(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源が直線状に列設されていてスリット状の送光を行う送光部と、その反射光を集める受光部と、その受光量に基づいて細長い平面鏡の反射部材に対する位置又は相当物理量を検出する検出手段とを備えた反射位置検出装置であって、前記検出手段が受光量のピークに対応した位置又は相当物理量を検出するものであり、前記点光源が送光方向のぶれ等の不確実性に基づく所定の広がりを伴った送光を行うものであり、前記平面鏡の垂直線上に位置しているときには明瞭な受光量が得られるが前記平面鏡の垂直線上から短手方向にずれると受光量が減少してピーク検出可能な受光量のデータが得られるようになっており、前記受光部が前記点光源の列を二分した真中に位置することにより前記送光部の中央に設けられていることを特徴とする反射位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送受光方法およびそれに用いる送受光装置やその応用装置に関し、詳しくは、基準位置に設置された反射部材に向けて送光を行うとともにその反射光を受光することで所望の検出を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レール１上を走行・移動する軌道検測車２に送受光装置３を搭載するとともにレール脇の基準地点に反射部材４を設置しておいて（図１１参照）、走行状態を維持しながら、送受光装置３の送光部から横向きでほぼ水平な方向に送光を行う一方で、その送光方向と逆方向に返ってきた反射光を受光することで、反射部材４を検出し、さらに基準位置の通過を検知しようとする技術が知られている（特開平６−８８７１１号公報）。
【０００３】
その場合、反射部材４には細長い楕円状のレフシートが用いられ、出射光は、平行光束にされたうえで、やはり細長い楕円状に整形される（同公報の段落００１０等を参照）。そして、そのために、送受光装置３には、光源や，レンズ，光電変換用フォトダイオードの他に、楕円形（スリット状）の光学窓や，ハーフミラー，波長フィルタ等も、設けられている。また、出射光の縦断面長（送光のスリット長）は、レフシート４の長さとほぼ同等になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の送受光装置では、反射光の受光を確実に行うべく、光を入射方向と同方向に反射させる特性を持ったレフシートが用いられている。
しかしながら、そのような場合、反射光の受光は行えても、送光方向の変動にによって受光位置も変化するという副作用もある。例えば、軌道検測車２の向きがレール１のそれに一致している理想状態ではレフシート４の検出が的確に垂直線上で行われるが（図１１（ａ）参照）、軌道検測車２の向きがレール１のそれに一致しないような状態ではレフシート４の検出が垂直線上からずれた位置で行われてしまい（図１１（ｂ）参照）、垂直線上では検出されない（図１１（ｃ）参照）。
【０００５】
このため、片側だけで正確な基準位置等を得ることは困難であり、左右一対の両外すなわち左方レール１Ｌの更に左側と右方レール１Ｒの更に右側との双方にレフシート４を分散設置しておいて（図１１（ｄ）参照）、両者の検出結果を適宜に按分するといった補間処理・付随処理も行うことが避けられない。そして、その結果、直接的な検出値で無く、間接的な推定値で間に合わせざるを得ないものとなっている。
【０００６】
また、そのように、スリット状の送光を平行光束で行うためには、レーザ等の強力な光源を用いなければならないうえに、ハーフミラーや波長フィルタといった付随的な各種部品も必要である。
このため、装置構造が複雑になりがちである。
【０００７】
さらに、送光のスリット長が反射部材の長さとほぼ同じであることから、図示は割愛したが、軌道検測車２が上下動した場合や左右に傾いたような場合、上下端まで含めて送光全体を確実に反射部材に収めるのは難しい。送光のスリット長を反射部材の長さより短くすれば、比較的容易に収まるが、高密度に絞られたレーザ光を照射し続けるのは安全面からの規制等も想定されるので、対策は必ずしも容易で無い。
【０００８】
そこで、特殊な反射部材の採用を止めて単純な平面鏡を用いるとともに、反射部材が平面鏡であってもその検出を的確に行えるようにすることが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法および装置を実現することを目的とする。
また、本発明は、そのような送受光装置を用いて正確な位置や匐進量を効率よく測定する応用装置を実現することも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第７の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００１０】
［第１の解決手段］
第１の解決手段の送受光方法は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、スリット状の送光を行うとともにその反射光を受光して細長い反射部材を検出する送受光方法において、前記反射部材が平面鏡であり、前記送光のスリット長が前記反射部材の長さの２倍以上である、という方法である。
【００１１】
ここで、上記の「スリット状の送光」は、出射光の断面形状が文字通りスリットで画定される場合は勿論、出射光の断面についてその半値等に対応した仮想線やその包絡線のなす形状がスリットの形あるいはそれに近い細長形状になっている場合も該当する。具体的には、長方形や、菱形、長円などが挙げられる。また、従来の技術の欄で述べた細長い楕円も該当する。さらに、スリットの幅を無視して言えば、それらのように一直線になるものの他、点線状、破線状になるようなものも該当する。
