(57)【要約】【課題】  マクラギによる反射の影響を小さくする。【解決手段】  軌道下構造探査装置２０は、マクラギ１６を備えた軌道１４に沿って移動可能な台車２２を有する。台車２２には、軌道１４の下方にむけて電波を放射する少なくとも１つの送信アンテナ１０が設けてある。また、台車２２には、一対の受信アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）が取り付けてある。送信アンテナ１０と受信アンテナ１２とは、軌道１４に沿った方向に直列状に配置してある。また、送信アンテナ１０と受信アンテナ１２とは、軌道１４に沿った方向に離間させてある。【選択図】        図１
2007010551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マクラギを備えた軌道に沿って移動可能な台車と、
前記台車に設けた少なくとも１つの送信アンテナと、
前記台車に設けられ、前記軌道に沿った方向に前記送信アンテナと離間させて配置した複数の受信アンテナと、
を備えていることを特徴とする軌道下構造探査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軌道下構造探査装置において、
前記複数の受信アンテナは、前記軌道に沿った方向における前記マクラギとの相対位置が相互に異なっていることを特徴とする軌道下構造探査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軌道下構造探査装置において、
前記送信アンテナは、前記軌道に沿って複数設けられ、前記軌道に沿った方向における前記マクラギとの相対位置が相互に異なっていることを特徴とする軌道下構造探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道線路の路盤の状態などを探査する軌道下構造探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路を構成している路盤中に設けた伏びが破損し、路盤中の土砂が伏びに流れ込んで路盤中に空洞が発生し、線路が陥没する危険を生ずることがある。このため、鉄道線路の路盤の状態を把握することは、線路の保守にとってきわめて重要なことである。しかし、軌道下の路盤の状態などは、目視によって確認することができない。そこで、本願出願人は、軌道下に向けて電波（電磁波）を放射し、その反射波から軌道下の路盤の状態などを検知することができる探査装置を開発した（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３０８９５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の特許文献１に記載の探査装置は、図４に示したように、送信アンテナ１０と一対の受信アンテナ１２、１２とを、軌道１４に沿った方向と直行するように、すなわちレール１８、１８間においてマクラギ１６の長手方向に沿って、隣接させて配置している。一方、近年、鉄道線路には、ＰＣマクラギが多用されている。ＰＣマクラギは、コンクリートの内部に鋼線を埋め込んだ構造をしており、電波を強く反射する。このため、特許文献１に記載の探査装置は、送信アンテナ１０と受信アンテナ１２とがマクラギ１６の上方に位置した場合、送信アンテナ１０から放射した電波の多くがマクラギ１６によって反射され、マクラギ１６によって反射された強い反射波が受信アンテナ１２に入射する。また、送信アンテナ１０と受信アンテナ１２とがマクラギ１６の存在しないマクラギ間に位置した場合、マクラギ１６による反射がないため、受信アンテナ１２に入射する反射波が弱くなる。したがって、特許文献１に記載の探査装置は、送信アンテナ１０と受信アンテナ１２とを軌道１４に沿って走査した場合、受信アンテナ１２に入射する反射波がマクラギ１６の存在するところの強い反射波と、マクラギ１６が存在しないところの弱い反射波とが周期的に変化する。このため、この反射波の周期的な変化の影響を除去する信号処理を行ったとしても、路盤などの深いところから得た反射波に基づく画像が乱れ、路盤中の伏びや空洞の反射画像を正しく表現することができず、軌道下の構造を正確に解析することが困難となる。
【０００４】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、マクラギによる反射の影響を小さくすることを目的としている。
