JPH11153424A

JPH11153424A - レール踏面の管理方法およびレール踏面測定器

Info

Publication number: JPH11153424A
Application number: JP32121797A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Hotta; 英俊堀田; Mizumasa Kawahara; 瑞将河原; Yasuhiro Otaka; 康裕大高; Akifumi Kawashima; 昌文川島; Zenichi Yokoshima; 善一横島; Katsumi Nomura; 勝美野村
Original assignee: HARADA SEISAKUSHO KK; Central Japan Railway Co
Current assignee: HARADA SEISAKUSHO KK; Central Japan Railway Co
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-08
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JP3022450B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄道車両がレールを通過する際の騒音を低減
すると共に走行安定性も向上する。【解決手段】レール踏面測定器1 がガイドバー51に沿
って移動すると、第１トレーサ11はレール60の頭頂面61
の凹凸をレール長手方向に沿ってトレースしその凹凸に
より上下動する。これに連動して第１昇降軸13も上下動
し、この上下移動量がラックギア14等を介して第１記録
ペンの揺動軸17a に伝わり頭頂面61の凹凸量として記録
される。第２トレーサ21はレール60の頭側面63の凹凸を
レール長手方向に沿ってトレースしその凹凸により揺動
軸22a 周りに揺動する。これに連動して扇形ギア22b も
揺動する。この揺動は後方ギア29等を介して第２昇降軸
23に伝達されるので第２昇降軸23は上下動し、この上下
移動量がラックギア24等を介して第２記録ペンの揺動軸
27a に伝わり頭側面63の凹凸量として記録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レール踏面の管理
方法およびレール踏面を管理する際に役立つレール踏面
測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、新幹線などに代表される鉄道車両
用のレールの軌道管理として、レールの溶接部における
凹凸管理が行われている。このような凹凸管理として、
溶接部での輪重（レールと車輪の間で垂直方向に作用す
る力）の変動を低減させるために、レール頭頂面（つま
りレールの上面）の凹凸を測定して、この凹凸量が適正
な範囲となるように削正することが行われている。これ
により、レールを車輪が通過する際に発生する衝撃音が
低減され、騒音対策として有効な手段となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにレール頭頂面の凹凸量を適正に管理することは騒
音対策上有効な一手段であるものの、近年高速化が著し
い鉄道車両においては、騒音対策ばかりでなく、それに
加えて走行安定性の問題が重視されつつある。このた
め、走行安定性の向上を考慮した凹凸管理が要求されて
いる。

【０００４】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、鉄道車両がレールを通過する際の騒音が低減され
るばかりでなく走行安定性も向上するレール踏面の管理
方法、および、その管理方法を実現するのに適したレー
ル踏面測定器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するため、本発明の第１であるレール踏面の管理
方法は、鉄道車両の車輪と接触するレール踏面のうちレ
ール頭頂面の凹凸と、前記レール踏面のうちレール頭側
面（前記レール頭頂面とレール側面との境界をなす曲
面）の凹凸とを測定し、両測定値に基づいて軌道管理を
行うことを特徴とする。

【０００６】従来のレール踏面の管理は、レール頭頂面
の凹凸上を車輪が通過する際に発生する衝撃音を低減さ
せる騒音対策が主な目的だったため、レール頭側面の凹
凸はあまり問題にされていなかった。これは、レール頭
側面の凹凸によって車輪が受ける衝撃は、レール頭頂面
の凹凸に比べてかなり小さいからである。しかし、近年
新幹線に代表される鉄道車両の高速化に伴い、そうした
騒音問題に加えて鉄道車両の走行安定性の問題が大きく
なってきた。これまでの研究結果から、高速走行時には
短い波長のレール凹凸が車両の走行安定性に大きな影響
を与えることが分かっている。また、車両の走行安定性
の管理には上下方向の車輪の動きだけでなく左右方向の
車輪の動きも管理する必要がある。ここで、車輪の上下
方向の動きにはレール頭頂面の凹凸が強く関与するが、
車輪の左右方向の動きにはレール頭側面の凹凸が強く関
与する。なお、車輪の左右方向の動きにはレール側面の
凹凸も関与すると考えられるが、車輪はレール側面より
もレール頭側面と接触しているため、レール頭側面の凹
凸が強く関与する。

