JP2001004364A - Device for measuring wear in wheel of rolling stock - Google Patents
Device for measuring wear in wheel of rolling stockInfo
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- JP2001004364A JP2001004364A JP11177788A JP17778899A JP2001004364A JP 2001004364 A JP2001004364 A JP 2001004364A JP 11177788 A JP11177788 A JP 11177788A JP 17778899 A JP17778899 A JP 17778899A JP 2001004364 A JP2001004364 A JP 2001004364A
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、軌道用車輌の車輪
部計測装置に係わり、車輪部保全保守点検のためのツー
ルとしての車輌車輪磨耗計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wheel measuring device for a track vehicle, and more particularly to a vehicle wheel wear measuring device as a tool for maintenance and inspection of a wheel.
【従来の技術】従来、車輌走行する軌道レールとの接触
部である車輪踏面の摩耗量を測定する為、車輌停車中に
人手による目視計測、治具による計測が有るがいずれも
車輌走行中の計測ができない為に、計測点検に多くの時
間を要していた。また、車輌走行中に車輪踏面を非接触
で自動計測する方法は、車輌床下を照明するランプとT
VカメラやCCDカメラにより、走行中の車輪踏面の画
像を録画し、その記録画像を画像処理装置にかけて計測
する方法があるが、画像処理方法では解析演算に時間が
かかり、また装置としても複雑となる欠点があった(特
開平5−52536号公報および特開平10−19523号公報)。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to measure the amount of wear on a wheel tread, which is a contact portion with a track rail on which a vehicle travels, there is a manual measurement and a jig measurement while the vehicle is stopped. Since measurement was not possible, much time was required for measurement and inspection. In addition, a method of automatically measuring the wheel treading in a non-contact manner while the vehicle is running is performed by using a lamp for illuminating under the vehicle floor and a T
There is a method of recording an image of a running wheel tread using a V-camera or a CCD camera and measuring the recorded image by using an image processing device. However, the image processing method requires a long time for analysis and calculation, and the device is complicated. There were some disadvantages (JP-A-5-52536 and JP-A-10-19523).
【発明が解決しようとする課題】本発明は、車輌営業運
行後の保守点検のために車庫入りする車輌が低速走行中
に、車輪踏面の磨耗量を高精度でしかも短時間に自動計
測するための車輌車輪踏面磨耗計測装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to automatically measure the amount of wear on the wheel treads with high precision and in a short time while a vehicle entering a garage is running at a low speed for maintenance and inspection after business operation of the vehicle. To provide a vehicle wheel tread wear measurement device.
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による車輌車輪踏面磨耗計測装置は、剛性を持った左
右一体形計測レールに、車輪フランジ部の位置を計測す
るラム付変位センサ内臓ボックスと、車輪とレール当た
り面の位置を計測する変位センサからなる計測機本体
と、変位センサよりの変位量データを読み取るアンプお
よびデータ収集部からなる制御装置盤、およびデータ解
析演算の為の摩耗量演算手段部からなる装置に、変位デ
ータを車輪、レールの実形状補正アルゴリズムを備えた
ソフト解析手段と、を備えるものである。A vehicle wheel tread wear measuring device according to the present invention which achieves the above object is a displacement sensor built-in box with a ram for measuring the position of a wheel flange portion on a rigid right and left integral measuring rail. , A measuring instrument body consisting of a displacement sensor that measures the position of the wheel and the rail contact surface, a control panel consisting of an amplifier and a data collection unit that reads displacement data from the displacement sensor, and the amount of wear for data analysis calculations An apparatus comprising an arithmetic means is provided with software analysis means provided with an algorithm for correcting the actual shape of wheels and rails based on displacement data.
