TOP > 国内特許検索 > 慣性正矢法軌道狂い検測装置

慣性正矢法軌道狂い検測装置

国内特許コード P07A012010
整理番号 /NO30529
掲載日 2007年12月7日
出願番号 特願平11-242720
公開番号 特開2001-063570
登録番号 特許第3411861号
出願日 平成11年8月30日(1999.8.30)
公開日 平成13年3月13日(2001.3.13)
登録日 平成15年3月20日(2003.3.20)
発明者
  • 竹下 邦夫
  • 矢澤 英治
  • 高木 喜内
  • 佐藤 正男
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
発明の名称 慣性正矢法軌道狂い検測装置
従来技術、競合技術の概要 鉄道におけるレールの狂いには、左右方向の狂い(通り狂いとも言う)、上下方向の狂い(高低狂いとも言う)、左右レールの間隔の狂い(軌間狂いとも言う)、左右レールの高低差(水準狂いとも言う)および高低差が或る距離の間で変化する線路のねじれ(平面性狂いとも言う)がある。このうち、通り狂いと高低狂いについては、差分法の1つである10m弦正矢法が世界的に多く用いられて来た。この方法は図10に示すように、車両に10mの間隔を置いて車輪を設け、更にその中点に、レールの変位に応じて車体との距離が変化し得る車輪を設け、左側の車輪とレールとの接点と、右側の車輪とレールとの接点とを結んだ点線(これを弦と言いその長さを弦長と言う)を想定し、この点線と中央車輪がレールと接する点との間の距離(これを正矢と言う)を以て狂いとするものである。今車体から左側の車輪のレール接点までの距離をa、右側車輪のレール接点までの距離をc、中央の車輪のレール接点までの距離をbとすれば、軌道狂いは(a+c)/2-bで表される。この10m弦正矢法は、レールが正弦波状に狂っていると仮定した場合、その波長によって図11に示すような検測倍率を有する検測特性を有する。もし弦長が一般的にLmとすれば、図11の横軸の数字にL/10を掛けたものに読み替えればよい。このような特性を正矢法の特性と呼ぶ。この特性図の横軸を波長の逆数(空間周波数)の対数目盛とし、縦軸を検測倍率の20log 目盛にすると図12のようになる。もう1つの軌道狂いの検測手法として慣性測定法がある。これは、加速度を2回積分すると変位が計算できるという物理法測を利用して、軸箱や車体に取り付けた加速度計の出力から軌道狂いを計算する方法である。そしてこうして得られた軌道狂いデータに対し、従来から検測作業者が扱い馴れた正矢法(主として10m弦正矢法)の検測特性を持たせるべくフィルタ回路による処理を行っている。そしてこのような手法を慣性正矢法と呼んでいる。従来の慣性測定法の構成例その1としては、上下加速度計、左右加速度計、レール左右変位計等のすべての検出器を図13に示すように車輪軸箱に取り付けていた。また、構成例その2としては、図14に示すように、ジャイロ、上下加速度計、左右加速度計および上下変位計は車体に取り付け、別途に測定枠を設けて、測定枠にレール左右変位計を取り付けそれを左右の軸箱に渡すように取付けている。そのため車体-測定枠間の変位計を設けて軌道狂いの測定を行っている。
産業上の利用分野 本発明は、鉄道におけるレールの狂いを検測する技術の分野に属する。
特許請求の範囲 【請求項1】 以下の各手段を具備したことを特徴とする慣性正矢法軌道狂い検測装置。車上機器として(イ)下記の(a)ないし(g)の各検出器を具備し、車両の台車枠に取り付けられる検出器ユニット(a)左側レールとの左右変位を検出する左レール左右変位検出器(b)右側レールとの左右変位を検出する右レール左右変位検出器(c)左側レールとの上下変位を検出する左レール上下変位検出器(d)右側レールとの上下変位を検出する右レール上下変位検出器(e)左右加速度を検出する左右加速度計(f)上下加速度を検出する上下加速度計(g)左右の傾きを検出するジャイロスコープ(ロ)左レール左右変位検出器および右レール左右変位検出器から左右変位信号を受けて、レールの軌間狂いを算出する軌間狂い演算回路(ハ)左レール左右変位検出器および右レール左右変位検出器からの左右変位信号を受けて、軌間中心に対する検出器ユニット中心の左右変位を算出する検出器ユニット左右変位演算回路(ニ)ジャイロスコープからの左右傾き信号を受けて、前記検出器ユニット左右変位演算回路からの左右変位信号を傾き分だけ補正する第1の左右傾き補正回路(ホ)前記第1の左右傾き補正回路からの出力のうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第1のハイパスフィルタ回路(ヘ)ジャイロスコープからの左右傾き信号を受けて、左右加速度計からの左右加速度信号を傾き分だけ補正する第2の左右傾き補正回路(ト)前記第2の左右傾き補正回路からの左右加速度信号を、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ、時間積分を2回行って左右変位データとして出力する第1の積分フィルタ回路(チ)前記第1の積分フィルタ回路の出力