(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準レール及び対側レールまでの距離をそれぞれ測定する２つの変位センサと、
基準器を通過する際に、基準器を撮影し、撮影画像を位置情報として取得する基準器位置測定センサと、
前記変位センサと前記基準器位置測定センサを搭載し、固定する測定台車を備え、
基準器位置測定センサによって求めた基準器の位置情報と、変位センサによって求めたレールまでの距離とを用いて、基準器からレールまでの距離を測定する、
ことを特徴とするレール位置測定装置。
【請求項２】
請求項１記載のレール位置測定装置であって、
前記基準器を基準として、その間にスラブ板が設置されるものとし、
スラブ板上面と、スラブ板間溝部の高低差を利用して、基準器の位置を検出する基準器設置位置検出センサを備え、
前記基準器位置測定センサは、前記基準器設置位置検出センサの検出信号を用いて、基準器を通過するタイミングを判定する、
ことを特徴とするレール位置測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のレール位置測定装置を有する軌道検測装置であって、
距離センサと、高低センサと、水準センサと、通りセンサと、軌間センサと、を備え、
前記変位センサは、前記通りセンサまたは軌間センサによって構成される、
ことを特徴とする軌道検測装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載のレール位置測定装置または軌道検測装置を用いて、レール交換前後のレールの位置の変位量を測定するレール変位量測定方法であって、
レール交換前に、基準器からレールまでの距離を測定し、測定結果を保存するステップと、
レール交換後に、基準器からレールまでの距離を測定し、この測定結果とレール交換前の測定結果を比較するステップと、を有する、
ことを特徴とするレール変位量測定方法。
【請求項５】
請求項１から３の何れかに記載のレール位置測定装置または軌道検測装置を用いた通り整正方法であって、
基本線形変位とは本来レールがあるべき基準位置と実際にレールがある実位置との差であり、施工前の基本線形変位に対する移動量とは通り整正が必要な超過箇所を基準位置に近づけるためのレールの移動量とし、
レール交換前に、基準器からレールまでの距離を測定する事前測定ステップと、
前記測定の結果に前記施工前の基本線形変位に対する移動量を加算し、施工後の基準器からレールまでの距離を推定距離として算出する推定距離算出ステップと、
前記施工前の基本線形変位に対する移動量を加味して新たなレールを設置するレール設置ステップと、
レール交換後に、基準器からレールまでの実距離を測定する実距離測定ステップと、
前記推定距離と前記実距離を比較する比較ステップと、を有する、
ことを特徴とする通り整正方法。
【請求項６】
請求項１から３の何れかに記載のレール位置測定装置または軌道検測装置を用いた通り整正方法であって、
基本線形変位とは本来レールがあるべき基準位置と実際にレールがある実位置との差であり、施工前の基本線形変位に対する移動量とは通り整正が必要な超過箇所を基準位置に近づけるためのレールの移動量であり、推定通り変位とは前記施工前の基本線形変位に対する移動量を加味してレールを施工した場合に得られると推定される通り変位とし、
前記施工前の基本線形変位に対する移動量を加味して新たなレールを設置するレール設置ステップと、
レール交換後に、基準器からレールまでの実距離を測定する実距離測定ステップと、
前記実距離を用いて所望の弦長における実通り変位を算出し、所望の弦長における前記推定通り変位と前記実通り変位を比較する比較ステップと、を有する、
ことを特徴とする通り整正方法。
【請求項７】
基準器設置位置検出センサがスラブ板上面と、スラブ板間溝部の高低差を利用して、基準器の位置を検出するステップと、
変位センサが、前記基準器設置位置検出センサの検出信号を用いて、変位センサの取付位置と基準レール及び対側レールまでの距離をそれぞれ測定するステップと、
基準器位置測定センサが、前記基準器設置位置検出センサの検出信号を用いて、基準器を撮影し、撮影画像を位置情報として取得するステップと、
前記変位センサ及び基準器設置位置測定センサの取付位置の距離と、基準器位置測定センサによって求めた基準器の位置情報と、変位センサによって求めたレールまでの距離とを用いて、基準器からレールまでの距離を測定するステップ、とを有する
ことを特徴とするレール位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール交換作業の仕上がり確認等を行う際に用いるレール位置測定装置、このレール位置測定装置を有する軌道検測装置、これらを用いたレール変位量測定方法及び通り整正方法、レール位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
列車を安全にかつ乗り心地の良い走行状態で運行するためには、軌道を常に良好な状態に保守管理する必要がある。このためには軌道の変位を定期的に測定する必要があり、その測定方法としては高速軌道検測車を用いる方法、可搬式軌道検測装置を用いる方法及び人手による方法がある。この測定方法の中で、可搬式軌道検測装置とは人力により軌道上を走行させ自動的に検測作業を行うものである。従来技術の可搬式軌道検測装置として特許文献１及び特許文献２が知られている。
【０００３】
可搬式軌道検測装置の構成及び構造、機能等をベースに測定速度の向上を図り、長距離区間を測定対象として使用されている検測装置として、牽引式軌道検測装置がある（非特許文献１参照）。牽引式軌道検測装置１００の外観を図１に示す。牽引式軌道検測装置１００は、距離センサ１１０と、高低センサ１２０と、通りセンサ１３０と、水準センサ１４０と、データ収集装置１５０と、軌間センサ１６０を備え、通り（左右）、高低（左右）、軌間、水準、平面性を測定することができる。
【０００４】
軌道の各保守作業が行われた場合には、当日作業後の仕上がり検査が義務付けられており、この保守作業において施工範囲が小範囲の場合には手測りまたは可搬式軌道険測装置が利用されるが、施工範囲が広範囲に及ぶ場合には検査の時間短縮を図るために牽引式軌道検測装置１００等が利用される。この牽引式軌道検測装置１００は、約１０〜２０ｋｍ／ｈでの測定走行が可能で、手押しの他、保守用車または軌道自転車による牽引走行で測定を行うことができる。可搬式軌道検測装置との主な相違点は測定台車フレームの形状で、可搬式軌道検測装置では操作性、軽量化を重視した略三角形の形状としているが（特許文献１及び２参照）、牽引式軌道検測装置１００では牽引走行での走行安定性を重視し、走行方向に対し左・右のバランスを考慮した略四角形の形状を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平１−１２４８０３
【特許文献２】特開平１１−１０８６５１
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「仕上がり検査用牽引式トラックマスター」、[online]、株式会社カネコ、[平成２２年５月１日検索]、インターネット<URL: http://www.kaneko-ks.co.jp/ products/1.2_products/ks5751/ks5751.htm>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１９８２年に東北・上越新幹線が開業してから２８年が経過し、開業時の運行区間数百キロに対して使用しているロングレールの通過トン数が交換基準値に達しようとしている。そのため、２０１５年頃よりロングレールを順次交換してゆく計画があり、その際の施行方法に関する検討が進められている。数百キロのロングレール交換を効率よく短期間で実施するには、１工区毎の施行範囲をできるだけ広げることが必要となる。例えば、目標とする１工区のレール交換範囲は約８００ｍである。
【０００８】
しかしながら、新幹線は、保線作業ができる時間帯が営業列車の運行していない夜間に限られる。さらに、高速運転に対応した精度の高い施行及び施工後の仕上がり確認が要求される。このようなことから、実施されるロングレール交換作業では各作業に対する機械化の推進が不可欠となる。
【０００９】
そこで、レールの、特にロングレールの交換作業について説明する。この交換作業には、参考文献１から参考文献３等に記載されるように、レール山越器またはレール交換機が使用される。
［参考文献１］田中宏昌、磯浦克敏編、「東海道新幹線の保線」、社団法人鉄道施設協会、平成１０年１２月、p.254-255、p.314-322
［参考文献２］東憲昭、他８名著、「軌道構造と材料―軌道・材料の設計と維持管理」、株式会社交通新聞社、平成１３年１０月、p.269-275
［参考文献３］新幹線軌道工事標準仕様書（営業線）解説  平成20年.3月p358〜p364
レール山越器は、ロングレール交換の他、保線作業における重量物の小移動、整理作業に使用されるもので、走行桁、脚柱、吊り上げ器からなっており、吊り上げ器で走行桁上を所定の位置まで移動させて取卸すことのできるものである。ロングレール交換では、既設レールの外側方の道床に、既設レールと略並行に新レールを仮置きし、レール山越器を既設レールに跨った状態にセットし、この山越器を用いて既設レールを除去した後、新レールを既設レールの敷設位置に移動させる方法が採られる。ところがこの山越器による方法は、レール長が約５００ｍ以上にわたるロングレールを交換する場合、多数の山越器が必要となって多大なコストと労力を要し、かつ、これら多数の山越器の動作を一致させてレール交換を行う作業は困難であることから、比較的短いロングレール交換作業において主に利用されている。
【００１０】
レール交換機は、レール交換作業で新旧のレールの入れ替えを同時に行うもので、レール山越器による方法と比べ作業時間の短縮を図ることができる。例えば、参考文献４及び参考文献５に記載のレール交換機がある。
［参考文献４］特開平８−１３４８１１
［参考文献５］特開平１０−３３８９０２
レール交換機を使用したロングレールの交換方法には、「片レール交換方法」と「左・右レール同時交換方法」の２つがある。
１）片レール交換方法
