JPH03225209A - 軌道検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １！上の利用分野） 本発明は走行する軌１ｒ１１１ｉ内から、地にに敷設さ
れた軌道検査を行なうための軌道検査装置に関するもの
であり、さらに詳しくは、軌道上の４Ｉｉｍ鞠の存在に
関する既知の情報とその存在に関する検出結果とに基づ
いて、検査対貨物の画像を撮影する軌道検査装置に関す
るものである。

（従来の技術） 鉄道の軌道は、一般に過酷な条件で使用されるため、・
ト両の安全走行を維持するための軌道管理か不１１■欠
てあり、軌道の各構造物を全数監視する必要かある。従
来の軌道の検査は、レールの軌間や水準、高低、平向性
等の軌道狂い検査などの一部の例を除いて、人間か軌道
上を実際に歩行しなから［１視又は測定器等を用いるこ
とによって行なわれていた。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかし、］−記のような従来の測定方法では。

人間か軌道Ｆを歩行するため、多大の労力と時間か８曽
であるという１５１８点かあった０本発明は、かかる点
に鑑みてなされたものであり、走行する車両から必要な
検査対象物のみを確実に撮影し、撮影した画像に基づい
て軌道を検査することのてきる軌道検査装置を提供する
ことを目的とするものである。

（問題を解決するための１段） 本発明の軌道検査装置は、第１図に示す如＜、（ａ）軌
道上の特定の構造物を検出しこの検出結果を出力する軌
道構造物検出ｆ９段１と。

（ｂ）前記軌道上の既知の構１２ｔｅｌの配置に関する
情報を出力する軌道情報用カーＦ段２と、（Ｃ）前記軌
道構造物検出手段と前記軌道情報用カーＦ段とによって
得られる出力信号を比較する比較１段３と、（ｄ）該比
較１段による出力信号の比較結果に基づいて前記軌道上
の画像をｔＭｔ＃する撮像手段４と、を有する。

〔作用〕

Ｌ記の如き本発明においては、軌道トの特定の構造物を
軌道構造物検出手段ｌによって検出してこの検出結果を
検出信号として出力させ、同時に軌道情報出力１段２に
よって前記軌道上の既知の軌道構造物の配置に関する情
報を予測信号として出力させている。そして、この２っ
の［段によって７１１られる出力信号を比較丁段３によ
って比較しく例えば、該出力信号の積をとる。）、その
結果に基づいて軌道Ｆの検査対象物の存在を確認してそ
の画像を撮像手段４によっ゛Ｃ撮影する。軌道構造物検
出７段によって検出される軌道上の特に構造物と、軌道
情報出力［−段によってその存在に関する情報か出力さ
れる軌１ｆ１１−の既知の構造物と、撮影手段によって
撮影される軌道ヒの検査対象物とは、三者の位置関係か
ほぼ一定であることか必要であり、同一のものてあって
もよい０例えば、検出される特定構造物と存在に関する
情報か与えられている既知の構造物とを共にレールの継
目遊間とし、撮影される検査対象物もレールの継［１遊
間としてもよい、また１例えば特定構造物及び既知の構
造物をレールの継１１Ｍ間とし、このようなレールの継
ＩＬａ間の近傍にほぼ一定の方向及びほぼ一定の距離に
位置するレール継目板等を検査対象として撮影すること
わり能である。

このため、４１Ｌ道りの検査対象物かランダムに多数あ
り、且つ軌道検査装置を搭載した車両か高速て走行して
いる場合であっても、検査対象物か軌道上の特定構造物
及び既知の構造物と一定の位置関係にあるかぎり、誤り
なく確実に検査対象物の画像を撮影することかてきるば
かりてなく、軌道構造物検出７段のみの出力に基づく検
査対象物の撮影の欠点を、軌道情報出力手段の出力に基
づいて補うことかてきる。撮影した検査対象物の両像は
、その場で又は持ち帰った後に画像処理装置を通すこと
によって検査対象物体の良否等を１動的に判定すること
かてきるし１人間かこの画像を見ることによって、良否
判定を行なってもよい。

〔実施例〕

以ド、本発明の実施例についてＩＡ面を参照しながら、
詳細な説明を行なう。

本実施例は、レール継１１Ｍ間を検査対象物とした軌道
検査装置に関するものて、走行している車両から継目遊
間の画像を自動的に撮影する装置である。

第２１４は本実施例の構成を示す図であり、レールの伸
長方向に対して垂直な方向ての断面の概略構成を示して
いる。また第３図は、第２１ＸＩに示した構成のｔ部の
配置を分かり易く示した平面図である。装置全体は走行
している車両２０のＦ部または側面に搭載される０本実
施例の場合、軌道構造物検出手段はレーザ検出器５．６
．７としてケえられ゛（いる、このレーザ検出器は、レ
ーザ光を利用してレール上の特定構造物であるＪｌｌｌ
：１を検出して結果を継目検出信号として出力する装置
で、レーザ送光部５と。

