JPH11101627A - 軌道検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明系を駆動容易で発熱も少ないものに
改良する。 【解決手段】 レール遊間２２を撮る撮像装置３１と、
その撮像に際し閃光を発する照明手段とを備えた軌道検
査装置において、閃光発生源として発光ダイオード５１
２を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地上や地下に敷
設されたレールにおける遊間の画像等に基づいてなされ
る又はその撮像等に伴ってなされる軌道状態の検査を行
う軌道検査装置に関し、詳しくは、走行する検測車から
軌道検査装置によって軌道状態を的確に検査するための
照明系の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１７に概要模式図を示した軌道検査装
置３０は、検測車１０の車体１１に搭載して用いられる
基本的なものであり、検測車１０の車輪１２間において
レール２０のレール頂面２１へ向けて車体１１に取着さ
れた撮像装置としてのカメラ３１と、カメラ３１で撮っ
た画像データを処理してビデオテープに記録したり表示
部３３へ送出して表示させたりする画像処理部３２とを
備えたものである。そして、検測車１０が走行するのに
伴って、検査対象のレールを次々に撮影するが、十分な
解像度・精度で撮影を継続するのはデータ量が膨大とな
って保存や検索に支障を来たすことから、検査対象とし
て特に重要なレール遊間２２を選出しての断続的な撮像
が行われる。すなわち、軌道上に設けられた構造物を検
出する軌道構造物検出手段を設けて、この軌道構造物検
出手段の検出結果に基づいたタイミングで撮像装置によ
るレール遊間の撮像を行うのである。

【０００３】従来、撮像装置と軌道構造物検出手段とを
具備した軌道検査装置として、特開平３−１６５２０７
号公報や，特開平３−２２５２０８号公報，特開平３−
２２５２０９号公報などに記載されたものが知られてい
る。いずれにも、軌道構造物検出手段としては、レール
遊間そのものを検出する手段が、設けられている。図１
８にその構造図を掲げたが、この軌道検査装置は、画像
処理部３２と共にトリガ部４３が車体１１内に設置さ
れ、カメラ３１がレール２０へ向けて車体１１の下部に
取着され、カメラ３１の周りに照明用のストロボ５１が
配置され、さらにストロボ５１の左右外側に軌道構造物
検出手段としてのレーザ送光部４１及びレーザ受光部４
２も設けられている。

【０００４】これらは、車体１１下面に取着された保護
カバー６１によって覆われている。そして、その透明窓
６２を介してレーザ送光部４１，レーザ受光部４２によ
るレール遊間２２の検出と共にカメラ３１によるレール
遊間２２の撮像を行う。具体的には、レーザ送光部４１
からレール頂面２１へスリット状のレーザビーム４４を
照射し、その反射光を反対側のレーザ受光部４２によっ
て受けていて、ビーム照射位置がレール頂面２１の途切
れるレール遊間２２に来たときにレーザ光の反射が途切
れることに基づいてレール遊間２２の存在を検出する。
レール遊間２２が検出されると、トリガ部４３からスト
ロボ５１及びカメラ３１に対して撮像処理実行のトリガ
が送出される。こうして、レール遊間の撮像がレール遊
間の検出に基づいて行われる。

【０００５】そのストロボ５１は、均一照明のための環
状照明手段であって、ブレ防止のために、その発光時間
が十分に短く且つ発光強度も太陽光に負けないように十
分強いものが用いられている。すなわち、レール遊間の
撮像に際し強力な閃光を発してレール遊間を照らすよう
になっているのである。また、レーザ送光部４１の発す
るレーザ光として不可視光を用いるとともに、カメラ３
１の前方に光学フィルタ５２を装着してレーザ光をカッ
トすることで、可視領域の照明光量を減じること無しに
撮像を行う旨の記載も有る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな照明手段としてストロボを用いた従来の軌道検査装
置では、ストロボが一般的に可視領域を広くカバーする
強い白色光を閃光として出すので、カメラの近くで激し
い発熱が間歇的に繰り返されることに加えて、ストロボ
用の特別な電源回路等が必要とされる。

【０００７】すなわち、その照明手段の要部模式図であ
る図１９を参照して補足すると、ストロボ５１を駆動す
るトリガ部４３は、レーザ受光部４２の検出信号に基づ
いて所定パルスのトリガ信号を発生しそのタイミングで
瞬時に大電流をストロボ５１へ送給するために、信号系
とは異なる電源および容量の大きな充放電回路が設けら
れている。そして、作動中には、その電源から充放電回
路へ予め十分な充電を行っておき、トリガ信号に応じて
ストロボ５１へ一気に放電するようになっている必要が
ある。

【０００８】このような特別な電源回路等のため、また
強力な白色発光のため、照明手段に掛かるコストが嵩む
ことや、好ましくない熱歪みが出やすいといった不都合
がある。そこで、このような特別な電源回路等が不要に
なるとともに熱歪みも出にくくなるように照明手段を工
夫することが課題となる。

【０００９】また、環状ストロボによる照明では、レー
ル表面上の或る点に着目した場合にその点が多様な傾斜
の照明光を受けることとなる。このため、レール遊間に
おけるレール端面にもかなりの割合で照明が当たって、
レール遊間の画像に中途半端な影が映り込んでしまい、
鮮明なレール遊間像を得ることが難しい。このことは、
レール頂面等に存在することのある欠け２４等の変形に
ついても同様であり（図１９参照）、欠け２４等の鮮明
画像を得るのは難しい。そこで、画像の鮮明化を図るこ
とによって端面や欠損箇所を見たりパターン認識処理を
施したりして判別するのが容易に行えるような照明手段
を案出することも課題となる。

【００１０】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、駆動容易で発熱も少ない照明
系を持った軌道検査装置を実現することを目的とする。
また、本発明は、鮮明で視認性の良い画像を撮る軌道検
査装置を実現することも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第４の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【００１２】［第１の解決手段］第１の解決手段の軌道
検査装置は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、レ
ール遊間等の軌道構造物を撮る撮像装置と、その撮像に
際し閃光を発して前記軌道構造物を照らす照明手段とを
備えた軌道検査装置において、前記閃光の発生源は発光
ダイオードである（とともに、望ましくは前記撮像装置
前方に装着の光学フィルタは透過光波長域が前記発光ダ
イオードの発光波長に対応した単色フィルタである）こ
とを特徴とするものである。

【００１３】このような第１の解決手段の軌道検査装置
にあっては、レール遊間等の照明用閃光が発光ダイオー
ドによって発せられる。発光ダイオードは、比較的低い
電圧で作動する上、即応性にも優れているので駆動電流
を供給するだけで瞬時駆動が可能である。また、発光ダ
イオードは、一般に単色で発光するので、小電力による
駆動を行った場合であっても、少なくともその波長域に
おいては太陽光等に負けない強力な照明が可能となる。

【００１４】なお、単色フィルタの併用等によって容易
にその波長域だけでの撮像が行えるので、可視光の全波
長域に亘る発光は不要である。これにより、発光素子を
駆動する回路や電源が小さくて簡便なもので足りるよう
になり、発光素子が発光のために消費するエネルギーも
波長域が狭い分だけ少なくて済むようになる。したがっ
て、この発明によれば、駆動容易で発熱も少ない照明系
を持った軌道検査装置を実現することができる。

【００１５】［第２の解決手段］第２の解決手段の軌道
検査装置は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、上
記の第１の解決手段の軌道検査装置であって、前記発光
ダイオードは（総て又は少なくとも一部の）複数個が
（直線の若しくは曲線の）線状に又は（平面の若しくは
曲面の）面状に（水平状態で又は傾斜状態で）配設され
たものであることを特徴とするものである。

【００１６】このような第２の解決手段の軌道検査装置
にあっては、線状に又は面状に配設された複数の発光ダ
イオードによって軌道構造物が照明される。しかも、そ
の照明に際して、軌道構造物上の撮影対象範囲内におけ
る各部位はそれぞれの部位と対向するところに配置され
た各発光ダイオードによって主に照明されるが、発光ダ
イオードは一般に小さく成形されているので、撮影対象
範囲が線状または面状であっても、その形状に合わせて
稠密に配置することが容易である。

