JPH0920242A - 鉄道車両の自動的解放システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄道車両の自動的解放システムを提供する。 【解決手段】 負傷の可能性を低減させる自動的鉄道車
両解放システムが提供される。このシステムは連結機の
ロックピンアクチュエータを検出して配置する対象位置
ぎめシステムを含む。アクチュエータの位置を確認する
と、ロボットが近づいてアクチュエータを移動させて車
両を解放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に鉄道車両の解放に
関するものであり、特に自動的鉄道車両解放システムに
関するものである。このシステムは鉄道車両ポジショナ
ーと共に作動するように成されている。

【０００２】

【従来の技術】貨物車および客車を含めて通常の鉄道車
両の連結機は一般に車両の両端に取付けられた２つの相
互に対向するナックル状クランプから成る。これらのク
ランプが鎖錠すると相互に密接な鎖錠関係となる。多く
の設計はクランプを鎖錠し開錠させる垂直可動ロックピ
ンを利用する。

【０００３】鉄道車両を解放するため、通常一方のロッ
クピンが所定の垂直距離上昇させられて連結機のクラン
プ対を開錠する。クランプが開くと、一方のナックルが
他方のナックルに対する保持状態から離脱されて、鉄道
車両を相互に解放する。

【０００４】代表的には解放操作は手動的に実施され
る。車掌がまず長いバーで車両に固着されたレバーとロ
ックピンに係合する。次にこのバーを持ち上げてレバー
を移動させ、車両対を解放する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】手動的車両解放は危険
な作業であって、混雑したやかましい環境で揺動する部
品に対する作業は危険がいっぱいである。

【０００６】負傷の危険を低減させ鉄道車両の移動を促
進するため、長年にわたって自動的解放システムが提案
されてきた。

【０００７】これらのシステムの多くは鈍重な固定され
た油圧装置であって、車両位置の変動に対応する事がで
きない。時間と共に解放システムに対する車両位置が変
動し、従ってこれらのシステムが作動不能となる。解放
操作を実施するたびに車両を正確な位置に繰り返し配置
するように不断の努力が払われた。その例は、米国特許
第３，８５４，５９８号、第３，７５０，８９７号、第
３，６８２，３２５号、第３，１３２，７４９号および
第１，０２８，８３１号である。

【０００８】他の例は米国特許第５，１３９，１６１
号、第２，７９６，６１５号および第４４７，５７８号
である。これらの装置はある程度複雑であって高価なよ
うであるが、明かに標準型の多数の列車に適用するには
不適当である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】従って本発明によれば、
人間の介入をほとんどまたはまったく含まない自動的鉄
道車両解放システムが提供される。

【００１０】本発明は対象位置ぎめシステムによって案
内されるロボットアームから成る。対象位置ぎめシステ
ムが連結された連結機を識別し割出し、ロックピンを持
ち上げるようにロボットアームを配置する。対応の鉄道
車両ポジショナーが車両を選択された位置まで移動させ
る。

【００１１】

【実施例】本発明の目的は、鉄道車両の自動解放システ
ム１０の製造に関するものである。このシステムの目的
は危険な環境から人員を排除するにある。車掌による鉄
道車両の手動解放は危険な操作である。車掌は鉄道車両
を離脱させるために連結区域に手動的に介入しなければ
ならない。移動中の鉄道車両、騒音および暗い場所が事
故のもとになる。

【００１２】図１に図示のように、対象位置ぎめシステ
ム７０はロボット１２を含み、このロボットは枢着ロボ
ットアーム１４と、第１カメラ１６、ロボットコントロ
ーラ１８、プログラマブル論理制御器（ＰＬＣ）２０、
第２カメラ２２、およびセンサユニット６８とを有す
る。

【００１３】図１は成功した実験的原型解放装置１０で
ある。連結機２４は２つの相互に対向する鎖錠ナックル
クランプ２６、２８から成る通常の鉄道車両連結機であ
る。各クランプ２６、２８はそれぞれロックピン３０、
３２を引き抜く事によって開錠される。ロックピンはク
ランプの上端または下端に配置されるが、上方ピンが通
常である。

【００１４】クランプ２６、２８を解放するためには一
方のピン３０または３２を引き抜けばよい。

【００１５】実験的目的から、連結機２４の鎖錠と開錠
を生じるため、クランプ２６、２８はホイールスタンド
４０上に搭載されている。正常状態においては、クラン
プ２６、２８は鉄道車両に取付けられている。図２に
は、クランプ２６を有する１両の鉄道車両が図示されて
いる。

