(57)【要約】【課題】レーザー光スポットの変位を的確に目測することができるレール変位検出器を提供する。【解決手段】本発明は、敷設されたレールの変位を測定するレール変位検出器であって、レーザー発信部が取り付けられると共に、本体をレールに固定するための固定部と、を有するレーザー発信部取付部材と、前記レーザー発信部から投光されるレーザー光を集光する凸レンズ３３１と、この凸レンズ３３１によって集光されたレーザー光を受けるターゲット３０１と、本体をレールに固定するための固定部（２１１、２１２）と、を有するターゲット部取付部材２００と、を備えることを特徴とする。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
敷設されたレールの変位を測定するレール変位検出器であって、
レーザー発信部が取り付けられると共に、本体をレールに固定するための固定部と、を有するレーザー発信部取付部材と、
前記レーザー発信部から投光されるレーザー光を集光する凸レンズと、前記凸レンズによって集光されたレーザー光を受けるターゲットと、本体をレールに固定するための固定部と、を有するターゲット部取付部材と、
を備えることを特徴とするレール変位検出器。
【請求項２】
前記ターゲットにはマーキングが施されていることを特徴とする請求項１に記載のレール変位検出器。
【請求項３】
前記レーザー発信部により投光されるレーザー光と前記マーキングの中央点との間に、前記凸レンズの中心がくるように調整する調整機構が設けられることを特徴とする請求項２に記載のレール変位検出器。
【請求項４】
前記レーザー発信部及び前記ターゲットとがレールの直上方とならないような配置で、前記レーザー発信部取付部材及び前記ターゲット部取付部材がレールに取り付けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレール変位検出器。
【請求項５】
前記レーザー発信部取付部材及び前記ターゲット部取付部材は２条のレールを橋渡すように固定されると共にレール間を電気絶縁状態とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレール変位検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、敷設されたレールの位置が当初の計画通りの位置から変位しているか否かを測定するためのレール変位検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道輸送の安全を確保するために、レールの点検を実施することは鉄道事業者にとっては重大な使命であるが、いったん敷設されたレールの位置が当初の計画通りの位置にあるか否かを点検するためには、一般的には鉄道が運行していない夜間の限られた時間を利用することが要請されている。そこで、限られた時間の中で、効率的にレール変位量を測定することが求められる。
【０００３】
従来、既設のレールの変位量などを測定するための装置は種々提案されており、例えば、特開２００３−３４０６号公報には、隣接して敷設されている両軌道の軌道中心線の間の距離を測定する軌道中心間隔測定器が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉄道の軌道は２条のレールが基準ゲージの軌間Ｇをなして敷設されて構成される。なんらかの理由によりレールが変位して不当に湾曲し、軌間が基準ゲージと相違したＧ＋ΔGとなると列車の安全運行に支障する。
【０００５】
図３は基準ゲージからのレールの変位量を測定するための方法を模式的に示す図である。図３において、５０、５０’はレールを示しており、この２条のレール５０、５０’にレーザー発信部取付部材１００、ターゲット部取付部材２００がレール間を橋渡しするようにして取り付けられる。
レーザー発信部取付部材１００は、２条のレール５０、５０’に固定箇所で装着されるフレーム部と、このフレームから垂直上方に立ち上がりレーザー発信部１２０を保持する立設部とから構成されている。同様に、ターゲット部取付部材２００は、２条のレール５０、５０’に固定箇所で装着されるフレーム部と、このフレームから垂直上方に立ち上がりターゲット部３００を保持する立設部とから構成されている。
【０００６】
２条のレール５０、５０’と、２つのフレーム部に沿う線分ＡＡ’、線分ＢＢ’とは図示するように互いに直交する関係にある。また、線分ＡＡ’とレーザー発信部取付部材１００の立設部に沿う線分ＣＣ’とは互いに直交するし、また、線分ＢＢ’とターゲット部取付部材２００の立設部に沿う線分ＤＤ’とは互いに直交する。
【０００７】
