JPH1137728A - レールの縦移動量測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レール継目におけるストローク量及びふく進量
と、レール不動区間におけるふく進量とを自動的に測定
し、管理することのできるようにする。 【解決手段】レールの測定基準位置及び線路上の測定基
準位置に固定した所定長さを有するレーザー光等の光線
反射用の基準板と、レール上を走行する測定車両に搭載
したレーザーセンサー等の光センサーと、前記測定車両
に搭載したレーザー光等の光線の反射光を受信してデー
タを処理演算する演算処理装置とでレールの縦移動量測
定装置を構成する。この装置を用いることにより、レー
ル上を走行する測定車両から自動的に、レールのストロ
ーク量及びふく進量を測定でき、省人化が図れ、効率的
且つ高精度の測定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レールの長さ方向
の伸縮量であるレールの縦移動量を測定し、そのズレ量
と、レール伸縮継目のストローク量の余裕の有無を自動
的に測定することのできる装置及び方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】通常、鉄道線路に敷設されるレールは、
温度変化により長さ方向の伸縮を伴っている。この温度
変化による長さ方向の伸縮は、レール縦移動と称されて
いる。レールの縦移動は、一本のレールの両端部からそ
れぞれレールの中間部へ向けて所定長さの範囲内におい
てのみ発生する。残余のレールの中央部分では、道床等
の抵抗を受けるため、その伸縮動作が妨げられるように
なり、温度変化によるレールの伸縮が発生することはな
い。すなわち、レールの中央部分ではレールの縦移動が
発生せず、この部分は不動区間と呼ばれている。一方、
レールの両端部側の所定長さの範囲内にあっては、前述
した如く、温度変化によるレールの伸縮が発生し、これ
に対する対策が必要である。

【０００３】そのため、レールの両端部側では、トング
レールを設けてこのトングレールとの間で伸縮可能なよ
うに継目を構成し、レールの伸縮挙動が列車走行に影響
を与えないようにしている。ところが、このレール両端
部でのレールの伸縮挙動は、一定のストローク内で許容
されるものであり、継目の機能を越えたストローク量に
なると、レール継目に隙間が形成されたり、レール端部
が内外へ出たり入ったりし、脱線の原因となることがあ
った。またトングレールは、移動しないように道床に対
してレール締結装置で固定されているが、何らかの原因
でトングレールの全体が移動する場合も考えられ、移動
したときにはやはり脱線の原因となるのでトングレール
全体の挙動を監視することも必要である。

【０００４】更に、本来的にはレールの伸縮が発生しな
い不動区間であっても、レールが何らかの原因で移動
し、基準位置からズレる場合がある。このようなズレ
は、ふく進と称されている。ふく進は、レールに対して
何らかの軸力が作用した結果のものであり、一定量を越
えるとレールの座屈変形を伴い、列車の脱線事故に至る
ことがあった。

【０００５】そのため、従来にあっては、前記レール両
端部におけるストローク量及びふく進量と、不動区間に
おけるふく進量とを図６及び図７に示す要領で、作業員
が定期的に測定し、監視していた。図６は、レール１の
両端部のストローク量及びふく進量を測定する場合を示
すものであり、図７はレール不動区間におけるふく進量
を測定する場合を示すものである。

【０００６】図６に示すように、レール１の両端部の継
目は、レール１の両端部を自由端にして可動側とし、レ
ール１どうしの間にレール締結装置で固定されたトング
レール２ａ及び２ｂを設けている。ストローク量及びふ
く進量の測定に際しては、予め左右のトングレール２ａ
及び２ｂ間の両端側において、移動することのない線路
上の道床に基準位置を示す基準杭３ａ及び３ｂを固定立
設し、基準杭３ａ及び３ｂの頂面にＶノッチを刻印して
いる。そして、Ｖノッチどうしの間に水糸４を張設し、
この水糸４と重なる位置のトングレール２ａにポンチマ
ーク５を刻印し、更にトングレール２ａ及び２ｂの先端
と、レール１の両端部との継目において、それぞれのレ
ールにポンチマーク６を刻印している。