【００１７】これにより、軌道構造物の撮影範囲内を各
発光ダイオードが分担して隈無く照らすこととなる。し
たがって、この発明によれば、照明手段が駆動容易で発
熱も少ないことに加えて、任意の撮影範囲に適合した均
一・一様な照明を容易に実現することができる。

【００１８】［第３の解決手段］第３の解決手段の軌道
検査装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上
記の第２の解決手段の軌道検査装置であって、前記発光
ダイオードは指向性ビームを発するものであることを特
徴とするものである。

【００１９】このような第３の解決手段の軌道検査装置
にあっては、上述したように軌道構造物上の撮影対象範
囲内における各部位はそれぞれの部位と対向するところ
に配置された各発光ダイオードによって主に照明される
が、その際に、指向性ビームが用いられるので、非対向
の発光ダイオードによって斜めに照明される割合が格段
に少なくなる。

【００２０】これにより、環状ストロボでは中途半端に
照らされていたレール遊間の端面や割れ等の変形箇所か
らカメラに入る反射光が十分に抑制されてそれらがクッ
キリと写るようになる。したがって、この発明によれ
ば、照明手段が駆動容易で発熱も少ないことに加えて、
鮮明で視認性の良い画像を撮る軌道検査装置を実現する
ことができる。

【００２１】［第４の解決手段］第４の解決手段の軌道
検査装置は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、上
記の第１〜第３の解決手段の軌道検査装置であって、前
記発光ダイオードの駆動電流に所定周波数の交流成分を
含ませる手段を備えたことを特徴とするものである。

【００２２】このような第４の解決手段の軌道検査装置
にあっては、発光ダイオードはその駆動電流が所定周波
数で変化するので、その発光状態も所定周波数で強弱変
化する。閃光を発する際も同じである。これにより、閃
光の光量を所定周波数で変調しておくことが簡便にでき
る。しかも、変調済みの光を検出した信号から周波数の
異なる自然光やレーザ光などの成分を篩い落として該当
する周波数成分だけを抽出するのは、フィルタ回路等を
用いて容易に具現化しうることである。したがって、こ
の発明によれば、電気的な手段を用いて照明光を容易に
弁別することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の軌道検査装置について、これを実施するための
形態を説明する。

【００２４】本発明の第１の実施形態は、上述した解決
手段の軌道検査装置であって、撮像装置と軌道構造物検
出手段とを具備し前記撮像装置によるレール遊間の撮像
を前記軌道構造物検出手段の検出結果に基づいて行う軌
道検査装置において、前記軌道構造物検出手段は、レー
ル側面に付設された継目板を検出する継目板検出手段で
あり、この継目板検出手段は、前記継目板に向けて斜め
上から点状の（又はレール長手方向に線状の）送光を行
う手段と、レール長手方向と直交する方向における反射
光の位置を検出する手段と、その検出位置の変化に基づ
いて前記継目板についての検出判別を行う手段とを備え
たものであることを特徴とする。

【００２５】このような軌道検査装置の場合、通常、検
測車に搭載されて用いられ、レール状態の検査のため、
検測車走行中に撮像装置によるレール遊間の撮像が軌道
構造物検出手段の検出結果に基づいて行われるのである
が、この軌道構造物の検出については、継目板検出手段
によって、レール側面に付設された継目板の検出が行わ
れる。しかも、その際に、点状の送光が継目板に向けて
斜め上から行なわれるが、あるいはレール長手方向に線
状に延びた送光が継目板に向けて斜め上から行なわれる
が、このような光の当たるところは、継目板が有ればそ
このところになり、継目板が無ければレール側面のとこ
ろとなる。これにより、反射光は原則として常に存在す
ることとなる。レール遊間のところには継目板が存在す
るはずなのでそこでも反射光は観測される。そして、こ
のような反射光について、レール長手方向と直交する方
向における位置が検出され、その検出位置の変化に基づ
いて継目板についての検出判別が行なわれる。このと
き、その反射光の検出位置は継目板の有無に応じて明確
に変化する。レール長手方向と直交する方向には特に明
確に変化する。そこで、レール遊間の広狭に左右される
ことなく、確実な検出が行われる。また、レール頂面よ
り厚さの薄い継目板であっても、斜め上から送光するこ
とにより、それを確実に捉えることが出来る。また、振
動状態や異物介在等によって例え反射光が喪失したとし
ても、それが瞬間的・一時的なものであれば何ら差し支
えない。正常状態では喪失することの無い反射光の検出
位置に基づいて継目板を検出しているので、反射光の一
時的喪失は単純なノイズと見なして除去したり無視して
済ませられる。これにより、反射光の喪失によるレール
遊間の検出手法をそのまま継目板の検出に用いたときよ
りも、検出の精度や信頼性が向上する。このように、常
に存在する反射光の位置変化による継目板の検出手法を
用いることにより、レール遊間の検出に代えて継目板の
検出を行うに際して、確実な検出を行うことができる。
したがって、この発明によれば、継目板を基準にして的
確に検測車からレール遊間を撮影しうる軌道検査装置を
実現することができる。

【００２６】本発明の第２の実施形態は、上述した解決
手段および実施形態の軌道検査装置であって、前記撮像
装置から前記レール遊間の撮像データを受けて複数個を
記憶する一時記憶手段と、これら複数個のうちから一の
撮像データを選出して出力する選択手段とを備え、前記
継目板検出手段は、前記継目板の前縁を検出してから所
定期間経過後に前記レール遊間の撮像を行わせる手段
と、前記継目板の後縁検出に基づいて前記選択手段に選
出処理を行わせる手段とを具えたものであることを特徴
とする。この場合、継目板の検出結果に基づくタイミン
グでレール遊間を撮像するに際し、継目板検出手段によ
って継目板の前縁が検出されてから所定期間経過後に撮
像装置によるレール遊間の撮像が行われ、複数個の撮像
データが一時記憶手段に記憶される。このときの所定期
間は各種の継目板の長さとレール遊間位置との規格値に
基づいて事前に定まっており、複数個が有る。そこで、
一時記憶手段に記憶された複数個の撮像データは、それ
ぞれ、数種類の継目板の何れかに対応したレール遊間の
画像に一致するはずである。そして、その後に、継目板
検出手段によって継目板の後縁が検出されるが、この後
縁検出がなされるとこれに基づいて選択手段による選出
処理も行われる。すなわち、一時記憶手段に記憶されて
いる複数個の撮像データうちから一の撮像データが選出
・出力される。この時点では、既に継目板の前縁も後縁
も判明しているので、そのときの継目板が規格上の何れ
に該当していたかは明白である。さらに、その結果とし
て、レール遊間像の候補である複数個の撮像データうち
何れがそのときの継目板に対応しているのかも明白とな
っている。これにより、その時々の継目板に適合した正
しいレール遊間の撮像データが確実に選出されることと
なる。なお、継目板の長さ規格は数種類に限られている
ので、たまたま石等の異物が継目板該当位置に存在して
いても、通常は継目板と長さが異なるので、誤検出する
こともほとんど無い。したがって、この発明によれば、
継目板の長さが統一されてなくても継目板を基準にして
的確に検測車からレール遊間を撮影しうる軌道検査装置
を実現することができる。

【００２７】本発明の第３の実施形態は、上述した解決
手段および実施形態の軌道検査装置であって、撮像装置
と軌道構造物検出手段とを具備し前記撮像装置によるレ
ール遊間の撮像を前記軌道構造物検出手段の検出結果に
基づいて行う軌道検査装置において、前記撮像装置から
前記レール遊間の撮像データを受けて複数個を記憶する
一時記憶手段と、これら複数個のうちから一の撮像デー
タを選出して出力する選択手段とを備え、前記軌道構造
物検出手段は、レール側面に付設された継目板を検出す
る継目板検出手段であり、この継目板検出手段は、検出
部に磁気利用の近接センサを用いたものであって、前記
継目板の前縁を検出してから所定期間経過後に前記レー
ル遊間の撮像を行わせる手段、及び前記継目板の後縁検
出に基づいて前記選択手段に選出処理を行わせる手段を
具えたものであることを特徴とする。この場合、第２の
解決手段とほぼ同様の構成であることから、同様の作用
効果を発揮するが、特に、光学的手段に代えて磁気利用
の近接センサを検出部に用いたことにより、センサと継
目板との間に草や紙くず等の非磁性体が存在してしても
影響されないで検出を行うことができるので、草等に起
因しての誤検出が無い又は少ない。

