(57)【要約】【課題】レールに沿って連続的に移動しながら頭頂面のビッカース硬さを測定することにより頭頂面に形成された白色層を検出することができる白色層検出システムを提供する。【解決手段】白色層検出システムは、プローブ１２及び電磁石１４を制御する測定ユニットを有する。測定ユニットは、プローブ１２を電磁石１４により頭頂面Ｔ１に吸着させ、基体１１が＋Ｙ方向に移動している状態で、プローブ１２がレールＲ１に対して静止するように、プローブ１２を基体１１に対して−Ｙ方向に相対移動させながら、プローブ１２により頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを測定した後、プローブ１２の吸着を解除し、プローブ１２を基体１１に対して＋Ｙ方向に相対移動させる。【選択図】図５
2020008385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、前記頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システムにおいて、
レールに沿った第１方向に移動可能な基体と、
前記基体に対して前記第１方向及び前記第１方向と反対方向である第２方向に相対移動可能に設けられ、前記頭頂面に対して接触及び離隔可能に設けられ、且つ、前記頭頂面に接触している状態で前記頭頂面のビッカース硬さを測定する測定プローブ部と、
前記測定プローブ部を前記基体に対して前記第１方向及び前記第２方向に相対移動させる第１駆動部と、
前記測定プローブ部に設けられ、且つ、前記測定プローブ部を電磁力で前記頭頂面に吸着させる吸着部と、
前記測定プローブ部、記第１駆動部及び前記吸着部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記吸着部により前記頭頂面に吸着させる第１制御処理を実行し、
前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記頭頂面に吸着している前記測定プローブ部が前記レールに対して静止するように、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させながら、前記測定プローブ部により前記頭頂面のビッカース硬さを測定する第２制御処理を実行し、
前記第２制御処理の後、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部の前記吸着部による前記頭頂面への吸着を解除する第３制御処理を実行し、
前記第３制御処理の後、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させる第４制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の白色層検出システムにおいて、
前記制御部は、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させながら、前記測定プローブ部を前記吸着部により前記頭頂面に吸着させる前記第１制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の白色層検出システムにおいて、
前記測定プローブ部は、前記頭頂面に接近する第３方向及び前記第３方向と反対方向である第４方向に移動可能に設けられ、
前記白色層検出システムは、前記測定プローブ部を前記第３方向及び前記第４方向に移動させる第２駆動部を有し、
前記制御部は、前記第２駆動部を制御し、
前記制御部は、
前記第１制御処理を実行する際に、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させるとともに前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第３方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面に接近させる第５制御処理を実行し、
前記第３制御処理の後、前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第４方向に移動させることにより前記測定プローブ部を前記頭頂面から離隔させ、前記頭頂面から離隔した前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させる前記第４制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項４】
請求項３に記載の白色層検出システムにおいて、
前記制御部は、
前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させるとともに前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第３方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面に対して垂直な方向から前記頭頂面に接近させる前記第５制御処理を実行し、
前記第３制御処理の後、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させるとともに前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第４方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面から前記頭頂面に対して垂直な方向に離隔させる前記第４制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の白色層検出システムにおいて、
前記制御部は、
前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記基体の前記第１方向における第１位置に配置された前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させるとともに前記第１位置に配置された前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第３方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面に接近させる前記第５制御処理を実行し、
前記第３制御処理の後、前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第４方向に移動させることにより前記測定プローブ部を前記頭頂面から離隔させ、前記頭頂面から離隔した前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させ、前記第１方向に相対移動している前記測定プローブ部を前記第１位置に配置する前記第４制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の白色層検出システムにおいて、
前記測定プローブ部は、前記レールの幅方向である第５方向に移動可能に設けられ、
前記白色層検出システムは、前記測定プローブ部を前記第５方向に移動させる第３駆動部を有し、
前記制御部は、前記第３駆動部を制御し、
前記制御部は、前記第５制御処理の前に、又は、前記第５制御処理を実行する際に、前記測定プローブ部を、前記第３駆動部により、予め前記頭頂面を撮影して取得された画像データに基づいて決定された前記第５方向における位置である第２位置に移動させる第６制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の白色層検出システムにおいて、
前記制御部が、前記第１制御処理、前記第２制御処理、前記第３制御処理及び前記第４制御処理を、前記第１制御処理、前記第２制御処理、前記第３制御処理、前記第４制御処理の順序で繰り返し実行することにより、前記レールのうち前記第１方向において互いに間隔を空けて配置された複数の部分である複数の第１部分の各々の前記頭頂面のビッカース硬さを、前記基体を連続的に移動させながら順次測定する、白色層検出システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の白色層検出システムにおいて、
前記制御部は、予め取得された前記頭頂面のビッカース硬さと前記白色層の厚さとの対応関係、及び、前記第２制御処理にて測定された前記頭頂面のビッカース硬さの測定値に基づいて、前記白色層の厚さを推定する第７制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の白色層検出システムにおいて、
前記制御部は、前記レール上を前記第１方向に第１速度で走行する第１超音波レール探傷車に前記基体が牽引されることにより前記基体が前記第１方向に前記第１速度で移動するか、又は、前記基体が備えられた第２超音波レール探傷車が前記レール上を前記第１方向に第２速度で走行することにより前記基体が前記第１方向に前記第２速度で移動する際に、前記第１制御処理、前記第２制御処理、前記第３制御処理及び前記第４制御処理を実行する、白色層検出システム。
【請求項１０】
レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、前記頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システムを用いた白色層検出方法において、
前記白色層検出システムは、
レールに沿った第１方向に移動可能な基体と、
前記基体に対して前記第１方向及び前記第１方向と反対方向である第２方向に相対移動可能に設けられ、前記頭頂面に対して接触及び離隔可能に設けられ、且つ、前記頭頂面に接触している状態で前記頭頂面のビッカース硬さを測定する測定プローブ部と、
前記測定プローブ部を前記基体に対して前記第１方向及び前記第２方向に相対移動させる第１駆動部と、
前記測定プローブ部に設けられ、且つ、前記測定プローブ部を電磁力で前記頭頂面に吸着させる吸着部と、
を有し、
前記白色層検出方法は、
（ａ）前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記吸着部により前記頭頂面に吸着させるステップ、
