JPS5849801B2 - レ−ル ノ セツテイイチトジツサイイチトノ サオカクニンスルタメ ノ シヤリヨウヨウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両のレールの、その規定状態（位置）から
の、実際状態（位置）の誤差ないしずれ（偏差）を検出
する車両用装置であって、該車両は前記のずれをこれに
比例する電気信号に変換するための装置を具備し、該変
換装置の出力側が前記信号の振幅と極性に対するアナラ
イザの入力側に接続されており、該アナライザは比較段
を有し該比較段から、振幅領域の所定の下側限界値を入
力ｆ直から越えると出力信号が取り出されるようにした
車両用装置に関する。

この種の公知の装置では誤差値は基準又は零線を考慮す
ることなしにその都度正および負のピークの間において
のみ測定されているが、これは部分的に不適当な結果を
生ぜしめる。

零線、（考慮しない）の上側および下側に発生する誤差
は常に同じ評価を受け、個々の測定経路によっても誤差
曲線が零繕からどの方向に遠ざかるかという傾向を見出
すことはできない。

かかる傾向を見出すには常に多数の測定走行が必要であ
る。

本発明の目的は冒頭に述べたタイプの装置においてレー
ル誤差の方向および大きさを評価し、誤差の数並びに方
向および大きさを記録ないし記憶することを可能にする
ことにある。

本発明によればこの目的は冒頭に述べたタイプの装置に
おいて、アナライザにはそれぞれの振幅領域および極注
に対応する出力側が設けられており、該出力側からは少
なくとも３つの比較段の応動にしたがって出力信号が取
り出されるようにし、また前記出力側にはその信号出力
状態の記憶ないし蓄積のための記憶ないし蓄積装置が後
置接続されており、また該記憶ないし蓄積装置の出力側
が阻止回路を介してそれぞれの振幅領域と両極注にそれ
ぞれ別個に対応する計数器に接続されており、大きさの
点で上位の振幅領域の比較段がその出力信号を発生する
と、この出力信号によって制御されて該阻止回路は、下
位の振幅領域の比較段の蓄積装置の出力信号がこの蓄積
装置に後置接続されている計数器へ入力されるのを阻止
するようにし、前記阻止回路の阻止解除入力側が、所定
の基準電圧又は基準電圧領域に相応する入力電圧振幅の
発生を検出する装置に接続されており、該検出装置は、
入力電圧振幅が該所定の基準電圧または基準電圧領域か
ら外れると前記阻止回路の阻止作用を短時間解除するよ
うにしたことにより、解決されている。

上記の本発明の、請求範囲に規定したような特別な構成
により、レールの規定経過（状態）からの正および負の
領域にある、誤差ないし偏差の順次連続する最大値の大
きさを自動的に捕捉し蓄積し、それにより鉄道管理部に
より、車両の走行状態に重大な影響を与えるレール状態
の誤差ないし偏差について迅速に把握ないし測定できる
ようになると共に、正および負の領域内にある順次連続
する誤差ピーク値ないし振幅値を求めることができる。

而して、本発明の構或によりレール状態の解析をすれば
、正及び負領域内におけるそれぞれ同じ大きさの誤差振
幅、ならびに正及び負の領域内で直ぐ順次連続する同じ
大きさのレール誤差の頻度を捕捉できる。

さらに３つの比較段配置の場合、入力信号をその大きさ
に応じて３つの振幅領域のうちの１つに対応させ得るの
で、アナライザで解析される測定値の表示内容をさらに
増大ないし精細になし得る。

その場合第１の振幅領域においてはレール規定状態（位
置）からの、許容偏差範囲内にある誤差（偏差）に対応
する信号が、また、第２の振幅領域においては許容偏差
範囲を越えるが運転上の危険を生じさせない程度の誤差
（偏差）に対応する信号が、また、第３の振幅領域にお
いては運転上の危険を生じさせるような誤差（偏差）に
対応するような信号が記憶されかつそれぞれ正及び負の
信号に対して対応する別個の３つの計数器中にて蓄積さ
れるのである。