【０００７】ストローク量及びふく進量の測定は、作業
員が現場に赴いて手作業により行われる。先ず、基準杭
３ａ及び３ｂの頂面のＶノッチどうしの間に水糸４を張
設し、この水糸４に対するポンチマーク５のズレ量を定
規等で測定することにより、トングレール２ａ及び２ｂ
のふく進量を測定している。またレール１の両端のポン
チマーク６と、トングレール２ａ又は２ｂの先端とのズ
レ量を定規等で測定することでストローク量を測定して
いる。

【０００８】レール１の不動区間におけるふく進量の測
定は、トングレール２ａ及び２ｂの場合と同じ要領で行
っている。すなわち、図７に示すように、予めレール１
の長さに対して所定間隔ごとに印照点を設定し、この印
照点に該当する線路上の位置で、移動することのない道
床等に基準杭３ａ及び３ｂを固定立設し、基準杭３ａ及
び３ｂの頂面にＶノッチを刻印している。そして、Ｖノ
ッチどうしの間に水糸４を張設し、この水糸４と重なる
位置のレール１にポンチマーク７を刻印している。ふく
進量の測定は、基準杭３ａ及び３ｂのＶノッチどうしの
間に張設した水糸４とポンチマーク７とのズレ量を定規
等で測定することにより行われる。なお、これらの測定
されたデータは、過去の測定データと比較され、そのズ
レ量が許容範囲を越えた場合は、レールの設定替え等の
安全対策がなされる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
トングレールを含むレールのストローク量及びふく進量
の測定は、例えば、５００ｍ間隔で行わなければならな
いので、例えば、山陽本線又は山陽新幹線等の一つの線
区間においても測定箇所の数が膨大なものとなり、また
測定周期も２〜３ケ月に１回と短いため、測定に多大の
苦労を伴うという問題があった。しかも、印照点での測
定では、基準杭３ａ及び３ｂのＶノッチどうしの間に水
糸４を張設して行うため、風雨等の影響を受けて水糸４
が揺れ動き、測定誤差の原因となる欠点があった。更
に、測定は人手に頼るものであり、作業員の負担が大き
く、また水糸４の張設に二人の作業員を要し、定規での
計測に別の一人が必要であり、少なくとも三人が必要で
あった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の前記課題
に鑑みてこれを改良除去したものであって、レール継目
におけるストローク量及びふく進量と、レール不動区間
におけるふく進量とを自動的に測定し、管理することの
できる装置及び測定方法を提供せんとするものである。

【００１１】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、レールの縦移動量を測定
するための装置であって、レールの測定基準位置及び線
路上の測定基準位置に固定した所定長さを有する光線反
射用の基準板と、レール上を走行する測定車両に搭載し
た光センサーと、前記測定車両に搭載した光線の反射光
を受信してデータを処理演算する演算処理装置とで構成
したことを特徴とするレールの縦移動量測定装置であ
る。この装置を用いることにより、レール上を走行する
測定車両から自動的に、レールのストローク量及びふく
進量を測定でき、省人化が図れ、効率的且つ高精度の測
定が可能である。

【００１２】本発明が採用した請求項２の手段は、レー
ル及び線路上の測定基準位置に、所定長さに設定された
光線反射用の基準板を設置し、各基準板を通過したとき
の測定車両の速度を基準板の長さと通過時間とから算出
し、両基準板の通過速度の平均値を求めて測定車両の平
均速度とし、該測定車両の平均速度と両基準板間の通過
時間とから二箇所の測定基準位置間の距離を演算し、予
め設定された基準の長さと比較することでレールの縦移
動量を測定するようにしたことを特徴とするレールの縦
移動量測定方法である。このように光線を利用して基準
板からの反射光を受光してこれを演算処理するだけで、
レールのストローク量及びふく進量を測定することがで
き、風雨等の影響を受けることはない。つまり、正確な
測定を行うことが可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成を図面に示
す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りであ
る。なお、従来の場合と同一符号は同一部材である。図
１〜図５は本発明の第１の実施の形態に係るものであ
り、図１の図（Ａ）は測定台車８を示す側面図で、図
（Ｂ）は同正面図である。図２は本装置の全体構成を示
すブロック図、図３の図（Ａ）はレール１の不動区間に
おけるふく進量を測定する場合の基準板９及び１０Ａ、
１０Ｂの設置位置を示す平面図であり、図（Ｂ）は同縦
断面図である。図４はレール継目部の基準板１１Ａ及び
１１Ｂ，１２Ａ及び１２Ｂ，１３，１４Ａ及び１４Ｂ，
１５Ａ及び１５Ｂの設置位置を示す平面図である。図５
の図（Ａ）は図４の一部拡大図であり、図（Ｂ）はその
光線の受信出力信号を示す波形図である。