と前記第1のハイパスフィルタ回路の出力を加算して左右狂いデータとして出力する第1の加算回路(リ)左レール上下変位検出器および右レール上下変位検出器から上下変位信号を受けて、左右レールの高低差を算出する左右レール高低差演算回路(ヌ)ジャイロスコープからの左右傾き信号を受けて、左右レール高低差演算回路からの左右レール高低差信号を傾き分だけ補正して左右高低差(水準狂い)データを出力する第2の加算回路(ル)左レール上下変位検出器および右レール上下変位検出器からの上下変位信号を受けて、軌間中心に対する検出器ユニット中心の上下変位を算出する検出器ユニット上下変位演算回路(オ)前記検出器ユニット上下変位演算回路からの出力のうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第2のハイパスフィルタ回路(ワ)上下加速度計からの上下加速度信号を、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ時間積分を2回行って上下変位データとして出力する第2の積分フィルタ回路(カ)前記第2の積分フィルタ回路の出力と前記第2のハイパスフィルタ回路の出力を加算して上下狂いデータとして出力する第3の加算回路(ヨ)車輪の回転と連動して走行速度情報を発生し、この速度情報を前記第1、第2のハイパスフィルタ回路および前記第1、第2の積分フィルタ回路へ送りそれらの周波数特性を空間周波数特性に変換する速度情報発生回路(タ)前記軌間狂い演算回路からの軌間狂いデータ、前記第1の加算回路からの左右狂いデータ、前記第2の加算回路からの左右高低差(水準狂い)データおよび前記第3の加算回路からの上下狂いデータをそれぞれディジタルデータに変換して可搬記憶媒体に格納する格納手段地上機器として(イ)可搬記憶媒体からデータを読み出す読出し手段(ロ)読み出された軌間狂いデータを受けて、正矢法の検測特性を持たせた軌間狂いデータを出力する第1の正矢フィルタ回路(ハ)読み出された左右狂いデータを受けて、前記第1の積分フィルタ回路および前記第1のハイパスフィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた左右狂いデータを出力する第1の正矢復元フィルタ回路(ニ)前記第1の正矢復元フィルタ回路の出力から前記第1の正矢フィルタ回路の出力の2分の1を減算して左レール通り狂いとして出力する第1の減算回路(ホ)前記第1の正矢復元フィルタ回路の出力に前記第1の正矢フィルタ回路の出力の2分の1を加算して右レール通り狂いとして出力する第4の加算回路(ヘ)読み出された左右高低差(水準狂い)データの任意に定めた走行位置におけるデータから予め定められた距離を走行した位置におけるデータを減じて平面性狂いデータとして出力する平面性狂い演算回路(ト)読み出された左右高低差(水準狂い)データを受けて、正矢法の検測特性を持たせた左右高低差データを出力する第2の正矢フィルタ回路(チ)読み出された上下狂いデータを受けて、前記第2の積分フィルタ回路および前記第2のハイパスフィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた上下狂いデータを出力する第2の正矢復元フィルタ回路(リ)前記第2の正矢復元フィルタ回路の出力から前記第2の正矢フィルタ回路の出力の2分の1を減算して左レール上下狂い(高低狂い)データとして出力する第2の減算回路(ヌ)前記第2の正矢復元フィルタ回路の出力に前記第2の正矢フィルタ回路の出力の2分の1を加算して右レール上下狂い(高低狂い)データとして出力する第5の加算回路
【請求項2】 以下の各手段を具備したことを特徴とする慣性正矢法軌道狂い検測装置。車上機器として(イ)下記の(a)ないし(g)の各検出器を具備し、車両の台車枠に取り付けられる検出器ユニット(a)左側レールとの左右変位を検出する左レール左右変位検出器(b)右側レールとの左右変位を検出する右レール左右変位検出器(c)左側レールとの上下変位を検出する左レール上下変位検出器(d)右側レールとの上下変位を検出する右レール上下変位検出器(e)左右加速度を検出する左右加速度計(f)左側の上下加速度を検出する左側上下加速度計(g)右側の上下加速度を検出する右側上下加速度計(ロ)左レール左右変位検出器および右レール左右変位検出器から左右変位信号を受けて、レールの軌間狂いを算出する軌間狂い演算回路(ハ)左レール左右変位検出器および右レール左右変位検出器からの左右変位信号を受けて、軌間中心に対する検出器ユニット中心の左右変位を算出する検出器ユニット左右変位演算回路(ニ)前記検出器ユニット左右変位演算回路からの左右変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第1のハイパスフィルタ回路(ホ)左右加速度計からの左右加速度信号を、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ時間積分を2回行って左右変位データとして出力する第1の積分フィルタ回路(ヘ)前記第1のハイパスフィルタ回路の出力と前記第1の積分フィルタ回路の出力を加算して左右狂いデータとして出力する第1の加算回路(ト)左側上下加速度計からの左側上下加速度信号を、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ、時間積分を2回行って左側上下変位データとして出力する第2の積分フィルタ回路(チ)左レール上下変位検出器からの左側上下変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第2のハイパスフィルタ回路(リ)前記第2の積分フィルタ回路の出力と前記第2のハイパスフィルタ回路の出力を加算して、左レールの上下狂い(高低狂い)データとして出力する第2の加算回路(ヌ)右側上下加速度計からの右側上下加速度信号を、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ時間積分を2回行って右側上下変位データとして出力する第3の積分フィルタ回路(ル)右レール上下変位検出器からの右側上下変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第3のハイパスフィルタ回路(オ)前記第3の積分フィルタ回路の出力と前記第3のハイパスフィルタ回路の出力を加算して右レールの上下狂い(高低狂い)データとして出力する第3の加算回路(ワ)車輪の回転と連動して走行速度情報を発生し、この速度情報を、前記第1ないし第3のハイパスフィルタ回路および前記第1ないし第3の積分フィルタ回路へ送り、それらの周波数特性を空間周波数特性に変換する速度情報発生回路(カ)前記軌間狂い演算回路からの軌間狂いデータ、前記第1の加算回路からの左右狂いデータ、前記第2の加算回路からの左レールの上下狂い(高低狂い)データおよび第3の加算回路からの右レールの上下狂い(高低狂い)データをそれぞれディジタルデータに変換して可搬記憶媒体に格納する格納手段地上機器として(イ)可搬記憶媒体からデータを読み出す読出し手段(ロ)読み出された軌間狂いデータを受けて、正矢法の検測特性を持たせた軌間狂いデータを出力する正矢フィルタ回路(ハ)読み出された左右狂いデータを受けて、前記第1の積分フィルタ回路および前記第1のハイパスフィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた左右狂いデータを出力する第1の正矢復元フィルタ回路(ニ)前記第1の正矢復元フィルタ回路の出力から前記正矢フィルタ回路の出力の2分の1を減算して左レールの通り狂いとして出力する第1の減算回路(ホ)前記第1の正矢復元フィルタ回路の出力に前記正矢フィルタ回路の出力の2分の1を加算して右レールの通り狂いとして出力する第4の加算回路(ヘ)読み出された左レールの上下狂い(高低狂い)データを受けて、前記第2の積分フィルタ回路および前記第2のハイパスフィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた左レール上下狂いデータを出力する第2の正矢復元フィルタ回路(ト)読み出された右レールの上下狂い(高低狂い)データを受けて、前記第3の積分フィルタ回路および前記第3のハイパスフィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた右レール上下狂いデータを出力する第3の正矢復元フィルタ回路(チ)読み出された左レールの上下狂いデータと右レールの上下狂いデータとの減算を行い左右高低差(水準狂い)データを出力する第2の減算回路(リ)前記第2の減算回路出力の左右高低差データを受けて、前記第2、第3の積分フィルタ回路および前記第2、第3のハイパスフィルタ回路の周波数特性で出力を抑制された相対的に低い周波数成分を強めて復元させて出力する復元フィルタ回路(ヌ)前記復元フィルタ回路からの左右高低差(水準狂い)データの任意に定めた走行位置におけるデータから予め定められた距離を走行した位置におけるデータを減じて平面性狂いデータとして出力する平面性狂い演算回路
【請求項3】 以下の各手段を具備したことを特徴とする慣性正矢法軌道狂い検測装置。(イ)下記の(a)ないし(g)の各検出器を具備し、車両の台車枠に取り付けられる検出器ユニット(a)左側レールとの左右変位を検出する左レール左右変位検出器(b)右側レールとの左右変位を検出する右レール左右変位検出器(c)左側レールとの上下変位を検出する左レール上下変位検出器(d)右側レールとの上下変位を検出する右レール上下変位検出器(e)左右加速度を検出する左右加速度計(f)上下加速度を検出する上下加速度計(g)左右の傾きを検出するジャイロスコープ(ロ)左レール左右変位検出器および右レール左右変位検出器から左右変位信号を受けて、レールの軌間狂いを算出する軌間狂い演算回路(ハ)ジャイロスコープからの左右傾き信号を受けて、左レール左右変位検出器からの左レール左右変位信号を傾き分だけ補正する第1の左右傾き補正回路(ニ)前記第1の左右傾き補正回路からの左レール左右変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第1のハイパスフィルタ回路