JP2015183428A - 移動式軌道３点測定器（レーザー式） - Google Patents

Abstract

【課題】一人の作業者で効率よく軌道検測が行えるばかりか熟練を要さずに作業が行える移動式軌道３点測定器（レーザー式）を提供する。【解決手段】計測装置８が１０ｍ測定弦７へ向けて照射するレーザー光８８の発光器８６１と前記１０ｍ測定弦７へ向けて照射して反射したレーザー光８８の受光器８６２と前記レーザー光８８の照射光と反射光の測定値を用いてレール２１の高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれによる通り狂い量を測定する。【選択図】図１

Description

本発明は鉄道軌条に用いられるレールについて高低狂い量および通り狂い量を測定するために用いられる移動式軌道３点測定器（レーザー式）に関するものである。

従来、鉄道軌道を構成する左右のレールは所定の基準に沿って設置されているが、その後に、例えば列車の運行など各種要因で左右のレールが基準位置に対して偏位する事態が生じる。

このレールの偏位は通常、狂いといわれて数種類のものが存在するが、中でも高低狂い（各レールの基準位置に対する上下方向の偏位）と通り狂い（各レールの基準位置に対する左右方向の偏位）については重要な狂いであり、定期的に検測されているが、これらの狂いは一般的に１０ｍの測定弦を設定し、その中点に対するレールの偏位を測定して測定された偏位量が基準値を超えるときは狂い量が不良と判定され（いわゆる１０ｍ測定弦検測）、その後に調整作業が行われている。

ところで、前記１０ｍ測定弦検測についても各種の改良が行われており、例えば特開２００１−１３０４０８号公報に提示されているように、駆動車に牽引された検測機器を搭載した検測車両を一般走行車両と同程度の速度で走行させて電子的な検測手段により自動的に偏位箇所と偏位量（狂い量）を測定しており、このような手段によると、さして、時間や手間を要することはないが、これらの一般の走行車両を用いる手段は主要区間についてはきわめて効率がよいが、鉄道の多くを占める支線や例えばホーム近隣の側道などでは前記走行式の検測装置を採用することは却って非能率なものとなり、例えば特開平１１−１１７２０５号公報に示されているような手作業により１０ｍ測定弦に対する高低狂いと通り狂いが測定されている。

前記手作業による軌道検測手段は、図９に示すように、レール１ａの一端に設置した弦巻き２ａから繰り出した測定弦３ａをレール１ａの所定位置に設置した糸張り計４ａの所定位置に所定の張力により固定し、両端に設置したコマ５ａ，５ａに階段ゲージ６ａを測定弦３ａの下に水平に押込みかかった所が狂い量となるものであり、簡単且つ廉価な道具で検測するという利点はあるものの二人が測定弦３ａの端を保持してもう一人が検測する必要から常時３人体制で検測作業を行うことが必要であった。また、１０ｍの検測が終わると撤収して次の１０ｍへと進むことになり、能率が悪いという問題がある。

そこで、前記３人の作業員による手作業により行われる検測に代わり測定時の設定及び移動が簡単であると共に作業者が一人でも容易に測定することができる軌道検測装置が特開２０００−２０５８０６号公報に提示されている。

この公報に提示されている軌道検測装置は、図１０に示すように、測定対象のレール１ａ，１ｂの踏面上に前後に配設され１０ｍ測定弦を張るための前部及び後部の基準ローラユニット７ａ，８ａと、この前後の基準ローラユニット７ａ，８ａとそれぞれ連結バー９ａ，９ａで連結されて中央位置に配設され軌道狂いを測定するための測定用ローラユニット１０ａと、上記前後の基準ローラユニット７ａ，８ａの間に張られた１０ｍ測定弦１１ａと、上記測定用ローラユニット１０ａの上面に取り付けられ上下方向及び左右のレール１ａ，１ｂ間の幅方向にスライド可能とされ上記１０ｍ測定弦１１ａを利用して軌道狂いを測定するための計測部材１２ａと、他方のレール１ｂの踏面上に上記前後の基準ローラユニット７ａ，８ａ及び中央の測定用ローラユニット１０ａに対応して配設され互いに前後に連結される案内ローラユニット１３ｂと、左右にて対応する各ローラユニット間をそれぞれ結合する結合梁１４ａとを組み合わせて成るものであり、測定用ローラユニット１０ａの上面には、軌道狂いを測定するための計測部材１２ａが取り付けられている。計測部材１２ａは、上記１０ｍ測定弦１１ａを利用して軌道狂いを測定するもので、左右のレール１ａ，１ｂ間の幅方向に伸びて固定された水平尺１５ａと、この水平尺１５ａに沿ってレール幅方向にスライド可能とされた垂直尺１６ａと、この垂直尺１６ａに沿って上下方向にスライド可能とされた曲尺１７ａとを有している。そして、上記垂直尺１６ａをレール幅方向にスライドさせ、曲尺１７ａを上下方向にスライドさせて１０ｍ測定弦１１ａに該曲尺１７ａの角部を合わせた状態で、例えば穴ピッチ用オフセットノギス等の計測器１８ａを用いて、曲尺１７ａの高さＨ及び垂直尺１６ａのレール幅方向のずれＤを測定する。このとき、曲尺１７ａの高さＨによりレールの高低狂い量が測定され、垂直尺１６ａレール幅方向のずれＤにより通り狂い量が測定される。

