JP2011163981A - Attack-angle measuring device and method - Google Patents
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Abstract
【課題】レールの踏面の摩耗の影響を排除してアタック角を精度良く測定する。
【解決手段】アタック角測定装置18では、レーザー変位計19a、19bから車輪11の側面11aにレーザー光を照射して車輪11との距離情報を測定する。レーザー変位計20a、20bは、レール10の側面10bにレーザー光を照射してレール10との距離情報を測定する。これらのレーザー変位計は軸箱13の下部に取り付けた車軸12に直交する支持台16に配列固定した。レール10の側面10bは車輪11が走行する踏面の側部であるから、車輪11が走行しても摩耗しない。演算手段では、第一演算部において、車輪11との距離情報から車輪の傾き角を演算し、レール10との距離情報からレール10の傾き角を演算する。第二演算部では、これらの傾き角の差をとってアタック角を算出する。
【選択図】図2An object of the present invention is to accurately measure an attack angle by eliminating the influence of wear on a tread surface of a rail.
In an attack angle measuring device 18, laser beam is irradiated from a laser displacement meter 19a, 19b to a side surface 11a of a wheel 11 to measure distance information with respect to the wheel 11. The laser displacement meters 20a and 20b measure the distance information with respect to the rail 10 by irradiating the side surface 10b of the rail 10 with laser light. These laser displacement meters were arranged and fixed on a support base 16 orthogonal to the axle 12 attached to the lower part of the axle box 13. Since the side surface 10b of the rail 10 is a side portion of the tread surface on which the wheel 11 travels, it does not wear even if the wheel 11 travels. In the calculation means, the first calculation unit calculates the tilt angle of the wheel from the distance information with respect to the wheel 11, and calculates the tilt angle of the rail 10 from the distance information with respect to the rail 10. The second calculation unit calculates the attack angle by taking the difference between these inclination angles.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、鉄道車両の車輪とレールとのアタック角を測定するためのアタック角測定装置及びアタック角測定方法に関する。 The present invention relates to an attack angle measuring device and an attack angle measuring method for measuring an attack angle between a wheel and a rail of a railway vehicle.
従来、鉄道車両の脱線現象に大きく関わるとされている因子であるアタック角を、走行中に連続して測定できるアタック角測定装置が知られている。
このようなアタック角測定装置の一例として、例えば下記特許文献1に記載されたものが提案されている。
即ち、特許文献1に記載されたアタック角測定装置では、図7に示すように、半導体レーザーなどの光源1からレンズを介してレール2の踏面2aにレーザー光を細長い線状ビーム6としてレール2を横切るように照射する。そして、レール2の踏面2aで乱反射する一部の反射光をレール2の真上に設けたラインセンサカメラ4で受光し、撮影する(図8参照)。検出ヘッド3は光源1とラインセンサカメラ4を収容しており、軸箱に支持されて車輪の前後方向に張り出した保持フレームにおける車輪の前後方向両側にそれぞれ設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an attack angle measuring device that can continuously measure an attack angle, which is a factor that is largely related to a derailment phenomenon of a railway vehicle, during traveling.
