レール検査

レール検査は、壊滅的な故障につながる可能性のある欠陥がないか線路を検査する行為です。米国連邦鉄道局安全分析局^[1]によると、線路の欠陥は米国の鉄道における事故の第2位の原因です。鉄道事故の主な原因は人為的ミスに起因しています。頻度の低い、または不十分なレール検査によって引き起こされる鉄道事故に対する不適切な管理決定の寄与は大きいですが、FRAは報告しておらず、NTSBのみが報告しています。北米の鉄道会社は毎年、レールの内部および外部の欠陥を検査するために数百万ドルを費やしています。非破壊検査（NDT）方法は、線路の故障や脱線の可能性に対する予防策として使用されています。

最初のレール検査は、目視とオイルアンドホワイティング法（浸透探傷検査の初期の形式）で行われました。多くの情報源によると、より優れたレール検査の必要性は、 1911年にニューヨーク州マンチェスターで発生した脱線事故の後から生じたとのことです。この事故では、29人が死亡、60人が負傷しました。事故の調査により、原因はレールの横方向の亀裂（レールの長さに対して垂直な重大な亀裂）であることが明らかになりました。1920年代後半のさらなる調査により、このタイプの欠陥は非常に一般的であることが判明しました。今日では鉄道交通が増加し、速度が速くなり、車軸荷重が重くなったため、重大な亀裂のサイズは縮小しており、レール検査の重要性が高まっています。1927年、エルマー・スペリー博士は、アメリカ鉄道協会との契約により、巨大なレール検査車を製作しました。 最初のレール検査車で使用された方法は、磁気誘導でした。これは、大量の磁場をレールに通し、サーチコイルで磁束漏れを検出することで行われました。それ以来、多くの他の検査車が欠陥を探すためにレールを横切ってきました。1949 年に超音波欠陥検出が Sperry Rail Service (エルマー スペリー博士にちなんで命名) によって導入され、1960 年代までには超音波検査システムが Sperry の全車両に追加されました。レール検査は今日まで進歩し続けています。Sperry Rail Service、Nordco Inc、Herzog Rail Testing などの企業は、内部欠陥を検出するためのさまざまな技術の開発を続けています。

レールの欠陥や破損に影響を与える要因は多数あります。これらの要因には、曲げ応力、せん断応力、車輪/レール接触応力、熱応力、残留応力、動的影響などがあります。

接触応力または転がり接触疲労(RCF) による欠陥:

• 舌を唇でなぞる
• ヘッドチェック（ゲージコーナー割れ）
• スクワット - 表面を破る小さな亀裂から始まる

その他の表面および内部の欠陥:

• 腐食
• 含有物
• 縫い目
• 砲撃
• 横裂溝
• ホイールバーン

亀裂の進行を引き起こす要因の 1 つは、水やその他の液体の存在です。小さな亀裂に液体が充満し、列車が通過すると、水が隙間に閉じ込められ、亀裂の先端が拡大する可能性があります。また、閉じ込められた液体が凍結して拡大したり、腐食プロセスを開始したりする可能性もあります。

欠陥が見つかる可能性のあるレールの部分:

• 頭
• ウェブ
• 足
• 飛び出しナイフ
• 溶接
• ボルト穴

レールに見つかった欠陥のほとんどはヘッドにありますが、ウェブとフットにも欠陥が見つかります。つまり、レール全体を検査する必要があるということです。

レールの欠陥を検出するために使用される方法のリスト:

• 超音波- 最も人気のある方法
• 目視検査 - 主にカメラを使用して、ボルトで固定されたレールのジョイントバーの破損やひび割れを検出します。
• 浸透探傷検査 (LPI) - ジョイントバーとレール端部の手動検査に使用されます。
• 渦電流検査 - 表面欠陥や表面近傍の欠陥に最適
• 磁性粒子検査（MPI） - 詳細な手動検査に使用
• 放射線検査- ボルト穴やテルミット溶接が使用された場所など、特定の場所（多くの場合、事前に決定されている）で使用されます。
• 磁気誘導または磁束漏れ- 鉄道業界で目に見えない欠陥を見つけるために使用された最も古い方法
• EMAT電磁音響変換器