この公報に提示されている軌道検測装置は、作業者が一人で測定作業を行うことができることから人件費の節減になるとともに検測装置を組み立てた状態のままでレールに沿って移動することで連続して作業を行うことができることから作業能率も向上するという利点を有している。

しかしながら、この公報に提示されている軌道検測装置は、前記１０ｍ測定弦１１ａに角部を合わせた曲尺１７ａの高さＨ及び垂直尺１６ａのレール幅方向のずれＤを例えば穴ピッチ用オフセットノギス等の計測器１８ａを用いて測定するものであり、熟練を要することになり、結果として多数の熟練者をそろえる必要から作業効率がよいとはいえない。

一方、熟練を要さずに検測可能とした軌道検測装置として例えば特開平５−２１３１９８号公報に提示されているようにレーザー光を用いたものも提案されているが、これは１０ｍの測定弦をレーザー光で形成するものであり、投射距離が長いため発光されたレーザー光が拡幅して精度のよい検測が望めず、測定方法も複雑であるという問題もある。

特開２００１−１３０４０８号公報 特開平１１−１１７２０５号公報 特開２０００−２０５８０６号公報 特開平０５−２１３１９８号公報

本発明は、前記特開２０００−２０５８０６号公報に提示されているような一人の作業者で効率よく軌道検測が行えるばかりか熟練を要さずに作業が行える移動式軌道３点測定器（レーザー式）を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、測定対象のレールの踏面上に配設される１０ｍ測定弦を張るための走行方向にそれぞれの左右方向中心位置間を１０ｍになるように配置された左右一対の基準基板ユニットとそれぞれ連結杆で連結されて中央位置に配設され軌道狂いを測定するための計測装置を設置した検測用基板ユニットと、前記測定対象レールに対向するレールの踏面上に上記左右の基準基板ユニット及び中央の検測用基板ユニットに対応して配設され互いに前後に連結される案内基板ユニットと、左右にて対応する各基板ユニット間をそれぞれ前後方向に結合する結合杆とからなる軌道検測装置であって、前記計測装置が前記１０ｍ測定弦へ向けて照射するレーザー光の発光器と前記１０ｍ測定弦へ向けて照射して反射したレーザー光の受光器と前記レーザー光の照射光と反射光の測定値を用いてレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれにより通り狂い量が測定されることを特徴とする移動式軌道３点測定器（レーザー式）である。

本発明によると、前記特開２０００−２０５８０６号公報に提示されている従来の軌道検測装置と同様に、組み立て並びに撤収を含めて検測作業を一人の作業者により行うことができるとともに検測後に装置全体を組み立てたままの状態で左右方向に走行させて連続して次の線路区間についての検測作業が行えるのできわめて効率がよい点は共通しており、特に、検測を定規による目視でなくレーザー光により測定可能としたので熟練を必要としない。加えて、レーザー光を測定対象である照射面積がきわめて少ない１０ｍ測定弦に照射するばかりか発光器と受光器を近づけて測定するので従来のレーザー光のように長距離に渡って照射するような光の拡散による影響もなく正確な測定が可能である。

特に、本発明は、前記レーザー光として、幅広の２次元レーザー光を用いるとともに前記２次元レーザー光の照射光と前記１０ｍ測定弦からの反射光を三角測量の原理に基づいて解析することによりレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれにより通り狂い量を同時に測定することができる。

更に、本発明において、前記計測装置を用いて得られたデータを電子的に解析することで前記高低狂い量と通り狂い量を数値又は図表等により表示するデジタル式の表示部を配置することにより熟練を必要とせずに正確に且つ簡単に狂い量を読み取ることができるばかりか狂い量をデジタル情報として蓄積或いは送信して各種の用途に活用することができる。