As an example of such an attack angle measuring device, for example, one disclosed in
That is, in the attack angle measuring apparatus described in
図9はレール2の踏面2aにおける線状ビーム6の像の輝度分布を示すものであり、枕木方向の位置をX軸とし、レール2の幅方向に亘って検出される線状ビーム6の反射光の輝度を反射光レベルとしてY軸にとる。そして、2つの検出ヘッド3の各ラインセンサカメラ4で測定した線状ビーム6の輝度分布に対して、踏面2aを仕切るためのしきい値を設定する。
図9で示す線状ビーム6の輝度分布に対して、しきい値を下回る位置をレール2の踏面2aの両側端面2b、2bとする。そして、しきい値を踏面2aの内側端面として、端面2bの各位置情報により内側端面からの距離Xa、Xbを測定し、次式により車輪に対するレール2の相対角度をアタック角として演算することができる。なお、Yはラインセンサカメラ4,4間の距離である。
アタック角=tan−1(Xa−Xb)/Y
FIG. 9 shows the luminance distribution of the image of the
With respect to the luminance distribution of the
Attack angle = tan −1 (Xa−Xb) / Y
また、特許文献2に記載されたアタック角測定方法では、図10に示すように、軸箱の底部に取り付けられた車台が車輪の前後方向に張り出しており、車輪の両側で車台に設けた2台のカメラ8をレール2の真上に設置する。また、照明9によってレール2の踏面2aを照射して踏面2aでの反射光をカメラ8で撮影し、踏面2aの端面2bの反射光をカメラ8で捉えて軸箱側から見たレール2の横方向変位を検出して、レール2のアタック角を測定するようにしている。
Further, in the attack angle measuring method described in
しかしながら、上述した各アタック角測定方法では、車輪が走行するレールの踏面は摩耗によって微細な凹凸が形成されたり汚れ等のため、ラインセンサカメラやカメラ等の受光部で検知する反射光が変動してしまうことがあり、反射光のしきい値の検出が困難になる場合がある。また、レール2の踏面2aを仕切る端面2bは走行する車輪との摩擦による摩耗によって変動してしまい、受光部で検知する反射光が変動してしまうために正確な端面2bを検出できない欠点がある。
However, in each of the attack angle measurement methods described above, the tread surface of the rail on which the wheel travels is formed with fine irregularities due to wear or dirt, so the reflected light detected by the light receiving unit of the line sensor camera or camera fluctuates. In some cases, it is difficult to detect the threshold value of the reflected light. Further, the
そのため、車両の走行によって刻々と変化するレール2の汚れや摩耗等のレールの状態や日射しの変化に対して、レール2を仕切るための反射光レベルの適切なしきい値を設定することが困難であり、測定誤差の原因になっていた。
また、軸箱に受光部を固定するために、受光部を支持する固定治具を軸箱から車輪前後方向に大きく張り出させる構成であるから、走行時における固定治具の振動によるブレや輪軸軸受と軸箱とのガタが測定精度低下の原因になっていた。
For this reason, it is difficult to set an appropriate threshold value of the reflected light level for partitioning the
Moreover, in order to fix the light receiving part to the axle box, the fixing jig that supports the light receiving part is configured to largely project from the axle box in the front-rear direction of the wheel. The backlash between the bearing and the axle box has caused a reduction in measurement accuracy.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、レール踏面の摩耗や振動の影響を排除して、アタック角を精度良く測定できるようにしたアタック角測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides an attack angle measurement apparatus and a measurement method that can accurately measure the attack angle by eliminating the influence of wear and vibration on the rail tread. The purpose is to do.
本発明に係るアタック角測定装置は、レールに接触しない車輪の面に光ビームを照射して車輪との距離情報を測定する第一の測長センサーと、車輪に接触しないレールの面に光ビームを照射してレールとの距離情報を測定する第二の測長センサーと、第一の測長センサーと第二の測長センサーで得られた車輪までの距離情報とレールまでの距離情報から車輪とレールのアタック角度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、レールに接触しない車輪の面と車輪に接触しないレールの面とに光ビームを照射してそれぞれの反射光によって、車輪との距離情報とレールとの距離情報を得て、これらの距離情報に基づいて演算手段によって車輪とレールのアタック角を演算することができる。特に、レールに接触しない車輪の面と車輪に接触しないレールの面とに光ビームを照射することで、走行によってレールが摩耗してもその影響を受けることなくアタック角を検出できる。
また、車輪との距離情報とレールとの距離情報をそれぞれ測定することで、走行中の振動によるアタック角測定装置自体のブレや輪軸軸受の軸箱への取付位置の遊びによるガタに対する影響をキャンセルした精度の良い測定が行える。
The attack angle measuring device according to the present invention includes a first length measuring sensor that measures a distance information with respect to a wheel by irradiating the surface of the wheel that does not contact the rail, and a light beam on the surface of the rail that does not contact the wheel. The second length measurement sensor that measures the distance information to the rail by irradiating the wheel, the distance information to the wheel and the distance information to the rail obtained by the first length measurement sensor and the second length measurement sensor And a calculating means for calculating the attack angle of the rail.
