JPS6361908A - レ−ルの摩耗検測装置 - 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
頭部上面の波状摩耗等を連続的に検測するレールの摩耗
検測装置に関するものである。

［従来の技術］ 鉄道線路のレール上面（レール頭部の上面）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
ル上面の長さ方向に波状に凹凸を呈する摩耗が発生し、
この波状摩耗が進行すると、車両が通過するごとに、重
両、軌道および路盤に激しい振動やＷ撃を与え、乗客の
乗り心地を悪化させるとともに、軌道や路盤の破壊を促
進し、また騒音を発生して、鉄道沿線に騒音公害をひき
起す等の不都合を生ずる。

そのため、従来より、これらの不都合が起生ずる前に、
そのレール上面の摩耗を検測し、必要に応じてレール頭
部削正型等を用いて、前記波状摩耗や変形層を削正、除
去し、レール頭部の輪郭を修正することが行なわれてい
る。この場合、レール上面に発生した波状摩耗等の検測
には相当の精度、正確さが要求される。

従来、上記のようにレール上面に発生した波状摩耗を検
測する技術としては、例えば特開昭５１−１１４１５１
号公報に示されているように、レールの車輪転動面（頭
部上面）に沿ってフイーラを移動させ、この転勤面の凹
凸によるフイーラの運動を加速度計に伝達して電圧に変
換し、この電圧を増幅、濾波、整流して、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
れによりレールの波状摩耗の連続移動平均値を出し記録
する方式のものがある。

また、特開昭５２−７５４５９号公報に示されているよ
うに、前後に車輪を備えた台枠に、レール踏面（上面）
に対し摺接するスキッドを設け、このスキッドに電気的
手段等による接触型もしくは非接触型の検出器を取付け
ておき、台枠を押動じてスキッドをレール踏面に沿って
摺接移動させながら、前記検出器によりレール踏面の凹
凸状態を検出し記録するようにした、レール踏面の測定
装置が存する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記特開昭５１−１１４１５１号公報に示され
た装置による場合には、レールの転勤面に沿ってフィー
ラを移動させる車両の前後の車輪が、転勤面の摩耗によ
る凹凸状態や車輪の偏心等によって上下方向に変動する
と、フィーラも上下方向に変動し、大きな測定誤差を生
ずることになる。

また、上記特開昭５２−７５４５９号公報に示された装
置の場合にも、レール踏面の摩耗による凹凸状態等によ
っては、レール踏面に摺接するスキッドの一端が上方へ
変動して傾斜し、検出器の測定に誤差が生じる。

一般に、レール上面の波状摩耗等はできるだけ早期にこ
れを検出して除去することが必要であるが、通常は、波
状摩耗等の凹凸差（波高）が約０．３ｍｍになると、こ
れを削正することが行なわれている。しかし凹凸丼が約
０．３１１１＃ｌの波状摩耗等を検出するには、検出器
の測定誤差は０．１Ｍ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測定誤差が大きく、定常的
に０．１ｍ以下の測定誤差の範囲で波状摩耗等を検出す
ることができない。