レーザ受光部６と、継目検出信号を出力する継目検出部
７とからなる。軌道情報出力手段２は、軌道データ、Ａ
ＴＳ地上子の位置、車輪の回転数等を利用して、車両に
設けられた撮像［段かレールの継目を通過する瞬間を特
定して所定の継目位置予測信号を出力する。比較手段３
は、軌道情報出力手段２及び継目検出部７からの信号出
力に基づいて、ＩＩ像手段に対応するＴＶ左カメラ及び
環状ストロボ９を動作させるへ〈撮影信号を出力する０
画像メモリ１０は、ＴＶカメラ８によって撮影された検
査対象物である継目遊間の画像情報を記録する。

ここて、第２図に示すようにＴＶカメラ８は環状ストロ
ボ９の中心開口部に差し込まれる形で配ｌされ、またレ
ーザ送光部５とレーザ受光部６はこれらをはさんて各々
反対側に配置される。このような配置にすると、以ドの
ような働きを持った装置全体を、非常にコンパクトな形
に構成することかてきる。環状ストロボ９を用いること
によって、軌＋ｆｉ上の撮影領域はほぼ均に照Ｉ９１さ
れ、また、この中心間［１部にＴＶカメラ８を配置する
ことによって、この均一に照ＩｊＩされた撮影領域を真
ｌの方向から撮影することかできる。−力、レーザ送光
部５から出射するレーザ光の光軸方向と、レーザ受光部
６に入射するレーザ光の光軸方向は、第２　ｌ７Ｉｃ　
；ｒ＜すようにレール面に対して正反射の関係にあるた
め、レールからの反射光を効率良く受光することかてき
る。また、レーザ送光部５によってレールトに照射され
るレーザ光は、ＴＶカメラて撮影するレールの領域のほ
ぼ中央付近に位置しており、継［Ｊか検出されてから、
ＴＶカメラ８によってレール画像か撮影されるまての峙
間か１〜分短ければ、継ｌ］は、走行小角の速度にかか
わりなく、はぼ画面中央部に撮影されることになる。従
って、継１１を１−分に拡大して撮影しても、これか内
面から外れることはなく、画像処理によってト分な精瓜
で遊間偵を算出することかてきる。更に、Ｊ１１４遊間
の画像か直重の方向から、常に画面中央部に撮影される
ことは、後の画像処理の過程をｌ１ｔｉ巾化でき１画像
処理時間を短くすることかできる。

また、環状ストロボ９は、レールを−Ｌ面から見た第３
１ｍの平面１ｍに示すように、輪帯状発光部９ａの一箇
所の非発光部となる電極９ｂかあり、この真Ｆでは照明
かやや暗くなっている。

この電極９ｂの位置としては、レールの伸長方向と争直
な方向に位置する場合と、レールの伸長力向に沿って位
置する場合の二通りか考えられる。本実施例の場合は前
者を採用したため、照明の不均一性は継１１　Ｍ間に対
して対称になり、誤差要因は小さい。

第２図には示していないか、ＴＶカメラ８、環状ストロ
ボ９．レーザ送光部５、レーザ受光部６”３は、粉塵、
水滴等からの保護のため、筐体７の中に収納されている
。この場合、レーザ光の出射、入射および継目の遊間画
像の撮影は、透明な窓を通して行なわれる。さらに、ス
トロボからの光か窓によって反射され、これかＴＶカメ
ラに入って画像にゴーストか現れる恐れかある。これを
防止するために、ＴＶカメラ４はこの窓に十分接近させ
て配置され、１つＴＶカメラの絞りを出来るたけ絞ると
ともに。

窓の厚さを必要最小限にし、窓によるストロボ反射光か
ＴＶカメラ８に直接入射しないように配置されている。

以ドに第２図の軌道検査装置の動作について説明する。

軌Ｊｒ１１−の特定構造物である継■の検出についてま
ず説明すると、レーザ送光部５からレール１１に向かっ
て出射されたレーザ光は、レールて反射した後、レーザ
受光部６内の光検出器て受光される。レールを上面から
見たｔｆＳ４図に詳しく示すように、レーザ光１２をレ
ール１１上にスリット状に照射すればより検出精度なＬ
げうる。車両か継［」１３を横切るとレールからの反射
光か一時的に途切れ、レーザ受光部６の光検出器で受光
される反射光強度は、−時的に低ドする。この受光先輩
の一時的低Ｆを継目検出部７て検出することにより、継
目１３を検知する。このようにレーザな用いた軌道構造
物検出−４段５，６．７の応答速度は非常に速く、継［
１の検出後、直ちに検知結果を継目検出信号として出力
する。従って、この継目検出部７の出力に応して検査対
象である遊間な撮影するならば、ｉＩ内の走行速度にか
かわりなく、常に継目遊間を画像上のほぼ回し位置に撮
影することかてきる。

