(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道線路のレール上を転動自在の車輪を備えた台車と、
基準位置からの位置データを得るために前記台車の車軸に連動するロータリーエンコーダと、
前記台車上に搭載され、鉄道線路の周辺をレーザ光でスキャンしレーザ光が照射された対象物の距離及び角度を測定する測域センサと、
前記ロータリーエンコーダによる位置データ及びこれに対応する前記測域センサによる測定データに基づいて、前記対象物の位置を演算処理し、列車運行の安全を確保する建築限界を逸脱する対象物を抽出し、この対象物の測定データから架空電車線及びその周辺金具類に相当する測定データを除外し、列車運行上の支障物を特定する制御装置とを具備することを特徴とする鉄道線路の支障物検出装置。
【請求項２】
前記制御装置により特定された建築限界を逸脱する対象物の建築限界からの水平方向及び垂直方向の侵入量を測定するレーザ距離計を具備することを特徴とする請求項1に記載の鉄道線路の支障物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道線路の周辺の構築物等が建築限界を越えた列車運行上の支障物を検出し特定する支障物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」において、車両運行の安全を阻害する恐れのある建造物等を設けないこととする範囲を建築限界として規定しているが、昨今鉄道業界において、車体と支障物の接触事例が多数報告されている。鉄道線路の周辺の新規構築物の設計時には建築限界に対する厳格な精査が行われるが、後発的に繰り返される線路緒元（曲線半径など）の僅少変更に伴う周辺既設物への累積的接近が原因の一つにある。このような既設構築物による建築限界を逸脱した支障物は認識し難いにも関わらず、大きな事故につながる危険があり、簡易に特定できる検出手段が望まれる。
【０００３】
従来、特許文献１に記載の位置測定車両は、軌道上を走行する車両と、車両に搭載されて対象物の対物位置を測定する対象物位置測定手段と、車両に搭載され該車両の軌道上を移動した走行位置を測定する車両位置測定手段と、対象物の対物位置情報と車両の走行位置情報とを関連付けた対象物所在情報を記録する記録手段とを備え、対象物の対物位置を測定すると共に、車両の走行位置を測定し、これらの情報を関連付けて対象物の所在を示す対象物所在情報を記録することにより、周辺構造物の経年による変位、トンネル内壁面のひび割れ、剥離剥落などの変形を検出するものである。
【０００４】
また、非特許文献１には、鉄道軌道上を走行可能な軌陸兼用車に、進行方向と直交するシート状のレーザ光を放射するレーザユニットと、レーザ光の照射対象物に生じる光切断線を異なる位置から撮像する複数のＣＣＤカメラユニットと、画像解析により軌道間中心点から対象物までの距離を測定し、軌陸兼用車の進行に沿ってレーザ光の切断形状を連続的に取得する画像プロセッサとを搭載した装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６１９０６１号公報
【非特許文献１】電気学会論文Ｃ、１１３巻１２号特集解説「ＩＩ．鉄道の軌道周辺障害物の走行検出」後藤裕一郎，丹間泰郎共著
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の装置のうち前者においては、対象物位置測定手段である走査型レーザ測定距離計が車両の進行方向を軸心として３６０度正逆転してレーザを走査するため、トロリ線、補助ちょう架線、ちょう架線、ハンガ、ドロッパ、曲線引き金具、振れ止め装置等の架空電車線及びその周辺金具類をも対象物として捉えてしまい、支障物との識別作業を必要とし、現実的には現場での目視確認に頼らざるを得ない。
後者においては、対象物上に現れる光切断線を複数のＣＣＤカメラユニットで捉え、その画像解析を行うため、装置が大掛かりとなり複雑で、装置の小型化、製作コストの低廉化を妨げる。