According to the present invention, the surface of the wheel that does not contact the rail and the surface of the rail that does not contact the wheel are irradiated with a light beam to obtain distance information with the wheel and distance information with the rail, Based on the distance information, the attack angle between the wheel and the rail can be calculated by the calculation means. In particular, by irradiating the light beam to the surface of the wheel that does not contact the rail and the surface of the rail that does not contact the wheel, the attack angle can be detected without being affected by the wear of the rail.
In addition, by measuring the distance information to the wheels and the distance information to the rails, the influence on the play due to the vibration of the attack angle measurement device itself due to vibration during traveling and the play of the mounting position of the wheel bearing on the axle box can be canceled. Measurement with high accuracy.
また、第一の測長センサーから照射される光ビームは車輪の側面に照射され、第二の測長センサーから照射される光ビームはレールの頭部の側面に照射されることが好ましい。
光ビームを車輪の側面とレールの側面に照射して反射光を第一及び第二測長センサーで検知することで、走行によって車輪とレールの踏面が摩耗してもその影響を受けることなく距離を精度良く測定できる。
Further, it is preferable that the light beam emitted from the first length measuring sensor is irradiated on the side surface of the wheel, and the light beam emitted from the second length measuring sensor is irradiated on the side surface of the head of the rail.
By irradiating the side of the wheel and the side of the rail with the light beam and detecting the reflected light with the first and second length measuring sensors, even if the wheel and rail treads wear due to running, the distance is not affected Can be measured with high accuracy.
また、少なくとも2台の第一の測長センサーと少なくとも2台の第二の測長センサーとを設けた支持部を、車輪の側面に対向する位置で軸箱に取り付けてなることが好ましい。
第一及び第二測長センサーを支持部に固定して、車輪の側面に対向する位置に設けたから、支持部と第一及び第二測長センサーが車輪の前後方向に張り出さないので短く形成できてアタック角測定装置を車両限界に収めてコンパクトに形成でき、距離の測定に際して振動やガタによる影響を低減できる。
Further, it is preferable that a support portion provided with at least two first length measurement sensors and at least two second length measurement sensors is attached to the axle box at a position facing the side surface of the wheel.
Since the first and second length measurement sensors are fixed to the support part and provided at a position facing the side surface of the wheel, the support part and the first and second length measurement sensors do not protrude in the front-rear direction of the wheel, so they are formed short. Thus, the attack angle measuring device can be compactly formed within the vehicle limit, and the influence of vibration and backlash can be reduced when measuring the distance.
また、2台の第一の測長センサーによってそれぞれ測定した車輪の面との距離情報をA1、A2とし、2台の第二の測長センサーによってそれぞれ測定したレールの面との距離情報をB1、B2として、演算手段は、下記(1)式と(2)式によって車輪とレールの傾き角αa、αbを算出する第一演算部と、第一演算部で得られた車輪とレールの傾き角αa、αbの差から下記(3)式によってアタック角を算出する第二演算手段とを備えていることが好ましい。
αa=tan−1{(A1−A2)/La} …(1)
αb=tan−1{(B1−B2)/Lb} …(2)
α=αa−αb …(3)
但し、La;2台の第一の測長センサー間の距離
Lb;2台の第二の測長センサー間の距離。
なお、アタック角測定装置では、第一及び第二の測長センサーは少なくとも各3台設けられていて、第一の測長センサーと第二の測長センサーで得られた距離情報から車輪とレールの反りを測定するようにしてもよい。
Further, the distance information with respect to the wheel surface measured by the two first length measuring sensors is A1 and A2, respectively, and the distance information with respect to the rail surface measured by the two second length measuring sensors is B1. , B2, the calculation means includes a first calculation unit that calculates the inclination angles αa and αb of the wheels and rails by the following equations (1) and (2), and the inclinations of the wheels and rails obtained by the first calculation unit. It is preferable to include a second calculation unit that calculates an attack angle from the difference between the angles αa and αb by the following equation (3).
