JPH03225208A - 一対の撮像系を有する軌道検査装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、走行する軌道車両から地上に敷設された軌道
の検査を行うための軌道検査装置に関し、さらに詳しく
は、軌道上の構造物の存在の検出結果に基づいて検査対
象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、車
両の安全走行を維持するための軌道管理か不０■欠であ
り、軌道の各構造物を全数監視する必要がある。従来の
軌道の検査は、レールの軌間や水準、高低、平面性笠の
軌道狂い検査などの一部の例外を除いて、人間か軌道上
を実際に歩行しながら目視又は測定器等を用いることに
よって行われていた。

（発明か解決しようとする課ＷＵ） しかし１．Ｌ記のような従来の測定力Ｕ；では。

人間か軌道上を歩行するため、多大の労力と時間か必要
であるという問題点かあった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
対象物のみを効率よく撮影し、撮影した画像に基づいて
軌道を検査することので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。

Ｃａｌ＆ｉを解決するための手段〕 本発明の第１の軌道検査装置は、第１図に概略的に示す
如＜、（ａ）軌道上の一箇所の画像を撮影する一対の撮
ｆＩ１１Ｐｌｔ１，１′と、（ｂ）前記一対の撮像手段
で撮影された画像情報を記録する１画像記憶手段３と、
（ｃ）　ＦＩｉｊ記一対の撮像手段を制御する制御１１
１段２と、かうなる、そして、第１の軌道検査装置にお
いて、前記制御手段２は、前記一対の撮像手段１．１″
でｍｌ＃された軌道にの一箇所の画像情報を、前記主画
像記憶１段３に選択的に順次転送させる。

本発明の第２の軌道検査装置は、これも第１図に概略的
に示す如＜、（ａ）各々が、軌道りの特定の構造物を検
出し、この検出結果に基づい°（前記軌道上の画像を撮
影する一対の撮像子１ン１．１’と、　（ｂ）　前記一
対の撮像手段から転送される該画像情報を記憶する主画
像記憶手段３と、（Ｃ）前記一対の撮像手段の一方から
前記１画像記憶手段へ該画像か転送されているときには
、前記一対の撮像手段の他方から前記主画像記憶手段へ
の該画像の転送を禁止する制御手段２と、からなる。

例えば好適には、第１及び第２軌道検査装置の一対の撮
像手段１．１’の各々を、軌道上にエネルギービームを
照射する送信手段と、軌道［−から反射されてくるエネ
ルギービームを受ける受信手段と、該受信手段による受
信信号から前記軌道上の特定の構造物の存在を検出する
検出手段と、該検出手段による前記軌道上の特定の構造
物か検出された信号に基づいて該特定構造物と所足の配
置関係にある前記軌道上の画像を取り入れるための撮像
装置と、該撮像装置のための照明光を供給する照明１段
と、から構成することか望ましい。

（作用） 本発明に係る第１の軌道検査装置においては、一対の撮
像手段１．１′は、それぞれ軌道１−の一箇所の画像を
撮影する。前記制御手段２は、菊記一対の撮像手段の双
方で撮影された軌道ｔの一箇所の画像情報を、前記主画
像記憶手段３に選択的に順次転送させる。転送された軌
道上の該一箇所の画像情報は、主画像記憶手段３によっ
て順次記憶されてゆく。

他方１本発明に係る第２の軌道検査装置に８いては、一
対の撮像手段１．１’の各々は、軌道上の特定の構造物
を検出し、この検出結果にノ、（づいて前記軌道トの画
像を撮影する。前記−対の撮像手段の双方から転送され
てくる画像情報は、Ｆ画像記憶手段３によって記憶され
てゆく。ｆ１１シ、前記一対の１Ｍ＊ｆ−段のいずれか
−・方から前記主画像記憶手段へ画像か転送されている
とき、前記制御手段２は前記一対の撮像手段の他方から
前記Ｅ画像記憶手段への画像の転送を一時的に禁止する
。ここに一対の撮像手段によって撮影のため検知される
軌道１−の特定の構造物と画像を撮影されるべき軌道上
の検査対象とは１両者の位を関係がほぼ−・定であるこ
とが必要であり、同一・のものであってもよい、すなわ
ち１例えばレールの継ｌ遊間な検出することによって、
レールの継目遊間そのものな検査対象物として撮影する
ことも可能であるし、レール継［１遊間の近傍にほぼ一
定の方向及びほぼ−定の距離に位置するレール継目板、
継目板ボルト、絶縁継目材等を検査対象物として撮影す
ることも可能である。更に一対の撮像手段ｌ。

