(57)【要約】      （修正有）【課題】軌道用ゲージと携帯情報端末機とからなる軌道測定解析装置を提供する。【解決手段】軌道用ゲージで測定した、軌間、水準、平面性の値を、近距離無線通信プロトコルで軌道解析表示用の携帯情報端末機器へ無線送信し、軌道に沿った連続的に変化する画像として表示する。軌道用ゲージと、軌道解析表示部とを分離し、軌道用ゲージの重量の増加を避け検測作業性の悪化を回避し、また、衝撃や振動に弱いデータ解析表示部の損傷を回避する。軌間、水準、平面性の軌道用ゲージ測定データを、保線現場で、測定と同時に軌道解析表示用の携帯情報端末機器に、画像として、同一画面上で正常時の値と比較表示できるようし、視覚的に確認しながら保線作業を実施でき、保線作業の精度向上と効率改善ができる。また、軌道測定値の異常の発生と異常状態を、音声と視覚とで確認でき、より確実に保線作業を実施できるようになる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道用ゲージと、当該軌道用ゲージと無線でデータの送受信ができ、軌道用ゲージの測定データを保存解析し、解析結果を画像表示できる携帯情報端末機、とからなる軌道測定解析装置。
【請求項２】
軌道測定データを軌道に沿った連続的に変化する画像として表示し、また、過去の測定データと同一画面上で比較表示できる、携帯情報端末機器を備えた請求項１の軌道測定解析装置。
【請求項３】
軌道用ゲージと携帯情報端末機器との間のデータ送受信を、Ｂｌｕｅ  Ｔｏｏｔｈ（国際規格ＩＥＥＥ８０２．１５．１）で無線通信できる、請求項１の軌道測定解析装置。
【請求項４】
軌道用ゲージで測定し携帯情報端末機へ無線通信し解析表示する測定データが、軌道の軌間、水準、表面性、バックゲージである請求項１の軌道測定解析装置。
【請求項５】
軌道用ゲージの測定値が管理基準をはずれた場合には、警告音を発すると共に、携帯情報端末機器の画像が警告色で表示される、請求項１の軌道測定解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、軌間、水準、平面性等を測定解析する鉄道用軌道測定解析装置に関し、軌間ゲージで測定したデータを付帯する携帯情報端末機器に無線通信し、データを解析し、視覚的に認識できるように画像表示し、保守作業を容易に正確に早く実施するための鉄道用軌道測定解析装置に関する。
【背景技術】
【背景技術】
【０００２】軌道は車両の重量を支持し、車両走行の案内路という重要な役割を果たしている。最初は滑らかに敷設されていた軌道も、列車が繰り返して通過する中に次第に変形し、「軌道狂い」が発生する。この軌道狂いが大きくなると列車の乗り心地は悪化し、更にこれが著しく大きくなると脱線事故を起こす恐れも生じる。乗り心地の良好な状態に軌道を保守管理するには、軌道の状態を的確に把握し、軌道整備が不良な箇所は機を失することなく整備或は改良する必要がある。軌道狂いはその状態により種類が定義されており、この軌道狂いの定義に従って検測および軌道整備が行われている。【０００３】一般軌道の場合、通り狂い、高低狂い、軌間狂い、水準狂い、平面性狂いの５種類が軌道狂いとして定義されており、これらの狂いの測定間隔は５メーター（Ｍ）を規準としている。なお、この軌道狂いの内で、平面性狂いは５Ｍ間を隔てた２点間の水準狂いの代数差としている。分岐器区間においては、この５種類の軌道狂い項目の他にバックゲージが測定項目として追加される。軌道狂いを測定する方法には、高速軌道検測車による方法、可搬式軌道検測装置による方法、手検測による方法がある。高速軌道検測車および可搬式軌道検測装置は、軌道上を走行させるところから運行計画を設定する必要があり、その使用に制約がある。検測車および検測装置は、その運行、運搬、取り扱い操作に多くの人員を必要とし、鉄道の本線および副本線の如き或る程度長区間の測定範囲の定期的な軌道検測を実施するに主として使用される。小範囲の測定区間に対する定期的な軌道検測、或は日々実施される軌道整備作業後の仕上がり検査においては、殆どが手検測に頼っているのが現状である。【０００４】軌道狂いを手検測で行う場合、測定器として「軌道用標準ゲージ」が使用される。この軌道用標準ゲージはＪＩＳ１５０７で規定されている。図１を参照してこの軌道用標準ゲージを説明する。測定機主体部１０１、水準狂いを測定する水準測定部１０５、軌道測定間隔である軌間を規定する固定爪１０２および可動爪１０３、目盛板より成る軌間バックゲージ測定部１０６により構成される。