JPS5821504A - 軌道狂い測定装置 - Google Patents

軌道狂い測定装置

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JPS5821504A
JPS5821504A JP11923481A JP11923481A JPS5821504A JP S5821504 A JPS5821504 A JP S5821504A JP 11923481 A JP11923481 A JP 11923481A JP 11923481 A JP11923481 A JP 11923481A JP S5821504 A JPS5821504 A JP S5821504A
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coils
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Makio Kamiya
神谷 牧夫
Yukio Takino
滝野 幸雄
Osao Saegusa
三枝 長生
Satoru Kishimoto
哲 岸本
Kunio Takeshita
竹下 邦夫
Fukuo Iwatani
岩谷 福雄
Makoto Ito
誠 伊藤
Masayuki Ito
昌之 伊藤
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JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>
Hitachi Ltd
Japan National Railways
Nippon Kokuyu Tetsudo
Hitachi High Tech Corp
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JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>
Hitachi Ltd
Japan National Railways
Nippon Kokuyu Tetsudo
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/023Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉄道線路におけるレールの水平方向の変位量
を電磁式K11l定することにより、軌道狂い量を5る
ことのできる軌道狂い測定装置に関する。
鉄道線路の軌道狂いKはいくつかの種類があるが、それ
らは左右の2条のレールのそれぞれの基準位置よりの変
位量をもととして定義されて算出されるものである。軌
道狂いのうち、軌間狂いは左右のレール間隔の基準値よ
りの賓動量でありまた通り狂いは一定距離間の5点にお
けるレールの水平方向の相対的変位量をいうものであっ
て、これらの狂い量は左右のレールのおのおのの水平方
向の変位量を一定により求め、然るのち演%により求め
られる。
レールの水平方向の変位量の測定方法は古(から軌道検
測車に設けられている測定車輪により行なわれてきたが
、この方式は機械的な接触方式であるため新幹線などの
高速度区間では応動性が悪く、所定の一定精度がえられ
ないと釆5欠点があり、また低速度においても冬期降・
積雪により測定車輪の使用が妨害され一1定不能に陥る
場合が多かった。
以上の欠点のうち高速度対応の問題に@しては、光学式
による非接触方式が開発されている。
菖1図は光学式軌道狂い測定装置における光学系の概略
構成間で、右または左側のレール1に向し°C@上方よ
り投光Iりによりw秋の光束を投光し、レール1のl[
IBI1ml’の反射光を斜上方に設けられた受光II
sで受光し1wi帯状光束の映像の位置変化を測定する
ことにより、レール1の水平変位量が測定されるもので
ある。
一般的につい【、屋外の自然穣椀下においては、光学式
による測定装置は気象条件の影響を蒙り易(、上述の光
学式軌道狂い測定装置にあっては、レール1の近傍の降
積雪により光路妨害が生じ晶く、冬期測定不能となる機
会が多い。
この点は前記した測定車輪が使用不能に陥ることと同様
で大きい欠点である。
以上の事態Kf1にみ、冬期降・積雪時を含め四季を通
じて、全天候で安定に軌道狂いを測定できる方式ないし
は装置が望まれている。
この発明は、雨水t II a雪等の気象条件に最も安
定な電磁誘導方式(以下単に電磁方式という)によるも
ので、A体的にはいわゆる差動トランスの原理を基礎と
し、レールを鉄心と見做して、その変位量を検出するも
のである。これにより、降・積雪に拘らず、また四季を