（ｂ）前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記頭頂面に吸着している前記測定プローブ部が前記レールに対して静止するように、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させながら、前記測定プローブ部により前記頭頂面のビッカース硬さを測定するステップ、
（ｃ）前記（ｂ）ステップの後、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部の前記吸着部による前記頭頂面への吸着を解除するステップ、
（ｄ）前記（ｃ）ステップの後、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させるステップ、
を有する、白色層検出方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の白色層検出方法において、
前記（ａ）ステップでは、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させながら、前記測定プローブ部を前記吸着部により前記頭頂面に吸着させる、白色層検出方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の白色層検出方法において、
前記測定プローブ部は、前記頭頂面に接近する第３方向及び前記第３方向と反対方向である第４方向に移動可能に設けられ、
前記白色層検出システムは、前記測定プローブ部を前記第３方向及び前記第４方向に移動させる第２駆動部を有し、
前記白色層検出方法は、
（ｅ）前記（ａ）ステップを実行する際に、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させるとともに前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第３方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面に接近させるステップ、
を有し、
前記（ｄ）ステップでは、前記（ｃ）ステップの後、前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第４方向に移動させることにより前記測定プローブ部を前記頭頂面から離隔させ、前記頭頂面から離隔した前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させる、白色層検出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の白色層検出方法において、
前記（ｅ）ステップでは、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させるとともに前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第３方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面に対して垂直な方向から前記頭頂面に接近させ、
前記（ｄ）ステップでは、前記（ｃ）ステップの後、前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させるとともに前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第４方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面から前記頭頂面に対して垂直な方向に離隔させる、白色層検出方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の白色層検出方法において、
前記（ｅ）ステップでは、前記基体が前記第１方向に移動している状態で、前記基体の前記第１方向における第１位置に配置された前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第２方向に相対移動させるとともに前記第１位置に配置された前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第３方向に移動させることにより、前記測定プローブ部を前記頭頂面に接近させ、
前記（ｄ）ステップでは、前記（ｃ）ステップの後、前記測定プローブ部を前記第２駆動部により前記第４方向に移動させることにより前記測定プローブ部を前記頭頂面から離隔させ、前記頭頂面から離隔した前記測定プローブ部を前記第１駆動部により前記基体に対して前記第１方向に相対移動させ、前記第１方向に相対移動している前記測定プローブ部を前記第１位置に配置する、白色層検出方法。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の白色層検出方法において、
前記測定プローブ部は、前記レールの幅方向である第５方向に移動可能に設けられ、
前記白色層検出システムは、前記測定プローブ部を前記第５方向に移動させる第３駆動部を有し、
前記白色層検出方法は、
（ｆ）前記（ｅ）ステップの前に、又は、前記（ｅ）ステップを実行する際に、前記測定プローブ部を、前記第３駆動部により、予め前記頭頂面を撮影して取得された画像データに基づいて決定された前記第５方向における位置である第２位置に移動させるステップ、
を有する、白色層検出方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の白色層検出方法において、
前記（ａ）ステップ、前記（ｂ）ステップ、前記（ｃ）ステップ及び前記（ｄ）ステップを、前記（ａ）ステップ、前記（ｂ）ステップ、前記（ｃ）ステップ、前記（ｄ）ステップの順序で繰り返し実行することにより、前記レールのうち前記第１方向において互いに間隔を空けて配置された複数の部分である複数の第１部分の各々の前記頭頂面のビッカース硬さを、前記基体を連続的に移動させながら順次測定する、白色層検出方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の白色層検出方法において、
（ｇ）予め取得された前記頭頂面のビッカース硬さと前記白色層の厚さとの対応関係、及び、前記（ｂ）ステップにて測定された前記頭頂面のビッカース硬さの測定値に基づいて、前記白色層の厚さを推定するステップ、
を有する、白色層検出方法。
【請求項１８】
請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の白色層検出方法において、
前記レール上を前記第１方向に第１速度で走行する第１超音波レール探傷車に前記基体が牽引されることにより前記基体が前記第１方向に前記第１速度で移動するか、又は、前記基体が備えられた第２超音波レール探傷車が前記レール上を前記第１方向に第２速度で走行することにより前記基体が前記第１方向に前記第２速度で移動する際に、前記（ａ）ステップ、前記（ｂ）ステップ、前記（ｃ）ステップ及び前記（ｄ）ステップを実行する、白色層検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールの頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システム及び白色層検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の線路では、車輪との転がり接触によりもたらされる接触熱により、レールの頭頂面に白色層と呼ばれる硬化層が形成されることがある。白色層は硬くて脆く、白色層と母材との境界部の周辺に微小亀裂が発生し、この微小亀裂がシェリングへ成長することが知られている。
【０００３】
白色層に起因するシェリングを予防するためには、レールの頭頂面のうち白色層が形成された部分を削正すること、即ちレール削正を実施することが望ましい。そして、レール削正を適切に実施するためには、レールの頭頂面における白色層の発生を検出し、検出された白色層の厚さを測定又は推定することが望ましい。
【０００４】
白色層の発生を検出する方法として、レールの頭頂面にナイタール溶液を塗布し、表面の金属組織をエッチングすることで目視により確認する方法がある。また、白色層の発生を検出する方法として、超電導量子干渉計（Superconducting Quantum Interference Device：ＳＱＵＩＤ）を用いた方法、及び、ハイパースペックカメラを用いた方法がある。しかしながら、いずれも方法も実用化にはまだ至っていない。
【０００５】
一方、白色層の発生を検出する方法として、白色層の直上においてビッカース硬さ測定を行うことにより、白色層の厚さを推定する方法がある。
【０００６】
特開２００９−４１９１７号公報（特許文献１）には、鉄道レール表面硬化層の膜厚測定システムにおいて、敷設された鉄道レール表面にビッカース硬さ計を押し当てて、鉄道レールの表面硬化層の実測ビッカース硬さを求め、あらかじめ測定した鉄道レールの表面硬化層のビッカース硬さと膜厚との対応データに基づいて、実測ビッカース硬さより、敷設された鉄道レールの表面硬化層の膜厚を測定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−４１９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載された技術では、測定のたびにビッカース硬さ計よりなる測定プローブ部をレールの頭頂面に固定する必要がある。即ち測定プローブ部がビッカース硬さを測定している間、測定プローブ部はレールに対して静止する必要があり、上記特許文献１に記載された膜厚測定システムを含め、白色層を検出する白色層検出システムは、白色層を検出する検出動作を実行するたびに、レール上で停止する必要があり、白色層検出システムをレールに沿って連続的に移動することができない。また、このような白色層検出システムを検測車等鉄道車両に取り付けた場合、レール上を連続的に走行しながら白色層を検出することができない。
