(57)【要約】【課題】レール検査システムにおいて、レールの位置ずれを正確に検出できるようにする。【解決手段】車両用のレール（１００）に対向して配置されるとともに、レール（１００）の敷設方向に交差する配列方向に配列される少なくとも一の受信コイル（６）と少なくとも一の発振コイル（５Ａ，５Ｂ）とを有する第１のセンサ部（２１）と、発振コイル（５Ａ，５Ｂ）に交流電圧を印加する交流電圧源と、受信コイル（６）の誘起電圧に基づいて、レール（１００）と第１のセンサ部（２１）との変位（Ｌ）を検出する変位検出部と、を有し、第１のセンサ部（２１）は、変位が第１の変位（Ｌ1）である場合に第１の極大値が誘起電圧に現れ、変位が第２の変位（Ｌ2）である場合に、第１の極大値に対して位相が反転した第２の極大値が誘起電圧に現れるように構成した。【選択図】図１
2018004295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のレールに対向して配置されるとともに、前記レールの敷設方向に交差する配列方向に配列される少なくとも一の受信コイルと少なくとも一の発振コイルとを有する第１のセンサ部と、
前記発振コイルに交流電圧を印加する交流電圧源と、
前記受信コイルの誘起電圧に基づいて、前記レールと前記第１のセンサ部との変位を検出する変位検出部と、
を有し、
前記第１のセンサ部は、前記変位が第１の変位である場合に第１の極大値が前記誘起電圧に現れ、前記変位が第２の変位である場合に、前記第１の極大値に対して位相が反転した第２の極大値が前記誘起電圧に現れるように構成されている
ことを特徴とするレール検査システム。
【請求項２】
前記レール検査システムは前記レール上を走行する前記車両に装着されるものであり、
前記レール検査システムは、
前記第１のセンサ部を収納するシャーシと、
前記第１のセンサ部が前記車両の下面の所定位置に配置されるように、前記シャーシを前記車両の下面に装着させる装着治具と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のレール検査システム。
【請求項３】
前記第１のセンサ部は、前記配列方向に沿って配列された第１の発振コイルと、第１の受信コイルと、第２の発振コイルと、を有し、
前記交流電圧源は、前記第１の発振コイルと前記第２の発振コイルとに対して、逆方向の磁界を発生させるように前記交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１に記載のレール検査システム。
【請求項４】
前記敷設方向に沿って前記第１のセンサ部に対向するように配置された第２のセンサ部をさらに有し、
前記第２のセンサ部は、前記敷設方向に沿って前記第１の発振コイルに対向する第３の発振コイルと、前記敷設方向に沿って前記第１の受信コイルに対向する第２の受信コイルと、前記敷設方向に沿って前記第２の発振コイルに対向する第４の発振コイルと、を有し、
前記交流電圧源は、前記第３の発振コイルに前記第２の発振コイルと同方向の磁界を発生させ、前記第４の発振コイルに前記第１の発振コイルと同方向の磁界を発生させるように、前記第３の発振コイルと前記第４の発振コイルとに前記交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項３に記載のレール検査システム。
【請求項５】
前記第１の発振コイルと前記第３の発振コイルとの間隔は、前記第１の発振コイルの直径よりも大きい
ことを特徴とする請求項４に記載のレール検査システム。
【請求項６】
前記レールに対向して配置されるとともに、前記敷設方向に交差する配列方向に配列される少なくとも一の受信コイルと少なくとも一の発振コイルとを有する第２のセンサ部をさらに有し、
前記第２のセンサ部と前記レールとの距離を、前記第１のセンサ部と前記レールとの距離よりも長くした
