JP6027338B2 - 軌道検測装置システムの車両床下搭載方法及び軌道検測装置システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行する軌道の状況等を測定する軌道検測装置システムの車両床下搭載方法及び軌道検測装置システムに係り、特に営業車両に搭載可能な軌道検測装置システムの車両床下搭載方法及び軌道検測装置システムに関する。

従来は、軌道検測装置システムを構成する光学変位センサを搭載した検出器ユニットを車両の台車に取り付けることができるように小型軽量化したものが提案されている。例えば、特許文献１に記載の検出器ユニットは、レールの横断方向すなわち台車の横梁方向に沿って設けられた収納ケースに内装された水平板フレームとこれから起立する垂直板フレームとで構成された内装フレームを備えており、この内装フレームを構成する垂直板フレームの両端に光学的変位センサがそれぞれ設けられ、内装フレームの両端は緩衝部材を介して収納ケースに取付けられ、ジャイロは水平板フレームの中央部付近に搭載してある。

特開２０１１−０９３４７０号公報

特許文献１に記載の従来の軌道検測装置システムは、検出器ユニット自体を台車に取り付けているため、検出器ユニットによって営業車両の乗車スペースを狭めることはなかったが、検出器ユニットを制御する制御ユニット（処理装置）が営業車の車内に設けてあるため、依然として営業車両の乗車スペースを狭めていた。

本発明は、上述の点に鑑みなされたものであって、営業車両の乗車スペースを狭めることなく営業車両に搭載することのできる軌道検測装置システムの車両床下搭載方法及び軌道検測装置システムを提供することを目的とする。

本発明に係る軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第１の特徴は、台車の走行する軌道の状況を検出する検出器ユニット手段と、前記検出器ユニット手段によって検出されたデータに基づいて前記軌道の状況を検測する制御ユニット手段とを、前記台車上の車両の床下に設置することにある。これは、検出器ユニット手段及び制御ユニット手段の両方を台車以外の車両の床下に設置することによって、営業車両の乗車スペースを狭めることなく、営業車両への搭載を可能にしたものである。

本発明に係る軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の軌道検測装置システムの車両床下搭載方法において、前記検出器ユニット手段及び前記制御ユニット手段を構成する部品は、直方体形状の筐体上部に固着された連結アームを介して前記車両の床下に固定的に取り付けられた筐体内に設けられた内装フレーム上に実装され、前記内装フレームは、前記筐体内部の両側面に設けられたスライドレールによって前記筐体の出入口から引き出し可能に構成され、前記筐体は前記筐体の出入口の全周に沿って結露防止・防水・防塵用パッキンの設けられた開閉扉を備え、前記筐体の出入口の全周にも結露防止・防水・防塵用パッキンが設けられていることにある。これは、車両の床下に搭載される検出器ユニット及び制御ユニット手段の構成に関するものであり、直方体形状の筐体内の内装フレームに検出器ユニット及び制御ユニットを構成する部品を実装してあり、この筐体の開閉扉を閉鎖した時に筐体と開閉扉に設けられた結露防止・防水・防塵用パッキンが共に作用して２重パッキン構造となり、極めて高い結露防止・防水性・防塵性を有するように構成されている。

本発明に係る軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の軌道検測装置システムの車両床下搭載方法において、前記制御ユニット手段の筐体の出入口とは反対側の背面外側の左右両端の離間した位置に空調手段が設けられ、前記空調手段の外周には防護カバーが設けられていることにある。これは、空調手段によって筐体内に外気を取り入れ、ラジエターの熱交換機能で熱交換を行い、再び外気として排出するようにしたものである。また、空調手段本体は剛性がないので、飛来物等から保護するために外周に沿って防護カバーが取り付けてある。

本発明に係る軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第４の特徴は、前記第１、第２又は第３の特徴に記載の軌道検測装置システムの車両床下搭載方法において、前記検出器ユニット手段は、前記車両の走行する軌道の状況として通り、高低、水準、平面性、軌間等を検出することにある。これは、検出器ユニット手段が検測する車両の走行する軌道の状況を具体的にしたものである。

本発明に係る軌道検測装置システムの第１の特徴は、台車上の車両の床下に設置され、前記車両の走行する軌道の状況を検出する検出器ユニット手段と、前記車両の床下に設置され、前記検出器ユニット手段によって検出されたデータに基づいて前記軌道の状況を検測する制御ユニット手段とを備えたことにある。これは、前記軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第１の特徴を利用した軌道検測装置システムの発明である。

