欠陥検出器

欠陥検出器は、通過する列車の車軸や信号の問題を検出するために鉄道で使用される装置です。検出器は通常、線路に組み込まれており、発生する可能性のあるさまざまな種類の問題を検出するセンサーが含まれていることがよくあります。欠陥検出器は、アメリカの鉄道が列車の最後尾の車掌車や、危険な状態を検出するためにアクティブなルートに沿って配置されたさまざまな駅エージェントを廃止することを可能にした発明の 1 つです。欠陥検出器の使用は、その後、海外の他の鉄道システムにも広がりました。

自動検出器の登場以前は、列車の乗務員と線路脇の作業員が列車の欠陥を目視で検査していました。たとえば、「ホットボックス」（過熱したベアリング）は煙が出たり赤く光ったりしました。1940 年代までには、自動欠陥検出器には、ホットボックス用の赤外線センサー、高さや幅の広い荷物を検出するためのクリアランス エンベロープの輪郭を描くワイヤー、引きずり装置を検出するための「脆い棒」（レール間に取り付けられた壊れやすい棒）が含まれていました。検出器は、データを有線リンク経由で駅、事務所、または連動塔のリモート読み取り装置に送信し、スタイラスとシリンダーのゲージがすべての車軸の読み取り値を記録し、欠陥があるとグラフに急激なスパイクが表示され、アラームが鳴るか、列車の乗務員に目に見える信号が送られます。

最初のコンピュータ化された検出器には、欠陥の性質を示すライトと、関連する車軸番号の数字表示がありました。

シーボード・エア・ラインは、1960年頃から列車乗務員が携帯する無線で結果を「伝える」欠陥検出器を設置した最初の鉄道会社であり、最初はジョージア州ライスボロの現在は廃墟となったエバレット支線に設置された。後期モデルでは、乗務員が無線のタッチトーン機能を使用して検出器と対話し、欠陥報告を呼び出すことができるようになった。今日、欠陥検出器は通常、列車の状態を追跡する一般的な監視プラットフォームの一部となっている。^[1]

欠陥検出器の音は次のようになります: (これは、2019 年 4 月 6 日にキャンプビル欠陥検出器によってCSX列車 Q452-05から読み出されたものです。欠陥検出器は、フロリダ州キャンプビルの CSXワイルドウッド支線にあります。)

CSX 機器欠陥検出器。マイルポスト 7-0-0-ポイント-1。欠陥なし。欠陥なし。車軸合計 7-3-8。列車長さ 1-3-7-6-4。速度 4-5。トランスミッションの終了。

2000年代には、欠陥検出器にコンピューターが組み込まれるようになり、列車の状態に関するより詳細で正確なレポートが生成されるようになりました。現代のシステムでは、コンピュータープログラムを使用して写真を分析し、人間が確認できるように潜在的なエラーを特定しています。 [ ^2]焦点の1つは、列車を停止させて検査する必要があり、遅延を引き起こす誤検知の数を減らすことです。^[2]

インストールされた欠陥検出器には、さまざまなセンサーの選択肢が含まれます。センサーの種類については、以下のサブセクションで説明します。

ホットボックスまたはホットベアリング検出器（HBD）は、列車のジャーナルベアリングの温度を測定するために使用されます。通常、列車のベアリングを見上げるために線路の両側に2つの赤外線アイが設置されています。^[3]

検出器は、通過するすべてのジャーナルベアリングからの放射線を記録します。ベアリングが安全走行の最高温度に達すると、検出器はそれを欠陥として警告します。ベアリングはわずか3分で燃え尽きる可能性があるため、多くの鉄道でホットボックス検出器の設置が非常に一般的です。^[3]

これらの検出器は通過する列車の音を聞き、ベアリングの欠陥に対応する音を特定します。^[2]ベアリングの欠陥によって発生する音に似た音が特定された場合、次の停車時にその音がする車両を列車から降ろし、必要に応じて検査および修理する必要があります。これらは、ホットボックス検出器によって生成される誤検出の数を減らすためにも使用されます。^[2]

