JP5437224B2 - Rail wear shape estimation device, rail wear shape estimation method, program, storage medium - Google Patents
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Description
本発明は通トン数に応じた鉄道レールの摩耗形状を予測するレール摩耗形状推定装置、レール摩耗形状推定方法、プログラム、記憶媒体に関する。 The present invention relates to a rail wear shape estimation device, a rail wear shape estimation method, a program, and a storage medium for predicting the wear shape of a railroad rail according to the tonnage.
鉄道レールは、列車等の走行により摩耗する。レールの摩耗が進行すると、レールの交換をする必要が生じる。従来は、ベテランの社員が直接現場でレールの摩耗状況をみて、レール交換の計画を行っていた。 Railroad rails are worn by running trains. As the rail wear progresses, it becomes necessary to replace the rail. Previously, veteran employees had planned rail replacement by looking at the rail wear directly on site.
あるいは、レールの摩耗はその線区（レール）上を走行する列車等の通過に応じて進行することが知られており、レールの数箇所、例えば頭頂部、上側部の２点等の摩耗量を摩耗量測定ゲージで測定し、これによりレールを通過する列車の重量の累積値である通トン数に応じたレールの摩耗状況の管理が行われていた。 Alternatively, it is known that the wear of the rail proceeds according to the passage of a train or the like traveling on the line section (rail), and the amount of wear at several points on the rail, for example, two points on the top and the top. The wear state of the rail is managed according to the tonnage which is a cumulative value of the weight of the train passing through the rail.
しかしながら、前者の場合、レールの摩耗状況の確認を行うために、現場へ出向く必要があり、手間がかかっていた。また、ベテランの知識や経験が必要になり、このようなノウハウが受け継がれにくいという問題があった。 However, in the former case, it was necessary to go to the site in order to check the state of wear of the rail, which was troublesome. In addition, veteran knowledge and experience are required, and there is a problem that such know-how is difficult to be inherited.
また、後者の場合、レールの摩耗を数点で代表させるので、レールの全体的な形状をとらえにくいという問題もある。レールの摩耗状況の測定はレールの交換に用いられるが、摩耗状況に応じたレールの寿命予測、あるいはレールの交換という観点からは、通トン数によるレールの全体的な摩耗形状を予測できることがより望ましい。 In the latter case, wear of the rail is represented by several points, so that there is a problem that it is difficult to grasp the overall shape of the rail. The measurement of rail wear is used for rail replacement. From the perspective of rail life prediction or rail replacement according to wear, it is possible to predict the overall wear shape of the rail based on the tonnage. desirable.
また、レールの摩耗形状を予測するシミュレーション手法も現在種々考案されているが、いまだ確立されたものはない。 Various simulation methods for predicting the wear shape of the rail have been devised at present, but none have been established yet.
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、通トン数に応じたレールの摩耗形状を精度よく予測可能なレール摩耗形状推定装置等を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a rail wear shape estimation device and the like that can accurately predict the wear shape of a rail corresponding to the tonnage.
前述した目的を達するための第１の発明は、異なる通トン数に対応する鉄道レールの断面形状を、レール外周方向の所定間隔毎に離散化したデータであるレール断面形状データを記憶するレール断面形状データ記憶部と、所望の通トン数の入力を受け付ける通トン数入力受付部と、前記異なる通トン数に対応する複数のレール断面形状データに基づき、前記レール外周方向の所定間隔毎に、レール断面の外周部の位置と通トン数との関係を関係式として算出し、前記関係式に基づき、前記所望の通トン数でのレール断面の外周部の位置をレール外周方向の所定間隔毎に算出することにより、前記所望の通トン数における鉄道レールの断面形状を算出するレール摩耗形状算出部と、を具備することを特徴するレール摩耗形状推定装置である。 A first invention for achieving the above-described object is a rail cross-section for storing rail cross-sectional shape data, which is data obtained by discretizing a cross-sectional shape of a railroad rail corresponding to different tonnage at predetermined intervals in the rail outer peripheral direction. Based on a shape data storage unit, a tonnage input receiving unit for receiving an input of a desired tonnage, and a plurality of rail cross-sectional shape data corresponding to the different tonnage, for each predetermined interval in the rail outer circumferential direction, The relationship between the position of the outer peripheral portion of the rail cross section and the tonnage is calculated as a relational expression, and the position of the outer peripheral portion of the rail cross section at the desired through tonnage is determined at predetermined intervals in the rail outer peripheral direction based on the relational expression. A rail wear shape calculating unit that calculates the cross-sectional shape of the railroad rail at the desired tonnage by calculating the rail wear shape.