【００２８】本発明の第４の実施形態は、光学的な検出
素子が軌道構造物の斜め上に配置された軌道構造物検出
手段または軌道構造物状態検出手段を具備した軌道検査
装置において、前記検出素子の光路を覆うとともに前記
軌道構造物に向けて開口した弾性保護カバー（と、望ま
しくは前記弾性保護カバーによって覆われた空間に空気
等の透明気体を送給する手段と）を備えたことを特徴と
する。この場合、検査に必要な光路が弾性保護カバー及
びその開口によって確保されるが、その保護カバーが弾
性を有しているので、例えレールや軌道構造物等と接触
したとしても、容易に変形し、簡単に元に戻るので、カ
バーが破損に至ることは滅多に無い。そこで、レールの
脇の直ぐ近くまで保護カバーで覆うことが可能となる。
これにより、レール等の脇の直ぐ近くに雑草が生い茂っ
ていても、これが保護カバーで薙ぎ倒されるので、その
ような場合でも、検査に必要な光路が確保される。ま
た、レールの周り近くに紙屑や砂等の異物が舞っている
場合も同様である。したがって、この発明によれば、検
出光路を確実かつ柔軟に確保しうる軌道検査装置を実現
することができる。

【００２９】本発明の第５の実施形態は、上述した解決
手段および実施形態の軌道検査装置であって、レール頂
面に向けた撮像装置を具備した軌道検査装置において、
レール長手方向に傾斜して設けられ前記撮像装置の撮影
範囲内の前記レール頂面に対して前記レール頂面の幅を
超す線状の送光を行う第１傾斜線状送光手段と、レール
長手方向に前記第１傾斜線状送光手段と異なる角度で傾
斜して設けられ前記撮像装置の撮影範囲内の前記レール
頂面であって前記第１傾斜線状送光手段の送光箇所と異
なるところに対して前記レール頂面の幅を超す線状の送
光を行う第２傾斜線状送光手段とを備えたことを特徴と
する。この場合、撮像装置の撮影範囲内のレール頂面に
対してレール頂面の幅を超す線状の送光がレール長手方
向に傾斜して行われる。そうすると、その画像には、レ
ール長手方向に直交する直線パターンがレール頂面のと
ころに現われるとともに、レール長手方向に対して傾斜
する僅かな曲がりで概ね直線のパターンがレール頂面の
縁およびその外側の頭部傾斜部のところに現われる。こ
れらのパターンは、傾斜した送光の性質に従って、レー
ル頂面が横方向に変位したとき及び上下方向に変位した
ときには、その変位量に応じてパターン位置が変化す
る。しかも、この装置の場合、２つの第１，第２傾斜線
状送光手段で異なる条件の送光がなされることから、両
者でパターン位置の変化する方向等が相違する。そこ
で、両パターンの相対位置が両送光箇所の間における相
対変位に対応して定まる。これにより、撮像装置の撮像
データに対し、両送光箇所に該当するレール位置の相対
変位情報を含ませることが可能となるのである。そし
て、この情報を次のパターン処理等で取り出せば、レー
ルの上下方向ずれや横方向ずれを検出することができ
る。したがって、この発明によれば、レールのずれを検
出しうる軌道検査装置を実現することができる。

【００３０】本発明の第６の実施形態は、上述した解決
手段および実施形態の軌道検査装置であって、前記第１
傾斜線状送光手段および前記第２傾斜線状送光手段の送
光に対する前記撮像装置による画像に対し、レール長手
方向と直交する直線パターン、及びレール長手方向に傾
斜する直線パターンを抽出するパターン処理を施す手段
と、これで抽出されたパターンに基づいてレールのずれ
量を演算する手段とを備えたことを特徴とする。この場
合、両送光箇所に該当するレール位置の相対変位情報を
含んだパターンが撮像データから抽出され、さらにこれ
らのパターンからレールのずれ量が求められるが、その
際に、レール長手方向に直交あるいは傾斜する直線パタ
ーンを抽出し、これに基づいて処理が行われる。直線パ
ターンの処理は、他の形状のパターンに較べて扱い易
い。また、直線または概ね直線となっていることが既に
判明していることから、パターンマッチング等の精度も
比較的高いので、パターンに多少の切れや掠れが有って
も、明確に直線パターンを判別することが可能である。
したがって、この発明によれば、レールのずれを容易か
つ明確に検出する軌道検査装置を実現することができ
る。

【００３１】本発明の第７の実施形態は、上述した解決
手段および実施形態の軌道検査装置であって、前記撮像
装置，前記照明手段および前記軌道構造物検出手段のう
ち少なくとも１つが搭載された独立のレール追随機構を
備えたことを特徴とする。ここで、上記の「独立の」と
は、左右のレールのうち該当するレールに追随するに際
して他方のレールの存在によって又は他のレール追随機
構が設けられていればこれによって追随機能を阻害され
ること無くという意味であり、発停車時や，分岐器通過
時，非常時等の非定常状態は別として少なくとも通常の
レール遊間撮影時には他のレール追随機構等によって動
作阻止されないで該当レールを追随する。この場合、レ
ール遊間の撮像に際して、独立のレール追随機構によっ
て該当のレールが個別に追従される。そして、このよう
なレール追随機構に搭載された撮像装置又は／及び照明
手段又は／及び軌道構造物検出手段も該当レールを的確
に追跡することとなる。これにより、左右のレール間に
おける幅が変動しても少なくともレール追随機構搭載の
装置等はその影響を受けることなくレール遊間の撮像を
行うことができる。したがって、レール追随機構の採用
等によりレール遊間を的確に撮影しうる軌道検査装置を
実現することができる。

【００３２】本発明の第８の実施形態は、上述した解決
手段および実施形態の軌道検査装置であって、前記レー
ル追随機構の追随動作を（手動で又は自動的に制御し
て）停止させる追随停止手段を備えたことを特徴とす
る。この場合、軌道上の分岐器等のポイントに検測車が
差し掛かったときには、追随停止手段が作動して又はこ
れを作動させることで、レール追随機構の追随動作が停
止させられる。そして、レール追随機構は自然に検測車
に伴ってこれと同じ方向へ進行する。これにより、レー
ル追随機構が独立して不所望な分岐方向へ追随してしま
うのを防止することができる。したがって、不所望なレ
ール追随を回避してレール遊間を的確に撮影しうる軌道
検査装置を実現することができる。

【００３３】本発明の第９の実施形態は、上述した解決
手段および実施形態の軌道検査装置であって、前記レー
ル追随機構は、レール長手方向の前後に設けられた複数
の追随車輪と、前記撮像装置又は前記軌道構造物検出手
段を載置する設置台とを有したものであり、前記設置台
は、前記複数の追随車輪の（車軸を軸支等している）支
持体によって鉛直方向に支承され、且つ水平面内におい
て（少なくとも前記複数の追随車輪のレール短手方向移
動量に対応した範囲内で）双方向回転可能なことを特徴
とする。この場合、設置台を介在させてカメラ等は前後
双方から追従輪によって支承される。これにより、カメ
ラ等に働く重力と、前後追従輪による支持力の合力と
が、近づいて又は重なって、偶力が無くなる又は小さく
なる。そこで、カメラの揺れ等が抑制されることとな
る。したがって、振動等の少ない安定した状態でレール
遊間を的確に撮影しうる軌道検査装置を実現することが
できる。

【００３４】本発明の第１０の実施形態は、上述した解
決手段および実施形態の軌道検査装置であって、前記レ
ール追随機構は、バネ力または空気圧を利用した付勢機
構を有し、その付勢力に基づいて該当レールに追随する
ものであることを特徴とする。この場合、レール追随機
構が該当レールに追随するに際し付勢機構によって付勢
されることで、明示的・積極的に追随が行われる。これ
により、レール追随機構の追随能力に加えて安定力も増
大する。また、付勢機構に空気圧を利用した場合、一定
圧力を作用させるのが容易なので、簡素な機構でも付勢
力が一定となって安定する。一方、付勢機構にバネ力を
利用した場合、エアポンプ等の付帯設備が不要なのでレ
ール追随機構を安価に具体化することが可能である。し
たがって、レール追随機構を採用してレール遊間を的確
に撮影しうる軌道検査装置を安価に又は簡素な構成で実
現することができる。