更にまた、本発明において、前記左右の基準基板ユニットと検測用基板ユニットとの中間位置に連結杆により連結される案内基板ユニットをそれぞれ配置してそれぞれ隣接する基板ユニット間を杆で連結するとともに測定側に対向するレール側の各案内基板ユニットの中間位置に更に案内基板ユニットをそれぞれ配置して左右方向に隣接する各案内基板ユニット間を連結杆で連結する場合には連結杆の長さを短く形成することができることから、装置をばらしたときに全体として長尺化を防ぐことができるので全体として小型化が可能で保管並びに運搬、更には組み立て作業が更に容易にすることが可能であるばかりか組み立てた場合にも剛性が増して操作し易いという利点がある。

加えて、前記基準基板ユニット、検測用基板ユニットおよび案内基板ユニットがレールに沿って走行可能とすることにより、１０ｍを測定した後、次の１０ｍ測定地点まで軌道検測装置を組み立てたままの状態で移動することが可能であり、きわめて作業能率がよい。この際、検測用基板ユニットに必要な機器を作動させるためのバッテリを搭載しておくことにより他箇所からの電源を必要とせず、また、電源を含めて一体的に移動できるのできわめて便利である。

本発明によれば、一人の作業者で効率よく軌道検測が行えるばかりか熟練を要さずに簡単に狂い量を検測可能であり、測定データをそのままデジタル情報として活用することもできる。

本発明である移動式軌道３点測定器（レーザー式）の好ましい実施の形態における組み立てた状態の全体を示す斜視図である。 図１に示した実施の形態の一部を省略した平面図。 図１に示した実施の形態に使用される基板ユニットをレールに設置した状態を示す斜視図である。 図１に示した実施の形態に使用される基板ユニットをレールに設置した状態を示す端面図である。 図１に示した実施の形態に使用される計測装置８を示す斜視図である。 図１に示した実施の形態に使用される計測装置８を示すカバー体を外した状態の斜視図である。 図１に示した実施の形態に使用される計測装置８の計測部を示す斜視図である。 図１に示した実施の形態における測定原理を示す説明図である。 従来例を示す説明図である。 異なる従来例を示す説明図である。

以下に、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１乃至図８は本発明である移動式軌道３点測定器（レーザー式）についての好ましい実施の形態を示すものであり、移動式軌道３点測定器（レーザー式）１は、測定対象のレール２１の踏面２１１上に配設される１０ｍ測定弦７を張るための走行方向にそれぞれの左右方向中心位置間を１０ｍになるように配置された左右一対の基準基板ユニット３１，３２と、これらの基準基板ユニット３１，３２から中心方向に左右方向中心間距離が２．５ｍになるように配置された案内基板ユニット３４，３４およびこれらの案内基板ユニット３４，３４の中心位置、即ちそれぞれの左右方向中心間距離が２．５ｍとなる位置に互いに連結杆４でそれぞれ連結されて中央位置に軌道狂いを測定するための計測装置８を設置した検測用基板ユニット３３が配置されているとともに、前記測定対象レール２１に対向して前後に設置されているレール２２の上に前記左右の基準基板ユニット３１，３２、中央の検測用基板ユニット３３およびそれらの間に配置される案内基板ユニットが前記連結杆４でそれぞれ所定位置に配置されているとともに前記レール２１側に配置された基準基板ユニット３１，３２、案内基板ユニット３４，３４および検測用基板ユニット３３に対向する各案内基板ユニット３４が互いに前後方向に配置されているとともに、前記測定対象レール２１に対向して前後に設置されているレール２２の上に前記左右の基準基板ユニット３１，３２、中央の検測用基板ユニット３３およびそれらの間に配置される案内基板ユニット３４が結合杆５により互いに結合されて、全体が枠体状に形成される。

そして、各基板ユニットは例えば図３および図４に示した案内基板ユニット３４のように測定対象レール２１の踏面２１１にベアリング３４４を介して設置される頂板３４２と前記測定対象レール２１の内側面２１２に沿ってベアリング３４３を介して配置される側板３４１が連結された端面が逆Ｌ形であり、前記連結杆４でそれぞれ所定位置に配置されて前記枠体状に組み立てられた状態のままで測定対象レール２１，レール２２上を走行可能に配置される。

また、図４に示すように前記各基板ユニット（例えば案内基板ユニット３４）と連結杆４とは、案内基板ユニット３４の左右方向の端部に上向きに突設された円柱状の連結突起３４５に連結４の先端における裏面に形成した連結孔を上方から差し込むことで連結されるものであり、連結杆４が少なくとも所定の範囲で水平方向に回転可能に連結される。

