(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの踏面に接触する円弧踏面の走行車輪を有する軌道検測車において、予め、該レールの基準位置よりの適当なピッチ間隔の左右変位量に対する、該レールの踏面と該走行車輪の円弧踏面の接触点の上下移動間隔を求めて補正データとし、該左右変位量をアドレスとして該補正データをメモリテーブルに記憶し、該軌道検測車の３組の台車に装備された左右変位検出器および上下変位検出器により、走行中に左右の２条のレールの３点の左右変位量および上下変位量をそれぞれ同時に検出し、該検出ごとに該３点の左右変位量のアドレスに対応する補正データを該メモリテーブルより読出して、該検出された３点の上下変位量の、前記円弧踏面による誤差をそれぞれ補正し、該補正された各上下偏位量データを、該軌道検測車に設けた高低狂い演算回路により処理して、該左右のレールの高低狂い量を逐次に算出することを特徴とする、円弧踏面車輪によるレールの高低狂い測定方法。
【請求項２】
前記左右のレールが直立して敷設された軌道の直立区間と、傾斜して敷設された傾斜区間の、前記軌道検測車の走行起点よりのそれぞれの距離データを予めメモリに設定し、前記補正データを該直立レールと傾斜レールに対して、別個に求めて前記メモリテーブルに記憶し、前記軌道検測車に装備された走行距離算出装置より逐次に出力される走行距離データにより、該直立区間または傾斜区間の補正データを選択して、該直立レールまたは傾斜レールの上下変位量の、前記円弧踏面による誤差をそれぞれ補正することを特徴とする、請求項１記載の円弧踏面車輪によるレールの高低狂い測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軌道検測車の走行車輪が円弧踏面をなす場合における、レールの高低狂い測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軌道を構成する２条のレールは、種々の原因により基準位置から変位して、いわゆる軌道狂いが生ずる。軌道狂いは列車の円滑または安全な運転に支障するので、これを軌道検測車により定期または不定期に測定して、つねに良好な状態に整備されている。軌道狂いには各種があるが、その代表的なものとしてレールの高低狂いと通り狂いがある。以下図３と図４により、軌道検測車の要部の構造と、両狂い量の測定装置の概要とをそれぞれ説明する。
【０００３】
図３において、（ａ）  は軌道検測車２の側面を、（ｂ）  は垂直断面を示す。
軌道検測車２は車体２１と、その下部の３箇所に等間隔に配置され、車体２１に弾性的に結合された３組の台車２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとを具備し、各台車２２の左右両側には、左右のレール１Ｌ，１Ｒに対応した各２個の走行車輪２２１ａ，２２１ｂ  と２２１ｃ，２２１ｄ  とを有し、各２個の車輪は車軸により結合され両端の軸箱２２２ａ，２２２ｂ  に軸支されている。
高低狂い測定装置３は、各台車２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの左右に設けた、各３個の上下変位検出器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  、および３１ａ’，３１ｂ’，３１ｃ’と、車体内に設けた高低狂い演算回路３２よりなる。上下変位検出器３１ａ  は、軸箱２２２ａと車体２１の床下２１２  の間に係合されて、走行中に適当な距離間隔でレール１Ｌの上下変位量を検出する。他の上下変位検出器３１ｂ  〜３１ｃ’も同様である。
ここで注意すべきは、各走行車輪２２１ａ〜２２１ｃのレール１の踏面の形状とその作用である。すなわち、図３（ｂ）  に示すように、各走行車輪２２１  のレール１の踏面（上表面）に接触する車輪踏面Ｓは、３次元では円筒面、軸断面上では車軸に平行な直線に形成され、その内側端にフランジＦが設けてある。このためにレール１Ｌ，１Ｒがたとえ左右に変位しても、各走行車輪２２１  は上下方向に移動せず、従ってレール１Ｌ，１Ｒの上下変位量は、左右変位にかかわらず正しく検出されるわけである。
なお付言すると、軌道検測車２には重要な機能として、自己の走行距離を算出する走行距離算出装置が設けられている。図３（ａ）  において、走行距離算出装置４は、車軸に直結されたパルス発生器４１と、これに対する距離算出回路４２よりなり、走行中に走行距離データが逐次に出力される。