【０００７】以上のことから、本発明の管理方法では、
レール頭頂面およびレール頭側面の凹凸を測定し、これ
らの測定値が例えば予め定めた適正な範囲から外れてい
る場合には適正な範囲に入るようにレールの削正等を行
うといった軌道管理を行う。この結果、車輪がレールを
通過する際に発生する衝撃音すなわち騒音を低減できる
と共に、鉄道車両の走行安定性の向上を図ることができ
るという効果が得られる。

【０００８】本発明の第２であるレール踏面測定器は、
鉄道車両の車輪と接触するレール踏面のうちレール頭頂
面の凹凸を測定する第１測定部と、前記レール踏面のう
ちレール頭側面（前記レール頭頂面とレール側面との境
界をなす曲面）の凹凸を測定する第２測定部とを備えた
ことを特徴とする。このレール踏面測定器によれば、レ
ール頭頂面およびレール頭側面の凹凸を測定できるた
め、上述のレール踏面の管理方法が実現され、上述のレ
ール踏面の管理方法と同様の効果が得られる。

【０００９】このレール踏面測定器において、前記第１
測定部は、上下方向に移動可能に支持され、前記レール
頭頂面の凹凸をレールの長手方向に沿ってトレース可能
な第１トレーサと、前記第１トレーサの上下移動量を前
記レール頭頂面の凹凸量として記録する第１記録部とを
備え、前記第２測定部は、揺動軸周りに揺動可能に支持
され、前記レール頭側面の凹凸をレールの長手方向に沿
ってトレース可能な第２トレーサと、前記第２トレーサ
の揺動量を前記レール頭側面の凹凸量として記録する第
２記録部とを備えた構成としてもよい。

【００１０】この場合、レール頭頂面の凹凸は上下方向
の凹凸であるため、上下方向に移動可能な第１トレーサ
の上下移動量をレール頭頂面の凹凸量として記録する。
一方、レール頭側面の凹凸は斜め方向の凹凸であるた
め、揺動軸周りに揺動可能な第２トレーサの揺動量をレ
ール頭側面の凹凸量として記録する。後者において、斜
め方向に直線的に移動可能なトレーサを採用することも
考えられるが、その場合にはスライド機構が斜め方向に
突き出るため装置が大型化し、また、上下方向と異なり
斜め方向のスライド機構では直動ベアリングの余裕ガタ
や撓みによる誤差が生じやすいため十分な測定精度が得
られない。これに対して、上述のようにレール頭側面の
凹凸に応じて第２トレーサを揺動軸周りに揺動させ、そ
の揺動量をレール頭側面の凹凸量として記録すれば、装
置が小型化でき、またガタや撓みが生じにくいため十分
な測定精度が得られるという効果が得られる。

【００１１】また、前記第２測定部は、揺動軸周りに揺
動可能に支持された揺動体と、前記揺動体の一端に回動
自在に支持され、前記レール頭側面の凹凸をレールの長
手方向に沿ってトレース可能な第２トレーサと、前記揺
動体の他端に設けられた扇形ギアと、前記第２トレーサ
が前記レール頭側面の凹凸をレールの長手方向に沿って
トレースすることにより前記揺動体が揺動したときに前
記扇形ギアの揺動量を前記レール頭側面の凹凸量として
記録する第２記録部とを備えた構成としてもよい。この
場合、扇形ギアを用いるため、簡素な構成で第２トレー
サの揺動量を第２記録部に伝達することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。［第１実施形態］図１は第１実施形態のレール踏面測定
器の使用説明図、図２はガイドバーおよびバー保持ブロ
ックの端面図、図３は主要部を表す断面図、図４は同じ
く斜視図、図５はレール踏面測定器に内蔵される記録計
の斜視図である。

【００１３】ガイドバー５１は、レール６０の長手方向
に沿って延びるアルミ製の高精度フレームであり、その
両端に設けられたバー保持ブロック５２によりレール６
０に固定されている。バー保持ブロック５２は、レール
６０を上から覆う形状（ここでは断面略∩状）に形成さ
れた固定部材５３と、この固定部材５３の上面に垂設さ
れ、ガイドバー５１が締結された取付部材５４とから構
成されている。図２に示すように、固定部材５３の内面
の所定箇所にはレール頭頂面６１又はレール側面６２と
当接する複数の基準ピン５３ａが設けられ、また、固定
部材５３の側面にはボルト５３ｂによってレール側面６
２に押圧可能な可動ピン５３ｃが設けられている。バー
保持ブロック５２は、各基準ピン５３ａがレール頭頂面
６１又はレール側面６２と当接した状態でボルト５３ｂ
を締結して可動ピン５３ｃをレール側面６２に押圧する
ことにより、レール６０に固定される。

