JP2001280918A

JP2001280918A - レール継目検出装置

Info

Publication number: JP2001280918A
Application number: JP2000091776A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Shinoda; 憲幸篠田; Hirochika Komi; 博規小美; Takeshi Ogino; 剛荻野; Meiji Inagaki; 明治稲垣
Original assignee: MEITETSU SUMISHO KOGYO KK; Nagoya Railroad Co Ltd
Current assignee: MEITETSU SUMISHO KOGYO KK; Nagoya Railroad Co Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】レール部材の遊間の長さが僅少になってい
る場合であっても、レールの継目の存在を確実に検出す
ることができるレール継目検出装置を提供する。【解決手段】２つのレーザービーム光源１０Ｘ、１０Ｙ
から照射された継目板検出用レーザービームＸ、Ｙが交
差する位置に継目板２３が存在する場合、継目板２３上
面で反射する継目板検出用レーザービームＸ、Ｙ（反射
光ＺＸ、ＺＹ）がある。そのため、継目板２３が存在し
ない場合と比較して、受光レンズ１１を通過して受光検
知装置１２に集光される反射光ＺＸ、ＺＹの量が多い。
これによって、継目板２３を検出し、レールの継目の存
在を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レールの継目板を
検出するレール継目検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道用レールは、周囲の温度に応じ伸縮
する。この伸縮による影響を低減するために、図８に示
すように隣接するレール部材２１の終端部２１ａと始端
部２１ｂとの間には、遊間（継目）２２が設けられてい
る。それぞれのレール部材２１は、遊間部において継目
板２３によって連結されている。この遊間２２が適切な
長さでないと、レール部材２１の座屈、継目板ボルト２
３ａの損傷、乗り心地の悪化等の影響がある。そこで、
遊間２２が適切な長さであるか否かを点検するために、
点検用車両等に、図９に示す遊間検出装置２０を搭載し
て遊間２２の存在を検出している。遊間検出装置２０が
レール部材２１上にある時は、遊間検出用レーザービー
ム光源２４から出力された遊間検出用レーザービームｆ
は、ビームスプリッタ２５で反射し、レール部材２１の
上面に照射される。レール部材２１上で反射した反射光
ｇは、ビームスプリッタ２５を透過し、光学系部材２６
を介して遊間検出用受光検知装置２７に照射される。ま
た、遊間検出装置２０が遊間２２上にある時は、レーザ
ービーム光源２４から出力された遊間検出用レーザービ
ームｆは、ビームスプリッタ２５で反射し、継目板２３
上面に照射される。継目板上面で反射したは、ビームス
プリッタ２５を透過し、光学系部材２６を介して、遊間
検出用受光装置２７に照射される。レーザービーム光源
２４、ビームスプリッタ２５、光学系部材２６、遊間検
出用受光検知装置２７は、遊間検出用レーザービームｆ
がレール部材２１の上面に照射された時に反射光ｇが遊
間検出用受光検知装置２７に集光し、継目板２３の上面
に照射された時に反射光ｈが受光検知装置２７に集光し
ないように配設されている。したがって、遊間検出用受
光検知装置２７の受光レベルが大きいときは、遊間検出
装置２０がレール部材２１の上部にあり、受光レベルが
小さいときは、遊間検出装置２０が遊間２２の上部にあ
ることを判定することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな遊間検出装置では、レール部材の伸び等により遊間
の長さが僅少になっている場合は、前後のレール部材を
つながった１本のレールとして判別してしまうため、遊
間（継目）の存在が検出できない可能性があった。そこ
で、本発明は、遊間の長さが僅少であっても、レールの
継目の存在を確実に検出することができるレール継目検
出装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明は、車両に設けられた発光器と受光器とを備
え、発光器と受光器は、発光器から出力された光がレー
ルの継目部に設けられた継目板で反射した時に、受光器
の受光信号の受光レベルが高くなるように配置されてい
るレール継目検出装置である。請求項１に記載のレール
継目検出装置によれば、遊間の長さが僅少になっている
場合であっても、レールの継目の存在を確実に検出する
ことができる。これにより、保守点検作業が容易にな
る。