αa = tan −1 {(A1-A2) / La} (1)
αb = tan −1 {(B1−B2) / Lb} (2)
α = αa−αb (3)
Where La: distance between the two first length measuring sensors Lb: distance between the two second length measuring sensors.
In the attack angle measuring device, at least three first and second length measuring sensors are provided, and wheels and rails are obtained from distance information obtained by the first length measuring sensor and the second length measuring sensor. You may make it measure the curvature of.
本発明によるアタック角測定方法は、第一の測長センサーによって光ビームをレールに接触しない車輪の面に照射して車輪との距離情報を複数箇所測定し、第一の測長センサーに対する車輪の傾き角を演算すると共に、第二の測長センサーによって光ビームを車輪に接触しないレールの面に照射して、レールとの距離情報を複数箇所測定し、第二の測長センサーに対するレールの傾き角を演算し、その後、車輪の傾き角とレールの傾き角の差からアタック角を演算するようにしたことを特徴とする。
本発明では、車輪との距離情報とレールとの距離情報をそれぞれ測定して、第一及び第二の測長センサーに対する車輪とレールの傾き角をそれぞれ算出した上で、アタック角を算出するようにしたから、従来技術のように、走行中の車両の振動による車輪に設けたアタック角測定装置自体のブレや車輪への取付位置の遊びによるガタによって生じる測定誤差をキャンセルして、精度の良いアタック角の測定が行える。
In the attack angle measuring method according to the present invention, the first length measuring sensor irradiates the surface of the wheel that does not contact the rail with the light beam and measures a plurality of distance information with respect to the wheel. In addition to calculating the tilt angle, the second length measurement sensor irradiates the light beam onto the surface of the rail that does not come into contact with the wheel, measures multiple distance information with the rail, and tilts the rail relative to the second length measurement sensor. The angle is calculated, and then the attack angle is calculated from the difference between the inclination angle of the wheel and the inclination angle of the rail.
In the present invention, the distance information with respect to the wheel and the distance information with respect to the rail are measured, and the inclination angle of the wheel and the rail with respect to the first and second length measurement sensors is calculated, and then the attack angle is calculated. Therefore, as in the prior art, it is possible to cancel the measurement error caused by the play of the attack angle measuring device itself provided on the wheel due to the vibration of the traveling vehicle and the play of the mounting position on the wheel, thereby improving the accuracy. The attack angle can be measured.
本発明による偏倚量測定装置は、レールに接触しない車輪の側面に光ビームを照射して車輪との距離情報を測定する複数の第一の測長センサーと、車輪に接触しないレールの側面に光ビームを照射してレールとの距離情報を測定する複数の第二の測長センサーと、第一の測長センサーと第二の測長センサーで得られた車輪までの距離情報とレールまでの距離情報から下記(4)式により車輪のレールに対する偏倚量Wを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
W=(B1+B2)/2−(A1+A2)/2 …(4)
A deviation amount measuring apparatus according to the present invention includes a plurality of first length measuring sensors that measure a distance information with respect to a wheel by irradiating a side surface of the wheel that is not in contact with the rail, and light on the side surface of the rail that is not in contact with the wheel. Multiple second length measurement sensors that measure the distance information to the rail by irradiating the beam, distance information to the wheel and distance to the rail obtained by the first length measurement sensor and the second length measurement sensor And a calculation means for calculating a deviation amount W of the wheel relative to the rail by the following equation (4).