図３（ｃ）  は、高低狂いの測定原理を示し、走行中に３個の高さ変位検出器３１ａ  〜３１ｃ  が同時に検出したレール１Ｌの３点の上下変位量ｈａ  〜ｈｃ  は、高低狂い演算回路３２に入力して、演算式［（ｈａ  ＋ｈｃ）／２］−ｈｂ  ＝ΔＨにより、両端の２点を結ぶ弦に対する高低狂い量ΔＨＬ  が算出され、これに上記の走行距離データが付加されて逐次に出力される。レール１Ｒの高低狂い量ΔＨＲ  も同様に算出されて出力される。
【０００４】
次に図４において、（ａ）  は軌道の平面を、（ｂ）  は軌道検測車２の垂直断面を示し、通り狂い測定装置５は、両レール１Ｌ，１Ｒに対応して各台車２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに設けた、各３個の左右変位検出器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  、および５１ａ’，５１ｂ’，５１ｃ’と、車体内に設けた通り狂い演算回路５２よりなる。その動作は高低狂い測定装置３とほぼ同様で、各左右変位検出器５１は、レール１Ｌ，１Ｒに対して光帯を投射し、その踏面の反射光によりレール１Ｌ，１Ｒの３点の左右変位量を同時に検出し、通り狂い演算回路５２により、（ｃ）  に示すレール１Ｌと１Ｒに対する通り狂い量ΔＧＬ  、ΔＧＲ  がそれぞれ算出され、これらに走行距離データを付加して出力される。
【０００５】
さて、上記の各走行車輪２２１  の踏面Ｓは円筒面とされているが、これは軌道検測車２のみに特別に考慮されたものである。これに対して、一般の営業車の走行車輪の踏面は円弧状（円弧踏面という）に形成されている。最近においては、この円弧踏面を有する走行車輪が軌道検測車に使用される傾向にあり、これを使用するときは高低狂いの測定データに誤差を生ずる。また両レール１Ｌ，１Ｒは、使われている枕木の種類により、直立して敷設されている直立区間と、傾斜して敷設されている傾斜区間とがあり、この傾斜も高低狂い測定データの誤差の原因となる。これらについて図５により説明する。
図５（ａ）  において、左右の走行車輪２２１ａ，２２１ｃ  （各走行車輪とも同じ）には円弧踏面Ｓ’が形成され、その断面は円弧部分と直線部分よりなる。これに対して接触する両レール１Ｌ，１Ｒは、直立区間では図示のように直立しており、傾斜区間では僅かに傾斜している。
図５（ｂ）  は円弧踏面Ｓ’の断面の詳細と、これに対するレール１の踏面の対応関係を示す。フランジＦは下端の円弧とこれにつづく傾斜直線よりなり、円弧踏面Ｓ’は、半径φ１  の円弧部分Ｓ１  と半径φ２  （φ１  よりかなり大きい）の円弧部分Ｓ２  があり、さらに中心より右方は適当な角度θ傾斜した直線部分Ｓ３  よりなる。一方レール１の踏面は、左右のエッジが半径φ３  の円弧Ｅをなし、中央部分は直線である。なお円弧Ｅの半径φ３  は円弧部分Ｓ１  の半径φ１  よりやや小さく形成されて、両者が丁度嵌合するように設定されている。
【０００６】
以下、図６により上記の円弧踏面Ｓ’による高低狂い測定データの誤差について説明する。
図６において、（ａ）  はレール１が左右方向の基準位置にある場合を示し、レール１の踏面の点Ｐと、円弧踏面Ｓ’の点Ｑとが互いに接触しているとする。いま（ｂ）  のようにレール１が左方にΔｄ１  変位すると、両者の接触点Ｐ，Ｑも左方に移動してＰ’，Ｑ’となる。このために走行車輪２２１  はレール１に対してΔｈ１  だけ上昇する。この上昇量Δｈ１  は、点Ｐ，Ｐ’と、点Ｑ，Ｑ’のそれぞれの高低差の差分である。これと反対に（ｃ）  のようにレール１が右方にΔｄ２  変位すると、両者の接触点は右方に移動してＰ”，Ｑ”となり、走行車輪２２１  はΔｈ２  だけ下降する。これらの上昇量Δｈ１  または下降量Δｈ２  は上下変位量の検出誤差となり、従ってこれより導かれる高低狂いデータにも誤差が生ずる。
上記はレール１が直立している場合であるが、傾斜区間でレール１が傾斜した場合も、誤差の生ずる理由はほぼ同じである。ただし厳密には接触点Ｐ，Ｑの移動位置は上記と同一でなく、従ってレール１の左右変位量が等しくても、生ずる誤差は直立の場合と異なる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
軌道検測車２により測定された各種の軌道狂いデータは、軌道整備作業に直接的に利用されるので、極力正確なことが必要であり、従って高低狂いの測定データの円弧踏面Ｓ’による誤差は当然排除すべきである。
