(57)【要約】【課題】比較的広範囲にわたっての軌道の変位の測定を容易かつ安価に行うことを可能とする軌道変位測定方法及び軌道変位測定装置を提供すること。【解決手段】列車Ｔが走行中の軌道Ｒを一定時間ｔデジタルビデオカメラ１１で撮影し、撮影画像を解析することで軌道Ｒの変位の測定を行う方法である。具体的には、撮影画像をパーソナルコンピュータ１２に取り込んで、撮影画像における画素ｐ１、ｐ２間の距離や角度を検出し、これらをもとに軌道の変位、変位速度、変位加速度等を算出すればよい。【選択図】      図１
2004212077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車が走行中の軌道の変位を測定するための軌道変位測定方法であって、
列車が走行中の軌道をカメラで撮影し、撮影画像を解析することで、前記変位の測定を行うことを特徴とする軌道変位測定方法。
【請求項２】
前記カメラはデジタルビデオカメラであることを特徴とする請求項１に記載の軌道変位測定方法。
【請求項３】
前記カメラで撮影される前記軌道の被写部分に対し、予めマーキングしておくことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軌道変位測定方法。
【請求項４】
列車が走行中の軌道の変位を測定するための軌道変位測定装置であって、
軌道を撮影するカメラと、
このカメラによる撮影画像を解析し、前記変位を求める解析手段とを備えることを特徴とする軌道変位測定装置。
【請求項５】
前記カメラはデジタルビデオカメラであることを特徴とする請求項４に記載の軌道変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車が走行中の軌道の変位を測定するための軌道変位測定方法及び軌道変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車が走行する既設の軌道に近接する場所において工事を行う場合、例えば新たに軌道を設置したり、軌道下方に構造物を構築したりする場合には、軌道の位置が微妙に変化したり軌道が撓んだりして、軌道を走行する列車に影響を与える場合がある。したがって、列車に与える影響が大きいと考えられる場合には、工事状況の変化に合わせて、場合によっては一日に何度も軌道の変位、特に動的な変位の測定を行うことが望ましい。
【０００３】
軌道の変位を測定するための方法としては、例えば、専用の高速軌道検測車を用いて行う方法、加速度計、ダイヤルゲージ、棒状変位計等の計測器を用いて行う方法がある。これら従来技術は、発明者等が公然と実施していたものの特許出願等による開示はしていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速軌道検測車は数が少なく、工事部位に長期間に渡って頻繁に搬入することは困難であり、日常の安全管理のために行うには適していない。また、加速度計を用いる場合には、配線を行う必要があり、数量が多いと手間やコストが大きくなる。さらに、ダイヤルゲージや棒状変位計等の計測器を用いる場合には、計測器自体が列車の影響を受けないように設置台を設けたりする必要があり、そのための手間及びコストが大きい。
さらに、加速度計等の計測器を用いる方法では、計測器を取り付けた位置の変位のみしか把握できないため、比較的広範囲にわたった軌道の動的な変位を測定しようとすると、計測器を数多く準備して所定の位置に設置する必要があり、手間及びコストが大きくなってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、比較的広範囲にわたっての軌道の変位の測定を容易かつ安価に行うことを可能とする軌道変位測定方法及び軌道変位測定装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、
列車Ｔが走行中の軌道Ｒの変位を測定するための軌道変位測定方法であって、
列車Ｔが走行中の軌道Ｒをカメラ（デジタルビデオカメラ１１）で撮影し、撮影画像を解析することで、前記変位の測定を行うことを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、列車が走行中の軌道をカメラで撮影し、撮影画像を解析することで前記軌道の変位の測定が行われる。したがって、高速軌道検測車を搬入したり、加速度計等の計測器を軌道に取り付けたりする必要がない。また、前記カメラを所定の位置に設置することで、比較的広範囲にわたって軌道を撮影することができる。すなわち、従来の方法に比べて、比較的広範囲にわたる軌道の変位の測定を容易かつ安価に行うことができる。
