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2軸レール変位検出器

国内特許コード P07A012003
整理番号 /NO30519
掲載日 2007年12月7日
出願番号 特願平11-217725
公開番号 特開2001-041705
登録番号 特許第3498015号
出願日 平成11年7月30日(1999.7.30)
公開日 平成13年2月16日(2001.2.16)
登録日 平成15年11月28日(2003.11.28)
発明者
  • 竹下 邦夫
  • 高木 喜内
  • 佐藤 正男
  • 矢澤 英治
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
発明の名称 2軸レール変位検出器
従来技術、競合技術の概要 従来の軌道検測装置に使用されてきたレール変位検出器は、光切断法を応用した光式検出器(例えば、文献1:特公昭55-12522号「光学式レール変位測定装置」)、電磁気特性を応用した渦電流式検出器(例えば、文献2:特公昭63-44161号「渦電流式軌道変位測定装置」)が実用に供されている。また、従来の軌道検測車においては検測作業のための要員が配置され、電源投入時の検測装置の初期設定作業はこの要員で行っていた。しかし、従来の検出器は、文献1の発明が属する技術分野において、「本発明は、軌道検測車において、通り狂いおよび軌間狂いを測定するために用いられる光学式レール変位測定装置に関する。」と記述されていることからも明らかなように、レールの左右方向の変位検出を目的としており、このことは検測車のばね下に設置されることを前提としている。すなわち、これらの変位検出器とレールとの高さはほぼ一定もしくは狭い検出範囲内との前提のもとに実用に供されており、変位検出器とレールとの高さ方向の距離が車体動揺により大幅に変化するばね上に設置するためには、この大幅な車体動揺をキャンセルできる他の方法によることが必要で、そのままでのばね上での使用は使用可能範囲の条件からできないという欠点があった。また、光式検出器および渦電流式検出器は、レールとの相対距離を直接測定するもので車上搭載の使用環境に対応するためには大きな測定範囲(左右方向300mm)をカバーすることが必要で機器の大きさは大きくならざるを得ない問題があった。さらに、光式検出器ではレールの測定基準点のデータを抽出することが必要であり、渦電流式検出器ではレール近傍の金物の影響を受けるために補正が必要であり、このデータ抽出および補正は測定誤差を生じる原因の一つとして測定精度向上の観点から問題であった。一方、従来の検測車の検測作業には検測要員が配置されていたが、営業車等への検測装置搭載を想定した場合には検測要員の配置は困難となる。
産業上の利用分野 本発明は、走行する車両からレールの左右方向と上下方向の位置を検出し、左右方向の高低狂い、上下方向の通り狂い等の軌道狂いを測定結果として出力する車上搭載の軌道検測装置に使用するレール変位検出器で、かつ無人運転の検測装置に組込可能なレール変位検出器に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 レール上を走行する車両に搭載される軌道検出装置に使用される、当該レールの左右方向および上下方向の変位を検出する2軸レール変位検出器において、レールの斜め上方近傍箇所に配設された、前記レールの内軌側側面の所定位置に定められている左右用測定基準点との相対距離を測定する左右用光式距離センサと、前記レールの上方近傍箇所に配設された、前記レールの頭頂面中央に定められている上下用測定基準点との相対距離を測定する上下用光式距離センサと、前記レールの所要角度上方箇所に配設された左右用回転ミラーであって、前記左右用光式距離センサから出た測定光が当該左右用回転ミラーで方向転換して前記レールの内軌側側面に至り、当該内軌側側面での反射光が当該左右用回転ミラーを介して前記左右用光距離センサに入射するように、回転軸取付角度を調整された左右用回転ミラーと、前記レールの上方箇所に配設された上下用回転ミラーであって、前記上下用光式距離センサから出た測定光が当該上下用回転ミラーで方向転換して前記レール頭頂面に至り、当該頭頂面での反射光が当該上下用回転ミラーを介して前記上下用光式距離センサに入射するように、回転軸取付角度を調整された上下用回転ミラーと、前記左右用回転ミラーを回転せしめる左右用サーボモータと、前記左右用回転ミラーの回転角を検出する左右用角度検出器と、前記上下用回転ミラーを回転せしめる上下用サーボモータと、前記上下用回転ミラーの回転角を検出する上下用角度検出器と、前記左右用光式距離センサにより測定された前記レールの内軌側側面と前記左右用回転ミラーとの間の距離測定値:L1、前記上下用光式距離センサにより測定された前記レール頭頂面と前記上下用回転ミラーとの間の距離測定値:L2、および前記左右用回転ミラーと前記上下用回転ミラーとの間の距離に比例した一定値L3の3つの値から、前記左右用回転ミラーの位置の、前記所要角度からの偏角:α、および前記上下用回転ミラーの位置の、前記レールの上方向からの偏角:βを計算し、前記計算した偏角:αと前記左右用角度検出器により検出された検出角度とを照査しつつ、前記左右用回転ミラーの回転制御を前記左右用サーボモータに行わせるとともに、前記計算した偏角:βと前記上下用角度検出器により検出された検出角度とを照査しつつ、前記上下用回転ミラーの回転制御を前記上下用サーボモータに行わせることで、前記レールの位置が左右および上下方向に相対移動した場合であっても、前記左右用測定基準点が前記左右用光式距離センサの測定点となり、前記上下用測定基準点が前記上下用光式距離センサの測定点となるよう前記レールを追尾せしめるとともに、更に、所定の測定間隔毎に、前記距離計測値:L1、前記距離計側値:L2、および前記一定値L3の3つの値から、前記左右用測定基準点および前記上下用測定基準点の位置を算出し、算出結果を、前記レールの左右方向および上下方向のレール変位として出力する制御演算回路と、を備えることを特徴とする2軸レール変位検出器。
【請求項2】 前記所要角度が45度であることを特徴とする請求項1記載の2軸レール変位検出器。
【請求項3】 前記左右用測定基準点は、前記レールの内軌側側面の、当該レールの頭頂面から14mm下がった位置に定められていることを特徴とする請求項1又は2記載のレール変位検出器。
【請求項4】 前記制御演算回路は、当該レール変位検出器の電源が投入された際に、前記上下用サーボモータに所定の振れ角範囲のスキャンを行わせ、当該スキャンによる前記上下用光式センサの距離測定値:L2が最小である時の前記上下用角度検出器により検出された角度値:γに基づいて、前記上下用サーボモータに前記上下用回転ミラーの回転制御を行わせるとともに、前記角度検出値:γ、および前記距離測定値:L2に基づいて、前記左右用回転ミラーの位置の、前記所要角度からの偏角:γを算出し、当該算出した偏角:γに基づいて、前記左右用サーボモータに前記左右用回転ミラーの回転制御を行わせた後に、前記レールの追尾を行う、ことを特徴とする請求項1、2又は3記載の2軸レール変位検出器。
産業区分
  • 測定
  • 鉄道
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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