１′によって画像を撮影されるべき一対の検査対象物（
第１の軌道検査装置の場合、軌道」二の三箇所）は、−
ｈ記と同様に、同一のものてあってもよいか、別のもの
であってもよい、即ち、一対のｔｍ＊手段によって撮影
される軌道１−の−対の検査対象物（三箇所）の画像と
は、軌道］―の２点にある異なる検査対象物を撮影した
画像であってもよいし、同一の検査対象物に対して２方
向から撮影した画像であってもよい０例えば一対の検査
対象物のそれぞれを、軌道の一方のレールにあるレール
ｊ１１１１遊間と他方のレールにあるレール継１１１ｉ
間とすることかｕ［能である。

このため、軌道トの検査対象物かランタムに多数あり、
１１つ軌道検査装置を搭載した車両か高速に走行してい
る場合゛（あっても、検り対象物か軌Ｊｒ１Ｆの特定の
構Ｊ２１物と一定の位置関係にある限り、全ての検査対
象物の画像をもれなく撮影することかてきる。撮影した
画像は、その場て又は持ち帰った後に画像処理装２！ｔ
を通すことによって検査対象物体の良否を自動的に判定
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、良否判定を行ってもよい。

（実施例） 以Ｆ本発明の第１実施例について図面を参照しなから、
詳細な説明を行う。

ｍ　２　ｒ：４は、第１￥施例の軌道検査装置構成を小
したもので、レールの伸長方向に対して垂直な方向での
断面図となっている０本実施例の軌道検査装置の場合、
軌道１−の肉レール７．７′のレール継１１′ｍ間を一
対の検査対象ｅｌ（この場合、＃ｔ１１遊間は軌道上の
特定構Ｊ￥１物でもある。）とし、走行している車両か
らこれらレール継ｒ＋＊間の画像を自動的に撮影する。

装置全体は、走行している車両２ｏに搭載される。一対
の撮像手段１．１’は、それぞれ撮像部４，４．ｊｌＦ
Ｊ遊間検出部５．５″、補助画像記憶部６．６′をイ１
する。撮像ｔｆＡ４，４”は２本のレール７．７′、を
それぞれ上方から撮影している。継ＬＩＭ間検出部５．
５′は２本のレールにそれぞれある継Ｆｌ＆間を軌道Ｆ
の特定ｍ１ｌｌ物として検出し、その検出信号に基づい
て、撮像部４．４゛て検査対象物として継［１ａ間を撮
影し、ｆの画像を補助画像記憶部６゜６′に記憶する。

２本のレールの継目遊間は、回し位置にあることか多く
、この場合は、これらの画像情報かほぼ同時に補助画像
記憶部に記憶される。２つの補助画像記憶部６．６′に
一時的に記憶された継［１遊間画像は、制御手段２によ
って順次主画像記憶手段３に転送され。

ここにまとめて記憶される。２木のレールの継［１遊間
か対になっ、ていれば、主画像記憶手段３にはこれらの
画像か交互に記憶される。

２５ｍ毎にある継目遊間の画像を１００　ｋｍ／ｈて走
行する車両から撮影する場合、その撮影間隔は約０．９
ｓｅｃになり、補助画像記憶部６゜６′に記憶された２
つのＩＩＩ　ｊｊ　Ｔｔ間両画像、この時間内に１画像
記憶手段３へ順次転送する必要かある。補助画像記憶部
６．６′には高速の画像メモリか、また主画像記憶手段
３には大容量の画像メモリか必要であり、補助画像記憶
部６．６′にはＬＳＩを使用したフレームメモリ等か、
またト画像記憶り段３には、コマ取りＶＴＲ１光テイス
ク等か使用できる。

第３図はＬ記一対の撮像手段の一方の構成を詳細に示す
断面図であり、レールの伸長方向に対して重直な方向て
の断面の概略構成を示している。継目遊間検出部（第２
図の参照符号５）は、送信−１１段１３．受信１段１４
及び継目遊間判定部１５を具備する。送信手段１３から
レール７に向かって出射されるレーザ光は、レールて反
射された後、受信手段１４の光検出器で受光される０図
示していないが、出射されたレーザ光は、送信手段内の
光学系によって、レール７ｔにてレール伸長方向に対し
て重直な方向に伸びたスリット状の光束として照射され
る。そして、車両の走行にともなってこのレーザ光はレ
ール７上を走査し、車両か継目を横切るとレールからの
反射光か一時的に途切れ、受信手段１４て受光される反
射光強度は、−時的に低ドする。この受光光量の一時的
低ｒを継目遊間判定部１５て検出することにより、粛［
１遊間を検出する。