而してこれらの結果を用いて、直ぐひきつづいて著しい
レール誤差の補正ないしレール全体の保全のため場合に
より機械操作を行ない得る。

一方、公知技術の装置構或では、様々な振幅範囲におけ
る誤差頻度を検出しているにすぎず、誤差の方向（目標
値からの正、または負の偏差）についての情報は何ら得
られず、せいぜいレールの高さ方向でのレール状態の大
まかな評価をなし得る程度に過ぎないものであって、軌
間（輪距）誤差ならびにレールの側方位置誤差に関して
レールの状態を評価するには不充分なものである。

ところがまさにこの軌間（輪距）誤差とレール側方位置
誤差の２つのパラメータこそが、鉄道車両のダイナミッ
ク特注と運転安全比にとって、殊に益々上昇しつつある
路線区間最高速度に鑑み極めて重要性を有する。

例えば、軌間の狭まりが起こるとレールの規定位置に対
する波状の横方向ずれを惹き起こし、この波状の横方向
ずれは当該区間を通る列車のダイナミックな横方向力に
よってさらに増大される。

従って記録された測定結果から軌間誤差の頻度だけでな
く誤差の起る方向（軌間の狭まりが負の値、その拡がり
が正の値）を捕捉することが非常に重要である。

同じく殊にレールの、カーブにおける側方位置誤差の方
向を知ることも重要である。

なぜならばその誤差によってカーブの規定曲率半径に対
するレールの湾曲度が局所的に増大したり、小さくなっ
たりするからである。

その結果車両とレールとの間に働くダイナミックな横方
向力、例えば遠心力の著しい変化が生じる。

本発明の装置ではこのようなレール状態の誤差すなわち
レールの規定位置ないし状態からのずれ（偏差）の頻度
、大きさ、方向を検出し得るのであるから、本発明によ
り初めてレール状態の各種の面からの把握が精確に行な
われ著しい誤差ないし偏差に対する補正の必要性が明ら
かにされ得るのである。

レールの位置ずれである位置誤差は、正方向または負方
向へ突発的に次々に発生する。

これは高い周波数の測定値を生じさせる。

このレール位置誤差は、その値に応じて鉄道運営に対し
て危険であるため、記録して、所定値を上回る場合は補
正しなければならない。

低い周波数の測定値は、レールにおいて長い間隔で現わ
れる誤差に相応する。

これは鉄道運営に対しては危険ではない。

そのためはこの低い周波数の測定値を有するレールは、
規定位置にあるものとされる。

そのためフィルタ装置７が全体の誤差測定値から低い周
波数の信号成分を取り出してこの或分から０とはなｅな
い基準電圧ないし測定基準を形或する。

以下図面について本発明の実施例を詳細に説明するが、
勿論本発明はかかる実施例だけに限定されるものではな
い。

第１図の実施例では一つのエレメントに４つのストレン
ゲージ１，２，３，４が設けられ、これらはレールのパ
ラメータ（第４図ないし第６図参照）に依存して湾曲せ
しめられる。

