JPH0525055B2 - - Google Patents

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JPH0525055B2
JPH0525055B2 JP24280385A JP24280385A JPH0525055B2 JP H0525055 B2 JPH0525055 B2 JP H0525055B2 JP 24280385 A JP24280385 A JP 24280385A JP 24280385 A JP24280385 A JP 24280385A JP H0525055 B2 JPH0525055 B2 JP H0525055B2
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JP
Japan
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rail
axial force
measured
strain gauge
measure
Prior art date
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Application number
JP24280385A
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Japanese (ja)
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JPS62103533A (en
Inventor
Akio Shiotani
Asaji Sekine
Kakutaro Wada
Toshiaki Iizuka
Shojiro Inoe
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Railway Technical Research Institute
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Publication date
Application filed by Railway Technical Research Institute, Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical Railway Technical Research Institute
Priority to JP24280385A priority Critical patent/JPS62103533A/en
Publication of JPS62103533A publication Critical patent/JPS62103533A/en
Publication of JPH0525055B2 publication Critical patent/JPH0525055B2/ja
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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 本発明は、レール軸力装置に関し、より詳細に
は、敷設レールの主要地点のレール軸力を測定し
て、座屈を予知することによつてレール上を走行
する列車の安全運行確保に役立たせることができ
るレール軸力測定装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] (a) Technical Field The present invention relates to a rail axial force device, and more specifically, the present invention relates to a rail axial force device that measures the rail axial force at main points of a laid rail and predicts buckling. The present invention relates to a rail axial force measuring device that can be useful for ensuring the safe operation of trains running on rails.

(b) 従来技術 通常、定尺レール(長さ25m)の軌道区間で
は、レール継目部分に遊間を設け、夏期の高温時
のレールの伸びを吸収している。また、定尺レー
ルを現場で溶接することによつて作られたロング
レール(長さ1.5Km)の軌道区間では、レールの
両端が伸縮継目で連結されているため、両端部分
の約200mは伸縮できるが、中間部分では枕木、
バラストなどの道床抵抗によつて拘束されている
ため、夏期の高温時にはレールに圧縮の軸力を生
じ、冬期には引張の軸力を生ずる。また、この軸
力は、中間部を通して均一ではない。軸力で特に
問題となるのは圧縮の軸力である。レールの温度
上昇が過大となると、軸力は横方向道床抵抗に打
ち勝つてレールは座屈を生ずる。また、座屈を生
じない状態であつても軸力がたまつていると、列
車が通過するときの車輪の衝撃が引金となつてレ
ールは座屈するに到る。レールが座屈を生ずると
座屈部分が急に曲げられるために列車は脱線して
大事故となる。
(b) Conventional technology Normally, in the track sections of fixed-length rails (25 m in length), gaps are provided at the rail joints to absorb the elongation of the rails during high temperatures in the summer. In addition, in the track section of the long rail (1.5 km long) made by welding fixed length rails on site, both ends of the rail are connected with expansion joints, so the approximately 200 m of both ends are expandable and contractible. Yes, but there are sleepers in the middle part,
Because the rails are restrained by track bed resistance such as ballast, compressive axial force is generated on the rails during high temperatures in the summer, and tensile axial force is generated in the winter. Also, this axial force is not uniform throughout the intermediate portion. The axial force of compression is particularly problematic. If the temperature of the rail increases too much, the axial force will overcome the lateral bed resistance and the rail will buckle. Furthermore, even in a state where buckling does not occur, if axial force is accumulated, the impact of the wheels when a train passes becomes a trigger, causing the rail to buckle. When the rail buckles, the buckled part bends suddenly, causing the train to derail and cause a major accident.

従つて、レールが座屈を生じない前にレールに
発生している軸力を測定することができれば、軸
力の大きさによつて適宜対応処理を行なうことが
できるため、列車の安全運行に寄与することがで
きる。
Therefore, if it is possible to measure the axial force generated on the rail before the rail buckles, appropriate countermeasures can be taken depending on the magnitude of the axial force, which will improve the safe operation of trains. can contribute.

従来のレール軸力測定装置としては、主として
次のような3種がある。
There are mainly three types of conventional rail axial force measuring devices as follows.

(1) レールの磁気異方性を測定して異方性の度合
いから軸力を測定する(特開昭60−17330号公
報参照)。
(1) Measure the magnetic anisotropy of the rail and measure the axial force from the degree of anisotropy (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 17330/1983).