【００１４】本実施形態のレール踏面測定器１は、図１
に示すように、ガイドバー５１にスライド可能に取り付
けられた本体スライダ３と、この本体スライダ３に一体
化された測定器本体５とから構成される。測定器本体５
は、図３および図４に示すように、レール頭頂面６１の
凹凸を測定する第１測定部１０と、レール頭側面６３の
凹凸を測定する第２測定部２０を備えている。なお、レ
ール頭側面６３は図２〜図４に示すようにレール頭頂面
６１（レール６０の上面）とレール側面６２との境界を
なす曲面であり、ここでは曲率半径が１３ｍｍである
（通称、１３Ｒ部という）。

【００１５】第１測定部１０は、主として第１トレーサ
１１と、第１昇降軸１３と、第１記録部としての第１記
録ペン１７を備えている。第１トレーサ１１は、第１昇
降軸１３の下端に回動可能に取り付けられたローラであ
り、レール頭頂面６１をレール長手方向に沿って転動可
能である。この第１トレーサ１１の中心線Ｃ１は、図３
に示すように、レール６０の中心ＣＰから内軌側へ所定
距離ｄ（ここでは１０ｍｍ）だけ変位している。第１昇
降軸１３は、上下方向にスライド可能に取り付けられ、
第１トレーサ１１がレール頭頂面６１の凹凸により上下
動するとそれに連動して上下動するものである。この第
１昇降軸１３の上方には上下方向に延びるラックギア１
４が設けられており、このラックギア１４には第１昇降
軸１３の上下移動量を所定倍率（ここでは２０倍）に拡
大する第１増速ギア１５が噛合されている。この第１増
速ギア１５の回転量は第１伝動軸１６を介して第１記録
ペン１７の揺動軸１７ａに伝えられる。そして、第１記
録ペン１７のペン先１７ｂは第１増速ギア１５の回転量
に応じて揺動する。

【００１６】第２測定部２０は、主として第２トレーサ
２１と、揺動体２２と、第２昇降軸２３と、第２記録部
としての第２記録ペン２７を備えている。第２トレーサ
２１は、揺動軸２２ａ周りに揺動自在に支持された揺動
体２２の下端に回動可能に取り付けられたローラであ
り、レール頭側面６３をレール長手方向に沿って転動可
能である。この第２トレーサ２１の中心線Ｃ２は第２ト
レーサ２１がレール頭側面６３と当接する位置における
法線方向と略一致する。ここでは、第２トレーサ２１の
中心線Ｃ２がレール中心線ＣＬとなす角度θ（図３参
照）は４５°に設定されている。

【００１７】この第２トレーサ２１がレール頭側面６３
の凹凸に応じて揺動軸２２ａ周りに揺動すると、揺動体
２２の他端に設けた扇形ギア２２ｂもそれに応じて揺動
する。この扇形ギア２２ｂには、前後に連結された前方
ギア２８および後方ギア２９のうち後方ギア２９が噛合
されている。一方、前方ギア２８には中間ギア３１が噛
合され、この中間ギア３１は第２昇降軸２３に設けられ
たラックギア３２に噛合されている。また、第２昇降軸
２３に設けたもう一つのラックギア２４には、第２昇降
軸２３の上下移動量を所定倍率（ここでは２０倍）に拡
大する第２増速ギア２５が噛合されている。この第２増
速ギア２５の回転量は第２伝動軸２６を介して第２記録
ペン２７の揺動軸２７ａに伝えられる。そして、第２記
録ペン２７のペン先２７ｂは第２増速ギア２５の回転量
に応じて揺動する。

【００１８】第１および第２記録ペン１７、２７は、図
５に示すように、駆動ローラ３５と従動ローラ３６の間
に掛け渡された記録紙Ｐにペン先１７ｂ、２７ｂが当接
・離間可能に設けられており、通常、測定時には記録紙
Ｐに当接させ、非測定時には記録紙Ｐから離間させる。
なお、駆動ローラ３５は、本体スライダ３の移動速度を
所定倍率（ここでは１０分の１）で減速した速度で送る
図示しない一方向クラッチ付きローラ（測定方向と逆方
向に移動するときは空回りする）と連動するように構成
されている。