しかしなから、レールに錆、汚れ等がある場合、あるい
は車内か分岐器を通過する場合は、軌道構造物検出手段
即らレーザ検出器５，６゜７かこれを継目と誤検知を起
こして、この画像な撮影してしまう口ｆ能性かある０本
実施例では、このような軌道構造物検出手段即ちレーザ
検出″ＪＡ５，６．７の欠点を補うため、以ドに詳細に
説明する軌道情報出力手段２を用いる。

レールの継［１の存在地点は、以ドの説明て明らかにす
るように軌道データとして既知である。従って２本発明
の軌道検査装置を搭載した車両か、路線上のどの地点を
走行しているのかが分かれば、継目を通過する瞬間か特
定てきる。この測定に１−分な精度かあれば、−１−述
のレーザ検出′ＪＡ５，６．７なしに継１１遊間画像の
撮影かｎ（能であるか、実際には継１１の存在する地点
の検出精度は斂トｃｍてあり、遊間イ４を十分な精度で
測定できるように撮像範囲を２４ＣＩＩＸ１８ｃ−程度
まて限定しなければならないことを考慮すると、継１ｍ
間の画像かＴＶカメラ８の画面から外れてしまう可能性
かある。このため、この軌道情報出力手段２と軌道構造
物検出手段を併用し、レーザ等を使用する軌道構造物検
出手段５，６．７の誤検知を除外し、　ｔｌつ継目遊間
画像を確実に画面内に収めるようにすることかてきる。

レールの継［１の間隔は通常２５ｍなの°Ｃ，数十数十
の範囲まて継［１の存在地点か特定てきていれば、軌道
構造物検出手段即ちレーザ検出器５．６．７の誤検知の
大部分を除外することかてき、Ｊｌｌｌｌかランタムに
存在する場合ても最小限の誤りで、継１１遊間画像を撮
影することかできる。

この軌道情報出力手段は、具体的には、走行中肉の現在
位置を測定する車両地点検出部と。

゛ｒ導導体メソ等によって記録されている継［１のｆ装
置を出力するＩｌｌ［１位置出力部と、これらの結果に
基づいて継１１をＴＶカメラか通過する時刻なｒ’ｉｘ
ｔ、、このイ・測結果に基づいて継目位と予測信号を出
力するａｒｔｒ置ＩＪ１１１部分とからなる。

１１（両地点検出部は、当業者には公知のものである。

即ち、該車両地点検出部は鉄道網のレールにに適当な距
離間隔（例えばｌｋｍ）て配置されたＡＴＳ地り子を検
知して重両のＡ　Ｔ　Ｓ地ｌニ子配置点通過を検出する
装置と、車輪の回転数等を計数するカウンタと、からな
る。ＡＴＳ地ヒ子を検出する装置は、メモリ等を使用し
、所定のコートを付されたＡＴＳ地に子を識別し、１ｉ
ｊ両か１点（ＡＴＳ地を子の数たけ存在することとなる
。）を通過する通過時刻を決定することかてきる。他方
、カウンタは１通過時刻から車輪の回転数を計数し、Ａ
ＴＳ地上イの存する定点から現在の一ト両位置までの距
離を与える。

さらに、車両位置とＴＶカメラの位置のずれを補正する
ことで、車両地点検出部はＴＶカメラの現在位置を数十
Ｃ−の精度で求めることかできる。

ＪＩＦ１位置出力部は１例えばメモリ装置等を使用して
、鉄道網りの継目の位置を正確に記憶させておく、なお
、継目の位置はＬ述のＡＴＳｊ！！」−子との相対的位
置として与えることも出来る。

継１１位置ｆ−測部分は、与えられた継目の位置のいず
れかをＴＶカメラか通過する時刻を、車両地点検出部及
び継１１位置出力部の出力に基づいて子側する。ここて
、継ｌ］位ｎ予側（ゴ号か出力される時間は、１ト両地
点検知部の測定精度な考慮して、確実にこの時間内にＴ
Ｖカメラか継１１を通過する範囲とする。例えは、車内
速度等を考慮して、予測された時刻を中心として出力さ
れる継目位置ｆ測信号の時間幅を調節することとすると
、より精度の高い継目位置のＦ測か口丁能となる。

第５図は、比較手段の動作を説１」するための図である
。

図の信号（ａ）か軌道情報出力手段２による継１１（☆
置ｆＪＩｌｌ信号、信号（ｂ）か軌道構造物検出部７に
よる継［１検出器号、信号（ｃ）か比較手段３によって
これらの積をとった撮像信号で、それぞれの０畦は車両
走行時の時間変化を示している。継目位を予測信号（ａ
）は既述のように継［１の位置をラフにｆ測している。