(ホ)ジャイロスコープからの左右傾き信号を受けて、右レール左右変位検出器からの右レール左右変位信号を傾き分だけ補正する第2の左右傾き補正回路(ヘ)前記第2の左右傾き補正回路からの右レール左右変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第2のハイパスフィルタ回路(ト)ジャイロスコープからの左右傾き信号を受けて、左右加速度計からの左右加速度信号を傾き分だけ補正する第3の左右傾き補正回路(チ)前記第3の左右傾き補正回路からの左右加速度データを、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ、時間積分を2回行って左右変位データとして出力する第1の積分フィルタ回路(リ)前記第1のハイパスフィルタ回路からの左レール左右変位データと前記第1の積分フィルタ回路からの左右変位データを加算して左レール左右狂い(通り狂い)データとして出力する第1の加算回路(ヌ)前記第2のハイパスフィルタ回路からの右レール左右変位データと前記第1の積分フィルタ回路からの左右変位データを加算して右レール左右狂い(通り狂い)データとして出力する第2の加算回路(ル)上下加速度計からの上下加速度データを、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ時間積分を2回行って上下変位データとして出力する第2の積分フィルタ回路(オ)左レール上下変位検出器からの左レール上下変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第3のハイパスフィルタ回路(ワ)右レール上下変位検出器からの右レール上下変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第4のハイパスフィルタ回路(カ)前記第3のハイパスフィルタ回路からの左レール上下変位データと前記第2の積分フィルタ回路からの上下変位データを加算して左レールの上下狂い(高低狂い)データとして出力する第3の加算回路(ヨ)前記第4のハイパスフィルタ回路からの右レール上下変位データと前記第2の積分フィルタ回路からの上下変位データを加算して右レールの上下狂い(高低狂い)データとして出力する第4の加算回路(タ)車輪の回転と連動して走行速度情報を発生し、この速度情報を、前記第1ないし第4のハイパスフィルタ回路および前記第1、第2の積分フィルタ回路へ送り、それらの周波数特性を空間周波数特性に変換する速度情報発生回路(レ)左レール上下変位検出器および右レール上下変位検出器から上下変位信号を受けて左右レールの高低差を算出する左右レール高低差演算回路(ソ)ジャイロスコープからの左右傾き信号を受けて、前記左右高低差演算回路からの左右レール高低差信号を、傾き分だけ補正して左右高低差(水準狂い)データを出力する第5の加算回路(ツ)軌間狂い演算回路からの軌間狂いデータ、第1の加算回路からの左レール左右狂いデータ、第2の加算回路からの右レール左右狂いデータ、第3の加算回路からの左レール上下狂いデータ、第4の加算回路からの右レール上下狂いデータおよび第5の加算回路からの左右高低差データをそれぞれディジタルデータに変換し出力するA/D変換器(ネ)A/D変換された左レール左右狂いデータを受けて、前記第1のハイパスフィルタ回路および前記第1の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた左レール左右狂いデータを出力する第1の正矢復元フィルタ回路(ナ)A/D変換された右レール左右狂いデータを受けて、前記第2のハイパスフィルタ回路および前記第1の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた右レール左右狂いデータを出力する第2の正矢復元フィルタ回路(ラ)A/D変換された左レール上下狂いデータを受けて、前記第3のハイパスフィルタ回路および前記第2の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた左レール上下狂いデータを出力する第3の正矢復元フィルタ回路(ム)A/D変換された右レール上下狂いデータを受けて、前記第4のハイパスフィルタ回路および前記第2の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた右レール上下狂いデータを出力する第4の正矢復元フィルタ回路(ウ)A/D変換された左右高低差(水準狂い)データの任意に定めた走行位置におけるデータから予め定められた距離を走行した位置におけるデータを減じて平面性狂いデータとして出力する平面性狂い演算回路