そこで本発明は、建築限界を逸脱した支障物のみを確実に特定でき、かつ簡易な構成で安価な鉄道線路の支障物検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の装置は、鉄道線路のレールＲ，Ｒ上を転動自在の車輪２ａを備えた台車２に、車軸に連動して基準位置からの位置データを得るロータリーエンコーダ４を設ける。鉄道線路の周辺をレーザ光Ｌ１でスキャンしレーザ光Ｌ１が照射された対象物Ｏ１，Ｏ２の距離及び角度を測定する測域センサ３を台車２上に搭載する。ロータリーエンコーダ４による位置データ及びこれに対応する測域センサ３による測定データに基づいて、対象物Ｏ１，Ｏ２の位置を演算処理し、列車運行の安全を確保する建築限界Ｂを逸脱する対象物Ｏ２を抽出し、この対象物Ｏ２の測定データと同時に得られている架空電車線及びその周辺金具類に相当する測定データを除外して列車運行上の支障物Ｏ２のみを特定する制御装置５を台車２上に搭載する。
また、制御装置５により特定された支障物Ｏ２の建築限界Ｂからの水平方向及び垂直方向の侵入量を測定するレーザ距離計６を台車２上に搭載する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、レーザ光が照射された対象物から架空電車線及びその周辺金具類を除外するので、列車運行上の支障物のみを特定することができ、対応作業の容易化、効率化、迅速化を図ることができる。また、比較的簡易な構成により小型化でき、安価に提供できるし、運搬、使用等に取り扱い易いという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る鉄道線路の支障物検出装置の概略的正面図である。
【図２】測定過程の処理を示すフローチャートである。
【図３】架空電車線及びその周辺金具類に関する測定データの識別過程の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して本発明の実施の一形態を説明する。
図１において、支障物検出装置１は、鉄道線路のレールＲ上を移動可能な手押し式の台車２と、台車２上に固定され、レーザ光Ｌを照射し走査して、照射対象物の距離及び照射角を測定できる測域センサ３と、基準位置からの距離データを得るために台車２の車軸２ａに連動するロータリーエンコーダ４と、台車２上に固定され、照射対象の位置を演算処理等する制御装置５と、制御装置５により特定された建築限界Ｂを逸脱する対象物の建築限界Ｂからの水平方向及び垂直方向の侵入量を測定するレーザ距離計６とを具備する。
【００１１】
台車２は、レールＲ上を転動可能な車輪２ａを備えている。台車２には、測定開始位置を基準とする測定時点の位置情報を得るために車輪２ａの軸に連動するロータリーエンコーダ４を備える。ロータリーエンコーダ４の出力パルスは、台車２に固定された制御装置５によりカウントされ、制御装置５により基準位置からの距離が演算されて、距離データとして取得される。
【００１２】
測域センサ３は、進行方向の水平軸を中心に一方向に回転しながら投光するレーザ光Ｌ１によりスキャンし、照射された対象物Ｏからの反射光を受けることによってレーザ光Ｌ１の照射対象の相対距離と相対角度をステップ角度ごとに測定するものである。本実施形態の測域センサ３は、レールＲ，Ｒ間を除いた扇状範囲を一定の短時間間隔でスキャンする。この測域センサ３は、台車の前方側部にほぼ垂直に立設された支柱７の上端部に固定され、レールＲ上に車輪２ａを載置した状態でレールＲ，Ｒ間中心に配置される。
【００１３】
制御装置５は台車２上に固定された台座２ｂ上に載置されるコンピュータ５ａと台座２ｂ内に取り付けられた制御盤５ｂとで構成される。制御装置５は、ロータリーエンコーダ４及び測域センサ３の動作を制御する制御盤５ｂを介してコンピュータ５ａがこれらの出力を受け、ロータリーエンコーダ４の出力パルスをカウントして測定開始位置を基準とする距離データ及び測域センサ３による測定データを取得する。さらに、コンピュータ５ａは、これらのデータを関連づけ、建築限界Ｂの位置と距離データを比較し演算処理することにより建築限界Ｂを逸脱する対象物の位置を特定し、かつトロリ線、補助ちょう架線、ちょう架線、ハンガ、ドロッパ、曲線引き金具、振れ止め装置等の架空電車線及びその周辺金具類の位置データを識別することで対象物から除外することにより支障物を判定する検査用プログラムを実行したり、これらのデータを出力したり図示しない記録媒体に記録するなどの制御を行う。
【００１４】