前記関係式は、前記レール外周方向の所定間隔毎に、レール断面の外周部の位置と通トン数の関係について回帰演算を行い算出される。また、前記レール断面形状データは、異なる通トン数に対応する鉄道レールの断面形状を鉄道レールの外周方向に沿って連続的に測定したデータをレール外周方向の所定間隔毎に離散化したデータである。 The relational expression is calculated by performing a regression calculation on the relationship between the position of the outer peripheral portion of the rail cross section and the tonnage at predetermined intervals in the rail outer peripheral direction. Further, the rail cross-sectional shape data is data obtained by discretizing data obtained by continuously measuring the cross-sectional shape of the railroad rail corresponding to different tonnage along the outer peripheral direction of the railroad rail at predetermined intervals in the outer peripheral direction of the rail. is there.
前述した目的を達するための第２の発明は、異なる通トン数に対応する鉄道レールの断面形状を、レール外周方向の所定間隔毎に離散化したデータであるレール断面形状データを記憶するレール断面形状データ記憶部を有するレール摩耗形状推定装置で実行されるレール摩耗形状推定方法であって、レール摩耗形状推定装置が、所望の通トン数の入力を受け付ける通トン数入力受付ステップと、前記異なる通トン数に対応する複数のレール断面形状データに基づき、前記レール外周方向の所定間隔毎に、レール断面の外周部の位置と通トン数との関係を関係式として算出し、前記関係式に基づき、前記所望の通トン数でのレール断面の外周部の位置をレール外周方向の所定間隔毎に算出することにより、前記所望の通トン数における鉄道レールの断面形状を算出するレール摩耗形状算出ステップと、を実行することを特徴するレール摩耗形状推定方法である。 A second invention for achieving the above-described object is a rail cross-section for storing rail cross-sectional shape data, which is data obtained by discretizing a cross-sectional shape of a railroad rail corresponding to different tonnage at predetermined intervals in the rail outer peripheral direction. A rail wear shape estimation method executed by a rail wear shape estimation device having a shape data storage unit, wherein the rail wear shape estimation device is different from the tonnage number input receiving step for receiving an input of a desired tonnage number. Based on a plurality of rail cross-sectional shape data corresponding to the total tonnage, the relationship between the position of the outer peripheral portion of the rail cross-section and the total tonnage is calculated as a relational expression for each predetermined interval in the rail outer peripheral direction. And calculating the position of the outer peripheral portion of the rail cross section at the desired tonnage at predetermined intervals in the rail outer periphery direction. A rail wear shape estimation method for, characterized in that the rail wear shape calculation step of calculating the cross-sectional shape of the execution.
前述した目的を達するための第３の発明は、コンピュータを、第１の発明のレール摩耗形状推定装置として機能させるためのプログラムである。 A third invention for achieving the above-described object is a program for causing a computer to function as the rail wear shape estimating device of the first invention.
前述した目的を達するための第４の発明は、第３の発明のプログラムを記憶した記憶媒体である。 A fourth invention for achieving the above-described object is a storage medium storing the program of the third invention.
かかる構成により、実測したレール形状に基づき鉄道レールの摩耗形状を予測することができ、通トン数によるレールの摩耗形状を精度よく予測することが可能になる。これにより、レールの摩耗状況の確認を行うために、現場へ出向く必要や、ノウハウに大きく頼る必要もない。また、実測したレール形状に基づきレール摩耗形状の予測を行うことは、シミュレーションによる手法に比べ、推定精度の面で有利である。さらにレール断面形状の実測はレール外周方向で連続的に行い、これを離散化して摩耗形状推定に用いるレール断面形状を得るので、全体的な摩耗形状を予測でき、摩耗形状に応じたレールの交換も容易になる。 With this configuration, the rail wear shape can be predicted based on the actually measured rail shape, and the rail wear shape based on the tonnage can be accurately predicted. As a result, there is no need to visit the site or rely heavily on know-how to check the rail wear status. Also, the prediction of the rail wear shape based on the actually measured rail shape is advantageous in terms of estimation accuracy compared to the simulation method. In addition, the actual cross-sectional shape of the rail is measured continuously in the direction of the outer circumference of the rail, and this is discretized to obtain the rail cross-sectional shape used for wear shape estimation. Therefore, the overall wear shape can be predicted, and the rail can be replaced according to the wear shape. Will also be easier.
本発明により、通トン数に応じたレールの摩耗形状を精度よく予測可能なレール摩耗形状推定装置等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rail wear shape estimation device and the like that can accurately predict the wear shape of a rail according to the tonnage.