これにより、水準狂い、軌間狂い、バックゲージの測定を実施することができる。平面性狂いは、特定点の水準値とこの点に隣接する測定点の水準値に基づいて、計算で求められる。【０００５】図２を参照して平面性狂いを説明する。平面性狂いは軌道の平面に対する捩れの状態を表わし、一定距離間の水準狂いの変化量で表わされる。鉄道車両は、一般に、車体或は台車に複数の車軸が固定されており、平面性狂いが大きくなると輪重抜けが起き易くなる。即ち、車輪を介して軌条に加わる荷重の一部が減少するので、平面性狂いは走行安全性の観点から重要な軌道狂い管理項目の一つとされている。図２において、最初の測点の左測の軌条は水準面にあり、右側の軌条は水準面から＋ｘの位置にある。隣接する次の測点の左測の軌条は水準面から−ｙの位置にあり、右側の軌条は水準面にある。ここで、平面性狂い＝＋ｘ−（−ｙ）の式により計算で求められる。【０００６】以上のＪＩＳ１５０７の軌道用標準ゲージは目盛板を有する読み取り方式の測定器であり、測定は目視により行なわれる。この読み取り方式の軌道用標準ゲージの場合、測定と記録の双方を人手により行うので作業効率が悪く、誤読、誤記入その他の人為的誤差の発生にも考慮する必要がある。そして、平面性狂いの算出において、プラスマイナス符号を含む計算の間違いを起こし易く、測定結果を出すまでに時間も要する。【０００７】この様な事情から、手検測による軌道狂いの測定において、先の軌道用標準ゲージに代わる人為的誤差の発生の恐れのない、能率的な測定を実施することができる測定器を早期に開発することが要請されていた。これら課題を解決するため、下記先行技術文献の発明がなされ、発明に即した商品も販売されている。図１は、先行技術文献による、軌道用ゲージの概念図を示したものである。本先行技術文献による発明では、軌道狂いを手検測で実施するに際して、取り扱いが容易な自動測定を実施することができ、自動的に平面性狂いの演算処理をも実施することができ、上述の問題を解消した平面性測定機能付軌道用標準ゲージが提供されている。平面性狂いは、或る測定点の受信データと隣接する次の受信データを使用して算出され、記憶すると共に表示器に表示する。そして、軌道狂いの管理値を、操作スイッチを介して管理値格納部に格納しておき、測定時に測定値と管理値とを比較し、測定値が管理値を超えた場合に警報ランプおよびブザーより成る警報部を動作させる。その他、記憶された測定データは操作スイッチにより外部に出力することができる。これをプリンターに出力することにより測定データを印字させ、パソコンに出力してデータ処理および整理に利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４８１９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】  しかしながら当該先行特許文献１の技術によれば、本来軌間や水準、平面性は軌道に沿って連続的に変化するデータでありながら、測定点ごとに測定結果をスポットデータとして数値表示できるのみである。軌道に沿った軌間や水準、平面性の変化の様子は、軌道用ゲージとパソコンを結線しデータを外部に出力し作図をして、あるいは計測データを持ち帰り、パソコンで作図をして初めて把握できることになる。また軌道用ゲージとパソコンを結線したまま軌道の測定を実施するのは作業性からみて、極めて困難であり、測定と同時に結果を逐次画像表示して作業を進めることはできない。また、先行特許文献１の技術によれば、測定した値が管理値を超え異常が有った場合には、ブザー等で警告を発するようになっているが、測定結果がスポットの数値で表示されるだけであるため、異常が軌道に沿って連続的にどのような傾向で発生しているのか視覚的に把握ができず、必然的に保線作業もスポット的にならざるを得ない。【０００９】  さらに、正常な時の軌道の状態から現在どれだけ変位しているか比較表示することや、補修作業の結果軌道がどれだけ正常値へ近づいたか視覚的に確認しながら作業することも出来ないため、相変わらず多くの保線作業は勘と経験に頼らざるをえず、作業に長い時間を要し、保線作業の精度も低かった。
仮に測定データの処理と表示を既存の軌道用ゲージ上できるようにしようとすると、データ処理部の記憶と演算機能を大幅に向上させ、画像表示するため表示部と操作部を搭載する必要があり、形状が大きくなることは避けられず、装置全体の重量が増え、軌道用ゲージを使った手検測作業性は極端に悪化する。また、保線作業の多くは、列車走行が終了し再開するまでの夜間の限られた時間内に屋外という大変厳しい作業環境で実施されるため、軌道用ゲージには転倒や打撃など不測の強い外力が作用することは避けがたい。強い打撃や衝撃に弱いデータ処理部や画像表示部を軌道用ゲージに搭載した場合は、これら厳しい保線作業には耐えられないと予想される。