【０００８】
なお、前記カメラとしては、デジタルカメラでもよいし、デジタルカメラ以外、例えばいわゆる銀塩タイプのカメラでもよい。さらに、静的なカメラでもよいし、動的なビデオカメラでもよい。
【０００９】
デジタルカメラを用いる場合における撮影画像の解析は、撮影画像における画素間の距離や角度を検出することで行うことができる。この画素間の距離や角度の検出は、撮影画像を例えば、パーソナルコンピュータに取り込んで容易に行うことができる。
【００１０】
また、デジタルカメラ以外のカメラで撮影画像の解析を行う場合には、例えば、キャプチャ装置を用いて撮影画像をデジタル画像に変換することで、前記したデジタルカメラにおける方法と略同様の方法で行うことができる。
【００１１】
なお、列車が走行中の軌道の撮影を、一定時間撮影可能なビデオカメラを用いて行うことで、軌道の動的な変位の測定を容易に行うことができる。ただし、ビデオカメラ以外でも、例えば、列車が走行中の軌道を、所定の時間間隔で複数枚撮影し、これら撮影画像を解析することで軌道の動的な変位を把握することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の軌道変位測定方法において、
前記カメラはデジタルビデオカメラ１１であることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、前記カメラはデジタルビデオカメラであるので、前記軌道の動的な変位を容易に測定することができるとともに、前記撮影画像の解析は、撮影画像における所定の画素間の距離や角度を検出することで行うことができる。すなわち、軌道の動的な変位の測定を、より迅速かつ正確に撮影画像を解析しながら行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１又は請求項２に記載の軌道変位測定方法において、
前記カメラ（デジタルビデオカメラ１１）で撮影される前記軌道の被写部分に対し、予めマーキングしておくことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、前記カメラで撮影される前記軌道の被写部分に対して予めマーキングされるので、前記撮影画像にはマーキングが含まれる。したがって、前記撮影画像の解析は、マーキングに着目して行うことができるため、より容易かつ正確に撮影画像の解析を行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、列車Ｔが走行中の軌道Ｒの変位を測定するための軌道変位測定装置１０であって、
軌道Ｒを撮影するためのカメラ（デジタルビデオカメラ１１）と、
このカメラ（デジタルビデオカメラ１１）による撮影画像を解析し、前記変位を求める解析手段（パーソナルコンピュータ１２）とを備えることを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、前記カメラによって列車が走行中の軌道を撮影し、この撮影画像を前記解析手段によって解析して前記変位を求めることで、前記軌道の変位の測定を行うことができる。したがって、高速軌道検測車を搬入したり、加速度計等の計測器を軌道に取り付けたりする必要がない。また、前記カメラを所定の位置に設置することで、比較的広範囲にわたって軌道を撮影することができる。すなわち、従来の方法に比べて、比較的広範囲にわたる軌道の変位の測定を容易かつ安価に行うことができる。
【００１８】
なお、前記したように、前記カメラとしては、デジタルカメラでもよいし、デジタルカメラ以外、例えばいわゆる銀塩タイプのカメラでもよく、さらに、静的なカメラでもよいし、動的なビデオカメラでもよい。
【００１９】
なお、前記解析手段としては、例えば、前記カメラがデジタルカメラである場合には、撮影画像を取り込み、撮影画像における画素間の距離を検出するパーソナルコンピュータが挙げられる。前記カメラがデジタルカメラ以外のものである場合には、撮影画像をデジタル画像に変換するためのキャプチャ装置と、前記パーソナルコンピュータとの双方を備えた構成とすればよい。また、特にパーソナルコンピュータに限定されるものではなく、電卓や大型計算機を用いてもよいことは勿論である。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の軌道変位測定装置１０において、
