JP6663267B2 - 鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、レールを支える枕木の隣り合う枕木間の中間位置に輪重を負荷し、前記中間位置からレールの敷設方向前後にそれぞれ等間隔隔てた2か所においてレールに発生する主応力方向の応力(主応力)を測定する。
レールを支える枕木の隣り合う枕木間の中間位置からレールの敷設方向前後にそれぞれ等間隔隔てた2か所で、前記敷設方向の前後対称に貼付されてレールの主応力を測定する測定子と、
鉄道車両の車輪が、前記中間位置を通過することを検知する手段と、
前記車輪が前記中間位置を通過したときに、前記測定子によって測定した、前後2か所の測定位置における主応力の平均と差をとることで、前記主応力の平均である輪重による主応力と、前記主応力の差である縦クリープ力による主応力に分離し、この分離した縦クリープ力による主応力を、予め求めておいた輪重を等分に負荷した場合の主応力の前後差と、縦クリープ力を負荷した場合の主応力の前後差の関係から換算して縦クリープ力を得る演算器と、
を備えた本発明の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定装置を用いて実施する。
例えば、図1に示すように、レール1を支える枕木2の、隣り合う枕木2の間の中間位置Pcからレール1の敷設方向の前方及び後方に向かってそれぞれ等間隔、例えば0.2m隔てた位置P1,P2で、鉄道車両の車輪3が前記中間位置Pcを通過したときのレールの主応力を測定する。
σr=(2P/π)×(sinθ/r)=εP・E
(縦クリープ力Tによる主応力)
σr=(2T/π)×(cosθ/r)=εQ・E
ε1P=(2P/πE)×(sinθ1/r1)=K1・P・sinθ1
ε1Q=(2T/πE)×(cosθ1/r1)=K1・Q・cosθ1
但し、K1=2/πr1E
ε2P=(2P/πE)×(sinθ2/r2)=K2・P・sinθ2
ε2Q=(2T/πE)×(cosθ2/r2)=K2・T・cosθ2
但し、K2=2/πr2E
ε1=K1・P・sinθ1+K1・T・cosθ1
ε2=K2・P・sinθ2+K2・T・cosθ2
P=(1/Ksinθ)×(ε1+ε2)
T=(1/Kcosθ)×(ε1−ε2)
・30kNの輪重
・10kNの縦クリープ力
・30kNの輪重と10kNの縦クリープ力の合成荷重
2 枕木
3 車輪
4A1,4B1,4A2,4B2 ひずみゲージ
4C ひずみゲージ
5 レーザ変位計
6 演算器
Pc 中間位置
P1 敷設方向前方の位置
P2 敷設方向後方の位置
B ホイートストンブリッジ回路
P 輪重
T 縦クリープ力
CL レールの幅方向中心線
Claims (14)
- レールを支える枕木の隣り合う枕木間の中間位置からレールの敷設方向前後にそれぞれ等間隔隔てた2か所において、鉄道車両の車輪が前記中間位置を通過したときに、レールに発生する主応力又は主ひずみを測定し、
これら測定した2か所における前記主応力又は主ひずみの差を、理論解析又は有限要素解析により事前に求めておいた、輪重により発生する主応力又は主ひずみと、縦クリープ力により発生する主応力又は主ひずみの関係に基づき、縦クリープ力に換算することを特徴とする鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。 - 前記2か所における主応力又は主ひずみの測定は、レールを横断面した場合の幅方向中心線に対して線対称となるレールのウェブの表裏面の位置で行うことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。
- 前記輪重を較正することで、前記事前に求めておいた前記関係に基づき、前記縦クリープ力を較正することを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。
- 前記2か所の位置は、前記中間位置からレールの敷設方向前後にそれぞれ85〜120mm隔てた位置であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。
- 前記主応力又は主ひずみの測定は、前記2か所の位置のレールの高さ方向中心位置において、前記中間位置におけるレールの頭頂面に向かう45°斜め上向き方向に貼付したひずみゲージで行うことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。
- 前記ひずみゲージは、単軸、2軸、3軸の何れかであることを特徴とする請求項5に記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。
- 鉄道車両の車輪が隣り合う枕木間の中間位置を通過したことの検知は、レーザ変位計で行うことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。
- 鉄道車両の車輪が隣り合う枕木間の中間位置を通過したことの検知は、前記中間位置でレールのウェブに高さ方向に又はレールの底面にレールの敷設方向に貼付したひずみゲージを用いて検知した車輪通過時の応力のピーク値で行うことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定方法。
- レールを支える枕木の隣り合う枕木間の中間位置からレールの敷設方向前後にそれぞれ等間隔隔てた2か所で、前記敷設方向の前後対称に貼付されてレールの主応力又は主ひずみを測定する測定子と、
鉄道車両の車輪が、前記中間位置を通過することを検知する手段と、
前記車輪が前記中間位置を通過したときに、前記測定子によって測定した、前後2か所の測定位置における主応力又は主ひずみの平均と差をとることで、前記主応力又は主ひずみの平均である輪重による主応力又は主ひずみと、前記主応力又は主ひずみの差である縦クリープ力による主応力又は主ひずみに分離し、この分離した縦クリープ力による主応力又は主ひずみを、予め求めておいた輪重により発生する主応力又は主ひずみと、縦クリープ力により発生する主応力又は主ひずみの関係から換算して縦クリープ力を得る演算器と、
を備えたことを特徴とする鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定装置。 - 前記2か所の位置は、前記中間位置からレールの敷設方向前後にそれぞれ85〜120mm隔てた位置であることを特徴とする請求項9に記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定装置。
- 前記測定子は、単軸、2軸、3軸の何れかのひずみゲージであることを特徴とする請求項9又は10に記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定装置。
- 前記測定子は、レールを横断面した場合の幅方向中心線に対して線対称となるレールのウェブの表裏面の位置に貼付されていることを特徴とする請求項11に記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定装置。
- 前記測定子は、前記2か所の位置におけるレールの高さ方向中心位置から前記中間位置におけるレールの頭頂面に向かう45°斜め上向き方向に貼付されていることを特徴とする請求項11又は12に記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定装置。
- 鉄道車両の車輪が隣り合う枕木間の中間位置を通過したことを検知する手段は、レーザ変位計、前記中間位置でレールのウェブに高さ方向に貼付したひずみゲージ、前記中間位置でレールの底面にレールの敷設方向に貼付したひずみゲージの何れかであることを特徴とする請求項9〜13の何れかに記載の鉄道車両の車輪とレール間の縦クリープ力測定装置。
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