【００１６】図１に戻れば、ロックピン３２の中に挿入
されたフック３８に対してアクチュエータアーム３６が
固着されている。実験の目的から、このアクチュエータ
アーム３６はスタンド４０に枢着されている。アーム３
６は図２に図示の鉄道車両レバー４２と類似である。

【００１７】対象位置ぎめシステム７０を介して作動す
る解放システム１０は、連結機２４の空間位置を位置ぎ
めし、次にロボットビジョンシステム４６を成す第１カ
メラ１６とロボット１２とによって、および／またはビ
ジョンセンサシステム４４を成すセンサシステム６８に
接続された第２カメラ２２とＰＬＣ２０とによってこの
連結機２４に作用するように設計されている。解放シス
テム１０は、連結機２４の位置のわずかの変動を特定
し、これらの変動を修正し、さらに各繰り返し動作につ
いて解放操作を管理する事ができる。

【００１８】１つの実施態様において、対象位置ぎめシ
ステム７０は、ロボットビジョンシステム４６を成すロ
ボットコントローラ１８に接続された第１カメラ１６か
ら成る。操作用コンピュータボード（図示されていな
い）がコントローラ１８の背後に隠されている。コント
ローラ１８はロボットメーカによって供給され組織内で
プログラミング可能であって、連結機の位置を認識して
ロックピン３２を持ち上げる程度の能力を有する。

【００１９】この場合、Ｎａｃｈｉ（登録商標）ロボッ
トモデル ７６０３、ラック搭載、６軸ロボット１２が
効率的に使用される。最初にカメラ１６がロックピン３
２とアーム３６の位置の画像をとる。このスナップショ
ット画像がロボットコントローラ１８の中に、さきに識
別された連結値として記憶される。次にロボットビジョ
ンシステム４６が初期化されたメモリを有するカメラ１
６によって受けられたピン／レバー組立体の受信画像を
追跡する。コントローラ１８は、受信画像とスナップシ
ョット画像とを重ね合せるようにロボットアームを移動
させる事によってこれらの画像を連続的に比較する。適
当な一致状態が認識されれば、コントローラ１８は、ロ
ボット１２に対してアーム３６に到達してフック７２を
介してこのアーム３６を持ち上げるように命令する。ク
ランプ２８が開かれ、連結機２４が開錠される。

【００２０】独立システムまたは冗長システムとして、
第２カメラ２２がロボット１２に組合わされている。こ
の場合、対象位置ぎめシステム７０はビジョンセンサシ
ステム４４であって、このビジョンセンサシステム４４
は、ＰＬＣ２０の中にカーディングされた第２カメラ２
２と対応のセンサユニット６８とから成る。

【００２１】センサユニット６８はＩｔｒａｎ（登録商
標）コーポレーション モデルＭ−ＭＳ４１−２０１
（ニューハンプシャー、マンチェスター）ビジョンセン
サとする事ができ、これを使用してロックピン３２の存
在、精度および正確な位置を検証する。センサユニット
６８が第２カメラ２２によって記録された二次元画像を
グレースケール画像マトリックスに翻訳し、この画像マ
トリックスが対象のサイズと縁を検出しまた対象のフィ
ーチャを識別する事ができる。

【００２２】業界公知のように、Ｉｔｒａｎセンサユニ
ット６８（または類似ユニット）は固定位置を通って順
次移動する製品の光学走査のために開発された。このシ
ステムが品質検査の目的で使用されると、製造されてい
る製品のサイズを測定し、公差を検証し、また製品の欠
陥を検出する。本発明の場合、ビジョンシステム４４
は、ロックピン３２が視界に入る時にこれを発見し、ロ
ボットアーム１４によってアクチュエータアーム３６ま
たはレバー４２を位置づけ、これらの部品を持ち上げて
クランプ２６、２８を開錠し、連結機２４を解放してロ
ボット１２を次の操作のためにリセットする。

【００２３】センサユニット６８は本質的に、視界中に
識別される縁を探す測定システムである。縁を検出する
と、このセンサユニット６８は第１記憶縁を含む任意ゼ
ロ設定値と受信した対象の第２縁との間の距離測定を実
施する。ロックピン３２の幅は既知の定数である。従っ
て、ロックピン３２の縁をさきに識別された連結値とし
て記憶する事ができる。既知のピン縁位置と見られたピ
ンの対応のカメラ画像との間隔を測定する事により、差
分「Ｘ片寄り」距離を測定する事ができる。さきに識別
された連結値、この場合には選択されたパラメータピン
縁との差分、Ｘ片寄りがゼロとなる時、一致が得られ確
認される。得られた起動信号がＰＬＣ２０に送られ、こ
のＰＬＣ２０が通常のＲＳ２３２直列通信リンクまたは
類似デバイスを通してロボット１２に命令する。その結
果、ロボット１２がロボットコントローラ１８によって
生かされてピン３２を持ち上げ、連結を解放し、リセッ
ト位置に戻る。