また、上記の「スリット長」は、スリットそのものの長さの他、スリットを用いていない場合にはそれに相当する長さをいい、出射光の断面形状についての長辺・長径など、縦横の長さのうち長い方を意味する。
なお、これらの用語の意味は、本明細書における他の欄でも、同じである。
【００１２】
このような第１の解決手段の送受光方法にあっては、送光が、反射部材の長さの２倍以上に展開して行われるので、あまり絞られないで、むしろその両端部等は反射部材からはみ出す。そして、反射部材が平面鏡であるため、送光部材が反射部材の長手方向に上下動等した場合やその方向に傾いたような場合、受光部に達する反射光の向きも変わるが、送光のスリット長が十分に長いので、一方の端部で反射部材からのはみ出し量が増えると概ねそれに見合う分だけ他方の端部ではみ出し量が減って、受光量の総量は、常時ほぼ一定に維持される。
【００１３】
これにより、送光部材が反射部材の長手方向に上下動等した場合やその方向に傾いたような場合でも、受光信号等のＳ／Ｎ比が安定しているので、反射部材からの反射光を受光したか否か等についての検出確度が向上する。
しかも、平面鏡の反射では、そのような変動によって直交方向に変動する成分を生じることが無いので、スリット幅方向すなわちスリット状の送光における短手方向に関する検出は、安定しており、正確なものとなる。
【００１４】
その結果、反射部材が平面鏡であってもその検出は的確に行われることとなる。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法を実現することができる。
【００１５】
［第２の解決手段］
第２の解決手段の送受光装置は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、スリット状の送光を行う送光部と、その反射光を集める受光部とを備えた送受光装置において、前記送光部が、点光源を直線状に列設してなるものである、というものである。
【００１６】
このような第２の解決手段の送受光装置にあっては、点光源が直線状に列設されているので、その出射光は、余計なことをしなければ必然的に、断面形状が点線状・直線状に展開する。また、個々の点光源は光量が多くなくても総量は十分な光量に達する。
これにより、主として送光に関して、レーザ等の強力な光源や，シリンドリカルレンズ，ハーフミラー等の高価な部品を用いて複雑な光学系を組むまでも無く、安価な同種の部品を並べることで容易に、上記第１解決手段の送光等を行うことが可能になる。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を簡便に実現することができる。
【００１７】
［第３の解決手段］
第３の解決手段の送受光装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上記の第２の解決手段の送受光装置であって、前記受光部が前記送光部の中央に設けられている、というものである。
【００１８】
このような第３の解決手段の送受光装置にあっては、点光源が上下等の両サイドに分散して設けられているので、その中央に受光部を持ってきても、送光が遮られる割合は僅少に過ぎず、しかも、反射光はダイレクトに受光される。
これにより、送光ばかりか受光に関しても、集光レンズの他にハーフミラーや波長フィルタ等の高価な部品を用いて複雑な光学系を組むまでも無く、基本的な集光レンズとフォトセンサとを直結させる程度のことで容易に、上記第１解決手段の受光等を行うことが可能になる。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を一層簡便に実現することができる。
【００１９】
［第４の解決手段］
第４の解決手段の送受光方法は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、スリット状の送光を行うとともにその送光方向と異なる方向に移動しながら反射光の受光を行って細長い反射部材を検出する送受光方法において、前記反射部材が平面鏡であり、前記送光が、移動に伴う送光方向の不確実性に基づいた所定の広がりを持って行われる、という方法である。
【００２０】
ここで、上記の「移動に伴う送光方向の不確実性」の典型例としては、送光部材やその支持部材等を可動状態に保つために必要な遊び・がた等に起因してそれら部材が移動する際に一体的に揺れることに伴って生じる送光方向の変動や、それら部材が各部の曲げや振動によって変形すること等に伴って生じる送光方向の変動が挙げられる。
【００２１】
このような第４の解決手段の送受光方法にあっては、反射部材は、その短手方向が移動方向と平行になるように設置される。そして、移動しながら送光が行われ、これが反射部材に当たると、反射部材が平面鏡であることから、平面鏡と垂直な方向から行われた送光だけが同じ経路を戻って来て受光されるので、反射光が検出されたときには、平面鏡から延びた垂直線上の位置が正確に確認されることとなる。
【００２２】
しかも、送光が所定の広がりを持って行われることから、送光方向に多少の変動があっても、送受光部が平面鏡からの垂直線上に位置しているときには、少なくともその一部によって反射部材が捉えられるので、反射部材の検出は確実に行われる。
【００２３】
これにより、送光部材が反射部材の短手方向に揺動等して送光方向が変動したような場合でも、その変動に影響されること無く、平面鏡の垂直位置で正確かつ確実に反射が検出されるので、検出能力が向上する。
したがって、この発明によれば、移動しているときでも平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法を実現することができる。
【００２４】
［第５の解決手段］
