JPH07332972A - 軌道測量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軌道測量装置において、レーザー発光装置を
簡素化するとともに、測量作業手順を簡易化すること。 【構成】 軌道１１上にレーザー発光器２０と、測量台
車３０上のレーザー受光器３１とを離隔配置してなる軌
道測量装置１０において、レーザー発光器２０は、レー
ザー光を水平面内で回転させながら全方位に発光する発
光部２１と、所定の方位への発光タイミングを検知する
発光検知部２２とを備え、レーザー受光器３１は、レー
ザー光の受光高さ位置を検知するために垂直に設けられ
たライン型受光部４１を備えてなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軌道測量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平5-213198号公報に記載の如
く、同一軌道上に離れて配置した、レーザー発光器とレ
ーザー受光器により、軌道の直線性を確認すると同時
に、該レーザー発光器と軌道に対して垂直に配置したも
う１つのレーザー発光器によってレーザー光を発光し、
軌道の曲率を求めるものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
には、下記〜の問題点がある。 複数の発光器を要する。 発光器を特定の発光方向に向けなければならない。 軌道の曲率のみの測量である。

【０００４】本発明は、軌道測量装置において、レーザ
ー発光装置を簡素化するとともに、測量作業手順を簡易
化することを目的とする。

【０００５】また、本発明は、軌道の曲率とともに、軌
道のレベル、傾斜等の他の測量項目をも同時に測量可能
とすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、軌道上にレーザー発光器と測量台車とを離隔配置
し、測量台車には、レーザー発光器からのレーザー光を
受光するレーザー受光器と、台車移動距離測定器とを設
け、データ処理装置を有してなる軌道測量装置におい
て、レーザー発光器は、レーザー光を水平面内で回転さ
せながら、全方位に発光する発光部と、所定の方位への
発光タイミングを検知する発光検知部とを備え、レーザ
ー受光器は、レーザー光の受光高さ位置を検知するため
に垂直に設けられたライン型受光部を備え、データ処理
装置は、(a) レーザー発光器の発光タイミングとレーザ
ー受光器の受光タイミングの時間差と、レーザー光の回
転角速度とからレーザー発光器に対する測量台車の方位
角を求め、(b) この方位角と、レーザー発光器に対する
測量台車の離隔距離より、軌道の曲率を求めるようにし
たものである。

【０００７】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記測量台車が該台車の軌道
直交方向での傾斜角測定器を備え、データ処理装置は、
レーザ受光器の受光高さ位置と、上記傾斜角測定器の測
定傾斜角とに基づき、軌道進行方向での軌道の高低差、
左右軌道の傾斜角、左右軌道の高低差を求めるようにし
たものである。

【０００８】請求項３に記載の本発明は、請求項１又は
２に記載の本発明において更に、前記測量台車が、軌道
周辺付帯物の寸法及び軌道との位置関係を測定する付帯
物測定器を備えてなるようにしたものである。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の本発明によれば下記の作用
がある。 軌道の曲率を求めるに際し、レーザー発光器はレーザ
ー光を水平面内で回転させながら全方位に発光する発光
部と、所定の方位への発光タイミングを検知する発光検
知部とを備え、レーザー受光器は、レーザー光の受光高
さ位置を検知するために垂直に設けられたライン型受光
部を備えるようにした。従って、レーザー発光器を単一
化するとともに、レーザー発光器の発光方向を特定方向
に向ける必要がなく、レーザー発光装置を簡素化すると
ともに、測量作業手順を簡易化することができる。

【００１０】請求項２に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 軌道の曲率とともに、軌道進行方向での軌道の高低
差、左右軌道の傾斜角、左右軌道の高低差をも同時に測
量できる。

【００１１】請求項３に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 上記、による軌道プロファイル（軌道設置状態）
の測量と並行して、マクラギ、橋桁等の軌道周辺付帯物
の寸法及び軌道との位置関係を測定できる。

【００１２】

【実施例】図１は軌道測量装置の全体構成を示す側面
図、図２は図１の平面図、図３はレーザー発光器を示す
模式図、図４は測量台車を示す模式図、図５は台車移動
距離測定器を示す模式図、図６は軌道曲率とレーザー回
転角を示す模式図、図７はレーザー光の発光／受光タイ
ミングを示す模式図である。