本発明は、上記に鑑みて、レール上面のＪＩ耗検測にお
ける測定誤差、すなわちレール上面の凹凸状態等によっ
て検測台車が上下方向に変動した場合の測定誤差を極力
小さくするために、レール上面の凹凸を検測する２個の
検測器をレールの長さ方向に一定間隔をおいて配設して
、両検測器による検測値の差分く勾配変化量）を求める
とともに、一定距離走行するごとに前記差分の総和を演
算することにより、レール上面の凹凸役つまり摩耗量を
検測することとし、特にこの両検測値の差分総和による
摩耗検測方式を好適に実施できる摩耗検測装置を提供す
るものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記の問題点を解決する本発明の摩耗検測装置は、軌道
のレール１上を走行可能な検測台車２にレール１の長さ
方向に一定間隔１をおいて２個の検測器Ａ、８を配し、
この２個の検測器Ａ、Ｂによりレール上面の凹凸を検測
して双方の検測値の差分を求めるとともに、前記２個の
検測器Ａ、Ｂがその間隔分の距離移動するごとに前記差
分を順次加算してレール上面の摩耗ｈ）を求める摩耗検
測装置であって、 前記検測台車２が前記２個の検測器Ａ、Ｂの間隔分の距
離移動するごとに位相のずれた２相パルスＸ、Ｙを発生
する走行検出器６と、前記の２相パルスＸ、Ｙでそれぞ
れのサンプリング信号ｍ１．　第２を発生するワンショ
ット回路１２と、前記２相パルスＸ、Ｙによって検測台
車２の前後進方向を判別する前後進判別器１３と、前記
前後進判別器１３からの入力信号に応じてワンショット
回路１２が出力するサンプリング信号を切換えるパルス
切換器１４とから構成されるサンプル信号発生部１１と
、前記２個の検測器Ａ、Ｂの出力する各検測値を入力し
て両検測値の差分を演算する差分＠算器１８と、差分演
算器１８から出力される差分を順次加算しその総和を演
算するための加算演算器１つと、前記の２相パルスＸ、
Ｙの一方のサンプリング信号１１を入力するごとに加算
演算器１９がら出力される演算値を順次サンプリングお
よびホールドして出力する第１のサンプリングアンドホ
ールド器２０と、他方のサンプリング信号ｍ２を入力す
るごとに前記第１のサンプリングアンドホールド器２０
が出力するホールド値を順次サンプリングおよびホール
ドして加算演算器１９に出力する第２のサンプリングア
ンドホールド器２１とから構成される演算部１５とを備
え、レール上面の摩耗量を走行検出器からの走行距離パ
ルスに同期して差分方式で演算して出力するようにした
ものである。

［作　用］ そして上記した本発明の摩耗検測装置によれば、検測台
車２が所定の速度でレール１上を走行して、これに装備
した２個の検測器Ａ、Ｂによりレール１の上面の摩耗に
よる凹凸が検測されると、双方の検測値はそれぞれ演算
部１５における差分演算器１８に入力され、この差分演
綿器１８において差分演算（Ａ−８）を行ない加算演算
器１つに出力する。

一方、検測台車２が検測器Ａ、Ｂの間隔ｌに相当する距
離走行するごとに走行検出器６が位相のずれた２相パル
スＸ、Ｙを発生し、この２相パルスＸ、Ｙをサンプル信
号発生部１１に出力する。そしてこのサンプル信号発生
部１１では、前記２相パルスＸ、Ｙがワンショット回路
１２と前後進判別器１３に入力され、ワンショット回路
１２が前記２相パルスＸ、Ｙの一定位置、例えばネガテ
エブエッジ（パルス立ち下がり）時にそれぞれワンショ
ットパルスｔｌ、　ｔ２を発生させ、同時に前後進判別
器１３ではこれに入力される２相パルスＸ、Ｙの発生順
序によって走行方向が前後進のいずれであるかを判別し
、その判別結果をパルス切換器１４に出力する。

パルス切換器１４においては、パルス発生順序による前
進か後進かの判別結果の入力信号に応じて、パルスＸま
たはＹのワンショットパルスｔ１またはｔ２をサンプリ
ング信号ｍ１どして演算部１５における第１のサンプリ
ングアンドホールド器２０に出力し、他方のパルスＹま
たはＸのワンショットパルスｔ２またはｔｌをサンプリ
ング信号ｍ２として第２のサンプリングアンドホールド
器２１に出力するように、サンプリング信号を切換え出
力する。

そして上記の演算部１５における加算演算器１９では、
差分演算器１８から出力される差分Δβ＝Ａ−Ｂと第２
のサンプリングアンドホールド器２１のホールド値βｍ
２とを加算し、さらにその後続の第１のサンプリングア
ンドホールド器２０では、サンプリング信号ｍ１がＯＮ
Ｌ、た時に加算演算器１９から出力される演算値βをザ
ンブリングし、サンプリング信号のＯＦＦ時にはその演
算値βをホールドして、このホールド値β１を走行検出
器６が２相パルスＸ、Ｙを発生した地点のレール面上の
摩耗量β、として出力する。また第２のサンプリングア
ンドホールド器２１では、サンプリング信号ｍ２のＯＮ
時に前記第１のサンプリングアンドホールド器２０のホ
ールド値β□１をサンプリングし、サンプリング信号の
ＯＦＦ時にはホールド値β。１をβｍ２としてホールド
し、このホールド値βｍ２を前記加算演算器１９に出力
する。

