JPH0720064A - 反射赤外法による敷設レール疲労損傷評価法その装置 - Google Patents
反射赤外法による敷設レール疲労損傷評価法その装置Info
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- JPH0720064A JPH0720064A JP16144893A JP16144893A JPH0720064A JP H0720064 A JPH0720064 A JP H0720064A JP 16144893 A JP16144893 A JP 16144893A JP 16144893 A JP16144893 A JP 16144893A JP H0720064 A JPH0720064 A JP H0720064A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は敷設レール頭表面の疲労損傷の種
類、進展度および発生場所をリアルタイムで評価する装
置および評価法を提供できるようにする。 【構成】 車両走行時にレール頭表面に赤外線を放射
し、その反射赤外線の分布を解析装置で解析してレール
頭表面の疲労損傷の種類や進展度の評価を行う。
類、進展度および発生場所をリアルタイムで評価する装
置および評価法を提供できるようにする。 【構成】 車両走行時にレール頭表面に赤外線を放射
し、その反射赤外線の分布を解析装置で解析してレール
頭表面の疲労損傷の種類や進展度の評価を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車輪と接触する鉄道レー
ル頭表面の疲労損傷を評価する鉄道レール疲労損傷の評
価装置とその評価法に関する。
ル頭表面の疲労損傷を評価する鉄道レール疲労損傷の評
価装置とその評価法に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両の通過に伴いレール頭表面の疲労が
進行する。例えば、超高速鉄道では約１億トン以上の累
積通トンで疲労損傷が発生する。疲労損傷とはレール頭
表面のき裂、黒っぽい凹み斑点、貝殻状の剥離面であ
り、それは頭表面中央シェリング、車輪のフランジと接
触部のゲージコーナシェリングあるいはきしみ割れなど
に大別できる。それらは当然、疲労進行によって進展す
る。このことは鉄道総合技術研究所発刊：R.R.R(1987)
の２８頁に記載されている。
進行する。例えば、超高速鉄道では約１億トン以上の累
積通トンで疲労損傷が発生する。疲労損傷とはレール頭
表面のき裂、黒っぽい凹み斑点、貝殻状の剥離面であ
り、それは頭表面中央シェリング、車輪のフランジと接
触部のゲージコーナシェリングあるいはきしみ割れなど
に大別できる。それらは当然、疲労進行によって進展す
る。このことは鉄道総合技術研究所発刊：R.R.R(1987)
の２８頁に記載されている。
【０００３】このような疲労損傷が進むと大きな事故に
つながる恐れがあるので、鉄道レールの保全や補修等を
従来より行っている。従来より行われている鉄道レール
の保全や補修等の仕方は、前記した鉄道総合技術研究所
発刊：R.R.R(1986) の３６頁に記載されているように、
先ず、超音波探傷車を走行させて車上から傷の有無を検
出するようにしている。そして、疲労損傷が検出される
と係員がその現場に赴き超音波探傷器厚み計により傷の
有無、種類、進展度などを詳細に調査するようにしてい
た。
つながる恐れがあるので、鉄道レールの保全や補修等を
従来より行っている。従来より行われている鉄道レール
の保全や補修等の仕方は、前記した鉄道総合技術研究所
発刊：R.R.R(1986) の３６頁に記載されているように、
先ず、超音波探傷車を走行させて車上から傷の有無を検
出するようにしている。そして、疲労損傷が検出される
と係員がその現場に赴き超音波探傷器厚み計により傷の
有無、種類、進展度などを詳細に調査するようにしてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】超音波法では発・受信
器と試験片との間に媒体（例えば水）を置いた状態でレ
ールに超音波を入射し、その頭表面や裏面以外のエコー
を受信することによって内部に欠陥や傷があることを確
認するものである。すなわち、従来より行われている超
音波探傷は本来、内部欠陥の存在を評価するものであっ
た。このため、従来の超音波探傷車による調査では次の
ような問題があった。すなわち、 １） レール表面からのエコーが乱反射するので、レー
ル頭表面の疲労損傷を検出することは困難であった。 ２） 測定に長い時間を要するので、長い距離にわたっ
て敷設されたレールの頭表面の疲労損傷を迅速に評価す
ることは不可能であった。 ３） 過密ダイヤのために調査時間に制限が加えられる