また、本発明は、軌道下の構造を正確に解析、把握できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために本発明に係る軌道下構造探査装置は、マクラギを備えた軌道に沿って移動可能な台車と、前記台車に設けた少なくとも１つの送信アンテナと、前記台車に設けられ、前記軌道に沿った方向に前記送信アンテナと離間させて配置した複数の受信アンテナと、を備えていることを特徴としている。複数の受信アンテナは、軌道に沿った方向におけるマクラギとの相対位置を相互に異ならせるとよい。また、送信アンテナは、軌道に沿って複数設けることができる。この場合、複数の送信アンテナは、軌道に沿った方向におけるマクラギとの相対位置を相互に異なるようにする。
【発明の効果】
【０００６】
上記のようになっている本発明は、送信アンテナと受信アンテナとが軌道に沿った方向、すなわちマクラギの長手方向と直交した方向に配置してある。しかも、送信アンテナと受信アンテナとを離間させて配置してある。したがって、送信アンテナがマクラギの上方に位置し、送信アンテナが放射した電波（送信波）がマクラギによって反射されたとしても、この反射波の受信アンテナへの入射を少なくすることができ、マクラギによる影響を小さくすることができる。このため、受信アンテナに入射する路盤からの反射波などの、軌道下の深いところからの反射波が相対的に大きくなる。したがって、軌道下の路盤などの良好な画像を得ることができ、路盤などの軌道下の構造を正確に解析、把握することができ、伏びや空洞が存在するか否かを正確に判断することができる。なお、送信アンテナと受信アンテナとの離間させる距離は、送信アンテナが放射する送信波の強度、探査しようとする深さによって異なり、例えば地表から１．５〜２ｍの深さからの反射波を十分に受信できる間隔（距離）に設定される。
【０００７】
複数の受信アンテナを、軌道に沿った方向におけるマクラギとの相対位置が相互に異なるように配置すると、台車を軌道に沿って移動させた際に、いずれかの受信アンテナをマクラギ間に位置するようにできる。このため、マクラギ間に位置する受信アンテナは、マクラギを通過しない深い位置からの反射波が入射し、深い位置の良好な画像を得ることができる。そして、送信アンテナを軌道に沿って複数設け、これらを軌道に沿った方向においてマクラギとの相対位置を相互に異ならせることにより、いずれかの送信アンテナをマクラギ間に配置でき、マクラギによる反射を受けない電波をマクラギの下方に送信することができる。したがって、軌道下の深い位置からのより強い反射波を受信アンテナに入射することができ、深い位置の良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係る軌道下構造探査装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る軌道下構造探査装置の要部の説明図である。図１において、軌道下構造探査装置２０は、矢印２４のように、軌道１４上を軌道１４に沿って移動可能な台車２２を備えている。台車２２には、１つの送信アンテナ１０と一対の受信アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）とが設けてある。送信アンテナ１０は、周波数が１GHｚ程度の電波（送信波）を軌道１４の下方に向けて放射する。また、各受信アンテナ１２は、送信アンテナ１０が放射した送信波の反射波を同時に受信するようになっている。
【０００９】
軌道１４は、２本のレール１８と、２本のレール１８の間隔（軌間）を一定に保持する多数のマクラギ１６とを備えている。そして、送信アンテナ１０と一対の受信アンテナ１２とは、軌道１４に沿った方向に直列状に配置してある。また、送信アンテナ１０と受信アンテナ１２とは、２本のレール１８間のほぼ中央に位置するように台車２２に取り付けてある。さらに、送信アンテナ１０、受信アンテナ１２は、偏波方向が軌道１４に沿った方向となっていて、軌道１４に沿った方向における長さがマクラギ１６間の間隔Ｂより小さくしてある。
【００１０】
受信アンテナ１２ａは、送信アンテナ１０と距離Ｌだけ離間させて配置してある。送信アンテナ１０と受信アンテナ１２ａとの離間は、送信アンテナ１０が放射した送信波の、マクラギ１６による反射の影響、すなわち受信アンテナ１２に入射するマクラギ１６からの反射波を小さくするためである。したがって、距離Ｌは、大きいほどマクラギ１６による反射の影響を小さくできるが、送信アンテナ１０が放射する送信波の強さ、軌道下をどのくらいの深さまで探査するかなどによって適宜に設定される。
【００１１】
一方、受信アンテナ１２ｂは、受信アンテナ１２ａの前方側に配置してある。受信アンテナ１２ａ、１２ｂは、実施形態の場合、隣接して配置してあって、軌道１４に沿った方向におけるマクラギ１６に対する相対位置が相互に異なるようにしてある。すなわち、台車２２を軌道１４に沿って移動（走行）させた場合に、受信アンテナ１２ａ、１２ｂのいずれか一方は、マクラギ１６による影響の少ない反射波を受信できるようになっている。