本発明に係る軌道検測装置システムの第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の軌道検測装置システムにおいて、前記検出器ユニット手段及び前記制御ユニット手段を構成する部品は、直方体形状の筐体上部に固着された連結アームを介して前記車両の床下に固定的に取り付けられた筐体内に設けられた内装フレーム上に実装され、前記内装フレームは、前記筐体内部の両側面に設けられたスライドレールによって前記筐体の出入口から引き出し可能に構成され、前記筐体は前記筐体の出入口の全周に沿って結露防止・防水・防塵用パッキンの設けられた開閉扉を備え、前記筐体の出入口の全周にも結露防止・防水・防塵用パッキンが設けられていることにある。これは、前記軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第２の特徴を利用した軌道検測装置システムの発明である。

本発明に係る軌道検測装置システムの第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の軌道検測装置システムにおいて、前記制御ユニット手段の筐体の出入口とは反対側の背面外側の左右両端の離間した位置には空調手段が設けられ、前記空調手段の外周には防護カバーが設けられていることにある。これは、前記軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第３の特徴を利用した軌道検測装置システムの発明である。

本発明に係る軌道検測装置システムの第４の特徴は、前記第１、第２又は第３の特徴に記載の軌道検測装置システムにおいて、前記検出器ユニット手段は、前記車両の走行する軌道の状況として通り、高低、水準、平面性、軌間等を検出することにある。これは、前記軌道検測装置システムの車両床下搭載方法の第４の特徴を利用した軌道検測装置システムの発明である。

本発明によれば、営業車両の乗車スペースを狭めることなく営業車両に軌道検測装置システムを搭載することができるという効果がある。

本発明に係る軌道検測装置システムを営業車両の床下に搭載した場合の一例を示す図である。 営業車両の床下に搭載される検出器ユニットの外観構成を示す図である。 図２の検出器ユニットから検出器用内装フレームを引き出した状態を示す斜視図である。 検出器ユニットが営業車両の床面に取り付けられた状態を図２の側面左下側（営業車両の進行方向に対して垂直方向）から見た側面図である。 営業車両の床下に搭載される制御ユニットの外観構成を示す図である。 図５の制御ユニットから内装フレームを引き出した状態を示す斜視図である。 制御ユニットが営業車両の床面に取り付けられた状態を図５の左下側から見た側面図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る軌道検測装置システムの一実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る軌道検測装置システムを台車上の営業車両の床下に搭載した場合の一例を示す図である。営業車両１は、進行方向（長手方向）の前後２個所に設けられた台車１２，１３上に搭載されている。図１の軌道検測装置システムは、営業車両１の走行する軌道の状況（通り、高低、水準、平面性、軌間等）を測定する検出器ユニット２０と、この検出器ユニット２０から送られて来るデータの解析や信号のやり取り、データの保存などを行うパソコン等で構成される制御ユニット４０とから構成される。この実施の形態では、軌道検測装置システムが台車１２，１３上の営業車両１の床下に共に搭載されている。図１に示すように検出器ユニット２０及び制御ユニット４０を台車１２，１３上の営業車両１の床下に搭載することにより、営業車両１の客室乗車スペースを狭めることなく、軌道の状況（通り、高低、水準、平面性、軌間等）を、営業運転を行いながら測定することができるという効果がある。また、検出ユニット２０と制御ユニット４０を営業車両１の床下に搭載したことで、防振部材を使用しなくて済み、軽量化を図った軌道検測ユニットにすることができる。なお、検出器ユニット２０及び制御ユニット４０間は点線で示すケーブルで接続され、このケーブルを介して各種データの受け渡しが行われるようになっている。検出器ユニット２０は、軌道（レール２）を検測する関係で台車１１のできるだけ近傍の営業車両１の床面に設けられる。営業車両１と台車１２，１３との間にはまくらばねなどの緩衝部材が設けられているので、営業車両１の床下に搭載された検出器ユニット２０及び制御ユニット４０に対しては、走行中の振動の影響が激減するという効果がある。

図２は、営業車両の床下に搭載される検出器ユニット２０の外観構成を示す図であり、営業車両の進行方向の斜め上方から見た図である。図３は、図２の検出器ユニット２０から検出器用内装フレーム２５を引き出した状態を示す斜視図である。図４は、検出器ユニット２０が営業車両１の床面に取り付けられた状態を図２の側面左下側（営業車両１の進行方向に対して垂直方向）から見た側面図である。検出器ユニット２０は、直方体形状の筐体に覆われて構成されている。この筐体の上部平坦部には、２本の連結アーム２１，２２が取り付けられている。検出器ユニット２０は、図４に示すように、この連結アーム２１，２２を介して営業車両１の床下の横梁１０にボルト１０ａとナット１０ｂによって固定的に取り付けられている。なお、図１では検出器ユニット２０の取り付け箇所は１個所の場合を示しているが、営業車両１に合わせて複数個所に取り付けられる場合もある。