以上のような関係となるように、図示固定箇所にてレーザー発信部取付部材１００、ターゲット部取付部材２００をレール５０、５０’に装着して、レーザー発信部１２０を発信させて、ターゲット部３００での受けたレーザー光のスポットを目視によって測定し、そのスポットの所定位置からのずれ量からレールの変位量を測定する。
【０００８】
ところで、レーザー発信部取付部材１００とターゲット部取付部材２００との間の距離が比較的短いときには、上記のようなレール変位量の測定は有効であるが、レーザー発信部取付部材１００とターゲット部取付部材２００との間が、例えば１００ｍ程度の長い距離となると、熱による空気のムラなどの影響によって、ターゲット部３００で受光するレ
ーザー光のスポットがゆらいで、目視によってスポットの位置を把握することができず、的確な測定を行うことができない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、そのために請求項１に係る発明は、敷設されたレールの変位を測定するレール変位検出器であって、レーザー発信部が取り付けられると共に、本体をレールに固定するための固定部と、を有するレーザー発信部取付部材と、前記レーザー発信部から投光されるレーザー光を集光する凸レンズと、前記凸レンズによって集光されたレーザー光を受けるターゲットと、本体をレールに固定するための固定部と、を有するターゲット部取付部材と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレール変位検出器において、前記ターゲットにはマーキングが施されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のレール変位検出器において、前記レーザー発信部により投光されるレーザー光と前記マーキングの中央点との間に、前記凸レンズの中心がくるように調整する調整機構が設けられることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレール変位検出器において、前記レーザー発信部及び前記ターゲットとがレールの直上方とならないような配置で、前記レーザー発信部取付部材及び前記ターゲット部取付部材がレールに取り付けられることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレール変位検出器において、前記レーザー発信部取付部材及び前記ターゲット部取付部材は２条のレールを橋渡すように固定されると共にレール間を電気絶縁状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレール変位検出器によれば、レーザー発信部取付部材とターゲット部取付部材との間が離れていても、ターゲットにおいてレーザー光スポットの変位を的確に目測することができ、レールの変位を目視によって確実に把握することができる。そして、このように作業効率が増すために、夜間の限られた時間におけるレール点検を効率的に行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のレーザー発信部取付部材の構造を示す図であり、本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲット部取付部材の構造を示す図であり、また、図３は、レーザー発信部取付部材及びターゲット部取付部材がレールに装着したときの様子を示しており、レールの変位量を測定する方法を模式的に示している。また、図１及び図２では、それぞれの取付部材がレールに取り付けられた状態を断面的にみた様子が示されている。
【００１６】
図１乃至図３において、５０、５０’はレール、１００はレーザー発信部取付部材、１０１は第１フレーム部、１０２は第２フレーム部、１０３は絶縁継手部、１０５は立設部、１１１は第１固定部、１１２は第２固定部、１２０はレーザー発信部、２００はターゲット部取付部材、２０１は第１フレーム部、２０２は第２フレーム部、２０３は絶縁継手部、２０５は立設部、２１１は第１固定部、２１２は第２固定部、３００はターゲット部をそれぞれ示している。
【００１７】
レーザー発信部取付部材１００において、２条のレール５０、５０’を橋渡しするように設けられるフレーム部は、第１フレーム部１０１と第２フレーム部１０２と、これらをつなぐ絶縁継手部１０３とから構成されている。この絶縁継手部１０３によって、第１フレーム部１０１と第２フレーム部１０２とは電気的絶縁状態が保たれるようになっている。
【００１８】
ここで、レーザー発信部取付部材１００のフレーム部を構成するために、このような絶縁継手部１０３が設けられる理由を説明する。通常電車線路には、信号動作などのために、レール５０、５０’上の電車の存否を検出するための電車検出用の交流電圧が印加されるシステムが採用されている。このようなシステムでは、電車が通過し、交流電圧が短絡されると、レール５０、５０’上の電車が存在するものと判断するようになっている。このようなシステムは、レール点検時においても遮断されることは一般的にはないので、レール５０、５０’との間の絶縁を確保するように、第１フレーム部１０１と第２フレーム部１０２との間に絶縁継手部１０３が設けられる構造となっている。なお、このような事情はターゲット部取付部材２００においても同様である。
