JPS62156510A - レ−ルの頭頂面の波状摩耗検測方法およびその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、鉄道線路のレール上を走行しながら、レール
の頭頂面の波状摩耗を連続的に検測づるレールの頭頂面
の波状摩耗検測方法Ｊ３よびその装「７に関するもので
ある。

（従来の技術） 鉄道線路のレールの頭頂面には、レール上を走行する車
両の車輪との間の摩擦等により、レールの頭頂面の長手
方向に波状に凹凸をデする波状摩耗が発生し、この波状
摩耗が進行すると、車両が通過するごとに、車両、軌道
Ｊ３　Ｊ、び路盤に激しい振動や衝撃を与え、乗客の乗
心地を悪化するとともに、軌道や路盤の破壊を促進し、
また騒音を発生して、鉄ｊ１″：ｉ沿線に騒音公害を惹
起づる等の不都合を生ずる。従って、上記のような事態
が発生する前に、レールの頭頂面に発生した波状１？耗
を検測して、必要の場合にはレール頭部前１■中簀を使
用して、その波状摩耗を除去しくｒければならない。

このレールの頭Ｉｎ面に発生した波状摩耗を検測する従
来の技術としては、例えば特開ＩＭ（５１−１１４１５
１；”ｒ公報に示されているように、レールの転勤面に
沿ってフィーラを移動させ、転勤面に直交するフィーラ
の運動をフィーラに接続された力１１律度Ｓ１に伝達し
て電圧に変換し、この電圧を増幅し、その速度に従って
濾波し、２回積分して整流し、この整流された曲線をそ
の速度に従って包絡して包絡曲線を求め、この包絡曲線
よりレールの波状摩耗の連続移動平均１直を求めこれを
記録する、レールの転勤面の波状１？耗の測定と記録方
法ならびにその装置がある。また、特開昭５２−７５４
５９号公報に示されているように、前後に車輪、車軸を
有し、レール上を移動可能な台秤に、剛性を有し、台枠
の長手方向に所要の長さを有り−るスキッドを７？守自
在に設け、このスキッド上に検出器（機械的なものまた
は電気的なもののいずれでもよく、またそのタイプとし
て接触式、非１ａ触式のいずれでもよい）を取付け、ス
キッドの一面がレール踏面９良手方向に対して平Ｉｕ状
に圧接するようにして、台枠を押してスキッドをレール
踏面に沿ってｌ８動移動させると、検出器もスキッドと
とｂに移動し、検出器によりレール踏面の凹凸状態が検
出されて記録器に送られ、記録紙に記録される、レール
踏面の測定装置等がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の特開５１−１１４１５１号公報に
おいては、レールの転勤面に治ってフィーラを移動ざぜ
る車両の前後の車輪が、レールの転勤面の摩耗による凹
凸状態や車輪の偏心等により、中輪が」−下方向に変動
すると、フィーラム上下方向に変動し、測定誤差を生ず
る。？ｌなわも、第７図に示すように、前車輪１の中心
と後申輪２の中心を結ぶ中心線がレールの転勤面の長手
方向に平行な標準位置から、前車輪１が下方にＦｌ、後
車輸２が下方にＦ２だけ変動すると、フィーラが前後中
輪の軸距りの中心点Ｍに取付けられている場合、フィー
ラの測定誤差α１は、α１＝（Ｆ１千Ｆ２）÷２となる
。この場合、前車輪１が上りにＦ　ｌ！；車輪２が」二
方にＦ２だ１ノ変動しても、その測定へτ；差はα１に
等しくなる。

また、前車輪１と後車輸２が上下に反対り向に、標’ｌ
ｊ　Ｉ立７７からそれぞねＦ、Ｆ２変動すると、フイー
ラの測定誤差α　【よ、α２　＝ｌ　　（Ｆｌ−Ｆ２）
÷２１となり、Ｆ　　＝Ｆ２のときα２＝ｏとなる。

