JP3924657B2 - スラブとレール間のはなれ測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道線路のスラブとレールとの間のはなれ(以下は単に、はなれ寸法という)を測定するための装置に関し、より詳しくは、線路上を走行させながら、各タイプレート毎にその前後においてそのはなれ寸法を、自動的且つ連続的に測定するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車輌の安全快適運行を期すために、線路の保守点検は欠くことのできない重要な業務であるが、その中でもはなれ寸法の測定は、レールの安定した支持と円滑な高低変化の状態の把握、列車速度変更計画等に対応する適切な両レール間の傾斜の設定保持のために極めて必要な調査項目となっており、特に高速走行の新幹線においては重要調査項目の1つとなっている。
【0003】
このはなれ寸法の測定は、従来は図1に示すレール50の底辺55とその敷設の基盤であるスラブ70との間隔、すなわち、はなれ寸法Hを、例えば図11に示すような測定ゲージ90を用いて、図2に示す位置に人為的に挿入充当して、その目盛を測定者が目視で読取って記録する方式であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この測定調査は、測定者が腰をかがめてスラブ70とレール50の間に測定ゲージ90を挿入するという点、さらに目盛りを読取るという点で極めて苦痛を伴う厳しい作業であり、しかも新幹線においては夜間の列車運休時を利用して行うために困難さは倍加していた。
【0005】
その上、このような調査は、測定ゲージ係、記録係、見張担当者と最低3名一組という編成で行う必要があり、この様な態勢で臨んでも1日約100m程度が限度であり、極めて非能率的であった。
加えてレールは2本平行に走っている訳でその測定を完遂するためには、所謂人海戦術に頼らざるを得ない状況であった。
しかも、記録したデータの処理が手作業によらざるを得ず、これがまた大変な負担であった。調査したデータも目視測定のためその誤差範囲も必然的に大きなものとなっていた。
【0006】
要するに、前記従来の手作業且つ人海戦術による原始的な測定方式では、超スピード化の現況に対応することは極めて困難であり、しかも作業者の負担が大きいものであった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は従来の前記課題に鑑み、これを改良除去したものであって、スラブとレールとの間のはなれ寸法を連続的且つ自動的に測定することができ、しかも測定効率に優れ、更には安全で安価なスラブとレール間のはなれ寸法測定装置を提供せんとするものである。
【0008】
而して、前記課題を解決するために本発明が採用した請求項1の手段は、鉄道線路のスラブと該スラブ上にタイプレートを用いて固定されたレールの底辺との間のはなれ寸法を測定する装置であって、レール上を走行する車輪を備えた台車に取り付けられレール上に設定された外側の基準位置までの寸法を測定する外レールセンサーと、台車上に取り付けられレールの外側においてスラブ上面までの寸法を測定する外スラブセンサーと、台車に取り付けられレール上に設定された内側の基準位置までの寸法を測定する内レールセンサーと、台車上に取り付けられレールの内側においてスラブ上面までの寸法を測定する内スラブセンサーとを備え、前記外スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記外レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの後方におけるレール外側のはなれ寸法H1と、前記内スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記内レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの前方におけるレール内側のはなれ寸法H2との相加平均、又は、前記外スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記外レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの前方におけるレール外側のはなれ寸法H 1 と、前記内スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記内レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの後方におけるレール内側のはなれ寸法H 2 との相加平均を算出して、タイプレートの中心部におけるはなれ寸法Hを求めるようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