(2) レール軸力が作用する方向に平行な方向およ
びこれと直交する方向に振動する超音波横波を
レール頭頂部から底部に向けて同時に投射し、
頭頂面にもどつて来た両反射波の位相差または
時間差を計つて軸力を測定する(特開昭58−
5625号公報参照)。
(2) Simultaneously project ultrasonic transverse waves vibrating in directions parallel to and orthogonal to the direction in which the rail axial force is applied from the top of the rail head toward the bottom;
The axial force is measured by measuring the phase difference or time difference between the two reflected waves that have returned to the top of the head.
(See Publication No. 5625).

(3) レール腹部に一定間隔のマークをケガクか、
あるいは一定間隔をおいてピンを植設し、レー
ル温度を測定して無軸力状態と軸力発生状態に
おける2点間の距離の差から軸力を測定する
(特開昭59−196449号公報参照)。
(3) Mark marks at regular intervals on the abdomen of the rail.
Alternatively, pins are installed at regular intervals, the rail temperature is measured, and the axial force is measured from the difference in the distance between the two points in the no-axial force state and in the axial force generation state (Japanese Patent Application Laid-Open No. 196449-1982) reference).

しかしながら、上述の(1)、(2)の方法は、レー
ルの材質と残留応力および、レール表面とセン
サとの間の接触の仕方が測定値に影響するとい
う問題がある。そして、上述の(3)の方法はマー
ク間距離を測定する手段によつては精度が低く
なり測定値が正確でないという問題がある。さ
らに、(1)、(2)、(3)いずれの方法もレール軸力を
測定するためには線路内に立ち入らなければな
らないので測定作業に危険を伴ない、安全性の
点で問題がある。
However, methods (1) and (2) described above have a problem in that the material of the rail, the residual stress, and the way of contact between the rail surface and the sensor affect the measured value. The above-mentioned method (3) has a problem that depending on the means for measuring the distance between marks, the accuracy may be low and the measured value may not be accurate. Furthermore, in all methods (1), (2), and (3), it is necessary to enter the track in order to measure the rail axial force, making the measurement work dangerous and causing safety problems. .

(c) 目的 本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、
その目的は、構成が簡単で設置も容易であり、複
数個所のレール軸力の測定が長期間に亘つて安定
的に正確に且つ自動的に行なえると共に、その測
定作業に危険を伴わないレール軸力測定装置を提
供することにある。
(c) Purpose The present invention was made in view of the above circumstances, and
The purpose is to create a rail system that is simple in configuration and easy to install, allows for stable, accurate, and automatic measurement of rail axial force at multiple locations over a long period of time, and does not involve any danger in the measurement process. An object of the present invention is to provide an axial force measuring device.

(d) 構成 本発明は、上述の目的を達成するため、敷設さ
れたレールの長軸方向に作用する軸力を測定でき
るように上記レールの中立軸に沿つて添着されそ
の表面に防湿処理が施された上、保護用のプロテ
クタを用いて上記レールに固定された複数個のひ
ずみゲージ素子でホイートストンブリツジを構成
してなる軸力検出部と、広範囲の敷設レールの複
数個所に設けられた複数の上記軸力検出部の配置
位置番号と当該レールの無軸力状態における上記
ブリツジ回路の不平衡出力ipと軸力感度係数Kを
それぞれ記憶する記憶手段と、当該レールの軸力
発生状態における上記ブリツジ回路の不平衡出力
ifを受け、そのときに当該レールに生じる軸力F
を、 F=(ip−if)/K なる演算式により算出する演算手段と、を具備す
ることを特徴としたものである。
(d) Structure In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rail that is attached along the neutral axis of the rail and whose surface is subjected to moisture-proofing treatment so that the axial force acting in the long axis direction of the installed rail can be measured. In addition, there is an axial force detection section consisting of a Wheatstone bridge made up of multiple strain gauge elements fixed to the rail using a protective protector, and an axial force detection section that is installed at multiple locations on a wide range of laid rails. Storage means for respectively storing the arrangement position numbers of the plurality of axial force detection units, the unbalanced output i p of the bridge circuit in the non-axial force state of the rail, and the axial force sensitivity coefficient K, and the axial force generation state of the rail. The unbalanced output of the above bridge circuit at
i f , and the axial force F generated on the rail at that time
The present invention is characterized by comprising a calculation means for calculating the following using the calculation formula: F=( ip -if)/ K .