【００１９】
第１フレーム部１０１−絶縁継手部１０３―第２フレーム部１０２と沿う線分（図３中の線分ＡＡ’）と２条のレール５０、５０’とを直交する関係に取り付けるための構成が、第１固定部１１１及び第２固定部１１２である。第２固定部１１２は第２フレーム部１０２から突設する部材であり、レール５０’の内壁側に当てるようにして用いられる。
第１フレーム部１０１に設けられている第１固定部１１１は、バネなどの弾性手段が配されたボルトなどのネジ構造であり、レール５０の内壁をこのネジ構造で締め付けることによって、レーザー発信部取付部材１００を位置決め、固定するようになっている。
【００２０】
また、レーザー発信部取付部材１００には、第１フレーム部１０１−絶縁継手部１０３―第２フレーム部１０２と沿う線分（図３中の線分ＡＡ’）から鉛直上方に延在するように立設部１０５が設けられており、この立設部１０５にレーザー発信部１２０が取り付けられるようになっている。本実施形態のレール変位検出器による測定のときにおいては、このレーザー発信部１２０を動作させることで、ターゲット部３００に向けてレーザー光を投光する。
【００２１】
上記のような立設部１０５はレール５０’から水平方向にｄの距離をおいて設けられるようになっている。立設部１０５に取り付けられるレーザー発信部１２０と、ターゲット部３００との間の空間が仮にレール５０’の直上部にあるとすると、レールからの熱の影響によって空気の温度差によるムラが発生し、測定に影響が出やすいこととなる。そこで、本実施形態のように、立設部１０５はレール５０’から所定の距離ｄの間隔をおいて設け、レーザー発信部１２０とターゲット部３００との間の光路がレールからの熱の影響を受けにくいようになっている。このように、本実施形態のレール変位検出器は、レールからの熱の影響を排除するようなレイアウトとなっている。
【００２２】
ターゲット部取付部材２００において、２条のレール５０、５０’を橋渡しするように設けられるフレーム部は、第１フレーム部２０１と第２フレーム部２０２と、これらをつなぐ絶縁継手部２０３とから構成されている。この絶縁継手部２０３によって、第１フレーム部２０１と第２フレーム部２０２とは電気的絶縁状態が保たれるようになっている。このような絶縁継手部１０３が設けられる理由はレーザー発信部取付部材１００の場合と同様である。
【００２３】
第１フレーム部２０１−絶縁継手部２０３―第２フレーム部２０２と沿う線分（図３中の線分ＢＢ’）と２条のレール５０、５０’とを直交する関係に取り付けるための構成が、第１固定部２１１及び第２固定部２１２である。第２固定部２１２は第２フレーム部２
０２から突設する部材であり、レール５０’の内壁側に当てるようにして用いられる。
【００２４】
第１フレーム部２０１に設けられている第１固定部２１１は、バネなどの弾性手段が配されたボルトなどのネジ構造であり、レール５０の内壁をこのネジ構造で締め付けることによって、ターゲット部取付部材２００を位置決め、固定するようになっている。
【００２５】
また、ターゲット部取付部材２００には、第１フレーム部２０１−絶縁継手部２０３―第２フレーム部２０２と沿う線分（図３中の線分ＢＢ’）から鉛直上方に延在するように立設部２０５が設けられており、この立設部２０５にターゲット部３００が取り付けられるようになっている。
本実施形態のレール変位検出器による測定のときにおいては、レーザー発信部１２０からの光をターゲット部３００にあて、ターゲット部３００上でレーザー光があたっているスポットが、本来の位置からどの程度ずれているかによって、レールの変位を測定する。
【００２６】
次に、ターゲット部取付部材２００の立設部２０５に取り付けられているターゲット部３００についてより詳しく説明する。図４は本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲット部の正面図であり、図５は本発明の実施の形態に係るレール変位検出器を斜視的にみた図であり、図６は本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲットの正面図である。
【００２７】
図４乃至図６において、３００はターゲット部、３０１はターゲット、３０２はマーキング、３３０はレンズ取付部材、３３１は凸レンズをそれぞれ示している。
【００２８】