ことを特徴とする請求項１に記載のレール検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道等に使用されるレールは、車両が走行することによって変形し、レールの位置ずれが生じる。レールの位置ずれを放置すると、脱線事故が生じることもあるため、検測車両（軌道や架線の状態を検査する鉄道車両）にレールの位置ずれを検出する装置を設ける技術が提案されている。
例えば、下記特許文献１の段落００２１には、「このため、本実施形態に係るレール位置検出部１１、つまり二次元レーザ変位計では、図３（ａ）に示すように、レール位置検出部１１からレールＲまでの距離、及びレール位置検出部１１から車輪７までの距離を同時に計測することにより、車輪７に対するレールの車軸方向の位置（以下、単に「レールの位置」という。）を検出する。」と記載されている。
【０００３】
また、下記特許文献２の要約書には、「一実施形態によれば、本技術は、試験対象物内の材料の完全性を試験するための試験装置を提供する。試験装置は、電気導体と検出装置とを含む。典型的な検査装置では、電気導体は、一般的に直線方向に延びており、一般に、試験対象物の長手方向軸を横切る方向に電流を流す。電気導体を流れる電流の経路は、試験対象物の周囲の磁場に影響を与え、間接的に渦電流を発生させる。また、試験装置は、電気導体から離れた位置に配置され、電気導体を介して流れる電流に応じて発生する磁界を検出する検出装置を備えている。 」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４６０４２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２８５５８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の技術では、雪、氷、雑草、落ち葉等の異物がレールに付着していると、レーザ光がこれら異物に反射され、レール位置を誤検出するという問題がある。
また、上記特許文献２の技術では、渦電流によって発生する磁界を検出しているが、渦電流の大きさは、試験装置と試験対象物（レール）の距離の二乗に反比例するため、検測車両の振動によって生じる誤差が大きくなり、レールの位置ずれを正確に検出することが困難であった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、レールの位置ずれを正確に検出できるレール検査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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のレール検査システムは、車両用のレールに対向して配置されるとともに、前記レールの敷設方向に交差する配列方向に配列される少なくとも一の受信コイルと少なくとも一の発振コイルとを有する第１のセンサ部と、前記発振コイルに交流電圧を印加する交流電圧源と、前記受信コイルの誘起電圧に基づいて、前記レールと前記第１のセンサ部との変位を検出する変位検出部と、を有し、前記第１のセンサ部は、前記変位が第１の変位である場合に第１の極大値が前記誘起電圧に現れ、前記変位が第２の変位である場合に、前記第１の極大値に対して位相が反転した第２の極大値が前記誘起電圧に現れるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のレール検査システムによれば、レールの位置ずれを正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態によるレール検査システムの一部切欠斜視図である。
【図２】（ａ）は、鉄道レールと発振コイルと受信コイルとの位置関係を示す図であり、（ｂ）は、鉄道レールと発振コイルと受信コイルとの他の位置関係を示す図である。
【図３】受信コイルから出力される検出信号のレベル特性図である。
【図４】第１実施形態によるレール検査システムの全体構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態における検査処理プログラムのフローチャートである。