【００１９】次に、このレール踏面測定器１を用いてレ
ール頭頂面６１の凹凸およびレール頭側面６３の凹凸を
測定する方法について説明する。図１に示すようにガイ
ドバー５１の両端に設けたバー保持ブロック５２の固定
部材５３をレール６０に固定し、第１および第２記録ペ
ン１７、２７のペン先１７ｂ、２７ｂを記録紙Ｐに接触
させた状態で、レール踏面測定器１を測定方向（レール
長手方向のうちの一方向）に向かって移動させる。

【００２０】これに伴い、第１トレーサ１１は、レール
頭頂面６１の凹凸をレール長手方向に沿ってトレースす
る。この際、第１トレーサ１１は凹凸に応じて上下動す
るため、これに連動して第１昇降軸１３も上下動し、こ
の上下移動量がラックギア１４、第１増速ギア１５、第
１伝動軸１６を介して第１記録ペン１７の揺動軸１７ａ
に伝わる。すると、第１記録ペン１７のペン先１７ｂが
上下移動量の２０倍量をレール頭頂面６１の凹凸量とし
て記録紙Ｐ上に記録する。

【００２１】また、第２トレーサ２１は、レール頭側面
６３の凹凸をレール長手方向に沿ってトレースする。こ
の際、第２トレーサ２１は凹凸に応じて揺動軸２２ａ周
りに揺動するため、これに連動して扇形ギア２２ｂも揺
動する。この揺動は、後方ギア２９、前方ギア２８、中
間ギア３１、ラックギア３２を介して第２昇降軸２３に
伝達されるので、第２昇降軸２３は上下動し、この上下
移動量がラックギア２４、第２増速ギア２５、第２伝動
軸２６を介して第２記録ペン２７の揺動軸２７ａに伝わ
る。すると、第２記録ペン２７のペン先２７ｂが第２昇
降軸２３の上下移動量の２０倍量をレール頭側面６３の
凹凸量として記録紙Ｐ上に記録する。

【００２２】なお、記録紙Ｐはレール踏面測定器１の移
動速度の１０分の１の速度で紙送りされるため、レール
踏面測定器１の移動した距離に応じてレール頭頂面６１
の凹凸量およびレール頭側面６３の凹凸量が記録され
る。以上のように記録紙Ｐ上に記録されたレール頭頂面
６１およびレール頭側面６３のそれぞれの凹凸量が適正
な範囲内かどうかを判断し、適正な範囲外の場合には適
正な範囲に入るようにレール削正等を実施するといった
軌道管理を行う。この結果、車輪がレール６０を通過す
る際に発生する衝撃音すなわち騒音を低減できると共
に、鉄道車両の走行安定性の向上を図ることができると
いう効果が得られる。

【００２３】［第２実施形態］図６は第２実施形態の主
要部を表す断面図である。第２実施形態のレール踏面測
定器は、第２測定部４０の構成が異なる以外は、第１実
施形態のレール踏面測定器１と同様の構成であるため、
同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略す
る。

【００２４】第２測定部４０は、主として第２トレーサ
４１と、サブスライダ４２と、第２昇降軸４３と、第２
記録ペン２７を備えている。第２トレーサ４１は、斜め
方向に直線的にスライド可能なサブスライダ４２に回動
可能に取り付けられたローラであり、レール頭側面６３
をレール長手方向に沿って転動可能である。この第２ト
レーサ４１は第１実施形態の第２トレーサ２１と同じ姿
勢である。

【００２５】この第２トレーサ４１がレール頭側面６３
の凹凸に応じて斜め方向に移動すると、サブスライダ４
２に一体的に設けた斜面部材４２ａもそれに応じて移動
する。この斜面部材４２ａには第２昇降軸４３の下端に
回動可能に取り付けられた斜面追従ローラ４８が当接し
ているため、この斜面部材４２ａがサブスライダ４２と
共に移動すると、それに応じて斜面追従ローラ４８は上
下動し、さらにこれに伴って第２昇降軸４３が上下動す
る。また、第２昇降軸４３に設けたラックギア４４に
は、第２昇降軸４３の上下移動量を所定倍率（ここでは
２０倍）に拡大する第２増速ギア４５が噛合されてい
る。この第２増速ギア４５の回転量は第２伝動軸４６を
介して第２記録ペン２７（第１実施形態を参照）の揺動
軸２７ａに伝えられる。そして、第２記録ペン２７のペ
ン先２７ｂは第２増速ギア４５の回転量に応じて揺動す
る。