レーザ距離計６は台車２上に固定され、対象物にレーザ光Ｌ２を照射し反射光を受光することにより対象物の相対距離と相対角度を測定するものであり、対象物に向けてレーザ光Ｌ２を照射する回転機構部を備えている。レーザ距離計６は、制御装置５により判定された支障物についてさらに高い精度で相対距離と相対角度を測定する。レーザ距離計６により測定された相対距離と相対角度から制御装置５は軌道中心からの距離と高さを算出し、建築限界Ｂからの水平方向及び垂直方向の侵入量を詳細に提示する。
【００１５】
この支障物検出装置１においては、鉄道線路のレールＲ，Ｒ上の測定開始の基準位置に台車２を載せ置き、図２に示すように、検査を開始すると（ステップＳ１）、作業者が台車２を押してレールＲ上を移動させながら、測域センサ３によりレーザ光Ｌ１が照射された対象物Ｏ１，Ｏ２の相対距離とステップ角度を測定していき、測定データを制御装置５が取得する（ステップＳ２）。同時に、台車２の移動に伴うロータリーエンコーダ４のパルス出力を制御装置５がカウントして、基準位置からの移動距離を演算し、測定位置に関する位置データを取得する（ステップＳ３）。制御装置５は、対象物Ｏ１，Ｏ２の測定データを建築限界Ｂの位置と比較し演算処理することにより建築限界Ｂを逸脱する対象物Ｏ２を検出したら、測定データを位置データに関連づけて、架空電車線及びその周辺金具類のデータを識別し、除外して支障物Ｏ２の存在を判定する（ステップＳ４）。支障物Ｏ２が検出されたら、必要に応じてブザーの鳴動等で作業者に台車２の停止を要請する（ステップＳ５）。作業者は、判定された支障物Ｏ２の位置に台車２を戻し（ステップＳ６）、レーザ距離計６により当該支障物Ｏ２にレーザ光Ｌ２を照射して相対距離と相対角度を高い精度で測定し（ステップＳ７）、得られたデータから制御装置５が軌道中心からの距離と高さを算出し（ステップＳ８）、建築限界Ｂからの水平方向及び垂直方向の侵入量を詳細にモニタ表示する（ステップＳ９）。これによって、支障物Ｏ２に対する必要な除去範囲が明確になるので、適切に対処できる。一方、建築限界Ｂを逸脱する対象物Ｏ２を検出しなければ（ステップＳ４）、検査を終了処理し（ステップＳ１０，Ｓ１１）、あるいは測定作業を継続する（ステップＳ１２）。
【００１６】
図２のステップＳ４の詳細な内容となる架空電車線及びその周辺金具類に関する測定データの除外処理は、図３に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、処理を開始すると（ステップＳ２０）、測域センサにより建築限界を逸脱した対象物Ｏ１，Ｏ２を確認したら（ステップＳ２１）、トロリ線の水平方向の位置の角度範囲及び高さ範囲に属するか否かを判定することにより、対象物がトロリ線に該当するか判断し（ステップＳ２２）、トロリ線に該当する対象物を支障物から除外する（ステップＳ２３）。トロリ線に該当しない対象物に対して（ステップＳ２４）、トロリ線の水平方向の位置の角度範囲を超える近傍範囲に属するか否かを判定することにより、対象物がトロリ線以外の架空線等（ちょう架線、ドロッパ、補助ちょう架線、ハンガ）に該当するか判断し（ステップＳ２５）、トロリ線以外の架空線等に該当する対象物を支障物から除外する（ステップＳ２６）。これは、トロリ線以外の架空線等はトロリ線より上方に位置し、トロリ線の外側に位置した場合の架設状態を考慮している。トロリ線以外の架空線等に該当しない対象物に対して（ステップＳ２７）、トロリ線から連続的であり、かつトロリ線より高い位置にある範囲に属するか否かを判定することにより、対象物がトロリ線を支持する曲線引き金具又は振り止め金具に該当するか判断し（ステップＳ２８）、これらの金具に該当する対象物を支障物から除外し（ステップＳ２９）、金具に該当しない対象物を支障物と判断する（ステップＳ３０）。
【符号の説明】
【００１７】
１    測定装置
２    台車
２ａ  車輪
２ｂ  台座
３    測域センサ
４    ロータリーエンコーダ
５    制御装置
５ａ  コンピュータ
５ｂ  制御盤
６    レーザ距離計
７    支柱
Ｒ    レール
Ｏ１  対象物
Ｏ２  対象物
【図１】
0006468648.tif 000002
【図２】
0006468648.tif 000003
【図３】
0006468648.tif 000004