JP3800548B2 - 軌道検測装置の測定値誤差補正方法 - Google Patents

Description

この発明は、軌道検測装置の測定値誤差補正方法に関し、特に、鉄道軌道の軌道狂いを検測する軌道検測装置の測定値誤差を補正する軌道検測装置の測定値誤差補正方法に関する。

鉄道列車が安全かつ乗心地の良い状態で運行されるには、軌道が充分な強度を有すると共に常に良好な状態に保守管理されている必要がある。ところが、軌道は、列車の通過する都度、繰返して荷重を受けて各部が変位、変形する結果、軌道狂いを生ずるに到る。この軌道狂いが大きくなると、列車の乗心地は悪くなる上に、この狂いが更に大きくなると列車の脱線事故を起こす恐れも生ずる。この様なことから、軌道狂いの状態はこれを常に的確に把握しておき、不良な箇所については機を失することなく、整備或は改良する必要がある。

軌道の変形の状態を表現する軌道狂いは、以下の如く種類分けして定義され、この定義に従って測定される。即ち、一般の鉄道軌道の場合、軌道狂いとしては通常次の５項目の軌道狂いが定義されており、測定間隔は５ｍを標準としている。
［１］通り狂い：レールの長さ方向の凹凸をいい、一般には長さ１０ｍの糸をレール内側面に張り、その中央部におけるレールと糸との間の水平距離により表わし、基本寸法との間の差を通り狂い量としている。
［２］高低狂い レール頂面の長さ方向の凹凸をいい、長さ１０ｍの糸をレール頂面に張りその中央部におけるレールと糸との間の垂直距離により表わし、基本寸法との間の差を高低狂い量としている。

［３］軌間狂い：軌間寸法の基本寸法との間の差をいい、基本寸法との間の差を軌間狂い量としている。
［４］水準狂い：軌間の基本寸法当たりの左右レールの高さの差をいい、基本寸法との間の差を水準狂い量としている。
［５］平面性狂い：軌道の平面に対する狂い量をいい、一定間隔下の２点の水準狂いの代数差により表わし、基本寸法との間の差を平面性狂い量としている。
以上の軌道狂いの測定の基本は、上述した通り、人手により糸をレール内側面に張り、その中央部におけるレールと糸との間の水平距離を測定することである。この他に、高速軌道検測車を用いる方法、可搬式軌道検測装置を用いる方法がある。高速軌道検測車は、主に長大な線路区間に使用されるが、小区間においては、人手によるか、或いは可搬式の軌道検測装置を利用している。

軌道検測装置による軌道狂いの測定原理を図２に示しておく。
従来の軌道検測装置の機械的誤差を補正する方法は、作業員による糸張りとゲージによる手検測を基準に補正を行っているため、手検測の精度が悪い場合には、その誤差がそのまま測定値に反映されてしまうという問題があった。また、手検測を行うには専用のゲージや糸張り器具、距離を測定する巻き尺等の多くの道具が必要であることから、鉄道軌道内にこの様な各種器具を持ち込まなければならず、それらを放置したままでいると、列車の運行に支障が生じたり、重大な事故につながる恐れがあるなど問題がある。そこで検測時には、なるべく持ち込む道具を減らすことが望まれている。更に検測作業は夜間にも行われるため、手検測による測定作業の精度が低下し、数値の入力ミスなど単純な作業ミスも発生し易い為、なるべく簡単な作業になることが望まれている。

この様なことから、なるべく手検測を行わず、簡単に精度が良い結果が得られる検測方法の実現が要望されている。これらの内の可搬式の軌道検測装置は図３に示されるが如きものであり、人力により走行させて自動的に検測作業を行う（特許文献１ 参照）。図３において、１は通りビーム、２は高低ビーム、３は高低センサ、４は距離検知センサ、５は分岐通過用補助ローラ、６はコネクタボックス、７はデータ収集装置受け台、８は水準センサ、９は通り・軌間センサ、１０は装置本体組立金具、１１は手押し棒、１２は分岐通過装置固定用レバー、１３は分岐通過装置を示す。