そこで、本発明では、軌間、水準、平面性等の軌道狂いを、本来の軌道に沿って連続して変化する値として画像表示し、また軌道用ゲージの作業性を悪化させることなく測定ができる、軌道測定解析装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  以上の課題を解決するために、第一の発明によれば、互いに分離した手検測に使用する軌道用ゲージと、測定データを解析し画像表示する携帯情報端末機器とからなり、相互に無線で測定データを送受信できるようにすることで、手検測機器である軌道用ゲージの表示部のサイズを現状品と同等に抑え、重量の増加を避けて検測作業性の悪化を回避し、かつ軌道用ゲージによる測定データである、軌間、水準、平面性、等の軌道狂いを解析計算し軌道に沿った連続的に変化する画像として表示することができるようになる。また、衝撃や振動に弱いデータ解析表示部を、手検測機の軌道用ゲージと切り離すことにより、検測作業や保管時における軌道用ゲージの転倒落下など不測の事態によるデータ解析表示部の損傷を回避できる。さらに、軌道用ゲージと携帯情報端末機器とを無線で接続することにより、軌道用ゲージの手検測作業性の悪化も回避できる。
作業終了後は、データが蓄積された携帯情報端末機器のみがあれば、直ちに軌道状態の解析や、結果のプリントアウトが可能となる。【００１１】  第二の発明によれば、過去の例えば正常時の軌間、水準、平面性の値と、正常値から変位した保線作業実施時のこれらの値とを同一画面上で比較表示できるようになり、正常な軌道の状態から悪化した様子を画像として確認し、さらに保線作業を実施した結果正常値に近づいた様子を画像で確認しながら、保線作業ができるようになる。【００１２】  第三の発明によれば、軌道用ゲージと携帯情報端末機器との間のデータ送受信を、世界標準の近距離無線通信プロトコルのＢｌｕｅ  Ｔｏｏｔｈ（国際規格ＩＥＥＥ８０２．１５．１）で無線通信できるようにすることで、軌道測定解析装置の開発コストが低減でき、また同じ規格の他の機器とのデータの送受信も可能となる。【００１３】  第四の発明によれば、軌間、水準、平面性が、携帯情報端末機器で軌道に沿った連続的に変化する画像として解析表示できるようになり、視覚的に確認しながら保線作業を実施することができるようになる。【００１４】  第五の発明によれば、軌道測定値の異常の発生と異常の状態を、音声と画像とで確認できるように、より確実に効率よく保線作業を実施できるようになる。
【発明の効果】
【００１５】  以上、第一から第五までの発明により、軌道の状態を画像として視覚的に把握し、また軌道の状態を正常な時と比較しながら保線作業を実施することができるようになり、特に、高精度の軌道の維持管理が要求される、高速鉄道用軌道の保線作業に適した、軌道測定解析装置を実現できる。また、衝撃や振動などの外乱に弱い測定データ処理部や画像表示画面が、比較的乱暴に取り扱われる恐れのある軌道ゲージと分離されているため、軌道測定解析装置として、全体の堅牢性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】先行技術文献による軌道用標準ゲージの例。
【図２】平面性狂いを説明する図。
【図３】本発明による軌道測定解析装置のブロック図である。
【図４】本発明による軌道測定解析装置によるデータ処理フロー図である。
【図５】本発明による軌道測定解析装置のシステム構成の例示写真１
【図６】本発明による軌道測定解析装置のシステム構成の例示写真２