現在のロングレール交換作業において主に行われている工法であり、交換レールの設定が既設レールを基準とした軌間設定により行える。そのため、レール交換時の軌道整備が容易であり、しかもレール交換前と同位置に交換レールを設定することができるから確実で精度の高い施行ができる。
【００１１】
しかしながら、左・右レールを交換するには２回のレール交換作業を行うことが必要であり、準備作業、本作業、後作業等の各作業において重複した作業も多くあり、作業効率及び労力、コスト面が悪いという問題がある。
２）左・右レール同時交換方法
片レール交換方法と比べて作業効率は大幅に向上する。しかし、左右レールを同時に交換することからレール交換時のレール設定において基準とするものがなくなる。そのため、レール交換後の軌道整備において仕上がり基準値を満たすためには、熟練者による高い施行技術と施行時間が必要となる。
【００１２】
また、基準とするものがないことから、交換された左・右の新レールは、レール交換前のレール位置に対して締結装置のレール位置調整スペースの範囲で移動していることが考えられる。このため、施工後の仕上がり確認においては、通常の軌道変位測定の他に、安全確認のために隣接線（上・下線での）との軌道中心間隔の測定及び確認も必要となるという問題がある。
このようなことから左・右レール同時交換方法は、在来線等において、作業時間帯が多く取れる、作業終了後の列車走行において徐行処置の手配が取れる等の条件下での施行方法としていた。
【００１３】
＜軌間保持金具２００＞
前記の左・右レール同時交換方法の問題点を解決するために、基準点として軌間保持金具（ゲージブロック）を利用する方法がある。軌間保持金具２００は、基準とする片側レール１０（以下、「基準レール１０」という）のレール締結部に取り付けられ、図２に示す形状をしている。
【００１４】
この軌間保持金具２００は、レール交換作業前に基準レール１０側に対し約５ｍ間隔でレール締結金具を外して締結ボルト１２により取り付けられる。また軌間保持金具２００はレール底部１３の両サイド（レール底部側面）に合わせて取り付けられ、新レール設置時に、設置位置の案内としての役割を果たす。この軌間保持金具を利用することで基準側の新レールは交換前と同位置で設置することができる。
【００１５】
しかしながら軌間及び通りはレール頭面下１６ｍｍの位置を測定点としているが交換前の旧レール頭部１１’に磨耗が発生していた場合には、交換後の新レール頭部１１では旧レール頭部１１’の磨耗量分だけ軌間位置が移動する。また、旧レールの磨耗形状及び磨耗量は、軌道条件、軌道整備の状況により通り方向の各位置に対し一律ではないことから、同位置に設定した場合においても交換前に対し通りの変位が発生する。そのため、調整量はやや少なくはなるが、軌間保持金具２００を利用した場合においてもレール交換後は（利用しない場合と）同じ軌道整備が必要となる。また施工後の仕上がり確認においても同項目の検査が必要となるという問題がある。
【００１６】
このようなことから、レール交換機を使用した作業効率の高い左・右レール同時交換のロングレール施工方法において、レール交換時の軌道整備を容易、かつ、確実に行うために、レール交換前・後のレール位置を測定するレール位置測定方法及びレール位置測定装置の早期開発という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るレール位置測定装置は、基準レール及び対側レールまでの距離をそれぞれ測定する２つの変位センサと、基準器を通過する際に、基準器を撮影し、撮影画像を位置情報として取得する基準器位置測定センサと、変位センサと基準器位置測定センサを搭載し、固定する測定台車を備え、基準器位置測定センサによって求めた基準器の位置情報と、変位センサによって求めたレールまでの距離とを用いて、基準器からレールまでの距離を測定する。
【００１８】
本発明に係る軌道検測装置は、このレール位置測定装置を有し、本発明に係るレール変位量測定方法及び通り整正方法は、このレール位置測定装置や軌道検測装置を用いる。
【００１９】
本発明に係るレール位置測定方法は、変位センサが変位センサの取付位置と基準レール及び対側レールまでの距離をそれぞれ測定するステップと、基準器設置位置検出センサがスラブ板上面と、スラブ板間溝部の高低差を利用して、基準器の位置を検出するステップと、基準器位置測定センサが、前記基準器設置位置検出センサの検出信号を用いて、基準器を通過するタイミングを判定し、基準器を撮影し、撮影画像を位置情報として取得するステップと、前記変位センサ及び基準器設置位置測定センサの取付位置の距離と、基準器位置測定センサによって求めた基準器の位置情報と、変位センサによって求めたレールまでの距離とを用いて、基準器からレールまでの距離を測定するステップ、とを有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、基準器を基準として、各レール位置を測定することができるという効果を奏する。
【００２１】
また、基準器は新線建設時に使用した既存の軌道設備であり、これを利用すると、レール位置測定を行うための新たな設備が不要であり、工事の計画、経費の削減等に関し大きな効果がある。さらに、基準器は、測定条件としては好条件であり、これを基準として用いることで、レール位置測定装置の簡素化及び安定した測定性能の確保という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】牽引式軌道検測装置１００の平面図。
