鉄道保守の基礎


1.鉄道用車輪計測

 鉄道用の車輪はレールから脱線しないように内側にフランジと呼ばれるでっぱりがついています。運行を続けていくと、車輪やフランジが摩耗してしまい、脱線の原因となるため、安全運航のためには定期的にフランジの高さと厚みと車輪の直径および車輪の重さ(輪重)を確認しておく必要があります。

 車輪はレールに対して垂直方向(輪重)と水平方向の力が働いており、水平方向の力が垂直方向の力よりもある程度大きくなると、フランジがレールを乗り上げてしまい、脱線してしまいます。この関係は、ナダル(Nadal)の式によって定式化(式(1))され、脱線係数(Q/P)が大きくなるほど脱線の危険性が大きくなることが知られており、車輪の定期的管理の重要性が理解できます。

鉄道計測

 Q:レールに対する水平方向の力
 P:輪重(レールに対する垂直方向の力)
 θ:フランジ角度
 μ:レール・車輪間の摩擦係数


 車輪直径計測のために簡易車輪直径測定器が利用されています。車輪部分にこの計測器をあてがうことにより、ダイヤルゲージにて直径を容易に算出することができます。
 フランジ高さとフランジ厚みを計測するためには、デジタルタイヤ測定器が用いられます。機器をフランジ部分に設置することで、フランジの高さと厚みがデジタル表示されます。
 車輪の重さは、車両の転覆や脱線防止の観点から、車両の静止輪重比の管理が行われています。この管理については「鉄道に関する技術上の基準を定める省令の解釈基準」第66条第2項および第90条第2項に基づき、静止輪重比の管理地を10%以内に収めることを目標に管理されています。

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2.保線作業用振動計測

 レールの異常検知のために、振動加速度計が用いられます。 一般車両の床上に当機器を取り付け、運行させながら振動加速度を計測させます。このとき、異常値が発生すると、その数値の検出付近のレールを点検する取り組みが行われています。
 計測データはリアルタイムに加速度波形を記録し、最大値を印刷できます。またPCとの接続により、詳細な波形解析が行えます。

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