JP6888595B2 - レールの検査装置及び検査台車 - Google Patents
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Description
クレーンレールの劣化形態としては、亀裂、継手部の段差、レール表面摩耗、メタルフロー発生による頭頂部の変形が挙げられる。
さらに、鉄道レールの検査方法としては、レール表面に投射した光を複数のカメラで撮影し、撮影画像を合成することでレール断面の形状を検査する方法が提案されている(特許文献2)。
図1及び図2を参照して、本発明の一実施形態に係るレールの検査台車1について説明する。検査台車1は、天井クレーンの走行レール2の表面形状を測定する。図1及び図2に示すように、検査台車1は、台車フレーム3と、2つの走行輪4A,4Bと、2対のガイドローラ5A,5Bと、2つのレーザー光源6A,6Bと、カメラ7と、垂直探触子8と、演算部9とを備える。
2つの走行輪4A,4Bは、走行レール2上を走行可能なものである。2つの走行輪4A,4Bは、走行レール2の延在方向(図1の左右方向)に対する、台車フレーム3の両端側にそれぞれ設けられる。また、2つの走行輪4A,4Bは、不図示の駆動部に接続され、自走可能に構成される。
本実施形態に係る測定方法に説明する。測定では、走行レール2の亀裂測定、継ぎ目の段差測定、レール幅方向の形状測定及び表面磨耗量を測定する。
まず、検査台車1を走行レール2の長手方向に移動させながら、レーザー光を照射させた状態でのカメラ7による撮影と、垂直探触子8による探傷とを連続的に行う。この際、検査台車1は、検査台車1が走行レール2上を走行可能な範囲で移動することが好ましい。また、垂直探触子8が走行レール2の頭頂面に押し当てられた状態となる場合、検査台車1の走行に伴い、垂直探触子8は、走行レール2の頭頂面を潤滑剤を介して摺動する。そして、カメラ7によって撮影された撮影画像、並びに垂直探触子8による探傷結果は、演算部9へと送られる。この際、撮影画像及び探傷結果とともに、撮影及び探傷のタイミングにおける、位置情報が演算部9へと送られる。
亀裂測定では、走行レール2の表面形状として、走行レール2の頭部20の亀裂を測定する。亀裂測定では、垂直探触子8の探傷結果から、走行レール2の長手方向の各測定位置における亀裂の有無を判断する。具体的には、亀裂の有無は、走行レール2の内部に相当する位置でのパルスエコー(走行レール2の内部位置での反射によって発生した反射エコー)の有無によって判断される。
なお、亀裂測定、レール幅方向の形状測定及び磨耗量測定は、走行レール2の長手方向の複数の位置でそれぞれ行われる。また、上記の各種測定は、検査台車1を用いて無人で行われてもよい。
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
さらに、上記実施形態では、垂直探触子8としてタイヤ式超音波プローブを用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。垂直探触子8として他の測定方式のものが用いられてもよい。
さらに、上記実施形態では、検査台車1が2つの走行輪4A,4Bを備えるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。検査台車1に設けられる走行輪は複数であればよく、例えば、3つ以上であってもよい。
さらに、上記実施形態では、検査台車1が2つのレーザー光源6A,6Bを備えるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。検査台車1に設けられるレーザー照射装置は、走行レール2の幅方向の全域にレーザー光を照射可能なものであれば、1つあるいは3つ以上であってもよい。
(1)本発明の一態様に係るレールの検査装置は、レール(例えば、走行レール2)上を走行可能な台車に搭載され、レールの表面形状を測定する検査装置であって、レールの頭頂面にレーザー光を照射するレーザー光源6A,6Bと、頭頂面で反射したレーザー光を撮影するカメラ7と、レールの高さ方向に超音波パルスを発し、パルスエコーを探知する垂直探触子8と、超音波パルスのうちレールの足裏面でのパルスエコーが垂直探触子に到達までの時間から超音波パルスの照射位置における足裏面から頭頂面までのレールの高さを求め、求められた高さとカメラ7によるレーザー光の撮影画像とを用いてレールの足裏面を基準とした座標系での頭頂面の幅方向の表面形状を求める演算部9と、を備える。