W = (B1 + B2) / 2− (A1 + A2) / 2 (4)
本発明によるアタック角測定装置及び測定方法によれば、第一及び第二の測長センサーによって車輪とレールが互いに接触したり摩耗したりしない面にレーザー光を照射して、車輪からの距離情報とレールからの距離情報とをそれぞれ測定するようにしたから、レールの摩耗やサビ等の汚れの影響を受けることなく、正確に車輪とレールのアタック角を測定できる。また、車輪とレールからの各距離情報をそれぞれ測定することで、走行中の振動によるアタック角測定装置のブレや取付位置に関連する遊びによるガタが生じても、その影響をキャンセルした精度の良い測定が可能である。
しかも、レールの端面を特定するために反射光のしきい値を設定する必要がなく、複雑な演算アルゴリズムを必要としないため、変動するアタック角の変化を高速なサンプリング周期で測定できる。
According to the attack angle measuring apparatus and the measuring method of the present invention, the first and second length measuring sensors irradiate the surface where the wheel and the rail are not in contact with each other or wear, and the distance information from the wheel. And the distance information from the rail are respectively measured, so that the attack angle between the wheel and the rail can be measured accurately without being affected by the wear of the rail or dirt such as rust. In addition, by measuring each distance information from the wheel and the rail, even if the play of the attack angle measurement device due to vibration during running and play due to play related to the mounting position occurs, the effect is canceled and the accuracy is high Measurement is possible.
In addition, it is not necessary to set a threshold value of reflected light in order to specify the end face of the rail, and a complicated calculation algorithm is not required, so that a change in the varying attack angle can be measured with a high-speed sampling period.
以下、本発明の実施形態によるアタック角測定装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1及び図2において、レール10に鉄道車両の車輪11が設置されている。車輪11の車軸12には軸受9を介して軸箱13が固定されている。軸箱13の下部にはステー14がボルト等で固定され、ステー14の下方には支柱15を介して支持台16が取り付けられている。ステー14と支持台16は車軸12に直交する方向に配設されている。
そして、支持台16上には、アタック角測定装置18における複数台のレーザー変位計19、20が取り付けられている。図1に示す例では、4台のレーザー変位計19a、19b、20a、20bが所定間隔で支持台16に一列に取り付けられている。これら支持台16及びレーザー変位計19a、19b、20a、20bは車輪11の側面11aに対向する位置に設けられている。
Hereinafter, an attack angle measuring device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1 and FIG. 2, a
On the
本実施形態によるアタック角測定装置18では、図1乃至図4に示すように、外側の2台のレーザー変位計19a、19bは車輪11の側面11aにレーザー光を照射してレーザー変位計19a、19bから車輪11までの距離を距離情報A1、A2として測定するものである。また、内側の2台のレーザー変位計20a、20bはレール10にレーザー光を照射してレーザー変位計20a、20bからレール10までの距離を距離情報B1、B2として測定するものである。
In the attack
レーザー変位計19a,19b,20a,20bは、車両限界Sより上方に納まるように支持台16上に配列されて固定されている(図5参照)。そのため、レール10にレーザー光を照射するレーザー変位計20a、20bはレール10より上方に設置され、レール10に向けて斜め下方にレーザー光を照射するように保持される。車輪11にレーザー光を照射するレーザー変位計19a,19bも斜め下方または水平方向にレーザー光を照射するように保持される。
そのため、距離情報A1,A2,B1.B2は、レーザー変位計19a,19b,20a,20bから車輪11やレール10へ向けて斜め下方に照射したレーザー光の照射距離と照射角度から演算した水平距離である。なお、レーザー変位計19a,19bから車輪11に水平方向にレーザー光を照射した場合には照射角度0°である。
各レーザー変位計19a,19b,20a,20bの設置領域は、例えば図5に示すように、水平線に対して11.6°〜29.8°の範囲であって一点鎖線で示す車両限界Sより上方の領域Mである。
The
Therefore, the distance information A1, A2, B1. B2 is a horizontal distance calculated from the irradiation distance and the irradiation angle of the laser light irradiated obliquely downward from the
