トラックジオメトリーカー

軌道形状測定車(軌道記録車とも呼ばれる) は、鉄道輸送システム上の自動軌道検査車両であり、通常の鉄道運行を妨げることなく、軌道形状のいくつかのパラメータをテストするために使用されます。通常測定されるパラメータには、位置、曲率、軌道の配置、滑らかさ、2 本のレールの交差レベルなどがあります。車両は、さまざまなセンサー、測定システム、およびデータ管理システムを使用して、検査対象の軌道のプロファイルを作成します。

軌道幾何学車は、鉄道の交通量が十分に密になり、手動および目視による検査がもはや実用的でなくなった1920年代に登場しました。さらに、その時代の列車の運行速度が上昇したため、より綿密に保守された線路が必要になりました。1925年、東鉄道は、ハラード法の発明者であるエミール・ハラードが開発した加速度計を搭載した軌道幾何学車を運用しました。加速度計は、水平方向と垂直方向の動きだけでなく、ロールも記録できます。記録にマイルストーンと駅を記録するための手動ボタンが取り付けられていました。このような車は、現在GEISMARグループの一部であるtravaux Strasbourgによって開発されました。1927年までにアッチソン・トピカ・アンド・サンタフェ鉄道は軌道車を運用し、 1929年にはブラジル中央鉄道が続きました。これら2台の車は、スペリー社のジャイロスコープ技術を使用してボールドウィンによって製造されました。^[2]

ドイツで最初の軌道ジオメトリーカーは1929年に登場し、ドイツ国鉄によって運行されました。この車両の機器は、現在レイセオンが所有するキールのアンシュッツ社から提供されました。スイスでは、最初の軌道ジオメトリー記録装置が1930年に既存の動力計車両に統合されました。 ^[2]

最も初期の軌道ジオメトリー車両の一つは、米国運輸省のプロジェクトHISTEP（高速列車評価プログラム）で使用された車両T2である。この車両は、プロジェクトHISTEPのためにバッド社によって製造され、ニュージャージー州トレントンとニューブランズウィック間の線路状況を評価するものであった。この場所には運輸省が高速列車の試験用に線路区間を設けており、それに応じてT2は時速150マイル以上で走行した。^[3]

初期の定期運行用ジオメトリカーの多くは、適切なセンサー、計器、記録装置を装備した古い客車を機関車の後ろに連結して作られた。^{[4] [ページが必要]}少なくとも 1977 年までには、自走式ジオメトリカーが登場していた。サザン パシフィックの GC-1 (プラッサー アメリカン社製) は最初のものの 1 つで、12 個の測定ホイールとひずみゲージ、コンピューター、スプレッドシートを組み合わせて使用​​し、管理者に鉄道の状態を明確に示していた。^[5] 1981 年でさえ、北米鉄道百科事典はこれを北米で最も先進的な軌道ジオメトリカーとみなしていた。^{[6] : p325}

線路検査はもともと、線路検査官が線路を歩き回り、線路の各セクションを目視で検査することで行われていました。これは列車が走行している間に行わなければならなかったため危険でした。また、人手も必要で、検査官が 1 日に検査できる線路の量には制限がありました。線路のさまざまなパラメータを測定するために手動の機器を使用する必要がありました。^{[4] [ページが必要]}

軌道ジオメトリカーの主な利点は、手動で線路を検査する場合と比べて時間と労力を節約できることです。軌道ジオメトリカーは、最高時速 217 マイル (時速 335 キロメートル) で走行し、その間ずっと線路を検査します。より一般的には、貨物鉄道では、サービスの中断を最小限に抑えるために、ジオメトリカーは線路速度 (最高時速 70 マイル) で走行します。現在の軌道ジオメトリカーは、1 日でシステムの大部分をカバーできます。多くの場合、メンテナンス チームはジオメトリカーを追跡し、ジオメトリカーが線路に沿って移動するときに欠陥を修正します。^{[4] [ページが必要]}

軌道ジオメトリーカーはフルサイズの鉄道車両であるため（一部の軽量ハイレールジオメトリーカーを除く）、軌道ジオメトリーカーは荷重がかかった状態での軌道のジオメトリーをより正確に把握することができます（これを考慮しない手動の方法と比較して）。最後に、軌道ジオメトリーデータは一般に保存されており、軌道の劣化傾向を監視するために使用できます。このデータを使用して、軌道のトラブル箇所を特定して予測し、それに応じて保守プログラムを計画することができます。^[7]