第５の解決手段の反射位置検出装置は（、出願当初の請求項５に記載の如く）、上記の第２，第３の解決手段のうち何れかの送受光装置と、その受光量に基づいて反射部材に対する位置又は相当物理量を検出する検出手段とを備えた反射位置検出装置であって、前記検出手段が受光量の（最大値・極大値などの）ピークに対応した位置又は相当物理量を検出するものであり、前記送受光装置の前記点光源が、送光方向のぶれ等の不確実性に基づく所定の広がりを伴った送光を行うものである、というものである。
【００２５】
ここで、上記の「位置又は相当物理量」とは、距離や方位のように直截的に位置を示すものの他、例えば一定速度下での時間差や時刻列のように、既知の換算や演算にて位置を求めうる物理量を意味する。
また、上記の「送光方向のぶれ等の不確実性」には、上述した「移動に伴う送光方向の不確実性」に加えて、送光部材やその支持部材等が固定されていてもそれ自体での又は他の部材による揺れや変形等に起因して生じる送光方向の変動も該当する。
【００２６】
このような第５の解決手段の反射位置検出装置にあっては、反射部材として平面鏡を設置しておくことで、上記第４解決手段の送受光方法を行うことが可能である。しかも、その送光には所定の広がりが伴ううえ、その広がりが平面鏡によって反射光にも引き継がれるが、検出手段によって受光量のピークに対応した位置又は相当物理量が検出されるので、反射位置は一意に定まることとなる。
【００２７】
これにより、送光等に多少の広がりがあっても、平面鏡からの垂直方向の位置は、明瞭に検出される。
したがって、この発明によれば、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を用いて位置検出を正確に行う反射位置検出装置を実現することができる。
【００２８】
［第６の解決手段］
第６の解決手段の軌道走行位置検知装置は（、出願当初の請求項６に記載の如く）、軌道走行車両に搭載される上記第５解決手段の反射位置検出装置と、その検出位置又は相当物物理量に基づいて前記軌道走行車両の走行位置に関する制御又はデータ処理を行う情報処理手段とを備えたものである。
【００２９】
このような第６の解決手段の軌道走行位置検知装置にあっては、車両が軌道を走行するのに伴って、平面鏡の設置位置が反射位置検出装置によって正確に検出され、その検出に応じた処理が情報処理手段によって次々と行われる。
これにより、軌道における基準位置等の所望箇所に平面鏡を設置しておけば、軌道検測車やその他の車両を走行させた際に、その走行位置を正確に而も速やかに確認することが可能となる。
したがって、この発明によれば、軌道に沿った正確な位置を効率よく測定する軌道走行位置検知装置を実現することができる。
【００３０】
［第７の解決手段］
第７の解決手段の匐進量測定装置は（、出願当初の請求項７に記載の如く）、軌道検測車に搭載される上記第５解決手段の反射位置検出装置と、前記軌道検測車に搭載される他の軌道構造物検出装置と、それらの検出位置又は相当物理量の差に基づいて、軌道内で匐進することのあるレール等の軌道内構造物に関する匐進量を算出する演算手段とを備えたものである。
【００３１】
このような第７の解決手段の匐進量測定装置にあっては、軌道検測車が軌道を走行するのに伴って、平面鏡の設置位置が反射位置検出装置によって正確に検出されるとともに、他の軌道構造物検出装置によって他の位置が検出される。そして、その度に、演算手段によって、それらの検出位置又は相当物理量の差に基づきレール等の匐進量が算出される。
これにより、次々に軌道内構造物の匐進量が得られるが、軌道内で匐進することのある軌道内構造物あるいは軌道内で固定されていて匐進することのない基準部材のうち少なくとも一方または双方について正確な位置が得られるので、走行しながらの測定であっても、正確な匐進量を得ることが可能となる。
したがって、この発明によれば、軌道における正確な匐進量を効率よく測定する匐進量測定装置を実現することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の送受光装置について、これを実施するための形態を、第１〜第５実施例により説明する。
図１，図２に示した第１実施例は、上述した第１〜第３解決手段を具現化したものであり、図３〜図５に示した第２実施例は、上述した第４〜第６解決手段を具現化したものであり、図６〜図８に示した第３実施例は、上述した第７解決手段を具現化したものであり、図９の第４実施例と図１０の第５実施例も、上述の第７解決手段を具現化したものである。
【００３３】
【第１実施例】
本発明の送受光装置の一実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その基本構造を示し、（ａ）が縦断側面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が平面図である。
【００３４】
この送受光装置１０は、細長い頑丈なボックス１１の中に、複数・多数の発光ダイオード１２と、一のレンズユニット１３と、フォトセンサ１４とが組み込まれたものである。
また、この送受光装置１０の送光対象であって反射光の検出対象でもある反射部材には、細長い平面鏡１９が用いられ、平面鏡１９は、一般的な鏡台や手鏡等の鏡部分を細長くカットしたもので良く、あるいは一表面を鏡面仕上げした短冊状金属片などでも良く、要するに平坦で細長い反射面が有れば足りる。反射面の典型的なサイズは、幅が数ｍｍ〜数十ｍｍ、長さが数ｃｍ〜数十ｃｍである。
【００３５】
発光ダイオード１２は、ボックス１１の長手方向に延びた仮想直線上にほぼ等ピッチで穿孔された貫通孔の内側に設置されて一列に並び、発光部を貫通孔に向けており、図示しないＬＥＤ駆動回路等にて駆動されると、貫通孔を介して外へ而も方向を揃えて光を発する。これにより、これらの発光ダイオード１２は、点光源が直線状に列設された送光部であって、スリット状の送光を行うものとなっている。
【００３６】
また、送受光装置１０及び平面鏡１９は何れも細長いが、送光のスリット長が反射部材の長さの２倍以上となるように、送受光装置１０の方が平面鏡１９より一段と長く形成されており、送受光装置１０における両端の発光ダイオード１２間の距離は、平面鏡１９の長さの２倍を超えて更に幾分か長いものとなっている。