コーンの列が線路の幅全体に渡って（枕木のように）設置され、分岐器に取り付けられている。列車から引きずり出されたものはすべてこのコーンにぶつかり、押し戻されて接触が切断される。その後、コーンは通常の位置に戻り、列車の下に引きずり込まれている可能性のある他のものに備える。検出器はこの動作を記録し、欠陥としてフラグを立てる。脆い棒は他の場所ではまだ使用されているが、修理が必要である。時間の経過とともに、引きずり装置検出器の金属フラップは大きな損傷を受けるため、交換する必要がある。^[3]

使い捨てシステムでは、通常、壊れやすい係合バーまたはステンレス鋼線/編組がレール間、通常はレールの外側にも張られ、枕木に固定されます。バーまたは編組が何かにぶつかると、バーまたは編組が破断し、回路遮断器が引きずり物があることを警告します。^[3]

自動リセット システムでは通常、ヒット後にターゲットが自動的にリセットされるようにするピボット ピン システムが使用されます。

赤外線ビームは、線路の上方に水平に設置されるか (高車)、または線路の横に垂直に設置されます (偏荷重)。ビームを遮るものはすべて欠陥としてカウントされます。高車検出器は、高さが高すぎる車両が低いクリアランス ラインに誤って進入する可能性がある場所であればどこにでも設置されます。偏荷重検出器は、コンテナの位置がずれて橋梁トラスやトンネルの壁に危険を及ぼす可能性があるため、主に2 段積み列車が主流の鉄道で使用されます。

線路沿いの車輪センサーは、列車の車輪の平らな部分を探知します。車輪が平らになりすぎて走行に危険を及ぼすと（列車の車輪の大きな平らな部分）、欠陥としてカウントされます。通常、これらのシステムでは、加速度計、ひずみゲージ、光ファイバー方式、または最新の車輪衝撃位相検出器（WIPD）が使用されます。車輪衝撃荷重検出器（WILD）は衝撃を測定しますが、これらの衝撃測定値を何かに対して正規化することはなく、単に衝撃の読み取り値のみを正規化します。衝撃荷重ではなく車輪欠陥の衝撃を測定しているため、ばね質量の違いに対応しようとはしません。したがって、同じ車輪欠陥でも、貨車が積載されている場合と空の場合でははるかに大きな衝撃が記録されます。^[4]

ホイール状態監視検出器は、ばね質量や負荷に関係なく、ホイールの状態を監視します。ホイール質量を差し引いて、標準化された衝撃値を取得します。そのため、これらのシステムは通常、より小さな欠陥をより高い解像度で検出するのに適しています。

通常は、車輪がロックしてトラックに沿って滑っているか、ブレーキがロックして車輪全体が熱くなっているかを検出できる、側面を監視する一連の赤外線検出器です。

これらの検出器は、重量差の測定のみを目的としているため、通常は粗雑な計量台車や WILD システムです。適切な計量台車や WILD システムほど正確である必要はなく、列車の通過中に台車の重量を平均化して貨車の相対的なバランスを計算し、一方のレールが他方のレールよりも許容できないほど (パーセンテージで) 多く積載されていないか確認できる程度の正確さがあれば十分です。これは通常、台車のトラッキング形状やハンチングの問題による重量の変動によってパーセンテージの不均衡が著しくなる可能性があるため、空の貨車では実行されません。これは、貨車に荷物を積載している場合と比較して、重量差の点で比較的顕著になります。

これらの検出器は、さまざまなセンサー (ビデオ、レーザー、赤外線) を使用できますが、通常は安全カーテン配置です。つまり、クリアランス ゲージの外側にあるものを検出するセンサーを備えた、レール上のガントリーです。したがって、検出器は安全範囲をチェックし、外側に何かが検出されると警告を発します。

これらのシステムは、枕木と接続している列車から引きずられるものを探す引きずり装置検出器とは異なります。ローホース検出器は、2 台の貨車間を特に調べて、ブレーキ ホースの垂れ下がりを測定します。ブレーキ ホースには多少の垂れ下がりが必要ですが、地面や装置に接触して外れてしまうほどの垂れ下がりは必要ありません。