ＴＶ左カメラ１及び環状ストロボ１２は、第２図の撮像
部４に対応する。上記継［ｎ量検出部１３，１４．１５
によって得られた継目遊間検出信号なＴＶ左カメラ１．
及び環状ストロボ１２に入力することにより、検査対象
物である継１１遊間の画像を自動的に撮影することかて
きる。ｆＩｊｌ、、継１１ｉａｉ間の画像に検出用のレ
ーザ光か同時に撮影されると遊間測定精度に影響を及ぼ
すため、ＴＶ左カメラ１の前方に波長フィルター等を設
けることなど１人かｕ（能なことは勿論である。

ここて、第３図に示すようにＴＶ左カメラ１は環状スト
ロボ１２の中心間１１部に差し込まれる形て配置され、
また送信手段１３と受信手段１４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１２を用いる
ことによって、軌道トの撮影領域はほぼ均一・に１原明
され、また、この中・し開口部にＴＶ左カメラ１を配置
することによって、この均一・に照明された撮影領域を
真トの方向から撮影することかてきる。一方、送信手段
１３から出射するレーザ光の光軸方向と、受信手段１４
に入射するレーザ光の光軸方向は、第３［！ｌに小すよ
うにレール面に対して止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、
送結手段１３によってレール■−に照射されるレーザ光
（スリット状の光中として投影される。）は、ＴＶカメ
ラてＩＭ影するレールの領域のほぼ中央付近に位置して
おり、継１；遊間判定部１５によって継［１間か検出さ
れてから、ＴＶ左カメラ１によってレール画像か撮影さ
れるまての時間か十分短ければ、１１１１Ｍ間は、走行
車両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。継［１遊間の画像か真りの方向から、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Ｆｍ中化てき１画像処理時間を短くすることかできる
。

第４１４は、第３図に示した構成の一部をレール上面か
ら見たモ面ＩＡである。環状ストロボ１２ａ、１２ｂは
、輪帯状発光部１２ａの−・箇所に非発光部となる電極
１２ｂかあり、この電極の真−トては照明かやや暗くな
っている。図示のような電極１２ｂの配置により、照明
の不均一性は継目遊間に対して対称になり、結果として
レール伸長方向で照明の不均一か生ぜず、撮影検査にお
ける誤差要因か少なくなる。

そして本実例においては、ＴＶカメラｌｌ、環状ストロ
ボ１２、送信り段１３、受信手段１４等は、粉塵、水滴
等からの保護のため、装置全体か筐体（図示せず）の中
に収納され。

レーザ光の出射、入射、および継１１！ｉ間画像の撮影
は、透明な窓（図示せず）を通して行われる。このよう
な配とにした場合、ストロボからの光か窓によって反射
され、これか゛［Ｖカメラに入って画像にゴーストが現
れる恐れかある。これを防１１ニオるために、ＴＶ左カ
メラ１は窓に！−分接近させ゛Ｃ配置され、且つＴＶカ
メラの絞りを出来るたけ絞るとともに、窓の厚さを必を
最小限にし、窓によるストロボ反射光かＴＶ左カメラ１
に直接入射しないように配置されている。

本実施例ては、静止画像を得るために、継目遊間検出信
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、本発明においてはこれ
に限られるものてはない、環状光源な連続的に照明する
光源とし、高速シャッターを有するＴＶカメラを用い、
継目遊間の検出信号を高速シャッターＴＶカメラに入力
することによって、静１Ｆ画像を得るようにしてもよい
。但し、この場合に遊間イ１の測定にト分な静止画像を
得るためには、車両走行速度に対して、ＴＶカメラのシ
ャ・ンター速度か十分に短い必要がある。

第４図に示す配置にすると、撮像手段ｌの装置全体を非
常にコンパクトな形にまとめることかできる。なお、他
方の撮像手段１′もこれと同一の構成である。そして、
一対の撮像手段によっ°Ｃ撮影されたこの画像は、既に
述べたように、補助画像記憶部６．６′を経て主画像記
憶１０段３゛に順次記憶される。この画像は、その場て
又は持ち返った後に画像処理装置を通すことによって、
その遊間値を自動的に測定することかてきるし、人間か
この画像を見ることによっＣ１大まかな良否判定を行う
ことも出来る。