ことが多く、超音波探傷車を頻繁に走行させるのが困難
であった。
器と試験片との間に媒体（例えば水）を置いた状態でレ
ールに超音波を入射し、その頭表面や裏面以外のエコー
を受信することによって内部に欠陥や傷があることを確
認するものである。すなわち、従来より行われている超
音波探傷は本来、内部欠陥の存在を評価するものであっ
た。このため、従来の超音波探傷車による調査では次の
ような問題があった。すなわち、 １） レール表面からのエコーが乱反射するので、レー
ル頭表面の疲労損傷を検出することは困難であった。 ２） 測定に長い時間を要するので、長い距離にわたっ
て敷設されたレールの頭表面の疲労損傷を迅速に評価す
ることは不可能であった。 ３） 過密ダイヤのために調査時間に制限が加えられる
ことが多く、超音波探傷車を頻繁に走行させるのが困難
であった。
【０００５】本発明の目的は、このような従来法の難点
を解消し、敷設レール頭表面の疲労損傷の種類、進展度
を正確に評価することができる装置と、その評価法を提
供するものである。
を解消し、敷設レール頭表面の疲労損傷の種類、進展度
を正確に評価することができる装置と、その評価法を提
供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、敷設レールの疲労評価装置が赤外線ヒー
タ、赤外カメラ、スタビライザー、解析装置、表示装置
およびよ演算装置から構成し、その赤外線ヒータと赤外
カメラから成る測定部をスタビライザーを介して車両に
固定し、赤外線ヒータの点灯によってレール頭表面に赤
外線を入射し、レール頭表面を撮影してそのブレの少な
い反射赤外線を検出する手段と、赤外カメラより与えら
れる撮像信号に基づいてレール頭表面における疲労損傷
の「種類」や「進展度」を解析し、それを記憶および表
示する手段とを具備している。
するために、敷設レールの疲労評価装置が赤外線ヒー
タ、赤外カメラ、スタビライザー、解析装置、表示装置
およびよ演算装置から構成し、その赤外線ヒータと赤外
カメラから成る測定部をスタビライザーを介して車両に
固定し、赤外線ヒータの点灯によってレール頭表面に赤
外線を入射し、レール頭表面を撮影してそのブレの少な
い反射赤外線を検出する手段と、赤外カメラより与えら
れる撮像信号に基づいてレール頭表面における疲労損傷
の「種類」や「進展度」を解析し、それを記憶および表
示する手段とを具備している。
【０００７】
【作用】上記のように構成された本発明によれば、車両
走行時に赤外線ヒータからの赤外線をレール頭表面に入
射してレール頭表面からの反射赤外線を赤外カメラで撮
影し、その赤外線強度分布の状態を解析装置で解析する
ことにより、疲労損傷の「種類」や「進展度」の評価を
可能にする。
走行時に赤外線ヒータからの赤外線をレール頭表面に入
射してレール頭表面からの反射赤外線を赤外カメラで撮
影し、その赤外線強度分布の状態を解析装置で解析する
ことにより、疲労損傷の「種類」や「進展度」の評価を
可能にする。
【０００８】以下に本発明を添付図面に従って詳述す
る。本発明は赤外カメラの特徴、すなわち物体からの反
射赤外線の二次元画像化およびその赤外線をリアルタイ
ムかつ連続的に高感度で検出できることを利用した基礎
的な調査によって、赤外線ヒータでレール頭表面に赤外
線を入射して、レール頭表面からの反射赤外線の分布が
疲労損傷分布と一義的な対応関係にあることを見いだし
たことから完成した。
る。本発明は赤外カメラの特徴、すなわち物体からの反
射赤外線の二次元画像化およびその赤外線をリアルタイ
ムかつ連続的に高感度で検出できることを利用した基礎
的な調査によって、赤外線ヒータでレール頭表面に赤外
線を入射して、レール頭表面からの反射赤外線の分布が
疲労損傷分布と一義的な対応関係にあることを見いだし
たことから完成した。
【０００９】すなわち、図１の反射赤外線の分布と疲労
損傷との特性図に示すように、反射赤外線の分布と疲労
損傷の「種類」および「進展度」とは密接な関係を持っ
ている。そして、赤外カメラはそのレール頭表面からの
反射赤外線エネルギーを検出し、その分布を容易に二次
元画像化でき、その画像は通常の光学写真のそれと１対
１の対応関係にある。すなわち、疲労損傷部では赤外カ
メラ像の反射率が低くなっていて、この度合は損傷が大
きいほど顕著となる。その理由は、疲労損傷部ではき裂
や凹み、および剥離面などが生じるが、このような部位
は赤外線ヒータからの赤外線の吸収や乱反射率が高くな
っているからである。
損傷との特性図に示すように、反射赤外線の分布と疲労
損傷の「種類」および「進展度」とは密接な関係を持っ
ている。そして、赤外カメラはそのレール頭表面からの
反射赤外線エネルギーを検出し、その分布を容易に二次
元画像化でき、その画像は通常の光学写真のそれと１対
１の対応関係にある。すなわち、疲労損傷部では赤外カ