また本発明が採用した請求項2の手段は、レールをタイプレートに締結している板バネを検知するセンサーを台車に設け、当該センサーによる板バネの検知に基づき、台車がタイプレート位置へ到達したこと及び台車がタイプレートを通過したことを検出したときに、前記外スラブセンサー及び外レールセンサーの測定動作と、前記内スラブセンサー及び内レールセンサーの測定動作とが、タイプレートの前後で実行されるように設定することにより、台車の進行に従って、各タイプレートごとにスラブとレールとの間のはなれ寸法を逐次自動的且つ連続的に測定する請求項1に記載のスラブとレール間のはなれ測定装置である。
【0010】
本発明が採用した請求項3の手段は、測定された各タイプレートごとのスラブとレール間のはなれ寸法が演算部に記憶されるものである請求項1又は2に記載のスラブとレール間のはなれ測定装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のスラブとレール間のはなれ測定装置(以下単に本装置という)の好適な一実施例について図面を参照して説明すると次の通りである。
【0014】
図1及び図2は、測定すべきはなれ寸法Hを示すためのレール50の敷設状況の一例を示すものである。同図に示す如く、レール50の敷設は、スラブ70上に絶縁板69を介してタイプレート60をアンカーボルト及びナット61、66で締結し、該タイプレート60にレール調節パッキン62、軌道パッド63、鋼板64を介してレール50を置き、レール締結ボルト及びナット65で、板バネ68を介して、平行に敷設した線路の内側に一定の若干の傾斜角θを付与して固定している。前記レール調節パッキン62は、はなれ寸法Hを調節するためのものである。また傾斜角θはタイプレート60自体が規制している。
なお、図1において、67は、板バネ68を用いずにアンカーボルト66でタイプレート60をスラブ70へ固定するときに使用する締結バネである。
【0015】
前記はなれ寸法Hを測定するための本装置1は、図3に正面図、図4に側面図として示している。本装置1は、シャーシ5に車輪8を取り付けてなる台車2に、右側測定部10用の右センサーボックス15及び左側測定部20用の左センサーボックス25と、電源用バッテリー37と、入力出力基板41、アナログ・ディジタル変換器(右)42、同じくアナログ・ディジタル変換器(左)43、コンピューター基板45を含む演算部40を、左右に2分割して搭載している。
【0016】
前記右側測定部10は、図8に示す如く、センサーボックス(右)15に集約される各データの測定センサーとして、外スラブセンサー11、外レールセンサー12、外入側センサー16、外出側センサー18と、内スラブセンサー13、内レールセンサー14、内入側センサー17、内出側センサー19とを備えている。
【0017】
図5に示すように、内外のスラブセンサー11及び13は、それぞれレール底辺55から所定寸法Z 1 ,Z 2 だけはなれた位置となるように台車2のシャーシ5に固定されている。また内外のレールセンサー12及び14は、レール50のそれぞれの設定基準位置(レール50の寸法が摩耗等によって変化することのない脚部上面の一点)から所定寸法Y 1 ,Y 2 だけはなれた位置となるように台車2のシャーシ5に固定されている。
【0018】
なお、左側測定部20も、前述した右側測定部10と同様であり、図8に示すように、センサーボックス(右)25に集約される各データの測定センサーとして、外スラブセンサー21、外レールセンサー22、外入側センサー26、外出側センサー28と、内スラブセンサー23、内レールセンサー24、内入側センサー27、内出側センサー29とを備えている。
【0019】
更に、台車2を走行させるための走行機構として本実施例では、走行ハンドル6を設置して人力走行の手段とし、該走行ハンドル6の、運転者の見易い位置に操作盤30(図8参照)を設置し、該操作盤30に、本装置1の操作を行うに必要なスイッチ類、表示器類を取付けている。なお、操作盤30については、後で詳述する。
【0020】
台車2はシャーシー5に車輪8を4個取付けて、レール50上を走行可能とし、走行ハンドル6で人力により手押し走行としているが、走行機構として電力による自動化、さらに保守用車輌等による牽引も可能であり、何れも本発明の範疇に入るものである。
【0021】
前記電源用バッテリー37は、シャーシー6の中央部に設置したが、実施例では24V、30AHrの充電可能なものを用意した。なお、図7及び図8において、38は電源用バッテリー37の充電器であり、39はそのAC電源ソケットである。走行用の動力源とする場合はもっと大容量のものを用意する必要がある。電源を保守用車輌等に求めるときはこの電源用バッテリー37は不要である。また鉄道用の架線から電力供給を受けることも可能ではあるが、これは大規模の給電設備を要し不経済である。