上で述べた技術は、いくつかの異なる方法で利用されています。プローブとトランスデューサーは、「ウォーキングスティック」、手押し台車、またはハンドヘルド セットアップで使用できます。これらのデバイスは、線路の小さなセクションを検査する場合や、正確な位置が必要な場合に使用されます。多くの場合、これらの詳細指向の検査デバイスは、鉄道検測車または鉄道トラックによって示された指示に従います。ハンドヘルド検査デバイスは、比較的簡単に取り外すことができるため、線路が頻繁に使用される場合に非常に便利です。ただし、検査が必要な線路が何千マイルもある場合、非常に時間がかかり、面倒であると考えられています。

レール検測車とHiRail トラックは、今日の長距離検査のニーズに応えるものです。最初のレール検測車は、スペリー博士によって作成されました。それ以来、多くの新しいモデルが展開されてきました。これらのレール検測車は、基本的に検査装置を搭載した独自の列車です。プローブとトランスデューサーは、検測車の下にある台車に取り付けられています。現代の検測車は、複数の NDT 方法を使用しています。誘導法と超音波法は、レール検測車で使用でき、時速 30 マイル (48 km/h) を超えるテスト速度で動作します。壊れたジョイント バーや欠落したボルトを検出するためのカメラ システムの増加。表面近くの欠陥を検出するための渦電流システム。

道路/線路検査トラック、別名 HiRail トラックの製造業者は数多くあります。これらの HiRail 検査車は、ほとんどが超音波検査専用ですが、複数の検査を実行できるものもあります。これらのトラックには、パターンを認識して分類情報を含む高度なプログラムを使用する高速コンピュータが搭載されています。トラックには、保管スペース、ツール キャビネット、および作業台も装備されています。コンピュータとともにGPSユニットを使用して、新しい欠陥をマークし、以前にマークした欠陥を見つけます。連邦鉄道局(FRA) は、欠陥の兆候があればすぐに手作業で確認する必要があることを義務付けています。GPS システムにより、後続車は、先頭車両によって欠陥が検出された場所を正確に見つけることができます。HiRail トラックの利点の 1 つは、線路全体を停止または減速させることなく、通常の鉄道交通の周りで作業できることです。ただし、鉄道管理者は、線路を 50 mph (80 km/h) を超える速度で検査するために HiRail トラックを使用するように頻繁に指示するため、検査済みと報告された線路は実際には検査されていません。 2006 年にオレゴン州で発生したアムトラックの脱線事故に関する NTSB の報告書にこの事実が記録されています。

より重い荷物をより高速で運ぶ鉄道交通量の増加に伴い、より迅速で効率的な鉄道検査方法が必要とされています。レーザーは鉄道の形状を検査しますが、将来的にはレールの非接触評価の形態として利用される可能性があります。これは、超音波検査のレーザー光送信トランスデューサーを使用して行われる可能性が最も高いです。レールとの接触をなくすことで、将来的には欠陥を高速で検出できるようになります。(レールの検査は現在、Speno US-6 Ultrasonics トレインを使用して時速 80 km で行うことができます) 将来的に必要なもう 1 つのことは、完全なレール検査システムです。この方向への第一歩は、低周波の渦電流を使用してレールをより深く調査することです。その他の進歩には、欠陥の検出と識別を改善するための信号のニューラル ネットワーク分析や、縦方向ガイド超音波などがあります。レールの品質、構成、接合技術の改善により、摩耗特性が向上し、レールの寿命が長くなります。バニティック鋼の調査は有望に見えます。安全で持ち運び可能なフィルムレス放射線撮影法は、現場での欠陥評価に役立ちます。これらは、将来の使用に向けて開発中の進歩のほんの一部にすぎません。

• ドクターイエロー（日本）
• 新しい計測列車（イギリス）

• 「MIL-STD-1699B、クレーンおよび鉄道レールの突合せ溶接の非破壊評価」(PDF)。米国国防総省。1992 年 7 月 17 日。
• ウィンチェスター、クラレンス編（1936年）、「「レールの欠陥検出」「世界の鉄道の不思議」919～924ページスペリー検出システムの図解説明
• スペリーレール欠陥マニュアル 1964 スペリーレール車両で発見される欠陥の種類に関する詳細情報
• オランダ トラックスター