車輪フランジの接触状態評価

車輪フランジとレールゲージコーナの接触界面で反射する超音波を測定することにより、その接触状態を可視化しました。

1.はじめに

急曲線や分岐器通過時の車輪フランジの接触状態は、乗り上がり脱線、摩耗や騒音の発生といった様々な問題の解決に必要な基本的情報となります。そこで、微小領域フォーカス型の超音波探触子および実物大の車輪とレールを接触させることができる車輪/レール接触往復運動ユニットを用いて、静的接触条件下での車輪フランジの接触状態を評価しました。

2.評価手法・結果

同質な物質が接触する際の接触部において、超音波が透過し反射波強度(エコー高さ)が低減することを利用して接触状態を評価します(図1)。エコー高さの低減率が高いほど、接触圧力は高いと考えられます。超音波法での測定により、接触面形状に及ぼす車輪やレールの表面形状やアタック角の影響を確認しました(図2)。また、エコー高さの低減率(接触圧力)分布は表面形状により異なり、平滑なフランジ面ではなだらかな分布であるのに対して、しゅう動により荒れたフランジ面では鋸刃状の分布となることが分かりました(図3)。

図1 超音波による測定原理
図2 車輪フランジ接触面形状測定結果の例
図3 エコー高さの低減率(接触圧力)分布の例

3.今後

評価方法の精度向上を図り、乗り上がり脱線のメカニズム解明や摩耗予測などに資する情報を提供するためのツールとして活用する予定です。

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参考文献

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