【図６】第２実施形態によるレール検査システムの全体構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態における検出装置の一部切欠平面図である。
【図８】第３実施形態における検出装置の一部切欠側面図である。
【図９】（ａ）は、一の変形例におけるセンサ部の一部切欠斜視図、（ｂ）は他の変形例におけるセンサ部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
〈第１実施形態の外観構成〉
図１は、本発明の第１実施形態によるレール検査システム１の一部切欠斜視図である。
図１においてレール検査システム１は、検出装置２と、処理装置３と、両者を接続するケーブル６０とを有している。レール検査システム１は、図示せぬ検測車両に装着されるものであり、検出装置２は、検査対象物である鉄道レール１００（レール）に対向する位置に設置され、処理装置３は、検測車両の室内に設置される。ここで、鉄道レール１００の敷設方向を「前後方向」とし、敷設方向に水平に直交する方向を「左右方向」とし、敷設方向に鉛直に直交する方向を「上下方向」とする。
【００１０】
検出装置２は、中空の直方体状に形成されたシャーシ２０と、シャーシ２０の上面に固定された矩形板状のフランジ２５（装着治具）とを有している。フランジ２５の四隅には貫通孔２５ａが形成されている。また、検測車両の図示せぬ台車には、これら貫通孔２５ａに対向する位置にネジ穴が形成されている。これら貫通孔２５ａおよびネジ穴に図示せぬボルトを挿通し、締め付けると、検出装置２が台車の所定位置に固定される。鉄道レール１００が所定の基準位置に敷設されている場合に、検出装置２が該所定位置に固定されると、鉄道レール１００の中心線ＣＲと、検出装置２の中心線ＣＳとが図示のように一致する。従って、フランジ２５は、検出装置２の中心線ＣＲを所定位置に合せる治具として機能する。
【００１１】
シャーシ２０は、ガラスエポキシ等の非磁性体である。シャーシ２０の底面には、略直方体状のセンサ部２１（第１のセンサ部）と、増幅・フィルタ部２２とが固定されている。センサ部２１の内部の中心には、被覆線を円筒状に巻回した受信コイル６（第１の受信コイル）が配置され、受信コイル６の左右方向には、受信コイル６と同様に形成された発振コイル５Ａ（第１の発振コイル）と、発振コイル５Ｂ（第２の発振コイル）とが等間隔に配置されている。発振コイル５Ａ，５Ｂには、ケーブル６０を介して、処理装置３から所定の発振周波数ｆの交流電圧が印加される。これにより、発振コイル５Ａ，５Ｂは、それらの周囲に交流磁界を発生する。また、受信コイル６には、鎖交する磁束の微分値に比例した誘起電圧が発生する。
【００１２】
増幅・フィルタ部２２は、受信コイル６の誘起電圧を増幅するとともに、フィルタ処理を施し、その結果を処理装置３に供給する。処理装置３は、供給された検出信号に基づいて、鉄道レール１００の位置ずれの大きさを検出する。ここで、位置ずれは、鉄道レール１００の中心線ＣＲと、検出装置２の中心線ＣＳの変位Ｌ（図２（ｂ）参照）に対応する値である。シャーシ２０の内部空間２６は、図示せぬ樹脂が充填される。これにより、検出装置２に振動や衝撃が加わった場合においても、センサ部２１等のずれが生じないようになっている。
【００１３】
〈位置検出の原理〉
次に、図２（ａ），（ｂ）を参照し、本実施形態における位置検出の原理を説明する。
図２（ａ）は、鉄道レール１００の中心線ＣＲと、検出装置２（図１参照）の中心線ＣＳとが一致している場合の発振コイル５Ａ，５Ｂおよび受信コイル６の配置状態を示す。
図示のように、検出装置２の中心線ＣＳは、受信コイル６の中心線でもある。発振コイル５Ａ，５Ｂおよび受信コイル６と、鉄道レール１００との上下方向の距離をセンサギャップｄ（距離）と呼ぶ。発振コイル５Ａ，５Ｂには、位相が反転した交流電圧が印加され、両者からは逆向きの磁界が発生する。より具体的には、発振コイル５Ａ，５Ｂを直列に接続し、この直列回路に交流電圧を印加するとよい。
【００１４】