各パラメータの許容範囲は、測定する線路のクラスによって異なります。米国では、ジオメトリ カーは一般に各欠陥を「クラス II」または「クラス I」に分類します (ただし、正確な名称は鉄道会社によって異なる場合があります)。クラス II の欠陥は保守レベルの欠陥として知られており、線路が特定の鉄道会社の独自の基準を満たしていないことを意味します。各鉄道会社には保守レベルの欠陥に関する独自の基準があります。クラス I の欠陥は、連邦鉄道局 (FRA) の線路安全基準に違反する欠陥です。鉄道会社は、これらの欠陥を発見してから一定期間内に修正する必要があります。修正しない場合は罰金を科せられる可能性があります。

• アライメント- 「アライメントとは、各レールの軌道形状または軌道中心線を水平面に投影することです」（FRA定義）。^[8]軌道の「直線性」としても知られています。
• クロスレベル–所定の「弦」の長さ (通常 62 フィート) にわたる線路の傾斜の変化。直線または接線線路では理想的には変化がないのが望ましいですが、曲線では傾斜があることが一般的に望まれます。
• 曲率– レールが直線または接線から外れている量。ジオメトリ カーは、曲線の実際の曲率 (曲率の度数) と設計曲率を比較します。
• 架空線（またはカテナリー） - トロリ線の高さとずれ、カテナリーマストまたはポールの位置、および該当する場合はワイヤーブリッジの位置を測定します。^[9]
• 軌間– レール間の距離。時間が経つと、レールが広くなりすぎたり狭くなりすぎたりすることがあります。北米や世界のほとんどの地域では、標準軌は4フィート 8インチです。+1 ⁄ 2 インチ（1,435 mm）。
• レール プロファイル– レールの摩耗と標準プロファイルからの逸脱を検出します。
• 反り– 所定の弦長（通常62フィート）におけるクロスレベルの最大変化。^[10]

ニューヨーク市地下鉄で使用される軌道ジオメトリー車両は、以下の測定も行います。

• 走行レール表面の波状化
• トンネルと駅のプラットホームのクリアランス
• 第三レールの高さとゲージ
• 第三レールと保護板の間の垂直隙間^[11]

• レーザー測定システム –レールのプロファイルと摩耗、クロスレベル、軌道ゲージを測定
• 加速度計
  • 特定の方向の加速度を検出し、位置が得られるまで積分することでアライメントを測定するために使用されます。これらの位置は、さまざまなパラメータを測定するための人工コードを作成するために使用されます。
  • 乗り心地の測定に使用します。一定の加速度に達したり超過したりすると、貨物が損傷したり、乗客が不快に感じる場合があります。
• ビデオシステム – さらなる分析や特定の線路コンポーネントの機械視覚検査のために、線路のビデオをキャプチャします。
• ジャイロスコープ– 垂直方向に向いており、クロスレベルとワープを測定するために使用されます。これらは現在では廃止されており、レーザー測定システムに置き換えられています。^[3]
• 近接センサー– 表面、位置合わせ、ゲージの測定に使用されます。これらは現在では廃止されており、レーザー測定システムに置き換えられています。^[3]

• 測定ホイール – ほとんどが時代遅れで、元々はほぼすべてのパラメータを測定するために使用されていましたが、現在はレーザーに置き換えられています。
• ひずみゲージ – 測定ホイールと組み合わせて使用​​し、測定ホイールのさまざまな動きを使用可能な形式に変換します。

米国では、連邦鉄道局（FRA）が自動軌道検査プログラム（ATIP）の一環として7台のジオメトリ車両を保有している。ATIP車両は、鉄道が連邦軌道安全基準に準拠しているかどうかを判断し、傾向分析と技術進歩を図るために、国の鉄道輸送ネットワークの運用調査を実施している。^[12]

米国では、鉄道会社は列車運行への影響をさらに少なくする新しい形状測定方法を検討している。コロラド州プエブロの交通技術センターにある交通技術センター社（TTCI）が実施したテストでは、標準的な貨車に取り付けられたポータブルな乗り心地監視システムを使用している。TTCIはまた、「パフォーマンスベースの軌道形状」またはPBTGへの移行を推進している。現在の軌道形状システムのほとんどは、線路自体の状態のみを考慮しているが、PBTGシステムは、線路の状態によって引き起こされる車両のダイナミクスも考慮している。^[13]

•  米国–連邦鉄道局 DOTX -216、-217、-218、-219、-220
•  フランス– SNCF TGV アイリス 320
•  ドイツ– ICE S
•  日本–ドクターイエロー
•  イギリス–新しい測定列車、英国鉄道クラス 950、ロンドン地下鉄軌道記録列車
•  カザフスタン– SVGP-1
•  トルコ– TCDD HT80001（高速電気セクションのみ）
•  オーストラリア– 標準軌 AK 軌道記録車

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• 線路形状データの例 – 2008年のチャッツワース列車衝突後に撮影