従って、Ｆ１＝Ｏ−，０，３ｍｍ、　Ｆ２　＝　Ｏ〜０
．３ｍｍどすると、α１　＝　Ｏ〜０．３ｍｍ、ａ２＝
Ｏ〜０．１５ｍｍとなる。

また、上記の特開５２−７５４５９号公報においては、
レール踏面の１７耗の凹凸状態にＪ、っては、長さしの
スキッド３をレール踏面に沿って圧接しようとしても、
第８図に示づように、一端（よレール踏面に圧接される
が、他端は１：だけ上方に変動して、スキッド３が傾斜
し、検出器がスキッド３の中心点Ｍに取付ｔ）られてい
る場合、検出器の測定誤差αは、α＝Ｆ÷２となる。従
って、Ｆ＝０〜０．３ｍｒｎとすると、α−０〜０１５
閣となる。

一般に、波状摩耗はできるだけ甲明にこれを検出して除
去することが必要であるが、通常は、波状摩耗の波高が
約０．３馴になると、これを削正することが行われてい
る。しかし、波高が約０３ｍの波状摩耗を検出するには
、検出器の測定誤差は０暑馴以下であることが必要と考
えられるが、上記の従来の技術では、波高が０”０．３
ｍｍの波状摩耗を検出するのに、検出器の測定誤差の範
囲は、特開５’ｌ−１１４１５１号公報で０〜０．３ｍ
ｍ、特１ｉｉｌ　５２　７５４５９号公報でＯ〜０．１
５　ｍｍどなり、定常的にｏ、ｉｍｍ以下の測定誤差で
、波高が０−０．３調の波状摩耗を検出することができ
ないという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題点を解消づ−るために／ｒされた
もので、第１図に示すように、レール４土を軸距りの＋
’＋ｉｉ　ｉｆｆ輸５と後車輪６に１より走行可能な検
測台車７に、前車輪５と後車輪６の中間に、レール４の
長手方向に一定間隔ρを置いて配着された２個の検測器
△、ＢにＪ：す、矢印８の方向に検測台車７を走行させ
ながらレール４の頭１ｒ１面の凹凸を検測し、第１図の
Ｈ部を拡大した第２図に承りように、検測器△、Ｂに」
：り検測されｌζ２１！＋、Ｉの検測ｉ＋Ｑの差分を求
め、２個の検測器△、Ｂがモの間隔Ｑだけ走行するごと
にその差分を加算してレール４の頭頂部の摩耗量β　、
β　、β　・・・・・・Ｂ０−１、β　を求める。

（作用） ｉｌ−今わら、第２図に示すように、レール４の頭１ｎ
而のＰ、Ｐｏ点にイれぞれ検測器Ａ、１３を位置さけ、
この位置より検測器Δ、Ｂを検測台車７とどもに矢印８
の方向に走行させ、検測器△、Ｂが２０点を起と１とし
て、その間隔ρずつ走行した点をそれぞれｐ　　、ｐ　
　、ｐ　　・・・・・・Ｐ　　　、Ｐｌ　　　　　２　
　　　３　　　　　　　ｎ−１ｎとし、このＰ、Ｆ２．
Ｐ　　・・・・・・Ｐ、Ｐ　　点１　　　　　　　　　
３　　　　　　　ｎｌ　　　　　ｎに検ｉｎ！ｌ器△が
位置したときの検測器Ａの検測（ｌりをΔ１、Ａ　、△
　・・・・・・△　　、へ　、また、Ｐｏ、２　　３　
　　　ｎ−１ｎ ｐ　　、ｐ　　、ｐ　　・・・・・・Ｐ　　、点に検測
器［３が伶１　　２　　３　　　　ｎ−１ 置したときの検よ１１：ど）８の検測１ｆｉをＢ、Ｂ、
Ｂ、Ｂ　・・・・・・Ｂ　　とし、Ｐ　　、Ｐ　　、［
”、・・・・・２　　３　　　　ｎ−１１２ Ｐ　　　、Ｐｏ点にあけるレール４の頭１百面の１７粍
ωをそれぞれβ　、β　、β　・・・・・・β　　　３
１　　　２　　　　３　　　　　　　ｎｌ　　・　　　
ｎとすると、次の各関係式が成立する。

□ β　　−・β　　＋八　　−８１ ｎ−１ｎ−２ｎ−１ｎ−２： β、＝β　＋Ａ　　−Ｂ、Ｊ ｎ−１ｎ　　　　ｎ 式（１〉の各式を加算して、！Ｓ！！頓引ると、β　−
Σ（Ａ−８＞　　　・・・・・・（２）ｎｇａｌ　　　
ｎ　　　ｎ−１ ここで、Δｎ−〜Ｂｎ−１−Δβｎ　・・・・・・（３
）と置くと、βｎ　−＝、Δβ。　　　　　　・・・・
・・（４）となる。この関係式（２）、（３）、（／Ｉ
）は、検測器Ａ、Ｂにより検測されたレール４の頭１０
面の凹凸の２個の測定値の差分Δβを求め、２個のＪｌ
ｐ・１帳Δ、（３が起点Ｐ。よりその間隔ρだけ移動す
るごとに、Ｐ　　、Ｐ　　ＳＰ　　・・・・・・Ｐ　　
、ρ１　　　　２　　　　３　　　　　　　ｎ−１ｎ点
における差分Δβ。（ｎ−１，２，３・・・・・・ｎ−
１、ｎ）を加算すれば、レール４の頭頂部のＰｌ、Ｐ、
Ｐ　　・・・・・・Ｐ　　　、Ｐ　　点の摩耗量β　、
Ｂ２　　　　３　　　　　　　ｎ−１ｎ　　　　　　　
　　　　　１、β　・・・・・・Ｂ　　、β　を求める
ことができる２　　　３　　　　ｎ−Ｉ　　　ｎ ことを示じＣいる。

次に、前車輪５と後車輪６の軸距りの中心点Ｍを中心と
して、レール４の長手方向に間隔りを撮り分ｔノに、検
測器△、Ｂを取付けた検測台車７がレール４上を移動し
ながら、検測器△、８にＪ、す、上記のようにしてレー
ル４の頭頂部の摩耗を検測する場合、前車輪５および後
車輪６が、レール４の転勤面の状態や車輪の偏心等によ
り、上下方向に変動した場合の測定誤差について説明す
る。

第３図は、前車輪５と後車輪６の中心を結ぶ中心線が、
レール４の転勤面の長手方向に平行な標へ（位置（図の
実線の位置）から、前車輪５　Ｊ５　Ｊ、び後車輪６が
それぞれＦ　、「２下方に変ｖＪシ、検測器△、Ｂもそ
れぞれ下方に変動して△　、Ｂｌ−の位置（図の一点鎖
線の位置）に来ｋ　ｙＡ合を示したちのである。この場
合、検測器△、Ｂの」り定誤差１よそれぞれ△Ａ、ＢＢ
Ｌとなり、Ａ△１＝α［ 、、ＢＢ　　−αＢどすると、 となり、検測器Ａ、Ｂの検１り値の差分を取る場合の実
際の測定誤差αは、 （Ｆｌ−Ｆ２）Ｏ 双＝ｄ′−ｊ　８””　　　　Ｌ どなる。従って、Ｌ＝　１６００ｍｍ、ｊ　＝２０ｍｍ
、Ｆ　　＝Ｏ〜０．３ｍ、Ｆ　２　＝　Ｏ〜０．３ｒＮ
ｎと４ると、α−〇〜０．００４＃となる。

前車輪５および後車輪６がイれぞれＦ、Ｆ２上方に変動
する場合も、その測定誤差は上記の場合と全く等しくな
る。

第４図は、前車輪５と後車輪６が、上下に反対方向に標
準位置（図の実線の位置）からそれぞれＦ、Ｆ２変動し
、検測器Ａ、Ｂもそれぞれ変動して△　、Ｂ、の位置（
図の一点鎖線の位置）にし 来た場合を示したちのである。この場合、検測器△、Ｂ
の測定誤差はそれぞれΔＡ、ＢＢ１となし り、△、ヘ　−α　、ＢＢ　　−αＢとすると、し＾１
− ２［ Ｌ となり、検測器Ａ、Ｂの検測値の差分を取る場合の実際
の誤差αは、 となる。従って、Ｌ＝１６０Ｃ）ｓ、Ｒ＝２０ｍｍ、Ｆ
　１＝Ｏ〜０．３ｍ、Ｆ２＝０〜０．３ｍｍとすると、
α−Ｏｚ　０．００８ｍ＋ｎとなる。

