(57)【要約】【課題】線路の検査をより効率的に行うことが可能な線路検査装置を提供する。【解決手段】実施形態による線路検査装置は、営業運転を行う列車に設けられる。この線路検査装置は、複数のカメラと、検出部と、を備える。複数のカメラは、列車が走行する線路を複数方向から撮像可能に構成されている。検出部は、複数のカメラによって同時に撮像された複数の画像に基づいて、線路の異常を検出する。【選択図】図２
2019084955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
営業運転を行う列車に設けられる線路検査装置であって、
前記列車が走行する線路を複数方向から撮像可能な複数のカメラと、
前記複数のカメラによって同時に撮像された複数の画像に基づいて、前記線路の異常を検出する検出部と、
を備える、線路検査装置。
【請求項２】
前記異常は、前記線路の高低、通り、水準、軌間、または平面性の狂いを含み、
前記検出部は、前記複数の画像と、前記複数のカメラの視差と、に基づいて、前記狂いを検出する、
請求項１に記載の線路検査装置。
【請求項３】
前記複数のカメラは、前記列車の先頭車両および後尾車両の両方に設けられる、
請求項１または２に記載の線路検査装置。
【請求項４】
前記検出部は、
前記複数の画像と、前記複数のカメラの視差と、に基づいて、前記線路の異常に対応した情報を算出する算出部と、
前記算出部による算出結果と、所定の点検基準と、を比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいて、前記異常の有無を判定する判定部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の線路検査装置。
【請求項５】
前記複数のカメラは、前記複数の画像に、当該複数の画像の撮像場所を示す位置情報を含めることが可能なように構成されており、
前記比較部は、前記所定の点検基準として、前記複数のカメラが過去に撮像した複数の過去画像のうち、比較対象と同一の位置情報を含む過去画像に基づいた情報を用いる、
請求項４に記載の線路検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、線路検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線路のレールまでの距離を測定する距離センサなどを用いて、線路に異常（保線作業が必要な箇所）が存在するか否かを検査する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２４０２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の技術では、通常の列車の営業運転が終了した後（たとえば夜間など）に、線路に異常が存在するか否かを検査するための専用の検査車両を走行させることで、異常の有無を検査することが一般的であった。したがって、たとえば地方の鉄道で用いられる線路など、駅間の距離が比較的長い線路では、効率的に線路の検査を行うことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態による線路検査装置は、営業運転を行う列車に設けられる。この線路検査装置は、複数のカメラと、検出部と、を備える。複数のカメラは、列車が走行する線路を複数方向から撮像可能に構成されている。検出部は、複数のカメラによって同時に撮像された複数の画像に基づいて、線路の異常を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態による線路検査装置が設けられる列車の概略的構成を示した例示的な図である。
【図２】図２は、実施形態による線路検査装置の具体的構成を示した例示的なブロック図である。
【図３】図３は、実施形態において検出されうる線路の高低狂いを説明するための概略図である。
【図４】図４は、実施形態において検出されうる線路の通り狂いを説明するための概略図である。
【図５】図５は、実施形態において検出されうる線路の水準狂いを説明するための概略図である。
【図６】図６は、実施形態において検出されうる線路の軌間狂いを説明するための概略図である。
【図７】図７は、実施形態において検出されうる線路の平面性狂いを説明するための概略図である。
【図８】図８は、実施形態による線路検査装置が実行する一連の処理を示した例示的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。
【０００８】
まず、実施形態の構成について説明する。
【０００９】
図１は、実施形態による線路検査装置１００の概略的構成を示した例示的な図である。線路検査装置１００とは、線路Ｒに異常（保線作業が必要な箇所、詳細は後述する）が存在するか否かを検査するための装置である。