この軌道検測装置は、その各測定部により、図２に示される通りに軌道狂いを測定する。軌道検測装置は、長時間使用していると、走行車輪および測定接触部品の摩耗および、運搬、分解、組み立てその他の取り扱いの繰り返し中に生ずる変形の影響により、機械的な測定誤差を発生するに到る。従来、この測定誤差を取り除くには、検測作業前に手検測により軌道狂いを測定し、この値を軌道検測装置に内蔵するコンピュータに入力し、軌道検測装置による検測値と手検測による測定値の間の差を比較し、この差分を測定誤差として補正を行っている。特に、軌道検測装置が測定する軌道狂いの内の通りおよび水準測定値は、先の機械的変化による影響を受けやすいので、日々の検測作業に先だって手検測値との間の比較による補正作業を必要とする。
実公平７−５０６５０号 公報

ここで軌道検測装置が機械的誤差を持っていた場合の測定値に与える影響について説明する。
軌道検測装置は、通り狂いについては、検測装置の左右一方（測定側）で測定を行い、その反対側のレールの通りについては、軌間測定値を用いて計算によって算出する仕組みになっている。また、通り測定値の符号は、軌間外方に狂っている場合を＋、軌間内方に狂っている場合を−で表わす。つまり、軌間の変化がない区間の場合、左右のレールの通り測定値は、符号が両者逆の同値となる。

図４を参照して通り狂い測定を説明するに、軌道検測装置が、例えば、通りが１０ｍｍでかつ軌間に変化のない区間を左レール側を基準（測定側）に測定を行うものとする。この時、軌道検測装置が機械的に１ｍｍの誤差を持ち、左レール側で＋１ｍｍ、右レール側で−１ｍｍの測定誤差を生じているとするならば、測定値は左レール側で＋１１ｍｍ、右レール側で−１１ｍｍとなる。
一方、同じ軌道検測装置を今度は左右反転して右レール側を基準（測定側）とし、同一区間を測定したとする。この時、反転したことにより機械的な誤差の方向が測定するレールに対して前とは逆になり、測定誤差は左レール側で−１ｍｍ、右レール側で＋１ｍｍとなる。従って、反転して同一区間を測定した場合、測定値は左レール側が＋９ｍｍ、右レール側が−９ｍｍとなる。この様に、機械的な誤差は１ｍｍであるにも関わらず、軌道検測装置の向きが左右向きにより、同一区間で２ｍｍの誤差が生じることになる。

また、水準狂いについても、同様に、誤差値の方向が測定値に影響を与える。図５を参照して水準狂い測定を説明するに、例えば、軌道検測装置が、左レール基準で水準が１０ｍｍの地点を測定したとする。この時、軌道検測装置が機械的に＋１ｍｍの測定誤差を持っている場合、測定値は＋１１ｍｍとなる。一方、同じ軌道検測装置を左右反転し、同一地点を測定したとする。この時、反転したことにより機械的な誤差の方向が基準レールに対して前とは逆になり、測定誤差は−１ｍｍとなる。従って、反転して同一地点を測定した場合、左レール基準で測定値は＋９ｍｍとなる。この様に、機械的な誤差は１ｍｍであるにも関わらず、軌道検測装置の左右向きにより、同一地点で２ｍｍの誤差が生じることになる。

なお、軌間狂い、高低狂いに関しては左右反転することによる誤差は発生しない。
以上の様な事情から、軌道検測装置の機械的な誤差を補正する作業を、より簡単にし、補正精度を更に向上させる方法の実現が強く望まれている。

鉄道軌道に対して軌道検測装置を通常状態に設置して一定区間を走行測定すると共に、軌道検測装置を左右逆向き置き換えた状態に設置して同一の一定区間を走行測定し、両測定値を比較して軌道検測装置の機械的変化の影響による測定値の誤差を補正する軌道検測装置の測定値誤差補正方法を構成した。

この発明によれば、軌道検測装置による検測の補正のために手検測を必要としないので、手検測の手間が減り、線路内に持ち込む道具も減る。
その結果、従来問題となっていた手検測の誤り、手検測の精度の差による影響が減少して、補正の精度が向上する。
この発明の作業自体、単純であるので、入力ミスその他の操作ミスを含めて作業の間違いによる補正の誤りが起こりにくい。