従って、レール上の２点に位置する２個の検測器Ａ、８
がその間隔分の距離移動して、上記の走行検出器６が２
相パルスＸ、Ｙを発生するごとに、演算部１５では第１
および第２のサンプリングアンドホールド器２０．２１
がサンプリングおよびホールドを繰り返し、差分演算器
１８が出力する両検測器Δ、Ｂの差分Δβを加算演算器
１９で順次加算、すなわちその差分の総和を演算するも
のであり、これによってレール上面における検測器Ａ、
Ｂの間隔距離ずつ移動した各点における摩耗量を順次検
測できる。

また上記のように、レールの長さ方向に一定間隔ｌおい
て配した２個の検測器Ａ、Ｂによる差分つまり勾配変化
量をとって順次加算するものであるから、レール１上を
走行する検測台車２がレール上面の凹凸状態等により上
下方向に変動して検測器Ａ、Ｂが上下に変位した場合、
実際の測定誤差はごく小さくなる。

すなわち、例えば第７図に示すように、前後車輪３．４
の軸間距離りの中心点Ｍを中心としてレール長さ方向に
一定間隔ｌを振り分【プに２個の検測器Ａ、Ｂが配され
ている場合、レール１の頭部上面の凹凸状態等により前
後車輪３゜４がレール、上面に平行な標準位置から上下
方向に変動し、これに伴なって両検測器Ａ、Ｂも上下に
変位してそれぞれ△　、Ｂ１の位置にきたし とき、検測器Ａの測定誤差αヶおよび検測器Ｂの測定誤
差α８はそれぞれかなり大きくなるが、前記のように両
検測値の差分をとるために前記の測定誤差α　、α　も
差分（α４−α８）ざＢ れることになり、したがって実際の測定誤差はごく小さ
いものとなる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

先ず、第２図は無接触型の検測器を使用した場合を示し
ており、レール１の凹凸を検測する無接触型の検測器Ａ
、Ｂは、検測台車２の前車輪３と後車輪４０帖間距離り
の中心点を中心として、レール１の長さ方向に撮り分け
られた一定間隔ｌをおいて検測台車２に配設されている
。

この無接触型の検測器Δ、Ｂとしては、光を利用した光
学式センサ、ギャップａの静電容量を検出する静電容量
式センサ、またはセンサヘッドのコイルを高周波で発振
させ、このセンサヘッドの磁界内に金属物体が入ると電
磁誘導により近接金属内に誘導゛電流が流れることによ
り、センサヘッドのコイルのインダクタンス損失を検出
する磁気式センナ等を用いることができる。

検測台車２は、前後車輪３．４によってレール１上を走
行でき、またレール頭部削正車等の作業車（図示せず）
と設定、収納用油圧シリンダ−５を介して連結され、こ
の油圧シリンダー５により、作業時にはレール１上に降
されて作業状態に設定され、前記作業車とともにレール
１上を走行し、回送時にはレール１より引き上げられて
車両限界内に収納される。

また第３図は、レール接触型の検測器Ａ、Ｂを上記と同
様の検測台車２に装備した例を示しており、２個の接触
型の検測器Ａ、Ｂは第２図と同じく検測台車２のレール
長さ方向の中心振り分で間隔ｌをおいて配されている。

この検、１ｌＩＩ器Ａ、Ｂは、レール１との接触シュー
８がバネ９でレール１．に押し付けられており、レール
１の上面の凹凸を接触シュー８を介してスライドシャフ
ト１０の上下変化量としてとらえ、このスライドシャフ
ト１０の上下変化量を電圧、または電流に変換するよう
になっており、ポテンショメータ、差動トランス等が用
いられる。

また上記の検測台車２の後車輪４の屯軸喘には検測台車
２が一定の距離だけ走行するごとに位相のずれた２相の
走行パルスＸ、Ｙを発生するパルス発生器よりなる走行
検出器６が設けられている。

そして、第１図に示すように、サンプル信号発生部１１
は、前記走行検出器６から出力される２相パルスＸ、Ｙ
でそれぞれのサンプリング信号ｍ１．　ｍ２としてのワ
ンショットパルスを発生するワンショット回路１２と、
このワンショット回路１２と並列に設けられかつ前記２
相パルスＸ、Ｙによって検測台車２の前後進方向を走行
検出器６より入力する前記２相パルスＸ、Ｙの順序によ
って判別する前後進判別器１３と、前記前後進判別器１
３からの入力信号に応じてワンショット回路１２が出力
するサンプリング信号ｍ１．　ｍ２を切換えるパルス切
換器１４とから構成されている。

また演算部１５は、前記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ザ１６ａ、１６ｂに
より直線性を補正し、ローパスフィルタ１７ａ、１７ｂ
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
して、その両検測値の差分を演算する差分演算器１８と
、前記差分演算器１８の出力する差分を順次加算しその
総和を演算するための加算演棹器１９と、前記の２相パ
ルスＸ、Ｙの一方のサンプリング信号１のＯＮによって
加算演算器１９が出力する演算値をサンプリングして、
サンプリング信号ＯＦＦ時にホールドしかつそのホール
ド値を出力する第１のサンプリングアンドホールド器２
０と、他方のサンプリング信号ｌｌ１２のＯＮによって
前記第１のサンプリングアンドホールド器２０のホール
ド値をサンプリングし、サンプリング信号のＯＦＦ時に
ホールドして、前記の加算演算器１９にそのホールド値
を出力する第２のサンプリングアンドホールド器２１と
から構成されている。

そして、前記第１のサンプルアンドホールド器２０の出
力は、フィルタ回路２２を介して記録器（図示せず）に
送られ記録される。フィルタ回路２２は、ある設定され
た通過帯域のバンドパスフィルタ２３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２４とからなり
、レール１の上面の波状摩耗は、その短波長成分をバン
ドパスフィルタ２３により、その長波長成分はローパス
フィルタ２４によりそれぞれ濾波され記録される。

これらのサンプル信号発生部１１および演算部１５は検
測台車２や作業車に装備され、検測器および走行検出器
に接続構成される。

次にレールの摩耗検測の方法について説明する。第５図
に示すように、レール１の上面の２点に位置する２個の
検測器Ａ、Ｂが、Ｐｏ点を起点としてその間隔ｌに相当
する距離ずつ矢印方向に移動すると、その各点Ｐ、Ｐ２
．Ｐ３・・・・・・Ｐ　において演ｎ指令だめのパルス
を発生するようになっている。従って、前記各点におけ
る検測器Ａの検測値をＡ　　、Ａ、、Ａ３．・・・Ａ　
とし、また検測器Ｂの検測値をＢ、Ｂ１゜ｎ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Ｂ　、・・・Ｂ　　　、Ｂ　　とし、さらに前記間隔１
２　　　　（ｎ−１）　　　ｎ のピッチごとの各点Ｐ　　、Ｐ　　、Ｐ　　・・・・・
・Ｐ。

でのレール１の上面の摩耗量をそれぞれβＯ１β　、β
　、・・・β（ｎ−１）、β。とすると、走行バルスＰ
　を発生したときの２１点の摩耗量β。

は、Ｐ　点の位置にある検測器Ａの出力Ａ１とＰ　点の
位置にある検測器Ｂの出力Ｂ。の差分として求められる
。すなわち β。＝Ａ１−Ｂ。

１２点の摩耗ａβ１は同様に β　＝β。＋（Ａ２−８１） Ｐ　点の摩耗量β２は １　　　　　β　−β１＋（Ａ３−Ｂ２）Ｐ　点の摩耗
量β　　は　　１ ｎ　　　　　　　（ｎ−１） β　　＝β　　十（Ａ−Ｂ） （ｎ−１）　　　（ｎ−２）　　　　ｎ　　　（ｎ−１
）となり、この式を、加算して整理すると、β、　＝　
恵（Ａ（ｐ＋ワ−Ｂ　−（Ｄ＝０．１．２．３・ｎ）こ
こで、Δβ１１＝Ａ（１）＋ゎ−Ｂ、とすると、β。＝
法。（Δβ、　）　　（１）＝０．１，２．３・・・ｎ
）となる。