連結アーム２１，２２は、図４に示すように、検出器ユニット２０の筐体に対してボルト２１ａ，２２ａとナット２１ｂ，２２ｂとで締め付けられて固定され、更にこのボルト２１ａ，２２ａとナット２１ｂ，２２ｂは互いに溶接固着される。これは、ボルト２１ａ，２２ａとナット２１ｂ，２２ｂが互いに緩まないようにするためである。連結アーム２１，２２は、ボルト２１ａ，２２ａとナット２１ｂ，２２ｂとは別に、連結アーム２１，２２の全周が検出器ユニット２０の筐体に溶接される。これによって金属の腐食、錆等で溶接部が外れてしまった場合でも、車両から落下しない２重の脱落防止構造が形成されている。

検出器ユニット２０の開閉扉３０ａ，３０ｂは、保守作業時には取り外し可能となっているが、通常は天候、風雨での作業も考慮し取り外されることなく、途中まで開くような構成になっている。検出器ユニット２０の開閉扉３０ａ側には各種検出器を搭載した検出器用内装フレーム２５が取り出されるようになっている。反対の検出器ユニット２０の開閉扉３０ｂ側には、各種検出器に接続されるプリント基板（図示せず）が取り出されるようになっている。

検出器用内装フレーム２５は、図３に示すように、加速度センサ２７、ジャイロスコープ２８及びレーザ変位センサユニット２９ａ，２９ｂなどの各種検出器が固定的に搭載されている。検出器用内装フレーム２５の反対側には、これらの各種検出器からの信号を制御するプリント基板が実装されている。レーザ変位センサユニット２９ａ，２９ｂは、それぞれレーザ変位センサと回転ミラー機構とで構成され、三角測量方式によって下方のレール２までの距離（変位）をそれぞれ計測する。従って、このレーザ変位センサユニット２９ａ，２９ｂの位置にして投光光と受光光のレーザを通過させるためのガラス窓又は開口が、検出器ユニット２０の下方部の左右両側に設けられている。検出器用内装フレーム２５内に搭載されるものは、上述のようなレーザ変位センサユニット２９ａ，２９ｂに限らず、レール２までの距離（変位）などを計測できるものであれば、それを構成するセンサや計測方式などはどのようなものであっても構わない。

検出器用内装フレーム２５に実装された各種検出器の保守作業用に、検出器ユニット２０の内部両側面と検出器用内装フレーム２５両側との間にそれぞれ検出器用スライドレール２６が取り付けられ、検出器用内装フレーム２５は筐体からスライド引き出し可能になっている。この検出器用スライドレール２６によって検出器用内装フレーム２５が筐体の出入口から外部に引き出されることによって、検出器用内装フレーム２５の正面、左右、上面の何処からでもアクセスすることができ、実装された各種検出器のメンテナンス作業を容易に行なうことができる。図示していないが、検出器用内装フレーム２５の反対側からも同様のスライドレールを介してプリント基板等が外部に引き出され、メンテナンス作業を容易に行なうことができるようになっている。

検出器ユニット２０の検出器側の開閉扉３０ａ及びプリント基板側の開閉扉３０ｂは、その裏側（筐体側）全周に渡って防水・防塵用パッキン３１ａ，３１ｂが取り付けられている。また、検出器ユニット２０の筐体側の出入口の周縁の全周にも防水・防塵用パッキン３２ａ，３２ｂが取り付けられている。互いに向かい合う防水・防塵用パッキン３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂによって検出器ユニット２０の開閉扉３０ａ，３０ｂを閉めた時に２重構造のパッキンが構成されるようになっているので、結露防止・防水・防塵機能効果がより一層高まるようになっている。さらに図２に示すように、開閉扉３０ａの６箇所にラッチ３３ａ〜３３ｆが設けられており、これらのラッチ３３ａ〜３３ｆによって開閉扉３０ａを筐体に締め込み固定してある。なお、図示していないが、開閉扉３０ｂの６箇所にもラッチが設けられており、これらのラッチによって開閉扉３０ｂを筐体に締め込み固定してある。これによって、検出器ユニット２０の筐体の気密性は非常に高くなっている。