【００１０】
図１に示されるように、線路検査装置１００は、複数のカメラ１０１と、検出部１０２と、を備える。複数のカメラ１０１は、列車１０が走行する線路Ｒを複数方向から撮像可能に構成されている。また、検出部１０２は、以下で説明する構成により、複数のカメラ１０１によって同時に撮像された複数の画像に基づいて、線路Ｒの異常を検出するように構成されている。なお、図１には、カメラ１０１の個数が２個であるいわゆるステレオカメラが例示されているが、実施形態では、カメラ１０１の個数が３個以上であってもよい。
【００１１】
ここで、従来では、通常の列車の営業運転が終了した後（たとえば夜間など）に、線路に異常が存在するか否かを検査するための専用の検査車両を走行させることで、異常の有無を検査することが一般的であった。したがって、たとえば地方の鉄道で用いられる線路など、駅間の距離が比較的長い線路では、効率的に線路の検査を行うことが困難であった。
【００１２】
そこで、実施形態では、線路検査装置１００を、営業運転を行うことが可能な列車１０を構成する複数の車両１１の両端、すなわち先頭車両１１Ａおよび後尾車両１１Ｂの両方に設けることで、営業運転の時間を利用して効率的に線路Ｒの検査を行うことを可能にした。つまり、実施形態では、営業運転中は、先頭車両１１Ａの線路検査装置１００の複数のカメラ１０１を、安全走行のための通常の前方監視カメラとして使用し、後尾車両１１Ｂの線路検査装置１００に、線路Ｒの検査を行わせることで、営業運転の時間を利用した効率的な線路Ｒの検査を実現することにした。なお、図１の例では、列車１０の進行方向が矢印Ｄ１であるものとして、先頭車両１１Ａおよび後尾車両１１Ｂが定義されている。しかしながら、列車１００の進行方向が矢印Ｄ１とは反対方向である場合、先頭車両１１Ａおよび後尾車両１１Ｂの位置関係は、図１に示される例とは逆に定義される。
【００１３】
図２は、実施形態による線路検査装置１００の具体的構成を示した例示的なブロック図である。図２に示されるように、実施形態による線路検査装置１００の検出部１０２は、画像取得部１０３と、算出部１０４と、比較判定部１０５と、記憶部１０６と、判定部１０７と、を備える。
【００１４】
画像取得部１０３は、複数のカメラ１０１が撮像した画像を取得する。算出部１０４は、画像取得部１０３が取得した画像に基づいて、線路Ｒの異常に対応した情報を算出する。
【００１５】
ここで、線路Ｒの異常としては、線路Ｒの高低、通り、水準、軌間、または平面性の狂いが考えられる。以下では、これら５種類の異常（狂い、歪み）につき、図面を参照してより具体的に説明する。
【００１６】
（１）高低狂い
図３は、実施形態において検出されうる線路Ｒの高低狂いを説明するための概略図である。高低狂いは、たとえば、線路Ｒを構成するレールの凹凸であって、レールの設置面と交差する方向（たとえば鉛直方向）の凹凸として定義される。したがって、図３の例では、レール３０１に存在している凹み３０２の、鉛直方向Ｚの深さ３０３が、高低狂いに相当する。
【００１７】
（２）通り狂い
図４は、実施形態において検出されうる線路Ｒの通り狂いを説明するための概略図である。通り狂いは、たとえば、線路Ｒを構成するレールの凹凸であって、レールの設置面内で当該レールと交差する方向（たとえば水平方向でかつレールと直交する方向）の凹凸として定義される。したがって、図４の例では、レール４０１に存在している凹み４０２の、レール４０１と直交する方向Ｘに沿った深さ４０３が、通り狂いに相当する。
【００１８】
（３）水準狂い
図５は、実施形態において検出されうる線路Ｒの水準狂いを説明するための概略図である。水準狂いは、たとえば、線路Ｒを構成する一対のレールの水準面（たとえば水平面）に対する高さの差として定義される。したがって、図５の例では、一対のレール５０１の、水平面Ｐに対する鉛直方向Ｚに沿った高さの差５０２が、水準狂いに相当する。
【００１９】
（４）軌間狂い
図６は、実施形態において検出されうる線路Ｒの軌間狂いを説明するための概略図である。軌間狂いは、たとえば、線路Ｒを構成する一対のレールの間隔の基準値（たとえば設計で決められた寸法）に対する狂いとして定義される。したがって、図６の例では、一対のレール６０１における歪んだ部分６０２の間の間隔６０３と、歪んでいない部分６０４の間の間隔６０５との、レール６０１と直交する方向に沿った寸法の差６０６が、水準狂いに相当する。
【００２０】
（５）平面性狂い