【００１３】軌道測量装置１０は、図１、図２に示す如
く、軌道１１上にレーザー発光器２０と測量台車３０と
を離隔配置し、測量台車３０には、レーザー発光器２０
からのレーザー光を受光するレーザー受光器３１と、デ
ータ処理装置３２と、台車移動距離測定器３３とを備え
ている。また、測量台車３０は、該台車３０の軌道直交
方向での傾斜角θＨを測定する傾斜角測定器３４を備え
るとともに、マクラギ、橋桁等の軌道周辺付帯物の寸法
及び軌道１１との位置関係を測定する付帯物測定器３５
を備えている。

【００１４】以下、軌道測量装置１０の構成について詳
細に説明する。 (1) レーザー発光器２０は連続して小スポットでレーザ
ー光を発光するレーザー発光部２１によって、レーザー
光の発光角度を水平に、高さを所定の高さに維持し固定
し基準レベルとする（図３（Ａ））。発光するレーザー
光は、一定の角速度で水平面を回転している。このレー
ザー光の発光している水平面上に発光検知部２２を１つ
以上レーザー光が入光できるように発光器２０に取り付
ける（図３（Ｂ））。発光検知部２２の取り付け位置
は、軌道進行方向に対して明確な位置（進行方向ないし
直角方向）に取り付けるのが良い。レーザー光が発光検
知部２２を横切って発光検知部２２が発信する信号を、
データ処理装置３２に送信する。レーザー光の回転角度
検知は、発光検知部２２によることなく、発光部２１の
回転手段（モータ等）の回転角をエンコーダ等で検知し
ても良い。送信手段は有線、無線を問わない。当該発光
器２０は移動のため軌道１１上を車輪等で移動、停止で
きる、台車状の移動体に搭載されても良い（図３
（Ｃ））。

【００１５】(2) 測量台車３０は軌道上を移動、停止で
き、レーザー受光器３１は台車３０上にて一次元で受光
位置を判別できるライン型受光部４１（ＰＳＤ等のライ
ンセンサ）を、台車３０（又は軌道レベル）に対して垂
直に設置、固定して構成される（図４）。ライン型受光
部４１のセンサ長さは測量範囲を上回らなければならな
い。下回った場合は、同一センサを直列に配置し、連続
して受光できるようにする。或いは、連続性を必要とし
ない場合はセンサを鉛直方向に位置変更し、変動距離を
特定しても良い。その場合、所定のピッチにて変動する
か、ゲージに沿って自由設定し、移動距離を読み取るか
は任意とする。

【００１６】(3) 傾斜角測定器３４は台車３０の水平度
（即ちライン型受光部４１の垂直度）を測定する。その
方式は読み取り式角度計、水準器、或いは電気的センサ
等特に問わない。

【００１７】(4) 台車移動距離測定器３３は、台車３０
が軌道１１上を移動した移動距離を測定する。方法とし
ては車輪１２に取り付けたインクリメンタルエンコーダ
５１のエンコーダパルスの読み取り（図５）、或いは原
点から自動的に延ばしたメジャーの読み取り等、特に問
わない。エンコーダ５１で距離を測定する場合は、移動
用車輪から読み取ると、車輪が空転する可能性もあり、
精度に影響するので、極力独立した、然も軌道１１との
密着性が良く、かつ変形、摩耗の少ない独立懸架車輪１
２（硬質ウレタン、ＭＣナイロン等）を用いて測定する
のが良い。５２は信号線である。

【００１８】(5) データ処理装置３２は、上記(1) 〜
(4) の各検知機器、測定機器の検知信号ないし測定値を
入力、処理する演算装置、及び処理データを記憶する記
憶装置を有する。

【００１９】尚、データ処理装置３２は台車３０から分
離し、別の位置に設置しても良いが、その場合台車３０
上で得られたデータは該データ処理装置３２に有線ない
し無線にて転送する手段を有する。

【００２０】(6) 付帯物測定器３５は、軌道１１或いは
軌道近傍の軌道周辺付帯物（マクラギ、橋桁等）の寸法
や位置関係を測量するのに必要な各種測量手段からな
り、上記(2) のライン型受光部４１との同一面上の位置
関係を所定に定めた上で配置される。

【００２１】次に、軌道測量装置１０による測量手順に
ついて説明する。 (1) 測量する軌道１１の原点となる位置、特に橋梁の測
量の場合はアバット近傍に起点を定め、この起点にレー
ザー発光器２０を設置、固定し、レベル調整器等によっ
て発光方向を水平になるように調整する。この場合、発
光器２０の軌道間における位置は、演算のし易さと、台
車３０の位置から設定するが、両軌道の中心、もしくは
いずれかの軌道上が好ましい。