【図２】軌間保持金具２００の利用例を示す図。
【図３】基準器２０の平面図。
【図４】レール位置測定装置３００の構成ブロック図。
【図５】レール位置測定装置３００の構造及び各部の配置を示す図。
【図６】レール位置測定装置３００の処理フローを示す図。
【図７】画像処理装置３２２の画像処理の説明を行うための図。
【図８】レール交換時のレール変位量測定方法の処理フローを示す図。
【図９】レール交換時の通り整正方法の処理フローを示す図。
【図１０】軌道検測装置４００の構成ブロック図。
【図１１】軌道検測装置４００の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るレール位置測定装置は、新幹線におけるロングレール交換作業での利用を主目的としているが、新幹線では駅構内、地盤状態が悪い箇所、その他特別な事情のある箇所を除く約９０％が省力化軌道のスラブ軌道となっている。まず、軌道、特に、スラブ軌道について説明する。
【００２４】
＜軌道＞
旧来からのバラスト軌道では路盤上にバラスト（砕石）による道床を設けマクラギ、レールを敷設する。これに対し、スラブ軌道はコンクリート路盤上に「スラブ板」と呼ばれるコンクリート製の板を設置しその上にレールを敷く構造となっている。
バラスト軌道は列車の重量、振動等による軌道変位が生じやすいため定期的な保守管理を必要とするが、スラブ軌道はコンクリート製の強固なスラブを用いるため軌道の変位が起こりにくく、保守管理の手間が軽減される。また構造重量も軽いため、高架橋に用いた場合の高架橋への負担も低減できる。このことから、近年では省力化軌道の一つとして新幹線、高架路線などに多く採用されている。このスラブ軌道には、軌間中心に５ｍ間隔で設けられた円柱突起上にスラブ敷設用基準器が設置されている。
【００２５】
＜基準器２０＞
次にスラブ敷設時に用いる基準器２０について説明する。図３に基準器２０の外観を示す。
スラブ敷設用基準器２０は新線建設時においてスラブ軌道の突起コンクリート上に取り付けられ、基準標（基準ピン２４）の調整（通り、高低）後にスラブ敷設用基準器として使用する（例えば、特開２００１−１２４５０３号公報参照）。基準器２０の基準ピン２４を基準として、その間にスラブ板が設置される。
【００２６】
なお、スラブ軌道は軌道の変位が起こりにくくバラスト軌道と比べ保守管理が軽減されるとしているが、構造物の中で軟弱地盤箇所においては橋脚等の沈下により高架橋等の目地部分に、鉛直及び水平方向の角折れ（構造物等が有る点で折れ曲がる現象）、或いは目違い（構造物等の目地部の段差）を生じるとこれが軌道に変位をもたらす。そのため、これら軌道変位に対しては、定期的に行われる軌道検測の結果をもとに軌道整備が行われる。
【００２７】
しかしながら建設時に設置された基準器２０はコンクリートで固められており、構造物の変位に対応した再調整が不可能なことから、建設時以降においては基準点として利用されることはなかった。
【００２８】
前記構造物の変位は長期間にわたる中で発生するもので、数ヶ月単位の期間においては軌道上での不動点として基準器２０を利用しても何ら精度上の問題はない。
【００２９】
また、基準標（基準ピン２４）は金属でできていることから経年の形状変化はなく、また軌間の略中心に設置され、レール頭部からの高さもほぼ定位置（レール頭面下２００ｍｍ付近）であり、ターゲットとしての必要機能が備わっている。
【００３０】
なお、地盤状態等の理由によりスラブ軌道を用いていない一部のバラスト区間に対しては、マクラギの中央部に基準ピン２４の形状と等しいマークシールを貼ることで、基準ピン２４の代用とすることができる。
【００３１】
このようなことから本発明では、このスラブ敷設用基準器２０の基準ピン２４を基準点として利用したレール位置測定装置、レール位置測定装置を有する軌道検測装置、レール位置測定装置または軌道検測装置を用いたレール変位量測定方法及び通り整正方法、レール位置測定方法を提案する。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
＜レール位置測定装置３００＞
レール位置測定装置３００は、測定台車３１０及び測定台車上に搭載した測定部３０５、パソコンを利用した表示・記憶装置３７０、電源装置３８０が主な構成となっている。なお、表示・記憶装置３７０及び電源装置３８０は、図示しない牽引車に搭載される。但し、測定台車３１０上に搭載してもよい。
【００３４】
測定部３０５は、例えば、基準器位置測定センサ３２０、照明３２１、画像処理装置３２２、基準器位置検出センサ３３０、変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂ、距離センサ３５０、データ収集装置３６０等により構成される。図４にレール位置測定装置３００の構成ブロック図を、図５にレール位置測定装置３００の構造及び各部の配置を示し、図６はレール位置測定装置３００の処理フローを示す。
＜表示・記憶装置３７０及び電源装置３８０＞