【０００９】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システムにおいて、レールに沿って連続的に移動しながら白色層を検出することができる白色層検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
本発明の一態様としての白色層検出システムは、レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システムである。当該白色層検出システムは、レールに沿った第１方向に移動可能な基体と、基体に対して第１方向及び第１方向と反対方向である第２方向に相対移動可能に設けられ、頭頂面に対して接触及び離隔可能に設けられ、且つ、頭頂面に接触している状態で頭頂面のビッカース硬さを測定する測定プローブ部と、測定プローブ部を基体に対して第１方向及び第２方向に相対移動させる第１駆動部と、測定プローブ部に設けられ、且つ、測定プローブ部を電磁力で頭頂面に吸着させる吸着部と、測定プローブ部、第１駆動部及び吸着部を制御する制御部と、を有する。制御部は、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を吸着部により頭頂面に吸着させる第１制御処理を実行し、基体が第１方向に移動している状態で、頭頂面に吸着している測定プローブ部がレールに対して静止するように、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させながら、測定プローブ部により頭頂面のビッカース硬さを測定する第２制御処理を実行し、第２制御処理の後、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部の吸着部による前記頭頂面への吸着を解除する第３制御処理を実行し、第３制御処理の後、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させる第４制御処理を実行する。
【００１２】
また、他の一態様として、制御部は、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させながら、測定プローブ部を吸着部により頭頂面に吸着させる第１制御処理を実行してもよい。
【００１３】
また、他の一態様として、測定プローブ部は、頭頂面に接近する第３方向及び第３方向と反対方向である第４方向に移動可能に設けられ、白色層検出システムは、測定プローブ部を第３方向及び第４方向に移動させる第２駆動部を有し、制御部は、第２駆動部を制御してもよい。制御部は、第１制御処理を実行する際に、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させるとともに測定プローブ部を第２駆動部により第３方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面に接近させる第５制御処理を実行し、第３制御処理の後、測定プローブ部を第２駆動部により第４方向に移動させることにより測定プローブ部を頭頂面から離隔させ、頭頂面から離隔した測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させる第４制御処理を実行してもよい。
【００１４】
また、他の一態様として、制御部は、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させるとともに測定プローブ部を第２駆動部により第３方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面に対して垂直な方向から頭頂面に接近させる第５制御処理を実行し、第３制御処理の後、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させるとともに測定プローブ部を第２駆動部により第４方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面から頭頂面に対して垂直な方向に離隔させる第４制御処理を実行してもよい。
【００１５】
また、他の一態様として、制御部は、基体が第１方向に移動している状態で、基体の第１方向における第１位置に配置された測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させるとともに第１位置に配置された測定プローブ部を第２駆動部により第３方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面に接近させる第５制御処理を実行し、第３制御処理の後、測定プローブ部を第２駆動部により第４方向に移動させることにより測定プローブ部を頭頂面から離隔させ、頭頂面から離隔した測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させ、第１方向に相対移動している測定プローブ部を第１位置に配置する第４制御処理を実行してもよい。
【００１６】
また、他の一態様として、測定プローブ部は、レールの幅方向である第５方向に移動可能に設けられ、白色層検出システムは、測定プローブ部を第５方向に移動させる第３駆動部を有し、制御部は、第３駆動部を制御してもよい。制御部は、第５制御処理の前に、又は、第５制御処理を実行する際に、測定プローブ部を、第３駆動部により、予め頭頂面を撮影して取得された画像データに基づいて決定された第５方向における位置である第２位置に移動させる第６制御処理を実行してもよい。
【００１７】
また、他の一態様として、制御部が、第１制御処理、第２制御処理、第３制御処理及び第４制御処理を、第１制御処理、第２制御処理、第３制御処理、第４制御処理の順序で繰り返し実行することにより、レールのうち第１方向において互いに間隔を空けて配置された複数の部分である複数の第１部分の各々の頭頂面のビッカース硬さを、基体を連続的に移動させながら順次測定してもよい。
【００１８】
また、他の一態様として、制御部は、予め取得された頭頂面のビッカース硬さと白色層の厚さとの対応関係、及び、第２制御処理にて測定された頭頂面のビッカース硬さの測定値に基づいて、白色層の厚さを推定する第７制御処理を実行してもよい。
【００１９】
また、他の一態様として、制御部は、レール上を第１方向に第１速度で走行する第１超音波レール探傷車に基体が牽引されることにより基体が第１方向に第１速度で移動するか、又は、基体が備えられた第２超音波レール探傷車がレール上を第１方向に第２速度で走行することにより基体が第１方向に第２速度で移動する際に、第１制御処理、第２制御処理、第３制御処理及び第４制御処理を実行してもよい。
【００２０】
本発明の一態様としての白色層検出方法は、レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システムを用いた白色層検出方法である。白色層検出システムは、レールに沿った第１方向に移動可能な基体と、基体に対して第１方向及び第１方向と反対方向である第２方向に相対移動可能に設けられ、頭頂面に対して接触及び離隔可能に設けられ、且つ、頭頂面に接触している状態で頭頂面のビッカース硬さを測定する測定プローブ部と、測定プローブ部を基体に対して第１方向及び第２方向に相対移動させる第１駆動部と、測定プローブ部に設けられ、且つ、測定プローブ部を電磁力で頭頂面に吸着させる吸着部と、を有する。当該白色層検出方法は、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を吸着部により頭頂面に吸着させる（ａ）ステップと、基体が第１方向に移動している状態で、頭頂面に吸着している測定プローブ部がレールに対して静止するように、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させながら、測定プローブ部により頭頂面のビッカース硬さを測定する（ｂ）ステップと、（ｂ）ステップの後、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部の吸着部による頭頂面への吸着を解除する（ｃ）ステップと、（ｃ）ステップの後、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させる（ｄ）ステップと、を有する。
【００２１】
また、他の一態様として、（ａ）ステップでは、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させながら、測定プローブ部を吸着部により頭頂面に吸着させてもよい。
【００２２】
また、他の一態様として、測定プローブ部は、頭頂面に接近する第３方向及び第３方向と反対方向である第４方向に移動可能に設けられ、白色層検出システムは、測定プローブ部を第３方向及び第４方向に移動させる第２駆動部を有してもよい。当該白色層検出方法は、（ａ）ステップを実行する際に、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させるとともに測定プローブ部を第２駆動部により第３方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面に接近させる（ｅ）ステップを有し、（ｄ）ステップでは、（ｃ）ステップの後、測定プローブ部を第２駆動部により第４方向に移動させることにより測定プローブ部を頭頂面から離隔させ、頭頂面から離隔した測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させてもよい。
【００２３】
また、他の一態様として、（ｅ）ステップでは、基体が第１方向に移動している状態で、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させるとともに測定プローブ部を第２駆動部により第３方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面に対して垂直な方向から頭頂面に接近させ、（ｄ）ステップでは、（ｃ）ステップの後、測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させるとともに測定プローブ部を第２駆動部により第４方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面から頭頂面に対して垂直な方向に離隔させてもよい。