The installation area of each
図1〜図3において、レーザー変位計19a、19bによる車輪11の照射領域は、車輪11の外側の側面11aであり、側面11aを照射してその乱反射光を反射光として受光する。
また、レーザー変位計20a、20bによるレール10の照射領域は、レール10の頭部10aにおける外側の側面10bであり、側面10bを照射してその乱反射光を反射光として受光する。レーザー変位計20a、20bによるレール10へのレーザー光照射位置は、図3に示すようにレール10の上面である踏面10cや凸曲面状角部をなすその端部10dより下方側の車輪11が接触しない側面10bの領域であるから車輪11が走行しても摩耗されず、踏面10cやその端部10dの摩耗に影響を受けないで距離情報B1,B2の測定が行える。
レール10は、図6に示すように、頭部10aの頭頂部から端部10dを含む高低差L(例えば50NレールでL=約20mm)下側で外軌側の側面10bをレーザー光照射領域とする。図6に示す例では、側面10bは垂線に対して1:40の勾配が設けられている。
1 to 3, the irradiation region of the
The irradiation area of the
As shown in FIG. 6, the
そして、アタック角測定装置18では、各レーザー変位計19a,19b,20a,20bが配線を介して演算手段22に接続されている。演算手段22では各レーザー変位計19a,19b,20a,20bで測定された距離情報A1,A2,B1,B2を入力して演算し角度情報を出力する。
演算手段22は、測定された距離情報A1,A2、B1,B2からレール10と車輪11のレーザー変位計19a,19b,20a,20bに対する水平方向の傾き角を算出する第一演算部23と、レール10と車輪11の傾き角からアタック角を算出する第二演算部24と、レール10と車輪11の偏倚量(変位量)を演算する偏倚量演算手段25とが設けられている。
In the attack
The computing means 22 is a
演算手段22におけるレール10と車輪11のアタック角(相対角度)αの演算は次のように行われる。図4において、各レーザー変位計19a,19b,20a,20bが支持台16上に車軸12に直交する方向へ一列に配列されているとして、レーザー変位計19a、19b間の距離をLa、レーザー変位計20a、20b間の距離をLbとする。
そして、演算手段22の第一演算手段23において、レーザー変位計19a、19bの配列方向に対する車輪11の傾き角αaは次式で求められる。
αa=tan−1{(A1−A2)/La} …(1)
また、レーザー変位計20a、20bの配列方向に対するレール10の傾き角αbは次式で求められる。
αb=tan−1{(B1−B2)/Lb} …(2)
そのため、第二演算手段24において、レール10と車輪11の相対角度であるアタック角αは次式で得られる。
α=αa−αb …(3)
The calculation of the attack angle (relative angle) α between the
And in the 1st calculating means 23 of the calculating means 22, inclination-angle (alpha) a of the
αa = tan −1 {(A1-A2) / La} (1)
Further, the inclination angle αb of the
αb = tan −1 {(B1−B2) / Lb} (2)
Therefore, in the second calculation means 24, the attack angle α, which is the relative angle between the
α = αa−αb (3)
また、演算手段22の偏倚量演算手段25では、距離情報A1,A2,B1,B2から、車輪11のレール10に対する偏倚量W、即ちレーザー変位計19a、19b,20a、20bの配列方向に直交する方向でレール10に対する車輪11の変位量は次式により算出される。
偏奇量W=(B1+B2)/2−(A1+A2)/2 …(4)
Further, in the deviation amount calculation means 25 of the calculation means 22, the
Uneven amount W = (B1 + B2) / 2− (A1 + A2) / 2 (4)
本実施形態によるアタック角測定装置18は上述の構成を備えており、次にアタック角の測定方法について説明する。
鉄道車両の走行時に、図1及び図2に示すように、車輪11の側面11aに対向して設けたアタック角測定装置18において、2台のレーザー変位計19a、19bからレーザー光を車輪11の側面11aの異なる部位にそれぞれ照射する。すると、車輪11の側面11a上で反射する各反射光が各レーザー変位計19a、19bで受光されて距離情報A1,A2を出力する。
これと同時に、レーザー変位計20a、20bからレーザー光をレール10の頭部10aにおける側面10bの異なる部位にそれぞれ照射する。そして、レール10の側面10b上で反射した各反射光が各レーザー変位計20a、20bで受光されて距離情報B1,B2を出力する。
The attack
As shown in FIGS. 1 and 2, when the railway vehicle travels, in the attack
At the same time, laser beams are irradiated from
得られた各距離情報A1,A2、B1,B2は配線を通って演算手段22へ出力される。演算手段22では、第一演算部23で、レーザー変位計19a、19bの配列方向に対する車輪11の傾き角αaが(1)式で求められ、レーザー変位計20a、20bの配列方向に対するレール10の傾き角αbが(2)式で求められる。そして、第二演算部24で、(3)式により、車輪11の傾き角αaとレール10の傾き角αbの差をとることで、レール10に対する車輪11のアタック角αを算出できる。
そして、車両の走行状態で、車輪11とレール10の各距離情報A1,A2、B1,B2を連続して測定することで車輪11とレール10のアタック角αを連続して測定できる。