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

本実施例のレール軸力測定装置は、第1図に示
すようにひずみがゲージ素子よりなるブリツジ素
子10,20、30、40でホイートストンブリ
ツジ構成される軸力検出部100の出力端が、結
合部50を形成するコネクタ51を介してデイジ
タル処理器53のコネクタ52に接続されるよう
になつている。このコネクタ52には、軸力検出
部100の出力の接続と、デイジタル処理器53
に設けられた電源59の接続がなされるようにな
つている。そして、コネクタ51,52を介して
入力される不平衡出力信号が増幅部54に入力さ
れるようになつている。この増幅部54の出力端
は、A/D変換器55を介して記憶手段であるメ
モリー56の入力端に接続され、同メモリー56
の出力端は、上記軸力検出部100の出力の不平
衡出力を受けたときに、無軸力状態における上記
軸力検出部100の不平衡出力から軸力発生状態
における不平衡出力を減算および定数除算する演
算手段を有する演算表示器57に接続されてい
る。尚、符号58は、A/D変換器55とメモリ
ー56を制御するための制御器である。また、上
記軸力検出部100を構成するひずみゲージ対
2,3は、第3図および第4図に示すように被測
定レール1の腹部両側の中立軸N,Aおよび高さ
方向軸に沿つて接着され、その表面に防湿処理が
施された上、保護用のプロテクタ4,5を用い
て、被測定レール1の下面に密接される保持板6
と固定部材7,8によつて被測定レール1に固定
されている。
In the rail axial force measuring device of this embodiment, as shown in FIG. It is designed to be connected to a connector 52 of a digital processor 53 via a connector 51 forming a coupling portion 50 . This connector 52 is connected to the output of the axial force detection section 100 and the digital processor 53.
A power source 59 provided in the power source 59 is connected to the power source 59 . Unbalanced output signals inputted via the connectors 51 and 52 are inputted to the amplifying section 54. The output terminal of this amplifying section 54 is connected to the input terminal of a memory 56 which is a storage means via an A/D converter 55.
When receiving the unbalanced output of the axial force detection section 100, the output end subtracts the unbalanced output in the axial force generation state from the unbalanced output of the axial force detection section 100 in the no axial force state. It is connected to a calculation display 57 having calculation means for constant division. Note that reference numeral 58 is a controller for controlling the A/D converter 55 and the memory 56. The strain gauge pair 2 and 3 constituting the axial force detection section 100 are arranged along the neutral axes N and A on both sides of the abdomen of the rail to be measured 1 and the height direction axis, as shown in FIGS. 3 and 4. A holding plate 6 is attached to the underside of the rail 1 to be measured, and its surface is subjected to moisture-proofing treatment.
and is fixed to the rail 1 to be measured by fixing members 7 and 8.

このひずみゲージ対2,3よりなるブリツジ素
子10,20,30,40を四辺として、長軸方
向に引張力が加わつたとき正に、圧縮力が加わつ
たときには負の指示をそれぞれ示すようにホイー
トストンブリツジを構成する。
With the bridge elements 10, 20, 30, and 40 made up of the strain gauge pairs 2 and 3 as four sides, the Wheatstone is placed so that it indicates a positive indication when a tensile force is applied in the longitudinal direction, and a negative indication when a compressive force is applied. Configure the bridge.

レール敷設もしくは設定替え直後にひずみゲー
ジ対2,3を接着すれば、レール軸力は零と見做
されるので、先ずこの時点における軸力検出部1
00の不平衡出力の値を測定しipを得る。このip
を当該測定点のレールの無軸力時の値とする。
If the strain gauge pair 2 and 3 are bonded immediately after rail installation or setting change, the rail axial force is considered to be zero, so first, the axial force detection unit 1 at this point is
Measure the value of the unbalanced output of 00 to obtain i p . This i p
Let be the value of the non-axial force of the rail at the relevant measurement point.

次に被測定レール1の温度が高められて軸力が
発生していると予想される時に再び当該測定点の
不平衡出力の値を測定すると、軸力が作用してい
るためにipより少ない値が得られる。これをif
する。ここで、ipとifとの差は、レール軸力に比
例した値である。
Next, when the temperature of the rail 1 to be measured is raised and axial force is expected to be generated, when the value of the unbalanced output at the measurement point is measured again, the value of the unbalanced output at the measurement point is measured. You will get a smaller value. Let this be if . Here, the difference between i p and i f is a value proportional to the rail axial force.

通常の応力測定では、被測定材が外力によつて
ひずみを生ずるのでこのひずみ量を計つて応力測
定を行なうのであるが、温度上昇によつて生ずる
レールの軸力は外力によるひずみでなく、内部か
らの熱ひずみである。この熱ひずみは、レールが
温度上昇によつて伸びているものを外力によつて
温度上昇の前の寸法にもどされたものであるか
ら、通常の応力測定と同じ手段によつて測定でき
る。さらに、単位軸力に対する不平衡出力の値の
変化即ち軸力感度係数Kは、通常の応力感度と同
様にして求めることができる。従つて、軸力は、
任意時点に於ける軸力零における不平衡の値ip
軸力発生時の不平衡の値ifとの差を軸力感度係数
Kで除すことによつて、求められる。即ち、軸力
Fは F=(ip−if)/K として求めることができる。
In normal stress measurement, the material to be measured is strained by external force, so the amount of strain is measured to measure stress.However, the axial force of the rail caused by temperature rise is not due to external force, but internal strain. The thermal strain from This thermal strain can be measured by the same means as normal stress measurement, since the rail has been stretched due to the temperature rise, but is returned to the dimensions before the temperature rise by an external force. Furthermore, the change in the value of the unbalanced output with respect to a unit axial force, that is, the axial force sensitivity coefficient K, can be determined in the same manner as normal stress sensitivity. Therefore, the axial force is
It is obtained by dividing the difference between the unbalance value i p when the axial force is zero at any point in time and the unbalance value i f when the axial force is generated, by the axial force sensitivity coefficient K. That is, the axial force F can be determined as F=( ip -if)/ K .

第1図示の実施例では、軸力検出センサとして
の軸力検出部の不平衡出力を一定感度の増幅器を
通した後デイジタル処理器で演算して軸力Fを求
め、これを表示するようにしている。
In the embodiment shown in the first figure, the unbalanced output of the axial force detection section as an axial force detection sensor is passed through an amplifier with a constant sensitivity and then calculated by a digital processor to obtain the axial force F, which is displayed. ing.

また、敷設された被測定レール1の広範囲に亘
る要所要所にはそれぞれ接着されたひずみゲージ
対2,3でホイートストンブリツジを構成した検
出部100がそれぞれ設けられていて、このそれ
ぞれには延長ケーブル等を介してコネクタ51が
接続され、同コネクタ51は、列車通過によつて
測定作業に危険を及ぼさない軌道敷の近くの鉄柱
等まで延長して固定されている。
In addition, detecting sections 100 configured as Wheatstone bridges by bonded strain gauge pairs 2 and 3 are installed at important points over a wide range of the installed rail 1 to be measured, and each of these sections has an extension. A connector 51 is connected via a cable or the like, and the connector 51 is extended and fixed to a steel pole or the like near the track bed where passing trains do not pose a danger to the measurement work.

このように構成された本実施例において、先
ず、軸力検出部100を被測定レール1に設置し
て、コネクタ51をデイジタル処理器53のコネ
クタ52に結合させる。すると、軸力検出部10
0の無軸力状態(初期状態)の不平衡出力が増幅
器54によつて増幅された後A/D変換器55に
よつてデイジタル値に変換されメモリー56に格
納される。このとき、制御器58に設けられたキ
ーボード(図示せず)で入力された被測定レール
1における軸力検出部100の配置位置番号デー
タもA/D変換器55の出力と共にメモリー56
に格納される。さらに上述の軸力感度係数Kも同
様にメモリー56に格納される。そして、このよ
うな操作を被測定レール1の広範囲に亘る要所要
所に設けられた軸力検出部100について行なう
ことによつて、いわゆる初期設定を行なうことが
できる。
In this embodiment configured in this manner, first, the axial force detection section 100 is installed on the rail 1 to be measured, and the connector 51 is coupled to the connector 52 of the digital processor 53. Then, the axial force detection section 10
The unbalanced output in the non-axial force state (initial state) of 0 is amplified by the amplifier 54 and then converted into a digital value by the A/D converter 55 and stored in the memory 56. At this time, the arrangement position number data of the axial force detection section 100 on the rail to be measured 1 inputted using a keyboard (not shown) provided in the controller 58 is also stored in the memory 56 along with the output of the A/D converter 55.
is stored in Furthermore, the above-mentioned axial force sensitivity coefficient K is similarly stored in the memory 56. By performing such an operation on the axial force detecting sections 100 provided at important points over a wide range of the rail 1 to be measured, so-called initial setting can be performed.

一方、任意時点で被測定レール1のレール軸力
を測定する場合には、同被測定レール1に設けら
れた軸力検出部100、延長ケーブル等を介して
接続されたコネクタ51を、デイジタル処理器5
3のコネクタ52に再度結合させ、制御器58の
キーボードによつて被測定レール1の軸力検出部
配置番号を入力する。すると、無軸力時の不平衡
値ipから現在の不平衡値ifが減算され軸力感度係
数Kで除した値が演算表示部57にデイジタル数
値で表示される。
On the other hand, when measuring the rail axial force of the rail 1 to be measured at an arbitrary point in time, the axial force detection section 100 provided on the rail 1 to be measured and the connector 51 connected via an extension cable etc. are digitally processed. Vessel 5
3, and input the axial force detection unit arrangement number of the rail 1 to be measured using the keyboard of the controller 58. Then, the current unbalance value i f is subtracted from the unbalance value i p when there is no axial force, and the value divided by the axial force sensitivity coefficient K is displayed as a digital value on the calculation display section 57.

第2図は、本発明を実施して得た50Nレールで
の試験結果の一例である。横軸は被測定レール1
の温度で、縦軸は軸力を示し、レール温度が20℃
から72℃まで上昇する時に無軸力20℃での不平衡
の値ipと以後の各温度における不平衡の値ifの値
から得られたものである。ここで、軸力感度係数
Kは実測によつて得た値20×10-6/tonfを適用し
た。第2図に示されているレール軸力の値は、一
般的に用いられている計算式で、軸力Fを F=E・β・S・△t から計算すると50Nレールでは温度上昇1℃当り
約1.5tonfとなる。従つて温度上昇50℃に対して
軸力は約75tonfとなつて第2図に示す結果と一致
する。上式でEはヤング率(2.1×106Kg/cm2)、
βはレールの線膨張係数(11×106)、Sはレール
の断面積(50Nレールでは64cm2)、△tは、レー
ルの温度上昇である。
FIG. 2 is an example of test results on a 50N rail obtained by implementing the present invention. The horizontal axis is the rail to be measured 1
At a temperature of , the vertical axis shows the axial force, and the rail temperature is 20℃
It was obtained from the unbalance value i p at the non-axial force of 20 °C and the unbalance value i f at each subsequent temperature when increasing from 72 °C to 72 °C. Here, as the axial force sensitivity coefficient K, a value of 20×10 −6 /tonf obtained through actual measurement was applied. The value of the rail axial force shown in Figure 2 is a commonly used calculation formula, and when the axial force F is calculated from F=E・β・S・△t, the temperature rises by 1°C for a 50N rail. Approximately 1.5 tonf per unit. Therefore, for a temperature increase of 50°C, the axial force is approximately 75 tonf, which is consistent with the results shown in FIG. In the above formula, E is Young's modulus (2.1×10 6 Kg/cm 2 ),
β is the coefficient of linear expansion of the rail (11×10 6 ), S is the cross-sectional area of the rail (64 cm 2 for a 50N rail), and Δt is the temperature rise of the rail.

上述の実施例における軸力検出部のひずみゲー
ジ素子に自己温度補償形のものを用いれば、ひず
みゲージ素子の温度ドリフトを非常に小さくする
ことができるので、極めて精度のよいレール軸力
測定が可能である。
If a self-temperature compensation type strain gauge element is used in the axial force detection section in the above embodiment, the temperature drift of the strain gauge element can be made extremely small, making it possible to measure rail axial force with extremely high accuracy. It is.

なお、本発明は、上述の実施例に限定されるこ
となく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形
実施することが可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.

また、上記実施例における軸力検出部100
は、四辺ともひずみゲージ素子を用いてホイート
ストンブリツジ回路を構成したが、例えば相対向
する二辺のひずみゲージ素子とし他の対向辺を固
定抵抗としてもよいし、また一辺のみにひずみゲ
ージ素子を用いるだけでもよい。
Moreover, the axial force detection section 100 in the above embodiment
constructed a Wheatstone bridge circuit using strain gauge elements on all four sides, but it is also possible to use strain gauge elements on two opposing sides and a fixed resistance on the other opposing side, or to use strain gauge elements on only one side. You can just use it.

また、ひずみゲージ対2,3の接着位置とし
て、第3図、第4図に示す実施例では、被測定レ
ール1の中立軸N,Aに一致させているが、この
中立軸N,Aの位置からずらせた腹部に接着して
も軸力を測定することはできる。中立軸N,Aか
らずらして接着した場合には、検出部近傍の道床
が沈下または隆起した場合の検知に用いることが
できる。上述した実施例のように、被測定レール
1の腹部両側の中立軸N,Aに対応する位置にそ
れぞれひずみゲージを接着した場合、同被測定レ
ール1の表裏に温度差を生じてもその影響は、対
応するひずみゲージ素子をブリツジ回路構成とす
ることによつて電気的に打ち消すことができるの
で、軸力のみによる出力を取り出すことができ
る。
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, the bonding positions of the strain gauge pair 2 and 3 are aligned with the neutral axes N and A of the rail 1 to be measured. Axial force can be measured even if it is attached to the abdomen at a different position. When bonded at a position shifted from the neutral axes N and A, it can be used to detect when the roadbed near the detection section is subsided or raised. As in the above embodiment, when strain gauges are attached to positions corresponding to the neutral axes N and A on both sides of the abdomen of the rail 1 to be measured, even if there is a temperature difference between the front and back sides of the rail 1 to be measured, the effect will be can be electrically canceled out by configuring the corresponding strain gauge element with a bridge circuit configuration, so that it is possible to extract an output based only on the axial force.

また、被測定レールが座屈を生じた場合は、被
測定レールは極端に曲げられるために検出部の不
平衡の値は大きくなつて検出部と離れた位置でも
異常状態を知ることができる。レール腹部片側に
接着されたひずみゲージでホイートストンブリツ
ジを構成して検出部とした場合には、軸力測定の
精度は少し低下するが、レールの水平方向曲がり
の変形に対する感度は高くなる。
Furthermore, when the rail to be measured buckles, the rail to be measured is bent to an extreme degree, so that the unbalance value of the detecting section becomes large, and an abnormal state can be detected even at a location distant from the detecting section. If a Wheatstone bridge is configured with a strain gauge glued to one side of the rail abdomen and used as a detection unit, the accuracy of axial force measurement will decrease slightly, but the sensitivity to horizontal bending deformation of the rail will increase.

さらにまた、ひずみゲージ素子は、接着による
他、溶接その他の手段により添着してもよい。
Furthermore, the strain gauge element may be attached by welding or other means in addition to adhesion.

(d) 効果 このように、本発明に係るレール軸力測定装置
によれば、軌道敷外の位置でレールの軸力を測定
することができ、さらに、超音波、磁気を利用し
た方法に比べ、レール材質、レール電流、残留応
力に影響されることなく精度よく測定することが
できる利点がある。
(d) Effect As described above, according to the rail axial force measuring device according to the present invention, the axial force of the rail can be measured at a position outside the track bed. , it has the advantage of being able to measure accurately without being affected by rail material, rail current, or residual stress.

また、レール敷設直後あるいはレール設定替え
時点のレール軸力が零と見做される時に一度測定
すれば、その後は列車の運行とは関係なく、担当
者は任意時刻に巡回を行なつて軸力を測定するこ
とができ、測定データを積上げることによつて気
象条件を考慮した軸力管理が可能となり、列車の
安全運行に役立つ効果は大きい。
In addition, once the rail axial force is measured immediately after the rail is laid or when the rail setting is changed, when the rail axial force is considered to be zero, the person in charge can go around at any time and measure the axial force regardless of train operation. By accumulating the measured data, it becomes possible to manage the axial force in consideration of weather conditions, which has a great effect on safe train operation.

さらに、測定点が広範囲に亘る場合には、担当
者による巡回は人工と時間を要するため、気象変
化に追随することができないが、このような場合
には、本発明のデイジタル処理器53にインタフ
エイス回路を付加し、モデム機能をもつた電話機
と電話回線を利用して担当広範囲の測定点レール
の軸力を短時間で測定でき、中央の一個所で集中
管理することができる。
Furthermore, if the measurement points are spread over a wide area, it is impossible to follow weather changes because patrolling by the person in charge requires manpower and time. In such a case, the digital processor 53 of the present invention can By adding a face circuit and using a telephone with a modem function and a telephone line, it is possible to measure the axial force of the rail at a wide range of measurement points in a short time, and centrally manage it from one central location.