以上の第１実施例においては、制御１１段２かＩＭ像手
段４．４’、５．５’の各補助画像記憶部６，６゛に指
令を送ることにより画像情報のＩＩ！像−１段１．１″
から１画像記憶り段３への伝送時間を制御している。し
かしなから１本発明はＰＪＳｚ図の配置に限定されるも
のてはなく、制御手段２か軌道りの特定の構造物の存在
を検知した時に該制御１段２から主画像記憶手段３に指
令を送るものとしてもよい、この場合、１三画像記憶手
段３はこの検知信号に応して補助画像記ｔＱ　ＦｊＢ　
６　、６　′を制御しながら画像情報の順次の転送を受
けることとなる。

次に第２実施例について説明する。

第１実施例は、２つの撮像部でそれぞれ２本のレールの
継１１遊間の画像を上方から撮影するものであるか、第
５図に示す第２実施例は。

２−）の撮像部て１本のレールの同し継「１遊間の画像
をレール側面の２つの異なった方向から撮影するもので
ある。この実施例では、継目遊間検出部５か２つの撮像
部４．４′に対して共通になっており、その検出信号に
基づいて１回し継Ｉｎ間の異なった市内からの画像か同
時に撮影される。２つの撮像Ｆｆ６４．４”は１本のレ
ールの回し位置のそれぞれ反対側の側面を撮影しており
、現実の軌道の曲線部等でレールの内側と外側の遊間４
ｔｌか異なる場合でも、それぞれの画像を同時に撮影す
ることかできる。

レールの遊間イめ測定の際にはレール温度も同時に測定
する必要かあり、放射温度計を使用すれば、継１１遊間
画像撮影と平行して非接触で温瓜ａ一定を行うことかて
きる。第６図は１本発明の第３実施例を示したちのてあ
り、本発明の一対のｔＭ像手段に対応した一対の放射温
度計を設けたレール温度測定の例である。

この場合、重両に備えつけられた一対の撮像１段１．１
’（撮像部４．４′と、継目遊間検出装置５．５′から
なる。）、制御Ｆ段２．′Ｅ画像記憶手段３などは第１
実施例のものと同様°Ｃある。

本実施例の場合放射温度計１６．１６−か設けられてお
り撮像手段１．１′の真横に配置されて、それぞれ反対
側のレール７．７′の側面の温度を測定している。レー
ル側面の温度を測定するのは、レール上面は鏡面に近い
ため、放射率かほとんど零になって精度の良い測定かで
きないためである。このような配置にすれば、各継目遊
間測定時に、その場所に対応したそれぞれのレール温度
を得ることかてきる。また、レール側面に直射日光か当
たっている場合には、レール両側面に温度差か生じる口
■能性かある。この場合には、第３実施例の一方の放射
Ｍ度計１６．１６′各々をそれぞれ２つの放射温度計て
構成すれば良い。例えば、第７１ｎにこのような構成例
のｈ分を示す、放射温度計１６ａ、１６ｂをＩ図示のご
とく１本のレールを両側から挟むように配置し、このレ
ールの両Ｆ面を測定すればよい。

以りのような第３″Ｊ！施例の装置では、放射温度計を
含めて、装置全体をコンパクトに構成することができる
。また、継目が量検出信号を放射温度計に人力して、検
査対象物の撮影に同期して温度を測定するようにすれば
、各継目遊間測定時に、その継目遊間に対応した情報と
してレール温度を得ることかできる。尚、以上の第３実
施例においては、検査対象物たる継目遊間に対応させる
情報としてレール温度のみを測定記憶することとしてい
るか、継目遊間の肖像と共にその他の情報（時刻、地点
、継目の番号等）も測定記憶することとして良い。

以−ヒ、レール継目遊間検査について述べてきたか１本
発明はこれに限定されるものでなく、レール締結装置の
検査等にも利用てきる。

第８図は、本発明をレール締結装置検査に適用した第４
実施例である。一対のＴＶカメラおよび環状ストロボか
らなる撮像部４．４′は。

それぞれ各レール７．７゛にある締結装置８゜８′の画
像を撮影する配置にある。締結装置８．８′はマクラギ
９と一対一の関係にあるので、超音波を利用したマクラ
キセンサｌＯによってこれを検出し、２つのストロボを
発光させる。撮影された締結装置画像は補助画像記憶７
１ｍ６．６’に記憶され、これをル１ｇ＃Ｌ段２によっ
て順次り画像記憶１段３に転送する。この場合、締結装
置の間隔は、レール継１１の間隔に比べてかなり短いの
て、ト装置記憶［段３への転送、およびこの記憶処理時
間はＩ−分に短い必要かあり１例えばｌ゛画像記憶ｒ、
　ＩＮ　３てはＶＴＲによる連続的な記録を１＋ってお
き、これに補助画像記憶部６．６′から画像を転送する
ようにすればよい、また、この場合、マクラギの検出を
行わず、ＴＶカメラて連続的にｔｍＦ＃ｔ。