４つのストレンゲージ１〜４はホイートストンブリッジ
として互いに接続され、その際図示のように直流電流が
このブリッジの２つの対角点に印加される。

エレメントのひずみに比例する出力はブリッジの別の２
つの対角点から増幅器５に導かれる。

増幅器５は導線６に正又は負の出力電圧を生ぜしめ、そ
の際この電圧の大きさはひずみの大きさに比例する。

電圧の極性はひずみの方向を示す。

導線６には抵抗８，９およびコンデンサ１０からなるフ
ィルタ回路７が接続される。

フィルタ回路７において時定数が出力電圧の急速な変化
と比較せしめられる。

この場合鉄道レールの解析にとっては時定数は約ｌ分の
オーダのものが好適である。

このようにフィルタ回路７により誤差値の高周波分が抑
制されるので、ろ波された出力は誤差値の低周波分のみ
に依存する。

フィルタ回路７に後置接続された増幅器１１は可変抵抗
１２により零入力に応じて零出力となるように構或され
ている。

導線６からの信号および増幅器１１からのろ波された出
力は３つの分圧器１３，１４．１５を有するアナライザ
に導かれる。

この場合これらの分圧器に固有の種々の値はそれぞれ３
つの誤差帯域の一つの値に一致する。

本発明によれば即ち導線６の信号ど増幅器１１のろ波さ
れた基準・出力電圧との偏差の大きさは６つの帯域の一
つにおいて検出しなければならない。

この６つの帯域のうち３つは基準・出力電圧より上に、
残りの３つはそれより下に設定される。

更に各帯域に生ずる偏差の数も検出される必要がある。

偏差が基準値より十分大きければ各分圧器は出力信号を
送出する。

何故ならば導線１６，１７，１８からは偏差と基準値と
の差に相応する電圧が取り出されるからである。

しかし基準値との偏差が極く小さければ分圧器から導線
１６，１７，１８には伺等の出力信号も生じない。

かかる偏差はむしろ解析目的にとって役に立たない領域
に生ずる（第２図参照）。

帯域１にピークを持つ（正又は負）偏差は導線１６に出
力を生ずる。

正又は負の帯域２にピークを持つ偏差は導線１６および
１７に出力を生ずる。

正又は負の帯域３にピークを持つ偏差は導線１６，１７
および１８に出力を生ずる。

このため導線１６は増幅器１９．２０の相異なる極性側
に接続され、導線１７は増幅器２１．２２の相異なる極
性側に、およば導繕１８は増幅器２３，２４の相異なる
極性側に接続される。

各増幅器１９〜２４の相異なる極比側にはそれぞれ増幅
器１１のろ波された出力電圧を印加される。

増幅器１９．２０は４つの単安定装置２５〜２８を有す
る論理回路を給電する。

更にそれぞれ正の帯域に対してはフリップフロップ２９
〜３１，ＮＡＮＤゲート３２〜３４，ＯＲゲート３５〜
３７および計数器３８〜４０が設けられる。

負の帯域に対してはそれぞれフリップフロップ４１〜４
３，ＮＡＮＤゲート４４〜４６，ＯＲゲート４７〜４９
および計数器５０〜５２が設けられる。

図示の論理回路の動作を以下に第２図に示した信号の解
析に基づき説明する。

図から明らかなようにこの信号の軌跡は、Ａにおける基
準電圧に相当する基準綿から始まり、Ｂで不感領域から
帯域１への移行線を横切り、Ｃで帯域１においてピーク
に達し、Ｄで無効領域への移行線を横切り、Ｅで不感領
域の低い値に達し、Ｆで再び帯域１に達し、Ｇで帯域１
から帯域２に切換わり、Ｈで帯域２においてピークに達
し、最後に■で不感領域に降下し、Ｊで基準値に達する
ようになっている。