【００３５】本発明の第１１の実施形態は、上述した解
決手段および実施形態の軌道検査装置であって、前記軌
道構造物検出手段は、（レール横断面を基準正面とし
て）斜め上から該当レールの継目板を検出する継目板検
出手段であることを特徴とする。この場合、該当レール
の継目板検出が脱輪防止レールを避けて斜め上から行わ
れるが、継目板検出手段が検測車の車体にでなくレール
追随機構に搭載されていて、左右のレール間における幅
が変動してもそれによって影響されることなくレールと
継目板検出手段との相対位置が一定に維持される。これ
に伴って、レール側面に付設の継目板とその検出手段と
の相対位置も一定に維持されることとなる。これによ
り、斜め上から検出がなされても、継目板を確実に検出
することが可能となる。レール遊間がレールの無いとこ
ろに生じる空虚な存在であるのに対し、継目板は規定の
長さで実体が存在することから、実存に基づく明示的な
検出が可能となるので、軌道構造物検出の確度が向上す
る。そして、レール遊間の撮影も一層適切なタイミング
で確実に行われることとなる。したがって、継目板を基
準にして的確に検測車からレール遊間を撮影しうる軌道
検査装置を実現することができる。

【００３６】

【実施例】

［第１実施例］本発明の軌道検査装置の第１実施例につ
いて、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。
図１は、その照明手段の要部模式図であり、既述した図
１９に対応するものである。そこで、照明手段における
相違点である２点、すなわちストロボ５１に代わる照明
モジュール５１０、及びトリガ部４３に代わるトリガ部
４３０について説明する。

【００３７】照明モジュール５１０は、車体１１に取着
されレール２０の長手方向に延びたＬＥＤホルダ５１１
と、発光源として採用されたＬＥＤ５１２（発光ダイオ
ード）とからなるものである。ＬＥＤホルダ５１１の下
面には一列または二列でライン状に多数の穿孔がなされ
ていて、各穿孔には１個ずつ、発光面を下方に向けたＬ
ＥＤ５１２が埋設されている。これにより、照明モジュ
ール５１０は、複数個の発光ダイオードが直線状に水平
状態で配設されたものとなっている。

【００３８】これらのＬＥＤ５１２は、アノード同士が
共通接続されるとともに、カソード同士も共通接続され
ていて、トリガ部４３０からの駆動パルスによって同時
に閃光を発するようになっている。また、各ＬＥＤ５１
２は、出射光が下方へ集中する直進指向性の強いビーム
を発するものが採用されるとともに、隣接ＬＥＤと照ら
す領域が幾分重なり合う程度の距離で列べられていて、
カメラ３１の撮影範囲に入っているレール頂面２１総て
を照明しうるようになっている。

【００３９】さらに、ＬＥＤ５１２は、波長６６０ｎｍ
等の単色光を発するものが用いられており、これに対応
して、カメラ３１の前方に装着された光学フィルタ５２
は波長６３０〜６９０ｎｍの波長域だけを透過させる光
学フィルタ５２０によって置換されている。これによ
り、撮像装置前方に装着の光学フィルタは透過光波長域
が発光ダイオードの発光波長に対応した単色フィルタと
なっていて、レーザ送光部４１からの例えば波長７８０
ｎｍのレーザ光や広範な波長領域に分散分布している自
然光の大部分がカットされるようになっている。

【００４０】トリガ部４３０は、通常の信号処理回路に
供給される電源電圧Ｖcc又はこれより少し高い電圧を受
け所定周波数で発振する発振回路４３１と、レーザ受光
部４２の検出信号に基づいて発生させた所定パルスが制
御入力とされ一端が発振回路４３１に接続され他端がＬ
ＥＤ５１２の駆動ラインに接続されたスイッチ回路４３
２とを具えたものである。そして、そのパルスを受ける
と、そのパルスが有意となっている間は、発振回路４３
１からの発振信号をＬＥＤ５１２へ送出する。これによ
り、トリガ部４３０は、発光ダイオードの駆動電流に所
定周波数の交流成分を含ませるとともに、特別な電源や
充放電回路が無くても発光ダイオードを駆動しうるもの
となっている。

【００４１】このような構成の照明手段が設けられた軌
道検査装置を検測車１０に搭載してレール遊間の撮像に
使用すると、検測車１０の走行に連れてレール遊間２２
のところを通過する度に、レーザ受光部４２の検出信号
に応じてトリガ部４３０によってカメラ３１がトリガさ
れると共にＬＥＤ５１２がパルス駆動される。そうする
と、ＬＥＤ５１２からレール頂面２１及びレール遊間２
２に向けて閃光が発せられ、そこが明るく照明される。
そして、その照明と同時に、カメラ３１によるレール頂
面２１の撮像が行われる。しかも、外乱光はほとんどが
フィルタ５２０等によって除外されて、ＬＥＤ５１２か
らの照明光に基づいて鮮明な画像が得られる。

【００４２】こうして、レール遊間２２を選出しての断
続的な撮像が、環状ストロボに代えて複数個線状配設の
発光ダイオードを用いて、小電力かつ常温で、行われ
る。しかも、指向性ビームを用いて行われるので、レー
ル遊間２２ばかりか欠け２４についても鮮明な画像を撮
ることができる。

【００４３】なお、図２に示した照明モジュール５１０
は、ＬＥＤホルダ５１１に長方形の板を採用し、その中
央でカメラ３１の前方に該当するところに正方形の小開
口５１１ａを形成し、ここに光学フィルタ５２０を装着
したものである。そして、開口５１１ａを除くほぼ全面
に対しマトリクス状にＬＥＤ５１２が配置されている。
これにより、この場合の発光ダイオードは複数個が開口
部を除いて概ね全体に亘って面状に配設されたものとな
っている。

【００４４】また、図３に示した照明モジュール５１０
は、開口５１１ａに代わる開口５１１ｂが丸く形成され
ている点、及びそこのＬＥＤが省かれるのでなく横へ移
動していてマトリクス状配置が幾分乱れている点で、図
２のものと相違する。これにより、この場合の発光ダイ
オードはレール２０の長手方向に沿ったＬＥＤ密度ひい
ては照度も一定になるように配設されたものとなってい
る。

【００４５】さらに、図４に示した照明モジュール５１
０は、開口５１１ａに代わってカメラ３１前方に間隙５
１１ｃができるようにＬＥＤホルダ５１１がレール２０
の長手方向の２つに分割されたものである。これによ
り、この照明モジュール５１０はレーザ送光部４１等に
対して配置上の制約を与えないものとなっている。

【００４６】また、図５に示した照明モジュール５１０
は、横の間隙５１１ｃに代わって縦の間隙５１１ｄがで
きるようにＬＥＤホルダ５１１がレール２０の長手方向
に沿って裂かれたものである。そして、この照明モジュ
ール５１０は、ＬＥＤ装着面がレール頂面２１を向くよ
うに傾斜して設置されていて、ＬＥＤ５１２が指向性の
強いものであっても総てレール頂面２１を照らすものと
なっている。

【００４７】［第２実施例］本発明の軌道検査装置の第
２実施例について、その具体的な構成を、図面を引用し
て説明する。図６は、そのレール追随機構等の要部模式
図であり、図７は、その継目板検出手段の構成図であ
り、図８は、その継目板検出に基づいたレール遊間像の
画像処理部であり、図９は、そのレール追随機構の追随
停止手段のブロック図であり、図１０は、そのレール追
随機構の側面図であり、図１１は、そのレール追随機構
の駆動部等の模式図であり、図１２は、その弾性保護カ
バーの構造図であり、図１３は、そのレールずれ検出手
段の構造図であり、図１４は、そのレールずれ検出手段
の動作状態図である。