また、軸力検出部が接続された送信機を線路近
傍に置き、受信機を車両に搭載し車両が走行し乍
ら測定するようにすることも容易である。
Furthermore, it is also easy to place a transmitter connected to an axial force detection section near the railroad track, and mount a receiver on a vehicle to measure while the vehicle is running.

また、ひずみゲージ素子をレール軸力検出セン
サとした本発明の方法は、軸力を管理する場合に
軸力→電気への変換が単純であり、軸力測定装置
のセンサとして好適である。
Furthermore, the method of the present invention using a strain gauge element as a rail axial force detection sensor allows simple conversion from axial force to electricity when managing axial force, and is suitable as a sensor for an axial force measuring device.

さらにまた、本発明に係る軸力検出部は、レー
ルの長軸方向に作用する軸力を測定できるよう
に、レールの中立軸に沿つて添着されて成るか
ら、軸力検出部近傍の道床が沈下しまたは隆起し
た場合、あるいは列車が通過している間に軸力検
出部が沈下しまたは隆起した場合、その沈下また
は隆起によつてレールに上方あるいは下方に膨出
するような曲りが生じても、その影響を受けず、
真に軸力にのみ対応した出力を取り出すことがで
きる。
Furthermore, since the axial force detecting section according to the present invention is attached along the neutral axis of the rail so as to be able to measure the axial force acting in the longitudinal direction of the rail, the trackbed near the axial force detecting section is If the axial force sensor sinks or rises, or if the axial force detector sinks or rises while a train is passing, the sinkage or rise may cause the rail to curve upward or downward. is not affected by it,
It is possible to output an output that truly corresponds only to the axial force.

即ち、軸力検出部が設けられた個所のレール上
を列車が通過中にも、その列車の重量には不感
で、レールの軸力のみ正確に検出できるから、列
車が通過するときの衝撃が引金となつて生じるこ
とのあるレールの座屈も逸早く予測することがで
き、列車の脱線を未然に防止することができるよ
うになる。
In other words, even when a train is passing on the rail at the location where the axial force detection unit is installed, the weight of the train is not felt and only the axial force of the rail can be accurately detected, so that the impact caused by the passing of the train is reduced. Rail buckling, which may occur as a trigger, can be predicted early on, making it possible to prevent train derailments.

また、本発明に係るひずみゲージ素子でなる軸
力検出部は、レールに添着され、その表面に防湿
処理が施された上、保護用のプロテクタを用いて
上記レールに固定さているから、雨水や塵埃など
に晒されても、また石や何らかの異物がぶつかつ
て衝撃を受けても酸化、絶縁低下の虞れや破損な
どの虞れは極めて少なく、長期に亘つて安定的に
測定を行うことができる。
In addition, the axial force detection unit made of the strain gauge element according to the present invention is attached to the rail, and its surface is subjected to moisture-proofing treatment, and is fixed to the rail using a protective protector, so it is protected against rainwater. Even if it is exposed to dust or is subjected to impact from stones or other foreign objects, there is very little risk of oxidation, insulation deterioration, or damage, and it is possible to perform stable measurements over a long period of time. can.