前記カメラはデジタルビデオカメラ１１であることを特徴としている。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、前記カメラはデジタルビデオカメラであるので、前記軌道の動的な変位を容易に測定することができるとともに、前記撮影画像の解析は、撮影画像における所定の画素間の距離や角度を検出することで行うことができる。すなわち、軌道の動的な変位の測定を、より迅速かつ正確に撮影画像を解析しながら行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して、本発明である軌道変位測定方法及び軌道変位測定装置について詳細に説明する。図１において符号１０は、軌道変位測定装置を示す。
【００２３】
本発明に係る軌道変位測定装置は、図１に示すように、デジタルビデオカメラ１１、パーソナルコンピュータ１２等から概略構成され、列車Ｔが走行中の軌道Ｒの変位を測定するためのものである。列車Ｔは、高速軌道検測車等の特別な車両ではなく、通常の車両である。
【００２４】
なお、符号Ｒ１は、軌道Ｒに付されるマークであり、後述する撮影画像を解析する際に着目すべき部分が明確となる。マークＲ１を付す方法としては、例えば塗装したり、プラスチック等のカードを取り付けたりすればよい。マークＲ１の形状、大きさ等は特に限定されるものではなく、例えば図１に示すように、所定の一点に設けてもよいし、所定の複数点に設けたり、軌道Ｒの前後に長尺に設けたりしてもよい。なお、軌道Ｒの前後に複数点設けたり、長尺に設けたりしておくことで、１０ｍ弦の軌道Ｒの全体的な変位、すなわち軌道狂い量を測定することもできる。
【００２５】
デジタルビデオカメラ１１は、軌道Ｒの一方の側方又は両側方において所定の位置に設置され、列車Ｔが走行中の軌道Ｒを一定時間ｔ撮影するためのものである。なお、デジタルビデオカメラ１１は周知のものでよいが、所定の解像度と色数を有するものである。デジタルビデオカメラ１１は、受光素子で、フォトダイオード集合体のＣＣＤを搭載している。ＣＣＤで受光された光はその強弱がアナログデータとして認識される。前記アナログデータはデジタルデータに変換され、このデジタルデータがプロセッサで色情報に変換され、この色情報を有する画素ｐが組み合わさって撮影画像が形成される。デジタルカメラ１１を軌道Ｒの両側方に設置し、これらデジタルカメラ１１の撮影画像を時間的に同調させることで、軌道狂いの指標の一つであり、脱線に大きく影響する「動的平面性」の測定が可能となる。撮影画像を時間的に同調させるには、例えば、左右の軌道Ｒの、列車Ｔの進行方向における同位置にそれぞれマークＲ１を付し、これらマークＲ１部分を車輪がそれぞれ通過する瞬間を、両側方のデジタルカメラ１１でそれぞれ撮影すればよい。
【００２６】
なお、デジタルビデオカメラ１１は、比較的広範囲にわたって軌道を撮影することができる所定の位置に設置される。また、列車Ｔの到来を感知するセンサが所定の位置に備えられており、デジタルビデオカメラ１１は、列車Ｔが到来すると自動的に撮影を開始し、一定時間ｔ、軌道Ｒを撮影する。
【００２７】
パーソナルコンピュータ１２は、デジタルビデオカメラ１１で撮影された撮影画像を解析し、軌道Ｒの変位を算定するためのものであり、ＣＰＵ１２ａ、メモリ、モニタ１２ｂ、キーボード１２ｃ、プリンタ等を備えている。
【００２８】
パーソナルコンピュータ１２は、デジタルビデオカメラ１１に備えられた記録媒体に記録された撮影画像をメモリに取り込み、所定の画素ｐ１、ｐ２間の距離や角度の検出を行う。さらに、メモリには、デジタルビデオカメラ１２の設置位置データ、設置角度データ、等が予め記憶されているとともに、得られた画素ｐ１、ｐ２間の距離、角度や、前記したデータを用いて軌道Ｒの変位を算出するプログラムが予め組み込まれている。モニタ１２やプリンタは、ＣＰＵ１２ａで算出された結果を必要に応じてグラフ１３化等を行いながら出力する。これら一連の操作は、モニタ１２ｂを見ながら作業員がキーボード１２ｃから必要な情報を入力することで、順次行うことができる。
【００２９】
以下に、前記した軌道変位測定装置１０を用いた、本発明に係る軌道変位測定方法について詳細に説明する。
【００３０】