【００４８】この軌道検査装置は、上述の照明手段に加
えて次ぎの点でも改良されている。すなわち、画像処理
部３２０やトリガ部４３０等の後方ユニットが従来同様
に検測車１０の車体１１に乗載されているのに対し、新
たにレール追随機構７０が設けられ、しかも、軌道構造
物検出手段として従来のレール遊間検出手段が新たな継
目板検出手段９０によって置換され、さらに、撮像装置
としてのカメラ３１と共に照明モジュール５１０及び継
目板検出手段９０のうちのレーザ送光部９１，レーザ受
光部９２がそのレール追随機構７０に搭載されている点
でも従来と相違する。また、従来のカバー６１等が弾性
保護カバーであるゴムマット１１０によって置換された
点、及びレーザ送光部１２１，レーザ送光部１２２を用
いたレールずれ検出手段が追加された点でも、従来と相
違する。以下、重複する再度の説明は割愛し、これらの
相違点を中心に述べる。

【００４９】レール追随機構７０は、車体１１の下側に
おいて左右それぞれ別個に設けられている。左側のレー
ル追随機構７０は（図６参照）、車輪１２よりも小形で
あってレール頂面２１上で接触回転する小径部とその内
側でレール２０の側面に当接する大径部とからなる追随
車輪７１と、これを下方Ａ及び左方Ｂへ付勢する後述の
駆動機構とを有して、追随車輪７１をレール２０の頭頂
部へ押しつけることで追随するようになっている。

【００５０】そして、追随車輪７１の可動範囲は、少な
くともレール間の幅の許容変動範囲内であればその追随
車輪７１が右のレール追随機構７０によって妨げられる
ことなく自由に左方のレール２０を追跡移動しうるよう
に設定されている。右側のレール追随機構も左右対称な
だけで同じ構造をしており、少なくともレール間の幅の
許容変動範囲内であればその追随車輪７１は左の追随車
輪７１等によって妨げられることなく自由に右方のレー
ル２０を追跡移動しうる。これにより、左右のレール追
随機構７０は相互に独立したものとなっている。

【００５１】レール追随機構７０は、カメラ３１，照明
モジュール５１０，及びレーザ送光部９１，レーザ受光
部９２を載置するために、設置台としての設置板７２も
有している。もっとも、照明モジュール５１０は載置と
いうより設置板７２の下面へ下向きで取り着けられる。
設置板７２は、水平な状態で追随車輪７１の車軸上に軸
受けを介して設けられていて、追随車輪７１の上下左右
方向への移動力だけが伝達され、回転力は伝わらない。
これにより、追随車輪７１がレール２０上を回転移動す
るとき、設置板７２及びカメラ３１そして照明モジュー
ル５１０等がレール２０に対して一定の相対位置を保っ
て追随しうるようになっている。

【００５２】継目板検出手段９０の主要部として従来の
レーザ送光部４１，レーザ受光部４２に代えて新たに設
けられたレーザ送光部９１及びレーザ受光部９２は、レ
ーザビームが斜め上から継目板２３に当たって反射して
くるように設置板７２の開口部に傾斜して取着されてい
る。レーザ送光部９１は、点状に絞ったスポットビーム
を発するものであって、継目板２３が存在すればその頭
頂部にビームが当たり、継目板２３が存在しなければレ
ール２０の側面にビームが当たるのである。これによ
り、継目板検出手段９０のレーザ送光部９１は、継目板
に向けて斜め上から点状の送光を行うものとなってい
る。なお、この送光ビームは外乱光との弁別のために数
ＫＨｚ〜数百ＫＨｚにおける所定周波数で変調される。
しかも、ＬＥＤ５１２の照明光も弁別するために、発振
回路４３１の発振周波数とも異なる周波数で変調されて
いる。

【００５３】一方、レーザ受光部９２は（図７参照）、
反射光を集光して結像させるレンズ９２ａと、その結像
を受けるＰＳＤ９２ｂとを具えたものである。レーザ送
光部９１からの反射光以外の外乱光すなわち太陽光やＬ
ＥＤ５１２からの不所望な光をカットするために、レン
ズ９２ａの前には光学フィルタ９２ｆも置かれている。
ＰＳＤ９２ｂは、反射光の結像位置が変化し得る範囲に
亘って延びたライン状の検出部を持つ受光素子である。
具体的には、レンズ９２ａ側から順に、受光透明電極と
してのＩＴＯ膜９２ｃと、線状に分布したフォトダイオ
ードとなるＰＮ接合ライン９２ｄと、連続分布抵抗のラ
イン抵抗９２ｅとが積層されたものである。ＩＴＯ膜９
２ｃは継目板検出回路９３によって接地され、ライン抵
抗９２ｅは両端が継目板検出回路９３によって電源電圧
Ｖccの供給を受けるように駆動されている。

【００５４】さらに、レーザ受光部９２は、ＰＮ接合ラ
イン９２ｄがレール長手方向と直交するラインに一致す
るような向きで、設置される。その状態では、継目板２
３からの反射光（図７における光Ｈ参照）を受けるとそ
の結像位置のＰＮ接合が導通してライン抵抗９２ｅの両
端にはそれぞれその導通箇所までの分割抵抗に見合った
電流が流れる。また、レール２０からの反射光（図７に
おける光Ｉ参照）を受けたときには異なる結像位置のＰ
Ｎ接合が導通するのでライン抵抗９２ｅの両端には異な
る分割抵抗に見合った電流が流れる。これにより、継目
板検出手段９０のレーザ受光部９２は、レール長手方向
と直交する方向における反射光の位置を電流状態で検出
するものとなっている。なお、このようなレーザ受光部
９２の配置条件下ではレーザ光がレール長手方向に延び
たスリット状になっていても同様の検出が行われるもの
となる。

【００５５】継目板検出回路９３は（図７参照）、ライ
ン抵抗９２ｅの一端側の電流を電圧信号に変換するため
の抵抗と、この電圧信号を増幅するアンプと、送光ビー
ムの変調周波数に該当する帯域成分だけを抽出して光学
フィルタ９２ｆ通過の太陽光やＬＥＤ光等の外乱を一層
抑圧・除去するとともに一時的な遮光による単発ノイズ
成分を除去するために平滑化も行うＢＰＦ９３ａとを具
えて、反射光の検出位置に応じて変化する一方の信号を
得る。継目板検出回路９３は、ライン抵抗９２ｅの他端
側に対しても、同様のＢＰＦ９３ｂ等を具えていて、反
射光の検出位置に応じて変化する他方の信号を得る。こ
れら一対の信号は、反射光の検出位置に応じて変化する
際に逆特性を示すものである。そして、継目板検出回路
９３は、これら一対の信号を入力するコンパレータ９３
ｃも設けられていて、反射光がライン抵抗９２ｅの一端
側に近いときに（図７のＨ参照）有意となり、反射光が
ライン抵抗９２ｅの他端側に近いときに（図７のＩ参
照）非有意となる継目板有無信号Ｊを生成するものであ
る。

【００５６】これにより、継目板検出手段９０の継目板
検出回路９３は、反射光の検出位置の変化に基づいて継
目板についての検出判別を行うものとなっている。つま
り、継目板検出手段９０は、軌道構造物検出手段として
斜め上から該当レールの継目板を検出するが、正常状態
である限りは反射光が途切れることなく継続することに
基づいて、その検出に際して、継目板からの反射光およ
びレール側面からの反射光の双方を検出するとともに、
それらを検出位置の相違に基づいて区別して検出するこ
とで、確実に軌道構造物を検出するものとなっている。

【００５７】また、継目板検出回路９３は、図示は割愛
したが、検測車１０の車体１１に搭載済みのものである
又は追随車輪７１の車軸に装着されたエンコーダを主体
とするものである車速検出部１３から走行速度信号Ｖを
入力する。そして、継目板有無信号Ｊの立ち上がりエッ
ジ検出後に、継目板長さの各規定に対応して決まってい
る式［レール遊間位置／走行速度］で、カメラ３１がレ
ール遊間２２の直上に達するタイミングを演算回路等の
処理によって推定し、それぞれのタイミング毎に制御回
路等の制御によってトリガ部４３０経由でカメラ３１へ
トリガを送って撮像を行わせる。これにより、継目板検
出手段９０は、継目板の前縁を検出してから所定期間経
過後にレール遊間の撮像を複数回行わせるものとなって
いる。