発振コイル５Ａ，５Ｂによってそれぞれ生じる磁束ΦA，ΦBは、鉄道レール１００および空気を介して伝搬される。両者の磁界は、受信コイル６において打ち消しあい、受信コイル６における鎖交磁束はほぼ零になり、受信コイル６の誘起電圧もほぼ零になる。
また、図２（ｂ）は、鉄道レール１００の中心線ＣＲと、検出装置２（図１参照）の中心線ＣＳとが一致していない場合の発振コイル５Ａ，５Ｂおよび受信コイル６の配置状態を示す。
【００１５】
発振コイル５Ａが発生する磁界は、透磁率の高い鉄道レール１００よりも透磁率の低い空気を伝搬する距離が長くなるため、発振コイル５Ａによって生じる磁束ΦA（振幅値）よりも、発振コイル５Ｂによって生じる磁束ΦB（振幅値）が相対的に強くなり、受信コイル６には、非零値の鎖交磁束が生じ、非零値の誘起電圧が発生する。従って、この誘起電圧を測定し検出信号として出力することにより、鉄道レール１００の中心線ＣＲと、検出装置２の中心線ＣＳとの変位Ｌを測定することができる。鉄道レール１００の左エッジ位置ＥＬが発振コイル５Ａと受信コイル６との間に位置するとき（図示の状態）、または、鉄道レール１００の右エッジ位置ＥＲが発振コイル５Ｂと受信コイル６との間に位置するときに、検出信号の振幅にピークが現れる。
【００１６】
次に、様々なセンサギャップｄに対応して、受信コイル６から出力される検出信号のレベルを図３に示す。図３において横軸は、変位Ｌであり、縦軸は検出信号のレベルである。なお、発振コイル５Ａ，５Ｂに印加される交流電圧の位相と検出信号の位相とが一致している場合には検出信号の値を正とし、両位相が反転している場合は、検出信号の値は負であることとする。なお、図示の特性Ｐ２０、Ｐ２５、Ｐ３０、Ｐ３５、Ｐ４０は、それぞれセンサギャップｄが２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍであるときの特性である。
【００１７】
これらの特性Ｐ２０〜Ｐ４０は、何れも変位Ｌ1（第１の変位）において極大値が現れ、変位Ｌ2（第２の変位）において極小値が現れている。誘起電圧の振幅値で考えると、変位Ｌ1に第１の極大値が現れ、変位Ｌ2においては、第１の極大値に対して位相が反転した第２の極大値が現れることになる。また、特性Ｐ２０〜Ｐ４０は、変位Ｌ＝０の付近では、ほぼ直線的な特性になっており、変位Ｌは、検出信号に略比例している。
【００１８】
〈第１実施形態の回路構成〉
図４は、本実施形態によるレール検査システム１の全体構成を示すブロック図である。
上述したように、レール検査システム１は、検出装置２と、処理装置３とを有している。
また、検出装置２は、センサ部２１と増幅・フィルタ部２２とを有し、センサ部２１は、発振コイル５Ａ，５Ｂと、受信コイル６とを有している。また、処理装置３は、増幅部３１（交流電圧源）と、デジタルアナログ変換部３２（交流電圧源）と、発振部３３（交流電圧源）と、検波部３４と、アナログデジタル変換部３５と、メモリ部３６と、データ通信部３７と、電源３８と、評価装置４（変位検出部）とを備えている。
【００１９】
発振部３３は、所定の発振周波数ｆ（例えば２０ｋＨｚ）の正弦波状のデジタル発振信号を出力する。デジタルアナログ変換部３２は、発振部３３が出力したデジタル発振信号をアナログの交流電圧に変換する。増幅部３１は、この交流電圧を増幅し、発振コイル５Ａ，５Ｂに印加し、発振コイル５Ａ，５Ｂは、位相が反転した、逆向きの磁界を発生させる。
【００２０】
また、検出装置２内の増幅・フィルタ部２２は、受信コイル６から供給された検出信号を増幅およびフィルタ処理して、処理装置３の検波部３４に送信する。なお、「フィルタ処理」とは、主として発振周波数ｆ以上の周波数成分を除去する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）処理である。また、検波部３４は、発振部３３からの参照信号を用いて、増幅・フィルタ部２２から供給された検出信号に全波整流処理を施し、アナログデジタル変換部３５に供給する。アナログデジタル変換部３５は、検波部３４から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換する。アナログデジタル変換部３５から出力されたデジタル信号は、データとしてメモリ部３６に記憶され、データ通信部３７から評価装置４に出力される。電源３８は、レール検査システム１内の各構成に電力を供給する。
