(57)【要約】【課題】  光学的変位センサを搭載する検出器ユニットを堅牢な構造にしなくても台車に取付けることが可能で一般の営業車両にも取付けることができるように小型軽量化した軌道検測のための検出器ユニットを提供することにある。【解決手段】  この発明は、レールの横断方向、すなわち、台車の横梁方向に沿って設けた収納ケースに内装する内装フレームを水平板フレームとこれから起立する垂直板フレームで構成し、光学的変位センサは垂直板フレームの両端にそれぞれ設ける。内装フレームの両端を緩衝部材を介して収納ケースに取付け、質量が大きいジャイロを水平板フレームの中央部付近に搭載する。【選択図】    図１
2011093470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの変位を測定する光学的変位センサとジャイロスコープとを搭載する軌道検測のための検出器ユニットにおいて、
両端が走行車両の台車の側梁に固定される収納ケースと両端が緩衝部材を介して前記収納ケースに固定されて内装される内装フレームとを備え、
前記内装フレームは、前記レールの横断方向に沿って水平に配置された水平板フレームとこの水平板フレームの幅方向の途中において前記水平板フレームから起立して前記レールの横断方向に沿って設けられた垂直板フレームとからなり、
左右の前記レールに対応する前記光学的変位センサが前記垂直板フレームの両端にそれぞれ設けられ、前記水平板フレームには前記光学的変位センサの測定光を前記レールに照射する窓が各前記光学的変位センサに対応して形成され、前記窓と窓との間の前記水平板フレームの領域に前記ジャイロスコープが搭載されている軌道検測のための検出器ユニット。
【請求項２】
前記収納ケースにおいて、前記窓に対応する部分は前記測定光が通過するように開口が設けられている請求項１記載の軌道検測のための検出器ユニット。
【請求項３】
さらに加速度センサが設けられ、前記緩衝部材は防振部材であり、前記加速度センサは、前記ジャイロスコープに隣接して前記水平板フレームに搭載され、前記加速度センサの検出値に応じて前記光学的変位センサの測定値が補正される請求項２記載の軌道検測のための検出器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軌道検測のための検出器ユニットに関し、詳しくは、軌道狂い検測をする検測車の台車に取付けられるジャイロスコープ（以下ジャイロ）、加速度センサ、レーザ変位計（光学的変位センサ）を搭載する検出器ユニットを堅牢な構造にしなくても台車に取付けることが可能で一般の営業車両にも取付けることができるように小型軽量化した軌道検測のための検出器ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道におけるレール高さ狂い、変位、通り狂い等の軌道狂いを測定するために従来の軌道狂い測定装置にあっては、上下加速度計、左右加速度計、左右レール変位計等が必要とされ、これらのセンサが個々に軸箱、台車の測定枠等に取付けられている。さらにジャイロ等を使用する測定の場合には、車体側にジャイロが設けられている。
また、慣性正矢法を利用する軌道狂い検測装置にあっては、レール狂いを測定するためにジャイロを含めて各種センサを１つの箱に搭載して検出器ユニットとし、これを台車に取付けている（特許文献１）。
【０００３】
変位量等の軌道狂いは、通常、１０ｍ弦正矢の測定弦を用いて端部から５ｍ，５ｍの中央の測定値と両端部の測定値との関係で算出されるが、高い精度で測定を行うには測定弦自体が検測車の車体歪みにより狂うので、レーザ基準装置を搭載して車両の長さ方向における車体歪み量を基準レーザの受光位置の位置ずれ量として測定し、必要に応じて車体の歪み量に応じて測定値が補正されている。