この関係式は、２個の検測器Ａ、Ｂにより検測されたレ
ール１の上面における２点の検測値の差分Δβ　を求め
、２個の検測器Ａ、Ｂがその間隔分の距離移動するごと
に、その各点における差分Δβ、　（ｐ＝ｏ、１，２．
３・・・ｎ）を加算すれば、レール１の上面の前記距離
ごとの各点の摩耗間β　、β　、β　、・・・β　を求
めることができ０１２　　　　ｎ ることを示している。

そして上記した本発明の摩耗検測装置において、検測台
車２が所定の速度でレール１上を走行し、検測器Ａ、Ｂ
によりレール１の上面の摩耗による凹凸が検測されると
、その検測値はそれぞれリニアライザ１６ａ、１６ｂお
よびローパスフィルタ１７８．１７ｂを介して差分演算
器１８に入力され、差分演算器１８では双方の検測値の
差分演算を行ない、その差分Δβ、−△Ｃｐ＋１）−Ｂ
、　　（ｐ＝ｏ、１，２．３−ｎ）を加算演算器１つに
入力させる。

一方、検測台車２が検測器Ａ、Ｂの間隔りに相当する距
離走行するごとに走行検出器６が位相のずれた２相パル
スＸ、Ｙを発生し、この２相パルスをサンプル信号発生
部１１に出力する。

このサンプル信号発生部１１では、前記２相パルスＸ、
Ｙがワンショット回路１２と前後進判別器１３に入力さ
れ、ワンショット回路１２が第６図のように前記２相パ
ルスＸ、Ｙのネガテエブエツジ（パルス立ち下がり）時
にそれぞれワンショットパルスｔｌ、　ｔ２を発生させ
、同時に前後進判別器１３ではこれに入力される２相パ
ルスＸ、Ｙの順序によって走行方向が前後進のいずれで
あるかを判別し、例えばＸ−Ｙ順を前進とすると、Ｙ−
Ｘ順を後進と判別し、その判別結果をパルス切換器１４
に出力する。すなわちパルス切換器１４において、前記
の判別結果の入力信号によって、仮に前記Ｘ−Ｙ順を前
進としてその前進信号が入力されたとき、第６図のよう
に、先に発生したパルスＸのワンショットパルスで１を
サンプリング信号ｍ１として演算部１５における第１の
サンプリングアンドホールド器２０に出力し、他方パル
スＹのワンショットパルスｔ２をサンプリング信号ｍ２
として第２のサンプリングアンドホールド器２１に出力
し、また後進信号を入力したときは、パルスＹのワンシ
ョットパルスｔ２がサンプリング信号ｍ１、パルスＸの
ワンショットパルスｔ１がサンプリング信号ｍ２となる
ように切換えて出力する。

そして上記の演算部１５における加算演算器１９では、
前記差分演算器１８から出力される差分Δβと第２のサ
ンプリングアンドホールド器２１のホールド値βｍ２と
を加算し、さらに前記加算演算器１９の後続の第１のサ
ンプリングアンドホールド器２０では、サンプリング信
号ｍ１がＯＮシた時に加算演算器１つから出力される演
算値βをサンプリングし、サンプリング信号ＯＦＦ時に
はその演算値をホールドして、このホールド値β、１を
走行検出器６が２相パルスＸ。

Ｙを発生した地点のレール面上の摩耗間β。とじて出力
する。また第２のサンプリングアンドホールド器２１で
はサブリング信号ｍ２のＯＮ時に前記第１のサンプリン
グアンドホールド器２０のホールド値β１をサンプリン
グし、サンプリング信号０「Ｆ時にはβ□１をβｍ２と
してホールドし、このホールド値βｍ２を前記加算演算
器１９に出力する。