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明によ
る一実施例の車輌車輪踏面磨耗計測装置の全体構成図を
示す。図1において、車輌車輪踏面磨耗計測装置(以
下、計測装置と略す)は、車輪1を支える剛性をもった
左右一体形レール2と、車輪のフランジ部1aの高さ位
置を計測する変位量検出変位センサ4を内蔵したセンサ
ボックス3と、車輪1とレール2の接触位置を計測する
変位量検出変位センサ5と、変位センサ4および変位セ
ンサ5の変位量を変換するアンプ6と、変位量データを
蓄積するデータ収集部7と、データ解析および初期値の
データを設定、変位量データと設定初期値との比較演算
をする摩耗量演算手段部8と、解析データ結果を出力す
るためのプリンター9とから構成される。図2は、図1
全体構成図のA−A’視図を示す図である。車輪1の踏
面の外形を計測するにあたっては、車輪のフランジ部円
周面に対向するようにセンサボックス3を複数個配置
し、車輌が走行中に車輪フランジ部の高さ位置をセンサ
ボックス3が、その時の車輪1とレール2の接触位置を
複数個配置した変位センサ5によって同時に検出する。
車輪踏面円周上の検出点数および分解能精度は、センサ
ボックス3と変位センサ5の配置数で決まる。図1の全
体構成図および、図2(図1のA−A’視図)にて構成
機器を示したが、車輌走行中にレール2に接触する車輪
1は可動部であり、地上へ固定しているレール2および
レールに付属するセンサボックス3、変位センサ5も固
定部となる。したがって、車輪1の摩耗量を計測するに
あたっては、車輪1の踏面円周に相当する長さにセンサ
ボックス3および変位センサ5を複数個配置する必要が
ある。このセンサボックス3および変位センサ5の設置
個数で踏面円周方向の検出点数、すなわち分解能が決ま
る。また、車輪1の周速、すなわち車輌の走行速度とセ
ンサボックス3に内蔵された変位センサ4と、変位セン
サ5の計測データはアンプ6を介しデータ収集部7に蓄
積されるが、変位センサ4と変位センサ5の読み取り時
間、データ収集部の変位センサ1個あたりのデータ読み
込み時間で装置の能力が規定される。変位センサ4およ
び変位センサ5の読み取り時間は、測定対象物との距離
5〜8mm程度においては約1万分の1秒程度であり、
複数個の変位センサ4および変位センサ5の計測データ
量を蓄積するデータ収集部7は千分の1秒程度の読み取
り周期で可能である為に、車輪1すなわち車輌の走行速
度は時速5Km程度での走行中計測が可能となる。車輪
1の円周面に対向するセンサボックス3、変位センサ5
の配置個数は、その個数分が計測ピッチとなり、センサ
ボックス3の大きさにより計測ピッチは制限されるが、
計測ピッチとしては50mmピッチ程度で計測が可能で
ある。センサボックス3に内蔵された変位センサ4、お
よび車輪1の内側面に対向するように同一水平面に配置
する変位センサ5は、渦電流式変位センサを使用すれ
ば、計測精度は±10μm程度の誤差で高精度に検出でき
る。したがって、摩耗演算手段部8に摩耗前の車輪1の
初期値を入力しておき、車輪1を計測時に変位センサ4
および変位センサ5により入力された計測データが、ア
ンプ6を介してデータ収集部7に蓄積され、その計測デ
ータと初期値データを摩耗量演算手段部8にて演算比較
することによって、摩耗後の車輪1踏面の摩耗量が高速
に、かつ高精度に測定することができる。図3は、セン
サボックス3の内部構成を示す断面図である。車輌車輪
およびレールは、走行中の脱輪を防ぐ為に丸みを帯びた
勾配を付けており、このために、車輌走行中は左右の振
れ(ローリング)が発生する。車輪フランジ部が、振れ
による位置が若干変化しても、確実に車輪フランジ部の
高さ方向の位置を捉えるために、センサボックス3の上
部には車輪フランジ部に確実に接触するラム3aと、ラ
ム3aを下より押し上げておくスプリング3bと、ラム
3aを介して、車輪フランジ部の高さ位置すなわち、ラ
ムの押し込み位置を検出する変位センサ4から構成され
る。図4は、本発明に使用される変位センサ4および5
の渦電流式変位センサの原理図を示す。変位量をとらえ
るには、接触式、非接触式があり、接触式には差動トラ
ンスを応用したセンサ、非接触式には光計測を応用した
物など多数市販されているが、耐環境性、構造上堅牢な
非接触式である渦電流式センサが最も実用的である。図
(A)に渦電流式変位センサの基本原理と構成を示す。
渦電流式変位センサは高周波磁界を利用したものであ
り、センサヘッド内部のコイルに高周波発振回路により
高周波電流を流して高周波磁界を発生させる。この磁界
内に測定対象物の金属があると、電磁誘導作用により測
定対象物表面に、磁束の通過と垂直方向の渦電流が流
れ、センサコイルのインピーダンスが変化する。この変
化量により、距離を測定することが可能なセンサであ
る。図(B),(C),(D)は、検出物体と渦電流式
変位センサ(以下、変位センサと略す)の距離、および
センサコイルのインピーダンスの変化が測定距離とどの
様な関係となるかを示す図である。図(B)は検出物体
と変位センサの距離が遠い場合を示し、インピーダンス
変化特性が破線の基準波形に対し、位相ズレは小さいが
振幅が大きくなる。図(C)は、図(B)に対し距離を
近づけた場合を示し、図(D)は、さらに図(C)より
も距離を近づけた場合を示す。図(D)は、検出物体と
変位センサの距離を最も近づけると、インピーダンスの
変化特性が破線の基準波形に対し、位相のズレが大きく
なり振幅が小さくなる。図(C)は、図(B)図(D)
との中間距離を示し、位相のズレ、振幅ともに中程度と
なる。このように、センサコイルのインピーダンスの変
化量特性によって、非接触にて測定対象物の金属との距
離を測定できるのが渦電流式変位センサである。図5
は、本発明による車輌車輪踏面磨耗計測装置の計測の基
本原理図を示す図である。レール2の上面に車輪1の踏
面が当たり、車輌が軌道を走行する構造である。実際の
車輪1およびレール2の形状は丸みを帯びた勾配を持っ
ているが、計測の基本原理を考察するに当たって、丸み
および勾配のない水平垂直の角形車輪1とレール2とし
て計測の基本原理を述べる。車輪1の磨耗前車輪踏面外
形をdφ、車輪フランジ部1aの外形をDφとする。車
輪フランジ部1aの地上よりの高さ位置を計測するため
に、変位センサ4を配置する。車輪1の踏面が磨耗前の
車輪フランジ部1aのフランジ下部端面と変位センサ4
との距離をLGとし固定ギャップ値とする。また、レー
ル2上面と変位センサ4間のギャップ値をLLとする。こ
れら、車輪磨耗前の車輪1の踏面外径dφ、車輪フラン
ジ部1aの外径Dφ、変位センサ4を設置することによ
っての車輪フランジ部1aの下部端面との距離LGおよ
びレール2上面と変位センサ4間のギャップLLは初期
値となる。車輌が営業運行し、車輪1の踏面が磨耗によ
り△tだけ変化すると、車輪1のフランジ部1aの下部
端面はレール2に非接触であるから磨耗しないために、
車輪フランジ部1aと変位センサ4間ギャップ値をL
G、磨耗量計測時のギャップ値をLG’とすると、磨耗
量である△tは(LG−LG’)の変化量を計測すればよ