この発明は以上に鑑みてなされたもので、円弧踏面Ｓ’により生ずる誤差を補正して、高低狂い量を正確に測定する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、円弧踏面車輪によるレールの高低狂い測定方法であって、円弧踏面の走行車輪を有する軌道検測車において、予め、レールの基準位置よりの適当なピッチ間隔の左右変位量に対する、レールの踏面と走行車輪の円弧踏面の接触点の上下移動間隔を求めて補正データとし、この左右変位量をアドレスとして補正データをメモリテーブルに記憶する。軌道検測車の３組の台車に装備された左右変位検出器および上下変位検出器により、走行中に左右の２条のレールの３点の左右変位量および上下変位量をそれぞれ同時に検出し、検出ごとに３点の左右変位量のアドレスに対応する補正データをメモリテーブルより読出して、検出された３点の上下変位量の、円弧踏面による誤差をそれぞれ補正する。補正された各上下変位量データを、軌道検測車に設けた高低狂い演算回路により処理して、左右のレールの高低狂い量を逐次に算出するものである。
上記において、左右のレールが直立して敷設された軌道の直立区間と、傾斜して敷設された傾斜区間の、軌道検測車の走行起点よりのそれぞれの距離データを予めメモリに設定し、また上記の補正データを直立レールと傾斜レールに対して、別個に求めて上記メモリテーブルに記憶する。軌道検測車に装備された走行距離算出装置より逐次に出力される走行距離データにより、直立区間または傾斜区間の補正データを選択して、直立レールまたは傾斜レールの上下変位量の、円弧踏面による誤差をそれぞれ補正する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記の高低狂い測定方法においては、レールの基準位置よりの適当なピッチ間隔の左右変位量に対する、レールの踏面と走行車輪の円弧踏面の接触点の上下移動間隔が予め求められて補正データとされ、これがレールの左右変位量をアドレスとしてメモリテーブルに記憶される。軌道検測車の３組の台車に装備されている、左右変位検出器により、軌道検測車の走行中に、左右の２条のレールのそれぞれの３点について検出された左右変位量の、それぞれのアドレスに対応する補正データがメモリテーブルより読出され、同時に検出された３点の上下変位量の円弧踏面による誤差が、これらの補正データによりそれぞれ補正され、補正された上下変位量のデータは高低狂い演算回路により処理されて、左右のレールの高低狂い量が算出される。この誤差補正により高低狂いが正確に測定される。
上記において、予めメモリに設定された軌道の直立区間と傾斜区間の距離データは、軌道検測車の走行中に、走行距離算出装置が逐次に出力する走行距離データに比較されて、直立区間または傾斜区間が選択され、予めメモリテーブルに記憶されている、これらの両区間に対する補正データにより、円弧踏面による上下変位量の誤差が補正されて、直立レールまたは傾斜レールの高低狂いが正確に測定される。
【００１０】
【実施例】
図１および図２はこの発明の一実施例を示し、図１は円弧踏面Ｓ’に対する補正データの作成方法の説明図、図２は、補正処理部６の基本構成図である。
図１において、軌道検測車２の走行車輪２２１  は、前記した図５の（ｂ）  と同様の円弧踏面Ｓ’を有するものとし、これに対応するレール１は、直立区間では実線のように直立し、傾斜区間では点線のように傾斜して敷設されている。ただし図では、便宜上、レール１の踏面に対して円弧踏面Ｓ’を上方に離間して示す。レール１の左右方向の基準位置としては、例えば、走行車輪２２１  のフランジＦの傾斜直線Ｋの中点ｐ１  とレール１の側面とを、ギャップΔｇ離間した位置とされている。このような基準位置からレール１を適当なピッチ間隔Δｄ０  で左右に変位したとき、各変位量Δｄ０  に対するレール１と円弧踏面Ｓ’の接触点Ｐ，Ｑ（実際では一致する）の上下移動間隔ｈ１  〜ｈｎ  を求め、これら（またはこれらの各差分）を、上下変位量の誤差に対する補正データとする。ただしレール１には各種のサイズがあるので、検測するサイズのものに対して、直立した場合と傾斜した場合の両方について求める。この求め方としては、図５（ｂ）  に示した円弧踏面Ｓ’とレール１の踏面の諸元を解析する方法や、円弧踏面Ｓ’とレール１の頭部の拡大モデルによる図式方法などがあり、これらのいずれかによりえられた上下移動間隔ｈ１  〜ｈｎ  は、その正当性を実地において検証することが必要である。
【００１１】
