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JPS6344161B2 - - Google Patents
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JPS6344161B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6344161B2
JPS6344161B2 JP56059191A JP5919181A JPS6344161B2 JP S6344161 B2 JPS6344161 B2 JP S6344161B2 JP 56059191 A JP56059191 A JP 56059191A JP 5919181 A JP5919181 A JP 5919181A JP S6344161 B2 JPS6344161 B2 JP S6344161B2
Authority
JP
Japan
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rail
voltage
distance
comparator
displacement
Prior art date
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Expired
Application number
JP56059191A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57173701A (en
Inventor
Yasushi Shirota
Hiroshi Ito
Makio Kamya
Yukio Takino
Kanji Matsuhashi
Hiroshi Imaike
Kyohisa Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Railway Technical Research Institute
Shinkawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
Shinkawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6344161B2 publication Critical patent/JPS6344161B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/023Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は渦電流式軌道変位測定方法および装置
に関するものである。
鉄道軌道の軌間狂い等の測定は軌道の中心とレ
ール中心のづれを検知することによつてレール内
面間を測定するものであるが、これらの測定は通
常レール上を走行する検測車によつてなされるの
で、レールに非接触で測定することが望ましい。
一方、これらの測定情報は軌道の保守管理上、き
わめて重要なものであるので、高い信頼性が望ま
れている。
従来、これらの測定方法とては(1)ゲージスケー
ル等によつて直接測定する直接法、(2)光学式測定
法および(3)渦電流式測定法がある。(1)の直接法は
高精度な測定は可能であるが、この方法で全軌道
を測定することは実際上、不可能であり、又測定
に時間がかゝり過ぎる。
(2)の方法は軌道の計測面に塵埃、雨等が付着し
たり、又光線路の障害となる介在物があると精度
が極度に低下して不安定となり、光路に雪等の障
害物がある場合には機能を完全に失つてしまう。
特に、検測車の高速走行中起される風力で、雪等
がまき上げられることによつて起る光路の障害は
著しいものがある。(3)の渦電流式は、レールに検
知コイルを対向させ、検知コイルに共振電流であ
る高周波電流を流すことによつて生ずる高周波磁
束により、レール内に発生する渦電流によるコイ
ルのインダクタンス、渦電流損によるコイルの等
価損失が検知コイルとレール間の距離の関数であ
ることから、検知コイルのインピーダンスを測定
することによつて当該距離を検知するようにした
ものである。この方式は光学式に見られるような
障害は発生せず、構造が簡易で堅牢であるため、
比較的低価格で製造でき、かつ保守が経済的にで
きる等、多くの利点がある。
従来の渦電流式測定法は第1図および第2図に
示すごとき円形の検知コイル1,2か、第3図お
よび第4図に示すごとき長方形状の検知コイル
4,5を、レール3の長手方向中心線31を中心
として左右対称位置でレールと対向するように検
測車の車体下面に装着し、各検知コイルに共振電
流を流し、検知コイル1,2および4,5のそれ
ぞれのインピーダンスを直流電圧に変換し、検知
コイル1,2間もしくは4,5間の出力電圧の差
電圧レールの中心位置の変位量を測定する。
これらの従来方式の最大の欠点は、検測車の運
行の安全上から、1対の検知コイル1,2もしく
は4,5を含む幅は車輪の幅以内に規正されてい
るため、レール中心に対し、左右対称に配置され
る1対の検知コイルの大きさに制約を受け変位量
の測定距離が短かいものとなることが避けられな
いことである。検知コイルの距離検知能力は、単
にコイルの面積ではなく、有効磁束のパターンに
よつて定まるので、検知コイルを第1図、第2図
に示す円形のものから、第3図第4図に示す長方
形状として面積を増加させても、変位量の測定距
離を大とすることはできないばかりではなく、測
定距離の割に検知コイルの検知感度が増加するこ
とによつて測定車の走行中に生ずる上下振動又は
車輪の直径の変化等に対し、不必要に敏感に応答
して、レール変位量測定上の大きな障害となる。
本発明は、従来の渦電流式測定法に存する上述
のような問題点を解消するとともに、さらに進歩
した内容のこの種測定装置を提供しようとするも
のである。
本発明を第5図〜第10図に従つて詳細に説明
する。本発明においては検測車に装着する検知コ
イルとしては、第5図に示すような正三角形状の
コイル6,7を用いる。
正三角形状コイル6,7は、レール3が正常位
置に敷設されている場合、それぞれの一角がレー
ル3の長手方向中心線31と交叉するとともに、
当該中心線31に対し左右対称に所定間隔をへだ
ててレールに対向するように、かつ上記それぞれ
の一角に対向する辺の外側間の間隔がレール踏面
の巾より大であるように設定して測定車の長手方
向の両側下部に1対ずつ、計2対装着される。正
三角形状コイル6,7の、レール変位量に対する
感知特性は次の式で表わされる。