【０００５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のレール継目検出装置であって、少なくとも２つ
の発光器を備え、各発光器から出力される光が継目板上
面で交差するように、各発光器が配置されているレール
継目検出装置である。請求項２に記載のレール継目検出
装置によれば、発光器を小型化することが可能である。
また、継目板上面において各発光器から出力される光が
交差する位置に、レール継目検出装置を取り付ければよ
いので、取り付け位置を設定することが容易である。こ
れにより、レール継目検出装置を車両へ取り付ける作業
が容易になる。

【０００６】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載のレール継目検出装置であって、判別手段
を備え、判別手段は、受光器の受光信号の受光レベルが
高い状態の間に車両が走行した距離が所定距離以上の場
合に、レールの継目を検出するレール継目検出装置であ
る。請求項３に記載のレール継目検出装置によれば、遊
間の長さが僅少になっている場合であっても、レールの
継目の存在を一層確実に検出することができる。これに
より、保守点検作業が容易になる。

【０００７】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載のレール継目検出装置であって、レーザードップ
ラーセンサーを備え、判別手段は、受光器の受光信号の
受光レベルが高い状態の間に、レーザードップラーセン
サーのパルス出力信号によって、車両が走行した距離が
所定距離以上であるか否か判別し、所定距離以上の場合
に、レールの継目を検出するレール継目検出装置であ
る。請求項４に記載のレール継目検出装置によれば、遊
間の長さが僅少になっている場合であっても、レールの
継目の存在をより一層確実に検出することができる。こ
れにより、保守点検作業が容易になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。図１は、本発明のレール継目
検出装置の一実施の形態の概略図である。レール継目検
出装置１は、継目板検出装置２と、レーザードップラー
センサー３と、演算制御装置４等を有している。継目板
検出装置２は、継目板検出用レーザービームＸ、Ｙを出
力し、その反射光である継目板検出用反射光ＺＸ、ＺＹ
を検出する。レーザードップラーセンサー３は、速度測
定用レーザービームａを出力し、その反射光である速度
測定用反射光ｂを検出する。継目板検出装置２は、レー
ルの断面方向から見ると、図２に示すように、継目板２
３上部に設置される。継目板識別ランプ５は、レール継
目検出装置１が、継目板２３の位置に継目板もしくはそ
の他の構造物を検出したときに点灯されるＬＥＤ等の発
光素子により構成されている。なお、請求項における
「判別手段」は、本実施の形態における演算制御装置４
に相当する。このレール継目検出装置１は、レール上を
走行する点検用車両もしくは営業車両に設置され、走行
しながらレールの継目板２３を検出することが可能であ
る。

【０００９】次に、継目板検出装置２の詳細な構成と動
作を、図３〜６に基づいて説明する。継目板検出装置２
には、図３のブロック図に示すように、２つのレーザー
ビーム光源１０Ｘ、１０Ｙと、レーザービーム光源１０
Ｘ、１０Ｙを駆動するレーザービーム光源ドライバ１３
Ｘ、１３Ｙと、受光レンズ１１と、受光検知装置１２が
設けられている。また、受光検知装置１２の出力信号で
ある受光信号（Ａ）は、処理回路１４、増幅器１５によ
り処理されて継目板検出装置信号（Ａ'）となる。な
お、請求項における「発光器」は、本実施の形態におけ
るレーザービーム光源１０Ｘ、１０Ｙに相当し、「受光
器」は受光検知装置１２に相当する。