【図７】本発明による携帯情報端末機に、一例として水準を縦軸に、軌道の位置を横軸にとり、水準の変化を画像表示したもの。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  この発明の実施形態を、図３、図４、図５、図６、図７を使って説明する。図３は、本発明による、軌道測定解析装置のブロック図である。軌間狂いは、軌間ゲージで測定され、コントロール基板へ送られる。水準は、傾斜センサーで軌道用ゲージの傾斜角度が測定され、センサー基板で傾斜角度から水準が計算されコントロール基板へ送られる。コントロール基板では、軌間及び水準のデータを、軌道用ゲージ付帯の表示器へ信号伝送され表示される。一方、軌間及び水準のデータは、Ｂｌｕｅ  Ｔｏｏｔｈ通信基板を介して、高速無線通信で、外部のタブレット等の携帯端末機器へ送信される。タブレット等の携帯端末機器では、専用のプログラムでデータ処理され、水準や軌間は、軌道の長手方向に沿った折れ線グラフとして画像表示される。また、平面性狂いは、水準の測定データから定義に従い組込まれた計算処理ソフトで求められ、水準や軌間と同様に折れ線グラフとして表示される。別にタブレット等の携帯端末機器には、計測の対象となっている軌道の過去の例えば正常な状態のデータ（データ０１、０２、０３・・・）がメモリーに格納されており、必要に応じて呼び出し単独で表示し、あるいは、計測中の測定データと同一画面で比較表示することができる。なお、測定結果は、携帯端末機器のメモリーに自動的に格納され、任意に取り出すことができる。
【００１８】図４に、測定データの処理フローを示した。（１）には水準の測定データ処理フローを示した。傾斜センサーで測定された軌道用ゲージの傾きの角度データは、温度補正され、コントロール基板へと送信される。また（２）は、コントロール基板のデータ処理フロー図を示したものである。軌間ゲージ、傾斜センサーの測定結果を受信し、軌道用ゲージ本体付帯の表示器に、数字データとして表示される。同時に、Ｂｌｕｅ  Ｔｏｏｔｈ搭載の機器が受信状態にあれば、軌間ゲージ、傾斜センサーの測定データが無線通信される。
【００１９】図５には、本発明による軌道測定解析装置のシステム構成の一例の写真を示した。表示コントロール基板には、ケーブルにより▲１▼軌道用ゲージ本体スイッチパネル、▲２▼軌間ゲージ、▲３▼センサー基板を介して傾斜センサーが、それぞれ接続される。また、表示コントロール基板には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ基板ならびに軌道用ゲージ本体表示器の搭載ポートがある。
【００２０】図６には、本発明による軌道測定解析装置のシステム構成の例で、図５に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ基板ならびに軌道用ゲージ本体表示器を搭載し、携帯情報端末機器へ信号を送信した状態の例を示した。
図５、図６から分かるように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ基板は着脱が容易にできるようになっており、顧客の要望に応じて、Ｂｌｕｅ  Ｔｏｏｔｈを搭載しない、既存の軌道用ゲージ仕様にも対応することができる。
【００２１】  図７は、Ｂｌｕｅ  Ｔｏｏｔｈ受信機搭載の、タブレット等の携帯情報端末機に、軌道用ゲージから送信された測定結果を表示し例である。本タブレット等の携帯情報端末機には、専用のデータ処理ソフトが組み込まれており、水準の値から直ちに平面性狂いが計算される。画面の例では、水準、軌間、平面性狂いの結果が、測点ごとに数値表示され、また、水準の値が、グラフ表示されている。グラフの横軸は軌道の長手方向の位置を示し、縦軸は水準の基準に対する増減値である。水準の変化の様子が視覚的に直観的に把握できるようになった。画面表示を切り替えることにより、軌間、水準、平面狂い等を単独で表示したり、重ねて表示したり、過去の正常な時の値と比較表示することもできる。
また、表示画面上では、異常値は赤字等で、またグラフ上では、異常区間は赤線等で、警報表示することで、視覚的に識別できるようにした。さらに、先行技術でも取り入れられているが、異常値が検出された場合には、音声でも警報を発するようにした。
【符号の説明】
【００２２】１００    測定部パネルケース
１０１    測定機の主体部
１０２    軌間測定用固定爪
１０３    軌間測定用稼働爪
１０４Ａ  軌道当たり面
１０４Ｂ  軌道当たり面
１０５    水準狂い検出用傾斜センサー
１０６    軌間狂いバックゲージ検出器
１０７    可動爪１０３スライド金具
１０８    可働爪１０３とバックゲージ検出器１０６連結棒
１０９    軌間狂い測定とバックゲージ測定切替スイッチ
１１１    軌間狂いバックゲー表示器
１１２    水準狂い表示器
１１３    外部表示器接続コネクター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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