【００３７】
また、発光ダイオード１２には高輝度のものが用いられ、その発光波長は、可視光でも赤外光等の不可視光でも良いが、その指向性は、送光範囲が僅かずつ広がる程度のものが望ましい。その広がりは（図１（ｃ）の二点鎖線を参照）、角度にして数度〜十数度が典型的であるが、集光効率の観点からは小さい方が望ましい一方、送光方向が変動しても反射が確実に行われるようにするには大きい方が望ましいので、最適値は応用ごとに定まる。
【００３８】
レンズユニット１３は、一般的なカメラレンズ等で良く、ボックス１１の正面のうち多数の発光ダイオード１２を二分した真ん中に填め込まれる。反射光を受けるために入射面はボックス１１から外に露出して発光ダイオード１２と同じ方に向けられ、反射光を集めた焦点がボックス１１内に結ばれるようになっている。フォトセンサ１４は、光電変換を行うためにフォトダイオードやフォトトランジスタ等を具えたものであるが、その感応部がレンズユニット１３の焦点近傍に来るように、ボックス１１内でレンズユニット１３の後背位置に設けられる。このようなレンズユニット１３及びフォトセンサ１４は、平面鏡１９からの反射光を集めて光量を検出する受光部であって、送光部の中央に設けられたものとなっている。
【００３９】
この第１実施例の送受光装置について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、その送受光装置１０を用いて平面鏡１９（反射部材）に向けて送受光を行っている状態を図１（ａ）の側面図に準じて示した図であり、（ａ）が理想状態、（ｂ）が上下にずれた状態、（ｃ）が傾いた状態である。
【００４０】
この送受光装置１０は、平面鏡１９からの垂直線上に位置していることを確認する際などに利用され、通常、送受光装置１０も平面鏡１９も鉛直に立てて用いられる（図２では、長手方向が紙面上下方向に一致させられた状態で、左右に対峙している）。
【００４１】
そして、各発光ダイオード１２から点線状・スリット状の送光が行われると、その光は、平面鏡１９に向かって進みながら、少しずつ広がって、平面鏡１９の反射面全体を照らす。平面鏡１９に当たった光は、そこで反射して送受光装置１０側に戻って来るが、多少ぼけても細長い状態が維持されるので、発光ダイオード１２及びレンズユニット１３が平面鏡１９の垂直線上に位置しているときだけ明瞭に、レンズユニット１３に達する。それから、レンズユニット１３にて集光され、フォトセンサ１４にて光電変換されて、受光量に対応した検出信号が生成される。
【００４２】
一方、発光ダイオード１２及びレンズユニット１３が平面鏡１９の垂直線上から短手方向に（図２では紙面に直交する方向に）ずれると、レンズユニット１３に届く光量は、たちまち減少する。そこで、検出信号の値が十分に大きいか否か等に基づいて、送受光装置１０と平面鏡１９との特定の位置関係が確認される。こうして、送受光装置１０を用いてスリット状の送光を行うとともに、その反射光を受光して細長い反射部材１９が検出されることとなる。
【００４３】
しかも、そのような送受光を行っているときに、送受光装置１０及び平面鏡１９が何れも正確な鉛直になっていて、しかも両者の中心点・中央位置が同じ高さに保たれている場合には（図２（ａ）参照）、レンズユニット１３の上下に展開した発光ダイオード１２のうちでレンズユニット１３に反射光を送り込めるものは、上下同数ずつとなる（図では、上４個、下４個）。
【００４４】
これに対し、その理想状態から送受光装置１０が上方向に少しずれたような場合には（図２（ｂ）参照）、レンズユニット１３に反射光を送り込める発光ダイオード１２は、上側のものが増える一方で下側のものが減る（図では、上５個、下３個）。また、理想状態から送受光装置１０が送光方向を下げるように少し傾いたような場合にも（図２（ｃ）参照）、レンズユニット１３に反射光を送り込める発光ダイオード１２は、上側のものが増える一方で下側のものが減る（図では、上５個、下３個）。
【００４５】
図示は割愛したが、逆向きにずれたり傾いたような場合には、逆向きに増減する。
そして、いずれの変動に関しても、変動が大きくなり過ぎない限り、レンズユニット１３の総受光量は、その増減が相殺しあって、ほぼ一定となる。
こうして、受光量に対応した検出信号を所定の閾値と比較する程度の簡便な判別手段でも、正確に、細長い平面鏡１９を検出することができる。
【００４６】
【第２実施例】
本発明の送受光装置を用いた反射位置検出装置および軌道走行位置検知装置の一実施例としてのキロ程較正装置について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、その機械的構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図である。また、図４は、全体回路のブロック図であり、データの流れは実線矢印で、制御の関係は長破線矢印で示されている。
【００４７】
この軌道検測車２０は、軌道走行車両の一つであって、軌道を走行しながら軌道状態等を検査・計測するためのものである。これは、軌道に敷設された一対のレール１上を走行するためにレール１によって案内される車輪や図示しないモータ等を具えた台車２１に対し、適宜のブロック２２や締結具等にて上述の送受光装置１０を取り付けたものである。なお、レール１による台車２１の案内には、ある程度の遊びがあるので、送受光装置１０に採用される発光ダイオード１２には、その遊びによる台車２１のレール１からの最大傾斜より少し大きな角度で例えば約６゜で送光の広がるものが用いられている。これにより、送受光装置１０は、その点光源１２が何れも送光方向のぶれ等の不確実性に基づく所定の広がりを伴った送光を行うものとなっている。
【００４８】