【００２４】
また、他の一態様として、（ｅ）ステップでは、基体が第１方向に移動している状態で、基体の第１方向における第１位置に配置された測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第２方向に相対移動させるとともに第１位置に配置された測定プローブ部を第２駆動部により第３方向に移動させることにより、測定プローブ部を頭頂面に接近させ、（ｄ）ステップでは、（ｃ）ステップの後、測定プローブ部を第２駆動部により第４方向に移動させることにより測定プローブ部を頭頂面から離隔させ、頭頂面から離隔した測定プローブ部を第１駆動部により基体に対して第１方向に相対移動させ、第１方向に相対移動している測定プローブ部を第１位置に配置してもよい。
【００２５】
また、他の一態様として、測定プローブ部は、レールの幅方向である第５方向に移動可能に設けられ、白色層検出システムは、測定プローブ部を第５方向に移動させる第３駆動部を有してもよい。当該白色層検出方法は、（ｅ）ステップの前に、又は、（ｅ）ステップを実行する際に、測定プローブ部を、第３駆動部により、予め頭頂面を撮影して取得された画像データに基づいて決定された第５方向における位置である第２位置に移動させる（ｆ）ステップを有してもよい。
【００２６】
また、他の一態様として、（ａ）ステップ、（ｂ）ステップ、（ｃ）ステップ及び（ｄ）ステップを、（ａ）ステップ、（ｂ）ステップ、（ｃ）ステップ、（ｄ）ステップの順序で繰り返し実行することにより、レールのうち第１方向において互いに間隔を空けて配置された複数の部分である複数の第１部分の各々の頭頂面のビッカース硬さを、基体を連続的に移動させながら順次測定してもよい。
【００２７】
また、他の一態様として、当該白色層検出方法は、予め取得された頭頂面のビッカース硬さと白色層の厚さとの対応関係、及び、（ｂ）ステップにて測定された頭頂面のビッカース硬さの測定値に基づいて、白色層の厚さを推定する（ｇ）ステップを有してもよい。
【００２８】
また、他の一態様として、レール上を第１方向に第１速度で走行する第１超音波レール探傷車に基体が牽引されることにより基体が第１方向に第１速度で移動するか、又は、基体が備えられた第２超音波レール探傷車がレール上を第１方向に第２速度で走行することにより基体が第１方向に第２速度で移動する際に、（ａ）ステップ、（ｂ）ステップ、（ｃ）ステップ及び（ｄ）ステップを実行してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様を適用することで、レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システムにおいて、レールに沿って連続的に移動しながら白色層を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施の形態の白色層検出システムの平面図である。
【図２】実施の形態の白色層検出システムの一部断面を含む側面図である。
【図３】実施の形態の白色層検出システムの一部断面を含む正面図である。
【図４】実施の形態の白色層検出方法の一例を示すフロー図である。
【図５】実施の形態の白色層検出方法の一例を実行する際の白色層検出システムの側面図である。
【図６】白色層の厚さが厚い場合にプローブがビッカース硬さを測定している状態を示す図である。
【図７】白色層の厚さが薄い場合にプローブがビッカース硬さを測定している状態を示す図である。
【図８】白色層の厚さとビッカース硬さとの関係の一例を示すグラフである。
【図９】実施の形態の白色層検出方法の他の例を実行する際の白色層検出システムの側面図である。
【図１０】実施の形態の白色層検出方法の他の例を実行する際の白色層検出システムの側面図である。
【図１１】実施の形態の白色層検出方法の他の例を実行する際の基体の速度、プローブの相対速度、プローブの絶対速度、及び、レールの頭頂面からのプローブの高さ位置の時間依存性を模式的に示すグラフである。
【図１２】実施の形態の白色層検出システムの基体が超音波レール探傷車に牽引されている状態を模式的に示す図である。
【図１３】実施の形態の白色層検出システムの基体が備えられた超音波レール探傷車が走行している状態を模式的に示す図である。
【図１４】実施の形態の変形例の白色層検出方法を実行する際に用いる、予め頭頂面を撮影して取得された画像データの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００３３】
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００３４】
更に、実施の形態で用いる図面においては、構造物を区別するために付したハッチング（網掛け）を図面に応じて省略する場合もある。
【００３５】
なお、以下の実施の形態においてＡ〜Ｂとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。
【００３６】
（実施の形態）
＜白色層検出システム＞
初めに、実施の形態の白色層検出システムについて説明する。本実施の形態の白色層検出システムは、レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、頭頂面に形成された白色層を検出する。また、本実施の形態の白色層検出システムは、頭頂面に形成された白色層を検出したとき、検出された白色層の厚さを推定する白色層の厚さ推定システムでもある。検出された白色層の厚さを推定することにより、検出された白色層の厚さを測定することもできるので、本実施の形態の白色層検出システムは、頭頂面に形成された白色層の厚さを測定する白色層の厚さ測定システムでもある。
【００３７】
図１は、実施の形態の白色層検出システムの平面図である。図２は、実施の形態の白色層検出システムの一部断面を含む側面図である。図３は、実施の形態の白色層検出システムの一部断面を含む正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面を含み、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を含む。図１では、理解を簡単にするために、基体１１及びガイドレール１８にハッチングを付している。図２では、理解を簡単にするために、レールＲ１のうち頭部即ち上部のみを示している。
【００３８】
図１乃至図３に示すように、レールＲ１の幅方向をＸ軸方向とし、レールＲ１の長さ方向をＹ軸方向とし、レールＲ１の頭頂面Ｔ１に垂直な方向、即ち鉛直方向をＺ軸方向とする。また、以下では、Ｙ軸方向を＋Ｙ方向と称し、＋Ｙ方向と反対方向を−Ｙ方向と称する場合がある。また、Ｚ軸方向を＋Ｚ方向と称し、＋Ｚ方向と反対方向を−Ｚ方向と称する場合がある。
【００３９】
図１乃至図３に示すように、本実施の形態の白色層検出システム１０は、基体１１と、測定プローブ部としてのプローブ１２と、駆動部としてのモータ１３と、吸着部としての電磁石１４と、制御部としての測定ユニット１５と、を有する。
【００４０】
基体１１は、４つのガイドローラ１６及び４つのガイドローラ１７を含み、レールＲ１に沿って、Ｙ軸方向に移動可能である。基体１１は、４つのガイドローラ１６として、２つのガイドローラ１６ａと、２つのガイドローラ１６ｂと、を含み、４つのガイドローラ１７として、２つのガイドローラ１７ａと、２つのガイドローラ１７ｂと、を含む。
【００４１】
２つのガイドローラ１６ａは、基体１１のＹ軸方向における一方の側の端部（先端部）に、それぞれＸ軸方向に沿った回転軸を中心として回転することによりレールＲ１の頭頂面Ｔ１上を転動可能、且つ、Ｘ軸方向において互いに間隔を空けて設けられている。２つのガイドローラ１６ｂは、基体１１のＹ軸方向における一方の側と反対側の端部（後端部）に、それぞれＸ軸方向に沿った回転軸を中心として回転可能、且つ、Ｘ軸方向において互いに間隔を空けて設けられている。
【００４２】
２つのガイドローラ１７ａは、基体１１のＹ軸方向における一方の側の端部（先端部）に、それぞれＺ軸方向に沿った回転軸を中心として回転することによりレールＲ１の側面上を転動可能、且つ、Ｘ軸方向における両側からレールＲ１を挟んで基体１１を案内可能に、設けられている。２つのガイドローラ１７ｂは、基体１１のＹ軸方向における一方の側と反対側の端部（後端部）に、それぞれＺ軸方向に沿った回転軸を中心として回転可能、且つ、Ｘ軸方向における両側からレールＲ１を挟んで基体１１を案内可能に、設けられている。
【００４３】
このように、基体１１が４つのガイドローラ１６及び４つのガイドローラ１７を含むことにより、基体１１は、レールＲ１の頭部を跨いだ状態で、Ｙ軸方向に移動することができる。
【００４４】
プローブ１２は、基体１１に対して＋Ｙ方向及び＋Ｙ方向と反対方向である−Ｙ方向に相対移動可能に設けられ、レールＲ１の頭頂面Ｔ１に対して接触及び離隔可能に設けられ、且つ、頭頂面Ｔ１に接触している状態で頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを測定する。プローブ１２は、本体部１２ａと、本体部１２ａの下端に設けられた圧子１２ｂと、を含み、本体部１２ａが基体１１に対して＋Ｙ方向及び＋Ｙ方向と反対方向である−Ｙ方向に相対移動可能に設けられ、圧子１２ｂがレールＲ１の頭頂面Ｔ１に対して接触及び離隔可能に設けられ、且つ、圧子１２ｂが頭頂面Ｔ１に接触している状態で頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを測定する。
【００４５】
基体１１が、例えばＹ軸方向にそれぞれ延在し、且つ、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて設けられた２本のガイドレール１８を含み、プローブ１２が２本のガイドレール１８に沿って移動可能に設けられることにより、プローブ１２は、基体１１に対して＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に相対移動可能に設けられている。また、プローブ１２が、例えば２本のガイドレール１８に沿って移動可能に設けられた支持部１９に支持部２０を介して取り付けられることにより、プローブ１２は、基体１１に対して＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に相対移動可能に設けられている。