したがって、検出器ユニットの変位センサが特にレーザ変位センサのような光学的なセンサであるときには、投光系と受光系が箱体内部に取付けられる関係で箱体は歪みが発生しない堅牢なものが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６３５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、ジャイロを検出器ユニットに内蔵することで検出器ユニットの傾きによる誤差も補正してレール軌道狂いを測定することができる。
しかし、この検出器ユニットは、ジャイロと光学的な変位量センサを搭載して台車に取付けられる関係で箱歪みを発生しないような堅牢な構造のものがセンサ搭載の箱体として要求される。ジャイロは、３ｋｇとその質量は大きい。そのために箱体は鋳物製で製作されたり、厚さの厚い鉄製フレーム構造が一般的であり、その質量が大きいものとなっている。
しかも、台車設置の場合は飛来物等から衝撃を受ける関係で鉄製フレーム構造にすると保護カバーを付ける必要があるが、光学センサを用いると測定光を通過させる窓が必要となり、保護カバー自体も強固なものとせざるを得なくなり、それによりさらに保護カバー分、質量が増加する。
【０００６】
堅牢な構造のものであれば、たとえその重さが重くても軌道検測車の台車には搭載できる。しかし、軌道検測車に比べて車両性能の点で軽量化設計された一般の営業車両の台車には搭載することができない問題がある。
また、検出器ユニットの質量が大きくなると、高速走行時の車両走行安定性にも影響を与える。ゆえに、お客様の乗車する営業車両には、安全性面からこれまで取り付けることができなかった。
この発明の目的は、このような従来の検測ユニットの問題点を解決するものであって、光学的変位センサを搭載する検出器ユニットを堅牢な構造にしなくても台車に取付けることが可能で一般の営業車両にも取付けることができるように小型軽量化した軌道検測のための検出器ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するためのこの発明の軌道検測のための検出器ユニットの特徴は、両端が走行車両の台車の側梁に固定される収納ケースと両端が緩衝部材を介して収納ケースに固定されて内装される内装フレームとを備えている。さらに前記の内装フレームは、レールの横断方向に沿って水平に配置された水平板フレームとこの水平板フレームの幅方向の途中において水平板フレームから起立してレールの横断方向に沿って設けられた垂直板フレームとからなり、左右のレールに対応する光学的変位センサが垂直板フレームの両端にそれぞれ設けられている。水平板フレームには光学的変位センサの測定光をレールに照射する窓が各光学的変位センサに対応して形成され、窓と窓との間の水平板フレームの領域にジャイロが搭載されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
このように、この発明は、レールの横断方向、すなわち、台車の横梁方向に沿って設けた収納ケースにフレームを内装フレームとして内装する。この内装フレームは、水平板フレームとこれから起立する垂直板フレームで構成し、光学的変位センサは垂直板フレームの両端にそれぞれ設ける。そして、重さの重いジャイロを水平板フレームの中央部付近に搭載する。これにより内装フレームの両端に大きな圧縮力と伸張力とが加わっても左右のレールに対応する各光学的変位センサに対するフレーム歪みの影響を低減できる。その結果、内装フレームの軽量化が可能になる。
さらに、内装フレームの両端が緩衝部材を介して収納ケースに取付けられることで、内装フレームが収納ケースを介して台車の側梁に間接取付けされることになる。これにより内装フレームの両端に加わる大きな圧縮力と大きな伸張力とをそれぞれに低減することができる。また、質量が大きい（重さの重い）ジャイロが水平板フレームの中央部付近に搭載されることによって検出器ユニットの高さが抑えられて検出器ユニットの小型化が可能になる。