The obtained distance information A1, A2, B1, B2 is output to the computing means 22 through the wiring. In the calculation means 22, the
And the attack angle (alpha) of the
上述のように、本実施形態によるアタック角測定装置18及びアタック角測定方法によれば、レーザー変位計19a、19b、20a、20bによってレール10と車輪11が互いに接触したり摩耗したりしない側面10b、11aにレーザー光を照射して、レール10からの距離と車輪11からの距離を距離情報A1,A2、B1,B2としてそれぞれ測定するようにしたから、レール10の踏面10cやその端面10dの摩耗やサビ等の汚れの影響を受けることなく、正確に車輪11とレール10のアタック角αを連続して測定できる。これにより、車輪11のレール10に対する挙動の変化を正確に把握できる。
しかも、レール10の端面10dを特定するために反射光の輝度分布に対してしきい値を設定する必要がなく、複雑な演算アルゴリズムを必要としないため、変動するアタック角αの変化を高速なサンプリング周期で測定できる。例えば、サンプリング周期を1msに設定した場合、100km/hの走行でも、30mm間隔以下でのアタック角変化が測定できる。そのため、本線上を通常の営業車両で走行させての計測も可能である。
As described above, according to the attack
In addition, it is not necessary to set a threshold value for the luminance distribution of reflected light in order to specify the
また、レール10と車輪11に対する距離A1,A2,B1,B2をそれぞれ測定することで、走行中の振動によるアタック角測定装置18自体のブレや軸箱13の構造上の遊びによるアタック角測定装置18と車輪11間の取り付け位置に関連するガタ、例えば車軸12の軸受9と軸箱13のガタに対する影響をキャンセルした精度の良い測定が可能である。
更に、レーザー変位計19a、19b、20a、20bを、支持台16を介して軸箱13に連結して車輪11の側面11aに対向して設けたから、従来の装置のように、装置を車輪の前後まで伸ばす必要がなく、支持台16の長さが短くてアタック角測定装置18がコンパクトになる。
また、近年のセンサ技術向上により、走行中に刻々と変化するレール状況にリアルタイムで感度調整することが可能なレーザー変位計19a、19b、20a、20bを用いることが可能となり、安定性の高い測定ができる。
Further, by measuring the distances A1, A2, B1, and B2 with respect to the
Further, since the
In addition, recent sensor technology improvements have made it possible to use
なお、上述の説明では、車輪11との距離を測定するレーザー変位計19a、19bと
レール10との距離を測定するレーザー変位計20a、20bとをそれぞれ2台づつ設置したが、それぞれまたはいずれかのレーザー変位計19,20を3台以上設けてもよい。車輪11との距離を測定するレーザー変位計19を3台以上設ければアタック角αだけでなく車輪11のそりを検出でき、レール10との距離を測定するレーザー変位計20を3台以上設ければアタック角αだけでなくレール10のそりを検出できる。
また、上述の実施形態では、レール10の頭部10aの側面10bにレーザー光を照射するようにしたが、車輪11と接触しない位置であればレール10の他の領域でもよい。
また、アタック角測定装置18の各レーザー変位計19a、19b、20a、20bの配列方向は車軸12に直交する方向に限定されることはなく、支持台16上で任意の角度に設定できる。
In the above description, two
In the above-described embodiment, the
Further, the arrangement direction of the
10 レール
10a 頭部
10b 側面
10c 踏面
10d 端部
11 車輪
11a 側面
12 車軸
13 軸箱
16 支持台(支持部)
18 アタック角測定装置
19,19a,19b、20,20a、20b レーザー変位計
22 演算手段
23 第一演算部
24 第二演算部
10
18 Attack
Claims (6)
車輪に接触しないレールの面に光ビームを照射してレールとの距離情報を測定する第二の測長センサーと、
前記第一の測長センサーと第二の測長センサーで得られた車輪までの距離情報とレールまでの距離情報から車輪とレールのアタック角度を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とするアタック角測定装置。 A first length measuring sensor that irradiates a light beam to the surface of the wheel that does not contact the rail and measures distance information with the wheel;
A second length measuring sensor that irradiates the surface of the rail that does not contact the wheel and measures the distance information with the rail;
A calculating means for calculating an attack angle between the wheel and the rail from the distance information to the wheel and the distance information to the rail obtained by the first length measuring sensor and the second length measuring sensor; Attack angle measuring device.