信号がＡの所にあれば基準電圧との平衡が生じ、分圧器
１３〜１５には出力は生じない。

信号がＢを通過すると分圧器１３の正の出力が増幅器１
９の正極側を励振して、その出力を論理０の回路状態か
ら論理１の回路状態に切換える。

この出力はＮＡＮＤゲ゛一ト３２に導かれ、ＮＡＮＤゲ
゛ート３２はこの時点では論理Ｏの回路状態にある装置
２５の出力により阻止されている。

点Ｃで信号方向の切換が生じ、点Ｄでは導線１６の信号
は論理１の回路状態を増幅器１９の出力側に維持するの
に十分である。

この出力側が論理Ｏの回路状態になると、装置２５の出
力側は短時間論理Ｏの回路状態から論理１の回路状態に
上昇する。

この結果ＮＡＮＤゲート３２．３３および３４による信
号の遮断が解除され、フリップフロツプ２９，３０．３
１の出力側は計数器３８〜４０に接続されるようになる
。

しかしフリップフロツプ３０，３１は出力側に論理Ｏの
信号を有するので、計数器３９，４０は入力を受取らな
い。

フリツプフロツプ２９はその出力側に論理１を有し、こ
の信号は計数器３８に導かれる。

装置２５が論理Ｏの回路状態に戻ると装置２６の出力は
短時間論理１に上昇する。

この信号はフリップフロツプ２９〜３１のリセット信号
で、ＯＲゲート３５〜３７を介して導かれ、フリップフ
ロップの出力を論理Ｏに復帰せしめる。

フリツプフロツプは従って次の解析のための準備がなさ
れる。

点Ｅで信号は方向を変換し、点Ｆで導線１６の信号は増
幅器１９の出力を論理Ｏから論理１へ切換えるのに十分
になる。

点Ｇでは導線１７の信号は十分に大きく（この場合は正
）なるので、増幅器２１の正の出力側は論理Ｏから論理
１へ切換わる。

この信号はＮＡＮＤゲート３３に導かれ、ＮＡＮＤゲー
ト３３はこの時点で装置２５の論理Ｏの出力により阻止
される。

フリツプフロツプ３０の論理１の信号は同様にＯＲゲー
ト３５を介してフリップフロップ２９に対するリセット
信号となり、フリップフロップ２９の出力を論理Ｏに復
帰せしめる。

点Ｈで信号は方向転換し、点■で増幅器１９の出力は論
理Ｏの回路状態に復帰せしめられる。

装置２５の出力は短時間論理１に上昇するので、ＮＡＮ
Ｄゲート３２〜３４による信号の遮断が解除され、フリ
ップフロツプ２９〜３１の出力は計数器３８〜４０に伝
送される。

フリツプフロツプ２９および３１の出力は論理Ｏに留ま
るので、計数器３８および４０は入力を得ない。

フリツプフロップ３０の出力は論理１を示すので、この
信号は計数器３９に導かれる。

装置２５の出力が論理Ｏになると装置２６の出力は短時
間論理１に上昇する。

この信号はＯＲゲート３５〜３７を介して導かれるフリ
ップフロップ２９〜３１のためのリセット信号であるの
で、フリツプフロツプの出力は論理Ｏに復帰せしめられ
る。

帯域２から帯域３への信号の通過時にはフリップフロツ
プ３１の出力は論理１にセットされ、この信号はＯＲゲ
ート３６を介してフリップフロップ３０を論理Ｏに復帰
せしめる。

回路は信号が基準値に関し負になるときにも同様に動作
する。

この場合増幅器２０，２１，２２、装置２ ７ ， ２
８ ， ＮＡＮＤゲート４４〜４６，ＯＲゲート４７
〜４９および計数器５０〜５２が使用される。

前述のように、大きさの点で上位の振幅領域の比較段が
その出力信号を発生すると、この出力信号に制御されて
阻止回路は、下位の振幅領域の比較段の蓄積装置の出力
信号がこの蓄積装置に後置接続されている計数器へ入力
されるのを阻止する。

従って６つの帯域のそれぞれにおいて全ピークの独立し
た計数が達成され、この場合信号がピーク到達後不感領
域に復帰するときにその都度計数される。

ピークに続いて不感領域に到達前に一つ又は複数の帯域
における変化の計数が行われることはない。

信号比較が引続き各入力と低周波分のろ波された基準信
号の間で行われているので、誤差値の高い周波数分のみ
が解析されることになる。

第３図は第１図の論理回路の変形入力装置を示す。

この場合、入力装置以外の点では、第１図の実施例と同
じである。

この実施例では解析すべき変数から導出される機械運動
はポテンショメータのブリッジに設けられた可変抵抗５
３，５４，５５，５６にもたらされる。

カップリング機構により抵抗５４，５５は時計方向に、
抵抗５３，５６は反時計方向に回転できるようにされる
。

解析すべき変数に比例するブリッジの正又は負の出力は
導線５７，５８を介して差動増幅器５９に導かれる。

差動増幅器５９は可変抵抗６ｏにより零にセットするこ
とができる。

増幅器６０は導線６１，６２に正又は負の出力を生ぜし
め、この出力は解析すべき変数と共に変化せしめられる
。

変数が高い周波数分並びに低い周波数分を有する場合に
は、導線６１および６２の出力も両種の周波数を有する
。

これらの出力は誘導抵抗６３とキャパシタンス６４を有
するフィルタ回路に導かれる．このフィルタ回路では高
周波分の誤差信号除去され、低周波分の誤差信号のみが
通過せしめられるように規定されている。