【００４６】
プローブ１２として、例えば超音波インピーダンス（Ultrasonic Contact Impedance：ＵＣＩ）法を用いたビッカース硬さ計を用いることができる。
【００４７】
ＵＣＩ法では、超音波振動する圧子を一定の押圧荷重で被測定試料に接触させて押圧することにより被測定試料に圧痕を形成し、圧子が被測定試料に接触する前の圧子の振動数と、圧子が被測定試料に押圧されているときの圧子の振動数との振動数差に基づいて、圧痕の面積を計算する。その後、押圧荷重を圧痕の面積で除して得られる値に基づいて、即ち押圧荷重を圧痕の面積で除して得られる値をビッカース硬さとすることにより、被測定試料のビッカース硬さを計算することができる。
【００４８】
ＵＣＩ法を用いたビッカース硬さ計として、例えばＧＥセンシング＆インスペクション・テクノロジーズ社製のポータブル硬さ計を用いることができ、圧子を押圧する押圧荷重を例えば３Ｎとすることができる。
【００４９】
なお、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを測定することにより白色層を検出し、白色層の厚さを推定することができることについては、後述する図６乃至図８を用いて説明する。
【００５０】
モータ１３は、プローブ１２を基体１１に対して＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に相対移動させる。例えばモータ１３がプローブ１２を２本のガイドレール１８に沿って移動させることにより、モータ１３がプローブ１２を基体１１に対して＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に相対移動させることができる。
【００５１】
電磁石１４は、プローブ１２に支持部２１を介して取り付けられることにより設けられ、プローブ１２を電磁力で頭頂面Ｔ１に吸着させる。図２及び図３に示す例では、電磁石１４は、支持部２１よりも下方に、プローブ１２を囲むように設けられたコイル１４ａを含む。コイル１４ａに電流を通電して磁界を発生させることにより、レールＲ１の頭頂面Ｔ１にコイル１４ａ及びプローブ１２を吸着させることができる。
【００５２】
測定ユニット１５は、プローブ１２、モータ１３及び電磁石１４を制御する。
【００５３】
白色層検出システム１０がこのような構成を有することにより、後述する図４及び図５を用いて説明する白色層検出方法を実行することができ、レールＲ１に沿って連続的に移動しながら白色層を検出することができる。
【００５４】
好適には、プローブ１２は、頭頂面Ｔ１に交差（好適には直交）し且つ頭頂面Ｔ１に接近する方向である−Ｚ方向、及び、−Ｚ方向と反対方向であり且つ頭頂面Ｔ１から離隔する方向である＋Ｚ方向に移動可能に設けられ、白色層検出システム１０は、駆動部としてのモータ２２を有する。モータ２２は、プローブ１２を−Ｚ方向及び＋Ｚ方向に移動させる。このとき、測定ユニット１５は、モータ２２を制御する。
【００５５】
支持部２０が支持部２０ａを含み、プローブ１２が例えば支持部２０ａにＺ軸方向に移動可能に支持されることにより、プローブ１２は、支持部２０ａを含む支持部２０、及び、支持部１９を介して、基体１１に対して−Ｚ方向及び＋Ｚ方向に相対移動可能に設けられる。モータ２２が例えば支持部２０ａに支持されたプローブ１２を上下移動させることにより、モータ２２がプローブ１２を、支持部２０ａを含む支持部２０、及び、支持部１９を介して、基体１１に対して−Ｚ方向及び＋Ｚ方向に相対移動させることができる。
【００５６】
白色層検出システム１０がこのような構成を有することにより、後述する図４、図９及び図１０を用いて説明するように、基体１１がレールＲ１に沿って連続的に移動しながらプローブ１２を頭頂面Ｔ１に対して垂直な方向から頭頂面Ｔ１に接近させることができる。
【００５７】
好適には、プローブ１２は、Ｘ軸方向に移動可能に設けられ、白色層検出システム１０は、駆動部としてのモータ２３を有する。モータ２３は、プローブ１２をＸ軸方向に移動させる。このとき、測定ユニット１５は、モータ２３を制御する。
【００５８】
支持部２０が、例えばＸ軸方向に延在するガイドレール２０ｂを含み、プローブ１２がガイドレール２０ｂに沿って移動可能に設けられることにより、プローブ１２は、Ｘ軸方向に移動可能に設けられる。また、プローブ１２が、例えば支持部２０ａを介してガイドレール２０ｂに移動可能に取り付けられることにより、プローブ１２は、支持部２０ａを含む支持部２０、及び、支持部１９を介して、基体１１に対してＸ軸方向に移動可能に設けられる。モータ２３が例えば支持部２０ａに支持されたプローブ１２をＸ軸方向に移動させることにより、モータ２３がプローブ１２を、支持部２０ａを含む支持部２０、及び、支持部１９を介して、基体１１に対してＸ軸方向に相対移動させることができる。
【００５９】
白色層検出システム１０がこのような構成を有することにより、後述する図１４を用いて説明するように、予め頭頂面Ｔ１を撮影して取得された画像データに基づいて決定されたＸ軸方向における最適な測定位置にプローブ１２を移動させることができる。
【００６０】
＜白色層検出方法＞
次に、白色層検出システムを用いた白色層検出方法について説明する。図４は、実施の形態の白色層検出方法の一例を示すフロー図である。図５は、実施の形態の白色層検出方法の一例を実行する際の白色層検出システムの側面図である。図５では、理解を簡単にするために、レールＲ１のうち頭部即ち上部のみを示している。
【００６１】
なお、前述したように、本実施の形態の白色層検出システムは、白色層の厚さ推定システムでもあるから、本実施の形態の白色層検出システムを用いた白色層検出方法は、白色層の厚さ推定システムを用いた白色層の厚さ推定方法でもある。また、本実施の形態の白色層検出システムは、白色層の厚さ測定システムでもあるから、本実施の形態の白色層検出システムを用いた白色層検出方法は、白色層の厚さ測定システムを用いた白色層の厚さ測定方法でもある。
【００６２】
図５では、電磁石１４が支持部２１（図２及び図３参照）を介さずにプローブ１２に直接取り付けられている状態が図示されているが、電磁石１４は、プローブ１２に直接取り付けられてもよく、図２及び図３に示したように、支持部２１を介してプローブ１２に取り付けられてもよい。
【００６３】
図５に示す例では、図５（ａ）に示すように、最初は、プローブ１２が基体１１の＋Ｙ方向におけるある位置に配置された状態で、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動し、測定ユニット１５（図２参照）がプローブ１２を基体１１に対して相対移動させないものとする。このとき、プローブ１２は、基体１１の移動により＋Ｙ方向に速度Ｖ１に等しい速度Ｖ１１で移動するが、前述したようにプローブ１２は基体１１に対して相対移動しないので、プローブ１２は、＋Ｙ方向に速度Ｖ１に等しい絶対速度Ｖ１２で移動する。
【００６４】
図５に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、次に、ステップＳ１（図４参照）の制御処理を実行する。測定ユニット１５は、ステップＳ１では、図５（ｂ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、プローブ１２を電磁石１４により頭頂面Ｔ１に吸着させる制御処理を実行する。
【００６５】
図５に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ１（図４参照）の制御処理を実行した後、ステップＳ２（図４参照）の制御処理を実行する。測定ユニット１５は、ステップＳ２では、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、頭頂面Ｔ１に吸着しているプローブ１２がレールＲ１に対して静止するように、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２で相対移動させながら、プローブ１２により頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを測定する制御処理を実行する。
【００６６】
測定ユニット１５（図２参照）は、プローブ１２を基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ１の絶対値と等しい絶対値を有する速度Ｖ２で相対移動させながら、プローブ１２により頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを測定する制御処理を実行する。このとき、プローブ１２は、基体１１の移動により＋Ｙ方向に速度Ｖ１に等しい速度Ｖ１１で移動するとともに、基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２で相対移動することになるので、プローブ１２のＹ軸方向の絶対速度は０となり、プローブ１２は、レールＲ１に対して静止する。
【００６７】
これにより、基体１１がレールＲ１に沿って移動している状態でプローブ１２をレールＲ１に対して静止させることができ、レールＲ１に対して静止しているプローブ１２によりビッカース硬さを精度良く測定することができる。
【００６８】
前述したように、ＵＣＩ法では、超音波振動する圧子を一定の押圧荷重で被測定試料に接触させて押圧することにより被測定試料に圧痕を形成し、圧子が被測定試料に接触する前の圧子の振動数と、圧子が被測定試料に押圧されているときの圧子の振動数との振動数差に基づいて、圧痕の面積を計算する。その後、押圧荷重を圧痕の面積で除して得られる値に基づいて、即ち押圧荷重を圧痕の面積で除して得られる値をビッカース硬さとすることにより、被測定試料のビッカース硬さを計算することができる。
【００６９】
ここで、普通レールの母材のビッカース硬さは２７５〔ＨＶ〕であり、普通レールに形成される白色層のビッカース硬さは、９００〔ＨＶ〕程度である。また、普通レールよりも摩耗を促進させることによって、レールの頭頂面に形成される金属疲労層を自己除去し、もって白色層の発生及び白色層に起因したシェリングの発生を抑制するために開発されたレールとして、ベイナイトレールが知られている。ベイナイトレールの母材のビッカース硬さは２７５〔ＨＶ〕であり、ベイナイトレールに形成される白色層のビッカース硬さは、７００〔ＨＶ〕程度である。
【００７０】
図６は、白色層の厚さが厚い場合にプローブがビッカース硬さを測定している状態を示す図である。図７は、白色層の厚さが薄い場合にプローブがビッカース硬さを測定している状態を示す図である。図８は、白色層の厚さとビッカース硬さとの関係の一例を示すグラフである。図８は、ベイナイトレールについての白色層の厚さとビッカース硬さとの関係の一例を示す。図８において、縦軸はビッカース硬さとしての硬さ〔ＨＶ０．３〕を示し、横軸は白色層の厚さ〔μｍ〕を示している。ここで、〔ＨＶ０．３〕は、試験力０．３〔ｋｇ〕、即ち押圧荷重が３〔Ｎ〕で測定したビッカース硬さを意味する。
【００７１】
図６及び図７に示すように、レールＲ１が母材Ｒ１１を含み、母材Ｒ１１よりなるレールＲ１の頭頂面に、母材Ｒ１１よりも硬い白色層Ｗ１が形成される場合を考える。また、図６における白色層Ｗ１の厚さが、図７における白色層Ｗ１の厚さよりも厚い場合を考える。
【００７２】
図６に示すように白色層Ｗ１の厚さが厚い場合には、プローブ１２の先端に設けられた、ビッカース硬さ計のダイアモンドよりなる圧子１２ｂを用いて白色層Ｗ１の硬さを測定すると、母材Ｒ１１による影響を受けることなく、即ち母材Ｒ１１の表面に窪みが形成されることなく、白色層Ｗ１の表面のみに窪みＷ１１が形成される。そのため、測定されるビッカース硬さは、白色層Ｗ１のビッカース硬さに略等しくなる。
【００７３】
一方、図７に示すように白色層Ｗ１の厚さが薄い場合には、プローブ１２の先端に設けられた、ビッカース硬さ計のダイアモンドよりなる圧子１２ｂを用いて白色層Ｗ１の硬さを測定すると、母材Ｒ１１による影響を受け、白色層Ｗ１の表面に窪みＷ１１が形成されるだけでなく、母材Ｒ１１の表面にも窪みＲ１２が形成されてしまう。また、母材Ｒ１１の表面に形成される窪みＲ１２の深さは、白色層Ｗ１の厚さに依存する。そのため、測定されるビッカース硬さは、白色層Ｗ１の厚さに応じて変化する。なお、白色層Ｗ１がほとんど形成されていない場合、言い換えれば白色層Ｗ１の厚さが０に近い場合には、測定されるビッカース硬さは、母材Ｒ１１のビッカース硬さに等しくなる。
【００７４】
即ち、図８のグラフに示すように、白色層の厚さが例えば１０μｍ未満の場合、母材の影響を受け、測定されるビッカース硬さは母材のビッカース硬さに略等しくなり、白色層の厚さが例えば１０〜４０μｍの場合、白色層の厚さの増加に伴って、測定されるビッカース硬さも増加し、白色層の厚さが例えば４０μｍを超える場合、母材の影響を受けにくくなり、測定されるビッカース硬さは白色層のビッカース硬さに略等しくなる。したがって、レールの頭頂面のビッカース硬さを測定することにより、レールの頭頂面に形成された白色層を検出することができ、形成された白色層の厚さを推定することができる。このとき、形成された白色層の厚さを測定することになる。
【００７５】
即ち、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ２において、予め取得された頭頂面のビッカース硬さと白色層の厚さとの対応関係、及び、ステップＳ２にて測定された頭頂面のビッカース硬さの測定値に基づいて、白色層の厚さを推定する制御処理を実行してもよい。或いは、測定ユニット１５は、この白色層の厚さを推定する制御処理を、ステップＳ２の制御処理とは別の制御処理として実行してもよい。
【００７６】
本実施の形態の白色層検出方法は、レールとして普通レールが敷設されている場合、及び、ベイナイトレールが敷設されている場合のいずれの場合でも、適用可能である。また、前述したように、ベイナイトレールは、普通レールよりも摩耗を促進させることによって、レールの頭頂面に形成される金属疲労層を自己除去し、もって白色層の発生及び白色層に起因したシェリングの発生を抑制するためのレールである。しかしながら、ベイナイトレールでは、白色層が厚くなってしまうと、白色層が形成された部分が硬くなり摩耗が促進されなくなる。そのため、前述したように、本実施の形態の白色層検出方法は、普通レール及びベイナイトレールのいずれに対しても適用可能であるものの、本実施の形態の白色層検出方法により白色層を効率良く検出することの効果は、ベイナイトレールの場合の方が、普通レールの場合に比べて大きい。
【００７７】
図５に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ２（図４参照）の制御処理を実行した後、ステップＳ３（図４参照）の制御処理を実行する。測定ユニット１５は、ステップＳ３では、図５（ｄ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に移動している状態で、プローブ１２の電磁石１４による頭頂面Ｔ１への吸着を解除する制御処理を実行する。
【００７８】
図５に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ３（図４参照）の制御処理を実行した後、ステップＳ４（図４参照）の制御処理を実行する。測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ４では、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示すように、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して＋Ｙ方向に相対移動させる制御処理を実行する。
【００７９】
測定ユニット１５（図２参照）は、プローブ１２を基体１１に対して＋Ｙ方向に速度Ｖ１３で相対移動させる制御処理を実行する。このとき、プローブ１２は、基体１１の移動により＋Ｙ方向に速度Ｖ１に等しい速度Ｖ１１で移動するとともに、基体１１に対して＋Ｙ方向に速度Ｖ１３で相対移動することになるので、プローブ１２は、＋Ｙ方向に速度Ｖ１１と速度Ｖ１３との和に等しい絶対速度Ｖ１４で移動する。
【００８０】
これにより、レールＲ１に対して静止しているプローブ１２によりビッカース硬さを測定した後、プローブ１２を基体１１の元の位置に戻すことができる。そのため、白色層検出システム１０をレールＲ１に沿って連続的に移動させながら繰り返し白色層を検出することができる。
【００８１】
上記特許文献１に記載された技術では、測定のたびにビッカース硬さ計よりなる測定プローブ部をレールの頭頂面に固定する必要がある。即ち測定プローブ部がビッカース硬さを測定している間、測定プローブ部はレールに対して静止する必要があり、上記特許文献１に記載された膜厚測定システムを含め、白色層を検出する白色層検出システムは、白色層を検出する検出動作を実行するたびに、レール上で停止する必要があり、白色層検出システムをレールに沿って連続的に移動することができない。また、このような白色層検出システムを検測車等鉄道車両に取り付けた場合、レール上を連続的に走行しながら白色層を検出することができない。
【００８２】
一方、本実施の形態の白色層検出方法によれば、プローブ１２がビッカース硬さを測定している間、プローブ１２はレールＲ１に対して静止するものの、白色層を検出する検出動作を実行するたびに、レールＲ１上で停止する必要が無いので、白色層検出システム１０をレールＲ１に沿って連続的に移動させることができる。また、後述する図１３を用いて説明するように、白色層検出システム１０が検測車等鉄道車両に取り付けられるか又は鉄道車両に牽引される場合、レールＲ１上を連続的に走行しながら白色層を検出することができる。
【００８３】
好適には、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ１（図４参照）では、図５（ｂ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に移動している状態で、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に相対移動させながら、プローブ１２を電磁石１４により頭頂面Ｔ１に吸着させる制御処理を実行する。このような場合、プローブ１２を基体１１に対して−Ｙ方向に相対移動させない場合に比べ、プローブ１２をレールＲ１の頭頂面Ｔ１に垂直な方向により近い方向から頭頂面Ｔ１に接触させることができる。そのため、圧子が押圧されることにより形成される圧痕の面積が、基体１１がレールＲ１に対して静止した状態でプローブ１２を頭頂面Ｔ１に接触させたときに圧子が押圧されることにより形成される圧痕の面積、即ち真の圧痕の面積に近づく。従って、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを精度良く測定することができる。
【００８４】
前述した図２を用いて説明したように、好適には、プローブ１２は、頭頂面Ｔ１に交差（好適には直交）し且つ頭頂面Ｔ１に接近する方向である−Ｚ方向、及び、−Ｚ方向と反対方向であり頭頂面Ｔ１から離隔する方向である＋Ｚ方向に移動可能に設けられ、白色層検出システム１０は、駆動部としてのモータ２２を有する。モータ２２は、プローブ１２を−Ｚ方向及び＋Ｚ方向に移動させる。以下では、このようなモータ２２によりプローブ１２を−Ｚ方向及び＋Ｚ方向に移動させる場合について、白色層検出方法の他の例として説明する。
【００８５】
図９及び図１０は、実施の形態の白色層検出方法の他の例を実行する際の白色層検出システムの側面図である。図１１は、実施の形態の白色層検出方法の他の例を実行する際の基体の速度、プローブの相対速度、プローブの絶対速度、及び、レールの頭頂面からのプローブの高さ位置の時間依存性を模式的に示すグラフである。
【００８６】
図９及び図１０に示す例でも、図５に示した例と同様に、図９（ａ）に示すように、最初は、プローブ１２が基体１１の＋Ｙ方向における位置ＰＳ１に配置された状態で、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動し、測定ユニット１５（図２参照）がプローブ１２を基体１１に対して相対移動させないものとする。このとき、プローブ１２は、基体１１の移動により＋Ｙ方向に速度Ｖ１に等しい速度Ｖ１１で移動するが、前述したようにプローブ１２は基体１１に対して相対移動しないので、プローブ１２は、＋Ｙ方向に速度Ｖ１に等しい絶対速度Ｖ１２で移動する。
【００８７】
図９及び図１０に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、次に、前述した図５（ｂ）を用いて説明したステップＳ１（図４参照）を実行する際、即ち、ステップＳ１の前に、又は、ステップＳ１とともに、ステップＳ５（図４参照）を実行する。測定ユニット１５は、ステップＳ５では、図９（ｂ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、基体１１のＹ軸方向（＋Ｙ方向）における位置ＰＳ１に配置されたプローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２１で相対移動させるとともに位置ＰＳ１に配置されたプローブ１２をモータ２２（図２参照）により−Ｚ方向に速度Ｖ３で移動させることにより、プローブ１２を頭頂面Ｔ１に接近させる制御処理を実行する。なお、測定ユニット１５は、図１１の時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの間、ステップＳ５の制御処理を実行する。
【００８８】
速度Ｖ２１の絶対値即ちプローブ１２の後退速度の絶対値が、速度Ｖ１の絶対値即ち基体１１の前進速度の絶対値よりも小さい場合、プローブ１２が斜め後方から斜め前方に向かって下降することになる。また、速度Ｖ２１の絶対値が、速度Ｖ１の絶対値よりも大きい場合、プローブ１２が斜め前方から斜め後方に向かって下降することになる。いずれの場合でも、プローブ１２を基体１１に対して−Ｙ方向に相対移動させない場合に比べれば、プローブ１２を頭頂面Ｔ１に垂直な方向により近い方向から頭頂面Ｔ１に接触させることができる。そのため、圧子が押圧されることにより形成される圧痕の面積が、基体１１がレールＲ１に対して静止した状態でプローブ１２を頭頂面Ｔ１に垂直な方向から頭頂面Ｔ１に接触させたときに圧子が押圧されることにより形成される圧痕の面積、即ち真の圧痕の面積に更に近づく。従って、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを更に精度良く測定することができる。
【００８９】
好適には、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ５では、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２１で相対移動させるとともにプローブ１２をモータ２２（図２参照）により−Ｚ方向に速度Ｖ３で移動させることにより、プローブ１２を頭頂面Ｔ１に対して垂直な方向から頭頂面Ｔ１に接近させる制御処理を実行する。
【００９０】
速度Ｖ２１の絶対値即ちプローブ１２の後退速度の絶対値が、速度Ｖ１の絶対値即ち基体１１の前進速度の絶対値と等しい場合、プローブ１２が頭頂面Ｔ１に対して垂直な方向に下降することになる。このような場合、圧子が押圧されることにより形成される圧痕の面積が、基体１１がレールＲ１に対して静止した状態でプローブ１２を頭頂面Ｔ１に対して垂直な方向から頭頂面Ｔ１に接触させたときに圧子が押圧されることにより形成される圧痕の面積、即ち真の圧痕の面積と等しくなる。従って、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを極めて精度良く測定することができる。
【００９１】
図９及び図１０に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ５（図４参照）を実行する際に、即ち、ステップＳ５とともに、又は、ステップＳ５の後、ステップＳ１（図４参照）の制御処理を実行する。測定ユニット１５は、ステップＳ１では、図９（ｃ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２で相対移動させ、−Ｙ方向に相対移動しているプローブ１２が基体１１のＹ軸方向（＋Ｙ方向）における位置ＰＳ１よりも−Ｙ方向側の位置ＰＳ２を通過する際に、プローブ１２を電磁石１４により頭頂面Ｔ１に吸着させる制御処理を実行する。なお、測定ユニット１５は、図１１の時刻Ｔ１２に、ステップＳ１の制御処理を実行する。
【００９２】
図９及び図１０に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ１（図４参照）の制御処理を実行した後、ステップＳ２（図４参照）の制御処理を実行する。測定ユニット１５は、ステップＳ２では、図９（ｃ）、図９（ｄ）及び図１０（ａ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、頭頂面Ｔ１に吸着しているプローブ１２がレールＲ１に対して静止するように、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ１の絶対値と等しい絶対値を有する速度Ｖ２で相対移動させながら、プローブ１２により頭頂面Ｔ１のビッカース硬さを測定する制御処理を実行する。なお、測定ユニット１５は、図１１の時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの間、ステップＳ２の制御処理を実行する。
【００９３】
このとき、プローブ１２は、基体１１の移動により＋Ｙ方向に速度Ｖ１に等しい速度Ｖ１１で移動するとともに、基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２で相対移動することになるので、プローブ１２のＹ軸方向の絶対速度は０となり、プローブ１２は、レールＲ１に対して静止する。
【００９４】
これにより、基体１１がレールＲ１に沿って移動している状態でプローブ１２をレールＲ１に対して静止させることができ、レールＲ１に対して静止しているプローブ１２によりビッカース硬さを精度良く測定することができる。
【００９５】
図９及び図１０に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ２（図４参照）の制御処理を実行した後、ステップＳ３（図４参照）の制御処理を実行する。測定ユニット１５は、ステップＳ３では、図１０（ａ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、モータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２で相対移動しているプローブ１２が基体１１のＹ軸方向（＋Ｙ方向）における位置ＰＳ２よりも−Ｙ方向側の位置ＰＳ３に到達した時に、プローブ１２の電磁石１４による頭頂面Ｔ１への吸着を解除する制御処理を実行する。なお、測定ユニット１５は、図１１の時刻Ｔ１３に、ステップＳ３の制御処理を実行する。
【００９６】
好適には、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ３では、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ１の絶対値と等しい絶対値を有する速度Ｖ２で相対移動させ、−Ｙ方向に相対移動しているプローブ１２が基体１１のＹ軸方向（＋Ｙ方向）における位置ＰＳ２よりも−Ｙ方向側の位置ＰＳ３に到達した時に、プローブ１２の電磁石１４による頭頂面Ｔ１への吸着を解除する。これにより、プローブ１２を頭頂面Ｔ１から頭頂面Ｔ１に対して垂直な方向に上昇させることができる。
【００９７】
図９及び図１０に示す例では、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ３（図４参照）の制御処理を実行した後、ステップＳ４（図４参照）の制御処理を実行する。
【００９８】
測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ４の前半では、図１０（ｂ）に示すように、プローブ１２をモータ２２（図２参照）により＋Ｚ方向に移動させることによりプローブ１２を頭頂面Ｔ１から離隔させる制御処理を実行する。なお、測定ユニット１５は、図１１の時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４までの間、ステップＳ４の前半の制御処理を実行する。
【００９９】
好適には、測定ユニット１５は、ステップＳ４の前半では、図１０（ｂ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２２で相対移動させるとともにプローブ１２をモータ２２（図２参照）により＋Ｚ方向に速度Ｖ４で移動させることにより、プローブ１２を頭頂面Ｔ１から離隔させる制御処理を実行する。
【０１００】
速度Ｖ２２の絶対値即ちプローブ１２の後退速度の絶対値が、速度Ｖ１の絶対値即ち基体１１の前進速度の絶対値よりも小さい場合、プローブ１２が斜め後方から斜め前方に向かって上昇することになる。また、速度Ｖ２２の絶対値が、速度Ｖ１の絶対値よりも大きい場合、プローブ１２が斜め前方から斜め後方に向かって上昇することになる。いずれの場合でも、プローブ１２を基体１１に対して−Ｙ方向に相対移動させない場合に比べれば、プローブ１２を頭頂面Ｔ１から頭頂面Ｔ１に垂直な方向により近い方向に離隔させることができる。
【０１０１】
好適には、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ４の前半では、図１０（ｂ）に示すように、基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動している状態で、プローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して−Ｙ方向に速度Ｖ２２で相対移動させるとともにプローブ１２をモータ２２（図２参照）により＋Ｚ方向に速度Ｖ４で移動させることにより、プローブ１２を頭頂面Ｔ１から頭頂面Ｔ１に対して垂直な方向に離隔させる制御処理を実行する。
【０１０２】