図２において、補正処理部６は、６個のＡ／Ｄ変換器６１１  〜６１６  よりなるＡ／Ｄ変換部６１と、補正演算回路６２、アドレス発生回路６３、補正データテーブル６４、および距離データメモリ６５が図示のように接続されて構成され、補正データテーブル６４には、予め上記の補正データを左右変位量をアドレスとして記憶し、距離データメモリ６５には、軌道検測車２の走行開始位置からの直立区間と傾斜区間の、それぞれの始終点の距離データを予め設定する。
【００１２】
以下図２により高低狂いの測定方法を説明する。軌道検測車２が検測走行すると、各高低変位検出器３１ａ  〜３１ｃ  （３１ａ’〜３１ｃ’）はレール１の３点の上下変位量を同時に検出し、検出した各データは、対応するＡ／Ｄ変換器によりデジタル化されて補正演算回路６２にそれぞれ入力する。一方、走行距離算出装置４が逐次に出力する軌道検測車２の走行距離データにより、距離データメモリ６５に設定された直立区間または傾斜区間が選択され、これが出力する区間信号により、補正データテーブル６４に記憶されている直立レールまたは傾斜レールに対する補正データが選択される。これに対して、各左右変位検出器５１ａ  〜５１ｃ  （５１ａ’〜５１ｃ’）  が同時に検出する３点の左右変位量の各データは、対応するＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、ついでアドレス発生回路６３に入力して、左右変位量に対応するアドレス信号がそれぞれ発生し、これらに対する補正データが補正データテーブル６４より読出されて補正演算回路６２に転送され、上記により入力している３点の上下変位量の各データの、円弧踏面Ｓ’による誤差が補正され、補正された各データは従来と同様に、高低狂い演算回路３２により演算され、直立レールまたは傾斜レールに対する高低狂い量ΔＨが算出されて出力される。
【００１３】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明の高低狂い測定方法においては、レールの左右変位量に対する、レールの踏面と走行車輪の円弧踏面の接触点の上下移動間隔を予め求めて補正データとし、これにより、走行中に検出されたレールの３点の上下変位量の、円弧踏面による誤差をそれぞれ補正して、左右のレールの高低狂い量を正確に測定するもので、補正データには直立レールと傾斜レールを区別して使用し、さらにその選択手段が開示されているなど、円弧踏面車輪によるレールの高低狂いの正確な測定に寄与する効果には、大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例における補正データの説明図である。
【図２】図２は、この発明の一実施例における補正処理部の基本構成図である。
【図３】図３は、軌道検測車の要部の構造、高低狂い測定装置などの説明図であって、（ａ）は、軌道検測車の側面図、（ｂ）は、その垂直断面図、（ｃ）は、その高低狂いの測定についての説明図である。
【図４】図４は、通り狂い測定装置の配置図であって、（ａ）は、軌道の平面図、（ｂ）は、その垂直断面図、（ｃ）は、その高低狂いの測定についての説明図である。
【図５】図５は、円弧踏面の走行車輪の説明図であって、（ａ）は、走行輪とレールの関係の説明図、（ｂ）は、円弧踏面の説明図である。
【図６】図６は、円弧踏面により上下変位量に生ずる誤差の説明図であって、（ａ）は、レールが基準位置にある場合の説明図、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ変位したときの説明図である。
【符号の説明】
１，１Ｌ，１Ｒ…レール、
２…軌道検測車、２１…車体、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…台車、２２１  …走行車輪、
２２２  …軸箱、
３…高低狂い測定装置、３１…上下変位検出器、３２…高低狂い演算回路、
４…走行距離算出装置、４１…パルス発振器、４２…走行距離算出回路、
５…通り狂い測定装置、５１…左右変位検出器、５２…通り狂い演算回路、
６…補正処理部、６１…Ａ／Ｄ変換器、６２…補正演算回路、
６３…アドレス発生回路、６４…補正データテーブル、６５…距離データメモリ、
Ｓ…直線踏面、Ｓ’…円弧踏面、Ｆ…走行車輪のフランジ、
Ｐ…レールの接触点、Ｑ…円弧踏面の接触点、Δｄ…レールの左右変位量、
Δｈ…走行車輪の上下変位量。ｈ１  〜ｈｎ  …補正データ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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