【００２６】以上の第２実施形態のレール踏面測定器は
第１実施形態と略同様にして使用することができ、第１
実施形態と略同様の効果が得られる。但し、サブスライ
ダ４２はレール踏面測定器から斜め方向に突き出る形状
となるため第１実施形態に比べて装置が大型化し、ま
た、上下方向と異なり斜め方向のスライド機構であるサ
ブスライダ４２は直動ベアリングの余裕ガタや撓みによ
る誤差が生じやすいため第１実施形態の方が測定精度が
優れている。

【００２７】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、第１実施形態において、第１および第２ト
レーサ１１、２１はローラを採用したが、これ以外に例
えばフェルトなどの摩擦係数の小さな材料を採用しレー
ル頭頂面６１上およびレール頭側面６３上を滑らせるよ
うにしてもよい。

【００２８】また、第１実施形態において、第１昇降軸
１３の上下移動量または扇形ギア２２ｂの揺動量に応じ
て電気抵抗が変化するように構成し、その上下移動量を
電気信号として出力し、その出力信号に基づいて第１ま
たは第２記録ペン１７、２７が揺動するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のレール踏面測定器の使用説明
図である。

【図２】第１実施形態のガイドバーおよびバー保持ブ
ロックの端面図である。

【図３】第１実施形態の主要部を表す断面図である。

【図４】第１実施形態の主要部を表す斜視図である。

【図５】第１実施形態のレール踏面測定器に内蔵され
る記録計の斜視図である。

【図６】第２実施形態の主要部を表す断面図である。

【符号の説明】

１・・・レール踏面測定器、３・・・本体スライダ、５
・・・測定器本体、１０・・・第１測定部、１１・・・
第１トレーサ、１３・・・第１昇降軸、１４・・・ラッ
クギア、１５・・・第１増速ギア、１６・・・第１伝動
軸、１７・・・第１記録ペン、２０・・・第２測定部、
２１・・・第２トレーサ、２２・・・揺動体、２２ｂ・
・・扇形ギア、２３・・・第２昇降軸、２４・・・ラッ
クギア、２５・・・第２増速ギア、２６・・・第２伝動
軸、２７・・・第２記録ペン、５１・・・ガイドバー、
５２・・・バー保持ブロック、６０・・・レール、６１
・・・レール頭頂面、６２・・・レール側面、６３・・
・レール頭側面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大高康裕愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者川島昌文東京都江戸川区松島１丁目36番２号株式会社原田製作所内 (72)発明者横島善一東京都江戸川区松島１丁目36番２号株式会社原田製作所内 (72)発明者野村勝美東京都江戸川区松島１丁目36番２号株式会社原田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄道車両の車輪と接触するレール踏面の
うちレール頭頂面の凹凸と、前記レール踏面のうちレー
ル頭側面（前記レール頭頂面とレール側面との境界をな
す曲面）の凹凸とを測定し、両測定値に基づいて軌道管
理を行うことを特徴とするレール踏面の管理方法。
【請求項２】鉄道車両の車輪と接触するレール踏面の
うちレール頭頂面の凹凸を測定する第１測定部と、前記レール踏面のうちレール頭側面（前記レール頭頂面
とレール側面との境界をなす曲面）の凹凸を測定する第
２測定部とを備えたことを特徴とするレール踏面測定
器。
【請求項３】請求項２記載のレール踏面測定器であっ
て、前記第１測定部は、上下方向に移動可能に支持され、前記レール頭頂面の凹
凸をレールの長手方向に沿ってトレース可能な第１トレ
ーサと、前記第１トレーサの上下移動量を前記レール頭頂面の凹
凸量として記録する第１記録部とを備え、前記第２測定部は、揺動軸周りに揺動可能に支持され、前記レール頭側面の
凹凸をレールの長手方向に沿ってトレース可能な第２ト
レーサと、前記第２トレーサの揺動量を前記レール頭側面の凹凸量
として記録する第２記録部とを備えたことを特徴とする
レール踏面測定器。
【請求項４】請求項３記載のレール踏面測定器であっ
て、前記第２測定部は、揺動軸周りに揺動可能に支持された揺動体と、前記揺動体の一端に回動自在に支持され、前記レール頭
側面の凹凸をレールの長手方向に沿ってトレース可能な
第２トレーサと、前記揺動体の他端に設けられた扇形ギアと、前記第２トレーサが前記レール頭側面の凹凸をレールの
長手方向に沿ってトレースすることにより前記揺動体が
揺動したときに前記扇形ギアの揺動量を前記レール頭側
面の凹凸量として記録する第２記録部とを備えたことを
特徴とするレール踏面測定器。