メラ像の反射率が低くなっていて、この度合は損傷が大
きいほど顕著となる。その理由は、疲労損傷部ではき裂
や凹み、および剥離面などが生じるが、このような部位
は赤外線ヒータからの赤外線の吸収や乱反射率が高くな
っているからである。
【００１０】図２は凹みによる疲労損傷を示し、図３は
割れによる疲労損傷を示している。また、これらの図２
および図３において、（ａ）は断面を示し、（ｂ）は平
面を示し、（ｃ）は二次元反射赤外像を示している。こ
れらの図から明らかなように凹みや割れでは入射赤外線
の吸収や乱反射によって、赤外カメラに到達する反射赤
外線が周囲に比べて少なくなっている。それゆえに、赤
外線ヒータによりレール頭表面に対して等距離に赤外線
を入射し、レール頭表面からの反射赤外線を赤外カメラ
で撮影すると、その画像の中には疲労損傷部と１対１に
対応した鮮映な二次元画像が得られる。したがって、本
発明では赤外カメラの二次元画像を画像処理することに
より、画像形状や赤外線強度の濃淡から疲労損傷の「種
類」および「進展度」を定量的に求めることができる。
割れによる疲労損傷を示している。また、これらの図２
および図３において、（ａ）は断面を示し、（ｂ）は平
面を示し、（ｃ）は二次元反射赤外像を示している。こ
れらの図から明らかなように凹みや割れでは入射赤外線
の吸収や乱反射によって、赤外カメラに到達する反射赤
外線が周囲に比べて少なくなっている。それゆえに、赤
外線ヒータによりレール頭表面に対して等距離に赤外線
を入射し、レール頭表面からの反射赤外線を赤外カメラ
で撮影すると、その画像の中には疲労損傷部と１対１に
対応した鮮映な二次元画像が得られる。したがって、本
発明では赤外カメラの二次元画像を画像処理することに
より、画像形状や赤外線強度の濃淡から疲労損傷の「種
類」および「進展度」を定量的に求めることができる。
【００１１】
【実施例】以上から本発明では、車両停止時あるいは車
両走行時に撮影された反射赤外カメラ像によって、敷設
レール頭表面の疲労損傷の「種類」および「進展度」を
評価するようにした。
両走行時に撮影された反射赤外カメラ像によって、敷設
レール頭表面の疲労損傷の「種類」および「進展度」を
評価するようにした。
【００１２】以下、本発明の具体的な一実施例を図面を
参照して説明する。本発明装置は、図４に示すように車
両１の直下に測定部、すなわち赤外カメラ８と赤外線ヒ
ータ２がスタビライザー１２を介して固定されており、
車両１の中には制御装置１４、表示装置１５および演算
装置１６などが設置されている。
参照して説明する。本発明装置は、図４に示すように車
両１の直下に測定部、すなわち赤外カメラ８と赤外線ヒ
ータ２がスタビライザー１２を介して固定されており、
車両１の中には制御装置１４、表示装置１５および演算
装置１６などが設置されている。
【００１３】その評価の手順は先ず湾曲形赤外線ヒータ
２でレール３の頭表面４に赤外線５を入射し、レール頭
表面４からの反射赤外線６が、赤外線ヒータ２に設けら
れた開口部７を通して赤外カメラ８で撮影する。なお、
図５は測定部の断面図であり、赤外線ヒータ２がレール
３と平行に配置されている。そして、解析装置９は赤外
カメラ８で撮影された「反射赤外線６の分布」を解析す
る。図６はその表示結果の一例であり、次のように作成
される。
２でレール３の頭表面４に赤外線５を入射し、レール頭
表面４からの反射赤外線６が、赤外線ヒータ２に設けら
れた開口部７を通して赤外カメラ８で撮影する。なお、
図５は測定部の断面図であり、赤外線ヒータ２がレール
３と平行に配置されている。そして、解析装置９は赤外
カメラ８で撮影された「反射赤外線６の分布」を解析す
る。図６はその表示結果の一例であり、次のように作成
される。
【００１４】すなわち、図４に示すように車両１の車輪
１０が矢印１１で示す回転方向で回転する際、湾曲形赤
外線ヒータ２から赤外線５がレール頭表面４に連続的に
入射され、そのレール頭表面４からの反射赤外線６を赤
外カメラ８で連続的に撮影する。なお、本実施例におけ
る測定部は、ジャイロスコープを備えたスタビライザー
１２に固定されている。この場合、スタビライザー１２
は車両１に固定されているので、車両走行時の振動はス
タビライザー１２に伝わるが、スタビライザー１２の作
用により除去されるので、測定部が大きく振動するのが
防止される。したがって、赤外カメラ８は敷設レール３
の頭表面４をブレのない鮮明画像として撮ることができ
る。
１０が矢印１１で示す回転方向で回転する際、湾曲形赤
外線ヒータ２から赤外線５がレール頭表面４に連続的に
入射され、そのレール頭表面４からの反射赤外線６を赤
外カメラ８で連続的に撮影する。なお、本実施例におけ
る測定部は、ジャイロスコープを備えたスタビライザー
１２に固定されている。この場合、スタビライザー１２