いことになる。このように、磨耗量△t=LG−LG’で
あり、Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle wheel tread surface wear measuring device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a vehicle wheel tread surface wear measuring device (hereinafter abbreviated as a measuring device) includes a rigid left and right integrated rail 2 supporting a wheel 1 and a displacement amount measuring a height position of a flange portion 1a of the wheel. A sensor box 3 having a built-in displacement sensor 4, a displacement detection displacement sensor 5 for measuring a contact position between the wheel 1 and the rail 2, an amplifier 6 for converting the displacement of the displacement sensor 4 and the displacement sensor 5, and displacement data A data collecting unit 7 for accumulating the data, a wear amount calculating unit 8 for performing data analysis and setting initial value data, and performing a comparison operation between displacement amount data and a set initial value, and a printer 9 for outputting analysis data results. It is composed of FIG. 2 shows FIG.
It is a figure which shows the AA 'view of the whole block diagram. When measuring the outer shape of the tread surface of the wheel 1, a plurality of sensor boxes 3 are arranged so as to face the circumferential surface of the flange portion of the wheel, and the sensor box 3 determines the height position of the wheel flange portion while the vehicle is traveling. The contact positions of the wheels 1 and the rails 2 at that time are simultaneously detected by the displacement sensors 5 arranged in a plurality.
The number of detection points on the wheel tread surface circumference and the resolution accuracy are determined by the number of sensor boxes 3 and displacement sensors 5 arranged. Although the components are shown in the overall configuration diagram of FIG. 1 and FIG. 2 (a view taken along the line AA ′ in FIG. 1), the wheels 1 that contact the rails 2 while the vehicle is running are movable parts and are fixed to the ground. The rail 2, the sensor box 3 attached to the rail, and the displacement sensor 5 are also fixed parts. Therefore, when measuring the amount of wear of the wheel 1, it is necessary to arrange a plurality of sensor boxes 3 and displacement sensors 5 in a length corresponding to the circumference of the tread surface of the wheel 1. The number of detection points in the tread surface circumferential direction, that is, the resolution is determined by the number of the sensor boxes 3 and the displacement sensors 5 installed. Also, the peripheral speed of the wheels 1, that is, the traveling speed of the vehicle, the displacement sensor 4 built in the sensor box 3, and the measurement data of the displacement sensor 5 are stored in the data collection unit 7 via the amplifier 6, but the displacement sensor 4 The read time of the displacement sensor 5 and the data read time per displacement sensor of the data collection unit define the capability of the apparatus. The reading time of the displacement sensor 4 and the displacement sensor 5 is about 1 / 10,000 seconds at a distance of about 5 to 8 mm from the object to be measured.
Since the data collection unit 7 that accumulates the measured data amounts of the plurality of displacement sensors 4 and the displacement sensors 5 can have a reading cycle of about one thousandth of a second, the traveling speed of the wheels 1, that is, the vehicle is about 5 km / h. During running is possible. Sensor box 3 and displacement sensor 5 facing the circumferential surface of wheel 1
The number of arrangements becomes the measurement pitch by the number, and the measurement pitch is limited by the size of the sensor box 3,
Measurement can be performed at a measurement pitch of about 50 mm. The displacement sensor 4 built in the sensor box 3 and the displacement sensor 5 arranged on the same horizontal plane so as to face the inner surface of the wheel 1 have an accuracy of about ± 10 μm if an eddy current displacement sensor is used. Can be detected with high accuracy. Therefore, the initial value of the wheel 1 before the wear is input to the wear calculating means 8, and the displacement sensor 4 is used when the wheel 1 is measured.
The measurement data input by the displacement sensor 5 is accumulated in the data collection unit 7 via the amplifier 6, and the measured data and the initial value data are calculated and compared by the wear amount calculation unit 8, so that the data after the wear is obtained. The wear amount of the tread of the wheel 1 can be measured at high speed and with high accuracy. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the sensor box 3. The vehicle wheels and rails have a rounded slope in order to prevent the vehicle from falling off during traveling, and therefore, a right-and-left swing (rolling) occurs during traveling of the vehicle. A ram 3a is provided at the upper part of the sensor box 3 for securely contacting the wheel flange, even if the position of the wheel flange is slightly changed due to runout, in order to reliably capture the height of the wheel flange. It comprises a spring 3b for pushing up the ram 3a from below, and a displacement sensor 4 for detecting the height position of the wheel flange, ie, the pushed position of the ram, via the ram 3a. FIG. 4 shows the displacement sensors 4 and 5 used in the present invention.
The principle diagram of the eddy current displacement sensor of FIG. There are many types of contact type and non-contact type to capture the amount of displacement.The contact type is a sensor that uses a differential transformer, and the non-contact type is one that uses optical measurement. An eddy current sensor that is structurally robust and non-contact type is the most practical. FIG. 1A shows the basic principle and configuration of an eddy current displacement sensor.
The eddy current displacement sensor utilizes a high-frequency magnetic field, and generates a high-frequency magnetic field by passing a high-frequency current through a coil inside a sensor head by a high-frequency oscillation circuit. If the metal of the object to be measured is present in the magnetic field, an eddy current in the direction perpendicular to the passage of the magnetic flux flows on the surface of the object to be measured due to the electromagnetic induction, and the impedance of the sensor coil changes. The sensor can measure the distance based on the amount of change. Figures (B), (C), and (D) show how the distance between the detection object and the eddy current displacement sensor (hereinafter, abbreviated as displacement sensor) and the change in the impedance of the sensor coil are related to the measurement distance. FIG. FIG. 2B shows a case where the distance between the detection object and the displacement sensor is long, and the impedance change characteristic has a small phase shift but a large amplitude with respect to a reference waveform indicated by a broken line. FIG. (C) shows a case where the distance is closer to that of FIG. (B), and FIG. (D) shows a case where the distance is closer than that of FIG. (C). FIG. 3D shows that when the distance between the detection object and the displacement sensor is made closest, the phase change of the impedance change characteristic becomes larger and the amplitude becomes smaller with respect to the reference waveform indicated by the broken line. The figure (C) is the figure (B) and the figure (D)
, And the phase shift and the amplitude are both medium. As described above, the eddy current displacement sensor can measure the distance between the measurement object and the metal in a non-contact manner based on the characteristic of the change in the impedance of the sensor coil. FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a basic principle diagram of measurement by a vehicle wheel tread wear measurement device according to the present invention. The tread surface of the wheel 1 hits the upper surface of the rail 2 and the vehicle travels on the track. Although the actual shapes of the wheels 1 and the rails 2 have rounded slopes, in examining the basic principle of measurement, the basic principles of measurement are defined as horizontal and vertical rectangular wheels 1 and rails 2 without roundness and slope. State. The outer shape of the wheel tread before wear of the wheel 1 is dφ, and the outer shape of the wheel flange portion 1a is Dφ. In order to measure the height position of the wheel flange 1a above the ground, a displacement sensor 4 is arranged. The lower surface of the flange of the wheel flange portion 1a before the tread surface of the wheel 1 is worn and the displacement sensor 4
Is a fixed gap value as LG. The gap value between the upper surface of the rail 2 and the displacement sensor 4 is LL. The tread surface outer diameter dφ of the wheel 1 before the wheel is worn, the outer diameter Dφ of the wheel flange portion 1a, the distance LG between the lower end surface of the wheel flange portion 1a by installing the displacement sensor 4 and the upper surface of the rail 2 and the displacement sensor. The gap LL between the four is an initial value. When the vehicle is in business operation and the tread surface of the wheel 1 changes by Δt due to wear, the lower end surface of the flange portion 1a of the wheel 1 is not in contact with the rail 2 so that it does not wear.
The gap value between the wheel flange 1a and the displacement sensor 4 is L
G, assuming that the gap value at the time of measuring the amount of wear is LG ′, Δt which is the amount of wear can be obtained by measuring the amount of change of (LG−LG ′). Thus, the amount of wear Δt = LG−LG ′,
【数1】 であることが計測により判明できる。以上、図5におい
て計測の基本原理を述べたが、実際の車輪1およびレー
ル2の形状は丸みおよび勾配を持った形状となってい
る。図6は、実応用における計測図を示す図である。車
輪1の踏面部は1bの様な丸みおよび勾配を持った形状
であり、車輪1のフランジ部1aの端面も、1cの様な
丸みを帯びた形状となっている。また、レール2も2a
の様な丸みを帯びた形状である。この為、車両がレール
2の軌道上を走行する場合においては、車輪1とレール
2の接触点2bが、必ずしもレール2のセンター2cで
あるとは限らない。したがって、図5の計測基本原理図
に示した車輪フランジ部1aと変位センサ4のギャップ
値LGを計測しただけでは図6の車輪1とレール2の接
触点2bの位置により誤差を生じる。このために、車輪
1の踏面1bとレール2の接触点2bを検出する変位セ
ンサ5を車輪1の側面に設置し、車輪1と設置した変位
センサ5間のギャップ値LSを測定することによって、
接触点2b位置を検出し計測することが可能となる。図
7は、図6の実応用における計測図の中の、変位センサ
4によるギャップ値LGおよび変位センサ5によるギャ
ップ値LSの計測データを変数として計測演算する磨耗
計測演算フローを示す図である。磨耗量計測演算フロー
は、大きく分けて5つのブロックフローからなる。初期
値入力部工程71、計測データ入力部工程72、水平、
垂直方向変化量演算部工程73、水平、垂直方向変化量
による計測演算補正部工程74、および、磨耗量演算部
工程75からなる。初期値入力部工程71は、車輪磨耗
後の計測した変位量データが、何に対してどれだけ変化
したかを認識するに当たって、比較する基本データとな
る。したがって、車輪磨耗前の初期値データとして、車
輪部においては、フランジ部外径値Dφ、踏面部外径値
dφ、車輪厚み方向値Ww,Wpが必要であり、計測用変位
センサ4部は、上記車輪フランジ部外径Dφによるギャ
ップ値LG、レール2のセンター2C上面との距離LL
を、計測用変位センサ5部は、車輪1との距離LSを前
もって初期値して与えておく。上記初期値に対し、計測
すべき車輌が走行して来て計測レール部2にかかると、
計測データ部工程72に、車輪フランジ部との距離が変
位センサ4による車輪磨耗後のギャップ値LG’として
自動的に入力されると同時に、車輪とレールとの接触点
を認識する変位センサ5のギャップ値データLS’が自
動的に入力される。これらの計測データと、当初入力さ
れている初期値データを元に、水平、垂直方向変化量を
演算認識するのが、水平、垂直方向変化量演算部工程7
3であり、実計測車輪フランジ部ギャップ値がLGから
LG’に変化した分および、車輪1の左右の振れによる
レール2との接触点2bを計測の為の車輪1とのギャッ
プ値がLSからLS’に変化した分を演算認識させる。次
に、これらの実計測データと初期値データにより演算補
正かけるのが水平方向変化量による計測演算補正部工程
74である。実計測データである車輪厚み方向の端面位
置検出データLS’の値によって、車輪踏面の丸みを帯
びた勾配を持った実形状値と、計測用レール上面の丸み
を帯びた実形状値により誤差を含んだデータを補正アル
ゴリズム特性74−1により、車輪踏面と計測レール部
の接触点2bの違いによる補正値を、計測ギャップ値L
G'データに補正を掛けることによって、実際の丸みを帯
びた勾配を持った実形状による補正後の車輪フランジ部
の高さ方向のギャップ値がLG”として演算補正され
る。最後に、計測すべく車輪の踏面磨耗量を演算するの
が磨耗量演算部工程75である。磨耗後の車輪踏面変化
量を△tとすると、△t=LG−LG”にて演算され、車
輪踏面磨耗後の外径をd’φとすると、(Equation 1) Can be determined by measurement. As described above, the basic principle of the measurement has been described with reference to FIG. 5, but the actual shapes of the wheels 1 and the rails 2 are rounded and sloped. FIG. 6 is a diagram showing a measurement diagram in an actual application. The tread portion of the wheel 1 has a rounded shape and slope like 1b, and the end surface of the flange portion 1a of the wheel 1 also has a rounded shape like 1c. Also, rail 2 is 2a
It has a rounded shape like. Therefore, when the vehicle travels on the track of the rail 2, the contact point 2 b between the wheel 1 and the rail 2 is not always the center 2 c of the rail 2. Therefore, if only the gap value LG between the wheel flange portion 1a and the displacement sensor 4 shown in the measurement basic principle diagram of FIG. 5 is measured, an error occurs due to the position of the contact point 2b between the wheel 1 and the rail 2 in FIG. For this purpose, a displacement sensor 5 that detects a contact point 2b between the tread surface 1b of the wheel 1 and the rail 2 is installed on the side surface of the wheel 1, and a gap value LS between the wheel 1 and the installed displacement sensor 5 is measured.
The position of the contact point 2b can be detected and measured. FIG. 7 is a diagram showing a wear measurement calculation flow in which the measurement data of the gap value LG by the displacement sensor 4 and the gap value LS by the displacement sensor 5 are used as variables in the measurement diagram in the actual application of FIG. The wear amount measurement calculation flow is roughly divided into five block flows. Initial value input section step 71, measurement data input section step 72, horizontal,
It comprises a vertical change amount calculation unit step 73, a measurement calculation correction unit step 74 based on horizontal and vertical change amounts, and a wear amount calculation unit step 75. The initial value input unit step 71 serves as basic data to be compared when recognizing how much the displacement amount data measured after wheel wear has changed with respect to what. Therefore, as the initial value data before wheel wear, in the wheel portion, the flange portion outer diameter value Dφ, the tread surface portion outer diameter value dφ, and the wheel thickness direction values Ww and Wp are required. The gap value LG based on the wheel flange outer diameter Dφ and the distance LL between the rail 2 and the upper surface of the center 2C.
The measurement displacement sensor 5 gives the distance LS to the wheel 1 as an initial value in advance. When the vehicle to be measured comes to travel on the measurement rail section 2 with respect to the initial value,
In the measurement data section step 72, the distance to the wheel flange is automatically inputted as the gap value LG 'after the wheel is worn by the displacement sensor 4 at the same time as the displacement sensor 5 for recognizing the contact point between the wheel and the rail. The gap value data LS 'is automatically input. Based on these measurement data and the initially input initial value data, the horizontal and vertical change amounts are calculated and recognized by the horizontal and vertical change amount calculation unit process 7.
3, and the gap value with the wheel 1 for measuring the contact point 2b with the rail 2 due to the right and left swing of the wheel 1 is changed from LS by the amount that the actual measured wheel flange gap value changed from LG to LG '. The change in LS 'is calculated and recognized. Next, it is the measurement operation correction unit process 74 based on the amount of change in the horizontal direction that performs operation correction based on the actual measurement data and the initial value data. According to the value of the end surface position detection data LS 'in the thickness direction of the wheel, which is actual measurement data, an error is generated by an actual shape value having a rounded gradient of the wheel tread surface and a real shape value having a rounded upper surface of the measurement rail. Based on the correction algorithm characteristic 74-1, the correction value based on the difference between the contact point 2b between the wheel tread surface and the measurement rail portion is converted into the measurement gap value L.