【００５８】このような継目板検出手段９０の導入に伴
って従来の画像処理部３２は新たな画像処理部３２０に
よって置換されている（図８参照）。この画像処理部３
２０は、カメラ３１からレール遊間またはその候補とな
る撮像データを受けて複数フレームを記憶する一時記憶
手段としてのランダムアクセス可能なフレームメモリ３
２１と、これら複数フレームのうちから継目板検出回路
９３の選択制御信号に従って一の撮像データを選出して
大容量メモリ３２３へ出力する選択回路３２２と、記録
時に１コマ送りが可能なＶＴＲ等の大容量メモリ３２３
とが設けられている。そして、継目板検出回路９３のト
リガに応じて継目板有無信号Ｊの有意期間内にカメラ３
１によって撮像されたレール遊間の撮像データをカメラ
３１から受けると順次領域を変えてフレームメモリ３２
１に取りあえず記憶しておくものとなっている。

【００５９】さらに、継目板検出回路９３は、継目板有
無信号Ｊの立ち下がりエッジを検出すると、式［継目板
有無信号Ｊの有意期間／走行速度］の演算を行って継目
板の長さを求め、規定に従って何番目のフレーム画像が
レール遊間に最も良く対応しているかを判別し、このフ
レームの番号を選択制御信号として選択回路３２２へ送
出する処理も行う。これにより、継目板検出手段９０
は、継目板の後縁検出に基づいて所定の選出処理を行わ
せるものとなっている。

【００６０】また、この軌道検査装置は、後に詳述する
追随停止機構８０も設けられていて（図９参照）、手動
で又は自動的に、レール追随機構の追随動作を停止させ
るものとなっている。そのために、追随停止機構８０は
追随停止時に左方Ｂ等への付勢力よりも強い右方Ｂ＊等
への対抗力を出せる機構が採用されるが、その制御信号
の発生は、手動スイッチ８１を押すことで、非常時等の
必要時には随時行えるようになっている（図９（ａ）参
照）。

【００６１】さらに、軌道における分岐器の近くに敷設
された枕木２４等の所定位置に、分岐器についてのデー
タを保持したデータ記憶体８２が設置されるとともに、
車体１１の下面であってデータ記憶体８２に対応した部
位に、電磁誘導結合等に基づき非接触でデータ記憶体８
２のデータを読み取ることが可能なデータ読取装置８３
が設置される。いわゆるデータデポシステムである（図
９（ｂ）参照）。そして、データ読取装置８３がデータ
記憶体８２のデータを読み取って分岐器の存在を検知す
ると、追随停止機構８０へ制御信号が送出される。これ
により、この軌道検査装置は、データ記憶体８２の設置
された分岐のポイント等に差し掛かるとその手前で自動
的に不所望な追随動作を停止させるものとなっている。

【００６２】レール追随機構７０は、横から即ちレール
短手方向から側面を見ると明らかなように（図１０参
照）、設置板７２を挟んで一対の追随車輪７１が設けら
れたものである。すなわち、複数の追随車輪がレール長
手方向の前後に設けられたものとなっている。そして、
設置板７２は、前後で軸受けを介して各追随車輪７１と
連結されていて、複数の追随車輪の支持体によって鉛直
方向に支承されたものとなっている。その軸受けは、図
示は割愛したが、追随車輪７１の水平な車軸を支持する
第１軸受けと、一端が設置板７２の下面に植設され他端
が鉛直下方に向けて伸びたステムを双方向回転可能に軸
支する第２軸受けとが組み合わせられものである。これ
により、設置板７２は、水平面内において双方向回転可
能なようになっていて、前後の追随車輪７１を個別にレ
ール２０へ追従させうるものとなっている。

【００６３】レール追随機構７０における駆動機構は
（図１１参照）、バネ７３の弾撥力を利用して追随車輪
７１を左方へ付勢するために、一端が追随車輪７１の車
軸支持の軸受けに取着され中間部左半分がバネ７３に遊
挿された水平ロッド７４と、これの他端側半分を左右移
動自在に軸支する水平のスライダ７５とを具有してい
る。また、バネ７６の弾撥力を利用して追随車輪７１を
下方へ付勢するために、下端がスライダ７５に固着され
中間部の下半分がバネ７６に遊挿された鉛直ロッドと、
これの上側半分を上下移動自在に軸支するスライダ７７
も具有している。このスライダ７７が検測車１０の車体
１１下部に固設されていて、レール追随機構７０は、検
測車１０の走行中にバネ力利用した付勢力に基づいて該
当レール２０に追随するものとなっている。

【００６４】追随停止機構８０は、車体１１の下面に固
設された電磁モータ８４と、一端が電磁モータ８４の回
転軸に連結したアーム８５と、一端がアーム８５の解放
端に結ばれ他端が水平ロッド７４の自由端に結ばれたワ
イヤ８６とで構成され、手動スイッチ８１の押下等に応
じた制御信号を受けて電磁モータ８４が所定角度だけ回
転・揺動することで、アーム８５及びワイヤ８６を介し
て水平ロッド７４をバネ７３の弾撥力以上の力で強く引
いて追随車輪７１のレール２０への追随を停止させるも
のとなっている。

【００６５】ゴムマット１１０は、略三角形のゴムシー
ト製のものであり（図１２参照）、三角形の一辺が弛ん
だ状態でレール２０側に向けられ、残りの二辺が設置板
７２の下面に貼着されて、レーザ送光部９１の送光及び
その反射光の光路を包み込む。これにより、ゴムマット
１１０は、弾性保護カバーとして、軌道構造物の斜め上
に配置された光学的な検出素子の光路を覆うとともに軌
道構造物に向けて開口したものとなっている。なお、ゴ
ムマット１１０及び設置板７２によって覆われた空間に
は、開口から見て奥になる隅部にエアホース１１１を介
して圧搾空気が送給されるようになっている（図１２の
Ｋａを参照）。この空気は、ゴムマット１１０内を流れ
て（図１２のＫｂを参照）、ゴムマット１１０を膨らま
せようとすることで変形に対抗する復元力を与えるとと
もに、ゴムマット１１０の開口からレール２０側へ吹き
付けられることで（図１２のＫｃを参照）、屑や砂等の
異物を除去する役割も担うものとなっている。

【００６６】レーザ送光部１２１及びレーザ送光部１２
２は、レールずれを検出するためにレール２０に対して
送光するものであるが、レーザ送光部９１，レーザ受光
部９２や，従来のレーザ送光部４１，レーザ受光部４２
とはカメラ３１を基準としたときの設置位置が９０゜異
なるものである。レーザ送光部１２１は、第１傾斜線状
送光手段として、設置板７２に取着されてスリット状の
送光Ｌ１を出すものであるが、その取着に際してレール
２０上の鉛直面内で鉛直軸から左側に傾けられ、スリッ
ト光Ｌ１がカメラ３１の撮影範囲内でレール２０を横断
するように調整してから固定される。このスリット光Ｌ
１はスリット長がレール頂面の幅よりも長い。これによ
り、レーザ送光部１２１は、レール長手方向に傾斜して
設けられ撮像装置の撮影範囲内のレール頂面に対してレ
ール頂面の幅を超す線状の送光を行うものとなってい
る。

【００６７】レーザ送光部１２２は、第２傾斜線状送光
手段として、同様に設置板７２に取着されてスリット状
の送光Ｌ２を出すものであるが、その取着に際してレー
ル２０上の鉛直面内で鉛直軸から右側に傾けられ、スリ
ット光Ｌ２がカメラ３１の撮影範囲内でレール２０を横
断するように調整してから固定される。このスリット光
Ｌ２もスリット長がレール頂面の幅よりも長いが、スリ
ット光Ｌ１からはレール遊間２２の上限よりも少し離れ
たところでレール２０を横断する。これにより、レーザ
送光部１２２は、レール長手方向に第１傾斜線状送光手
段と異なる角度で傾斜して設けられ撮像装置の撮影範囲
内のレール頂面であって第１傾斜線状送光手段の送光箇
所と異なるところに対してレール頂面の幅を超す線状の
送光を行うものとなっている。