は車両１に固定されているので、車両走行時の振動はス
タビライザー１２に伝わるが、スタビライザー１２の作
用により除去されるので、測定部が大きく振動するのが
防止される。したがって、赤外カメラ８は敷設レール３
の頭表面４をブレのない鮮明画像として撮ることができ
る。
【００１５】また、撮影場所を示す車両走行距離は車両
１の運転制御器１３からの車両速度と走行時間から求め
た走行距離である。さらに、赤外線ヒータ２、赤外カメ
ラ８およびスタビライザー１２などの各種条件は制御装
置１４により制御される。この制御装置１４は赤外カメ
ラ８で撮影した画像と運転制御器１３からの距離と対応
させて画像化し、その画像を解析装置９に随時転送す
る。解析装置９では制御装置１４から転送されてきた画
像から、疲労損傷の「種類」、「進展度」、「発生場
所」などを定量的に解析しており、その結果は表示装置
１５に表示するようにしている。
１の運転制御器１３からの車両速度と走行時間から求め
た走行距離である。さらに、赤外線ヒータ２、赤外カメ
ラ８およびスタビライザー１２などの各種条件は制御装
置１４により制御される。この制御装置１４は赤外カメ
ラ８で撮影した画像と運転制御器１３からの距離と対応
させて画像化し、その画像を解析装置９に随時転送す
る。解析装置９では制御装置１４から転送されてきた画
像から、疲労損傷の「種類」、「進展度」、「発生場
所」などを定量的に解析しており、その結果は表示装置
１５に表示するようにしている。
【００１６】演算装置１６は解析装置９による解析結果
を記憶すると共に、湾曲形赤外線ヒータ２、赤外カメラ
８、スタビライザー１２、運転制御器１３、制御装置１
４、解析装置９および表示装置１５を連続的かつ自動的
に制御する。
を記憶すると共に、湾曲形赤外線ヒータ２、赤外カメラ
８、スタビライザー１２、運転制御器１３、制御装置１
４、解析装置９および表示装置１５を連続的かつ自動的
に制御する。
【００１７】図６は、表示装置１５に表示される解析結
果の一例であり、縦軸にレール頭部表面中央シェリング
（凹み疲労損傷のこと）の数およびそのシェリングの平
均サイズ、横軸に地下鉄のＡ駅とＢ駅の距離（１．０K
m）を示しており、図２および図３のような各駅間の連
続的な二次元画像から、レール１０Cm長さ当りに分布す
るシェリングの数およびその平均サイズを画像解析して
求めたものである。
果の一例であり、縦軸にレール頭部表面中央シェリング
（凹み疲労損傷のこと）の数およびそのシェリングの平
均サイズ、横軸に地下鉄のＡ駅とＢ駅の距離（１．０K
m）を示しており、図２および図３のような各駅間の連
続的な二次元画像から、レール１０Cm長さ当りに分布す
るシェリングの数およびその平均サイズを画像解析して
求めたものである。
【００１８】これらの図から明らかなように、疲労損傷
は駅のポイント部やトンネル外で多く発生している。ま
た、そのような場所で発生する疲労損傷はサイズが大き
いことが分かった。さらに、トンネル内では疲労損傷の
分布が比較的に減少する傾向が明らかになった。
は駅のポイント部やトンネル外で多く発生している。ま
た、そのような場所で発生する疲労損傷はサイズが大き
いことが分かった。さらに、トンネル内では疲労損傷の
分布が比較的に減少する傾向が明らかになった。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は車両走行時
に赤外線をレールに照射しながら、その反射赤外線を検
出し、その分布状態を解析した情報および位置情報に基
づいて前記レール疲労損傷の評価を可能にしたので、レ
ール疲労損傷の種類、進展度および発生場所を容易かつ
正確に評価できるようになり、レール交換時期を確実に
知ることができる。したがって、レール疲労損傷にもと
づく事故を防止して車両運行の安全性を大幅に高めるこ
とができる。
に赤外線をレールに照射しながら、その反射赤外線を検
出し、その分布状態を解析した情報および位置情報に基
づいて前記レール疲労損傷の評価を可能にしたので、レ
ール疲労損傷の種類、進展度および発生場所を容易かつ
正確に評価できるようになり、レール交換時期を確実に
知ることができる。したがって、レール疲労損傷にもと
づく事故を防止して車両運行の安全性を大幅に高めるこ
とができる。
【図１】反射赤外線量に対する疲労損傷の大きさの図で
ある。
ある。
【図２】凹みによる疲労損傷と二次元反射赤外像との対
応関係を示す図である。
応関係を示す図である。
【図３】割れによる疲労損傷と二次元反射赤外像との対
応関係を示す図である。
応関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施例を示す反射赤外線法による敷
設レール疲労損傷評価装置の構成図である。
設レール疲労損傷評価装置の構成図である。
【図５】図４における測定部の詳細図である。