【００２１】
次に、評価装置４について説明する。評価装置４は、検出装置２または構成要素３１〜３８から受信した検査データに基づいて鉄道レール１００の位置ずれを特定する検査処理プログラムを実行するコンピュータ装置である。なお、本実施形態において、「検査データ」とは、検出装置２の受信コイルから評価装置４のデータ入力部４１に到るまでの全ての段階のデータが該当するものとする。評価装置４は、データ入力部４１と、制御部４２と、データ処理部４３と、出力処理部４４と、操作入力部４５と、表示部４６と、記憶部４７と、を備える。
【００２２】
データ入力部４１は、データ通信部３７の出力信号（検査データ）を受信する。
制御部４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等によって構成され、データの受け渡しや演算処理等の制御を行う。データ処理部４３は、出力信号（検査データ）に基づいて、検査処理を行う（詳細は後記）。検査結果等の情報は適宜、記憶部４７に格納される。
【００２３】
表示部４６は、検査結果等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等である。出力処理部４４は、表示部４６に検査結果等を表示させる。その際、出力処理部４４は、グラフやテーブルの形式を適宜用いて視覚的に理解しやすい表示形式で表示させるための処理を行う。操作入力部４５は、キーボード、マウス等の情報入力手段である。記憶部４７は、データ処理部４３が処理したデータ等を保存する。なお、データ処理部４３、出力処理部４４は、記憶部４７に格納されたプログラムやデータを制御部４２にロードして、演算処理を実行することによって実現される。
【００２４】
〈第１実施形態の動作〉
図５は、評価装置４のデータ処理部４３によって実行される検査処理プログラムのフローチャートである。
まず、データ処理部４３は、検査データを記憶部４７から取得する（ステップＳ１）。
次に、データ処理部４３は、所定の時間幅（例えば０．５ｍｓ〜１００ｍｓ程度）ごとに以下のステップＳ３〜ステップＳ５の処理を繰り返す（ステップＳ２〜ステップＳ６）。
【００２５】
データ処理部４３は、所定時間幅の検査データについて、基準範囲をはずれた検出信号があるか否かを判定し（ステップＳ３）、Ｎｏの場合は正常と判定し（ステップＳ４）、Ｙｅｓの場合は異常と判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ２〜ステップＳ６の処理が検査データ全体について終了すると、データ処理部４３は、検査結果を表示部４６に表示する（ステップＳ７）。
【００２６】
以上のように、本実施形態のレール検査システム（１）によれば、変位（Ｌ）が第１の変位（Ｌ1）である場合に第１の極大値が誘起電圧に現れ、変位（Ｌ）が第２の変位（Ｌ2）である場合に、第１の極大値に対して位相が反転した第２の極大値が誘起電圧に現れるようにしたため、変位（Ｌ）すなわち、レールの位置ずれを正確に検出できる。
【００２７】
また、第１のセンサ部（２１）を収納するシャーシ（２０）と、第１のセンサ部（２１）が車両の下面の所定位置に配置されるように、シャーシ（２０）を車両の下面に装着させる装着治具（２５）を設けたことにより、第１のセンサ部（２１）を正確な位置に装着できる。
【００２８】
また、交流電圧源（３１，３２，３３）は、第１の発振コイル（５Ａ）と第２の発振コイル（５Ｂ）とに対して、逆方向の磁界を発生させるように交流電圧を印加するため、受信コイル（６）に発生する誘起電圧を、基準位置においてほぼ零にすることができる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態によるレール検査システムについて説明する。
