JPH0350068A - 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、軌道上の構造物の存在の判別結果
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。しかし
ながら、車両の安全走行にとっては、軌道の管理が不可
欠であり、軌道の各構造物を全数監視する必要がある。

そこで、従来の軌道の検査は、レールの軌道狂い等の一
部の例を除いて、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なわれていた。

（発明か解決しようとする問題点） しかし、上記のような従来の測定方法では、人間か軌道
上を歩行するため、多大な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
たものてあり、走行する車両から必安な検査対象物のみ
を撮影し、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手段） 上記目的を達成するため、本発明の軌道検査装置は、（
ａ）軌道上にエネルギービームを照射する送信手段と、
（ｂ）軌道上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、（Ｃ）前記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判別する判別手段
と、（ｄ）前記判別手段による前記軌道上の特定構造か
判別された信号に基づいて、前記軌道上の画像を取り入
れる撮像手段と、を備えている。そして、前記判別手段
は、距離判別手段と向き判別手段と寸法判別手段とのう
ちの少なくとも２つの手段を有する構成とすることか好
ましい。

（作用） 本発明においては、軌道上にある構造物にエネルギービ
ームを照射し、軌道上から反射されてくるエネルギービ
ームを受信する。この受信信号を、軌道検査装置から上
記構造物までの距離、構造物の向き及び４Ｉ造物の大き
さ（寸法）のうちの少なくとも２つ以上の判別を行なう
判別手段を通すことによって、軌道上の特定の構造物を
検知する０次に、この検知信号に基づいて、軌道上にあ
る検査対象物の画像を撮影する。

判別手段によって検知される軌道上の特定の構成物と、
画像を撮影する検査対象とは、両者の位置関係かほぼ一
定であることか必要てあり、同一のものてあってもよい
。

このようにすると、軌道上の検査対象物かランダムに多
数あり、か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。

撮影した画像は、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を自動的に
判定することかできるし、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） 以下１本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
な説明を行なう。

第１図は１本発明の構成例を概念的に示した図である。

第１図において、測定手段ｌは、軌道上にエネルギービ
ームを照射する送信手段と、軌道上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、かう成る。測定
手段ｌからの信号は判別手段６に入力され、ここで軌道
−ヒの特定の構造物の存在か判別される。この場合判別
手段６は、距離判別手段２と、向き判別手段３と、寸法
判別手段４とのすべてを有することとして示されている
。判別手段６は、軌道上の特定構造物を判別すると、こ
のことを示す判別信号を撮像手段５に出力する。撮像手
段５は、この判別信号に基づいて軌道上の検査対象物の
画像を取り入れる。

第２図、第３ＩＮは、軌道検査袋δのさらに具体的な実
施例を示したものである。

第２図、第３図の実施例は、レールをマクラギに固定し
ているレール締結ボルトの緩み検査に関するもので、走
行している車両から締結ボルトの画像を自動的に撮影す
る装δを示している。

第２図において、１０，１１，１２゜ １２′、１３．１３’　　１４からなる装置全体は、車
軸１５ａによって支持された車輪１５ｂによって走行し
ている車両１５にｇｔされる。第１図の測定手段ｌに対
応する超音波センサｌＯによって、軌道りの構造物まて
の距離、構造物の向き、構造物の寸法の少なくとも２つ
以上を定常的に測定する。この測定値を第１図の判別手
段６に対応するマクラギ判別手段１１に入力することに
より、軌道上の特定の構造物であるマクラギ１７を判別
する０次に、このマクラギ判別手段ｌｌによって得られ
たマクラギ判別信号を第１１２ｉの撮像手段５に対する
ＴＶカメラ、ストロボに入力することにより、検査対象
物であるレール締結ボルト１８の画像を自動的に撮影す
る。（実際にはＴＶ左カメラントローラ１２′、ストロ
ボコントローラ１３’に信号を入力し、ＴＶ左カメラ２
．ストロボ１３て画像を撮影する。）撮影した画像は画
像メモリ１４に蓄積する。

本実施例では、検査対象物のレール締結ボルト１８の画
像を撮影するのに、検査対象物でないマクラギ１７を検
知しているが、これは以下の理由による。車両１５かカ
ーブを通過する時、車両床下の搭載物（つまり超音波セ
ンサ１０）は、これか車軸上に配置されている場合を除
いて（実際にはこの位置に超音波センサな配置するのは
難しい、）レールの長手方向に対して垂直に移動する。