軌道Ｒを走行中の列車Ｔが、デジタルビデオカメラ１１が設置された位置にさしかかると、センサが列車Ｔの到来を感知し、これにより、デジタルビデオカメラ１１による軌道Ｒの撮影が開始される。
【００３１】
一定時間ｔの撮影の後、デジタルビデオカメラ１１のメモリに記録された撮影画像は、自動又は手動でパーソナルコンピュータ１２のメモリに取り込まれる。ＣＰＵ１２ａは、所定の画素ｐ１、ｐ２間の距離や角度を検出し、予めメモリに記憶されたデジタルビデオカメラ１２の設置位置データや設置角度データ、得られた画素ｐ１、ｐ２間の距離データ、角度データ、等を用いて軌道Ｒの変位を算出するとともに、必要に応じて変位速度、変位加速度等を算出する。ＣＰＵ１２ａはさらに、算出された結果を、必要に応じてグラフ１３化等しながら、モニタ１２ｂや図示しないプリンタに出力する。これらを行うための一連の操作は、モニタ１２ｂを見ながらキーボード１２ｃから必要な情報を作業員が入力して順次行う。
【００３２】
本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
デジタルビデオカメラ１１によって列車Ｔが走行中の軌道Ｒを撮影し、パーソナルコンピュータ１２によって撮影画像を解析して軌道Ｒの動的な変位の測定を行うことができる。具体的には、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像における所定の画素ｐ１、ｐ２間の距離や角度を検出することで、より迅速かつ正確に撮影画像の解析を行うことができる。したがって、高速軌道検測車を搬入したり、加速度計等の計測器を軌道に取り付けたりする必要がない。また、デジタルビデオカメラ１１を所定の位置に設置することで、比較的広範囲にわたって軌道Ｒを撮影することができるので、１０ｍ弦の軌道Ｒの全体的な変位、すなわち軌道狂い量を測定することもできる。すなわち、従来の方法に比べて、比較的広範囲にわたる軌道Ｒの変位の測定を容易かつ安価に行うことができる。なお、デジタルビデオカメラ１１で撮影される軌道Ｒの被写部分に対して予めマークＲ１を付すことで、撮影画像の解析はマークＲ１に着目して行うことができるため、より容易かつ正確に撮影画像の解析を行うことができる。
【００３３】
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００３４】
例えば、本実施の形態においては、前記カメラとしてデジタルビデオカメラ１１を用いているが、特にカメラの種類は限定されるものではなく、例えば、いわゆる銀塩タイプのカメラでもよく、さらに静的なカメラでもよい。
【００３５】
静的なカメラを用いる場合には、列車Ｔが走行中の軌道Ｒを所定の時間間隔で複数枚撮影し、これら撮影画像を解析することで軌道Ｒの動的な変位を把握することができる。
【００３６】
デジタルカメラ以外のカメラで撮影画像の解析を行う場合には、例えば、キャプチャ装置を用いて撮影画像をデジタル画像に変換することで、以降は、前記したデジタルビデオカメラ１１における方法と略同様の方法で行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、カメラによって列車が走行中の軌道を撮影し、この撮影画像を解析することで、軌道の変位の測定を行うことができる。したがって、高速軌道検測車を搬入したり、加速度計等の計測器を軌道に取り付けたりする必要がない。また、前記カメラを所定の位置に設置することで、比較的広範囲にわたって軌道を撮影することができる。すなわち、従来の方法に比べて、比較的広範囲にわたる軌道の変位の測定を容易かつ安価に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軌道変位測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る軌道変位測定方法において、撮影画像における画素間の距離や角度を検出している状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１０            軌道変位測定装置
１１          デジタルビデオカメラ（カメラ）
ｐ１    画素
ｐ２    画素
１２          パーソナルコンピュータ（解析手段）
Ｒ              軌道
Ｒ１          マーク
Ｔ              列車
【図１】
2004212077.tif 000003
【図２】
2004212077.tif 000004