以下図面を参照しながら、本発明のレール摩耗形状推定装置等の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a rail wear shape estimating device and the like of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本実施形態のレール摩耗形状推定装置によりその摩耗形状が推定されるレールについて、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のレール摩耗形状推定装置によるレール摩耗形状推定方法によりその摩耗形状が推定される鉄道レールであるレール１の例である。
First, a rail whose wear shape is estimated by the rail wear shape estimation device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an example of a
一般的に、鉄道レールの断面は、図１（ａ）に示すように、概略頭部１ａと腹部１ｂ、底部１ｃよりなる形状を有する。レール１は、列車等の通過により、その車輪と接触し、図１（ｂ）に示すように、頭部１ａにおいて、車輪が接触する軌間内側（ゲージコーナー（ＧＣ）側、図では右側）の側面上部である部分３を中心として摩耗し、断面形状が変化する。
本実施形態のレール摩耗形状推定装置は、鉄道レール上を通過した列車の重量の累積値（通トン数）に応じて、このような摩耗後の形状を推定する。
In general, as shown in FIG. 1 (a), the cross section of a railroad rail has a shape composed of an
The rail wear shape estimation apparatus of this embodiment estimates such a shape after wear according to the cumulative value (through tonnage) of the weight of the train that has passed on the railroad rail.
次に、図２を参照しながら、本実施形態のレール摩耗形状推定装置１０のハードウェア構成について説明する。本実施形態のレール摩耗形状推定装置１０は、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、周辺機器Ｉ／Ｆ部１４、通信部１５、入力部１６、表示部１７等がバス１９で接続されて構成される汎用のコンピュータ等により実現される。
Next, the hardware configuration of the rail wear
制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１９を介して接続された各部を駆動制御する。ＲＯＭは、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持する。ＲＡＭは、ロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部１１が以降説明する各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。
The
記憶部１２は、ハードディスクドライブであり、制御部１１が実行するプログラムや、プログラム実行に必要なデータ、オペレーティング・システム等が格納されている。これらのプログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて実行される。記憶部１２には、後述するレール摩耗形状推定処理に係るプログラム、データ等が格納される。
The
メディア入出力部１３（ドライブ装置）は、例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置であり、データの入出力を行う。 The media input / output unit 13 (drive device) is a media input / output device such as a CD drive, a DVD drive, or an MO drive, and performs data input / output.
周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１４は、周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１４を介して周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１４は、ＵＳＢ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
The peripheral device I / F (interface)
通信部１５は、通信制御装置、通信ポート等を有し、ネットワーク等との通信を媒介し通信制御を行う通信インタフェースである。
The
入力部１６は、例えば、キーボード、マウス等のポインティング・デバイス、テンキー等の入力装置であり、入力されたデータを制御部１１へ出力する。
The
表示部１７は、例えば液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路（ビデオアダプタ等）で構成され、制御部１１の制御により入力された表示情報をディスプレイ装置上に表示させる。
The
バス１９は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
The
次に、図３を用いて、本実施形態のレール摩耗形状推定装置１０の機能構成について説明する。本実施形態のレール摩耗形状推定装置１０は、レール断面形状データ作成部２０、およびレール摩耗形状推定部２６を備える。
Next, the functional configuration of the rail wear
レール断面形状データ作成部２０は、レール摩耗形状推定装置１０の制御部１１が、レール断面形状測定装置５から取得したレール断面形状測定データより、レールの摩耗形状の推定に用いるレール断面形状データ２５を作成し、記憶部１２に記憶するものである。レール断面形状データ作成部２０は、レール測定データ取得部２１、座標変換部２２、データ離散化部２３により構成される。レール断面形状測定装置５については、後述する。