以上説明したごとく、本発明のレール軸力測定
装置は、第1に、簡単な構成でレールへの設置が
容易であること、第2に、軌道敷外の安全な位置
でレールの軸力を測定することができること、第
3に、超音波、電気を利用した方法に比べ、レー
ル材質、レール電流、残留応力に影響されること
なく精度よくレール軸力を測定することができる
こと、第4に、列車が軸力検出部が設けられた個
所のレール上を通過中にもその列車の重量には不
感で、レールの軸力のみ正確に検出することがで
き、従つて列車が通過するときの衝撃が引金とな
つて生じることのあるレールの座屈を逸早く予測
することができ列車の脱線を未然に防止すること
ができること、第5に、雨水や塵埃に晒されて
も、また石や何らかの異物から衝撃を受けても酸
化、絶縁低下および破損などによる軸力検出機能
の低下を来たす虞れは極めて少なく、長期に亘つ
て安定的に測定することができること、第6に、
本装置にインタフエイス回路を付加し、モデム機
能をもつた電話機と電話回線を利用すれば、担当
広範囲の測定点のレールの軸力を短時間で測定す
ることができ、中央の一個所で集中管理すること
ができる、……等々、数多くの優れた利点があ
る。
As explained above, the rail axial force measuring device of the present invention has, firstly, a simple configuration and easy installation on the rail, and secondly, the rail axial force measuring device of the present invention measures the axial force of the rail at a safe position outside the track bed. Third, compared to methods using ultrasonic waves or electricity, rail axial force can be measured with high precision without being affected by rail material, rail current, or residual stress. Fourth, , even when the train is passing over the rail at the location where the axial force detection unit is installed, the weight of the train is not felt and only the axial force of the rail can be accurately detected. It is possible to quickly predict rail buckling, which can be triggered by impact, and prevent train derailment.Fifth, even if exposed to rainwater or dust, it can be Sixthly, there is very little risk of deterioration of the axial force detection function due to oxidation, deterioration of insulation, damage, etc. even if it is subjected to impact from some foreign object, and stable measurement can be performed over a long period of time.Sixthly,
By adding an interface circuit to this device and using a telephone with a modem function and a telephone line, it is possible to measure the axial force of the rail at a wide range of measurement points in a short time. It has many great advantages, such as being able to manage...

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の構成を示す回路ブロツク
図、第2図は、測定結果の一例を示す図、第3図
は、レール軸力測定用のひずみゲージ対の接着状
態を示す斜視図、第4図は、軸力検出センサのレ
ールへの取付状態を示す断面図である。 1……被測定レール、2,3……ひずみゲージ
対、4,5……プロテクタ、6……保持板、7,
8……固定部材、10,20,30,40……ブ
リツジ素子、51,52……コネクタ、53……
デイジタル処理器、54……増幅器、55……
A/D変換器、56……メモリー、57……演算
表示器、58……制御器、59……電源、100
……軸力検出部。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of measurement results, and FIG. 3 is a perspective view showing the bonded state of a pair of strain gauges for measuring rail axial force. FIG. 4 is a sectional view showing how the axial force detection sensor is attached to the rail. 1... Rail to be measured, 2, 3... Strain gauge pair, 4, 5... Protector, 6... Holding plate, 7,
8... Fixed member, 10, 20, 30, 40... Bridge element, 51, 52... Connector, 53...
Digital processor, 54...Amplifier, 55...
A/D converter, 56...Memory, 57...Calculation display, 58...Controller, 59...Power supply, 100
...Axial force detection section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 敷設されたレールの長軸方向に作用する軸力
を測定できるように上記レールの中立軸に沿つて
添着されその表面に防湿処理が施された上、保護
用のプロテクタを用いて上記レールに固定された
複数個のひずみゲージ素子でホイートストンブリ
ツジを構成してなる軸力検出部と、広範囲の敷設
レールの複数個所に設けられた複数の上記軸力検
出部の配置位置番号と当該レールの無軸力状態に
おける上記ブリツジ回路の不平衡出力ipと軸力感
度係数Kをそれぞれ記憶する記憶手段と、当該レ
ールの軸力発生状態における上記ブリツジ回路の
不平衡出力ifを受け、そのときに当該レールに生
じる軸力Fを、 F=(ip−if)/K なる演算式により算出する演算手段と、を具備す
ることを特徴とするレール軸力測定装置。
[Scope of Claims] 1. A protector is attached along the neutral axis of the rail to measure the axial force acting in the long axis direction of the installed rail, and the surface thereof is subjected to moisture-proofing treatment. an axial force detecting section configured with a Wheatstone bridge made up of a plurality of strain gauge elements fixed to the rail using a Storage means for storing the position number, the unbalanced output i p of the bridge circuit in the non-axial force state of the rail, and the axial force sensitivity coefficient K, respectively, and the unbalanced output i of the bridge circuit in the axial force generation state of the rail. A rail axial force measuring device characterized by comprising: calculation means for receiving f and calculating the axial force F generated on the rail at that time using the calculation formula F = (i p - i f )/K. .
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US5347871A (en) * 1992-02-03 1994-09-20 Teledyne Industries, Inc. Strain sensor
JP2849038B2 (en) * 1994-04-08 1999-01-20 新日本製鐵株式会社 Rail axial force measurement method and rail that can measure axial force
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ES2401127T3 (en) * 2004-03-29 2013-04-17 The Hong Kong Polytechnic University System and procedure to control railway tracks

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