある間、すなわち、一台車が衝撃振動検知素子３の上を
通過する前後の間■４となる台車信号によって衝撃振幅
のピーク値を保持し、次の比較器１４゜１５に上記ピー
ク値を印加する。比較器１４でフラットの程度が大であ
るか否か、比較器１５でフラットの程度が小であるか否
かが判別され、フラットが大の場合、比較器１４と１５
の出力に同時に信号が現れ、フラット小の場合、比較器
１５の出力に信号が現れる。これら比較器１４．１５の
出力を受ける選択回路１６では、比較器１４．１５から
ともに出力信号が与えられたとき比較器１４の出力を優
先させて出力するように動作する。すなわち、フラン］
−の大きさ大、または小相当の信号をゲート回路２０へ
と送出する。

さらに、衝撃振動検知素子６では、車輪踏面に生じてい
る剥離の影響によって生ずる振動振幅が小さく短かい間
隔で繰り返し連続して現れる衝撃振動をも検知する。こ
の検知素子６によって検知された衝撃振動信号は、上述
した比較器１５では振幅レベルが低いため捕捉されない
が、積分器１７によってＦ１１３振動の連続している時
間が電圧に変換される。この積分器１７の出力電圧は、
やはり整形回路９で生成された台車信号に基づきピーク
ホールド回Ｌ１８１８によってボールドされ、車両速度
）剥離長さとによって予め決められた電圧に達すると、
比較器１９がら出力信号が現れ、この出力信号はゲート
回路２゜に印加される。

上述のようにして計数回路１１、選択回路１６および比
較器１９により生成された各出力信号は、ゲート回路２
０に印加され、このグー１−回路２０に対し１選択回路
１６または比較器１９からの信号が入力されると、この
グー１−回路２０は、その時点における台車順位数値ま
たは車両順位数値および前台車あるいは後台車の信号を
プリンタ２１へ導き、同時に車輪踏面の異常摩耗の状態
に対応した信号、すなわち、選択回路１６からのフラン
１−信号、比較器１９がらの剥離信号をもプリンタ２１
へ導く。そして、プリンタ２１によって台車順位または
車両順位および前後台車別記号、さらに車輪踏面のフラ
ン］・の大小または剥離に対応した記号をプリン１アウ
トする。

上述の如く、被測定車両がレール４の測定位置を通過途
中に、車輪踏面にフラン１−および剥離などの異常摩耗
を生じた車輪が通過して笥〒をレール４に与えたとき、
プリンタ２１は、踏面に異常摩耗を生じた車輪のある台
車位置（または車両）と異常摩耗の情況をプリン１ヘア
ウ１へするので、その結果に従って当該車軸を切削、研
磨、交換等適宜処置を行なうことができる。

なお、本発明は、上述し且つ図面に示した実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜
変形実施が可能である。

例えば、時計機構をイ］加し１年月日時分秒、等の時刻
信号をゲート回路２０に印加せしめるように構成しても
よい。

また、上述の計数回路、比較器等は低位のいわゆるマイ
クロコンピュータに置換することも可能である。

上述したところから明らかなように木実施例によれば、
車輪検知器５および衝撃振動検９に＋素子６を名１個用
いるだけでよいので、従来の方式に比べ検知部Ｓの構成
が簡単でその分設置作業が簡易となり、価格を低廉化で
きる。

また車輪検知器５を１個とすることによって、いかなる
設置線区でも、どのような車種に対しても列車選択回路
８および／または車種選択回路１０のスイッチを切換操
作するだけで、対応することができる。従って、従来装
置のように車輪検知器を複数個用いると、被測定車両の
車種が変ったとき車軸信号パターンが変り１台車判別を
するために高級処理機能が必要となるが、本発明のよう
な検出部の配置によ］ｔば、処理ｒ；１；が単純な回路
構成にできこの点でも従来の装置に比べ価格の低度ｆヒ
を実現できる。

以上詳述したように本発明によれば、構成が簡単でフラ
ット摩耗および／または剥離の存在を確実に検出し得る
安価な車輪のフラソｌ−ｍ粍等の検出装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車＠検知器と衝撃振動検知素子の
配置例を示す配置図、第２図は本発明の一実施例の回路
構成を示すブロック図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は第２図
実施例により得られる波形図で、同図（ａ）は車軸信号
、同図（ｂ）は台車信号、同図（Ｃ）は車両信号の波形
をそれぞＪＬ示す。 １・・・・・・鉄道車両、　２・・・・・・台車、３・
・・・・・車輪、　４・・・・・・レール、５・・・・
・・車輪検知器、　６・・・・・・衝撃振動検知素子、
７．１２・・・増幅器、　８・・・・・・列車選択回路
、９・・・・・整形回路、ＩＯ・・・・・・車種選択回
路、１１・・・・・・計数回路、 １３．１８・・・・・・ピークホールド回路、１４．１
５．１９・・・・・・比較器、１６・・・・・選択回路
、１７　・・・債分冊、２０・・・・・・ゲート回路、
２１・・・・・・プリンタ。 特許出願人　日本国有鉄道

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　レールの長手方向番二沿って１つの車輪検知器
   と１つの衝撃振動検知素子を一定の距離をおいてそれぞ
   れ設置し、前記車軸検知器と前記衝撃振動検知素子の両
   出力信号を処理部に入力し、前記処理部によって前記衝
   撃振動検知素子のＦ［振動信号の大きさおよび衝撃振動
   の連続する時間からフラット摩耗の存在および剥離の存
   在を判定するとともに前記車輪検知器の出力信号を処理
   してフラット摩耗または剥離が存在している車輪もしく
   は台車を特定するように構成したことを特徴とする車輪
   のフラット摩耗等の検出装置。
2. （２）前記車輪検知器と衝撃振動検知素子とのレール上
   の距離を、隣接車両間の最短軸距離の１／２に設定して
   成る特許請求の範囲第１項記載の車輪のフラット摩耗等
   の検出装置。