さらに、水平板フレームに光学的変位センサの測定光をレールに照射する窓を設けることができるので、収納ケースは、測定光を通過させる開口を設けるだけで済み、板厚の薄い軽量なものとすることができる。
その結果、内装フレームのフレーム構造を鋳物や板厚の厚い鉄製の堅牢な構造のものとすることが不要になり、小型軽量化が可能になる。もちろん、収納ケースは、飛来物等から衝撃を受けて内装フレームを保護すればよいので軽量なもので済むので、光学的変位センサを搭載する検出器ユニットを軽量でかつ堅牢な構造にしなくても台車に搭載することが可能になり、一般の営業車両にも取付けることができる軌道検測のための検出器ユニットを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、この発明の検出器ユニットを適用した一実施例の検出器ユニットの収納ケースに内装される内装フレームの側面説明図、図１（ｂ）は、内装フレームの平面説明図である。
【図２】図２は、この発明の検出器ユニットを適用した一実施例の検出器ユニットの営業車両の台車への取付状態を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図２において、１０は、軌道検測装置を搭載した一般の営業車両であり、１はその車体、２はその台車、２ａ，２ｂは車輪、３は台車の台車枠、４は車体１と台車２との間に設けられた空気ばね、５ａ，５ｂは左右のレール、６は軌道面である。
図２に示すように、台車枠３には、これの横梁３ａに沿って台車取付用の検出器ユニット７が下側から側梁３ｂ（図１参照）にボルト３ｃ（図１参照）等で固定されている。
検出器ユニット７は、収納ケース７１と、内装フレーム７４と、内装フレーム７４の両端部を収納ケース７１に固定する緩衝支柱（緩衝部材）７３ａ，７３ｂとからなる。なお、内装フレーム７４には、図１（ａ）に示すように加速度センサとレーザ変位センサ（光学的変位量センサ）とジャイロとが固定されている。
【００１１】
緩衝支柱７３ａ，７３ｂは、それぞれ２個を対として設けられた緩衝部材であり、圧縮力と伸張力とを減衰させるために二重円筒構造をした防振脚になっている。この防振脚は、圧縮力と伸張力とを減衰させ、ここではさらに縦振動と横振動を吸収する。これは、二重円筒ケース間に防振ゴム、コイルスプリング等が内装されている。
この緩衝支柱７３ａ，７３ｂにより内装フレーム７４は、両端が緩衝部材を介して収納ケース７１に取付けられ、この収納ケース７１が台車２の側梁に固定される間接取付け構造になっている。そのため内装フレーム７４の両端に加わる圧縮力と伸張力とを低減することができる。
その結果、内装フレーム７４は、鉄製あるいはアルミニュウム製等の金属製の板フレームで形成することが可能になる。
【００１２】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、内装フレーム７４は、垂直板フレーム７４ａと水平板フレーム７４ｂとからなり、垂直板フレーム７４ａが水平板フレーム７４ｂの中央位置で内装フレーム７４の長手方向に直線的に結合した断面が逆Ｔ字型のフレームで構成される。
ここで、この垂直板フレーム７４ａと水平板フレーム７４ｂの直線的結合は、例えば、水平板フレーム７４ｂの下側からのボルト締結が好ましい。その理由は、溶接組立にすると溶接歪みで内装フレーム７４の精度が維持できなくなる危険性が高いからである。
溶接組立にせずに、例えば、鋳物で一体成形し、フライス加工で面出しという方法を採った場合には、部材を湯の流れる厚さで作らなければならない。そのため必要以上の強度がある重い構造のものとなってしまう。また、鋳物で一体成形をフライス加工するとコストが高くなり、加工ミスで廃棄されるものも出てくる問題がある。
溶接歪みが問題とならないような厚さの鋼板を使用す