The rail cross-sectional shape
レール測定データ取得部２１は、レール摩耗形状推定装置１０の制御部１１が、周辺機器Ｉ／Ｆ部１４等を介して、レール断面形状測定装置５により測定した様々な通トン数におけるレールの断面形状を、レール断面形状測定データとして取得するものである。
The rail measurement
座標変換部２２は、レール摩耗形状推定装置１０の制御部１１が、ｘｙ座標系のデータである上記のレール断面形状測定データについて、測定データ間の位置の整合性をとるため、および摩耗形状の推定に適したデータとするための座標変換を行うものである。具体的には、例えば、ｘｙ座標系に基づくデータで表される上記のレール断面形状測定データについて、各軸における最小値もしくは最大値を統一し位置を揃えた後、所定の原点を中心とする極座標系に基づくデータに変換する。
The coordinate
データ離散化部２３は、レール摩耗形状推定装置１０の制御部１１が、上記の極座標系に基づくデータであるレール断面形状測定データについて、レール外周方向の所定の間隔（極座標系の所定のθ間隔）で離散化し、レール摩耗形状の推定に用いるレール断面形状データ２５として、記憶部１２等に記憶するものである。
The
レール摩耗形状推定部２６は、レール摩耗形状推定装置１０の制御部１１が、レール断面形状データ作成部２０により作成され記憶部１２に記憶されたレール断面形状データ２５を用いて、ユーザにより入力部１６等を介して入力された所望の通トン数時におけるレールの摩耗形状（レール断面形状）を算出して推定するものである。レール摩耗形状推定部２６は、通トン数入力受付部２７、レール摩耗形状算出部２８等により構成される。
The rail wear
通トン数入力受付部２７は、レール摩耗形状推定装置１０の制御部１１が、ユーザによる、入力部１６等を介した所望の通トン数の入力を受け付けるものである。入力された通トン数は、ＲＡＭ等に記憶される。
In the tonnage number
レール摩耗形状算出部２８は、レール摩耗形状推定装置１０の制御部１１が、レール断面形状データ２５を用いて、入力された通トン数におけるレールの摩耗形状を算出、推定するものである。算出されたレールの摩耗形状は、表示部１７等に表示することができる。
具体的には、レール摩耗形状算出部２８は、例えば、異なる通トン数に対応する複数のレール断面形状データ２５に基づき、レール外周方向の所定間隔毎に、レール断面の外周部の位置と通トン数との関係を関係式として算出し、当該関係式に基づき、入力された通トン数でのレール断面の外周部の位置をレール外周方向の所定間隔毎に算出することにより、入力された通トン数におけるレールの断面形状をレール摩耗形状として算出する。
In the rail wear
Specifically, the rail wear
次に、本実施形態のレール摩耗形状推定装置１０によるレール摩耗形状推定方法について、図４〜図１２を用いて説明する。
Next, a rail wear shape estimation method by the rail wear
まず、レールの断面形状を測定し、レール断面形状データ２５を作成するまでの流れについて、図４〜図８を用いて説明する。
First, the flow until the rail cross-sectional shape is measured and the rail
図４に示すように、本実施形態では、レール断面形状測定装置５を用いて、例えば、実際に列車等が通過するレール１上の所定の箇所について時期を変えつつその断面形状を複数回計測するなどして、異なる通トン数におけるレールの断面形状をまず測定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で測定されたレール断面形状測定データは、レール摩耗形状推定装置１０に読み込まれ、取得される（ステップＳ１０２）。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the cross-sectional shape is measured a plurality of times using a rail cross-sectional
図５（ａ）は、レールの断面形状の測定の例を示す図であり、レール断面形状測定装置５として、デンマーク グリーンウッド社製のミニプルーフを用いる例である。
FIG. 5A is a diagram showing an example of measuring the cross-sectional shape of the rail, and is an example in which a mini-proof manufactured by Danish Greenwood is used as the rail cross-sectional
ミニプルーフは、レール１の頭部１ａ上面に本体が設けられ、本体に接続されるアームをレール１の外周方向に沿って移動させつつその動きをセンシングすることにより、レールの断面形状がレール外周方向に沿って（図５（ｂ）の矢印方向に）連続的に計測される。ミニプルーフはレール摩耗形状推定装置１０と有線あるいは無線にて接続され、測定結果はレール摩耗形状推定装置１０に入力される。計測結果の例が図５（ｂ）であり、レールの頭部１ａの断面形状が連続的に計測され、幅（左右）方向と高さ（上下）方向の２軸で表されるｘｙ座標系のデータとしてレール断面形状測定データ３０が得られる。
The mini-proof has a main body on the top surface of the
なお、レールの断面形状を測定するためのレール断面形状測定装置５は上記のミニプルーフに限られることはない。図６（ａ）は、レールの摩耗形状の計測の別の例を示す図であり、レール断面形状測定装置５として、アメリカ Ｅ．Ｈ．Ｒｅｅｖｅｓ＆Ａｓｓｏｓｉａｔｅｓ社のＰｏｒｔａｂｌｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ Ｌａｓｅｒｒａｉｌ Ｅｚ−２（以降、レーザーレールと称する）を用いる例である。測定は、レール上部に本体（不図示）を設置し、本体のレーザ照射部５１から照射されるレーザ光によって、レールの断面形状がレール外周方向に沿って（図６（ｂ）の矢印方向に）連続的に計測される。この場合も、レーザーレールはレール摩耗形状推定装置１０と有線あるいは無線にて接続され、測定結果はレール摩耗形状推定装置１０に入力される。その計測結果の例が図６（ｂ）である。先ほどと同様、レールの頭部１ａ等の断面形状が連続的に計測され、幅（左右）方向と高さ（上下）方向の２軸で表されるｘｙ座標系のデータとしてレール断面形状測定データ３０が得られる。