【請求項4】 以下の各手段を具備したことを特徴とする慣性正矢法軌道狂い検測装置。(イ)下記の(a)ないし(g)の各検出器を具備し、車両の台車枠に取り付けられる検出器ユニット(a)左側レールとの左右変位を検出する左レール左右変位検出器(b)右側レールとの左右変位を検出する右レール左右変位検出器(c)左側レールとの上下変位を検出する左レール上下変位検出器(d)右側レールとの上下変位を検出する右レール上下変位検出器(e)左右加速度を検出する左右加速度計(f)左側の上下加速度を検出する左側上下加速度計(g)右側の上下加速度を検出する右側上下加速度計(ロ)左レール左右変位検出器および右レール左右変位検出器から左右変位信号を受けてレールの軌間狂いを算出する軌間狂い演算回路(ハ)左レール左右変位検出器からの左レール左右変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第1のハイパスフィルタ回路(ニ)右レール左右変位検出器からの右レール左右変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第2のハイパスフィルタ回路(ホ)左右加速度計からの左右加速度データを、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ時間積分を2回行って左右変位データとして出力する第1の積分フィルタ回路(ヘ)前記第1のハイパスフィルタ回路からの左レール左右変位データと前記第1の積分フィルタ回路からの左右変位データを加算して、左レール左右狂い(通り狂い)データとして出力する第1の加算回路(ト)前記第2のハイパスフィルタ回路からの右レール左右変位データと前記第1の積分フィルタ回路からの左右変位データを加算して右レール左右狂い(通り狂い)データとして出力する第2の加算回路(チ)左側上下加速度計からの左側上下加速度信号を、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ時間積分を2回行って左側上下変位データとして出力する第2の積分フィルタ回路(リ)左レール上下変位検出器からの左側上下変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第3のハイパスフィルタ回路(ヌ)前記第2の積分フィルタ回路の出力と前記第3のハイパスフィルタ回路の出力を加算して左レールの上下狂い(高低狂い)データとして出力する第3の加算回路(ル)右側上下加速度計からの右側上下加速度信号を、相対的に低い空間周波数成分を抑制しつつ時間積分を2回行って右側上下変位データとして出力する第3の積分フィルタ回路(オ)右レール上下変位検出器からの右側上下変位データのうち相対的に低い空間周波数成分の出力を抑制して出力する第4のハイパスフィルタ回路(ワ)前記第3の積分フィルタ回路の出力と前記第4のハイパスフィルタ回路の出力を加算して右レールの上下狂い(高低狂い)データとして出力する第4の加算回路(カ)車輪の回転と連動して走行速度情報を発生し、この速度情報を、前記第1ないし第4のハイパスフィルタ回路および第1ないし第3の積分フィルタ回路へ送り、それらの周波数特性を空間周波数特性に変換する速度情報発生回路(ヨ)軌間狂い演算回路からの軌間狂いデータ、第1の加算回路からの左レール左右狂いデータ、第2の加算回路からの右レール左右狂いデータ、第3の加算回路からの左レール上下狂いデータおよび第4の加算回路からの右レール上下狂いデータをそれぞれディジタルデータに変換して出力するA/D変換器(タ)前記第3の加算回路出力の左レール上下狂いデータと前記第4の加算回路出力の右レール上下狂いデータとの減算を行い左右高低差(水準狂い)データを出力する減算回路(レ)A/D変換された左レール左右狂いデータを受けて、前記第1のハイパスフィルタ回路および前記第1の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた左レール左右狂いデータを出力する第1の正矢復元フィルタ回路(ソ)A/D変換された右レール左右狂いデータを受けて、前記第2のハイパスフィルタ回路および前記第1の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた右レール左右狂いデータを出力する第2の正矢復元フィルタ回路(ツ)A/D変換された左レール上下狂いデータを受けて、前記第3のハイパスフィルタ回路および前記第2の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた左レール上下狂いデータを出力する第3の正矢復元フィルタ回路(ネ)A/D変換された右レール上下狂いデータを受けて、前記第4のハイパスフィルタ回路および前記第2の積分フィルタ回路の周波数特性と協働して正矢法の検測特性を持たせた右レール上下狂いデータを出力する第4の正矢復元フィルタ回路(ナ)前記減算回路からの左右高低差(水準狂い)データを受けて、前記第3、第4のハイパスフィルタ回路および第2、第3の積分フィルタ回路の周波数特性で出力を抑制された相対的に低い周波数成分を強めて復元させて出力する復元フィルタ回路(ラ)前記復元フィルタ回路からの左右高低差(水準狂い)データの任意に定めた走行位置におけるデータから予め定めた距離を走行した位置におけるデータを減じて平面性狂いデータとして出力する平面性狂い演算回路
産業区分
  • 鉄道
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close