送受光装置１０は、右方レール１Ｒ上の走行位置を正確に検出するために、その真上で、正面が真横を向くように装着される。また、これと高さが同じになるよう、平面鏡１９は、適宜の基準杭１８に取り付けられる。基準杭１８は、軌道に沿って基準位置を確認したいところに幾つ立てても良いが、その際、右方レール１Ｒから１〜２ｍ程度あるいはそれ以上の一定距離だけ離れたところに設置される。さらに、平面鏡１９は、その反射面からの垂直線が水平に進んで右方レール１Ｒ上を通過するように向きを調整されるが、その際に、上から見て垂直線と右方レール１Ｒが直交していると特に良い。
【００４９】
軌道検測車２０には、送受光装置１０の他に、マイクロプロセッサシステム等からなるコントローラ２３と、スタート地点等からの走行距離を計るキロ程検知装置２４も、搭載されている。また、コントローラ２３に付随するＬＥＤ駆動回路２５と入力回路２６も、搭載されている。
【００５０】
キロ程検知装置２４には、右方レール１Ｒ上を転動する車輪に連動するエンコーダ２４ａが付加されていて、その出力を受けてキロ程検知装置２４は回転量を積算する等の演算も行って単独でも走行距離が計れるようになっている。そして、検知したキロ程はコントローラ２３に送出するのであるが、その一方、コントローラ２３から所定形式の較正指令を受け取ると、その較正値を積算値に加減する等のことでキロ程を随時較正しうるようにもなっている。
【００５１】
ＬＥＤ駆動回路２５は、発光ダイオード１２に安定した動作電流を供給するための定電流回路と、コントローラ２３の制御に従って発光ダイオード１２の動作電流をオンオフする切換回路とを具えたものである。
入力回路２６は、フォトセンサ１４の出力信号を増幅するアンプと、ノイズ除去のための適宜なフィルタと、その信号をデジタルデータに変換してコントローラ２３に送り込むＡ／Ｄ変換回路とを具えたものである。
【００５２】
コントローラ２３は、そのプログラムメモリに対し発光制御ルーチン２３ａとピーク検出ルーチン２３ｂとキロ程較正ルーチン２３ｃとがインストールされるとともに、そのデータメモリに対し基準位置データ２３ｄが割付されている。
この基準位置データ２３ｄには、保線員等によって予め正確に測定された基準杭１８の位置が軌道検測車２０の走行順に並べて記憶されている。
【００５３】
発光制御ルーチン２３ａは、コントローラ２３の処理全体を制御するメインプログラムを兼ねており、図示しないスイッチ等の操作に応じて起動されると、ＬＥＤ駆動回路２５を制御して発光ダイオード１２を駆動させるとともに、その駆動が行われている間はピーク検出ルーチン２３ｂも実行されるような制御を行うものである。
【００５４】
ピーク検出ルーチン２３ｂは、所定周期で繰り返し入力回路２６から受光量のデータを取り込み、その度に、受光量が所定の閾値を超えたか否かをチェックするとともに、一旦超えた後は、増加から減少に転じるのを監視して、反転を確認すると直ちに、キロ程較正ルーチン２３ｃに通知を行う。このようなピーク検出ルーチン２３ｂの処理は、送受光装置１０の受光量に基づいて反射部材１９に対する位置を検出する検出手段であって、受光量のピークに対応した位置を検出するものとなっている。
【００５５】
キロ程較正ルーチン２３ｃは、ピーク検出ルーチン２３ｂからの通知を受ける度に、キロ程検知装置２４からその時点でのキロ程を入力するとともに、基準位置データ２３ｄを検索して該当位置の正確な値を得て、この値と入力値との差を求める。それから、キロ程検知装置２４に対して、その差だけキロ程を改めさせるような指令を送出する。このようなキロ程較正ルーチン２３ｃの処理は、ピーク検出ルーチン２３ｂ等での検出位置に基づいて軌道検測車２０の走行位置に関する制御およびデータ処理を行う情報処理手段となっている。
【００５６】
この第２実施例のキロ程較正装置について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図５は、レール１上を走行しながら送受光装置１０を用いて軌道検測車２０から平面鏡１９（反射部材）に向けて送受光を行って位置を検出している状態を図１（ｃ）の平面図に準じて示した図であり、（ａ）が傾きの無い理想状態、（ｂ）及び（ｃ）が傾いた状態である。これら図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、従来例等における図１１（ａ）〜（ｃ）と対比的に示されている。
【００５７】
軌道検測車２０の走行に先だって、キロ程検知装置２４がリセットされるとともに、コントローラ２３の基準位置データ２３ｄが走行予定のレール１に沿って設置された基準杭１８の測定済みデータで上書きされる。
それから、軌道検測車２０がレール１上を移動し始めるとともに、コントローラ２３が操作されて、その発光制御ルーチン２３ａが起動されると、送受光装置１０の発光ダイオード１２から軌道検測車２０の真横に向けてほぼ水平にスリット状の送光が行なわれる。その送光方向と異なる方向への移動すなわち軌道検測車２０の走行も継続して行われる。
【００５８】
さらに、それと並行して、キロ程検知装置２４によって連続的にキロ程が進められ、ピーク検出ルーチン２３ｂによって周期的・継続的にレンズユニット１３の受光量がサンプリングされるが、反射光が無いので、そのピークも検出されない。
そうこうするうちに、基準杭１８の立てられたところの真横まで走行して来ると、発光ダイオード１２から出た光が、そこの基準杭１８に取着された平面鏡１９に当たって反射し、レンズユニット１３に達するので、受光量が有意水準を超えるとともに、そのピークが検出される。
【００５９】
そして、直ちに、そのことがピーク検出ルーチン２３ｂからキロ程較正ルーチン２３ｃに通知され、速やかに、基準位置データ２３ｄが参照されて、キロ程検知装置２４のキロ程が較正される。
そのとき、軌道検測車２０が上下に変位したり左右に傾斜したりしても、その変動が許容範囲に収まっていれば、第１実施例において述べたように平面鏡１９の垂直線上の位置が正確に検出される。