更に、前記基準基板ユニット３１の基準点に合わせて前記特開平１１−１１７２０５号公報に示されているような手作業による軌道検測手段に用いるものと同じ弦巻き６１を設置するとともに１０ｍ先のもう一方の基準基板ユニット３２の基準点に配置した糸張り計６２を用いて所定の張力（２ｋｇ）により掛止して従来の方法と同様にして１０ｍ測定弦７を線路上の所定の高さ位置に配置する。

更にまた、前記中央位置に配置される検測用基板ユニット３３には軌道狂いを測定するために設置されている計測装置８について詳述する。

本実施の形態において使用される計測装置８は、図５乃至図７に示すように、前記検測用基板ユニット３３に設置された基板８１にカバー体８２が被せられて形成され、前記カバー体８２の一部に前記１０ｍ測定弦７の挿通孔８４が形成されているとともに前記カバー体８２内には幅広の２次元レーザー光を前記１０ｍ測定弦７に向けて照射する発光器８６１と前記１０ｍ測定弦７に向けて照射して反射したレーザー光の受光器８６２とを有する２次元レーザー計測器８６とその制御装置８７が設置されているとともに前記制御装置の上部には前記レーザー光の照射光と反射光の測定値を用いてレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれにより通り狂い量をデジタル表示させるための表示装置８５がカバー体８２の頂面に露出するように配置されている。また、カバー体８２には前記各種の装置を駆動させるためのバッテリ（図示せず）の搭載部８３が設置されている。

尚、本実施の形態では前記２次元レーザー計測器８６としてオムロン株式会社製（２次元形状計測センサーＺＧ２型）を用いたが、幅広の２次元レーザー光の発光部と測定物（１０ｍ測定弦）に反射する前記レーザー光を受光するための受光部を有していれば他の機器を用いてもよいことは勿論である。

以上の構成を有する本実施の形態は、はじめに移動式軌道３点測定器（レーザー式）１を分解した状態で検測現場まで運ぶ。このとき本実施の形態では、前記特開２０００−２０５８０６号公報に提示されている従来の軌道検測装置と同様に、組み立て並びに撤収を含めて検測作業を一人の作業者により行うことができるが、この公報に提示されている連結杆４はほぼ５ｍの長さを有するのに対して本実施の形態ではほぼ半分の２．５ｍであり、保管、運搬更には組み立てにおいてより利便性に優れている。

そして、移動式軌道３点測定器（レーザー式）１は図１および図２に示した組み立てた状態で測定対象のレール２１と対向するレール２２間に配置される。このとき、必要であれば、各ユニットを前後方向に連結する結合杆５を伸縮させて或いは予め各ユニットに付設してある固定磁石のような固定部材により各ユニットを測定対象レール２１またはレール２２の内側に圧接、固定させると好ましい。

次に、前記測定対象のレール２１に設置された基準基板ユニット３１の基準点の所定の高さ位置に合わせて弦巻き６１を設置するとともに繰り出した弦を１０ｍ先のもう一方の基準基板ユニット３２の基準点の所定の高さ位置に配置した糸張り計６２に所定の張力（２ｋｇ）により掛止して従来の方法と同様にして１０ｍ測定弦７を測定対象のレール２１上の所定の高さ位置に配置する。尚、前記弦巻き６１および糸張り計６２は従来と同じく例えば裏面に付設した磁石により所定位置に吸着させて設置することにより簡単且つ確実に所定位置に設置することができる。

次いで、前記基準基板ユニット３１および３２の基準点間に張設した１０ｍの測定弦７を前記カバー体８２の一部に形成した通孔８４に挿通させるとともに２次元レーザー計測器８６の発光器８６１から幅広の２次元レーザー光を前記１０ｍ測定弦７に向けて照射し、前記１０ｍ測定弦７からの反射光を受光器８６２により受光し、前記反射光を三角測量の原理に基づいて解析することによりレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれにより通り狂い量を同時に測定することができる。

図８は、その際の解析手法の一例を示すものであり、予め手動で２次元レーザー計測器８６からの測定側のレール２１における理想的な１０ｍ測定弦７の距離と高さ位置を基準値として設定しておき、実際の１０ｍ測定弦７の反射光とのＸ軸方向（前後方法）およびＺ軸方向（高さ方向）のずれを２次元的に解析して三角測量の原理からレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれにより通り狂い量を同時に測定することができるものである。