【００２４】ロボットビジョンシステム４６とビジョン
センサ４４が単独でまたは結合して対象位置ぎめシステ
ム７０全体を構成する。

【００２５】各システム４４、４６が相互独立して作動
する事ができるが、これらのシステムをタンデム作動さ
せて、視界障害、部品故障などの場合に相互にバックア
ップする事が望ましい。デュアルモードで作動する場
合、ＰＬＣ２０はさらにビジョンセンサシステム４４と
ロボットビジョンシステム４６からの出力を比較する。
これらの出力が一致した時、ロボット１２が生かされ
る。不一致が存在する時、システム４４または４６がデ
フォルトモードで引き継ぐように指定され、あるいはシ
ステム１０が遮断される。図１に図示の実験原型におい
ては、ビジョンシステム４４はロボットシステム４６を
バックアップする二次システムとして使用されている。

【００２６】当業者には明かなように、解放システム１
０の各場所の特定利用に際してそれ自体のソフトウェア
パラメータセットを必要とする。基本プロプライエタリ
・ソフトウェアの多くはメーカから入手される。しかし
システム１０を必要に応じてセットアップし操作する事
は購入者の自由である。例えば、図１に図示の実施態様
において、原型解放システム１０が実験的に作動された
が、このシステム１０の特注の性質から、Ｍｏｄｉｃｏ
ｍ（登録商標）ＰＬＣ２０は企業内でプログラミングさ
れたＴａｙｌｏｒ（登録商標）９８４／５８４ＰｒｏＷ
ｏｒｘ（登録商標）Ｐｌｕｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｒｏｇ
ｒａｍｍｅｒソフトウェアを利用した。この原型に使用
されたソフトウェアドライバのコピーは発明者から入手
される。

【００２７】図２は代表的現場における解放システム１
０を示す。図面の簡略化のためロボット１２は概略図示
されている。１つの実施態様において、本発明は鉱石荷
卸場４８と共に使用するものとする。積載された列車３
４が鉄道車両位置決め装置５０の上まで押される。位置
決め装置５０は油圧シリンダを使用して車軸を把持し、
車両を推進し、次の所定の位置に配置する。このような
位置決め装置５０の非制限例はＳｔｅｐｈｅｎｓ−Ａｄ
ａｍｓｏｎ（Ｃａｎａｄａ）Ｎｏｌｏｎ ＨＣＭカース
ポッター（ベルビル、オンタリオ）である。

【００２８】図面の簡略化のため、図２には１両の車両
３４のみが図示されている。ロボット１２は軌道５４に
隣接して配置されている。車両３４は所定の解放位置ま
で推進され、この位置で解放システム１０がレバー４２
の位置を検証する。レバー４２は車両上に取付け（図
示）またはクランプに取付ける事ができる。

【００２９】初期化された時点で、ロボットアーム１４
がレバー４２の上に延在させられる。ロボットビジョン
システム４６および／またはＰＬＣ（図示されていな
い）に接続されたビジョンセンサシステム４４が一方ま
たは両方のカメラ１６、２２からの画像を受け取ると、
ロボットアーム１４を案内してレバー４２の任意の箇所
に係合させる。ロボットアーム１４に固着された適当形
状のフック５２がレバー４２に接触して引き上げられ
る。同時にレバー４２がロックピン３０を持ち上げてク
ランプ２６を解放する。

【００３０】次に解放システム１０がフック５２をレバ
ー４２から離脱させ、アーム１４を軌道５４から離れた
休止位置まで戻す。次に対象位置ぎめシステム７０中の
ソフトウェアが、次の車両連結機２４を予想してこれが
視界に入ると同時にこれを読取るようにロボットアーム
１４をリセットする。

【００３１】解放システム１０は、連結機２４、ピン３
０またはレバー４２および選択された連結部品の最終位
置を認識するように構成されている。このようにして、
解放システム１０はターゲット部品を追跡する事によ
り、車両３４の解放前の最終位置のわずかの変動でも考
慮する事ができる。