ターゲット部３００は、概略、ターゲット３０１とこのターゲット３０１から若干の距離をおいて配された凸レンズ３３１とから構成されており、レーザー発信部１２０からの投光はこの凸レンズ３３１により集光されターゲット３０１にスポットを形成するようになっている。ターゲット３０１には、レーザー光のスポット位置のずれ量を目測するためのマーキング３０２が設けられている。レーザー発信部取付部材１００とターゲット部取付部材２００とが、正確に敷設された２条のレールに取り付けられているときには、レーザー発信部１２０により投光されるレーザー光がこのマーキング３０２の中央にくるように各寸法が調整されている。
【００２９】
レンズ取付部材３３０は凸レンズ３３１を取り付けるためのものであり、ターゲット３０１と凸レンズ３３１との相対距離が変動しないように凸レンズ３３１を固定する。このようなレンズ取付部材３３０は立設部２０５の一部に取り付けるような形にしておけば良く、具体的な構造についてはどのようなものであっても構わない。また、ターゲット３０１のマーキング３０２の中央と凸レンズ３３１とは光軸が厳密に合わせられた上で、凸レンズ３３１が固定されるようになっている。
【００３０】
次に、以上のように構成される本発明のレール変位検出器の効果について説明する。図７は従来のレール変位検出器のターゲットにおけるレーザー光のスポットの様子を示す図であり、図８は本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲットにおけるレーザー光のスポットの様子を示す図である。
【００３１】
従来のレール変位検出器では、ターゲット３０１手前に配された凸レンズ３３１を有するものではなかった。このため、レーザー発信部取付部材１００とターゲット部取付部材２００との間が、例えば１００ｍ程度の長い距離となると、熱による空気の温度差ムラなどの影響によって、ターゲット部３００で受光するレーザー光のスポットがゆらいで、目視によってスポットの位置を把握することができず、的確な測定を行うことができなかった。このようなターゲット３０１上におけるレーザー光のスポットのゆらぎの様子を示し
ているのが図７である。
【００３２】
これに対して、本発明の実施の形態に係るレール変位検出器では、ターゲット３０１手前に凸レンズ３３１が配される構成となっているので、空気の温度差ムラなどが発生しても、レーザー光を凸レンズ３３１によって集光してからターゲット３０１にあてスポットを形成するため、スポットが目視できる範囲でゆらぐことがない。このようなターゲット３０１上におけるレーザー光のスポットの様子を示しているのが図８である。なお、凸レンズ３３１には、上述のような凸レンズの利用において最適な焦点距離のものを選択することはいうまでもない。
【００３３】
以上のような構成を採用しているため、本発明のレール変位検出器によれば、レーザー発信部取付部材１００とターゲット部取付部材２００との間が離れていても、ターゲット３０１においてレーザー光スポットの変位を的確に目測することができ、レール５０、５０’の変位を目視によって確実に把握することができる。そして、このように作業効率が増すために、夜間の限られた時間におけるレール点検を効率的に行うことができるものである。
【００３４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図９は本発明の他の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲット部の正面図であり、図１０は本発明の他の実施の形態に係るレール変位検出器を斜視的にみた図である。図９及び図１０において、３００はターゲット部、３０１はターゲット、３０２はマーキング、３３１は凸レンズ、３３２は光軸合わせ補助部材、３４０はレンズ取付部材、３４１はＸステージ、３４２はＺステージ、３５０は回動機構、３５１は回動軸、３５２は回動部材をそれぞれ示している。
【００３５】
本実施形態が、レーザー発信部１２０によって投光されるレーザー光に対する凸レンズ３３１とマーキング３０２の中央の点との光軸を合わせるための機構を備えるものである点で、先の実施形態と異なる。先の実施形態と同じ参照番号が付された構成については同様のものである。以下、先の実施形態と異なる点について説明する。
【００３６】
本実施形態のレンズ取付部材３４０には、Ｘステージ３４１と、このＸステージ３４１の上にＺステージ３４２が設けられている。さらにＺステージ３４２上には回動機構３５０が設けられている。そして、この回動機構に凸レンズ３３１が設けられる構成となっている。
【００３７】
Ｘステージ３４１は、Ｘステージ３４１上に載置されている全ての構成を、図９に示すＸ方向に変位させる調整を行う。また、Ｚステージ３４２は、Ｚステージ３４２上に載置されている全ての構成を、図９に示すＺ方向に変位させる調整を行う。
【００３８】