図６は、本実施形態によるレール検査システム１ａの全体構成を示すブロック図である。また、図７は、本実施形態による検出装置２ａの一部切欠平面図である。なお、図６および図７において、図１〜図５の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図６において、レール検査システム１ａは、処理装置３ａと複数の検出装置２ａとを有し、第１実施形態のものと同様に、図示せぬ検測車両に装着される。但し、図６においては、複数の検出装置２ａの内部の構成を一つの枠で囲んでいる。各検出装置２ａは、第１実施形態の検出装置２と同様の外観形状（図１参照）を有している。複数の検出装置２ａは、Ｎチャンネル（Ｎは複数）のセンサ部２１−１〜２１−Ｎを有しており、各センサ部２１−１〜２１−Ｎは、第１実施形態のセンサ部２１（図４参照）と同様に構成されている。
【００３０】
図７に示すように、一台の検出装置２ａの内部には、前後方向に沿って、２チャンネルのセンサ部２１−１（第１のセンサ部），２１−２（第２のセンサ部）が配置されている。従って、仮に、検出装置２ａを検測車両に２台装着したとすると、チャンネル数Ｎは「４」になる。センサ部２１−１，２１−２は、各々の左右方向の中央に配置された受信コイル６−１（第１の受信コイル），６−２（第２の受信コイル）と、その左側に配置された発振コイル５Ａ−１（第１の発振コイル），５Ａ−２（第３の発振コイル）と、受信コイル６−１，６−２の右側に配置された発振コイル５Ｂ−１（第２の発振コイル），５Ｂ−２（第４の発振コイル）と、を有している。
【００３１】
また、前後方向に隣接するコイル（例えば発振コイル５Ｂ−１，５Ｂ−２）の間隔Ｌ4は、各コイルの直径Ｌ3よりも大きくなっている。これは、センサ部２１−１，２１−２間のクロストークを防止するためである。図７において、斜めに対向する発振コイル５Ａ−１，５Ｂ−２は、同位相の磁界を発生させ、他の発振コイル５Ａ−２，５Ｂ−１は、発振コイル５Ａ−１，５Ｂ−２とは位相が反転した、逆向きの磁界を発生させる。例えば、図示のように、発振コイル５Ａ−１，５Ｂ−２が上向きの磁界を発生させているタイミングでは、発振コイル５Ａ−２，５Ｂ−１は下向きの磁界を発生させる。受信コイル６−１，６−２から出力される検出信号は、理想的には、振幅が同一で位相が反転した信号になる。
【００３２】
図６に戻り、処理装置３ａに設けらえたＮ台の増幅部３１−１〜３１−Ｎ（交流電圧源）は、デジタルアナログ変換部３２から出力されたアナログの交流電圧を増幅し、対応するセンサ部２１−１〜２１−Ｎの発振コイル５Ａ，５Ｂに各々印加する。また、Ｎ台の増幅・フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、対応する受信コイル６から供給された検出信号を増幅およびフィルタ処理した後、処理装置３ａ内の対応する検波部３４−１〜３４−Ｎに送信する。
【００３３】
また、検波部３４−１〜３４−Ｎは、発振部３３からの参照信号を用いて、増幅・フィルタ部２２−１〜２２−Ｎから供給されたＮチャンネルの検出信号に全波整流処理を施し、アナログデジタル変換部３５に供給する。アナログデジタル変換部３５は、Ｎチャンネルのアナログ信号をデジタル信号に変換する。アナログデジタル変換部３５から出力されたデジタル信号は、データとしてメモリ部３６に記憶され、データ通信部３７から評価装置４に出力される。
【００３４】
評価装置４の構成も第１実施形態のもの（図４参照）と同様であるが、本実施形態におけるデータ処理部４３の動作は第１実施形態のものとは若干異なる。すなわち、本実施形態のデータ処理部４３は、同一の検出装置２ａから出力された検出信号（例えば、図７において受信コイル６−１，６−２から出力された検出信号）の差分を求め、この演算結果を当該検出装置２ａにおける検出信号とみなして、その異常の有無を判断する（図５のステップＳ３）。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、検出信号の振幅は、第１実施形態における検出信号の振幅の約２倍にすることができ、第１実施形態のものよりもＳ／Ｎ比を高くすることができるため、異常の有無をより精密に判定することができる。