【００１４】同図に示す如く、本実施の形態にあって
は、レール不動区間における印照点やレール継目部の鉄
道線路において、移動することのない道床部分に基準杭
１６を設置し、該基準杭１６に所定幅を有し、且つ所定
長さの基準板９，１３を水平状に設置している。そし
て、左右のレール１，１の内側の側面部にも所定幅で所
定長さの基準板１０Ａ，１０Ｂ〜１５Ａ，１５Ｂを設置
している。これらの基準板９〜１５Ａ，１５Ｂは、レー
ザー光等の光線を反射することができ且つ耐候性を有す
る樹脂，鋼板等の材料で成形されている。

【００１５】またこれらの基準杭１６に取り付けられた
基準板９，１３及び左右のレール１，１のそれぞれ内側
に取り付けられた基準板１０Ａ，１０Ｂ〜１５Ａ，１５
Ｂの位置に対応する測定車両８の下面側には、図１の図
（Ａ）及び図（Ｂ）に示すように、三つのレーザーセン
サー等の光センサー１７、１７Ａ及び１７Ｂが設けられ
ている。これらの光センサー１７、１７Ａ及び１７Ｂの
信号は、図２のブロック図に示す演算処理装置１８によ
って演算処理されるようになっている。

【００１６】すなわち、光センサー１７、１７Ａ及び１
７Ｂからの受信出力信号は、波形分別器１９で所定の基
準しきい値と比較され、雑音成分が除去される。分別さ
れた信号は、時間測定部２０に送られ、しきい値以上の
受信信号の出力されている時間の間隔が測定される。そ
して、演算処理部２１において、この時間間隔と各基準
板の長さとから各基準板間の距離が算出され、変位量算
出部２２とデータ記録部２３とへ出力される。変位量算
出部２２は、今回得られた各基準板間の距離と、前回の
距離データとを比較し、その変位量２４を出力する。変
位量２４が所定値以上であれば、レールの設定替え等が
必要となるものである。

【００１７】次に、図４及び図５の図（Ａ），図（Ｂ）
を参照して進行方向に対して左側のレールの変位量２４
の演算方法を説明する。測定車両８がレール継目部にお
いて、基準杭１６に至ると光センサー１７から照射され
た光線が基準杭１６の基準板１３に当たって反射し、同
センサー１７に受信される。その出力信号は図５の図
（Ｂ）に示す通りである。また測定車両８が継目部のト
ングレール２ｂ及びレール１の内側に取り付けられた基
準板１４Ａ及び１５Ａを通過すると、光センサー１７Ａ
が光線の反射光を受信し、その波形は図５の図（Ｂ）の
ようになる。そして、これらの波形の出力されている時
間及びこれらの波形どうしの間の時間間隔を計測する。

【００１８】今、基準杭１６の基準板１３の光線反射光
を受信している時間がＴ１であるとすると、基準板１３
の長さＬ１は予め設定されてわかっているので、Ｌ１／
Ｔ１から測定車両８が基準板１３を通過したときの速度
を知ることが可能である。また基準板１４Ａの光線反射
光を受信している時間をＴ２とし、この基準板１４Ａの
長さをＬ２とすると、基準板１４Ａを通過したときの測
定車両８の速度は、Ｌ２／Ｔ２から演算することができ
る。

【００１９】而して、基準板１３と基準板１４Ａとの光
線反射光が受信されている両者間の時間間隔をｔ１とす
ると、基準板１３と基準板１４Ａとの間の距離Ｘは、測
定車両８が両基準板１３及び１４Ａを通過したときの平
均速度に、ｔ１を掛け算すれば容易に求めることができ
る。この距離Ｘは、トングレール２ａ及び２ｂのふく進
量となるである。Ｘの演算は、

【００２０】

【数１】

【００２１】また基準板１５Ａを通過したときの測定車
両８の速度は、基準板１５Ａの光線反射光を受信してい
る時間をＴ３とし、基準板１５Ａの長さをＬ３とする
と、Ｌ３／Ｔ３とから求めることができる。そのため、
基準板１４Ａと基準板１５Ａとの間の距離Ｙは、基準板
１４Ａと１５Ａとの光線反射光が受信されている両者間
の時間間隔をｔ２とすると、測定車両８が両基準板１４
Ａ及び１５Ａを通過したときの平均速度に、ｔ２を掛け
算すれば容易に求めることができる。この距離Ｙは、レ
ール１のストローク量となるものである。Ｙの演算は、

【００２２】

【数２】

【００２３】このようにして各基準板間の正確な距離Ｘ
及びＹが求められると、これらのデータは、前回求めら
れたデータと比較され、その変位量２３が求められる。
変位量２３が一定の許容範囲を越えた場合は、レールの
設定替え等が行われる。要するに、測定車両８は、光線
を照射し、基準板からの光線反射光を受信し、その受信
時間を演算処理するだけで、レールのストローク量及び
ふく進量を自動的に測定することが可能であり、作業員
に負担を与えることなく、しかも風雨等の気象条件に左
右されることなく、高精度の測定が可能である。また測
定車両８を走行させながら自動測定できるので、極めて
効率的である。

【００２４】ところで、本発明は上述した実施の形態に
限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。基
準板は、レール１及びトングレール２ａ，２ｂの内側に
設置する場合を説明したが、外側であってもよい。この
場合は、測定車両８の光センサー１７Ａ及び１７Ｂもレ
ール外側に対応したものとなる。また光線及び光センサ
ーとしては、レーザー及びレーザーセンサーが最適であ
るが、その他にもＬＥＤセンサー等も利用可能であり、
特定の光線及び特定のセンサーに限定する必要はない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明にあっては、
レールの測定基準位置及び線路上の測定基準位置に固定
した所定長さを有する光線反射用の基準板と、レール上
を走行する測定車両に搭載した光センサーと、前記測定
車両に搭載した光線の反射光を受信してデータを処理演
算する演算処理装置とでレールの縦移動量を測定する装
置を構成したから、測定車両は、光線を照射し、基準板
からの光線反射光を受信し、その受信時間を演算処理す
るだけで、レールのストローク量及びふく進量を自動的
に測定することが可能である。そのため、測定箇所が非
常に多い線区間においても、作業員に負担を与えること
なく、非常に効率良く、しかも風雨等の気象条件に左右
されることなく、高精度の測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測定車両を示すものであり、図
（Ａ）は側面図、図（Ｂ）は正面図である。

【図２】本発明に係る測定装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】本発明に係るレール不動区間での基準板の設置
状態を示すものであり、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は
後面図である。

【図４】本発明に係るレール継目部での基準板の設置状
態を示す平面図である。

【図５】本発明に係るレール継目部での測定状態を示す
ものであり、図（Ａ）は基準板及び基準板間の距離を示
す平面図、図（Ｂ）は光線反射光の出力信号を示す波形
図である。

【図６】従来のレール継目におけるストローク量とふく
進量の測定要領を示す平面図である。

【図７】従来のレール不動区間におけるふく進量の測定
要領を示す平面図である。

【符号の説明】

１…レール ２ａ，２ｂ…トングレール ８…測定車両 ９，１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３，１４Ａ，
１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ…基準板 １６…基準杭 １７，１７Ａ，１７Ｂ…光センサー １８…演算処理装置 １９…波形分別器 ２０…時間測定部 ２１…演算処理部 ２２…変位算出部 ２３…データ記録部 ２４…変位量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レールの縦移動量を測定するための装置で
   あって、レールの測定基準位置及び線路上の測定基準位
   置に固定した所定長さを有する光線反射用の基準板と、
   レール上を走行する測定車両に搭載した光センサーと、
   前記測定車両に搭載した光線の反射光を受信してデータ
   を処理演算する演算処理装置とで構成したことを特徴と
   するレールの縦移動量測定装置。
2. 【請求項２】レール及び線路上の測定基準位置に、所定
   長さに設定された光線反射用の基準板を設置し、各基準
   板を通過したときの測定車両の速度を基準板の長さと通
   過時間とから算出し、両基準板の通過速度の平均値を求
   めて測定車両の平均速度とし、該測定車両の平均速度と
   両基準板間の通過時間とから二箇所の測定基準位置間の
   距離を演算し、予め設定された基準の長さと比較するこ
   とでレールの縦移動量を測定するようにしたことを特徴
   とするレールの縦移動量測定方法。