In addition, the rail cross-sectional
レール摩耗形状推定装置１０では、レール断面形状測定データ３０を取得すると、次に、レール断面形状測定データ３０の座標変換を行う（ステップＳ１０３）。
In the rail wear
ステップＳ１０３では、まず、測定データ間で座標の測定原点を一致させる。上記したように、レール断面形状の測定は時期をかえて、あるいは測定位置を変えて複数回行われるが、この際、データの測定ごとに、測定の原点がずれる場合があるためである。このため、レール断面形状測定データ３０については、レールの摩耗がほぼ起こらない箇所を基準とするように座標変換を行い、測定データ間の座標の統一を図る。
In step S103, first, the measurement origins of the coordinates are matched between the measurement data. As described above, the measurement of the rail cross-sectional shape is performed a plurality of times at different times or by changing the measurement position. In this case, the measurement origin may be shifted every time data is measured. For this reason, with respect to the rail cross-sectional
これを、図５（ｂ）の、ミニプルーフにより測定したレール断面形状測定データ３０の例を用いて説明する。ここで、列車等がレール１を通過しても、レール１の車輪が当接しない側（フィールドコーナー（ＦＣ）側）の側面と頭頂面はほぼ摩耗しない。ここでは、図１等のレール１について、幅方向の左側（ｘ軸負方向）が、車輪が当接しないほうの側面であるとする。そして、図５（ｂ）のレール断面形状測定データ３０については、図７（ａ）に示すように、ｘ軸方向（幅方向）の最小値を０とするとともに、ｙ軸方向（高さ方向）の最大値を０とするように座標変換を行い、レール断面形状測定データ３１を作成する。
This will be described using an example of the rail cross-section
即ち、列車等が通過してもレールの摩耗がほぼ起こらず、通トン数の異なる測定データ間でもその位置がほぼ一致する、車輪が当接しない側の側面と頭頂面の位置を、各測定データ間で一致させ、これを座標の基準とする。 That is, even when a train or the like passes, the wear of the rail hardly occurs, and the positions of the side surface and the top surface where the wheels do not contact each other are almost the same even between the measurement data with different tonnage. The data is matched and this is used as a reference for coordinates.
なお、座標変換はミニプルーフを用いて計測したレール断面形状測定データ３０の例を用いて説明したが、レーザーレールを用いて計測した測定データの場合でも同様である。即ち、ｘ軸方向（幅方向）の最小値を０とするとともに、ｙ軸方向（高さ方向）の最大値を０とするように座標変換を行う。
The coordinate conversion has been described using the example of the rail cross-sectional
次に、ステップＳ１０４で、レール摩耗形状推定装置１０は、設定された所定の原点により、レール断面形状測定データ３１を極座標のデータに変換する。図７（ａ）の例では、ｘ＝３２．０ｍｍ、ｙ＝−４９．０ｍｍを原点とする。図１等に示すように、レール１は、頭部１ａの両上首部１ｄから幅を狭めつつ中央部の腹部１ｂに連続する形状を有する。上記の原点は、レール断面形状における、頭部１ａの両上首部１ｄから腹部１ｂへと向かう傾斜角度で両上首部１ｄから直線を引いた場合の交点である。但し、原点の設定はこれに限ることはない。
ｘｙ座標系のレール断面形状測定データ３１は、上記の原点を中心とした極座標のデータであるレール断面形状測定データ３３に変換される。即ち、レール外周方向の各位置における、レール断面の外周部の位置は、上記の原点を中心とする極座標系の角度θにおける、原点と外周部との距離Ｒで表される。これを示す図が、図７（ｂ）である。
Next, in step S104, the rail wear
The rail cross-section
さらにステップＳ１０５で、図８（ａ）に示すように、レール摩耗形状推定装置１０は、極座標に変換したレール断面形状データ３３について、所定の角度間隔での離散化を線形補間を用いて行う。本実施形態では、極座標のθについて、０．０１９５ｒａｄごとに離散化を行い、θの０．０１９５ｒａｄごとにＲの値を記録する。このようにして得られた離散化されたレール断面形状データ３３ａ（３３ａ−１〜３３ａ−ｎ）は、レール摩耗形状推定装置１０の記憶部１２に記録する（ステップＳ１０６、レール断面形状データ記憶部）。
なお、記録するデータは、レール１の頭部１ａの両上首部１ｄを除いた範囲としておく。これはレール１で上首部１ｄの計測精度が低くなる場合があるためであるが、もちろんレール測定の精度によってはレール上首部１ｄを含めてもよい。
Further, in step S105, as shown in FIG. 8A, the rail wear
The data to be recorded is in a range excluding both
このようにして、所望の通トン数全てで上記のようなレール断面形状データを取得する（ステップＳ１０７のＹｅｓ）と、レール断面形状データ２５の作成を終了する。
In this way, when the rail cross-sectional shape data as described above is acquired for all desired tonnage numbers (Yes in step S107), the creation of the rail