従って、本発明によれば、従来の技術に比し、測定誤差
が非常に小さくなるので、波高０〜０．３Ｍの波状摩耗
を００１Ｍ以下の測定＋ｔ＝ｉ差で定常的に検測するこ
とができる。

（実施例） 以下に、本発明の上記の方法を利用した装置の一実施例
を図面について詳細に説明する。

第５図は本発明のレールの頭頂面の波状）ｆ耗検測装置
の検測部の側面図、第６図は波状摩耗検測装置のブロッ
ク線図である。

第１図〜第６図において同一参照番号は同一部材を示す
。

第６図に示すように、波状摩耗検測装置９は、検測部１
０と、演算部１１とを有している。

検測部１０は、第５図に示すように、軸距りの前車輪５
と後車輪６を有し、レール頭部削正車等の保線作業車（
図示せず）と設定収納用油圧シリンダ１２を介して連結
され、この設定収納用油圧シリンダ１２により、作業時
にはレール４上に降ろされて作業状態に設定され、前記
保線作業車とともにレール４上を走行し、回送時にはレ
ール４上より引き上げられて車両限界内に収納される検
測台車７と、この検測台車７の前車輪５と後車輪６の軸
距りの中心点を中心として、レール４の長手方向に撮り
分けられた一定間隔りを置いて検測台車７に配置され、
レール４の命頂面の凹凸を検測する２個の検測器Ａ、Ｂ
と、検測台車７の後車輪６の車＠端に設けられ、検測台
車７が検測器Ａ、Ｂの間隔１だけ移動するごとに走行パ
ルスを出力する走行検出器１３とから成っている。なお
、検測器△、Ｂには、接触型としては、レールの頭頂面
と接触するスライドシャフトの上下変Ｇ８電圧よｌこは
電流に変換するポテンショメータまたは差動トランス等
を使用してもよいし、非接触型としては、光を利用した
光学式、レールの頭頂面どのギｌｚツブの静電容ｊを検
出する静電８２式またはセンサヘッドのコイルを高周波
で’ｆｌ　Ｉ＆させ、このセンサヘッドの磁界内に金属
物体が入ると、電磁誘導によりこの金属物体内に誘導電
流が流れて生ずるセンサヘッドのコイルのインダクタン
ス損失を検出する磁気式のものを使用してもよい。

演算部１１は、保線作業車または検測部１０の検測台車
７に設（プられ、検測部１０の２個の検測器Ａ、Ｂの出
力する各検測値を、それぞれリニアライｆ１４ａ、１４
ｂにより直線性を補正し、ローパスフィルタ１５ａ、１
５ｂにより所定周波数以上のノイズ等の外乱を除去して
入力し、その差分を演算する差分演締器１６と、検測部
１０の走行検出器１３から出）ｊされ、ワンショッ１〜
回路１７により波形整形された走行パルスを入力するご
とにゲートを開き、差分演蒜器１６の出力する差分を加
算演ｎ器１つに入力させるゲート回路１８と、このゲー
ト回路１８を介して入力された差分を順次加Ｃ７して、
検測部１０の走行検出器１３が走行パルスを出力した位
置のレール４の頭頂面の摩耗Ｒを順次出力する加算演律
器１つとから成っている。

そして、通常、加算演算器１つの出力は、フィルタ回路
２０を介して記録器（図示じず）に送られ記録される。

フィルタ回路２０は、ある設定された通過帯域のバンド
パスフィルタ２１と、ある設定されたカットオフ周波数
のローパスフィルタ２２とから成り、レールの頭頂面の
波状摩耗は、その短波長成分をバンドパスフィルタ２１
により、その長波長成分をローパスフィルタ２２により
、それぞれ濾波され記録される。