従って、レール１上の２点に位置する２個の検測器Ａ、
Ｂがその間隔分ずつ移動して、上記の走行検出器６が２
相パルスＸ、Ｙを発生するごとに、演算部１５では第１
および第２のサンプリングアンドホールド器２０．２１
がサンプリングおよびホールドを繰り返し、差分演算器
１８が出力する両検測器△、Ｂの差分△βを加算演算器
１つで順次加算、すなわちその差分の総和を演算す、る
ものであり、レール上面における検測器Ａ、Ｂの間隔距
離毎の各点ＰＯ、Ｐｌ　。

β２．・・・Ｐｎにおける摩耗量β　、β１．β２゜・
・・β。を順次検測できることになる。

こうして出力された摩耗間は、通常フィルタ回路２２に
より設定された波長成分に濾波され記録器に送られ記録
される。

［発明の効果］ 上記したように、本発明によれば、レール上面の凹凸を
検測する２個の検測器をレールの長さ方向に一定間隔を
おいて配設して、両検測器による検測値の差分（勾配変
化量）を求めるとともに、一定距離走行するごとに前記
差分の総和を演算することにより、レール上面の凹凸四
つまり摩耗量を検測することが容易に可能となり、しか
もレール上面の凹凸状態等によって検測台車が上下方向
に変動した場合、検測型名々の測定誤差は大きくても、
前記のように測定値の差分をとるために実際の測定誤差
は従来のものに比して非常に小さくなる。それゆえ、レ
ール上面の波状摩耗等をその凹凸状態に応じてその深さ
や波長を正確に検測記録づることかでき、以ってレール
頭部削正型による波状摩耗等のＦｉ１１正を、摩耗状況
に応じ適切に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置のブロック線図、第２図および第３
図はそれぞれ本発明装置の検測部分の側面図、第４図は
レール検測状態の説明図、第５図は同上の拡大説明図、
第６図は走行パルスとサンプリング信号の関連を示す説
明図、第７図は測定誤差についての説明図である。 Ａ、Ｂ・・・検測器、１・・・レール、２・・・検測台
車、３・・・前車輪、４・・・後車輪、６・・・走行検
出器、１１・・・サンプル信号発生部、１２・・・ワン
ショット回路、１３・・・前後進判別器、１４・・・パ
ルス切換器、１５・・・演算部、１８・・・差分演等器
、１つ・・・加算演算器、２０・・・第１のサンプリン
グアンドホールド器、２１・・・第２のサンプリングア
ンドホールド器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軌道のレール上を走行可能な検測台車にレールの長
   さ方向に一定間隔をおいて２個の検測器を配し、この２
   個の検測器によりレール上面の凹凸を検測して双方の検
   測値の差分を求めるとともに、両検測器がその間隔分の
   距離移動するごとに前記差分を順次加算してレール上面
   の摩耗量を求める摩耗検測装置であつて、 前記検測台車が前記２個の検測器の間隔分の距離移動す
   るごとに位相のずれた２相パルスを発生する走行検出器
   と、 前記２相パルスでそれぞれのサンプリング信号を発生す
   るワンショット回路と、前記２相パルスによって検測台
   車の前後進方向を判別する前後進判別器と、前記前後進
   判別器からの入力信号に応じてワンショット回路が出力
   するサンプリング信号を切換えるパルス切換器とから構
   成されるサンプル信号発生部と、 前記２個の検測器の出力する各検測値を入力して両検測
   値の差分を演算する差分演算器と、この差分演算器から
   出力される差分の総和を演算するための加算演算器と、
   前記の２相パルスの一方のサンプリング信号を入力する
   ごとに加算演算器から出力される演算値をサンプリング
   およびホールドして出力する第１のサンプリングアンド
   ホールド器と、他方のサンプリング信号を入力するごと
   に前記第１のサンプリングアンドホールド器のホールド
   値をサンプリングおよびホールドして前記加算演算器に
   出力する第２のサンプリングアンドホールド器とから構
   成される演算部と、 を備え、レール上面の摩耗量を走行検出器からの走行距
   離パルスに同期して差分方式で演算して出力することを
   特徴とするレールの摩耗検測装置。