S=K1/√3l2 但しSはレール変位感度、Kは係数、lはレー
ル変位量である。
一方、磁界の強さは測定距離の二乗に反比例す
る。正三角形状のコイルは二乗項を含む特性を有
するので、従来方式と比し、レール変位量に対応
する出力電圧の高い直線性をうることができる。
上述した2つのことから、正三角形状状コイル
6,7を第5図のように配置した実施例によれば
従来方式と比し、レールの上下変位および左右変
位を、より大きい範囲で、しかも明確な直線性を
もつて検知可能である。すなわち、本発明者の実
験によれば、第1図〜第4図に示す従来方法にお
いてはレール踏面と検知コイルとのギヤツプが18
mm以内、レールの左右方向のスパーンが±20mm以
内程度の範囲でしか変位を検知できなかつた処、
上記実施例においてはギヤツプは30mm程度、スパ
ーンは±27mm程度の範囲迄明瞭に検知できること
が判明している。
第7図はその実験結果の一部を示すもので、a
は検知コイルとレール踏面間の距離が30mm、レー
ル中心位置の変位量が±30mmである場合における
三角形状コイル6,7の出力電圧とレール変位量
との関係を、bは検知コイルとレール踏面間距離
が18mm、レール中心位置の変位量が±20mmである
場合における長方形状コイルの出力電圧、cは円
形状コイルの出力電圧を示す。
一方、レール踏面と検知コイルとの距離が変化
すると、レール距離の検知感度が変化する。第8
図はレールの中心線を中心とする左右の変位出力
を示したもので、a,a′はレール踏面と検出コイ
ル間が基準距離である場合の変位出力をn,n′は
基準距離より大きい距離をへだてゝいる場合の変
位出力を、又m,m′は基準距離より小さい距離
をへだてゝいる場合の変位出力を示す。検出コイ
ルとレール踏面との距離が基準距離より大である
場合には検出コイルによるレール変位量の検出感
度は低下し、小である場合は検出感度は高くな
る。
又、検出コイルの出力電圧はレールの左右変位
量が同一であつて、検出コイルとレール踏面との
距離を一定にセツトしておいたとしても、車輪か
ら伝わる振動や、長期間後、車輪もしくはレール
の摩耗によつて変化する。
第9図はその一例を示したもので、aは基準距
離の場合の出力電圧を、gは基準距離より大であ
る場合、rは基準距離より小である場合の出力電
圧を示し、1対の検知コイルによるレールの左右
変位量が同一であつても、検出コイルとレール踏
面間の距離が変化することによつて出力電圧はこ
のように変化する。
しかして、本発明者は検出コイルとレール踏面
間の間隔は1対の検知コイルの変位出力電圧の和
に比例すること、しかも本発明においては正三角
形状の検出コイルを上述したように配置したもの
を用いるので、第8図にd,e,fとして示すご
とく直線性のある電圧で表わされることを見出し
た。第8図においてd=(n+n′)1/2、e=(a
+a′)1/2、f=(m+m′)1/2である。
従つて、本発明においては第8図におけるe以
外の、たとえばd又はfの信号を受けた時、それ
をe信号に補正演算し、変位電圧m,nを基準設
定特性aになるように補正することによつて、検
出コイルとレール踏面間の間隔が変化しても、当
該間隔を測定する別のセンサーを用いることな
く、レール中心の変位量を高精度、かつ安全巾で
連続的に測定可能である。
その補正演算機構の一例を第10図に示す。検
知コイル6,7に図示しない発振器から共振周波
数を流す。検知コイル6,7のインピーダンス
は、それぞれ増幅器8,9で増幅された後、変換
器8′,9′で直流電圧又は直流電流に変換され、
演算回路10に与えられる。当該演算回路10に
おいては、当該直流電圧の差電圧および平均電圧
を演算する。そして、当該平均電圧を、メモリを
有する比較器11に与える。上記比較器11にお
いては当該平均電圧とメモリに記憶されている基
準電圧eとを比較し、もし、その間に差がある時
は、その差電圧を演算回路に与えて上記平均電圧
を補償電圧として、上記差電圧を演算補正する。
本発明により、検知コイルとレール踏面間の距
離に変化があつても、それに影響を受けることな
く、従来方式と比し、広いスパーン間およびギヤ
ツプ間で、しかも正確にレール中心位置の検知が
可能となり軌道保守に資する効果はきわめて大で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の渦電流式レール変位測定用検出
コイルを示す平面図、第2図は第1図のA―A線
断面図、第3図は従来の他の検出コイルを示す平
面図、第4図は第3図のB―B線断面図、第5図
は本発明の実施例を示す平面図、第6図は第5図
のC―C線断面図、第7図は本発明にかゝる三角
形状検出コイルと従来の長方形状検出コイルおよ
び円形状検出コイルとの出力を比較するための線
図、第8図は本発明にかゝる三角形状検出コイル
によるレール中心の左右変位に相当する出力例お
よび、それとレール踏面と検出コイルとの間の距
離との関係を示す線図、第9図は第8図における
左右の変位出力の差を示す線図、第10図は本発
明による出力電圧補正機構の一例を示す回路図で
ある。 3…レール、6,7…検知コイル、31…レー
ル長手方向中心線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 2個の正三角形状の検知コイルを、その一角
    が、正常位置にあるレールの長手方向中心線と交
    叉するとともに、当該中心線に対し左右対称に所
    定間隔をへだててレールに対向するようにかつ、
    上記それぞれの一角に対向する辺の外側間の間隔
    がレール踏面の巾より大であるように設定して測
    定車の長手方向の両側下部に1対づつ、計2対装
    着し、上記各1対の検知コイルに共振周波数を流
    す発振器、上記各1対のそれぞれの検知コイルの
    出力インピーダンスを増幅器を介して直流電圧又
    は直流電流に変換する変換器、上記変換器から入
    力される、上記直流電圧の差電圧および平均電圧
    を演算する演算回路、基準電圧を記憶したメモリ
    を有する比較器を具え、上記比較器は上記演算回
    路から入力される平均電圧と自己が記憶する基準
    電圧とを比較して得た差電圧を上記演算回路に出
    力するように設定され、上記演算回路は上記比較
    器から入力された上記差電圧を、前記平均電圧を
    補償電圧として演算補正して、レールの中心位置
    の変位を測定するように設定されたことからなる
    渦電流式軌道変位測定装置。
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