【００６８】なお、レーザ送光部１２１，レーザ送光部
１２２は、同様のスリット状送光を行うものであれば発
光ダイオードが用いられていてもよい。また、これらの
発光波長は、カメラ３１による撮像との干渉を防ぐため
に、ストロボ５１の発光波長と分離容易な、異なるもの
となっている。

【００６９】画像処理部３２０には、カメラ３１で撮っ
たスリット光Ｌ１，Ｌ２の画像に対するパターン処理を
行うために、ＤＳＰ３２４も設けられている。このＤＳ
Ｐ３２４は、カメラ３１から画像データを受けて、これ
に細線化処理を行うとともに、レール頂面２１の中央部
に現出する直線パターン及びレール頂面２１の縁部から
外側の頭部側面にかけて現出する「ハ」の字状の僅かに
曲がった略直線のパターンをパターンマッチング処理に
よって抽出する。これにより、ＤＳＰ３２４は、撮像装
置による画像に対してレール長手方向と直交する直線パ
ターン及びレール長手方向に傾斜する直線パターンを抽
出するパターン処理を施すものとなっている。なお、Ｄ
ＳＰ３２４は、これで抽出されたパターンに基づいてレ
ールのずれ量も演算するが、これについては後述する。

【００７０】この実施例の軌道検査装置について、その
使用態様及び動作を説明する。

【００７１】この軌道検査装置も従来通り検測車１０に
搭載してレール遊間の撮像に用いられるが、カメラ３１
等を搭載したレール追随機構７０が車体１１の下面外部
に設けられているので、検測車１０の車体１１には画像
処理部３２０等の後方ユニットを積み込んでこれらとカ
メラ３１等とを同軸ケーブル等で接続する。レーザ受光
部９２と継目板検出回路９３も同様に接続する。通常、
レール追随機構７０及びカメラ３１等は、左右のレール
それぞれに対応して２組を検測車１０に装着する。これ
で、使用準備が調う。

【００７２】次に、軌道検査装置を電源投入等して作動
させてから、検測車１０を走行させる。そうすると、検
測車１０が走行するに連れてレール遊間２２の上を通過
する度に、カメラ３１がレール遊間に差し掛かかるが、
その前にレーザ送光部９１，レーザ受光部９２，及び継
目板検出回路９３によって継目板が検出される。レーザ
送光部９１からのレーザ光が継目板２３に当たると、そ
の反射光（図７のＨ参照）によるＰＳＤ９２ｂ上の結像
位置がレール２０側面の反射光（図７のＩ参照）による
結像位置から変位して、継目板有無信号Ｊの値が変わる
ので、継目板の前縁から後縁まで総てが検出される。そ
して、継目板２３の前縁を検出した後に所定時間経過す
ると、数回ほどトリガ部４３０を介してカメラ３１及び
照明モジュール５１０等に対して撮像処理実行のトリガ
が送出され、ＬＥＤ５１２の閃光照明と同期してカメラ
３１によるレール頂面２１の撮像が行われる。これらの
画像データはフレームメモリ３２１にフレーム１，フレ
ーム２，…の如く順に一時記憶される。

【００７３】さらに、時間が経過して、継目板２３の後
縁が検出されると、継目板検出回路９３から選択回路３
２２に選出すべき画像データのフレーム番号が送出さ
れ、これに応じて選択された画像データだけが大容量メ
モリ３２３へ出力されて記録される。この選出フレーム
の画像には、レール遊間の像が中央に映っている。こう
して、次々に、レール遊間の撮像が継目板の検出に基づ
いて行われる。その画像データは画像処理部３２０へ送
られて記録や表示等の処理が施される。

【００７４】このとき、画像処理部３２０のＤＳＰ３２
４によって画像データに基づくレールずれ検出の処理も
次にようにして行われる。図１４は、そのときの状態を
例示したものであり、（ａ）〜（ｃ）それぞれについ
て、下段にレール側面図を示し、中段にレール頂面の平
面図を示し、上段左にＬ１像およびＬ２像を示し、上段
右には、ＤＳＰ３２４によるマッチング処理後の直線パ
ターンを示した。

【００７５】レール遊間２２を挟む両側のレール２０に
レールずれが全く無い場合（図１４（ａ）参照）、Ｌ１
像の中央部直線ｎ１とＬ２像の中央部直線ｎ２とのレー
ル短手方向すなわちレール長手方向と直交する方向にお
ける相対位置は一致しており、中央部直線ｎ１，ｎ２間
の距離ｍも所定の既定値となっている。

【００７６】これに対し、レール遊間２２を挟む両側の
レール２０に横方向のずれが有る場合（図１４（ｂ）参
照）、中央部直線ｎ１，ｎ２間の距離ｍは所定の既定値
となるが、Ｌ１像の中央部直線ｎ１とＬ２像の中央部直
線ｎ２とのレール短手方向における相対位置にレールず
れ量に対応した大きさの差が発現する。この差がＤＳＰ
３２４によって算出されて、横方向のレールずれが検出
される。

【００７７】他方、レール遊間２２を挟む両側のレール
２０に上下方向のずれが有る場合（図１４（ｃ）参
照）、Ｌ１像の中央部直線ｎ１とＬ２像の中央部直線ｎ
２とのレール短手方向における相対位置は一致している
が、中央部直線ｎ１，ｎ２間の距離ｍは所定の既定値に
較べてレールずれ量に対応した大きさだけ伸縮する。こ
の差がＤＳＰ３２４によって算出されて、上下方向のレ
ールずれが検出される。こうして、レール２０が上下左
右にずれている場合も、両検出成分に分解してそのずれ
量が検出される。

【００７８】なお、このような検査のための検測車走行
中に左右のレール間の幅が変化した場合、各レール追随
機構７０が該当のレール２０に対してバネ付勢等によっ
て確実に追随するので、そのようなレール間幅の変化が
あっても、レール遊間の画像は常に全体画像のほぼ中央
の同じ所に収まる。しかも、カメラ３１と共に照明モジ
ュール５１０もレール追随機構７０に搭載されているの
で、照明モジュール５１０が第１実施例のときより小形
であっても、レール遊間が的確に照らされて明瞭に写る
こととなる。また、カメラ３１の前後の追随車輪７１が
多少跳ねたりしても、中央のカメラ３１及びその周辺の
照明モジュール５１０はあまり揺れたり振動したりしな
いので、画像の鮮明度も良い。

【００７９】さらに、検測車１０が分岐器に差し掛かる
と、手動スイッチ８１の操作によって、あるいはデータ
記憶体８２との交信に基づいたデータ読取装置８３の制
御によって追随停止機構８０が作動する。そして、レー
ル追随機構７０が、一時的にレール２０の追随を停止し
て、車体１１と同じ方向に移動する。こうして、分岐の
ポイントも無事に通過できる。なお、分岐器等のところ
には撮るべきレール遊間が存在しないので実用上不都合
はない。

【００８０】図１５に示したレール追随機構の駆動部
は、空気圧を利用した付勢機構の変形例である。これ
は、一端が左の水平ロッド７４に対して或る程度双方向
回転可能に連結された第１のリンクと一端が右の水平ロ
ッド７４に対して或る程度双方向回転可能に連結された
第２のリンクとからなる「へ」の字状の一対のリンク７
８と、少し上方の中央でロッドが下向きで両リンク７８
の他端に対して或る程度双方向回転可能に連結されヘッ
ドが上向きで車体１１の下面に対して或る程度双方向回
転可能に連結されたエアシリンダ７９とを具えたもので
ある。

【００８１】さらに手動スイッチ８１からの制御信号を
受けて切り換え状態が変わる切換弁８７が設けられてい
て、切換弁８７の切換状態によってエアシリンダ７９の
ヘッド側に空気圧が送給されると、ロッドの押し出し力
がリンク７８を介して左右両方の水平ロッド７４に対し
外下側へ斜めに掛かる。そして、左右のレール間の幅が
変化して追随車輪７１及び水平ロッド７４が横に動く
と、リンク７８の開き角が幾分変化したり（図１５の矢
印Ｇ参照）、エアシリンダ７９のロッドが少し進退した
りすることで（図１５の矢印Ｆ参照）、位置変動に適応
して変形しながら常にほぼ一定の押しつけ力を水平ロッ
ド７４及び追随車輪７１に対して与えるようになってい
る。