【図６】疲労損傷のシェリングの数、およびシェリング
の平均サイズと走行距離との対応関係を示す図である。
の平均サイズと走行距離との対応関係を示す図である。
１ 車両 ２ 湾曲形赤外線ヒータ ３ レール ４ レール頭表面 ５ 入射赤外線 ６ 反射赤外線 ７ 開口部 ８ 赤外カメラ ９ 解析装置 １０ 車輪 １１ 回転方向 １２ スタビライザー １３ 運転制御装置 １４ 制御装置 １５ 表示装置 １６ 演算装置
Claims (3)
- 【請求項１】 車両が走行するレール頭表面に赤外線を
入射して、該レール頭表面からの反射赤外線を連続的に
検出して、レールの疲労損傷の種類や進展度を評価する
ことを特徴とする反射赤外法による敷設レールの疲労損
傷の評価法。 - 【請求項２】 被験体レール表面に赤外線を入射するた
めの赤外線ヒータと、該被験体レール表面からの反射赤
外線を受光するための赤外カメラから成る測定部を有
し、該測定部がスタビライザーを介して車両に固定され
ており、該測定部に該赤外カメラの撮像信号を解析する
解析装置と、該解析装置の結果を表示する表示装置と、
該各装置を制御する制御装置と、該解析装置の結果を記
憶あるいは該制御装置を制御する演算装置とが接続され
ていることを特徴とする敷設レールの疲労損傷評価装
置。 - 【請求項３】 赤外線ヒータが開口部を有し、該赤外線
ヒータが被験体レールと平行に配置され、かつ赤外カメ
ラが該開口部を通過した該被験体レール表面からの反射
赤外線を受光可能に配置されていることを特徴とする請
求項２記載の敷設レール疲労損傷評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16144893A JPH0720064A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 反射赤外法による敷設レール疲労損傷評価法その装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16144893A JPH0720064A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 反射赤外法による敷設レール疲労損傷評価法その装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720064A true JPH0720064A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15735304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16144893A Withdrawn JPH0720064A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 反射赤外法による敷設レール疲労損傷評価法その装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720064A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1236634A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-09-04 | Digital Image Research Limited | Method and apparatus for determining track condition |
| CN114511517A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-17 | 北京铁科英迈技术有限公司 | 一种钢轨损伤检测方法、装置、设备和介质 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP16144893A patent/JPH0720064A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1236634A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-09-04 | Digital Image Research Limited | Method and apparatus for determining track condition |
| CN114511517A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-17 | 北京铁科英迈技术有限公司 | 一种钢轨损伤检测方法、装置、设备和介质 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |