本發(fā)明涉及一種在行駛過程中以在線方式直接測定鐵道車輛的車輪的輪緣磨損量的方法。

背景技術(shù)：

在行駛時，鐵道車輛的車輪與軌道接觸。因與軌道接觸而發(fā)生了磨損的車輪對鐵道車輛的運動性能造成大的影響。因而，為了使鐵道車輛安全地行駛，對車輪的磨損量進行管理是極為重要的。

圖10是示意性地示出在由平緩曲線和圓曲線構(gòu)成的曲線區(qū)段行駛的過程中車輪1從軌道2承受的力的圖。圖10的圖紙左側(cè)的軌道2表示曲線區(qū)段的外周側(cè)的軌道2，圖紙右側(cè)的軌道2表示曲線區(qū)段的內(nèi)周側(cè)的軌道2。以下，將曲線區(qū)段的外周側(cè)稱為外軌側(cè)，將曲線區(qū)段的內(nèi)周側(cè)稱為內(nèi)軌側(cè)。

為了在曲線區(qū)段安全地行駛，車輪1對軌面垂直地施加的輪重p以及車輪1對軌道2的側(cè)面施加的橫壓q是重要的管理指標(biāo)。為了將這些輪重p和橫壓q保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，需要適當(dāng)?shù)貙D(zhuǎn)向架中的特別是靠行進方向前方的輪軸(以下稱為前軸)上的靠外軌側(cè)的車輪1的輪緣1f與軌道2接觸的接觸點處的切線與水平線之間所成的角度(輪緣角)α進行管理。此外，圖10中的n表示法線力，fy表示橫向蠕滑力。

為了適當(dāng)?shù)乇３骤F道車輛用車輪的輪緣角α，其中一個解決方法是，盡早發(fā)現(xiàn)車輪1的輪緣1f產(chǎn)生的垂直磨損，通過使用旋轉(zhuǎn)工具進行的切削(以下稱為旋切)來使車輪1的形狀適當(dāng)化。此外，垂直磨損是指車輪1的頸部1th發(fā)生磨損而使輪緣1f變?yōu)榇笾麓怪钡哪p(圖11中的標(biāo)注了陰影的部分)。

因此，公開了各種測定鐵道車輛的車輪的形狀的方法。

例如在專利文獻1中，公開了如下一種裝置：利用形狀測定裝置測定左右各車輪的著地面形狀和軌道的截面形狀，將這些形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為在車輪的厚度方向上每隔規(guī)定間隔的離散數(shù)據(jù)，來進行車輪與軌道的接觸特性的評價。

另外，在專利文獻2中，公開了一種在整個周向上連續(xù)地測定車輪的著地面的形狀變化的裝置和方法。

另外，在專利文獻3中，公開了如下一種裝置：以設(shè)計時的輪緣角度為基準(zhǔn)，根據(jù)因磨損而產(chǎn)生的輪緣角度的變化與行駛距離之間的關(guān)系來定量地估計該輪緣角度的變化。

另外，在專利文獻4中，公開了一種使用多個激光測距儀來測定車輪的形狀的方法、裝置，另外，在專利文獻5中，公開了一種使用多個照相機和多個激光測距儀來測定車輪的形狀的方法、裝置。

另外，在專利文獻6、7中，公開了如下一種裝置及該裝置的設(shè)置方法：使用設(shè)置于軌道的外側(cè)的距離傳感器和設(shè)置于軌道的內(nèi)側(cè)的距離傳感器來測定離車輪的距離，根據(jù)這些測定結(jié)果和與上述兩個距離傳感器的設(shè)置有關(guān)的距離數(shù)據(jù)來運算車輪直徑、輪緣厚度、輪緣高度等車輪的形狀。

然而，專利文獻1～3中公開的技術(shù)均不是在車輛行駛過程中進行測定的技術(shù)，而是將以離線方式進行測定作為前提的技術(shù)。因而，難以適時地確保車輛行駛時的安全性。

另外，專利文獻4～7中公開的技術(shù)均使用了多個照相機、多個激光測距儀。因而，規(guī)格變得繁雜且維護要花費工時。另外，需要額外進行測定值的處理，因此難以適時地確保車輛行駛時的安全性。

專利文獻1：日本特許第4657767號公報

專利文獻2：日本特開2011-68242號公報

專利文獻3：日本特開2010-151827號公報

專利文獻4：日本特開2010-181216號公報

專利文獻5：日本特開2011-242239號公報

專利文獻6：日本特開2007-292473號公報

專利文獻7：日本特開2007-192687號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明要解決的問題點在于，由于專利文獻1～3中公開的技術(shù)是將以離線方式進行測定作為前提的技術(shù)，因此難以適時地確保車輛行駛時的安全性。另外，由于專利文獻4～7中公開的技術(shù)使用了多個照相機、多個激光測距儀，因此規(guī)格變得繁雜且維護要花費工時。另外，本發(fā)明要解決的問題點還在于，由于需要額外進行測定值的處理，因此難以適時地確保車輛行駛時的安全性。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的目的在于，在曲線區(qū)段行駛過程中，以在線方式直接測定鐵道車輛的車輪的輪緣磨損量，從而能夠適時地確保行駛過程中的安全性。

即，本發(fā)明的鐵道車輛用車輪的輪緣磨損測定方法的最主要的特征在于，將激光測距儀設(shè)置在鐵道軌道中的圓曲線區(qū)段的外軌側(cè)，當(dāng)車輛在所述圓曲線區(qū)段行駛時，使用所述激光測距儀測定離構(gòu)成該車輛的轉(zhuǎn)向架的前軸上的靠外軌側(cè)的車輪的輪輞外側(cè)面的距離，通過對進行該測定所得到的所述距離與之前測定出的所述距離進行比較，來得到輪緣磨損量。

在本發(fā)明中，當(dāng)車輛在曲線區(qū)段行駛時，只是對使用設(shè)置于圓曲線區(qū)段的外軌側(cè)的激光測距儀測定出的離轉(zhuǎn)向架的前軸的靠外軌側(cè)的車輪的輪輞外側(cè)面的距離與之前測定出的所述距離進行比較，就能夠得到輪緣磨損量。

此時，通過與搭載有未使用過的車輪或剛剛將著地面、輪緣等旋切成標(biāo)準(zhǔn)形狀后的車輪的車輛在曲線區(qū)段行駛時的離所述車輪的輪輞外側(cè)面的距離進行比較，能夠得到相比于未使用過的車輪或剛剛進行了所述旋切后的車輪而言的輪緣磨損量。

以下，將未使用過的車輪稱為“新制車輪”。另外，將剛剛進行了所述旋切后的車輪稱為“剛旋切車輪”。

另外，在將激光測距儀設(shè)置在曲線區(qū)段的曲率發(fā)生了反轉(zhuǎn)的四個位置、并使用這些激光測距儀通過本發(fā)明方法測定出離在所述曲線區(qū)段正在行駛的雙軸轉(zhuǎn)向架的前軸上的靠外軌側(cè)的車輪的輪輞外側(cè)面的距離的情況下，能夠測定出雙軸轉(zhuǎn)向架的所有車輪的輪緣磨損量。

發(fā)明的效果

在本發(fā)明中，在曲線區(qū)段行駛過程中，能夠以在線方式直接測定鐵道車輛的車輪的輪緣磨損量，并且能夠?qū)囕喌妮喚壞p量進行管理。

另外，在本發(fā)明中，能夠盡早發(fā)現(xiàn)輪緣磨損量超出管理范圍的車輪，因此能夠在確保鐵道車輛在曲線區(qū)段行駛時的安全性方面發(fā)揮顯著的效果。

附圖說明

圖1是說明鐵道車輛用車輪的主要部位的名稱的圖。

圖2是示出鐵道車輛用車輪的成為管理基準(zhǔn)的尺寸的一例的圖。

圖3是示出鐵道車輛的雙軸轉(zhuǎn)向架通過曲線區(qū)段時的車輪、軌道以及激光測距儀的相對位置關(guān)系的平面圖。

圖4是示出新制車輪或剛旋切車輪的情況的圖，(a)是前軸來到與激光測距儀相向的位置時的車輪、軌道以及激光測距儀的概要圖，(b)是轉(zhuǎn)向架的靠行進方向后方的輪軸(以下稱為后軸。)來到與激光測距儀相向的位置時的與(a)圖同樣的圖。

圖5是搭載于鐵道車輛的車輪發(fā)生了磨損的情況下的與圖4同樣的圖。

圖6是說明實施本發(fā)明方法時所使用的激光測距儀的設(shè)置位置的一例的圖，(a)示出上行線的情況，(b)示出下行線的情況。

圖7是說明使用設(shè)置于圖6的(a)所示的位置的激光測距儀測定輪緣磨損的車輪的圖。

圖8是說明使用設(shè)置于圖6的(b)所示的位置的激光測距儀測定輪緣磨損的車輪的圖。

圖9的(a)是示出針對裝備有剛旋切車輪的車輛使用激光測距儀測定離車輪的輪輞外側(cè)面的距離所得到的結(jié)果的圖，圖9的(b)是示出針對裝備有使輪緣磨損1mm后的車輪的車輛使用激光測距儀測定離車輪的輪輞外側(cè)面的距離所得到的結(jié)果的圖。

圖10是說明鐵道車輛通過曲線區(qū)段時車輪從軌道承受的力的圖，圖紙左側(cè)表示外軌側(cè)，圖紙右側(cè)表示內(nèi)軌側(cè)。

圖11是說明鐵道車輛用車輪的輪緣部產(chǎn)生的垂直磨損的圖。

具體實施方式

本發(fā)明通過對使用設(shè)置于圓曲線區(qū)段的外軌側(cè)的激光測距儀測定出的離車輪的輪輞外側(cè)面的距離進行比較，實現(xiàn)了在曲線區(qū)段行駛過程中以在線方式直接測定鐵道車輛的車輪的輪緣磨損量以確保行駛過程中的安全性這樣的目的。

實施例

以下，使用圖1～圖8來說明本發(fā)明的鐵道車輛用車輪的輪緣磨損測定方法的一例。

圖1是說明鐵道車輛用車輪的主要部位的名稱的圖，車輪1由插入車軸的突起部1h、與軌道2接觸的輪輞部1r、以及連結(jié)突起部1h和輪輞部1r的板部1w這三個部分構(gòu)成。

而且，在輪輞部1r的外周部形成有與軌道2接觸的著地面1t、以及經(jīng)由頸部1th而與該著地面1t連續(xù)的輪緣1f。將輪輞部1r的靠形成有該輪緣1f的一側(cè)的側(cè)面稱為輪輞里側(cè)面1rb，將輪輞部1r的靠與輪輞里側(cè)面1rb相反的一側(cè)的側(cè)面稱為輪輞外側(cè)面1rf。

一般地，當(dāng)在圓曲線的半徑為800m以下的曲線區(qū)段行駛時，如先前所說明的那樣，特別是轉(zhuǎn)向架b的前軸sf上的靠外軌側(cè)的車輪1的頸部1th被軌道2擠壓。因而，隨著車輛的行駛時間變長，上述車輪1的輪緣1f的垂直磨損量增加，構(gòu)成輪軸的兩個車輪1的輪緣外側(cè)面之間的距離(參照圖2)變短。以下，將構(gòu)成輪軸的兩個車輪1的輪緣外側(cè)面之間的距離稱為“輪緣外側(cè)面距離”。

而且，當(dāng)在曲線區(qū)段行駛時，前軸sf上的靠外軌側(cè)的車輪1的頸部1th被軌道2擠壓，因此前軸sf向外軌側(cè)移動與該車輪1的輪緣外側(cè)面距離所變短的量相應(yīng)的量。

因而，如圖3所示，將激光測距儀3設(shè)置在圓曲線區(qū)段的外軌側(cè)的軌道2o的外側(cè)，并測定從該設(shè)置位置至正在行駛的前軸sf上的靠外軌側(cè)的車輪1sfo的輪輞外側(cè)面1rf的距離，由此可知該車輪1的輪緣1f的磨損量。

例如，首先，使裝備有新制車輪或剛旋切車輪1的車輛行駛，當(dāng)該車輛在曲線區(qū)段行駛時，使用上述激光測距儀3測定離前軸sf上的靠外軌側(cè)的上述車輪1sfo的輪輞外側(cè)面1rf的距離l1(參照圖4的(a))。

通過測定上述距離l1，將前軸sf在車輛寬度方向上的位移重置為零點，從而保證激光測距儀3在裝備有輪緣1f發(fā)生了磨損的上述車輪1sfo的車輛在曲線區(qū)段行駛時測定的測定精度。

之后，當(dāng)想要測定車輪1sfo的輪緣1f的磨損量的車輛在曲線區(qū)段行駛時，使用激光測距儀3測定離該車輛的車輪1sfo的輪輞外側(cè)面1rf的距離l2(參照圖5的(a))。

此外，在圖3～5中，將內(nèi)軌側(cè)的軌道標(biāo)記為2i。另外，將前軸sf上的靠內(nèi)軌側(cè)的車輪標(biāo)記為1sfi，將后軸sr上的靠外軌側(cè)的車輪標(biāo)記為1sro，將后軸sr上的靠內(nèi)軌側(cè)的車輪標(biāo)記為1sri。

然后，通過從上述距離l1減去所測定出的上述距離l2，能夠得到該車輪1sfo的輪緣1f的磨損量。

此外，車輪的輪緣的磨損量是指(輪緣外側(cè)面距離-車輪內(nèi)面距離)/2相對于新制車輪或剛旋切車輪的變化量(參照圖2)。當(dāng)磨損加重時，(輪緣外側(cè)面距離-車輪內(nèi)面距離)/2的變化量變小。此外，車輪內(nèi)面距離是指構(gòu)成輪軸的兩個車輪1的車輪內(nèi)面之間的距離。

此時，對裝備有新制車輪或剛旋切車輪的車輛進行追蹤，如果每當(dāng)通過激光測距儀時依次測定前軸的靠外軌側(cè)的車輪的輪緣的磨損量，則能夠進行磨損量隨時間經(jīng)過的評價。

在本發(fā)明中，在測定轉(zhuǎn)向架b的所有車輪、即前軸sf的車輪1sfo、1sfi、后軸sr的車輪1sro、1sri的輪緣磨損量時，只要將激光測距儀3a～3d設(shè)置在上行線的圓曲線區(qū)段中的軌道2的曲率發(fā)生了反轉(zhuǎn)的兩個位置、以及下行線的圓曲線區(qū)段中的軌道2的曲率發(fā)生了反轉(zhuǎn)的兩個位置即可(參照圖6)。

當(dāng)將激光測距儀3a～3d設(shè)置于這種位置時，只要測定離相對于車輛的行進方向位于前側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b1的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪1sfo的輪輞外側(cè)面1rf的距離l1、以及相對于車輛的行進方向位于后側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b2的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪1sfo的輪輞外側(cè)面1rf的距離l2，就能夠測定該車輪1sfo的輪緣1f的磨損量。也就是說，能夠測定裝備于一個車輛中的所有車輪的輪緣磨損量。

即，在圖7所示的上行線的情況下，能夠使用激光測距儀3a測定位于前側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b1的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪12的輪緣1f的磨損量、以及位于后側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b2的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪16的輪緣1f的磨損量。另外，能夠使用激光測距儀3b測定位于前側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b1的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪11的輪緣1f的磨損量、以及位于后側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b2的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪15的輪緣1f的磨損量。

另一方面，在圖8所示的下行線的情況下，能夠使用激光測距儀3c測定位于前側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b2的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪18的輪緣1f的磨損量、以及位于后側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b1的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪14的輪緣1f的磨損量。另外，能夠使用激光測距儀3d測定位于前側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b2的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪17的輪緣1f的磨損量、以及位于后側(cè)的雙軸轉(zhuǎn)向架b1的前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪13的輪緣1f的磨損量。

另外，以下說明發(fā)明人使用設(shè)置于圓曲線的曲線半徑為120m的試驗軌道的圓曲線區(qū)段的外軌側(cè)的激光測距儀對離裝備于在試驗軌道上以10km/h的速度行駛的車輛的車輪的輪輞外側(cè)面的距離進行測定所得到的結(jié)果。

圖9的(a)是示出對車輛裝備剛旋切車輪并對離外軌側(cè)的各車輪的輪輞外側(cè)面的距離進行測定所得到的結(jié)果的圖，圖9的(b)是車輛裝備有將輪緣磨損量設(shè)為1mm的車輪的情況下的與圖9的(a)同樣的圖。

關(guān)于前轉(zhuǎn)向架的前軸上的靠外軌側(cè)的車輪，將輪緣磨損量設(shè)為1mm的車輪的情況下(參照圖9的(b))測定出的離輪輞外側(cè)面的測定距離比剛旋切車輪的情況下(參照圖9的(a))測定出的離輪輞外側(cè)面的測定距離小1mm，從而能夠確認(rèn)出本發(fā)明的效果。

當(dāng)然，本發(fā)明并不限定于上述的例子，不言而喻的是，只要在各權(quán)利要求所記載的技術(shù)思想的范疇內(nèi)，則也可以適當(dāng)?shù)貙嵤┓绞竭M行變更。

例如，在上述的實施例中，對使用設(shè)置于圓曲線區(qū)段的外軌側(cè)的軌道2o的外側(cè)的激光測距儀3并測定離前軸sf的靠外軌側(cè)的車輪1sfo的輪輞外側(cè)面1rf的距離的實施例進行了說明。然而，也可以將激光測距儀3設(shè)置在外軌側(cè)的軌道2o的內(nèi)側(cè)并測定離輪輞里側(cè)面1rb的距離。

另外，在只將特定的車輪的輪緣磨損量作為對象的情況下，不需要如圖6所示的那樣在四個位置設(shè)置激光測距儀3，只要在一個位置設(shè)置激光測距儀3即可。

附圖標(biāo)記說明

1：車輪；1sfo：前軸的靠外軌側(cè)的車輪；1f：輪緣；1rf：輪輞外側(cè)面；2：軌道；3：激光測距儀；b：轉(zhuǎn)向架；sf：前軸。