−力継１］検出信号（ｂ）は継１１の位置を十分な精度
てもって検出しているか、　１＠の中程に示したように
継１−１位置予測信号のない位置にある分岐塁等で、誤
検知を起こす場合かある。撮像信号（ｃ）はこれらのも
１号か同時に得られた時のみに比較手段３より出力され
、第１］Ａの撮像手段４に対応するＴＶカメラ８．環状
ストロ；１８９に入力される。これに応して検査対象物
である継［ｌ遊間の静止画像り月１動的に撮影され１画
像メモリｌＯに記録される。継１１遊間画像が撮影され
た地点は、この軌道情報出力手段２の重両地点検出部に
よる測定結果と、既知の継１１の地点情報と、を４：照
することにより特定できる。

本実施例では静ｌト画像を得るために、継１１検出信号
によってレールを瞬間的に照明するストロボ光源を環状
照明手段として使用したか、未発り１はこれに限られる
ものてはない、環状光源を沙統的に照明する光源とし、
高速シャッターを有するＴＶカメラを用い、継１１の検
出信号な高速シャッターＴＶカメラに入力することによ
って、静止画像を得るようにしてもよい、但し、この場
合にｊｌｌｉｉ遊間（Ｍの測定に十分な静止画像を得る
ためには　ｌｌｊ両走行速度に対して、ＴＶカメラのシ
ャウター速度か十分に短い必要かある。

画像メモリ６に記録された継目遊間の画像をその場て又
は持ち帰った後に画像処理装置を通すことによって、そ
の遊間イ１（を自動的に測定することかてきるし１人間
かこの画像を見ることによって、大まかな置台判定を行
なうことも出来る。

ところて、レールの継目遊間イめ測定の際にはレール温
度も同時に測定する必要があり、放射温度計を使用すれ
ば、ｍＨＪＭ間画像撮画像撮影して」接触て温度測定を
行うことかできる。このような＆１度測定結果を継■の
画像とともに記録しておいてもよい。

Ｌ記の説明においては、レール継目遊間検査について述
べてきたか、本発明の軌道検査装置はこれに限定される
ものてなく、レール継目板の検査、レール締結装置の検
査Ｔにも利用することかてきる。また、軌道上の特定の
構造物を検出するのに光学式の構成を示したか、これに
限定されるわけてはなく、軌道上の特定の構造物の検出
には、超音波等の他のエネルギービームを使用してもよ
い。

（発明の効果） 未発明の軌道検査装置によれば、軌道構造物検出手段に
よって得られる軌道、１−、の特定構造物の検出信号と
、軌道情報出力手段によって得られる軌道りの既知の構
造物の−を測信号とを比較する。そしてこの比較結果に
応して軌道上の検査対象物の画像を撮影するのて、軌道
上の検査対象物かランダムに多数あり、　１１つ軌道検
査装置を搭載した重両か高速に走行している場合でも、
確実にもれなく検査対象物の画像を撮影することかでき
る。

かかる軌道検査装置を走行重両にＭＳａｔ、て。

軌道の検査に用いれば、短時間に多くの軌道検査を行う
ことかＣき、軌道の管理を従来に比べて大幅に効Ｊｌ化
することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の構成を示す俺念図てあり、 第２１４は、本発明の実施例の構成を示す断面図であり
、 第３１３は、第２図のＴＶカメラ等の配δを示す平面図
であり。 第４１Ａは、軌道４１１造物検出手段であるレーザ検出
器からの熱射光を示す説明図であり、第５図は、継■位
置予測信号、継目遊間検出信号、撮像信号の説明図であ
る。 （主要部分の符号の説明） ｌ・・・・・・・・・軌道構造物検出１段２・・・・・
・・・・軌道情報出力手段３・・・・・・・・・比較手
段 ４・・・・・・・・・撮像１段 ５・・・・・・・・・レーザ送光部 ６・・・・・・・・・レーザ受光部 ７・・・・・・・・・継目検出部 ８・・・・・・・・・ＴＶカメラ ９・・・・・・・・・環状ストロボ １０・・・・・・画像メモリ １１・・・・・・レール １２・・・・・・レーザ光 １３・・・・・・継１１ ２０・・・・・・車両 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軌道上の特定の構造物を検出しこの検出結果を出力する
   軌道構造物検出手段と、 前記軌道上の既知の構造物の配置に関する情報を出力す
   る軌道情報出力手段と、 前記軌道構造物検出手段と前記軌道情報出力手段とによ
   って得られる出力信号を比較する比較手段と、 該比較手段による出力信号の比較結果に基づいて前記軌
   道上の画像を撮影する撮像手段と、を有することを特徴
   とする軌道検査装置。