【００２２】これに併せて測量装置３０側のレーザー受
光器３１も、レーザー発光器２０と同じ軌道進行方向上
の位置に設置する（図２）。

【００２３】(2) レーザー発光器２０の最近傍軌道上に
測量台車３０を設置し、測量台車３０に搭載したレーザ
ー受光器３１のライン型受光部４１（ＰＳＤ等）の受光
レベルとレーザー発光器２０のレーザー発光部２１の発
光レベルを合わせ、 (a) 高さデータの処理手段におけるレベル入力を初期化
（高さゼロ）する。

【００２４】(b) 発光器２０と台車３０ないしはレーザ
ー受光器３１との距離を測定し初期値とする。もしくは
その必要のない場合は、処理データの処理手順における
距離入力値を初期化する。

【００２５】(c) 発光器２０側の発光検知タイミング
と、測量台車３０の受光器３１側の受光タイミングを初
期設定する。この場合、例えば図２のように発光器２０
側の発光検知位置が進行方向に対して垂直であれば、軌
道の曲率はゼロとなる。

【００２６】(d) 発光器２０側は基準位置での発光検知
部２２の検知信号をレーザー光が一回転する度にデータ
処理装置３２に基準点通過信号として送信する。

【００２７】(3) レーザー発光器２０の発光部２１、発
光検知部２２、測量台車３０のレーザー受光器３１、デ
ータ処理装置３２、台車移動距離測定器３３、傾斜角測
定器３４、付帯物測定器３５を稼働させ、台車３０をレ
ーザー発光器２０に対して遠方に移動させ、測量すべき
位置（測量ピッチ）にて停止、固定する。設置された台
車３０のレーザー受光器３１でレーザー光を受光し、受
光タイミングをデータ処理装置３２に送信する。

【００２８】(4) データ処理装置３２は、レーザー発光
器２０の基準点通過信号と、測量台車３０側の受光信号
の入力時間差のピークをとる等により求め、予め与えら
れたレーザー光の回転角速度を用いて、レーザー発光器
２０に対する測量台車３０（もしくはレーザー受光器３
１）の方位角θを演算する（図７）。

【００２９】(5) 同時に、測量台車３０のレーザー受光
器３１による受光レベル（原点に対する高低差）と、台
車３０の傾斜角と、移動距離を検出、記憶する。これら
のデータ、及び受光点の基準レベルからの高低差、受光
点から軌道上面の高さ、軌道間隔等より、両側軌道の設
置状態を求めることができる。

【００３０】軌道の設置状態（プロファイル）とは、進
行方向Ｘに対する軌道の高低差（キャンバー）と軌道の
曲率（アール）、並びに左右軌道の高低差と傾斜角（カ
ント）を指す。Ｘをエンコーダ５１等の台車移動距離測
定器３３により読み取り、その位置で前記(4) で算出し
た方位角を合わせ、下記(1) 、(2) 式で曲率を算出す
る。 θＲ＝ωｔ（θＲ：方位角deg.、ω：角速度、ｔ：時間差sec.） …(1) Ｒ＝｛ｘ/ π｝＊｛90/(90- θR)｝（Ｒ：曲率ｍ、ｘ：移動距離ｍ）…(2)

【００３１】また前記レーザー受光器３１のライン型受
光部４１はＰＳＤに代表されるラインセンサを垂直に設
置したものであり、レーザー発光器２０から水平に回転
しながら発光する基準レーザー光が当該ライン型受光部
４１を横切ると、基準点タイミングでの受光レベルに対
しての垂直方向のレベル変化が負の値で得られる。もし
測量時点で、軌道１１に傾斜があり、台車３０が傾いて
いる場合は、前記傾斜角測定器３４が測定した傾斜角θ
Ｈを用い、下記(3) 式で補正する。 ＨL ＝ΔＨL ＊ＣosθＨ（ΔＨL ：実測値、ＨL ：実測値の垂直補正値） …(3)

【００３２】また、反対側軌道の高さは下記(4) 式で求
める（図６）。 ＨR ＝ＨL −Ｗ＊ＳinθＨ（ＨR ：反対軌道高さ、Ｗ：軌道ピッチ）…(4)