表示・記憶装置３７０は、測定部３０５で収集した測定値を、画面に表示したり、プリンタ等を用いて出力する。また、測定値を記憶しておく。
電源装置３８０は、データ収集装置３６０及び各センサに対して電源を供給する。
【００３５】
＜測定台車３１０＞
レール位置測定装置３００は手押しまたは牽引走行によりレール位置を測定する装置であり、測定台車３１０のフレームは略四角形状である。各コーナーの４箇所には走行車輪３１１及びガイドローラ３１３が取り付けられ、ガイドローラ３１３の案内により左・右レール（基準レール１０及び対側レール３０）上で安定した測定走行をすることができる。
【００３６】
測定台車３１０のフレームの前・後位置には可動軸３１７及び対側レール３０へガイドローラ３１３を押し付けるための圧縮コイルスプリング３１５が内蔵されており（図５（Ａ）において、フレームの一部を透過させて３１５及び３１７を示す）、対側レール用ガイドローラ３１３が軌間内側面に圧接され、この圧接力の反力により基準レール用ガイドローラ３１３も軌間内側面に圧接させる構造となっている。この圧接構造を用いることで蛇行することなく安定した走行を行うことができる。
また測定台車３１０上には各測定センサと図５に図示しないデータ収集装置３６０を含む測定部３０５が搭載され、固定される。
【００３７】
＜基準器位置検出センサ３３０＞
基準器位置検出センサ３３０は、測定走行時に測定台車３１０上から基準器２０の取り付けられた円柱突起位置を検出するために使用されるセンサで、測定台車３１０の略中央部に取り付けられる。
基準器設置位置検出センサ３３０は、路盤までの距離からスラブ板の継目を検出する。基準器２０の位置の検出には、スラブ板４０上面と、円柱突起中央部の両サイドにあるスラブ板間溝部５０の高低差を利用する。測定走行時において、常に基準器位置検出センサ３２０からスラブ板４０上面の高さｈ１を監視しておき、スラブ板間溝部５０を通過した際の高さの変化量（ｈ２−ｈ１）により円柱突起設置位置を捉え、直接またはデータ収集装置３６０を介して、検出信号を後述する基準器位置測定センサ３２０、照明３２１、変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂ、距離センサ３５０に出力する（ｓ１）。なお、基準器位置検出センサ３３０としては距離変化により検出信号を出力する光電スイッチ、非接触式の変位センサ等を利用することができる。
【００３８】
＜基準器位置測定センサ３２０及び照明３２１＞
基準器位置検出センサ３３０から検出信号を受信すると、基準器２０を通過するタイミングと判定し、照明３２１は点灯し、基準器位置測定センサ３２０は基準器２０を撮影し、撮影画像を位置情報として取得し、後述する画像処理装置３２２へ送信する（ｓ２）。
基準器位置測定センサ３２０はカメラ（画像センサ）等により構成される。さらに、測定部３０５は、撮影用の照明３２１を備える。また基準器位置測定センサ３２０には例えば、高分解能の得られる５００万画素程度のＣＣＤカラーカメラを使用し、照明３２１には高輝度ＬＥＤ光源等によるバー方式の照明を使用する。基準器位置測定センサ３２０は測定台車３１０のフレーム上の軌間中心（Ｇ＝１４３５ｍｍ／２）位置に取り付けられる。そして、円柱突起上の基準器２０の基準ピン２４の撮影を行う。また基準器位置測定センサ３２０の下部の両サイドには撮影用の照明３２１が取り付けられる。各部の配置及び基準ピンの撮影状況を図５（Ｂ）に示す。
【００３９】
＜画像処理装置３２２＞
基準器位置測定装置３２０で撮影した画像（位置情報）の処理は図４の構成ブロック図に示す画像処理装置３２２により行われる。図７を用いて画像処理の説明を行う。図７に示す四角の外枠はカメラの撮影範囲であり、枠内にある点線で示す円は撮影した基準ピン２４としている。なお、基準器位置測定センサ３２０は、１つの基準器に対し、複数回（例えば３回）撮影することで、確実にカメラの撮影範囲に基準ピン２４を収めるようにしてもよい。
【００４０】
撮影後の画像処理は以下の手順で行われる。
【００４１】
（１）撮影した画像を２値化処理し、基準ピン２４の輪郭のドットを抽出する。また、２値化処理では、円柱突起の灰色コンクリート表面と基準ピン２４の表面との光沢度の違い、色の違い等の条件を判断基準として用いる。
【００４２】
（２）Ｘ・Ｙに対し各ドット座標値の平均値を求め、基準ピン２４の中心座標とする。また中心座標の位置をカメラ中心からの変化量とする。
Ｘ０＝ｘ１＋ｘ２＋ｘ３・・・・／ドット数
Ｙ０＝ｙ１＋ｙ２＋ｙ３・・・・／ドット数
【００４３】
（３）基準ピン輪郭内のドット数を求める。
【００４４】
（４）基準高さ撮影時での基準ピン輪郭内ドット数と（３）ドット数とを比較して比率を求め、（２）で求めた変化量に加算し、基準ピンの測定高さ補正を行う。画像処理装置は、このようにして、受信した画像（位置情報）から、補正後の変化量を求め、データ収集装置３６０へ送信する。
【００４５】
＜変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂ＞
変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂは、それぞれ基準レール１０、対側レール３０までの距離を測定する（ｓ３）。例えば、変位センサは、特許文献２記載の通り狂い検出器と同等の構造を有する。
【００４６】
変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂは、それぞれ測定台車３１０の前後方向中央部に取り付けられ、変位センサ３４０Ａでは変位センサ３４０Ａ自身の取付位置と基準レール１０の軌間内側面（測定ローラ３４１Ａとの接触点）との変位量を測定する。
また、同様に、変位センサ３４０Ｂでは変位センサ３４０Ｂ自身の取付位置と対側レール１０の軌間内側面との変位量を測定する。
【００４７】
変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂは、同等の構造を有し、測定ローラ３４１Ａ及び３４１Ｂを図示しないスプリングにより、被測定レール（基準レール１０または対側レール３０）の軌間内側面に圧接し、差動トランスからなる偏位検出器の可動コアを、測定ローラ３４１Ａ及び３４１Ｂの動きに連動させ、可動コアの偏位を偏位検出器で測定し、各変位量を測定する。
【００４８】
＜距離センサ３５０＞
距離センサ３５０の具体的な構成は図示していないが、１組の走行車輪部に取り付けられる。距離センサに用いられる測定センサとしてはロータリーエンコーダが利用できる。このロータリーエンコーダを走行車輪軸と連結し、走行車輪と一緒にロータリーエンコーダを回転させることにより、一定間隔を走行する毎に一個ずつのパルスを発信させる。このパルスをデータ収集装置に入力することで、測定始点から各測定点までの距離を積算し、算出することができる。
【００４９】
＜データ収集装置３６０＞
画像処理で求めた変位量（ｃ）及び変位センサＡで求めた変位量（ａ）、変位センサＢで求めた変位量（ｂ）、基準器位置測定センサ３２０と変位センサ３４０Ａの取付位置の距離（ｌ１）、変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂの取付位置の距離（ｌ２）の各値を使用し、レール位置（基準器から各レールまでの距離）を求める（ｓ４）（図５（Ｂ）参照）。
【００５０】
基準レール１０と基準ピン２４との間隔Ｌは、Ｌ＝ａ＋ｌ１＋ｃとなる。また、軌間Ｇは、Ｇ＝ａ＋ｌ２＋ｂとなる。
以上の処理（ｓ１〜ｓ４）を測定終点まで繰り返す（ｓ５）。
【００５１】
表示・記憶装置３７０は、データ収集装置３６０を介して、基準器位置測定センサ３２０と、変位センサ３４０Ａ及び３４０Ｂと、距離センサ３６０の出力信号を受信し、各基準点における（基準器位置検出センサ３３０の検出信号を受信したときにおける）基準レールと基準ピンとの間隔、軌間、測定始点からの距離を記憶し、各値を画面上にまたはプリントアウトして表示する。
【００５２】
＜レール交換時のレール変位量測定方法＞
以下、図８を用いてレール位置測定装置３００を用いたレール交換前後のレールの位置の変位量を測定するレール変位量測定方法について説明する。
（１）事前測定：レール交換前にレール位置測定装置３００を用いて、事前測定を行い、基準器２０の基準ピン２４から各レール１０及び３０までの距離を求める（ｓ１１）。つまり、レール交換前に、基準器からレールまでの距離を測定し、測定結果を保存する。
【００５３】
（２）新レール設置時測定：レール位置測定装置３００を用いて、新レール設置時に測定（基準器２０の基準ピン２４から各新レール１０及び３０までの距離を測定）を行い（ｓ１２）、測定結果と事前測定値とを比較する（ｓ１３）。
このような方法により、レール交換前後のレール位置の変位量を容易、かつ、確実に取得することができ、容易に仕上がり確認を行うことができる。
【００５４】
（３）施工後測定：さらに、測定結果と事前測定値とを比較結果から軌道整備での調整量を算出し、この調整量に基づき、交換後のレール位置を調整する（ｓ１４）。さらに、レール位置測定装置３００を用いて、施行後測定（基準器２０の基準ピン２４から調整後の各レール１０及び３０までの距離を測定）を行い、測定結果と事前測定値とを比較することで、規定値内に仕上がっているかの仕上がり確認を行う（ｓ１５）。
このように、レール位置測定装置３００を用いれば、レール交換の前後において各測定を行い、各測定値を比較することで、交換前に対する交換後のレール位置を容易に確認できる。
【００５５】
＜通り整正作業＞
新幹線での軌道整備作業の一つに通り整正作業がある。この通り整正作業は高速軌道検測車（例えばＥａｓｔ  ｉ等）の定期検測または線形測量の結果において、通り変位が整備基準値を超えた箇所に対して実施される。なお、通り変位とは糸をレール内側面に張り、その中央部におけるレールと糸との間の水平距離のことである。糸の長さ（以下「弦長」という）は、例えば１０Ｍ、２０Ｍ、４０Ｍ等に設定することができ、各弦長の通り変位を１０Ｍ弦正矢、２０Ｍ弦正矢、４０Ｍ弦正矢等という。
【００５６】
また、この通り整正作業は、レール交換作業において、新レールへの交換後に行われる通り整正作業とほぼ等しい。このことから、レール位置測定装置３００を、レール交換作業と同様に作業時及び仕上がり確認における測定装置としても利用することができる。