図８（ｂ）は、通トン数の異なる、離散化されたレール断面形状データ３３ａ（３３ａ−１〜３３ａ−ｎ）、３３ｂ（３３ｂ−１〜３３ｂ−ｎ）の例を示したものである。通トン数の違いに伴う、レールの摩耗による断面形状の違いが、摩耗箇所における外周部の位置の違いとして、Ｒ値の差に表れている。
FIG. 8B shows an example of discretized rail
記憶部１２に記憶されるレール断面形状データ２５の例が図８（ｃ）であり、Ｍは通トン数、θは上記の極座標における角度でありレール断面の外周方向における位置を表す。また、Ｒは上記の極座標における原点とレール断面の外周部の距離でありレール断面の外周部の位置を表す。レール断面形状データ２５は、測定したレールの通トン数（Ｍ１〜Ｍｎ）ごとに、外周方向の各位置（θ１〜θｎ）におけるレール外周部の位置（Ｒ）を記録したものである。
An example of the rail
次に、レール摩耗形状推定装置１０において、上記作成された様々な通トン数でのレール断面形状データ２５を用いて、任意の通トン数におけるレール摩耗形状（断面形状）を推定する流れについて、図９−図１２を用いて説明する。
Next, in the rail wear
図９に示すように、まず、ユーザは、ステップＳ２０１において、所望の通トン数を入力部を介してレール摩耗形状推定装置１０に入力する。レール摩耗形状推定装置１０はユーザによる通トン数の入力を受け付ける。
As shown in FIG. 9, first, in step S201, the user inputs a desired tonnage to the rail wear
次に、レール摩耗形状推定装置１０は、様々な通トン数におけるレール断面形状を記録したレール断面形状データ２５より、入力された通トン数におけるレール外周部の位置をレール外周方向の所定間隔（θ）ごとに算出し、レール摩耗形状の推定データを作成する（ステップＳ２０２）。
Next, the rail wear
ここで、レール摩耗形状推定装置１０は、レール断面形状データ２５より、極座標の各θ（θ１〜θｎ）ごとに、通トン数とＲ値の関係について回帰分析を行い、レール断面の外周部の位置と通トン数との関係を示す関係式（回帰式）を算出する。図１０（ａ）の４１−１、４１−２はこの関係式の例を示すもので、レール１の外周方向の位置（θ）ごと（４１−１、４１−２、…）に、通トン数を変数としてＲ値を表した回帰式が算出される。
Here, the rail wear
そして、レール摩耗形状推定装置１０は、図１０（ｂ）に示すように、この回帰式４１−１、４１−２、…にステップＳ２０１で入力された通トン数（Ｍａ）をあてはめ、入力された通トン数Ｍａにおける、レール１の外周方向の位置ごとの外周部の位置をＲ値（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、…）として算出する。
Then, as shown in FIG. 10 (b), the rail wear
即ち、図１０（ｃ）に示すように、各θで（レール１の外周方向の各位置で）、入力された通トン数Ｍａに対応するレール１の外周部の位置をＲ値（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、…）として算出する。このようにして算出された、入力された通トン数Ｍａにおけるレールの断面形状は、レール摩耗形状推定データ２９として、記憶部１２等に記録する。なお、上記の回帰式は予め算出し記憶部１２等に記憶しておいたものをステップＳ２０２で用いるようにしてもよい。
That is, as shown in FIG. 10 (c), (at each position in the outer circumferential direction of the rail 1) at each theta, the position of the outer peripheral portion of the
次に、レール摩耗形状推定装置１０は、記憶部１２等に記録された上記のレール摩耗形状推定データ２９を、前述の原点位置に対する角度θとＲ値で表された極座標系のデータから、ｘｙ座標系のデータに変換する（ステップＳ２０３）。
Next, the rail wear
そして、レール摩耗形状推定装置１０は、ｘｙ座標系に変換したレール摩耗形状データを表示部１７に表示する（ステップＳ２０４）。
Then, the rail wear
以上の手順で、レール摩耗形状推定装置１０により入力された所望の通トン数におけるレールの摩耗形状（断面形状）を推定することができる。曲線半径８００ｍで曲線状に配置されたレールについて、いくつかの通トン数で、レール断面形状の実測結果と、上記の手法で算出したレールの摩耗形状（断面形状）の推定結果を比較したものが、図１１である。
With the above procedure, the wear shape (cross-sectional shape) of the rail in the desired tonnage input by the rail wear
図１１では、推定したレールの摩耗形状（断面形状）が、実測したレールの断面形状とともに表示されている。実測した断面形状が点線で、推定した摩耗形状が実線で表示されている。図１１（ａ）〜（ｆ）のグラフには、通トン数が９７０万トン、１５２０万トン、２０８０万トン、２４９０万トン、３３２０万トン、６９２０万トンの場合について示されており、推定結果が実際のレール摩耗形状とよく一致していることが分かる（そのため図ではほぼ点線が表れない）。 In FIG. 11, the estimated rail wear shape (cross-sectional shape) is displayed together with the actually measured rail cross-sectional shape. The actually measured cross-sectional shape is indicated by a dotted line, and the estimated wear shape is indicated by a solid line. The graphs of FIGS. 11A to 11F show cases where the tonnage is 9.7 million tons, 15.2 million tons, 20.8 million tons, 24.9 million tons, 33.2 million tons, and 69.2 million tons. It can be seen that the results are in good agreement with the actual rail wear shape (so the dotted line does not appear in the figure).