【0022】
演算部40は、図8に示すように入力出力基板41、アナログ・ディジタル変換器(右)42、同じくアナログ・ディジタル変換器(左)43、コンピューター基板45を含んで構成し、何れも適合する市販のものを、そのまま、あるいは組合わせてその機能をもたせて設置した。
【0023】
操作盤30は、図3、図4及び図8に示すように、操作の容易性を考慮して、走行ハンドル6に取付けており、電源スイッチ31、測定スタートスイッチ32(右側用)および同じく測定スタートスイッチ33(左側用)、スラブ70およびタイプレート60の番号を、ディジタル表示器34′に表示させながら設定することができるようにしている。
【0024】
また操作盤30には、スタートさせるタイプレートNo設定表示器ディジタルスイッチ34等のスイッチ類と、右側のレールのはなれ寸法Hをディジタル表示させるディジタル表示器32′、同じく左側のレールのはなれ寸法Hを表示させるディジタル表示器33′、さらに前記したタイプレートNo表示器34′等の表示器類、加えて操作回路電源の閉回路を示すパイロットランプ35を設けている。
この操作盤30は、ペンダントスイッチ方式とすることも可能であり、走行駆動型式その他のことを考慮して選択すればよい。
【0025】
本装置の測定、演算、制御、操作の回路図を、その概略配置として図7に示し、詳細回路図を図8に示したが、この説明については、各セクション毎に述べているのでここでは省略する。
【0026】
次に、上述の如く構成された本装置1の動作態様を、図3、図5、図6並びに図8を参照して説明する。
先ず、レール50上に配置された本装置1は、走行ハンドル6に取付けてある操作盤30の電源スイッチ31をオンにし、タイプレートNo設定表示付ディジタルスイッチ34をオンにすると共にタイプレートNoをセットし、左右の測定スタートスイッチ32、33をオンにして右側測定部10及び左側測定部20の作動を開始し、台車2を矢印F(図6参照)の方向へ押しながら、はなれ寸法Hを各タイプレート毎に測定する。
【0027】
この実施例におけるタイプレート60によるレール50締結方式では、レール締結用の板バネ68はレール50の内側、外側で対角状に配置されている(図2参照)ので、まず前記外入側センサー16が外側の板バネ68を検知して外側のはなれ寸法H1 の一連の測定を開始する。このとき、内入側センサー17は作動しない。
外側のはなれ寸法H1 の測定が完了し、タイプレート60の寸法に相当する一定距離だけ台車2が前進して、内出側センサー19が板バネ68を検知することにより、板バネ68を通過したことを検出した時、内スラブセンサー13、内レールセンサー14が作動してレール50の内側のはなれ寸法H2 を測定するようになっている。
【0028】
レール50の底辺55とスラブ70の上面75との実際のはなれ寸法Hを直接測定することはできない。そこで、図5に示すように、レール50の外側については、外側スラブセンサー11によってこのセンサー11からスラブ上面75までの寸法X1 を測定し、レール50の内側については、内側スラブセンサー13によってこのセンサー13からスラブ上面75までの寸法X2 を測定する。
また外側レールセンサー12、内側レールセンサー14によって、各センサー12及び14から、レール50上の内外それぞれに設定した基準位置までの寸法Y1 及びY2 を測定する。
【0029】
これらの測定した値は、右センサーボックス15、アナログ・ディジタル変換器(右)42を経てコンピューター基板45に送られ、所定のデータ処理され、レール50の内外のはなれ寸法H1及びH2が求められる。
【0030】
これを図6について述べるならば、例えば右側測定部10系列で見てみると、外入側センサー16がタイプレート60のレール締付ボルト・ナット65によって締付けられている板バネ68(図2参照)を検知すると外スラブセンサー11、外レールセンサー12によって外側のはなれ寸法H1が測定され、右センサーボックス15、アナログ・ディジタル変換器(右)42を経てコンピューター基板45で所定の演算処理がなされ、記憶される。
【0031】
外側のはなれ寸法H1は、図5に示すように、外スラブセンサー11とスラブ上面75との間の寸法をX1とし、外スラブセンサー11とレール底辺55との間の寸法をZ1とし、レール50の外側のはなれ寸法をH1とすると、
H1=X1−Z1……(1)
式で求めることが可能である。
ここにおいて、外スラブセンサー11では、レール底辺55までの寸法Z1を実際に測定することは不可能である。そのため、本実施例では、Z1を外レールセンサー12で得られた測定寸法Y1から次のようにして求めている。