通じて全天候状態で安定な軌道狂い測定を可能とする電
磁式軌道狂い調定装置を提供することを目的とする。
機械装置などくおいて物体の変位量を電磁式に@定する
センサとし【、差動トランスがある。
第2図(川はS段式といわれる差動トランス4の軸方向
の断面図を示し、中空のボビン5には7、ライトなどに
よるコア6が矢印A(軸方向ンに可動として設けられて
いる。ボビン5の外周は5区分され、中央11には一次
コイル7、図示上下には二次コイル8g 、 8kが設
けられている。
こり差動トランス4の回路霧水は第21!!1llj+
に示すもので、二次コイル811Bと8轟は差動に接続
されている。そζで、−次コイル7に発振器9より適当
な周液数fの電流を通ずるときは、二次コイルBa 、
 @hのそれぞれの誘起電圧の差電圧枦が出力端子1g
g 、 107に見られることが特徴である。
さて、コア6が中心位置(#り0とする〕にあるときは
、対称性の故に出力電圧′w−0であるが、コア4の位
置が軸方向に移動変位するときは、二次コイル8tLと
8bの誘起電圧に差異が生じ、出力電圧は第2図(O)
のよ5に、変位量SK比例した値を示す、この場合変位
量Xと出力電圧嘗とが直線関係にある5の範囲は、各コ
イルの寸法、コアの寸法などにより定まる限界があるが
、その限界の範囲内においては、上記直線関係は極めて
良好で、偏差が11俤1度のものが容易に製作でき1勝
れた変位量センサといわれる理由がここにある。
この発明においては、レールに対向しズ検橢車体に1組
のコイルを設け、とれらにより差動トランスを構成する
ことが大きな特徴であり。
レールの変位はすなわち差動トランスのコアの変位に相
当し、出力電圧として検出されるものである。
第511 (gl I (町はこの発明におけるレール
変位測定セνす郁に#けやコイルの配置を示すもので、
レール1の上部一定の高さくA)の位置で、−次コイル
(励振コイル)11と、2個の二次コイル(検出コイル
) 128 、12にとを検橢車の台車に配設する。励
振コイリレ11と検出コイル12はいずれも空心コイル
とし、その軸方向は水平かつレール1に直角方向とする
ものである。
以上の構成により、近接するレール1が恰も差動トラン
ス4におけるコア6の役割を果し、図のよ5Km1mコ
イルIIKより生ずる磁力−Bに対して磁気抵抗が減少
し、励振コイル11と検出コイル12e&、 12にと
が磁気結合して差動トランスを構成する。以下、検出コ
イル12mと12hの差電圧をとり出すむとに、より、
第21El圓、 (j)。
(e)で述べた差動トツνスの動作原理と全く同様にし
て、レール1の変位量に比例した出力電圧が見られるこ
とは明らかである。さて、レールの変位量を一定するセ
ンサとして、レールに接近した位置にコイルをおいて電
磁界を生ぜしめ。
レールによる渦電流効果を利用して、変位量を検出する
方式が考えられこの発明と同一発明者によりほぼ同時に
出履されている。g*渦電流方式もまた電磁方式の一形
式であるので、前述した測定車輪によゐ方式または光学
式によるものに比べて全大供対応できる点はこの発fI
Kよる差動トランスの原理によるものと金(同一である
。しかしながら、上記した変位量#に対する出力電圧ν
の直−性ならびに感度に関しては優劣の差がかなり認め
られこの発明による差動トランス方式が有利と考えられ
る。
第4図は賭条件(コイル寸法9巻数9位置。
使用周波数等)を全く同一とした場合の上記渦電流方式
とこの発11による差動トランス方式の比較画線で、レ
ール変位量#コ±5Qsemの範囲内で差動トランス式
の一線(イ)は良好な直線性な示しているが、渦電流方
式は一線(口1で±20−ですでに非直線となっている
。軌道狂い測定装置とb″C1I求される直lII&の
範囲は少くとも±50■が必要とされており、差動トラ
ンス方式は格別なり二アツイザなどが不要で嵐好なデー
タがえられることが有利である。
また両方式の感度にりいて原理的に比較すると、差動ト
ランス方式はコアすなわちレール1の介在により、励振
コイル11から検出コイル12へのエネルギーの伝達が
行なわれる方式であり。
この場合レール1が磁性体であるので、トツνスのコア
とし【は最適といルないまでも効果的である。(理論的
には透磁率声が大きく、導電率lがやや小、さいことく
よる)、一方渦電et7J式の原理は、コイル電流によ
る電磁界により。
レール中に生ずる渦電流の反磁界によるコイル電流の変
化量を検出する方式であるが、一般的に渦電流効果は一
定の周波数では、導電率lに左右されレールの如くlが
小さいものは効果が必ずしも太き(見られない。
以上述べたように感度に関し【も、差動、トランス方式