【００１０】図４〜図６は、継目板検出装置２の動作を
説明するために、レーザービーム光源１０Ｘ、１０Ｙ、
及び受光レンズ１１及び受光検知装置１２と点検の対象
である継目板２３との関係を説明する図である。図４に
示すように、２つのレーザービーム光源１０Ｘ、１０Ｙ
は、それぞれから出力される継目板検出用レーザービー
ムＸ、Ｙが継目板２３の上面で交差するように、レール
部材２１の上方に、レール部材２１の長手方向に離れた
位置に配置されている。ここで、図６に示すように、継
目板検出用レーザービームＸ、Ｙが交差する位置に継目
板２３が存在しない場合、継目板検出用レーザービーム
Ｘ、Ｙは、レール部材２１上面のみで反射する。一方、
図５に示すように、継目板検出用レーザービームＸ、Ｙ
が交差する位置に継目板２３が存在する場合、継目板検
出用レーザービームＸ、Ｙは、レール部材２１上面及び
継目板２３上面で反射する。ここで、レール部材２１上
面で反射した反射光ＺＸ、ＺＹが受光レンズ１１を通過
して受光検知装置１２に集光する量は少ない。しかしな
がら、継目板２３はレール部材２１と比較して、反射表
面が粗いため、継目板検出用レーザービームＸ、Ｙが乱
反射し易い。したがって、レール部材２１上面のみで反
射する場合に比べて、レール部材２１上面及び継目板２
３上面で反射する場合の方が、反射光ＺＸ、ＺＹのうち
受光レンズ１１を通過して受光検知装置１２に集光する
量が多い。すなわち、図５に示すように、継目板検出用
レーザービームＸ、Ｙが交差する位置に継目板２３が存
在する場合の方が受光検知装置１２の受光レベルが大き
い。

【００１１】そこで、受光検知装置１２は、図５の
（Ａ）の波形のように、受光量に比例したレベルの受光
信号（Ａ）を出力する。ここで、は、外乱光（例えば
太陽光）による受光量の増加分である。継目板２３やレ
ール部材２１により反射された反射光ＺＸ、ＺＹの受光
検知装置１２による受光レベルを正確に検出するには、
外乱光による受光量の増加分を受光信号（Ａ）から除
去するのが好ましい。そこで、図３に示した処理回路１
４は、受光信号（Ａ）から外乱光による受光量の増加分
を除去し、増幅器１５に出力する。増幅器１５は、こ
れを増幅し、継目板検出装置信号（Ａ'）として出力す
る。ここで、処理回路１４による、受光信号（Ａ）から
外乱光による受光量の増加分を除去する処理について
説明する。この処理は、例えば、レーザービーム光源１
０Ｘ、１０Ｙを間欠的にオン、オフさせ、継目板検出用
レーザービームＸ、Ｙを照射していないときの受光信号
を記憶する。継目板検出用レーザービームＸ、Ｙを照射
しているときの受光信号（Ａ）から除去する処理であ
る。

【００１２】また、レーザードップラーセンサー３は、
速度測定用レーザービームａをレール部材２１上面また
は車両の車輪等に照射し、レール部材２１上面または車
両の車輪等で反射された速度測定用反射光ｂを受光し、
速度測定用レーザービームａと速度測定用反射光ｂと
の、ドップラー効果による周波数の位相のずれを測定
し、移動速度を算出する。そして、算出した移動速度に
時間を演算し、所定の移動距離（走行距離）毎にパルス
を発生する図５に示すようなドップラー信号（Ｂ）を出
力する。