前記演算手段は、下記(1)式と(2)式によって車輪とレールの傾き角αa、αbを算出する第一演算部と、
該第一演算部で得られた車輪とレールの傾き角αa、αbの差から下記(3)式によってアタック角を算出する第二演算手段とを
備えている請求項1乃至3のいずれかに記載されたアタック角測定装置。
αa=tan−1{(A1−A2)/La} …(1)
αb=tan−1{(B1−B2)/Lb} …(2)
α=αa−αb …(3)
但し、La;2台の第一の測長センサー間の距離
Lb;2台の第二の測長センサー間の距離。 The distance information with respect to the surface of the wheel respectively measured by the two first length measuring sensors is set as A1 and A2, and the distance information with respect to the surface of the rail respectively measured by the two second length measuring sensors. As B1 and B2,
The calculation means includes a first calculation unit that calculates the inclination angles αa and αb of the wheels and rails according to the following equations (1) and (2):
4. The apparatus according to claim 1, further comprising: a second calculation unit that calculates an attack angle from the difference between the wheel and rail inclination angles αa and αb obtained by the first calculation unit according to the following equation (3): The described attack angle measuring device.
αa = tan −1 {(A1-A2) / La} (1)
αb = tan −1 {(B1−B2) / Lb} (2)
α = αa−αb (3)
Where La: distance between the two first length measuring sensors Lb: distance between the two second length measuring sensors.
第二の測長センサーによって光ビームを車輪に接触しないレールの面に照射してレールとの距離情報を複数箇所測定して、第二の測長センサーに対するレールの傾き角を演算し、
その後、前記車輪の傾き角とレールの傾き角の差からアタック角を演算するようにしたことを特徴とするアタック角測定方法。 While irradiating the surface of the wheel that does not contact the rail with the first length measuring sensor and measuring the distance information with the wheel at multiple locations, calculating the tilt angle of the wheel with respect to the first length measuring sensor,
Irradiate the light beam to the surface of the rail that does not touch the wheel by the second length measurement sensor, measure the distance information with the rail at multiple locations, calculate the tilt angle of the rail with respect to the second length measurement sensor,
Thereafter, the attack angle is calculated from the difference between the tilt angle of the wheel and the tilt angle of the rail.
車輪に接触しないレールの面に光ビームを照射してレールとの距離情報を測定する複数の第二の測長センサーと、
前記第一の測長センサーと第二の測長センサーで得られた車輪までの距離情報とレールまでの距離情報から下記(4)式により車輪のレールに対する偏倚量Wを演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする偏倚量測定装置。
W=(B1+B2)/2−(A1+A2)/2 …(4) A plurality of first length measuring sensors that measure the distance information from the wheel by irradiating the surface of the wheel that does not contact the rail with a light beam;
A plurality of second length measuring sensors that measure the distance information to the rail by irradiating the surface of the rail that does not contact the wheel with a light beam;
Calculation means for calculating a deviation amount W of the wheel relative to the rail by the following equation (4) from the distance information to the wheel and the distance information to the rail obtained by the first length measurement sensor and the second length measurement sensor: A deviation amount measuring device characterized by comprising:
W = (B1 + B2) / 2− (A1 + A2) / 2 (4)
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