が有利である。なお、お断りするが。
籐4図の一線4a 、 (0)は、増幅器を用いて検出
電圧を調整して、直線範囲において両者を一致させたも
のであって、感度比較を示すものではない、なお、感度
についてさらに付言するならば。
軌道およびその周辺には種々多様でかつ強力な雑資源が
散在し【おり、このような環境で精度の高い一定を行な
うためには、できうる限り匂此の大きい検出電圧を5る
ことが必要であり、感度が勝れている差動トランス方式
が有利であることはいうまでもない。
第511にこの発−による軌道狂い測定装置における差
動トランスによる変位測定センサ部13の構成ならびに
検測車体15への取付の1実施−を示す、励振コイル1
1と検出コイル12g、 12jは非金属0強固でかつ
1閉できる筐体14の内部底面に配設する。各コイルの
寸法1巻数、配列間隔につい【は、差動トランスの理論
および実験などにより定めればよい、配線はケーブル1
6で引出し、全体な篭−ルド方式などにより気密肪■と
する。これらに、よ、クー1高速度走行に十分耐えられ
るほか1着雪による破損はもちろん、各部の絶縁低下が
防止できる。なお筐体14の非磁性、非金属により差動
トランスの動作には全(影響がないことは勿論である。
このような筐体14は検欄車台車の適当なフレーム1s
を利用し1強固に固着される。仁の場合、V−ル1の標
準位置においズ励振コイル11と検出コイル126゜S
2kが正しくレール1に対向するように取付けることが
大切であり、また、筐体14の外側底面とレール1の上
面の間隔はll秦ならびに車輛上れぞれに定められた限
界に照らして、初期調整を必要とすることなどにより、
筐体14は上下。
左右方向微動を可能とする取付方法が望ましい。
第411はこの発11による軌道狂い測定装置の全体の
ブロック構成の実施例を示すもので、適当とする周波数
の正弦減発振@9より励振コイル11Kmmが供給され
る。この場合供給電流値の変動は調定誤差の要因となる
ので安定化が必要であるが、これは通常の技術で実現で
きる。
次に検出コイル124 、124は差動に接続され、出
力電圧は上記発振器90局波数を通過できる帯域漏波器
17を通過する。ここで軌道上またはその周辺に存在す
る雑音源よりの妨害電流は除去され、ついで検波器18
により検波整流されて、変位量に比例したアナログ信号
電圧がえられる。
以上の変位測定センサ部15は、軌道検Ill車に6個
設けられて、それぞれにより見られたアナログ信号電圧
はすべて演算部19に入力され、所定の演算式により演
算処理が施されて、軌間および通り狂いが求められ、記
碌部20に記録されるが、公知のものであるので説明は
省略する。
なお、ここで、追記すべきことは、上述した如く筐体1
4は検橢車台車に固定されるので、励振コイル11およ
び検出コイル12g  、  12にとレール1の上面
との高さ間隔は、原理上では走行中一定値である。しか
しながら、走行中の車輛および台車の上下方向の振動に
より1w!高さ間隔が微小に変化することがあり、乙の
変化は調定データ上、レールの水平方向の変位量の誤差
の要因となることが考えられる。このような不都合を防
止するためには、別途筐体14とレール1の高さ間隔の
センサを設けて、検出データを。
上記した演算部19に入力し、所定の方式で変位量デー
タの補正を行なうことが必要である。なおこのための高
さ間隔のセンサとしては、渦電流方式によるものを用い
ることができるが詳細説明は省略する。
以上述べたごと(、この発明による軌道狂い測定装置に
よれば、従来性なわれている測定車輪方式または光学式
の欠点である高速度走行ならびに降・積雪時における調
定不能に陥ることは全く論外とすることができ、四季を
通じて全天候において高信頼度で安定に測定が実施でき
る効果が大きい、さらにこの発明におい【は、差動トラ
ンスの原理による方式であるので、同じく電磁方式の一
形式である渦電・光重式に比べて、感度が良好であつ【
、シ情比を太き(とることができよってもりて高精度の
測定を可能とするばかりでなく、差動トランスの特性、
により勝れた直線性を有することによって、複雑な補正
回路などを不要とする単純な回路構成を可能とするもの
であるなど発想のユニークさと実用的なメリットに富む
もので、この方面に寄与するとζろが大きいものである
【図面の簡単な説明】
第1図は光学式軌道狂い測定V&置の光学系構成略図、
第2図(gl −(A) * (’)は差動トランスの
説明図、第2図(舗は5段式差動トランスの断面図。 第2図(A)は第11図(+I)K対する回路表示図、
第S図(C)はfs5図(61の特性を表わす曲線グラ
フ、第3図乃至第6図はこの発明の一実施例を示すもの