【００１３】次に、継目板の長さを算出する手順につい
て、図７に示す演算制御装置４のブロック図を参照して
説明する。継目板検出装置信号（Ａ'）は、ＡＤコンバ
ータ４０によってデジタル信号である継目板検出信号
（Ａ''）に変換され、デジタルシグナルプロセッサ４２
に供給される。一方、ドップラー信号（Ｂ）は、フォト
カプラ４１によって、所定レベルの信号である速度検出
パルス信号（Ｂ'）に変換され、デジタルシグナルプロ
セッサ４２に入力される。なお、継目板検出信号
（Ａ''）は、受光レベルが基準レベル以上のときに、
「Ｈ」レベル、基準レベル以下のときに「Ｌ」レベルと
なる。継目板検出信号（Ａ''）が「Ｈ」レベルである期
間Ｔにおける速度検出パルス信号（Ｂ'）のパルス数を
計数することにより、継目板検出信号（Ａ''）が「Ｈ」
レベルである期間Ｔの間に車両が移動した距離、すなわ
ち、継目板２３の長さを検出することができる。例え
ば、１パルス当たりの移動距離（走行距離）が５ｍｍと
する。継目板検出信号（Ａ''）が「Ｈ」レベルである時
間Ｔにおけるパルス数が１１２個であったとすると、継
目板の長さは、１１２＊５（ｍｍ）＝５６０（ｍｍ）と
算出できる。このように、デジタルシグナルプロセッサ
４２は継目板検出信号（Ａ''）と速度検出パルス信号
（Ｂ'）とに基づき、継目板検出信号（Ａ''）が「Ｈ」
レベルである間の移動距離（継目板２３の長さ）を算出
する。そして、算出データと継目板検出信号（Ａ''）の
波形データとともにＣＰＵ、ＤＳＰ通信用共用メモリ４
３に送信する。このように、ＣＰＵ、ＤＳＰ通信用共用
メモリ４３の内容は、継目板２３を検出する毎に更新さ
れ、データが蓄積される。また、レールの継目を検出す
る作業の開始時に、計数したパルス数をクリアしてお
き、継目板２３を検出した時点における累積パルス数に
よって、作業開始時からの移動距離（位置）を算出す
る。例えば、累積パルス数が１０５３２であったとする
と、開始時からの移動距離（位置）は、１０５３２＊５
ｍｍ＝５２６６０ｍｍと算出できる。すなわち、本実施
例の場合、‘開始時のレールの起点から５２．６６ｍの
位置に、５６０ｍｍの継目板が存在する。’ということ
が分かる。このような、起点からの位置に関するデータ
も、ＣＰＵ、ＤＳＰ通信用共用メモリ４３に蓄積され
る。なお、開始時ではなく所定の位置を起点に設定する
ことが可能である。

【００１４】ＣＰＵ４４は、ＣＰＵ、ＤＳＰ通信用共用
メモリ４３が更新されているか否か判定し、更新されて
いれば、継目板２３の位置に継目板２３もしくはその他
の構造物を検出したことを判別し、継目板識別ランプイ
ンターフェース４７を介し、継目板識別ランプ５を点灯
する。また、ＣＰＵ４４は、継目板検出信号（Ａ''）が
オンしている間の移動距離（継目板の長さ）をあらかじ
め設定された値と比較して、許容範囲内であれば“継目
板あり”と判定し、並列Ｉ／Ｏ４９をオンする。並列Ｉ
／Ｏ４９は、継目板検出デジタル信号を並列Ｉ／Ｏ出力
端子５２に送信する。ＣＰＵ４４は、継目板検出信号
（Ａ''）の波形及び継目板検出信号（Ａ''）がオンして
いる間の移動距離（継目板の長さ）及び起点からの位置
等のデータを、メモリーカードインターフェース４８を
介してメモリーカード５１に送信し、メモリーカード５
１のデータを更新する。

【００１５】したがって、レール継目検出装置１は、点
検用車両もしくは営業車両に設置され、走行しながらレ
ールの継目板を検出することが可能である。なお、レー
ル部材の継目板の位置に継目板もしくはその他の構造物
を検出したときには、継目板識別ランプ５が点灯して、
継目板もしくはその他の構造物を検出したことを知らせ
る。一方、並列Ｉ／Ｏ４９の出力信号である継目板検出
デジタル信号は、ＣＰＵ４４が継目板を検出したことを
判別した時にオンする。メモリーカードは、例えばレー
ル継目検出装置１による点検が終了した後に、レール継
目検出装置１から取り出し、コンピュータ等の端末周辺
機器に接続することにより、点検後にデータを検討する
ことが容易である。