【0032】
外スラブセンサー11及び外レールセンサー12は台車2へ固定されるから、外スラブセンサー11からレール底辺55までの距離Z 1 と、外レールセンサー12からレール50の脚部上に設定した基準位置までの距離Y 1 との差分は、常に一定の値を有している。例えば、或るレール50に対し、レール底辺55から100 mm 離れた位置へ外スラブセンサー11を設置することにより外スラブセンサー11の取付寸法Z 1 を100 mm に設定し、レール脚部の設定基準位置から115 mm 離れた位置へ外レールセンサー12を設置して外レールセンサー12の取付寸法Y 1 を115 mm に設定した場合、Y 1 の値とZ 1 の値とは常に一定の15 mm だけの差を有することになる。
【0033】
従って、Z1の値が実際には測定できない場合であっても、Y1の値がわかれば、Y1の値からY1とZ1との差分(Y1−Z1=115−100=15mm)だけを引き算すれば、Z1の値を容易に求めることが可能である。すなわち、
Z1=Y1−15 ……(2)
式で求めることが可能である。ここにおいて、上記センサー11及び12の取り付け時の設定寸法差を定数D1とすると、前記(2)式は、
Z1=Y1−D1 ……(3)
式となる。
【0034】
なお、外レールセンサー12によって測定された前記寸法Y1は、取付時の設定寸法Yからレール摩耗寸法dを引いた値であり、Y1=Y−dである。また上述のようにして求められたZ1も、取付時の設定寸法Zからレール摩耗寸法dを引いた値であり、これを式で表すとZ1=Z−dとなる。
【0035】
従って、レール50の外側のはなれ寸法H1は、前記(3)式を(1)式に代入して求めることが可能であり、
H1=X1=Z1=X1−(Y1−D1)……(4)
式となる。レール50の内側のはなれ寸法H2も同様にして求めることが可能である。
【0036】
本発明では、レール50のはなれ寸法Hを、H 1 とH 2 との相加平均、
H=(H1 +H2 )/2 ……(5)
式で求めることとした。上記はなれ寸法Hは、1つのタイプレートにおける中心位置でのはなれ寸法となる。
【0037】
このようにして、右側のはなれ寸法Hが演算算出される訳であるが、左側のはなれ寸法Hも右側はなれ寸法Hと同様にして測定演算算出されるものである。
ここで、タイプレート60のレール締結ボルト及びナット65の位置が逆配列のときは、外入側センサー16より先に内入側センサー17が板バネ68を検出することになるので、前述のレール外側はなれ寸法H1より先に内側はなれ寸法H2が測定されることになるだけである。
また、本装置1を逆方向に走行させたときも同様である。
【0038】
本装置1によってタイプレートNo毎にそのはなれ寸法Hがコンピューター基板45に記憶されるので、後刻図9に示すようにパソコン47にデータを送りデータ処理を行うとか、図10に示すようにさらにプリンター46で測定データHの値をプリントアウトすることもできるものである。このことは、従来の目視測定記録の爾後処理の困難さ、わずらわしさを一掃するものであって、極めて有効なはなれ寸法H測定の手段として作用するものである。
【0039】
さて本装置1によるはなれ寸法Hの測定作業が終了すれば、電源スイッチ31を切って本装置1をレール50から取りはずして保守車輌等に移載して帰投するとか、あるいは一時休止として平地に置く訳であるが、本装置1は据置きのために、支脚9を設けており、各センサー類、制御機器類、コンピューター基板等の損傷を防止するための構成がなされており、問題はない。
なお、本装置1は比較的軽量に構成されているので、操作員2名で用意に持運びが可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にあっては、鉄道線路の保守、とりわけ新幹線等高速列車の快適な乗心地を保持するためのレールレベル(レールの高低)維持あるいはカント修正に必要な、はなれ寸法の把握を、極めて容易に、効率的に、かつ適確に行うことができると共に、その測定結果の集約処理と対応策樹立がコンピューター活用による迅速確実な形で達成され、高速化の現況にマッチした道が開かれ、優れた測定装置として活躍が期待されると共に鉄道保守業務の改善に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】現状のレール敷設態様を示す正面断面図である。
【図2】現状のレール敷設態様を示す部分平面図であり、併せて従来のはなれ寸法測定ゲージの測定位置を仮想線で示す説明図である。
【図3】本装置の正面図である。
【図4】本装置の側面図である。
【図5】本装置によるはなれ寸法測定の態様を示す説明図である。
【図6】右側並びに左側各測定部のセンサー配列を示す平面図である。
【図7】測定、演算、制御、操作各回路の概要配置図である。