上記(2)の構成によれば、レールの長手方向の全長にわたって表面形状を測定することができる。また、測定位置と測定結果とを合わせて管理することで、レールの劣化速度の算出や取替え周期の決定をすることが容易となり、適切な寿命管理ができるようになる。
上記(3)の構成によれば、上記(1)と同様な効果を得ることができる。
上記(4)の構成によれば、測定や検査を簡易にできることができる。
亀裂の測定結果について述べる。亀裂の測定では、レールの低面から40mmの位置に直径2mmの丸穴加工したものを用意し、このレールについて亀裂測定をすることで、この加工部を疑似亀裂と見なした診断試験評価を実施した。図5に垂直探触子8による探傷結果を示すグラフ、図4に示すように、欠陥エコーを感知できることが確認できた。
レール幅方向の形状測定及び磨耗量測定の結果ついて述べる。また、実施例では、比較として、レールのレール幅方向の形状及び頭頂面の磨耗量を、レーザー距離計を用いて、頭頂部方向から幅全域にわたって測定した。図8に、レール幅方向の形状測定及び磨耗量測定の結果を示す。図6には、幅方向の位置A,B,Cの3箇所における磨耗量の測定結果を示す。図6に示すように、レールの幅方向全域に渡って、レーザー距離計での計測データと一致する良好な結果が得られた。また幅方向に関してもよく一致することが確認できた。
2 走行レール
20 頭部
21 胴部
22 足部
3 台車フレーム
4A,4B 走行輪
5A,5B ガイドローラ
6A,6B レーザー光源
7 カメラ
8 垂直探触子
9 演算部
Claims (4)
- レール上を走行可能な台車に搭載され、前記レールの表面形状を測定する検査装置であって、
前記レールの頭頂面にレーザー光を照射するレーザー光源と、
前記頭頂面で反射した前記レーザー光を撮影するカメラと、
前記レールの高さ方向に超音波パルスを発し、パルスエコーを探知する垂直探触子と、
前記パルスエコーのうち前記レールの足裏面でのパルスエコーが前記垂直探触子に到達するまでの時間から、前記超音波パルスの照射位置における前記足裏面から前記頭頂面までの前記レールの高さを求め、求められた前記高さと前記カメラによる前記レーザー光の撮影画像とを用いて前記レールの前記足裏面を基準とした座標系での前記頭頂面の幅方向の表面形状を求める演算部と、
を備えることを特徴とするレールの検査装置。 - 前記台車の前記レール上の測定位置を検出可能なエンコーダをさらに備え、
前記レーザー光源は、前記台車が前記レール上を走行している間、前記レーザー光を連続的に照射し、
前記カメラは、前記台車が前記レール上を走行している間、前記頭頂面で反射した前記レーザー光を連続的に撮影し、
前記垂直探触子は、前記台車が前記レール上を走行している間、前記超音波パルスを連続的に発し、前記パルスエコーを連続的に探知し、
前記演算部は、前記測定位置と、各測定位置における前記座標系での前記頭頂面の幅方向の表面形状から、前記レールの長手方向の全長にわたって前記表面形状を求めることを特徴とする請求項1に記載のレールの検査装置。 - レール上を走行可能な、前記レールの表面形状を測定する検査台車であって、
前記レール上を走行する複数の走行輪と、
前記レールの頭頂面にレーザー光を照射するレーザー光源と、
前記頭頂面で反射した前記レーザー光を撮影するカメラと、
前記レールの高さ方向に超音波パルスを発し、パルスエコーを探知する垂直探触子と、
前記パルスエコーのうち前記レールの足裏面でのパルスエコーが前記垂直探触子に到達するまでの時間から、前記超音波パルスの照射位置における前記足裏面から前記頭頂面までの前記レールの高さを求め、求められた前記高さと前記カメラによる前記レーザー光の撮影画像とを用いて前記レールの前記足裏面を基準とした座標系での前記頭頂面の幅方向の表面形状を求める演算部と、
を備えることを特徴とするレールの検査台車。 - 前記複数の走行輪は、自走可能に設けられ、
無人で前記レールの表面形状を測定することを特徴とする請求項3に記載のレールの検査台車。
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