従って、レール直線部分てＨｇ波センサ１０をレール締
結ボルト１８の真上に配としてレール締結ボルト１８を
検知てきたとしても、車両かカーブを通過する時は。

超音波センサｌＯは必ずしもレール締結ボルト１８上を
通過せず、この検知か出来なくなるＯｆ能性がある。一
方、マクラギ１７はレール締結ボルト１８とｌ対ｌに対
応しており、またレール長手の垂直方向にも十分な長さ
かあるのて、センサかたとえこの方向に移動しても問題
ない。

第３図は、第２図を上から見た図である。超音波センサ
１０は、車両中央で真下に向けて配置されることによっ
て、マクラギ１７を検知し、撮像手段であるＴＶ左カメ
ラ２、ストロボ１３は締結ボルト１８のあるレール１６
上にほぼ位置するように配こされている（ＴＶカメラの
画角は十分大きくカメラかレール長手方向に変位しても
締結ボルト１８か撮影できる。）。

次に超音波センサｌＯ、マクラギ判別手段！ｌによるマ
クラギ判別について説明する。超音波センサは１通常セ
ンサから出た超音波パルスか検査物体表面で反射されて
センサに戻ってくるまでの時間を測定することによって
、センサと軌道上の構造物との間の距離を第１のパラメ
ータとして判定することかできる。しかしながら、マク
ラギと砂利からなる一般の軌道では、マクラギと砂利が
ほぼ同一高さ面上にあるため、これたけではマクラギの
判別は難しい。

一方、超音波は反射面が粗面であっても、反射面に対し
て入射角と反射角が等しい正反射の方向に反射するとい
う性質かある。この性質を利用することによって、はぼ
真上を向いているマクラギと任意の方向を向いている砂
利とが選別できる。すなわち、第４図に示すようにセン
サｌＯから出た超音波は、はぼ真上を向いているマクラ
ギに入射すれば真上に反射されてそのままセンサｌＯに
戻ってくるが、必ずしも真上を向いていない砂利に入射
した場合には真上と違った方向に反射されてセンサ１０
には戻らない、つまり、第２のパラメータである構造物
の反射面の向き（つまり、受信反射超音波の強度）によ
っても、マクラギ１７と砂利１９か識別できる。これか
第１の構造物の向き判別に対応する。

砂利１９は任意の方向を向いているか、中にはマクラギ
１７と同様に真上を向いているものもある。この場合、
超音波はマクラギ１７て反射された場合と同様に、セン
サｌＯに戻るため、向き判別だけでは、誤検知か生しつ
る。

従って、さらに高精度の判別を行なうためには、向き判
別たけではなく、もう１つの判別方法、すなわちマクラ
ギと砂利の車両走行方向ての巾を識別する寸法判別が必
要になる。第５図は、走行車両下のセンサｌＯから真下
に向けられた超音波か軌道面から反射され、再びセンサ
で受信された強度である反射超音波強度の時間変化を示
している。巾の広い山はマクラギによるものであり、一
方巾の狭い山は砂利によるものである。この巾は軌道上
の反射物（マクラギ、砂利）の「↑Ｊ、すなわち第３の
パラメータである構造物の寸法に相当しており、この「
［」を判別する寸法判別手段と向き判別手段を併用する
ことによってマクラギと砂利か精度よく判別てきる。

尚、第５図の時間軸りの巾は車両速度に依存するため、
寸法判別手段には車両速度情報が必要になる。しかしな
がら必ずしも車両速度情報を別の手段によって検知する
必要はない、なぜなら、連続するいくつかのマククギ間
で車両速度かそれほど大きく変わらないことから、すで
に測定した一木のマクラギの情報に基づいて次に検知す
べきマクラギの時間軸上での検出時刻１時間＋ｔＪか予
測できるため、これによってマクラギのみの判別か可能
である。

上記説明ては、距離判別手段については必ずしも必要て
ないように思われるかも知れない。

ところか、踏切上の踏板などマクラギ以外で真上を向い
ている構造物かあった場合には、マクラギ上面とその高
さか異なっていることか条件となるか、反射超音波に含
まれる第１のパラメータ（構造物まての距＃）に関する
情報を利用することによって、マクラギのみの選別か可
能になる。このことは、鉄橋などの砂利のない軌道につ
いても同様である。また特にマクラギが存在していなく
とも、レール締結ボルトに対応する位置に検知可能な特
定の構造物があればよい。