営業車両１の走行中に直接飛来物が検出器ユニット２０に衝突したとしても、検出器用内装フレーム２５に対する衝撃を抑制するために、剛性を持ったスライドレール２６の取り付け個所以外について、筐体と内装フレームとの間にはそれぞれ空間を有するようになっている。さらに、営業車両１の走行中に揺れ等を防止するために、検出器用内装フレーム２５の左右両端には点線で示した固定部品２４ａ，２４ｂが取り付けられている。この固定部品２４ａ，２４ｂによって、検出器用内装フレーム２５は検出器ユニット２０の反対側のプリント基板に対して一体的にネジ留め固定される。

図５は、営業車両の床下に搭載される制御ユニット４０の外観構成を示す図である。図６は、図５の制御ユニット４０から内装フレーム４５を引き出した状態を示す斜視図である。図７は、制御ユニット４０が営業車両１の床面に取り付けられた状態を図５の左下側（営業車両１の進行方向側）から見た側面図である。制御ユニット４０は、直方体形状の筐体に覆われて構成されている。この筐体の上部平坦部には、２本の連結アーム４１，４２が取り付けられている。制御ユニット４０は、図７に示すように、この連結アーム４１，４２を介して営業車両１の床下の横梁１１にボルト１１ａとナット１１ｂによって固定的に取り付けられている。なお、図１では制御ユニット４０の取り付け箇所は１個所の場合を示しているが、営業車両１に合わせて複数個所に取り付けられる場合もある。

連結アーム４１，４２は、図７に示すように、制御ユニット４０の筐体に対してボルト４１ａ，４２ａとナット４１ｂ，４２ｂとで締め付けられて固定され、更にこのボルト４１ａ，４２ａとナット４１ｂ，４２ｂは互いに溶接固着される。これは、ボルト４１ａ，４２ａとナット４１ｂ，４２ｂが互いに緩まないようにするためである。連結アーム４１，４２は、ボルト４１ａ，４２ａとナット４１ｂ，４２ｂとは別に、連結アーム４１，４２の全周が制御ユニット４０の筐体に溶接される。これによって金属の腐食、錆等で溶接部が外れてしまった場合でも車両から落下しない２重の脱落防止構造が形成されている。

制御ユニット４０の開閉扉４９は、保守作業時には取り外し可能となっているが、通常は天候、風雨での作業も考慮し取り外されることなく、途中まで開くような構成になっている。制御ユニット４０の背面には空調装置４３，４４が左右両端のそれぞれ離間した位置に取り付けられている。

内装フレーム４５は、図６に示すように、検出器ユニット２０からのデータの解析や信号のやり取り、データの保存を制御する各種電子機器群を実装している。内装フレーム４５に実装された各種電子機器の保守作業用に、制御ユニット４０の内部両側面と内装フレーム４５両側との間に、それぞれスライドレール４６が取り付けられ、内装フレーム４５は筐体からスライド引き出し可能になっている。このスライドレール４６によって、内装フレーム４５が筐体の出入口から外部に引き出されるので、内装フレーム４５の正面、左右、上面の何処からでもアクセスすることができ、実装された各種電子機器のメンテナンス作業を容易に行なうことができる。

営業車両１の走行中に直接飛来物が制御ユニット４０に衝突したとしても、内装フレーム４５に対する衝撃を抑制するために、剛性を持ったスライドレール４６の取り付け個所以外について、筐体と内装フレームとの間にはそれぞれ空間を有するようになっている。さらに、営業車両１の走行中に揺れ等を防止するために、内装フレーム４５の左右両端には固定部品４７，４８が取り付けられている。この固定部品４７，４８によって内装フレーム４５は制御ユニット４０の左右両端にネジ留め固定される。

制御ユニット４０のフロント（出入口）側の開閉扉４９は、その裏側（筐体側）全周に渡って防水・防塵用パッキン５０が取り付けられている。また、制御ユニット４０の筐体側のフロント（出入口）の周縁の全周にも防水・防塵用パッキン５１が取り付けられている。これらの防水・防塵用パッキン５０，５１によって制御ユニット４０の開閉扉４９を閉めた時に、２重構造のパッキンが構成されるようになっているので、結露防止・防水・防塵機能効果がより一層高まるようになっている。さらに図５に示すように、開閉扉４９の６箇所にラッチ５２ａ〜５２ｆが設けられており、これらのラッチ５２ａ〜５２ｆによって開閉扉４９を筐体に締め込み固定してあるので、筐体の気密性は非常に高くなっている。