特に、本実施の形態では予め２次元レーザー計測器８６による測定基準位置を理想的な１０ｍ測定弦７の距離と高さ位置を基準値として設定しておくだけで測定側のレール２１に張設した１０ｍ測定弦７に前記２次元レーザー計測器８６から２次元レーザー８８を照射させるだけで、測定データを制御装置８７により電子的に解析処理するので従来のような段付きの階段ゲージによる検測のように熟練を要する必要がない。

更に、本実施の形態では、前記検測したレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれによる通り狂い量を液晶表示画面のような表示装置８５に数字や図表として表示できるので検測者による測定誤差も生じないばかりかデジタルデータを記憶媒体に記憶させたり、通信により送信することも可能であり、例えばレール２１，２２の修正など他の用途にも使用可能である。

更にまた、本実施の形態では２次元レーザー計測器８６を測定する１０ｍ測定弦７に接近して配置することからレーザー光の距離に伴って生じる拡散による誤差がなく正確な測定が可能である。

このようにして所定区間の狂い量を検測した後、前記組み立てたときと逆にして軌道検測装置１を分解して撤収すればよいが、通常の場合には組み立てた状態でレール２１，２２上を走行させて次の区間の１０ｍ測定を連続して行うことが可能である。このとき、本実施の形態では各種機器を駆動させるためのバッテリ（図示せず）をカバー体８２の搭載部８３に搭載しているので他に電源を必要とせず、長距離の移動も容易である。

１ 移動式軌道３点測定器（レーザー式）、４ 連結杆、５ 結合杆、７ １０ｍ測定弦、８ 計測装置、２１ レール、２２ レール、３１ 基準基板ユニット、３２ 基準基板ユニット、３３ 検測用基板ユニット、３４ 案内基板ユニット、６１ 弦巻、６２ 糸張り計、８１ 基盤、８２ カバー体、８３ 搭載部、８４ 通孔、８５ 表示装置、８６ ２次元レーザー計測器、８７ 制御装置、８８ ２次元レーザー、８６１ 発光器、８６２ 受光器

Claims (6)

1. 測定対象のレールの踏面上に配設される１０ｍ測定弦を張るための走行方向にそれぞれの左右方向中心位置間を１０ｍになるように配置された左右一対の基準ユニットと、これらの基準基板ユニットとそれぞれ連結杆で連結されて中央位置に配設され軌道狂いを測定するための計測装置を設置した検測用基板ユニットと、前記測定対象レールに対向するレールの踏面上に上記左右の基準基板ユニット及び中央の検測用基板ユニットに対応して配設され互いに前後に連結される案内基板ユニットと、左右にて対応する各基板ユニット間をそれぞれ前後方向に結合する結合杆とからなる軌道検測装置であって、前記計測装置が前記１０ｍ測定弦へ向けて照射するレーザー光の発光器と前記１０ｍ測定弦へ向けて照射して反射したレーザー光の受光器と前記レーザー光の照射光と反射光の測定値を用いてレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれにより通り狂い量が測定されることを特徴とする移動式軌道３点測定器（レーザー式）。
2. 前記レーザー光として、幅広の２次元レーザー光を用いるとともに前記２次元レーザー光の照射光と前記１０ｍ測定弦からの反射光を三角測量の原理に基づいて解析することによりレールの高さ方向のずれによる高低狂い量とレール幅方向のずれにより通り狂い量を同時に測定することを特徴とする請求項１に記載の移動式軌道３点測定器（レーザー式）。
3. 前記計測装置に前記高低狂い量と通り狂い量を数値又は図表等により表示するデジタル式の表示部を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動式軌道３点測定器（レーザー式）。
4. 前記左右の基準基板ユニットと検測用基板ユニットとの中間位置に連結杆により連結される案内基板ユニットをそれぞれ配置してそれぞれ隣接する基板ユニット間を杆で連結するとともに測定対象レールに対向するレール側の各案内基板ユニットの中間位置に更に案内基板ユニットをそれぞれ配置して左右方向に隣接する各案内基板ユニット間を連結杆で連結する場合には連結杆の長さを短く形成することができることから、装置をばらしたときに全体として長尺化を防ぐことができるので全体として小型化が可能で互いに連結杆で連結したことを特徴とする請求項１，２または３に記載の移動式軌道３点測定器（レーザー式）。
5. 前記基準基板ユニット、検測用基板ユニットおよび案内基板ユニットがレールに沿って走行可能であることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の移動式軌道３点測定器（レーザー式）。
6. 前記検測用基板ユニットに電源となるバッテリが搭載されていることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載の移動式軌道３点測定器（レーザー式）。