【００１２】
軌道下構造探査装置２０は、図２に示したように、所定周波数（実施形態の場合、１ＧＨｚ）の送信波を生成する発振器３０を備えている。発振器３０の出力側には、カプラ３２が設けてある。送信アンテナ１０は、カプラ３２に接続してあって、発振器３０の生成した信号がカプラ３２を介して与えられ、その信号を電磁波からなる送信波に変換して軌道１４の下方に向けて放射する。
【００１３】
また、カプラ３２には、受信アンテナ１２ａ、１２ｂに対応して設けたミキサ３４（３４ａ、３４ｂ）が接続してある。各受信アンテナ１２ａ、１２ｂは、対応する増幅器３６（３６ａ、３６ｂ）を介して対応するミキサ３４ａ、３４ｂに接続してある。受信アンテナ１２ａ、１２ｂは、それぞれが同時に反射波を受信し、受信した反射波を回路のエネルギー（電力）に変換して受信信号として出力する。各増幅器３６は、受信アンテナ１２からの受信信号を増幅してミキサ３４に入力する。ミキサ３４ａ、３４ｂは、カプラ３２を介して入力する発振器３０からの信号と増幅器３６からの信号とを混合し、対応する中間周波増幅器３８（３８ａ、３８ｂ）に出力する。
【００１４】
中間周波増幅器３８は、ミキサ３４によって生成された中間周波を増幅し、出力側に設けてある２チャンネル（２ｃｈ）同時Ａ／Ｄ変換器４０に出力する。２チャンネル同時Ａ／Ｄ変換器４０は、中間周波増幅器３８ａ、３８ｂの出力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力側に接続してある画像合成部４２に送出する。画像合成部４２は、２チャンネル同時Ａ／Ｄ変換器４０の出力信号に基づいて、受信アンテナ１２ａ、１２ｂの受信した反射波による画像を１つの画像に合成し、出力側に設けた表示部４４に軌道下の構造を示す画像を表示する。
【００１５】
このようになっている実施形態に係る軌道下構造探査装置２０は、受信アンテナ１２が軌道１４に沿った方向に送信アンテナと離間させて配置してあるため、送信アンテナ１０が放射した送信波（電波）のマクラギ１６による反射波の受信アンテナ１２に入射する量を少なくすることができる。すなわち、マクラギ１６による強い反射波の影響を小さくすることができる。このため、軌道１４の下方の路盤などからの反射波の強度が相対的に大きくなり、路盤の構造などの良好な画像を得ることができる。したがって、軌道下の構造を正確に解析、把握することができ、路盤中に設けた伏びや、路盤中に生じた空洞、路盤のゆるみなどを精度よく検知することができる。しかも、実施形態に係る軌道下構造探査装置２０は、一対の受信アンテナ１２ａ、１２ｂを軌道１４に沿った方向に配置し、マクラギ１６との相対位置が相互に異なっているため、台車２２を軌道１４に沿って移動させた場合に、受信アンテナ１２ａ、１２ｂのいずれか一方がマクラギ１６を透過しない反射波を受信することができ、軌道下の構造のより鮮明な画像を得ることができる。
【００１６】
なお、前記の実施形態は、本発明の一態様であって、これに限定されるものではない。例えば、受信アンテナ１２を３つ以上直列に配置してもよい。また、送信アンテナ１０を複数、例えば図３に示したように、一対設けてもよい。
【００１７】
この場合、一対の送信アンテナ１０ａ、１０ｂを軌道１４に沿った方向に配置し、軌道１４に沿った方向においてマクラギ１６との相対位置を相互に異ならせることが望ましい、このようにすれば、いずれかの送信アンテナ１０の放射する送信波を、マクラギ１６を介さずに軌道１４の下方に放射することができる。なお、送信アンテナ１０を複数設けた場合、図２に示したカプラ３２と複数の送信アンテナ１０との間に切替え回路を設け、複数の送信アンテナ１０を順次切り替えてカプラ３２に接続する。すなわち、複数の送信アンテナ１０は、時分割で送信波を放射する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る軌道下構造探査装置の要部の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る軌道下構造探査装置の概略ブロック図である。
【図３】他の実施形態に係る軌道下構造探査装置の要部の説明図である。
【図４】従来の軌道下構造探査装置のアンテナの配置を説明する図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０、１０ａ、１０ｂ………送信アンテナ、１２ａ、１２ｂ………受信アンテナ、１４………軌道、１６………マクラギ、１８………レール、２０………軌道下構造探査装置、２２………台車。
【図１】
2007010551.tif 000003
【図２】
2007010551.tif 000004
【図３】
2007010551.tif 000005
【図４】
2007010551.tif 000006