By correcting the G ′ data, the gap value in the height direction of the wheel flange portion after correction by the actual shape having the actual rounded slope is calculated and corrected as LG ″. In order to calculate the amount of wheel tread wear, the wear amount calculating unit process 75 calculates the amount of change in the wheel tread after wear as Δt, where Δt = LG−LG ”, and calculates the amount of change after wheel tread wear. When the outer diameter is d'φ,
【数2】d’φ=dφ−2×△t で求めることができる。図8は、本発明の応用例を示す
図である。図1において示した全体構成図において、車
輪1の厚み方向の端面位置を検出する変位センサ5は、
左右の車輪1が現実は車軸により連結された一体物であ
るために、レール車軌幅CREおよび左右車輪1の内部端
面間距離CWHは固定値であり、レール軌道幅CREのセン
ターが車輪1の踏面センターとし、左右車輪1の内側端
面からの距離を各々WL,WRとすると、## EQU2 ## d'φ = dφ−2 × Δt FIG. 8 is a diagram showing an application example of the present invention. In the overall configuration diagram shown in FIG. 1, a displacement sensor 5 that detects an end surface position of the wheel 1 in a thickness direction is provided.
Since the left and right wheels 1 are actually one-piece connected by an axle, the rail track width CRE and the distance CWH between the inner end faces of the left and right wheels 1 are fixed values, and the center of the rail track width CRE is Assuming that the tread center is the center and the distances from the inner end surfaces of the left and right wheels 1 are WL and WR respectively,
【数3】CRE=CWH+WL+WR も固定値となる。したがって、変位センサ5は片側の車
輪のみ配置すれば良く、その一例を示したに過ぎない。
図8は図1と同様の考え方にて、車輪左右外側に各々変
位センサ5を配置した例、片側の車輪内側に変位センサ
5を配置した例、左右車輪内側に各々変位センサ5を配
置した応用例を示す。図(A)は、変位センサ5を左右
車輪1の外側に各々配置し、車輪1とレール2の接触位
置を左右各々に計測する例を示す。図(B)は、変位セ
ンサ5を左側車輪1の内側に配置し、左側車輪1とレー
ル2接触位置を計測すると同時にレール軌道幅CRE、車
輪幅CWHを固定値とし、右側車輪1の接触位置を演算に
より求めて計測する例を示す。図(C)は、変位センサ
5を左右車輪1の内側に各々配置し、車輪1とレール2
の接触位置を左右各々に計測する例を示す。いずれも、
車輪磨耗量を計測するにあたっては本発明と同様の車輌
車輪磨耗計測装置を提供する事ができる。## EQU3 ## CRE = CWH + WL + WR is also a fixed value. Therefore, the displacement sensor 5 only needs to be disposed on one wheel, and only an example is shown.
FIG. 8 shows an example in which the displacement sensors 5 are arranged on the left and right outer sides of the wheel, an example in which the displacement sensors 5 are arranged on the inner side of one wheel, and an example in which the displacement sensors 5 are arranged on the inner sides of the left and right wheels in the same way as in FIG. Here is an example. FIG. 1A shows an example in which the displacement sensors 5 are arranged outside the left and right wheels 1 and the contact positions of the wheels 1 and the rails 2 are measured on the right and left sides, respectively. FIG. 2 (B) shows that the displacement sensor 5 is disposed inside the left wheel 1 and the contact position of the right wheel 1 is measured by measuring the contact position of the left wheel 1 and the rail 2 and simultaneously setting the rail track width CRE and the wheel width CWH to fixed values. An example in which is obtained by calculation and measured. FIG. 4C shows that the displacement sensors 5 are arranged inside the left and right wheels 1 respectively,
The example of measuring the contact position of each of right and left is shown. In each case,
In measuring the amount of wheel wear, a vehicle wheel wear measuring device similar to the present invention can be provided.
【発明の効果】本発明によれば、車輌を停止することな
しに車輌走行中のまま車輪踏面の磨耗量を高精度、早い
応答で自動計測することが可能となり、軌道用車輌車輪
部の磨耗量保守点検の為の作業効率の向上が図られる。According to the present invention, the amount of wear on the wheel tread can be automatically measured with high precision and quick response while the vehicle is running without stopping the vehicle, and the wear of the track wheel is reduced. Work efficiency for mass maintenance inspection is improved.
【図1】本発明による一実施例の車輌車輪踏面磨耗計測
装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle wheel tread wear measurement device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明による図1全体構成図中のA−A’視図
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an AA ′ view in the overall configuration diagram of FIG. 1 according to the present invention.