【００５７】
なお、高速軌道検測車または線形測量のどちらの測定においても取得できるデータは同じであり、ここでは図９を用いて、レール位置測定装置３００及び高速軌道検測車の測定データを用いた通り整正作業について説明する。
【００５８】
高速軌道検測車では通り変位測定に対し、従来から用いられている１０Ｍ弦正矢に加え高速運転時の乗り心地と走行安全性に大きく影響する２０Ｍ弦正矢、４０Ｍ弦正矢の長波長変位測定も行うことができ、各測定弦長での測定値と整備基準値（指標）とを比較して評価し通り整正が必要な超過箇所を抽出する。
【００５９】
また抽出した超過箇所に対し、高速軌道検測車からは軌道整備に関するデータが取得できる。なお、軌道整備に関するデータとは、（ａ）施工前の基本線形変位、（ｂ）施工前の基本線形変位に対する移動量、（ｃ）基本線形変位推定値、（ｄ）各推定通り変位（１０Ｍ弦正矢、２０Ｍ弦正矢、４０Ｍ弦正矢）等である。なお、基本線形変位とは、本来レールがあるべき位置（以下、「基準位置」という）と、実際にレールがある位置（以下「実位置」という）との差である。施工前の基本線形変位に対する移動量とは、通り整正が必要な超過箇所を基準位置に近づけるためのレールの移動量である。基本線形変位推定値及び各推定通り変位とは、それぞれ施工前の基本線形変位に対する移動量を加味してレールを施工した場合に得られると推定される基本線形変位及び各通り変位である。
【００６０】
このデータをもとに以下のように通り整正作業が行われる。
（１）事前測定：レール位置測定装置３００を用いて、レール交換前に基準器からレールまでの距離を事前測定し保存する（ｓ２１）。
（２）推定距離の算出：事前測定値に施工前の基本線形変位に対する移動量を加算し、基準器からレールまでの施工後の距離（推定距離）を算出する（ｓ２２）。
（３）レール設置：施工前の基本線形変位に対する移動量を加味して新たなレールを設置する（通り整正作業）（ｓ２３）。
（４）実距離測定：レール位置測定装置３００を用いて、基準器からレールまでの通り整正作業後の距離（実距離）を測定する（ｓ２４）。
（５）各測定点の仕上がり確認：推定距離と実距離を比較し（例えば、推定距離と実距離の測定値差を求め）（ｓ２５）、各測定点の仕上がりを確認する。
（６）各通り変位の仕上がり確認：実距離を用いて各測定弦長（１０Ｍ、２０Ｍ、４０Ｍ等）に対する各通り変位（以下「実通り変位」という）を算出し、各測定弦長において高速軌道検測車で求めた推定通り変位と、レール位置測定装置３００で求めた実通り変位とを比較し（例えば、各測定弦長において推定通り変位と実通り変位の差を求め）（ｓ２６）、仕上がりを確認する。なお、通り変位とは糸をレール内側面に張り、その中央部におけるレールと糸との間の水平距離なので、各弦の両端及び中央部の３点の基準器からレールまでの実距離を用いて、各測定弦長における実通り変位を算出することができる。
【００６１】
＜効果＞
実作業においては、手測りで２０Ｍ弦、４０Ｍ弦の通り変位を正確に測定することは不可能であり、施工後の仕上がり検査（当日検査）における通り変位測定では１０Ｍ弦測定だけを行っていた。そのため、２０Ｍ弦、４０Ｍ弦の仕上がり確認は、施工後に測定した高速軌道検測車の定期検測結果を用いた引継検査によって行っていた。
【００６２】
本実施例のレール位置測定装置３００を利用すれば、高速軌道検測車の定期検測結果を待たずに、施工後の仕上がり検査（当日検査）において、１０Ｍ弦だけでなく２０Ｍ弦、４０Ｍ弦における実通り変位を用いて仕上がり確認を行うことができる。よって、当日検査から引継検査までの間も安全に高速運転に対応した長波長管理を行うことができる。
【００６３】
また、高速軌道検測車による２０Ｍ弦、４０Ｍ弦の通り変位の測定は、短い弦長で求めた正矢を足し合わせて求める（逓倍弦演算処理方法）。そのため、短い弦長の正矢を求める際に生じる小さな誤差が蓄積され、２０Ｍ弦長、４０Ｍ弦長の正矢には大きな誤差が含まれる可能性がある。一方、本実施例のレール位置測定装置３００による２０Ｍ弦、４０Ｍ弦の通り変位の測定は、各基準器からレールまでの実距離から求めるため、誤差の蓄積は生じない。よって、より信頼性の高い仕上がり確認を実施できる。
［変形例］
基準器位置検出センサ３３０は、必ずしも測定台車３１０の略中央部に取り付けられる必要はなく、スラブ板４０間の継目（溝部５０）を検出することができる位置であればよい。
【００６４】
また、必ずしも基準器位置検出センサ３３０を有さなくともよい。例えば、照明３２１を点灯し基準器位置測定センサ３２０で撮影画像を取得し続け、画像処理装置３２２に送信し続ける。画像処理装置３２２は、常に画像処理を行い、色彩等の違いから基準器２０の位置を検出する。例えば、溝部５０や基準ピン２４とコンクリートのスラブ板４０との色の違いから基準器２０を通過するタイミングを判定する。
【００６５】
なお、本実施例では、ロングレールのレール位置を測定しているが、その他のレール測定をしてもよい。
また、本実施例では、非特許文献２記載の変位センサを用いているが、他の従来技術を用いて、変位センサとレールの変位量を測定してもよい。
【００６６】