また、検出装置２ａの付近に雑音源が存在し、その雑音源の発生する磁束が受信コイル６−１，６−２に鎖交したとする。この場合、受信コイル６−１，６−２に鎖交する磁束はほぼ同レベル、同位相になるため、両者の検出信号の差分を求めると、検出信号に含まれる雑音成分を除去することができる。このように、本実施形態のレール検査システム１ａは、第１実施形態のものと比較して、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、雑音成分を除去できる点で有利である。
【００３６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態によるレール検査システムについて説明する。
第３実施形態のレール検査システムの全体構成は、第２実施形態のもの（図６）と同様である。但し、本実施形態においては、第２実施形態の検出装置２ａに代えて、図８に示す検出装置２ｂが適用される。なお、図８は、検出装置２ｂの一部切欠側面図であり、図１〜図７の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００３７】
図８において、検出装置２ｂは、シャーシ２０と、フランジ２５とを有しており、これらは第１実施形態の検出装置２（図１参照）のものと同様である。
本実施形態の検出装置２ｂの内部には、前後方向に沿って、３チャンネルのセンサ部２１−１〜２１−３が配置されている。これらセンサ部２１−１〜２１−３は、各々第１実施形態のセンサ部２１と同様に構成されている。但し、センサ部２１−１，２１−２，２１−３は、鉄道レール１００との間に各々異なるセンサギャップｄ1，ｄ2，ｄ3（距離）を生じさせるよう、シャーシ２０内の取付位置が異なっている。
【００３８】
再び図３を参照し、このように構成した理由を説明する。図３に示したように、センサギャップｄに応じて、検出信号の特性Ｐ２０〜Ｐ４０は異なる。従って、検出信号の値が検出されたとしても、センサギャップｄが不知であれば、変位Ｌを特定することができなくなる。また、図３において、センサギャップｄが大きくなるほど、変位Ｌの変化に対する検出信号の変化が小さくなることが解る。
【００３９】
図８において、検出装置２ｂは、静止状態におけるセンサギャップｄ1，ｄ2，ｄ3がそれぞれ所定の基準値になるように、図示せぬ検測車両に装着される。しかし、検測車両に縦振動が生じると、センサギャップｄ1，ｄ2，ｄ3が基準値から外れる。本実施形態においては、３チャンネルのセンサ部２１−１〜２１−３が３チャンネルの検出信号を出力する。そして、データ処理部４３（図６参照）は、「センサギャップｄが大きくなるほど、変位Ｌの変化に対する検出信号の変化が小さくなる」という現象に基づいて、センサギャップｄ1，ｄ2，ｄ3の推定値を算出し、これらと３チャンネルの検出信号とに基づいて変位Ｌ（図２（ｂ）参照）を算出する。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、振動に基づくセンサギャップｄ1，ｄ2，ｄ3の変動を補償しつつ変位Ｌを算出するため、検出装置２ｂの縦振動による検出信号の変動を補償することができ、一層精密に変位Ｌを測定することができる。
【００４１】
［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
【００４２】
（１）上記各実施形態において、発振部３３の発振周波数ｆは、２０ｋＨｚであったが、発振周波数ｆとして２０ｋＨｚ以外の周波数を選択してもよい。但し、発振周波数ｆは、１０Ｈｚ〜１００ＧＨｚの範囲の周波数から選択することが好ましい。これは、周波数ｆが１０Ｈｚよりも低いと受信コイル６の感度が悪くなり、１００ＧＨｚを超えると発振コイル５Ａ，５Ｂのインピーダンスが高くなることによって、磁場が弱くなるからである。また、周波数ｆは、１ｋＨｚ〜１ＧＨｚの範囲から選択することがより好ましく、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲から選択することがさらに好ましい。