【００３２】図３乃至図５は、解放システム１０を含む
シーケンス動作を示す一連の平面図である。

【００３３】車両列５６−６６が鉱石荷卸場４８まで移
動させられ、車両６２と６４との連結機がロボットアー
ム１４の近くの開錠位置に配置される。解放システム１
０がロボット１２を配置してレバーを引き上げさせ、車
両６４と６６を列車の他の車両から解放する。次に位置
決め装置５０がこれらの車両６４、６６を７４方向に推
進して図４に図示のように鉱石荷卸場４８上に配置す
る。鉱石荷卸場４８がこれらの車両６４、６６の貨物を
荷卸しさせ、次に位置決め装置５０が今や空になった車
両６４、６６を引き出す。次に解放のためにロボット１
２の前に配置された次の一対の車両６０、６２につい
て、前記のシーケンス全体が繰り返される。

【００３４】本発明は前記の説明のみに限定されるもの
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による解放システムの斜視図。

【図２】車両に隣接配置された本発明による対象位置ぎ
めシステムの斜視図。

【図３】本発明による解放システムの作動段階を示す概
略図。

【図４】本発明による解放システムの作動段階を示す概
略図。

【図５】本発明による解放システムの作動段階を示す概
略図。

【符号の説明】

１０ 鉄道車両解放システム １２ ロボット １４ ロボットアーム １６ 第１カメラ １８ ロボットコントローラ ２０ プログラマブル論理制御器（ＰＬＣ） ２２ 第２カメラ ２４ 連結機 ２６ ナックルクランプ ２８ ナックルクランプ ３０、３２ ロックピン ３４ 鉄道車両 ３６ アーム ４２ レバー ４４ ビジョンセンサシステム ４６ ロボットビジョンシステム ４８ 鉱石荷卸装置 ５０ 車両位置決め装置 ５６、５８、６０、６２、６４、６６ 客車 ６８ センサユニット ７０ 対象位置ぎめシステム ７２ フック

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互間に連結機を共有し、各連結機が相互
   に対向する係合自在のクランプを含み、前記係合自在ク
   ランプはそれぞれロックピンと、これらのロックピンを
   移動させる手段とを有するように成された連結された車
   両の自動的解放システムにおいて、前記自動的解放シス
   テムは、 １）連結機の少なくとも１つの部品を識別し、２）連結
   機の識別された部品をさきに識別された連結値と比較
   し、３）前記ロックピン移動手段の位置を突き止めるよ
   うに構成された対象位置ぎめシステムと、 前記ロックピン移動手段を作動するため前記対象位置ぎ
   めシステムに応答するロボット手段と、 このようにして解放された車両を分離する手段とを含む
   事を特徴とする自動的鉄道車両解放システム。
2. 【請求項２】前記対象位置ぎめシステムはロボットビジ
   ョンシステムを含み、前記ロボットビジョンシステム
   は、第１画像受信装置と、前記画像受信装置と前記ロボ
   ットとに接続されたロボットコントローラと、前記第１
   画像受信装置によって受信された画像を前記のさきに識
   別された連結値と比較してこれに対応してロボット動作
   を調整する手段とを含む事を特徴とする請求項１に記載
   のシステム。
3. 【請求項３】前記のさきに識別された連結値とは連結機
   の１つの部品の画像である事を特徴とする請求項２に記
   載のシステム。
4. 【請求項４】対象位置ぎめシステムはビジョンセンサシ
   ステムを含み、前記ビジョンセンサシステムは、第２画
   像受信装置と、グレースケール視界縁調整ファインダー
   を使用する測定システムと、前記第２画像受信装置およ
   び前記縁調整ファインダーによって受信された画像を前
   記のさきに識別された連結値と比較してこれに対応して
   ロボット動作を調整する手段とを含む事を特徴とする請
   求項２に記載のシステム。
5. 【請求項５】前記のさきに識別された連結値とは連結機
   の１つの部品の画像である事を特徴とする請求項４に記
   載のシステム。
6. 【請求項６】ロボットビジョンシステムとビジョンセン
   サシステムとを含む事を特徴とする請求項２または４の
   いずれかに記載のシステム。
7. 【請求項７】前記ロボットは前記ピン移動手段に係合す
   るフックを含む事を特徴とする請求項１に記載のシステ
   ム。
8. 【請求項８】車両ポジショナーを含む事を特徴とする請
   求項１に記載のシステム。
9. 【請求項９】前記対象位置ぎめシステムから情報を受け
   てロボットを作動させるように成されたプログラマブル
   論理制御器（ＰＬＣ）を含む事を特徴とする請求項１に
   記載のシステム。
10. 【請求項１０】前記対象位置ぎめシステムおよびロボッ
    トシステムからの情報を調整してロボットを作動させる
    ように成されたプログラマブル論理制御器（ＰＬＣ）を
    含む事を特徴とする請求項６に記載のシステム。