また、図１２（ａ）、（ｂ）は、上記の手法で、通トン数がそれぞれ１億トン、２億トンの場合の、レールの摩耗形状（断面形状）を推定した結果である。図１２では、摩耗形状の推定結果（実線で表示）が、摩耗前のレールの初期形状（点線で表示）とともに示されている。 12 (a) and 12 (b) show the results of estimating the wear shape (cross-sectional shape) of the rail when the tonnage is 100 million tons and 200 million tons, respectively, by the above method. In FIG. 12, the estimation result of the wear shape (indicated by a solid line) is shown together with the initial shape of the rail before wear (indicated by a dotted line).
図１２より、通トン数が増大すると、列車の車輪が接するゲージコーナーは、車輪のフランジの形状に近い形で摩耗し、その逆側のフィールドコーナーでは、塑性流動の影響と思われるような変形が推定された。 As shown in FIG. 12, when the tonnage increases, the gauge corner where the train wheel comes into contact wears in a shape close to the shape of the wheel flange, and the field corner on the opposite side deforms as if it seems to be affected by plastic flow. Was estimated.
なお、レールの平面配置については、例えば直線状に配置されているレールの摩耗形状を推定するためには、ステップＳ１０１におけるレール断面形状の測定は、直線状に配置されたレールに対して行うことが望ましく、一方、曲線状に配置されているレールの摩耗形状を推定するためには、ステップＳ１０１におけるレール断面形状の測定は、曲線状に配置されたレールに対して行うことが望ましく、また曲線半径も同等のものであることが望ましい。これらは、摩耗形状の推定精度を高めることが期待できるためである。 In addition, about the planar arrangement | positioning of a rail, in order to estimate the wear shape of the rail arrange | positioned linearly, for example, the measurement of the rail cross-sectional shape in step S101 should be performed with respect to the rail arrange | positioned linearly. On the other hand, in order to estimate the wear shape of the rails arranged in a curved line, the measurement of the rail cross-sectional shape in step S101 is preferably performed on the rails arranged in a curved line. It is desirable that the radii are equivalent. This is because it can be expected to improve the estimation accuracy of the wear shape.
なお、発明者らの検討によれば、例えば直線状のレールのある程度の区間内であれば、そのレール軸方向の位置の違いによる、レールの摩耗形状の平均値に対するばらつきは小さいという知見が得られており、このことから、例えばステップＳ１０１で測定するレール断面形状を軸方向の所定の区間で平均化するなどしてもよく、また上記のように実測するレールと摩耗形状を推定するレール平面配置形状を対応させることが好ましいものの、本手法によるレール摩耗形状の推定結果が精度よく広範に適用できることが推察される。 According to the study by the inventors, for example, within a certain section of a linear rail, the knowledge that the variation with respect to the average value of the wear shape of the rail due to the difference in the position in the rail axial direction is small. For this reason, for example, the rail cross-sectional shape measured in step S101 may be averaged over a predetermined section in the axial direction, or the rail actually measured and the rail plane for estimating the wear shape as described above. Although it is preferable to correspond to the arrangement shape, it is presumed that the estimation result of the rail wear shape by this method can be applied widely with high accuracy.