【００６０】
その状態は、上から見れば、レール１の長手方向・伸長方向と軌道検測車２０の前後方向とが一致している理想状態に含まれ（図５（ａ）参照）、この場合は、上下動や左右傾斜の無いときの従来と同様に（図１１（ａ）参照）、単純に平面鏡１９からの垂直線上の位置が検出される。
【００６１】
これに対し、軌道検測車２０の向きがレール１のそれに一致しないような場合、従来では垂直線上からずれた位置で反射光が検出されていたが（図１１（ｂ）参照）、そのような垂直でない光は垂直線の反対側に反射されて検出されない（図５（ｂ）参照）。そして、軌道検測車２０が進んで送受光装置１０が平面鏡１９の垂直線上に来たとき、従来では反射が得られなかったのに対し（図１１（ｃ）参照）、送光の広がりの中に平面鏡１９が確実に捉えられ（図５（ｃ）参照）そのうち垂直線上を行き交う送光および反射光によって垂直線上の位置が正確に検出される。
【００６２】
こうして、走行しながらその移動方向と異なる直交方向にスリット状の送光が行われるとともにその反射光の受光も行なわれて細長い反射部材の位置が次々と正確に検出されることとなる。そして、キロ程検知装置２４のキロ程は、軌道検測車２０が基準杭１８の横を通過する度に、自動較正されて、累積誤差が解消する。
【００６３】
【第３実施例】
本発明の送受光装置を用いた装置の一実施例としてのレール匐進量測定装置について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図６は、その機械的構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図である。また、図７は、全体回路のブロック図であり、データの流れは実線矢印で、制御の関係は長破線矢印で示されている。さらに、図８は、信号波形の典型例であり、（ａ）が変位量Ａ、（ｂ）が受光量Ｂの例である。なお、図示等に際して、上述したものと同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、その重複する説明は割愛し、以下、相違点を中心に説明する。
【００６４】
この軌道検測車３０が上述の軌道検測車２０と相違するのは（図６参照）、走行しながら位置を検出するだけでなくレール１の匐進量をも測定するために、レーザ変位計３１が追加された点と、コントローラ２３に代えてコントローラ３３が搭載された点である。
【００６５】
また（図６参照）、脇に基準杭１８の立設された右方レール１Ｒの該当個所では、そのレール腹部または底部に対し、右方に突き出た付加プレート１ａが取り付けられる。このような付加プレート１ａは、右方レール１Ｒと共に匐進する軌道構造物となっており、従来例の如く小さなものでも良いが、ここではデータ処理の単純化等のために、その長さＰが右方レール１Ｒの最大匐進量の２倍以上になるよう長く形成されていて、その中央点が平面鏡１９からの垂直線上に位置するところに装着されることとする。
【００６６】
レーザ変位計３１は（図６参照）、他の軌道構造物検出装置として、そのような付加プレート１ａを検出するために、アーム３２等を適宜介在させて軌道検測車３０の台車２１の右側面等に取り付けられ、右方レール１Ｒの少し外側で付加プレート１ａを鉛直下方に見下ろすように設置される。そして、その付加プレート１ａの上方を通過したとき、その出力である変位量Ａが付加プレート１ａに対応してパルス状に変化するようになっている（図８（ａ）参照）。また、送受光装置１０も右方へ少し突き出てレーザ変位計３１の上方に来ている。
【００６７】
コントローラ３３は（図７参照）、上述したコントローラ２３と同様のマイクロプロセッサシステムであるが、コントローラ２３のと同じ発光制御ルーチン２３ａの他に、検出手法の異なるピーク検出ルーチン３３ｂと、新たな匐進量算出ルーチン３３ｃ及びエッジ検出ルーチン３３ｄとがインストールされている。また、そのデータメモリには、受光量データ用メモリ３３ｅが確保されている。
【００６８】
エッジ検出ルーチン３３ｄは（図７参照）、レーザ変位計３１から変位量Ａを取り込んで、付加プレート１ａに対応したパルスの始端および終端を検出し、それらの時刻ｔ１，ｔ３のデータは検出位置に相当する物理量であって右方レール１Ｒに随伴・連動するものなので匐進量算出ルーチン３３ｃに引き渡すようになっている。また、始端検出時には、その旨をピーク検出ルーチン３３ｂに通知するようにもなっている。
【００６９】
ピーク検出ルーチン３３ｂは（図７参照）、入力回路２６から受光量Ｂを周期的に取り込むとともに、エッジ検出ルーチン３３ｄから付加プレート１ａの始端検出通知を受けると、一定期間または終端検出時までの間、時系列を保ってサンプリング時刻と共に受光量Ｂを受光量データ用メモリ３３ｅに一時記憶しておく。そして、その期間経過後、受光量データ用メモリ３３ｅに保存された受光量Ｂのデータ列からピークを示すデータを抽出し、それに該当するピーク時刻ｔ２を求め（図８（ｂ）参照）、このデータを匐進量算出ルーチン３３ｃに引き渡す。このように、ピーク検出ルーチン３３ｂは、基準位置に相当する物理量としてのピーク時刻ｔ２を正確に検出するために、その検出処理を、時間的制約の厳しいサンプリング処理から切り離して、時間的制約の緩和された時に行うようになっている。
【００７０】
匐進量算出ルーチン３３ｃは（図６参照）、エッジ検出ルーチン３３ｄから始端時刻ｔ１及び終端時刻ｔ３を受け取り、ピーク検出ルーチン３３ｂからピーク時刻ｔ２を受け取ると、付加プレート１ａの長さＰが既知でありその間の走行速度がほぼ一定であると想定されることから、時間差ｄ１＝（ｔ２−ｔ１）及び時間差ｄ２＝（ｔ３−ｔ２）を算出するとともに、式［Ｃ＝Ｐ×（ｄ１−ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）］の演算を行って、匐進量Ｃを求め、これをハードディスク３４等に記録する。これにより、軌道検測車３０に搭載されたコントローラ３３は、送受光装置１０及びレーザ変位計３１にて検出した平面鏡１９の位置および付加プレート１ａの位置に相当する時刻の差に基づいて、右方レール１Ｒの匐進量を算出する演算手段となっている。