【００４３】
（２）上記各実施形態においては、鉄道レール１００の敷設方向（前後方向）に対して直交する方向（左右方向）に発振コイルおよび受信コイルを配列した。しかし、発振コイルおよび受信コイルの配列方向は、必ずしも鉄道レール１００の敷設方向（前後方向）に対して直交する方向である必要はなく、交差する方向（例えば、斜めに交差する方向）であればよい。
【００４４】
（３）上記第３実施形態においては、異なるセンサギャップｄ1，ｄ2，ｄ3を有する３チャンネルのセンサ部２１−１〜２１−３を適用した。しかし、センサ部は必ずしも３チャンネル設ける必要はなく、異なるセンサギャップｄ1，ｄ2を有する２チャンネルのセンサ部２１−１，２１−２を設けるならば、縦振動によるセンサギャップｄ1，ｄ2の変動を補償できる。
【００４５】
（４）上記各実施形態においては、センサ部２１，２１−１〜２１−Ｎは、各々２個の発振コイルと１個の受信コイルとを有していた。しかし、これらセンサ部は、図９（ａ）に示すセンサ部２１Ａのように構成してもよい。センサ部２１Ａは、１個の発振コイル５と、その左右に設けられた２個の受信コイル６Ａ，６Ｂを有している。この場合、受信コイル６Ａ，６Ｂの誘起電圧の減算結果を検出信号として用いるとよい。
【００４６】
（５）また、センサ部２１，２１−１〜２１−Ｎは、図９（ｂ）に示すセンサ部２１Ｂのように構成してもよい。センサ部２１Ｂは、略Ｃ字状に形成された鉄心７と、鉄心７に巻回された発振コイル５Ｃと、鉄心７の両端部の中間に配置された受信コイル６Ｃと、を有している。鉄心７の両端部からは、逆方向の磁界が発生するため、上記各実施形態と同様に、受信コイル６Ｃの誘起電圧によって、鉄道レール１００の変位を測定することができる。
【００４７】
（６）上記実施形態における評価装置４のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図５に示したフローチャートに係るプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
【００４８】
（７）図５に示した処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ  レール検査システム
２，２ａ，２ｂ  検出装置
３，３ａ  処理装置
４  評価装置（変位検出部）
５Ａ  発振コイル（第１の発振コイル）
５Ｂ  発振コイル（第２の発振コイル）
５Ａ−１  発振コイル（第１の発振コイル）
５Ｂ−１  発振コイル（第２の発振コイル）
５Ａ−２  発振コイル（第３の発振コイル）
５Ｂ−２  発振コイル（第４の発振コイル）
６  受信コイル（第１の受信コイル）
６−１  受信コイル（第１の受信コイル）
６−２  受信コイル（第２の受信コイル）
２０  シャーシ
２１  センサ部（第１のセンサ部）
２１−１  センサ部（第１のセンサ部）
２１−２  センサ部（第２のセンサ部）
２２  増幅・フィルタ部
２５  フランジ（装着治具）
３１，３１−１〜３１−Ｎ  増幅部（交流電圧源）
３２  デジタルアナログ変換部（交流電圧源）
３３  発振部（交流電圧源）
１００  鉄道レール（レール）
ΦA，ΦB  磁束
ＣＲ  中心線
ＣＳ  中心線
ＥＬ  左エッジ位置
ＥＲ  右エッジ位置
Ｌ  変位
Ｌ1  変位（第１の変位）
Ｌ2  変位（第２の変位）
Ｌ3  直径
Ｌ4  間隔
ｄ，ｄ1，ｄ2，ｄ3  センサギャップ（距離）
【図１】
2018004295.tif 000003
【図２】
2018004295.tif 000004
【図３】
2018004295.tif 000005
【図４】
2018004295.tif 000006
【図５】
2018004295.tif 000007
【図６】
2018004295.tif 000008
【図７】
2018004295.tif 000009
【図８】
2018004295.tif 000010
【図９】
2018004295.tif 000011