【００３３】以上により、曲率（Ｒ）、軌道高さ（ＨL
、ＨR ）、距離（Ｘ）、傾斜角（θＨ）が求まり、軌
道のプロファイルを得ることができる。

【００３４】(6) 測量台車３０は測量を確認したら、更
に移動し、次の測量位置に停止、固定し、同様の作業を
行なう。最終的に測量区間を終了し、測量を終える。

【００３５】(7) また、付帯物測定器３５を用いて、マ
クラギや橋桁の寸法、軌道１１との位置関係を並行して
測量しても良い。

【００３６】尚、レーザー発光器２０と測量台車３０と
の測量の方向は遠方から徐々に近付いても良く、また距
離データがあれば連続してなくても良い。また、レーザ
ー光の到達距離が測量距離より短い場合は、基準となる
レーザー発光器２０を再度測量台車３０の側に近付け、
移動距離と測量台車３０（及びレーザー受光器３１）と
の高さの差、レーザー光の水平度を再調整した後、測量
を開始する。更に連続する場合は、前記動作を繰り返し
行なう。

【００３７】以下、本実施例の作用について説明する。 軌道１１の曲率を求めるに際し、レーザー発光器は２
０レーザー光を水平面内で回転させながら全方位に発光
する発光部２１と、所定の方位への発光タイミングを検
知する発光検知部２２とを備え、レーザー受光器３１
は、レーザー光の受光高さ位置を検知するために垂直に
設けられたライン型受光部４１を備えるようにした。従
って、レーザー発光器２０を単一化するとともに、レー
ザー発光器２０の発光方向を特定方向に向ける必要がな
く、レーザー発光装置を簡素化するとともに、測量作業
手順を簡易化することができる。

【００３８】軌道１１曲率とともに、軌道進行方向で
の軌道１１の高低差、左右軌道１１、１１の傾斜角、左
右軌道１１、１１の高低差をも同時に測量できる。

【００３９】上記、による軌道プロファイル（軌
道設置状態）の測量と並行して、マクラギ、橋桁等の軌
道周辺付帯物の寸法及び軌道との位置関係を測定でき
る。

【００４０】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、軌道測量
装置において、レーザー発光装置を簡素化するととも
に、測量作業手順を簡易化することができる。また、本
発明によれば、軌道の曲率とともに、軌道のレベル、傾
斜等の他の測量項目をも同時に測量可能とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は軌道測量装置の全体構成を示す側面図で
ある。

【図２】図２は図１の平面図である。

【図３】図３はレーザー発光器を示す模式図である。

【図４】図４は測量台車を示す模式図である。

【図５】図５は台車移動距離測定器を示す模式図であ
る。

【図６】図６は軌道曲率とレーザー回転角を示す模式図
である。

【図７】図７はレーザー光の発光／受光タイミングを示
す模式図である。

【符号の説明】

１０ 軌道測量装置 １１ 軌道 ２０ レーザー発光器 ２１ 発光部 ２２ 発光検知部 ３０ 測量台車 ３１ レーザー受光器 ３２ データ処理装置 ３３ 台車移動距離測定器 ３４ 傾斜角測定器 ３５ 付帯物測定器 ４１ ライン型受光部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軌道上にレーザー発光器と測量台車とを
   離隔配置し、 測量台車には、レーザー発光器からのレーザー光を受光
   するレーザー受光器と、台車移動距離測定器とを設け、 データ処理装置を有してなる軌道測量装置において、 レーザー発光器は、レーザー光を水平面内で回転させな
   がら、全方位に発光する発光部と、所定の方位への発光
   タイミングを検知する発光検知部とを備え、 レーザー受光器は、レーザー光の受光高さ位置を検知す
   るために垂直に設けられたライン型受光部を備え、 データ処理装置は、(a) レーザー発光器の発光タイミン
   グとレーザー受光器の受光タイミングの時間差と、レー
   ザー光の回転角速度とからレーザー発光器に対する測量
   台車の方位角を求め、(b) この方位角と、レーザー発光
   器に対する測量台車の離隔距離より、軌道の曲率を求め
   ることを特徴とする軌道測量装置。
2. 【請求項２】 前記測量台車が該台車の軌道直交方向で
   の傾斜角測定器を備え、 データ処理装置は、レーザ受光器の受光高さ位置と、上
   記傾斜角測定器の測定傾斜角とに基づき、軌道進行方向
   での軌道の高低差、左右軌道の傾斜角、左右軌道の高低
   差を求める請求項１記載の軌道測量装置。
3. 【請求項３】 前記測量台車が、軌道周辺付帯物の寸法
   及び軌道との位置関係を測定する付帯物測定器を備えて
   なる請求項１又は２記載の軌道測量装置。