通常、これらのシステムでは、線路の片側に垂直バーが設置され、赤外線センサーが線路の反対側のメイトバーに向けられ、受信機が赤外線ビームに向けて設置されます。列車が通過すると、赤外線センサーは連結領域を特に監視し、その領域で許容範囲よりも低いものが検出されると警告を発します。

これらのシステムは、レールと線路の両側の間のさまざまな場所に設置された一連のビデオデバイスを使用して、特定の台車部品（ブレーキビーム、スプリング、摩擦ウェッジなど）を探し、このデータを画像分析してメンテナンスの問題があるかどうかを判断します。^[2]

これらは、枕木の間または枕木の代わりに設置されるレーザー アレイです。車輪のプロファイルを上に向けて、角度や長さのさまざまな測定値を取得し、プロファイルの形状を具体的に測定します。このシステムは、車輪セットの 2 つの車輪の差分測定値も提供します。

台車性能検出器は、台車の追跡形状とハンチング（不安定性）動作を監視します。

台車追跡ジオメトリには、車軸ごとの追跡位置とアタック角度、および台車ごとの回転、シフト、車軸間のずれ、追跡エラーが含まれます。台車性能検出器は、台車の欠陥を早期に検出し、フランジの上昇やレールの破損による脱線リスクを早期に警告することができます。^[5]

台車性能検出器は、ほとんどの場合光学的な方法を使用し、レールに固定された車輪センサーとともに線路に隣接して設置されます。

これらの検出器は、レールに無線信号を注入して監視するか、既存の線路ベースの回路の電気的連続性を利用して、レールの断線を検出します。これらの検出器は、高速ネットワークで最もよく使用されます。

これらの検出器は、特定のレール区間に対して設置された小さな検出器のメッシュです。検出器は通常、温度センサーとひずみゲージの組み合わせです (したがって、摂氏度とキロニュートンの力で測定します)。レールの温度と応力/張力を測定し、これらの測定値が構造的完全性の境界を超えないようにします。

これらのシステムは、まず、中立圧縮（引っ張ったり押したりしない）と合意された中立周囲温度でレールを測定することにより、特定の「中立状態」に調整されます。次に、システムはレールを測定して、これらのパラメータが中立状態から大きく離れているかどうかを検出し、レールが構造的完全性の侵害に近づいている場合は警告を発します。

これは、線路上の加速度計と、線路の隣の岩盤に設置された別の加速度計を組み合わせたものです。これらの測定値の相関関係は、線路から発生する騒音がバラストを通じて岩盤層にどれだけ伝わっているかを示します。これは、周辺地域で経験される騒音レベルと直接相関します。

地上ベースの騒音システムは、通常、トンネルの近くまたは内部に設置されます。

これらは、ブレーキシューを含むレールの上のバンドを特に撮影することに特化した、一般的なビデオ イメージング システムとは異なります。システムはブレーキシューのバック プレートを識別し、ブレーキ ブロックがどれだけ残っているかをミリメートル単位で計算します。システムがバック プレートの向こう側にブレーキ ブロックを検出しない場合、通常はパッドがないと判断されます。

参照:鉄道走行時の重量測定および鉄道車軸荷重

線路には橋が架けられており、通過する列車の両側に 2 本のレーザー ビームが照射されます。ビームを透過したものはすべて欠陥としてカウントされます。このセンサーは、高所車両検出器に組み込むこともできます。

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  遠くの機器小屋に収容されたCSX欠陥検出器
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  ホイール衝撃検出器の設置の概要

• アクスルカウンター
• 脱線
• 鉄道用語

ウィキメディア・コモンズには、欠陥検出器に関連するメディアがあります。

• CONRAIL トーキング ディテクター(.wav) (オーディオ)。ニューヨーク州デピュー。
• CONRAIL トーキング ディテクター(.wav) (オーディオ)。ニューヨーク州ランカスター。
• 車輪衝撃荷重検出器（写真）。オーストラリア、ララ。
• トーキング検出器のサウンド クリップ (オーディオ)。Western New York Railway Historical Society。