【００１６】本実施の形態において、発光器は、レーザ
ービーム光源を使用したがレーザービーム光源でなくて
もよい。また、本実施の形態において、継目板２３の長
さを算出するためにレーザードップラーセンサ３を用い
たが、レーザードップラーセンサ３でなくてもよい。ま
た、レーザービーム光源１０Ｘ、１０Ｙは、１つでもよ
いし、３つ以上でもよい。また、記憶媒体は、メモリー
カード５１に限定されるものではない。また、演算制御
装置４における各データの処理の方法は、本実施例に限
定されるものではない。また、レール継目検出装置１に
ＬＣＤを設けて、継目板検出信号（Ａ''）の波形デー
タ、継目板２３の長さ、起点からの位置等を表示しても
よい。この場合、演算制御装置４にＬＣＤインターフェ
ースを設け、ＣＰＵ４４とＬＣＤを接続する。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４に記
載のレール継目検出装置によれば、遊間の長さが僅少に
なっている場合であっても、レールの継目の存在を確実
に検出することができる。これにより、保守点検作業が
容易になる。

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレール継目検出装置の一実施の形態の
概略図である。

【図２】継目板検出装置の一実施の形態の取付位置を示
す図である。

【図３】継目板検出装置の一実施の形態のブロック図で
ある。

【図４】継目板検出装置の一実施の形態の動作説明図で
ある。

【図５】継目板検出装置の一実施の形態の動作説明図で
ある。

【図６】継目板検出装置の一実施の形態の説明図であ
る。

【図７】本発明のレール継目検出装置の一実施の形態の
ブロック図である。

【図８】レールの概略図である。

【図９】従来技術の概略図である。

【符号の説明】

１レール継目検出装置２継目板検出装置３レーザードップラーセンサー４演算制御装置５継目板識別ランプ１０Ｘ、１０Ｙレーザービーム光源１１受光レンズ１２受光検知装置２０遊間検出装置２１レール部材２２遊間２３継目板５１メモリーカード５２並列Ｉ／Ｏ出力端子ａ速度測定用レーザービームｂ速度測定用反射光Ｘ、Ｙ継目板検出用レーザービームＺＸ、ＺＹ継目板検出用反射光（Ａ'）継目板検出装置信号（Ａ''）継目板検出信号（Ｂ）ドップラー信号（Ｂ'）速度検出パルス信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小美博規愛知県名古屋市中村区名駅１丁目２番４号名古屋鉄道株式会社内 (72)発明者荻野剛愛知県名古屋市中区新栄二丁目１番９号名鉄住商工業株式会社内 (72)発明者稲垣明治愛知県名古屋市中区新栄二丁目１番９号名鉄住商工業株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA15 AA22 CC35 FF13 FF44 GG04 HH04 HH12 JJ01 JJ05 JJ09 LL04 UU07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に設けられた発光器と受光器とを
備え、発光器と受光器は、発光器から出力された光がレールの
継目部に設けられた継目板で反射した時に、受光器の受
光信号の受光レベルが高くなるように配置されているレ
ール継目検出装置。
【請求項２】請求項１に記載のレール継目検出装置
であって、少なくとも２つの発光器を備え、各発光器から出力される光が継目板上面で交差するよう
に、各発光器が配置されているレール継目検出装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のレール継目検
出装置であって、判別手段を備え、判別手段は、受光器の受光信号の受光レベルが高い状態
の間に車両が走行した距離が所定距離以上の場合に、レ
ールの継目を検出するレール継目検出装置。
【請求項４】請求項３に記載のレール継目検出装置
であって、レーザードップラーセンサーを備え、判別手段は、受光器の受光信号の受光レベルが高い状態
の間に、レーザードップラーセンサーのパルス出力信号
によって車両が走行した距離が所定距離以上であるか否
か判別し、所定距離以上の場合に、レールの継目を検出
するレール継目検出装置。