また、回動機構３５０には、回動軸３５１を中心として回動部材３５２が図９のＰ方向及びＱ方向に回動するようになっており、この回動部材３５２に直交するようにして取り付けられている凸レンズ３３１及び光軸合わせ補助部材３３２をＰ方向及びＱ方向に回動することができるようになっている。この回動機構３５０には、Ｐ方向及びＱ方向にちょうど９０°回転したときに、そこで略固定されるクリック機構が設けられている。このクリック機構は、通常の回動動作より若干強めの力を加えることで解除できるようになっている。
【００３９】
光軸合わせ補助部材３３２は、図示するような同心円が複数描かれており、当該同心円の中心と回動中心との間の距離、及び、同心円の中心と凸レンズ３３１の中心との間の距離が等しくなるようにされている。また、同心円の中心と回動中心とを結ぶ線分と、同心円の中心と凸レンズ３３１の中心とを結ぶ線分とは直交するようになっている。このため
光軸合わせ補助部材３３２で光軸を調整した後、回動機構３５０をＰ方向に移動すると、凸レンズ３３１の光軸も合うようになっている。
【００４０】
図１１は本発明の他の実施の形態に係るレール変位検出器の光軸合わせ補助部材におけるレーザー光のスポットの様子を示す図である。本実施形態では、まず光軸合わせ補助部材３３２が図１１のような状態となるように回動部材３５２をセットし、レーザー発信部１２０からのレーザー光の投光によって光軸合わせ補助部材３３２上にレーザー光スポットがくるようにする。このとき、レーザー光スポットは図１１に示すようにゆらいでいるが、目視によってレーザー光スポットが同心円の中心に存在する確率が大きくなるように、Ｘステージ３４１、Ｚステージ３４２を調整し、回動機構３５０自体のＸ方向、Ｚ方向を変位させる。しかる後に、回動部材３５２をＰ方向に９０°回動させて凸レンズ３３１が、レーザー光の光軸上にくるようにする。
【００４１】
このような本実施形態によれば、先の実施形態と同様の効果が得られると共に、光軸調整を現場で適宜行えるので、レール変位検出器の測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のレーザー発信部取付部材の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲット部取付部材の構造を示す図である。
【図３】基準ゲージからのレールの変位量を測定するための方法を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲット部の正面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るレール変位検出器を斜視的にみた図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲットの正面図である。
【図７】従来のレール変位検出器のターゲットにおけるレーザー光のスポットの様子を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲットにおけるレーザー光のスポットの様子を示す図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係るレール変位検出器のターゲット部の正面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係るレール変位検出器を斜視的にみた図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係るレール変位検出器の光軸合わせ補助部材におけるレーザー光のスポットの様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
５０、５０’・・・レール、１００・・・レーザー発信部取付部材、１０１・・・第１フレーム部、１０２・・・第２フレーム部、１０３・・・絶縁継手部、１０５・・・立設部、１１１・・・第１固定部、１１２・・・第２固定部、１２０・・・レーザー発信部、２００・・・ターゲット部取付部材、２０１・・・第１フレーム部、２０２・・・第２フレーム部、２０３・・・絶縁継手部、２０５・・・立設部、２１１・・・第１固定部、２１２・・・第２固定部、３００・・・ターゲット部、３００・・・ターゲット部、３０１・・・ターゲット、３０２・・・マーキング、３３０・・・レンズ取付部材、３３１・・・凸レンズ、３３２・・・光軸合わせ補助部材、３４０・・・レンズ取付部材、３４１・・・Ｘステージ、３４２・・・Ｚステージ、３５０・・・回動機構、３５１・・・回動軸、３５２・・・回動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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