また、センサを車軸に近いところに配置できれば、超音
波センサによって、撮影対象のレール締結ボルトを直接
判別することも可能である。

次に撮像系について説明する。走行している車両からＴ
Ｖカメラて軌道を撮影すると、ＴＶカメラの１コマの撮
影時間は通常１／６０ｓｅｃなので、得られる軌道の画
像はブしたものとなる。これを解決するため、十分発光
時間か短かく、且つ発光強度の強いストロボを併用する
。

すなわち、マクラギを判別してストロボを発光したとき
のコマには、ストロボの照明光によるレール締結ボルト
の画像か撮影され、これによって静１トシたボルト画像
か得られる。

この画像を用いて実際のボルトの緩み検査を行なうため
には、ボルトの緩みを何らかの方法によってｉ＋７視化
する必要かある。この方法としては、ボルト締結時にそ
の頭面に決まった方向の白線を引き、ボルト緩みのとも
なった白線の回転角によって緩みを判定する方法や、ボ
ルト締結時に緩み止め金具を取り付け、その堆り付は状
態（締結ボルトか緩むと金具かはずれる）によって緩み
を判定する方法などがある。このようにしてボルトの緩
みが可視化できれば、持ち帰ったボルトの画像を人間か
見て判定してもよい、あるいは、画像処理装置を用いる
ことによって、その場て、または画像を持ち帰った後に
、ボルト画像を画像処理することによって、軌道上の締
結ボルトの検査を自動的に行なうことかできる。

以上、マクラギを用いたレール締結ボルトの検査につい
て述べてきたか、本発明はこれに限定されるものではな
く、レール、締結装置の軌道パッドの飛び出し、ハネ受
は台の飛び出し、マクラギのキレッなどに対する、多く
の軌道検査を画像て行なうための軌道検査装δとして利
用できる。

（発明の効果） 本発明の軌道検査装置によれば、軌道りの構成物までの
距離、構ｒ＆物の向き、構成物の寸法の少なくとも２つ
以上のパラメータを測定することによって検査対象物の
画像を撮影するために必要な特定の構成物を検知するの
で、検査対象物がランダムにあるような場合であっても
、走行車両から確実にその画像を撮影することかできる
。従って、このような軌道検査装置を走行車両に搭載し
て、検査対象物の画像を撮影するようにすれば、短時間
に多数の検査対象物の画像を得ることかでき、これを画
像処理装置と合わせると、軌道検査かほぼ自動化てき、
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を概念的に示したブロック図であ
り。 第２図は本発明実施例の構成の側面図であり 第３図はｔＪＳＺ図の実施例の平面図であり第４図はマ
クラギ判別の説明図であり。 第５図は超音波信号の説明図である。 ［主要部分の符号の説明］ ｌ・・・・・・・・・・・・測定手段 ２・・・・・・・・・・・・距離判別手段３・・・・・
・・・・・・・向き判別手段４・・・・・・・・・・・
・寸法判別手段５・・・・・・・・・・・・撮像手段 ６・・・・・・・・・・・・判別手段 ｌＯ・・・・・・・・・超音波センサ １１・・・・・・・・・マクラギ判別手段１２−・・・
・・・・・ＴＶカメラ １３・・・・・・・・・ストロボ ６・・・・・・・・・レール ７・・・・・・・・・マクラギ ８・・・・・・・・・レール締結ボルト９・・・・・・
・・・砂利 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軌道上にエネルギービームを照射する送信手段と、 軌道上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、 前記受信手段による受信信号から前記軌道上の特定の構
   造物の存在を判別する判別手段と、 前記判別手段による前記軌道上の特定構造物が判別され
   た信号に基づいて、前記軌道上の画像を取り入れる撮像
   手段と、を有することを特徴とする軌道検査装置。 ２、前記判別手段は、距離判別手段と向き判別手段と寸
   法判別手段とのうちの少なくとも２つの手段を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の軌道検査装置。 ３、前記エネルギービームは超音波ビームであることを
   特徴とする請求項２に記載の軌道検査装置。