た軌道の画像を交互に主画像記憶手段３のＶＴＲに転送
し、この中から締結装置を選別し、ｆの良否を判定して
もよい。但し、静止画像を４’Ｊるために、ＴＶ左カメ
ラ続撮影の各コマ毎にストロボを発光させるか、連続的
な照明光とシャッター式のＴＶカメラを組み合わせる必
要かある。

また、軌道にの特定の構造物を検出するのに光ビームや
超音波を用いた構成を示したか、これに限定されるわけ
てはなく、軌道−Ｌの特定の構造物の検出には、他のエ
ネルキービームを使用してもよい。

（発明の効果） 本発明の軌道検査装置によれば、軌１１１Ｆ、の特定の
構造物のイｆ存の検出を行って、軌道１−の検存対ＳＩ
！物の画像を撮影するので、軌道ヒの検査対象物かラン
ダムに多数あり、■つ軌道検査装置を搭載した（ｊ両か
高速に走行している場合でも、確実に全ての検査対象物
の画像を撮影することかできる。

そして、一対の撮像手段によって軌道ｌ；のニー箇所の
画像なｌ１ｉＩ＃シ、この一つの画像を−・つの１画像
記憶手段に順次転送、記憶するのて、装置全体を筒中化
することかできる。

かかる軌道検査装置を走行Ｉト内に搭載して、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て
き、軌道の管理を従来に比べて大幅に効率化することか
できる。特に実施例で小した継目′ｉｌｔ間の測定は、
Ｍ間開設定理由から１年間のうち特に限定された季節に
検査を行うため、重両による短時間の測定は温度差も少
なく非常に有効である。ＪＩＩ定したデータをすべて手
作業により整理していたものか、人トを介さずに記録さ
れ、データベース化されることは、大きな省力化となる
。

４、四面ｔｌ）　ｆｌｔｉ　ｒｎすａ　ＩＩ第１１ｍは
、本発明の構成例を示した概念１：４であり。

第２図は、本発明の第１実施例の構成図てあり、 第３１Ａは、第２１Ａの撮像１１段を詳細に示した断面
１ｍてあり、 第４１４は、第３図の撮像１段を示す？面図であり、 第５図は、本発明の第２実施例の構成ｌ′ｊＩであり、 第６図、第７１２４は、放射温度計を使用した第３実施
例の構成とその変形例とを示したｌ：′４であり、 第８図は１本発明の第４実施例の構成図である。

（Ｆ要部分のｎ号の説明） １．１’・・・・・・・・・・・・撮像手段２・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・制御子役３・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・主画像記憶手段
４．４　・・・・・・・・・・・・撮像部５．５′・・
・・・・・・・・・・継目遊間検出部６．６′・・・・
・・・・・・・・補助画像記憶部７．７′・・・・・・
・・・・・・レール８．８′・・・・・・・・・・・・
締結装置９・・・・・・・・・・・・川・・・・・・マ
クラギｌＯ・・・・旧・・・・・・・・・・・マクラギ
センサ１１・・・・−−−−−・−−−−−−−・Ｔ　
Ｖカメラ１２・・・川・・・・・・・・・・・・環状ス
トロボ１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・レー
ザ送光部１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・レ
ーザ受光部１５・・・・・・・・・・旧・・・・・ＪＩ
Ｓ　Ｆｌ　１ｌｉｉ間判定部１６．１６′・・・・・・
放射温度計 ２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・車両箱 巳 Ｍ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軌道上二箇所の画像を撮影する一対の撮像手段と、 該一対の撮像手段で撮影された画像情報を記録する主画
   像記憶手段と、 前記一対の撮像手段を制御する制御手段と、からなり、 該制御手段は、前記一対の撮像手段で撮影された軌道上
   の二箇所の画像情報を、前記主画像記憶手段に選択的に
   順次転送させることを特徴とする軌道検査装置。 ２、各々が、軌道上の特定の構造物を検出し、この検出
   結果に基づいて前記軌道上の画像を撮影する一対の撮像
   手段と、 該一対の撮像手段から転送される画像情報を記憶する主
   画像記憶手段と、 前記一対の撮像手段の一方から前記主画像記憶手段へ前
   記画像が転送されているときには、前記一対の撮像手段
   の他方から前記主画像記憶手段への前記画像の転送を禁
   止する制御手段と、からなることを特徴とする軌道検査
   装置。 ３、更に一対の温度検出手段を有することを特徴とする
   請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の軌道検査
   装置。