営業車両１が軌道上を走行すると、営業車両１の床下に搭載された制御ユニット４０は、飛来物等から衝撃を受けることがある。その関係で、厚い鋼板で構成された制御ユニット４０と空調装置４３，４４との間の接合部は、経年劣化の少ないシリコンパッキン５５で結露防止・防塵・防水機能を持たせてある。空調装置４３，４４の保守作業時は、この接合部から切り離して作業が出来るようになっている。空調装置４３，４４の構造は、制御ユニット４０内に外気を取り入れ、ラジエターの熱交換機能で熱交換を行い、再び外気として排出するものであり、制御ユニット４０内に粉塵や水などが侵入しないような構造になっている。空調装置４３，４４本体は剛性がないので、飛来物等から保護するために外周に沿って防護カバー５６が取り付けてあり、飛来物等から防護可能な構造となっている。なお、空調装置は、使用環境によってはファンのみの送風機能のみでもよい。

１…営業車両、
２…レール、
１０，１１…横梁、
１０ａ，１１ａ，２１ａ，４１ａ…ボルト、
１０ｂ，１１ｂ，２１ｂ，４１ｂ…ナット、
１２，１３…台車、
２０…検出器ユニット、
２５…検出器用内装フレーム、
２７…加速度センサ、
２６…検出器用スライドレール、
２８…ジャイロスコープ、
２９ａ，２９ｂ…レーザ変位センサユニット、
４０…制御ユニット、
２１，２２，４１，４２…連結アーム、
４３，４４…空調装置、
４５…内装フレーム、
２６，４６…スライドレール、
２４ａ，２４ｂ，４７，４８…固定部品、
３０ａ，３０ｂ，４９…開閉扉、
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，５０，５１…防水・防塵用パッキン、
３３ａ〜３３ｆ，５２ａ〜５２ｆ…ラッチ、
５５…シリコンパッキン、
５６…防護カバー

Claims (6)

1. 台車の走行する軌道の状況を検出する検出器ユニット手段と、前記検出器ユニット手段によって検出されたデータに基づいて前記軌道の状況を検測する制御ユニット手段とを、前記台車上の車両の床下に設置する軌道検測装置システムの車両床下搭載方法において、前記検出器ユニット手段及び前記制御ユニット手段を構成する部品は、直方体形状の筐体上部に固着された連結アームを介して前記車両の床下に固定的に取り付けられた筐体内に設けられた内装フレーム上に実装され、
   前記内装フレームは、前記筐体内部の両側面に設けられたスライドレールによって前記筐体の出入口から引き出し可能に構成され、
   前記筐体は前記筐体の出入口の全周に沿って結露防止・防水・防塵用パッキンの設けられた開閉扉を備え、
   前記筐体の出入口の全周にも結露防止・防水・防塵用パッキンが設けられていることを特徴とする軌道検測装置システムの車両床下搭載方法。
2. 請求項１に記載の軌道検測装置システムの車両床下搭載方法において、前記制御ユニット手段の筐体の出入口とは反対側の背面外側の左右両端の離間した位置に空調手段が設けられ、前記空調手段の外周には防護カバーが設けられていることを特徴とする軌道検測装置システムの車両床下搭載方法。
3. 請求項１又は２に記載の軌道検測装置システムの車両床下搭載方法において、前記検出器ユニット手段は、前記車両の走行する軌道の状況として通り、高低、水準、平面性、軌間等を検出することを特徴とする軌道検測装置システムの車両床下搭載方法。
4. 台車上の車両の床下に設置され、前記車両の走行する軌道の状況を検出する検出器ユニット手段と、
   前記車両の床下に設置され、前記検出器ユニット手段によって検出されたデータに基づいて前記軌道の状況を検測する制御ユニット手段と
   を備えた軌道検測装置システムにおいて、
   前記検出器ユニット手段及び前記制御ユニット手段を構成する部品は、直方体形状の筐体上部に固着された連結アームを介して前記車両の床下に固定的に取り付けられた筐体内に設けられた内装フレーム上に実装され、
   前記内装フレームは、前記筐体内部の両側面に設けられたスライドレールによって前記筐体の出入口から引き出し可能に構成され、
   前記筐体は前記筐体の出入口の全周に沿って結露防止・防水・防塵用パッキンの設けられた開閉扉を備え、
   前記筐体の出入口の全周にも結露防止・防水・防塵用パッキンが設けられていることを特徴とする軌道検測装置システム。
5. 請求項４に記載の軌道検測装置システムにおいて、前記制御ユニット手段の筐体の出入口とは反対側の背面外側の左右両端の離間した位置には空調手段が設けられ、前記空調手段の外周には防護カバーが設けられることを特徴とする軌道検測装置システム。
6. 請求項４又は５に記載の軌道検測装置システムにおいて、前記検出器ユニット手段は、前記車両の走行する軌道の状況として通り、高低、水準、平面性、軌間等を検出することを特徴とする軌道検測装置システム。

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