【００７１】
この第３実施例のレール匐進量測定装置について、その使用態様及び動作を、図８の信号波形等を参照しながら説明する。
【００７２】
軌道検測車３０がレール１上を移動し始めるとともに、コントローラ２３が操作されて、その発光制御ルーチン２３ａが起動されると、送受光装置１０の発光ダイオード１２から軌道検測車３０の真横に向けてほぼ水平にスリット状の送光が行なわれる。また、それと並行して、ピーク検出ルーチン３３ｂによって周期的・継続的にレンズユニット１３の受光量Ｂがサンプリングされるが、平面鏡１９及びその反射光が無いので、そのピークも検出されない。さらに、エッジ検出ルーチン３３ｄによって変位量Ａもサンプリングされるが、付加プレート１ａが無いので、そのパルスも検出されない。
【００７３】
そうこうするうちに、基準杭１８の立てられたところまで走行して来ると、先ず付加プレート１ａがレーザ変位計３１直下に現れて、変位量Ａが大きく変化し（図８（ａ）参照）、これに対応してエッジ検出ルーチン３３ｄにより始端時刻ｔ１が検出される。そして、ピーク検出ルーチン３３ｂによって受光量Ｂのデータ列が受光量データ用メモリ３３ｅに格納され（図８（ｂ）参照）、さらに、付加プレート１ａがレーザ変位計３１の直下から消えると、再び変位量Ａが大きく変化し（図８（ａ）参照）、これに対応してエッジ検出ルーチン３３ｄにより終端時刻ｔ３が検出される。
【００７４】
それから、ピーク検出ルーチン３３ｂによって受光量データ用メモリ３３ｅの受光量Ｂからピーク時刻ｔ２が求められ、さらに、匐進量算出ルーチン３３ｃによってそれらの時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３から右方レール１Ｒの匐進量Ｃが算出される。
こうして、基準杭１８及び付加プレート１ａの設置個所を走行する度にレール匐進量Ｃが算出されるとともに、その一連の演算結果がハードディスク３４等に保存されて、保線作業の要否判定やその他のデータ解析等に供される。
【００７５】
また、この場合、一対のレール１のうち右方レール１Ｒだけしか測定していないが（図６参照）、既述したように片側だけでも正確に基準位置等を検出することが可能なので、従来のように（図１１（ｄ）参照）常に左右両方を同時に検出するといった制約は無い。
【００７６】
【第４実施例】
図９に簡略平面図を示したレール匐進量測定装置は、台車２１の両側に送受光装置１０を搭載するとともに、平面鏡１９付きの基準杭１８もレール１の付加プレート１ａに対応してその両外に立設しておいて、左右のレール１Ｌ，１Ｒの匐進量を一回の走行で纏めて測定する、というものである。
この場合、左右の基準杭１８等を従来通り一対一で対峙させて設置しても良いが、そうすべき必然性は無いので、個数が異なっていても良く、対峙していなくても良い。左右それぞれ個別に都合の良いところで、匐進量を測定可能であり、そうした場合でも、正確な測定結果を得ることができる。
【００７７】
【第５実施例】
図１０に簡略平面図を示したレール匐進量測定装置は、左右のうち何れか一方たとえば左方が崖等のため所望の位置に平面鏡１９を設置できないような状況下で、右方レール１Ｒだけでなく左方レール１Ｌについても匐進量を測定しなければならない場合等に有用なものであり、台車２１への搭載に際して又は走行中に動的に、左方の送受光装置１０を反転させて、その送受光先を、右方の送受光装置１０と同じ右方の平面鏡１９に、一致させるようになっている。
この場合、左方に平面鏡１９が無くても、左右の送受光装置１０によって右方の平面鏡１９が共用され、その反射に基づいて、何れのレール１Ｒ，１Ｌについても正確な匐進量が得られる。
【００７８】
【変形例】
なお、上記実施例で、コントローラ２３，３３は、マイクロプロセッサで構成したが、シーケンサ等の他の種類の演算装置や、ワイヤードロジック、あるいはアナログ演算回路であっても良い。
また、ＬＥＤ駆動回路２５の出力する定電流は、直流に限らず、平均電流が確定していて弁別可能な周波数や波形を持ったものであれば、変調されていても良い。
さらに、入力回路２６に設けられたアンプや，フィルタ，Ａ／Ｄ変換回路は、総てが必要な訳で無く、これらは、フォトセンサ１４の出力信号や、コントローラ２３側の入力条件等に基づき、適宜に組み替えたり改変したりして、用いられる。
【００７９】
また、軌道に関する匐進量は、レール匐進量が典型的であるが、他のものであっても同様に匐進するものであれば同様にして測定される。また、左右一対のレールに限らず、モノレール等の他の軌道についても測定可能である。
また、付加プレート１ａは、その中央点が最初は垂直線上に来るよう取り付けられることとしたが、この条件は必須では無い。例えば、レール補修の直後に行った測定データを匐進の初期値・基準値として保存しておき、以後の測定時にそれとの差を匐進量とする等の演算も行うようにすれば、そのような条件は回避可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の送受光方法にあっては、送光を反射部材からはみ出させて受光量が一定に維持されるようにしたことにより、Ｓ／Ｎ比が安定して、平面鏡でもその反射を的確に検出することができるようになったという有利な効果が有る。
【００８１】
また、本発明の第２の解決手段の送受光装置にあっては、安価な同種の部品を並べてスリット状の送光が行えるようにしたことにより、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を簡便に実現することができたという有利な効果を奏する。