ることも考えられるが、この場合にも厚さが厚くなるので、必要以上の強度がある重いものとなってしまう。
このようなことから、ボルト締結をすることが好ましい。このようにすれば非溶接組立加工が実現でき、溶接歪みによる装置精度の問題が解消できる利点がある。
なお、機器の取付は別として垂直板フレーム７４ａをボルト締結をする場合にはできるだけ等間隔で多数本使用した方がよい。
【００１３】
水平板フレーム７４ｂのほぼ中央位置に左右と上下が一体化された加速度センサ７５が設けられ、これの図面右横にジャイロ７６が搭載され、両側にレーザ変位センサユニット７７，７８が垂直板フレーム７４ａに固定されてそれぞれ設けられている。
このように質量が大きいジャイロ７６をレール５ａ，５ｂに対応して水平板フレーム７４ｂの左右に設けられた測定光通過用のガラス窓７９ａ，７９ｂの間に、特に、水平板フレーム７４ｂの中央部付近に設置することで、ジャイロ７６に加わる走行方向での衝撃力による垂直板フレーム７４ａの歪みが抑えられる。これにより、垂直板フレーム７４ａの両端部にあるとレーザ変位センサユニット７７，７８が搭載されたフレーム部分の車両走行時の歪みが低減されて、その影響を抑えることができる。
また、このように、加速度センサ７５と質量が大きいジャイロ７６とを内装フレーム７４の両端部ではなく、中央位置付近に配置するようにすれば、内装フレーム７４の両端部から伝達される圧縮力と伸張力がジャイロ７６に加わり、加算されることが抑えられ、振動の影響をより小さく抑えることができる。
なお、図１（ｂ）では、ガラス窓等の説明の都合上、レーザ変位センサユニット７７，７８を省略してある。また、７７ｅは、フレーム補強用のリブである。
【００１４】
レーザ変位センサユニット７７，７８は、レーザ変位センサ７７１と回転ミラー機構７７２とで構成される直交配置の２つのレーザ変位センサからなり、三角測量方式によりレール５ａ，５ｂまでの距離（変位）をそれぞれ計測する。それぞれのレーザ変位センサに対応して投光光と受光光のレーザを通過させるガラス窓７９ａ，７９ｂがレール５ａ，５ｂに対応して左右に設けられている。もちろん、ガラス窓７９ａ，７９ｂの位置それぞれに対応して収納ケース７１には開口７９ｃ，７９ｄが設けられ、測定光が通過できるようになっている。
図２に示すように、加速度センサ７５とジャイロ７６と、そしてレーザ変位センサユニット７７，７８から得られる検出信号は、収納ケース７１を経て営業車両１０の車体１の内部に設けられた処理装置８に信号線９を介して送出され、処理装置８において、レーザ変位センサユニット７７，７８の検出信号から得られる測定信号が加速度センサ７５とジャイロ７６から得られる各検出値に応じて補正処理されてレール５の軌道狂い測定の測定が行われる。
【００１５】
このように、内装フレーム７４が台車枠３の横梁３ａ方向に沿って橋渡される１本のフレームになっていて、その縁端が緩衝支柱７３ａ，７３ｂで収納ケース７１に固定され、内装フレーム７４が収納ケース７１を介して台車枠３の側梁３ｂに間接的に固定されて橋渡されるので、台車枠３の側梁３ｂの固定位置からの距離を稼ぐことができ、途中に緩衝支柱７３ａ，７３ｂが緩衝部材として介在することで、レール５から車輪を通して台車に伝達さるレールの変位を測定する変位センサと加速度センサへの圧縮力と伸張力、そして振動を抑えることができる。
【００１６】
図２に示すように、収納ケース７１の内部で底部の内側両側には内側に突出した張出縁７１ａ，７１ｂが設けられている。この張出縁７１ａ，７１ｂの上面に緩衝支柱７３ａ，７３ｂの底部がボルト等（図１（ａ）参照）により固定され、収納ケース７１の底部側で緩衝支柱７３ａ，７３ｂが支持されている。なお、ここでの収納ケース７１の底部側とは、収納ケース７１の厚さ（高さ）の半分より下側部分を意味する。