速度Ｖ２２の絶対値即ちプローブ１２の後退速度の絶対値が、速度Ｖ１の絶対値即ち基体１１の前進速度の絶対値と等しい場合、プローブ１２を頭頂面Ｔ１に対して垂直な方向に上昇させることができる。
【０１０３】
測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ４の後半では、図１０（ｃ）に示すように、頭頂面Ｔ１から離隔したプローブ１２をモータ１３（図２参照）により基体１１に対して＋Ｙ方向に速度Ｖ１３で、基体１１のＹ軸方向（＋Ｙ方向）における位置ＰＳ３よりも−Ｙ方向側の位置ＰＳ４から相対移動させ、図１０（ｄ）に示すように、＋Ｙ方向に相対移動しているプローブ１２を位置ＰＳ１に配置、即ち戻す制御処理を実行する。このとき、プローブ１２は、基体１１のＹ軸方向（＋Ｙ方向）における位置ＰＳ４から最初の位置ＰＳ１まで、＋Ｙ方向に速度Ｖ１１と速度Ｖ１３との和に等しい絶対速度Ｖ１４で移動することになる。なお、測定ユニット１５は、図１１の時刻Ｔ１４から時刻Ｔ１５までの間、ステップＳ４の後半の制御処理を実行する。
【０１０４】
これにより、レールＲ１に対して静止しているプローブ１２によりビッカース硬さを測定した後、プローブ１２を基体１１の元の位置ＰＳ１に戻すことができる。そのため、白色層検出システム１０（図２参照）をレールＲ１に沿って連続的に移動させながら繰り返し白色層を検出することができる。
【０１０５】
好適には、測定ユニット１５（図２参照）は、ステップＳ５、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ４の制御処理を、ステップＳ５、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４の順序で繰り返し実行することにより、レールＲ１のうち複数の部分であってＹ軸方向（＋Ｙ方向）において互いに間隔を空けて配置された複数の部分である複数の部分Ｐ１の各々の頭頂面のビッカース硬さを、基体１１を連続的に移動させながら順次測定する。図９及び図１０には、プローブ１２が、図９（ａ）乃至図９（ｄ）、及び、図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示すように、最初の部分Ｐ１である部分Ｐ１１を測定した後、図１０（ｄ）に示すように、次に測定する部分Ｐ１である部分Ｐ１２に到達する様子が示されている。また、測定ユニット１５は、部分Ｐ１２については、図１１の時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２までの間、ステップＳ５を実行し、図１１の時刻Ｔ２２に、ステップＳ１を実行し、図１１の時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの間、ステップＳ２を実行し、図１１の時刻Ｔ２３に、ステップＳ３を実行し、図１１の時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２４までの間、ステップＳ４の前半を実行し、図１１の時刻Ｔ２４から時刻Ｔ２５までの間、ステップＳ４の後半を実行する。
【０１０６】
これにより、白色層検出システム１０（図２参照）をレールＲ１に沿って連続的に移動させながら繰り返し白色層を検出することができる。
【０１０７】
図１２は、実施の形態の白色層検出システムの基体が超音波レール探傷車に牽引されている状態を模式的に示す図である。図１３は、実施の形態の白色層検出システムの基体が備えられた超音波レール探傷車が走行している状態を模式的に示す図である。
【０１０８】
好適には、測定ユニット１５（図２参照）は、レールＲ１上を＋Ｙ方向に速度Ｖ１で走行する超音波レール探傷車２４に基体１１即ち白色層検出システム１０が牽引されることにより基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動する際に、ステップＳ５、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ４の各々の制御処理を実行する。或いは、測定ユニット１５は、基体１１即ち白色層検出システム１０が備えられた超音波レール探傷車２４がレールＲ１上を＋Ｙ方向に速度Ｖ１で走行することにより基体１１が＋Ｙ方向に速度Ｖ１で移動する際に、ステップＳ５、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ４の各々の制御処理を実行する。
【０１０９】
このような方法により、超音波レール探傷車２４を一定の速度でレールＲ１上を走行させながら、超音波レール探傷車２４による超音波探傷を行うと同時に、レールＲ１の頭頂面Ｔ１に形成された白色層の検出を行うことができ、軌道設備の保守点検作業を省力化し、効率化することができる。
【０１１０】
なお、前述したように、本実施の形態の白色層検出システムは、鉄道車両に取り付けられるか又は牽引されればよい。したがって、本実施の形態の白色層検出システムが取り付けられるか又は牽引される鉄道車両は、図１２及び図１３で例示した超音波レール探傷車に限定されず、各種の検測作業を行う検測車又は各種の保線作業車等各種の鉄道車両であってもよい。このような場合でも、各種の検測作業又は各種の保線作業を行うと同時に、レールの頭頂面に形成された白色層の検出を行うことができ、軌道設備の保守点検作業を省力化し、効率化することができる。
【０１１１】
＜白色層検出方法の変形例＞
前述した図１を用いて説明したように、好適には、プローブ１２は、レールＲ１の幅方向であるＸ軸方向に移動可能に設けられ、白色層検出システム１０は、駆動部としてのモータ２３を有する。モータ２３は、プローブ１２をＸ軸方向に移動させる。以下では、このようなモータ２３によりプローブ１２をＸ軸方向に移動させる場合について、白色層検出方法の変形例として説明する。
【０１１２】
図１４は、実施の形態の変形例の白色層検出方法を実行する際に用いる、予め頭頂面を撮影して取得された画像データの一例を示す図である。
【０１１３】
本変形例では、測定ユニット１５（図２参照）は、前述した図９（ｂ）を用いて説明したステップＳ５（図４参照）の前に、又は、ステップＳ５を実行する際に、プローブ１２を、モータ２３（図１参照）により、Ｘ軸方向における位置であって予め頭頂面Ｔ１を撮影して取得された画像データに基づいて決定されたＸ軸方向における位置ＰＳ５（図１４参照）に移動させる制御処理を実行する。
【０１１４】
レールＲ１の断面形状はレールＲ１の長さ方向（Ｙ軸方向）に沿って均一である。また、鉄道車両の車輪の踏面及びフランジの形状も回転軸を中心として回転対称の形状を有する。そのため、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のうちレールＲ１の幅方向（Ｘ軸方向）で白色層が最も形成されやすい位置は、レールＲ１の長さ方向（Ｙ軸方向）に間隔を空けて配置された複数の部分の間で、略等しい位置となる。従って、プローブ１２の幅方向（Ｘ軸方向）における位置も、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のうちレールＲ１の幅方向（Ｘ軸方向）で白色層が最も形成されやすい位置に近づけることが望ましい。
【０１１５】
一方、本変形例によれば、プローブ１２を、モータ２３（図１参照）により、Ｘ軸方向における位置であって予め頭頂面Ｔ１を撮影して取得された画像データに基づいて決定されたＸ軸方向における位置ＰＳ５（図１４参照）に移動させる。そのため、位置ＰＳ５を、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のうちレールＲ１の幅方向（Ｘ軸方向）で白色層が最も形成されやすい位置とすることにより、プローブ１２の幅方向（Ｘ軸方向）における位置も、レールＲ１の頭頂面Ｔ１のうちレールＲ１の幅方向（Ｘ軸方向）で白色層が最も形成されやすい位置に近づけることができる。したがって、レールＲ１の頭頂面に形成された白色層を確実に検出することができる。
【０１１６】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１１７】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１１８】
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、レールの頭頂面に形成された白色層を検出する白色層検出システム及び白色層検出方法に適用して有効である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０  白色層検出システム
１１  基体
１２  プローブ
１２ａ  本体部
１２ｂ  圧子
１３、２２、２３  モータ
１４  電磁石
１４ａ  コイル
１５  測定ユニット
１６、１６ａ、１６ｂ、１７、１７ａ、１７ｂ  ガイドローラ
１８、２０ｂ  ガイドレール
１９、２０、２０ａ、２１  支持部
２４  超音波レール探傷車
Ｐ１、Ｐ１１、Ｐ１２  部分
ＰＳ１〜ＰＳ５  位置
Ｒ１  レール
Ｒ１１  母材
Ｒ１２、Ｗ１１  窪み
Ｔ１  頭頂面
Ｖ１、Ｖ１１、Ｖ１３、Ｖ２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ３、Ｖ４  速度
Ｖ１２、Ｖ１４  絶対速度
Ｗ１  白色層
【図１】
2020008385.tif 000003
【図２】
2020008385.tif 000004
【図３】
2020008385.tif 000005
【図４】
2020008385.tif 000006
【図５】
2020008385.tif 000007
【図６】
2020008385.tif 000008
【図７】
2020008385.tif 000009
【図８】
2020008385.tif 000010
【図９】
2020008385.tif 000011
【図１０】
2020008385.tif 000012
【図１１】
2020008385.tif 000013
【図１２】
2020008385.tif 000014
【図１３】
2020008385.tif 000015
【図１４】
2020008385.tif 000016