これらの信号は増幅器６５に導かれ、導線６６には低周
波分のみに依存する基準出力が生ぜしめられる。

この基準出力は一方では増幅器１９〜２４に、他方では
６つの分圧器６７〜７２に導かれる。

この場合分圧器６７，６９，７１は導線６１のもう一つ
の入力を、分圧器６Ｂ，７０，７２は導線６２の別の入
力を得るようにされる。

分圧器は種種の値に調整することができ、導線６１又は
６２の入力信号と基準出力との差が設定値を超過すると
きには常に信号を従属する増幅器に送出する。

レール測定車に本発明装置を実際に適用した例を第４図
ないし第６図に示す。

図に示したようにレール測定車７３はレール７５上を走
行する車輪７４を有する。

レール側定車に取付けられた測定用小輪７６，７７．７
８はたとえば隆起（第４図）、軌間（第５図）、湾曲度
の大きさ（第６図）のようなレールのパラメータの偏差
の測定を行なう。

レール測定車７３には本発明装置が設けられており、こ
の場合少なくともテープ装置７９および自動記録計８０
が測定結果の確認のため設けられる。

第４図ないし第６図にアルファベットで示したレールの
設定位置からの偏差は第２図に示した点Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｈ
，Ｊに相当する。

この場合第４図には高さの偏差を測定する実施例が示さ
れており、これはポテンショメータ又はストレーンゲー
ジにより行われる。

第５図は第４図の概略平面図である。

ここでは小輪７８により軌間が測定されており、その際
車輪８１は図の上側のレールに、車輪８２は下側のレー
ルに押しつけられる。

両車輪の間隔はストレーンゲージ１，２を介して測定さ
れ、その出力は本発明装置の増幅器８３に導かれる。

第６図の実施例では小輪７７により湾曲度が測定される
。

この実施例でもストレーンゲージ１，２が設けられ、同
様にその出力は増幅器８３に導かれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を説明するための結繕図、第２
図は解析の対象となる典型的な入カ信号のダイアダラム
、第３図は異なる実施例における一部結線図、第４図な
いし第６一図はレール測定車の概略側面および平面図で
ある。 １〜４・・・・・・ストレーン’ｆ 一六 ５，１１，
１９〜２４・・・・・・増幅器、７・・・・・・フィル
タ回路、１３，１４，１５・・・・・・分圧器、２５〜
２８・・・・・・単安定回路、２９〜３１ ；４１〜４
３・・曲フリップフロップ、３２〜３４・・・・・・フ
リップフロップ、３２〜３４ ； ４４〜４６・・
・・・・ＮＡＮＤゲ゛一ト、３．５〜３７ ；４７〜４
９・・・・・・ＯＲゲート、 ３８〜４０；５０〜５２
・・・・・・計数器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車両のレールの、その規定状態（位置）からの実際
   状態（位置）の誤差ないしずれ（偏差）を検出する車両
   用装置であって、該装置は前記のずれをこれに比例する
   電気信号に変換するための装置を具備し、該変換装置の
   出力側が前記信号の振幅とａｈに対するアナライザの入
   力側に接続されており、該アナライザは比較段を有し該
   比較段から、振幅領域の所定の下側限界値を入力値が越
   えると出力信号が取り出されるようにした車両用装置に
   おいて、前記アナライザにはそれぞれの振幅領域および
   極注に対応する出力側が設けられており、該出力側から
   は少なくとも３つの比較段の応動にしたがって出力信号
   が取り出されるようにし、また前記出力側にはその信号
   出力状態の記憶ないし蓄積のための記憶ないし蓄積装置
   が後置接続されており、また該記憶ないし蓄積装置の出
   力側が阻止回路を介してそれぞれの振幅領域と両極性に
   それぞれ別個に対応する計数器に接続されており、大き
   さの点で上位の振幅領域の比較段がその出力信号を発生
   すると、該阻止回路はこの出力信号によって制御されて
   、下位の振幅領域の比較段の蓄積装置の出力信号がこの
   蓄積装置に後置接続されている計数器へ入力されるのを
   阻止するようにし、前記阻止回路の阻止解除入力側が、
   所定の基準電圧又は基準電圧領域に相応する入力電圧振
   幅の発生を検出する装置に接続されており、該検出装置
   は、入力電圧振幅が所定の基準電圧または基準電圧領域
   から外れると前記阻止回路の阻止作用を短時間解除する
   ようにしたことを特徴とするレールの規定位置と実際位
   置との偏差を検出するための車両用装置。