収納ケース７１の両端にある取付端部７１ｅ，７１ｆは、上側ケース７１ｄの両端から外側に延出して側梁３ｂの底部にボルト等（図２参照）により固定され、これにより内装フレーム７４が緩衝支柱７３ａ，７３ｂを介して側梁３ｂに間接的に固定される。
【００１７】
内装フレーム７４は、その長さを実質的に台車枠３の横梁３ａのレール横断方向の長さか、それ以上にすることができ、その両端は、緩衝支柱７３ａ，７３ｂの頭部においてその延出端部７４ｃ，７４ｄがボルト等により結合されている（図１（ａ）参照）。これにより緩衝支柱７３ａ，７３ｂを介して収納ケース７１の張出縁７１ａ，７１ｂに内装フレーム７４の両端部が支持される。
なお、延出端部７４ｃ，７４ｄは、収納ケース７１の上部両端から外側に延出して緩衝支柱７３ａ，７３ｂの頭部に至る。
その結果、内装フレーム７４は、横梁３ａ方向に沿って台車枠３に橋渡される形で収納ケース７１に収納される。
収納ケース７１は、下側ケース７１ｃと上側ケース７１ｄと張出縁７１ａ，７１ｂとからなり、下側ケース７１ｃは、両側で張出縁７１ａ，７１ｂと一体的に結合されていて、上側ケース７１ｄが張出縁７１ａ，７１ｂにボルト等（図１（ａ）参照）により結合されることで断面矩形のケースが形成されている。
この収納ケース７１は、飛来物等から衝撃を受けて内装フレーム７４を保護すればよいので薄い板厚の軽量なもので済む。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上説明してきたが実施例では緩衝支柱７３ａ，７３ｂが防振脚になっているが、この発明は、内装フレームの両端に加わる圧縮力と伸張力とを減衰させる緩衝部材であれば防振脚構造の緩衝部材に限定されるものではない。
実施例では、垂直板フレーム７４ａが水平板フレーム７４ｂの中央位置で内装フレーム７４の長手方向に直線的に結合しているが、この発明にあっては、垂直板フレーム７４ａの結合位置は、中央位置に限定されるものではなく、水平板フレームの幅方向の途中において結合されていれば断面逆Ｔ字型のフレームが構成できるので、それでも十分である。
また、実施例の加速度センサは、内装フレームの中央部付近に設けられているが、この位置にジャイロが設けられ、その脇に加速度センサが設けられていてもよい。また、加速度センサは、左右の加速度センサと上下の加速度センサとがそれぞれ独立に設けられていてもよい。
さらに、実施例における水平板フレーム７４ｂに設けられる窓７９ａ，７９ｂは、この発明においては、透明のガラスや透明の樹脂板等がはめ込まれたものである必要はなく、光を通過させる単なる開口であってもよい。この窓を単なる開口にしたときには、このような窓に対応して設けられている収納ケース７１における開口７９ｃ，７９ｄは透明のガラスや透明の樹脂板等がはめ込まれた窓とすることが好ましい。この場合の窓の形状としてはガラス窓７９ａ，７９ｂと同様にケース内側に凹む凹み窓を収納ケース７１側に設け、この凹み窓が挿入される開口を水平板フレーム７４ｂに設けることができる。
したがって、この明細書および特許請求の範囲における窓とは開口を含む概念であり、収納ケースにおける開口とは透明部材がはめ込まれた窓を含む概念である。
今回の方式は、台車への取付に限定されるものではなく、車体への検測装置を実装する場合にも応用できる。
【符号の説明】
【００１９】
１…車体、２…台車、３…台車枠、
３ａ…横梁、３ｂ…側梁、４…空気ばね、
５ａ，５ｂ…レール、６…軌道面、
７…検出器ユニット、８…処理装置、
９…信号線、１０…営業車両、７１…収納ケース、
７１ａ，７１ｂ…張出縁、７１ｃ…下側ケース、
７１ｄ…上側ケース、７１ｅ，７１ｆ…取付端部、
７４…内装フレーム、７３ａ，７３ｂ…緩衝支柱、
７４ａ…垂直板フレーム、７４ｂ…水平板フレーム、
７４ｃ，７４ｄ…延出端部。
【図１】
2011093470.tif 000003
【図２】
2011093470.tif 000004