発明を実施するための最良の形態を説明する。
機械的な誤差が測定値に影響を与える問題に対して、特に誤差の影響の大きい通り及び水準に関して、通常の測定作業前に軌道検測装置を通常向きと逆向きで測定した２つの測定値を比較することにより誤差の補正を行う。
これは軌道狂いの内、通りおよび水準の測定値の補正プログラムを内蔵した軌道検測装置を、鉄道軌道に対して設置して一定区間を走行させた後、次に、軌道検測装置を左右反対として逆向きに設置、前回と同一区間を再び走行させることで、プログラムが誤差を読み取り、補正値を算出する方法による。測定値にこの補正値を加えることで軌道検測装置の機械的な誤差を補正した値を得ることができる。

軌道検測装置の機械的な誤差を補正するために、先ず、検測前に通りと水準の誤差補正作業を行う。この補正作業事前チェックの手順を図１を参照して具体的に説明する。
（手順１）軌道検測装置の始点を決め、左右両方のレールに始点位置の印付けを行う。
（手順２）軌道検測装置を始点に合わせる。
（手順３）軌道検測装置をその操作パネルにより補正作業を行う状態に切り替え、軌道検測装置を１０ｍ走行する（チェック１）。
１０ｍ走行することによって、５ｍ地点での１０ｍ弦の通り測定値が測定装置内蔵のコンピュータによって算出され、記憶される。更に、５ｍ地点の水準測定値が記憶される。

（手順４）そのまま始点に戻って、軌道検測装置を左右載せ替える（反転）。
（手順５）軌道検測装置を始点に合わせ、そこから１０ｍ走行する（チェック２）。
５ｍ地点での１０ｍ弦の通り測定値と水準測定値が記憶される。手順３において記憶した通り測定値および水準測定値により、補正値を算出する。
（手順６）表示される補正値が異常ではないことを確認し、補正作業を終了する。
次に、通り測定値の補正計算方法を説明する。
補正作業によって得られた５ｍ地点の１０ｍ弦の通り測定値（チェック１＝ａ、チェック２＝ｂ）から以下の補正式により、補正値ｃを求める。

ｃ＝（ａ＋ｂ）／２−ａ
補正作業後に測定作業を行う。測定作業により得られた通り測定値（通常測定値＝Ａ、反転測定値＝Ｂ）に補正値ｃが加えられることにより、以下の補正がなされる。
通常の場合の測定値の補正： Ａ’＝Ａ＋ｃ
左右反転した場合の測定値の補正：Ｂ’＝Ｂ−ｃ
以上の様に、軌道検測装置を通常向きで測定した値と反転して逆向きで測定した値の両値により補正を行うことで、軌道検測装置の機械的な誤差を補正することができる。

また、水準の場合も同様の式により補正する。ただし、軌道検測装置を左右反転すると水準測定値の正負が逆になるので、補正時に次式の様に反転した方の測定値の符号を変換する必要がある。
ｃ＝（ａ＋ｂ×（−１））／２−ａ
通常の場合の測定値の補正： Ａ’＝Ａ＋ｃ
左右反転した場合の測定値の補正：Ｂ’＝Ｂ×（−１）−ｃ

実施例を説明する図。 軌道検測装置による軌道狂いの測定原理を示す図。 可搬式の軌道検測装置を示す図。 通り狂い測定を説明する図。 水準狂い測定を説明する図。

符号の説明

１ 通りビーム ２ 高低ビーム
３ 高低センサ ４ 距離検知センサ
５ 分岐通過用補助ローラ ６ コネクタボックス
７ データ収集装置受け台 ８ 水準センサ
９ 通り・軌間センサ １０ 装置本体組立金具
１１ 手押し棒 １２ 分岐通過装置固定用レバー
１３ 分岐通過装置

Claims (1)

1. 鉄道軌道に対して軌道検測装置を通常状態に設置して一定区間を走行測定すると共に、軌道検測装置を左右逆向き置き換えた状態に設置して同一の一定区間を走行測定し、両測定値を比較して軌道検測装置の機械的変化の影響による測定値の誤差を補正することを特徴とする軌道検測装置の測定値誤差補正方法。

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