図７は、実施形態において検出されうる線路Ｒの平面性狂いを説明するための概略図である。平面性狂いとは、たとえば、線路Ｒ上のある位置で算出された水準狂いと、当該ある位置とは異なる別の位置で算出された水準狂いと、の差として定義される。図７の例では、線路Ｒ上のある位置７０１において、線路Ｒを構成する一対のレールが水平面内で同一の水準となっているが、位置７０１とは別の位置７０２において、一対のレールのうちの一方が、他方に比べて鉛直方向Ｚに沿って歪んでいる。したがって、図７の例では、位置７０１で算出された水準狂いと、位置７０２で算出された水準狂いと、の差７０３が、平面性狂いに相当する。
【００２１】
図２に戻り、算出部１０４は、画像取得部１０３が取得した画像と、複数のカメラ１０１の視差と、に基づいて、線路Ｒの異常に対応した情報として、上述した高低狂い、通り狂い、水準狂い、軌間狂い、および平面性狂いの値を算出する。そして、比較部１０５は、算出部１０４による演算結果と、記憶部１０６に記憶された所定の点検基準と、を比較する。
【００２２】
記憶部１０６に記憶される点検基準としては、たとえば、算出部１０４による演算結果が異常であるか否か、すなわち算出部１０４により算出された狂いが保線作業を要する程大きい狂いであるか否かを判定する指標として予め設定された閾値が考えられる。これにより、判定部１０７は、比較部１０５の比較結果に応じて、線路Ｒに、保線作業を要する程の異常が存在するか否かを判定する。
【００２３】
なお、実施形態では、記憶部１０６に記憶される点検基準が、予め設定された閾値でなくてもよい。たとえば、実施形態では、複数のカメラ１０１が、撮像画像に撮像場所を示す位置情報を含めることが可能なように構成されている場合、点検基準として、複数のカメラ１０１が過去に撮像した複数の過去画像のうち、比較対象と同一の位置情報を含む過去画像に基づいた情報を用いてもよい。過去画像に基づいて情報とは、たとえば、過去画像の高低狂い、通り狂い、水準狂い、軌間狂い、または平面性狂いを示す値である。このように構成すれば、線路Ｒの状況が過去に対してどの程度変化したかを容易に特定することができるので、より効果的に異常判定を行うことができる。また、撮像画像が位置情報を含んでいる場合、当該位置情報に基づいて、保線作業が必要な箇所を容易に特定することができる。
【００２４】
次に、実施形態の動作について説明する。
【００２５】
図８は、実施形態による線路検査装置１００が実行する一連の処理を示した例示的なフローチャートである。
【００２６】
図８に示されるように、実施形態では、まず、Ｓ１において、複数のカメラ１０１は、それぞれ、複数の画像を同時に撮像する。
【００２７】
そして、Ｓ２において、検出部１０２の画像取得部１０３は、Ｓ１で撮像された画像（複数の画像）を取得する。
【００２８】
そして、Ｓ３において、検出部１０２の算出部１０４は、Ｓ２で取得された複数の画像と、複数のカメラ１０１の視差と、に基づいて、線路Ｒの異常に対応した情報を算出する。ここで、異常に対応した情報とは、高低狂い、通り狂い、水準狂い、軌間狂い、または平面性狂いを示す値である。
【００２９】
そして、Ｓ４において、検出部１０２の比較部１０５は、Ｓ３での算出結果を、記憶部１０６に記憶された点検基準と比較する。点検基準とは、たとえば、予め設定された閾値である。なお、実施形態では、前述したように、複数のカメラ１０１が撮像画像に位置情報を含めることが可能なように構成されている場合、点検基準として、複数のカメラ１０１が過去に撮像した過去画像のうち、比較対象と同一の位置情報を含む過去画像に基づいた情報を用いることも可能である。
【００３０】
そして、Ｓ５において、検出部１０２の判定部１０７は、Ｓ４での比較結果に基づき、線路Ｒの異常の有無を判定する。そして、処理が終了する。
【００３１】
以上説明したように、実施形態では、線路検査装置１００が営業運転を行う通常の列車１０に設けられるので、営業運転の時間を利用して、線路Ｒの検査をより効率的に行うことができる。また、実施形態では、線路Ｒの検査に複数のカメラ１０１が同時に撮像した複数の画像が用いられるので、画像処理の技術を利用して、より容易に線路Ｒの異常を検出することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  列車
１１Ａ  先頭車両
１１Ｂ  後尾車両
１００  線路検査装置
１０１  カメラ
１０２  検出部
１０４  算出部
１０５  比較部
１０７  判定部
【図１】
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【図２】
2019084955.tif 000004
【図３】
2019084955.tif 000005
【図４】
2019084955.tif 000006
【図５】
2019084955.tif 000007
【図６】
2019084955.tif 000008
【図７】
2019084955.tif 000009
【図８】
2019084955.tif 000010