本実施例では、推定距離と実距離との比較による仕上がり確認（ｓ２５）と、推定通り変位と実通り変位との比較による仕上がり確認（ｓ２６）の２つの仕上がり確認を行っているが、何れか一方の仕上がり確認のみを行ってもよい。
レール位置測定装置３００の測定弦長は１０Ｍ弦、２０Ｍ弦、４０Ｍ弦に限定されるものではなく、基準器に対応する所望の弦長で実通り変位を算出することができる。その際、実距離に基づき実通り変位を算出するため、弦長の長さにかかわらず正確な値を算出することができる。
【実施例２】
【００６７】
＜レール位置測定装置を有する軌道検測装置４００＞
新幹線の各軌道整備では、作業終了時に行う当日検査として仕上がり検査項目が定められている。測定には主に軌道検測装置が利用されている。
【００６８】
レール位置測定装置を有する軌道検測装置４００の構成を図１０に、軌道検測装置４００の外観を図１１に示す。実施例１では、図１記載の軌道検測装置１００とは測定対象の異なるレール位置測定装置３００を提案したが、この２つの測定装置には、構成及び測定方法においての共通点が幾つかある。このことから、従来の軌道検測装置にレール位置測定装置の測定機能を付加して一体型とした軌道検測装置４００として提供することもできる。
【００６９】
軌道検測装置４００は、測定台車４１０及び測定台車上に搭載した測定部４０５、表示・記憶装置３７０、電源装置３８０が主な構成となっている。測定台車４１０は、非特許文献２記載と同様の構成である。
【００７０】
測定部４０５は、例えば、基準器位置測定センサ３２０、照明３２１、画像処理装置３２２、基準器位置検出センサ３３０、変位センサ（通りセンサ及び軌間センサ）３４０Ａ及び３４０Ｂ、距離センサ３５０、データ収集装置３６０に加え、非特許文献２記載の高低センサ１２０と水準センサ１４０を有する。なお、図１１においてデータ収集装置３６０を透過させて、その下に位置する基準位置測定センサ３２０、照明３２１、水準センサ１４０を表している。
【００７１】
＜高低センサ１２０及び水準センサ１４０＞
高低センサ１２０は、測定台車４１０の前後方向中央部の位置において高低基準ビーム１１３の側面に取り付けられている（詳細は、特許文献１及び特許文献２参照）。
【００７２】
例えば、高低センサ１２０は、引張コイルスプリング等を用いて、図示しない接触子を被測定レールに接触させ、被測定レールの踏頂面の上下方向の偏位に追従させている。さらに、差動トランスからなる偏位検出器の可動コアを、接触子と連動させ、被測定レールの上下方向の偏位を偏位検出器で測定し、出力する。
水準センサ１４０は、基準レール１０と対側レール３０の傾斜角を検出するものであり、汎用の傾斜計を用いることができる。
【００７３】
＜測定処理＞
測定は軌道検測装置の測定方法及び手順をベースとし、測定始点から定間隔測定を行う。また測定時において基準器位置検出センサの検出信号を受信した際に、その測定点のレール位置測定を行う。
【００７４】
つまり、変位センサ（通りセンサ及び軌間センサ）３４０Ａ及び３４０Ｂ、距離センサ３５０、高低センサ１２０と水準センサ１４０は、距離センサ３５０がパルスを発信するタイミングで、それぞれ各値を測定する。一方、基準器位置測定センサ３２０は、基準器位置検出センサ３３０から検出信号を受信すると、基準器２０を撮影し、撮影画像を位置情報として取得する。
【００７５】
表示・記憶装置３７０は、データ収集装置３６０を介して、各センサの測定値を受信し、一定間隔毎の通り（左右）、高低（左右）、軌間、水準、平面性を記憶し、各基準点におけるレールの位置を記憶し、各値を画面上にまたはプリントアウトして表示する。
【００７６】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１で得られる効果に加え、軌道検測装置と一体型とした場合には、測定台車構造がそのままレール位置測定用に利用できる他、使用センサにおいても軌道検測装置４００の距離センサ、通りセンサ、軌間センサがレール位置測定装置３００の距離センサ、２つの変位センサと共用することができ、製作コストも下がる。また一体型とすることで作業区間までの移動、作業効率の向上、測定操作にかかる人員の削減等の効果を奏する。
【符号の説明】
【００７７】
３００  レール位置測定装置
３０５、４０５  測定部
３１０、４１０  測定台車
３２０  基準器位置測定センサ
３２１  照明
３２２  画像処理装置
３３０  基準器位置検出センサ
３４０Ａ、３４０Ｂ  変位センサ
３５０  距離センサ
３６０  データ収集装置
３７０  表示・記憶装置
３８０  電源装置
４００  軌道検測装置
【図１】
0005442555.tif 000002
【図２】
0005442555.tif 000003
【図３】
0005442555.tif 000004
【図４】
0005442555.tif 000005
【図５】
0005442555.tif 000006
【図６】
0005442555.tif 000007
【図７】
0005442555.tif 000008
【図８】
0005442555.tif 000009
【図９】
0005442555.tif 000010
【図１０】
0005442555.tif 000011
【図１１】
0005442555.tif 000012