【００８２】
さらに、本発明の第３の解決手段の送受光装置にあっては、送光を遮ること無く反射光が直に受光されるようにしたことにより、平面鏡の反射を的確に検出する送受光装置を一層簡便に実現することができたという有利な効果が有る。
【００８３】
また、本発明の第４の解決手段の送受光方法にあっては、平面鏡に対して垂直な送光だけが受光されるとともに、送光方向に多少の変動があっても反射部材が捉えられるようにしたことにより、移動しているときでも平面鏡の反射を的確に検出する送受光方法を実現することができたという有利な効果が有る。
【００８４】
また、本発明の第５の解決手段の反射位置検出装置にあっては、特定の送受光装置にピーク検出を適切に組み合わせたことにより、送光等に多少の広がりがあっても平面鏡からの垂直位置が明瞭に検出されて、その結果、位置検出を正確に行う反射位置検出装置を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００８５】
また、本発明の第６の解決手段の軌道走行位置検知装置にあっては、車両の軌道走行に伴って平面鏡の設置位置が検出されるとともにその検出に応じた処理も行われるようにしたことにより、軌道に沿った正確な位置を効率よく測定する軌道走行位置検知装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【００８６】
また、本発明の第７の解決手段のレール匐進量測定装置にあっては、軌道検測車の軌道走行に伴って平面鏡の設置位置が正確に検出されるとともに他の位置検出および匐進量の算出も行われるようにしたことにより、軌道における正確な匐進量を効率よく測定する匐進量測定装置を実現することができたという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の送受光装置（第１実施例）について、（ａ）は縦断側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は平面図である。
【図２】      それを用いて送受光方法を行っている状態の図である。
【図３】  本発明の送受光装置を用いた検出装置（第２実施例）について、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図４】      その全体の回路ブロック図である。
【図５】      それを用いて検出を行っている状態の図である。
【図６】  本発明の送受光装置を用いたレール匐進量測定装置（第３実施例）について、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図７】      その全体の回路ブロック図である。
【図８】      その信号波形例である。
【図９】  本発明の送受光装置を用いたレール匐進量測定装置（第４実施例）について、その概要平面図である。
【図１０】  本発明の送受光装置を用いたレール匐進量測定装置（第５実施例）について、その概要平面図である。
【図１１】  従来のレール匐進量測定装置による測定状態である。
【符号の説明】
１    レール（鉄道、軌道構造物）
１Ｌ      左方レール（一対のレール）
１Ｒ      右方レール（一対のレール）
１ａ      付加プレート（軌道構造物）
２    軌道検測車（車両、移動体）
３    送受光装置
４    レフシート（キャッツアイミラー、反射部材）
１０  送受光装置
１１      ボックス（箱体、枠部、筐体）
１２      発光ダイオード（点光源、送光部）
１３      レンズユニット（集光部、受光部）
１４      フォトセンサ（光電変換部、受光部）
１８      基準杭（平面鏡の保持部材、軌道構造物）
１９      平面鏡（反射部材、軌道構造物）
２０  軌道検測車（軌道走行車両、反射位置・軌道走行位置の検出装置）
２１      台車（車両、移動体）
２２      ブロック（装着部材、送受光装置の保持部）
２３      コントローラ（マイクロプロセッサ、演算制御処理部）
２３ａ        発光制御ルーチン
２３ｂ        ピーク検出ルーチン（検出手段）
２３ｃ        キロ程較正ルーチン（情報処理手段）
２３ｄ        基準位置データ（既知の参照用データ）
２４      キロ程検知装置
２５      ＬＥＤ駆動回路（発光ダイオード駆動部）
２６      入力回路（受光信号の前処理部）
３０  軌道検測車（反射位置検出装置、レール匐進量測定装置）
３１      レーザ変位計（他の軌道構造物検出装置）
３２      アーム（装着部材、変位計の保持部）
３３      コントローラ（マイクロプロセッサ、演算制御処理部）
３３ｂ        ピーク検出ルーチン（検出手段）
３３ｃ        匐進量算出ルーチン（演算手段）
３３ｄ        エッジ検出ルーチン（レール位置検出手段）
３３ｅ        受光量データ用メモリ（バッファメモリ、一時記憶部）
３４      ハードディスク（ＨＤ、二次記憶装置、外部記録装置）
Ａ    変位量
Ｂ    受光量
Ｃ    匐進量
【図１】
0004190647.tif 000002
【図２】
0004190647.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004190647.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004190647.tif 000007
【図７】
0004190647.tif 000008
【図８】
0004190647.tif 000009
【図９】
0004190647.tif 000010
【図１０】
0004190647.tif 000011
【図１１】
0004190647.tif 000012