以上説明したように、本発明のレール摩耗形状推定装置によれば、実測したレール形状に基づき鉄道レールの摩耗形状を予測することができ、通トン数によるレールの摩耗形状を精度よく予測することが可能になる。これにより、レールの摩耗状況の確認を行うために、現場へ出向く必要や、ノウハウに大きく頼る必要もない。また、実測したレール形状に基づきレール摩耗形状の予測を行うことは、シミュレーションによる手法に比べ、推定精度の面で有利である。さらにレール断面形状の実測はレール外周方向で連続的に行い、これを離散化して摩耗形状推定に用いるレール断面形状を得るので、全体的な摩耗形状を予測でき、摩耗形状に応じたレールの交換も容易になる。 As described above, according to the rail wear shape estimation device of the present invention, the wear shape of the rail can be predicted based on the actually measured rail shape, and the wear shape of the rail based on the tonnage can be accurately predicted. Is possible. As a result, there is no need to visit the site or rely heavily on know-how to check the rail wear status. Also, the prediction of the rail wear shape based on the actually measured rail shape is advantageous in terms of estimation accuracy compared to the simulation method. In addition, the actual cross-sectional shape of the rail is measured continuously in the direction of the outer circumference of the rail, and this is discretized to obtain the rail cross-sectional shape used for wear shape estimation. Will also be easier.
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るレール摩耗形状推定装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the rail wear shape estimation device and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
１…レール
５………レール断面形状測定装置
１０………レール摩耗形状推定装置
２５………レール断面形状データ
２７………通トン数入力受付部
２８………レール摩耗形状算出部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
所望の通トン数の入力を受け付ける通トン数入力受付部と、
前記異なる通トン数に対応する複数のレール断面形状データに基づき、前記レール外周方向の所定間隔毎に、レール断面の外周部の位置と通トン数との関係を関係式として算出し、前記関係式に基づき、前記所望の通トン数でのレール断面の外周部の位置をレール外周方向の所定間隔毎に算出することにより、前記所望の通トン数における鉄道レールの断面形状を算出するレール摩耗形状算出部と、
を具備することを特徴するレール摩耗形状推定装置。 A rail cross-sectional shape data storage unit that stores rail cross-sectional shape data, which is data obtained by discretizing the cross-sectional shape of the rail corresponding to different tonnages at predetermined intervals in the rail outer circumferential direction;
A tonnage input accepting unit that accepts input of a desired tonnage;
Based on a plurality of rail cross-sectional shape data corresponding to the different tonnage, the relation between the position of the outer peripheral portion of the rail cross-section and the tonnage is calculated as a relational expression for each predetermined interval in the rail outer circumferential direction, and the relationship Rail wear that calculates the cross-sectional shape of the railroad rail at the desired tonnage by calculating the position of the outer periphery of the rail cross section at the desired tonnage based on the formula at every predetermined interval in the rail outer periphery direction A shape calculation unit;
A rail wear shape estimation device comprising:
レール摩耗形状推定装置が、
所望の通トン数の入力を受け付ける通トン数入力受付ステップと、
前記異なる通トン数に対応する複数のレール断面形状データに基づき、前記レール外周方向の所定間隔毎に、レール断面の外周部の位置と通トン数との関係を関係式として算出し、前記関係式に基づき、前記所望の通トン数でのレール断面の外周部の位置をレール外周方向の所定間隔毎に算出することにより、前記所望の通トン数における鉄道レールの断面形状を算出するレール摩耗形状算出ステップと、
を実行することを特徴するレール摩耗形状推定方法。 Executed with a rail wear shape estimation device having a rail cross-sectional shape data storage unit that stores rail cross-sectional shape data, which is data obtained by discretizing rail rail cross-sectional shapes corresponding to different tonnage numbers at predetermined intervals in the rail outer peripheral direction. A rail wear shape estimation method to be performed,
Rail wear shape estimation device
A tonnage input accepting step for accepting an input of a desired tonnage;
Based on a plurality of rail cross-sectional shape data corresponding to the different tonnage, the relation between the position of the outer peripheral portion of the rail cross-section and the tonnage is calculated as a relational expression for each predetermined interval in the rail outer circumferential direction, and the relationship Rail wear that calculates the cross-sectional shape of the railroad rail at the desired tonnage by calculating the position of the outer periphery of the rail cross section at the desired tonnage based on the formula at every predetermined interval in the rail outer periphery direction A shape calculation step;
A rail wear shape estimation method characterized in that
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