【図8】本装置の回路図である。
【図9】本装置によるはなれ寸法測定後の爾後処理例を示す態様図である。
【図10】本装置によるはなれ寸法測定後の他の爾後処理例を示す態様図である。
【図11】従来例によるはなれ寸法の測定ゲージを示す説明図である。
【符号の説明】
1 本装置 2 台車 5 シャーシ
6 走行ハンドル 8 車輪 9 支脚
10 右側測定部 11 外スラブセンサー 12 外レールセンサー
13 内スラブセンサー 14 内レールセンサー 15 右センサーボックス 16 外入側センサー 17 内入側センサー 18 外出側センサー
19 内出側センサー 20 左側測定部 21 外スラブセンサー
22 外レールセンサー 23 内スラブセンサー 24 内レールセンサー
25 左センサーボックス 26 外入側センサー 27 内入側センサー
28 外出側センサー 29 内出側センサー 30 操作盤
31 電源スイッチ 32 測定スタートスイッチ(右)
32’ディジタル表示器(右)
33 測定スタートスイッチ(左)
33’ディジタル表示器(左)
34 タイプレートNo設定表示付ディジタルスイッチ
34’タイプレートNo表示器 35 パイロットランプ
37 電源用バッテリー 38 充電器
39 AC電源ソケット 40 演算部 41 入力出力基板
42 アナログ・ディジタル変換器(右)
43 アナログ・ディジタル変換器(左)
45 コンピューター基板 46 プリンター 47 パソコン
50 レール 55 レール底辺 60 タイプレート
61 ナット 62 レール調節パッキン 63 軌道パッド
64 鋼板 65 レール締結ボルト・ナット
66 アンカーボルト
67 締結バネ 68 板バネ 69 絶縁板
70 スラブ 90 測定ゲージ H はなれ寸法
Claims (3)
- 鉄道線路のスラブと該スラブ上にタイプレートを用いて固定されたレールの底辺との間のはなれ寸法を測定する装置であって、レール上を走行する車輪を備えた台車に取り付けられレール上に設定された外側の基準位置までの寸法を測定する外レールセンサーと、台車上に取り付けられレールの外側においてスラブ上面までの寸法を測定する外スラブセンサーと、台車に取り付けられレール上に設定された内側の基準位置までの寸法を測定する内レールセンサーと、台車上に取り付けられレールの内側においてスラブ上面までの寸法を測定する内スラブセンサーとを備え、前記外スラブセンサー及び外レールセンサーの測定動作と、前記内スラブセンサー及び内レールセンサーの測定動作とは、タイプレートを挟んで台車進行方向の前後で実行されるように設定され、前記外スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記外レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの後方におけるレール外側のはなれ寸法H1と、前記内スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記内レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの前方におけるレール内側のはなれ寸法H2との相加平均、又は、前記外スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記外レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの前方におけるレール外側のはなれ寸法H 1 と、前記内スラブセンサーで得られた測定寸法及び前記内レールセンサーで得られた測定寸法から演算したタイプレートの後方におけるレール内側のはなれ寸法H 2 との相加平均を算出して、タイプレートの中心部におけるはなれ寸法Hを求めるようにしたことを特徴とするスラブとレール間のはなれ測定装置。
- レールをタイプレートに締結している板バネを検知するセンサーを台車に設け、当該センサーによる板バネの検知に基づき、台車がタイプレート位置へ到達したこと及び台車がタイプレートを通過したことを検出したときに、前記外スラブセンサー及び外レールセンサーの測定動作と、前記内スラブセンサー及び内レールセンサーの測定動作とが、タイプレートの前後で実行されるように設定することにより、台車の進行に従って、各タイプレートごとにスラブとレールとの間のはなれ寸法を逐次自動的且つ連続的に測定する請求項1に記載のスラブとレール間のはなれ測定装置。
- 測定された各タイプレートごとのスラブとレール間のはなれ寸法が演算部に記憶されるものである請求項1又は2に記載のスラブとレール間のはなれ測定装置。
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