【図3】本発明による図1全体構成図中のセンサボック
ス断面図を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a sectional view of a sensor box in the overall configuration diagram of FIG. 1 according to the present invention.
【図4】本発明に応用した渦電流式変位センサ原理図を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a principle diagram of an eddy current type displacement sensor applied to the present invention.
【図5】本発明による一実施例の車輌車輪踏面磨耗計測
装置の計測基本原理図を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a basic measurement principle diagram of a vehicle wheel tread surface wear measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の図5計測の基本原理図の実応用上にお
ける計測図を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a measurement diagram in actual application of the basic principle diagram of the measurement in FIG. 5 of the present invention.
【図7】本発明による車輪磨耗計測演算フローを示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a wheel wear measurement calculation flow according to the present invention.
【図8】本発明による一実施例の車輌車輪踏面磨耗計測
装置の変位センサ配置応用例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an application example of a displacement sensor arrangement of a vehicle wheel tread surface wear measuring device according to an embodiment of the present invention.
1…車輌車輪、1a…車輪のフランジ部、2…レール、
2c…レールセンター、3…センサボックス、4…変位
センサ、5…変位センサ、6…変位センサ用アンプ、7
…データ収集部、8…摩耗量演算手段部、9…プリンタ
ー。1 ... vehicle wheels, 1a ... wheel flanges, 2 ... rails,
2c: rail center, 3: sensor box, 4: displacement sensor, 5: displacement sensor, 6: displacement sensor amplifier, 7
... data collection unit, 8 ... wear amount calculation means unit, 9 ... printer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半沢 忠▲吉▼ 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 Fターム(参考) 2F069 AA24 AA39 BB27 EE04 GG01 GG04 GG06 GG58 GG62 HH02 HH09 HH30 NN00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Tadashi Hanzawa 3-1-1, Saimachi, Hitachi-shi, Ibaraki F-term in Hitachi, Ltd. Hitachi Plant F-term (reference) 2F069 AA24 AA39 BB27 EE04 GG01 GG04 GG06 GG58 GG62 HH02 HH09 HH30 NN00
Claims (1)
触部である車輪踏面の摩耗量を測定する車輌車輪摩耗計
測装置において、 前記車輌車輪摩耗計測装置は、車輌走行中に計測する為
の一体形レールと、車輪フランジ面のギャップ値を計測
する変位センサを内蔵するセンサボックスと、車輪踏面
とレールの接触位置を前記ギャップ値と同時に計測する
第2の変位センサで、車輌車輪円周方向にわたって複数
点同時計測し、その計測データを蓄積するデータ収集部
を有する制御盤と、入力した車輪の摩耗前初期値データ
と制御盤のデータ収集部で蓄積した計測データを比較演
算し、車輪踏面の摩耗量を計測する摩耗量演算手段部と
から構成したことを特徴とする車輌車輪摩耗計測装置。1. A vehicle wheel wear measuring device for measuring an amount of wear on a wheel tread, which is a contact portion with a track rail on which a track vehicle travels, wherein the vehicle wheel wear measuring device is used for measuring while the vehicle is running. An integrated rail, a sensor box with a built-in displacement sensor that measures the gap value of the wheel flange surface, and a second displacement sensor that measures the contact position between the wheel tread and the rail simultaneously with the gap value, in the vehicle wheel circumferential direction A control panel with a data collection unit that measures multiple points simultaneously and stores the measured data, and compares the input initial value data before wear of the wheel with the measurement data stored in the data collection unit of the control panel and calculates the wheel tread. And a wear amount calculating means for measuring a wear amount of the vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11177788A JP2001004364A (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Device for measuring wear in wheel of rolling stock |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11177788A JP2001004364A (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Device for measuring wear in wheel of rolling stock |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001004364A true JP2001004364A (en) | 2001-01-12 |
Family
ID=16037126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11177788A Pending JP2001004364A (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Device for measuring wear in wheel of rolling stock |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001004364A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005189143A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Railway Technical Res Inst | Quantitative evaluation method of wheel damage in slip prevention control of rolling stock |
CN113884040A (en) * | 2021-09-24 | 2022-01-04 | 东莞市诺丽电子科技有限公司 | Train wheel tread detection system and detection method based on displacement sensor |
-
1999
- 1999-06-24 JP JP11177788A patent/JP2001004364A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113884040B (en) * | 2021-09-24 | 2023-10-10 | 东莞市诺丽科技股份有限公司 | Train wheel tread detection system and detection method based on displacement sensor |
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