で第S II (a) 、 (A)は軌道狂い一定装置
における励振コイルと検出コイルの配置図、第4図は軌
道狂い測定装置と渦電流方式による軌道狂−1all定
懺置における一定データの直線性の比較曲線図、第5図
は第5図に示した励振コイルと検出コイルの筐体への配
列および検橢車への取付構成を示す図、第6図は軌道狂
い測定装置の全体のブロック構成を示す図である。 1・・・レール     2・・・投光器墨・・・受光
器     4・・・差動トランス5・・・ボビン  
   6・・・コア7・・・−次コイル   8・・・
二次コイル9・・・正弦波発ll器  10・・・出力
端子11…励振コイル   12−・・検出コイル1ト
・・変位測定センサ部  14・・・筐体15・・・フ
レーム    16・・・ケーブル17・・・帯域漏波
器   18・・・検波器19・・・演算s20・・・
記碌部 代理人弁理士 薄 1)利 幸、 第4n 手続補正書(方式) 事件の表示 昭和56  年特許願第  119254号発明の名称
 軌道狂い測定装置 補正をする者 ?:  p+   tslo)株式会社 日 立 製 
作 折代 表 石  三   1) 勝  茂(b 代   理   人 補正の内容 才  3  図 r91            (A)手続補正書(自
発) 事件の表示 昭和56  年特許願第  119234号発明の名称
 軌道狂い測定装置 補正をする者 名  リ    r510)株式会トド  日  立 
 製  作  折代 表 占  三  ul   勝 
 茂(nか 2名) 代  理  人 補正の内容 t 明細書N13貞第11行目、第12行目を次のよう
に訂正する。 「第2図(ロ)は第2図(旬に示す3段式渥動ト2ンス
の回路′図、第2図(2)は第2図(尋に示す3段式差
動ト2ンスの特性図、第」 以上 第1頁の続き 0発 明 者 伊藤昌之 神奈川県足柄上郡中井町入所30 0番地日立電子エンジニアリン グ株式会社内 ■出 願 人 株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目5 番1号 ■出 願 人 日立電子エンジニアリング株式%式%

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11軌道を構成するレールの上面に近接して一定の高
    さで軌道検測車の台車に筐体を取付け。 諌筐体内に該レールに対向して励振コイルと互に差動に
    接続された2個を1組とする検出コイルを配設し、上記
    レールと諌励振コイルおよび該検出コイルとにより差動
    トランスを構成できるレールの変位量測定センサ部を有
    することを特徴とする軌道狂い測定装置。 (2)レールの変位測定センサ部を構成する励振コイル
    および検出コイルがいずれも空心構造であって、それら
    の各コイルの軸方向はいずれも水平面内にありかつ上記
    レールと直角方向とすることを特徴とする特許請求の範
    四第1項記載の軌道狂い測定装置。 (51筐体が非金属、非磁性材料による気密、防湿構造
    であることを特徴とする特許請求の範S籐1項記載の軌
    道狂い測定装置。
JP11923481A 1981-07-31 1981-07-31 軌道狂い測定装置 Expired JPS6012561B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332366A (ja) * 1989-06-26 1991-02-12 Sanken Electric Co Ltd 整流回路装置
US6509738B1 (en) * 2000-07-14 2003-01-21 Schlumberger Technology Corporation Electromagnetic induction well logging instrument having azimuthally sensitive response
WO2018003460A1 (ja) * 2016-06-28 2018-01-04 株式会社日立ハイテクファインシステムズ レール検査システム

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US10739311B2 (en) 2016-06-28 2020-08-11 Hitachi High-Tech Fine Systems Corporation Rail inspection system

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