次に、以上の構成を有する波状摩耗検測装置９の作用に
ついて説明する。

まず、作業現場に到着すると、波状摩耗検測装置９の検
測部１０の検測台車７が、設定収納用油圧シリンダ１２
によりレール４上に降ろされ、波状摩耗検測装置９は作
業状態に設定される。そして、保線作業車等を介して検
測台車７を所定の速度でレール４上を矢印８の方向に走
行させると、検測器Ａ、Ｂによりレール４の頭頂面の摩
耗による凹凸が検測され、その検測値はそれぞれリニア
ライザ１４ａ、１４ｂおよびローパスフィルタ１５ａ、
１５ｂを介して差分演算器１６に入力され、その差分を
法律する。一方、検測台車７が検測器Ａ、Ｂの間隔ρだ
番フ赴竹するごとに走行パルスが出力され、この走行パ
ルスはワンショット回路１７により波形整形されてゲー
ト回路１８に入力されてゲートを間き、差分演算器１６
の出力する差分Δβ−Ａ−Ｂ　　　（ｎ＝１．２．３−
−−−−−　ｎｎ　　　ｎ　　　ｎ−１ −１、ｎ）＜　（３）式〉を加ｐ演算器１９に入力させ
る。加算演口器１９は、この入力された差分Δβ。を順
次加算して、走行検出器１３が走行パルスを出力した位
置のレール４の頭頂面のＩ！ｆ粍覆β　、β　、β　・
・・・・・β　　、β。〈（１）式〉１　　２　　３　
　　　ｎ−１ を順次出力する。そして、加算演算器１９より出力され
た摩耗量は、通常、フィルタ回路２０により設定された
短波長成分および長波長成分に濾波されて記録器に送ら
れ記録される。

（発明の効果） 以上のように、本発明のレールの頭頂面の波状摩耗検測
方法およびその装置は、検測台車の前後車輪の軸距の中
心点を中心として、レールの長手方向に振り分けられた
一定間隔を置いて、２個の検測器を配置して、レールの
頭頂面の凹凸を検測し、その２個の検測値の差分を求め
、検測台車が検測器の間隔分だ番ノ走行するごとに、そ
の位置の差分を順次加算して、その位置のレールの頭頂
面の摩耗量を求めるのでレールの頭頂面の摩耗による凹
凸状態や車輪の偏心等により、検測台車の前後車輪が上
下方向に変動しても、波状摩耗検測装置としての測定誤
差は、各検測器の測定誤差の差分となる。従って従来の
技術のものに比し測定誤差が非常に小さくなり、定常的
に０．０１ｍｔｎ以下の測定誤差で、波高がＯ〜０．３
ｍｒｎの波状摩耗を検測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は第１図の■部
の拡大図、第３、第４図は本発明の方法の測定誤差の説
明図、第５図は本発明の装置の一実施例の検測部の側面
図、第６図は本発明の装置のブロック線図、第７図、第
８図は従来の技術の測定誤差の説明図である。 ４・・・レール、５・・・前車輪、６・・・後車輪、７
・・・検測台車、９・・・波状摩耗検測装置、１０・・
・検測部、１１・・・演算部、１３・・・走行検出器、
１６・・・差分演算器、１８・・・ゲート回路、１９・
・・加算演ｔ３器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄道線路のレールの頭頂面に沿って走行可能に、
   レールの長手方向に一定間隔を置いて配置された２個の
   検測器により、レールの頭頂面の凹凸を検測して、その
   ２個の検測値の差分を求め、前記２個の検測器がその間
   隔分だけ走行するごとに、その差分を順次加算して、レ
   ールの頭頂面の摩耗量を順次求めることを特徴とするレ
   ールの頭頂面の波状検測方法。
2. （２）前車輪と後車輪を有し、鉄道線路のレール上を走
   行可能な検測台車と、この検測台車の前車輪と後車輪の
   中間に、レールの長手方向に一定間隔を置いて前記検測
   台車に配置され、レールの頭頂面の凹凸を検測する２個
   の検測器と、前記検測台車に設けられ、前記検測台車が
   前記２個の検測器の間隔分だけ走行するごとに走行パル
   スを出力する走行検出器とから成る検測部と、この検測
   部の２個の検測器の出力する各検測値を入力し、その差
   分を演算する差分演算器と、前記検測部の走行検出器か
   らの走行パルスを入力するごとにゲートを開き、前記差
   分演算器の出力する差分を加算演算器に入力させるゲー
   ト回路と、このゲート回路を介して入力された差分を順
   次加算して、前記検測部の走行検出器が走行パルスを出
   力した位置のレールの頭頂面の摩耗量を順次出力する加
   算演算器とから成る演算部とを有することを特徴とする
   レールの頭頂面の波状磨耗検測装置。