【００８２】なお、手動スイッチ８１の操作等に応じて
切換弁８７が切り替わってエアシリンダ７９のロッド側
に空気圧が送給されると、ロッドが引き上げられ、これ
に伴って両リンク７８さらに両水平ロッド７４が内側へ
引き込まれる。そして、追随車輪７１がレール２０の側
面に対して追随することが止められる。これにより、こ
の付勢機構は、追随停止手段も兼ねたものとなってい
る。

【００８３】図１６に示したレール追随機構は、上述し
た機械的な接触に基づく構造のものと異なり、光学的な
検出に基づいてレールと非接触でこれに追随する構成の
ものである。このレール追随機構は、設置板７２に代わ
る設置板１０１と、これの下面に取着されレール２０の
頭部位置を両方の斜め上から検出する一対のレーザユニ
ット１０２，１０３と、これらの検出信号を入力して設
置板１０１が常にレール２０上方の一定位置に来るよう
なサーボ制御信号を生成するサーボコントローラ１０４
と、サーボ制御信号に従ってボールネジ１０６を回転駆
動して設置板１０１を水平移動させるサーボモータ１０
５とを具えて、レール追随機構７０を置換可能なものと
なっている。

【００８４】また、図示は割愛したが、レーザ受光部９
２等に代えて磁気利用の近接センサを設ける場合は、上
述した反射光の光路に沿って出来るだけ継目板２３の近
くに配設するのが望ましい。さらに、車体１１下面に取
着した軌道構造物状態検出手段としての放射温度計でレ
ール２０側面の温度を計測するような場合にも、ゴムマ
ット１１０と同様の構成の弾性保護カバーを車体１１下
面にも取着して、放射温度計等を保護するのが望まし
い。

【００８５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の軌道検査装置にあっては、ストロボ
に代えて発光ダイオードを採用したことにより、駆動容
易で発熱も少ない照明系を持った軌道検査装置を実現す
ることができたという有利な効果が有る。

【００８６】また、本発明の第２の解決手段の軌道検査
装置にあっては、撮影範囲内を各発光ダイオードが分担
して隈無く照らすようにしたことにより、任意の撮影範
囲に適合した均一・一様な照明を容易に実現することが
できたという有利な効果を奏する。

【００８７】さらに、本発明の第３の解決手段の軌道検
査装置にあっては、斜め照明の割合を減らすようにした
ことにより、鮮明で視認性の良い画像を撮る軌道検査装
置を実現することができたという有利な効果が有る。

【００８８】また、本発明の第４の解決手段の軌道検査
装置にあっては、閃光の変調を電子的に行うようにした
ことにより、照明光を容易に弁別することができるとい
う有利な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の軌道検査装置の第１実施例につい
て、その照明手段等の要部模式図である。

【図２】 その照明手段における発光ダイオードの第２
配置例である。

【図３】 その照明手段における発光ダイオードの第３
配置例である。

【図４】 その照明手段における発光ダイオードの第４
配置例である。

【図５】 その照明手段における発光ダイオードの第５
配置例である。

【図６】 本発明の軌道検査装置の第２実施例につい
て、そのレール追随機構に載せられた照明手段および継
目板検出手段等の要部模式図である。

【図７】 その継目板検出手段の構成図である。

【図８】 その継目板検出に基づいたレール遊間像の画
像処理部である。

【図９】 そのレール追随機構の追随停止手段のブロッ
ク図である。

【図１０】 そのレール追随機構の側面図である。

【図１１】 そのレール追随機構の駆動部等の模式図で
ある。

【図１２】 その弾性保護カバーの構造図である。

【図１３】 そのレールずれ検出手段の構造図である。

【図１４】 そのレールずれ検出手段の動作状態図であ
る。

【図１５】 レール追随機構の駆動部の変形例である。

【図１６】 レール追随機構の他の構成例である。

【図１７】 軌道検査装置の概要図である。

【図１８】 従来の軌道検査装置である。

【図１９】 従来の照明手段である。

【符号の説明】

１０ 検測車 １１ 車体 １２ 車輪 １３ 車速検出部 ２０ レール（軌道構造物） ２１ レール頂面 ２２ レール遊間 ２３ 継目板（軌道構造物） ２４ 欠け（割れ；損傷箇所；変形箇所） ３０ 軌道検査装置 ３１ カメラ（撮像装置） ３２ 画像処理部（データ処理部） ３３ 表示部 ４１ レーザ送光部（遊間検出部；軌道構造物検出手
段） ４２ レーザ受光部（遊間検出部；軌道構造物検出手
段） ４３ トリガ部（撮像時期判定手段） ４４ レーザビーム ５１ ストロボ（照明手段） ５２ 光学フィルタ ６１ カバー ６２ 透明窓 ７０ レール追随機構 ７１ 追随車輪 ７２ 設置板（設置台） ７３ バネ（付勢機構；駆動機構） ７４ 水平ロッド（駆動機構） ７５ スライダ（駆動機構） ７６ バネ（付勢機構；駆動機構） ７７ スライダ（駆動機構） ７８ リンク（駆動機構） ７９ エアシリンダ（付勢機構；駆動機構；追随停止
機構） ８０ 追随停止機構（追随停止手段） ８１ 手動スイッチ（追随停止手段） ８２ データ記憶体（追随停止手段） ８３ データ読取装置（追随停止手段） ８４ 電磁モータ（追随停止機構） ８５ アーム（追随停止機構） ８６ ワイヤ（追随停止機構） ８７ 切換弁（付勢手段；追随停止手段） ９０ 継目板検出手段（軌道構造物検出手段） ９１ レーザ送光部（継目板検出手段；軌道構造物検
出手段） ９２ レーザ受光部（継目板検出手段；軌道構造物検
出手段） ９２ａ レンズ ９２ｂ ＰＳＤ ９２ｃ ＩＴＯ膜（透明電極） ９２ｄ ＰＮ接合ライン ９２ｅ ライン抵抗 ９２ｆ 光学フィルタ ９３ 継目板検出回路（継目板検出手段；軌道構造物
検出手段） ９３ａ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ） ９３ｂ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ） ９３ｃ コンパレータ １０１ 設置板 １０２ レーザユニット １０３ レーザユニット １０４ サーボコントローラ １０５ サーボモータ １０６ ボールネジ １１０ ゴムマット（弾性保護カバー） １１１ エアホース １２１ レーザ送光部（第１傾斜線状送光手段；レール
ずれ検出手段） １２２ レーザ送光部（第２傾斜線状送光手段；レール
ずれ検出手段） ３２０ 画像処理部（データ処理部） ３２１ フレームメモリ（一時記憶手段） ３２２ 選択回路（選択手段） ３２３ 大容量メモリ ３２４ ＤＳＰ（線状パターン処理部；レールずれ検出
手段） ４３０ トリガ部（撮像時期判定手段および発光ダイオ
ード駆動手段） ５１０ 照明モジュール（照明手段） ５１１ ＬＥＤホルダ（照明機構） ５１１ａ，５１１ｂ 開口 ５１１ｃ，５１１ｄ 間隙 ５１２ ＬＥＤ（発光ダイオード；照明素子；照明手
段） ５２０ 光学フィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レール遊間等の軌道構造物を撮る撮像装置
   と、その撮像に際し閃光を発して前記軌道構造物を照ら
   す照明手段とを備えた軌道検査装置において、前記閃光
   の発生源は発光ダイオードであることを特徴とする軌道
   検査装置。
2. 【請求項２】前記発光ダイオードは複数個が線状に又は
   面状に配設されたものであることを特徴とする請求項１
   記載の軌道検査装置。
3. 【請求項３】前記発光ダイオードは指向性ビームを発す
   るものであることを特徴とする請求項２に記載の軌道検
   査装置。
4. 【請求項４】前記発光ダイオードの駆動電流に所定周波
   数の交流成分を含ませる手段を備えたことを特徴とする
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載された軌道検査装
   置。