JP2019093928A - 軌道の線形測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】軌道の線形を少人数により連続してしかも高い安定性および再現性で測定することができる軌道の線形測定システムを提供する。【解決手段】軌道の線形測定システムは、軌道の一対のレール上に跨がって設置され、レール上を走行する走行台車と、この走行台車上に搭載され、この走行台車が走行する際の加速度、角速度および走行パルス信号を計測する測定部と、これらのデータを収録し、処理するデータ収録処理装置とを有する。走行台車は、一方のレールの方向にその天面に対して平行に延在し、走行ローラおよびガイドローラを含むローラ支持体が前後に取り付けられた第１フレームと、第１フレームの長手方向の中央部の側面に第１フレームに対して直角に固定された第２フレームと、第２フレームと他方のレールの天面に接する走行ローラおよびこのレールの内側頭側面に接するガイドローラを含むローラ支持体との間に設けられたダンパーとを有する。【選択図】図１

Description

この発明は軌道の線形測定システムに関する。

鉄道において、構造物前後や大だるみが発生している箇所の線路の修繕は、レベル測量やトータルステーションと呼ばれる測量機を用いた線路測量を実施し、マルチプルタイタンパ（ＭＴＴ）施工において絶対基準による修繕を行うことが望ましいが、線路測量を実施する場合、要員確保等で多大な手間や費用が発生する。

従来、上記の線路測量によらずに軌道の検測を行う装置として、軌道に敷設された２本の平行レールのうち、一方のレールに沿って移動可能な複数の転動輪が設けられた装置本体と、この装置本体がレール上を移動した際の軌跡を取得する軌跡計測手段とを備え、前記転動輪が前記レールの頭部上面に当接して回転する第１転動輪と、対を成して前記レールを挟んで回転する第２転動輪を有する軌道変位測定装置が提案されている（特許文献１参照。）。

特開２０１６−１５０６８６号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１で提案された軌道変位測定装置では、軌道の線形を連続して測定することは困難であった。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、軌道の線形を少人数により連続してしかも高い安定性および再現性で測定することができる軌道の線形測定システムを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明は、
軌道の一対のレール上に跨がって設置され、上記一対のレール上を走行する走行台車と、
上記走行台車上に搭載され、上記走行台車が上記レール上を走行する際の加速度、角速度および走行パルス信号を計測する測定部と、
上記測定部で計測された加速度、角速度および走行パルス信号を収録し、これらの加速度、角速度および走行パルス信号のデータを処理するデータ収録処理装置とを有し、
上記走行台車は、
上記一対のレールの第１レール上にこの第１レールの方向にかつこの第１レールの天面に対して平行に延在するように設置され、上記第１レールの天面に接する走行ローラおよび上記第１レールの内側頭側面に接するガイドローラを含むローラ支持体が前後に取り付けられた第１フレームと、
上記第１フレームの長手方向の中央部の側面に上記第１フレームに対して直角に固定された第２フレームと、
上記第２フレームと上記一対のレールの第２レールの天面に接する走行ローラおよび上記第２レールの内側頭側面に接するガイドローラを含むローラ支持体との間に上記第２フレームと同一直線上に設けられたダンパーとを有する軌道の線形測定システムである。

この軌道の線形測定システムにおいて、走行台車の各部の形状、寸法、材質等は必要に応じて選ばれるが、安定して再現性良く線形測定を行う観点から、測定部が搭載される第１フレームはレール上を安定に移動することができるようにある程度の重量および長さを有することが望ましい。そのために、好適には、第１フレームは、例えば、横断面が（３０±２）ｍｍ×（６０±２）ｍｍの長方形状の構造用炭素鋼製の角柱またはこの角柱と同等の機械的強度を有し、構造用炭素鋼以外の材質の角柱からなり、第１フレームの長さは５６０ｍｍ以上６４０ｍｍ以下であるが、これに限定されるものではない。また、好適には、走行台車が一対のレール上に設置されたとき、第１フレームの下面と第１レールの天面との間の距離が９ｍｍ以上１１ｍｍ以下になるようにするが、これに限定されるものではない。第２フレームは、例えば、横断面が長方形状の形状を有する角柱または角管からなる。この場合、好適には、走行台車が一対のレール上に設置されたとき、第２フレームの下面と第１レールの天面との間の距離が２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下になるようにするが、これに限定されるものではない。また、好適には、ダンパーの押圧力が６０Ｎ以上８０Ｎ以下になるようにする。こうすることで、軌道の線形測定を安定に行うことができ、走行台車がレールに乗り上げたりするおそれもない。ダンパーとしてはガスダンパーや油圧ダンパー等が用いられるが、これに限定されるものではない。典型的には、第２フレームには、線形測定を行う際に走行台車を押してレール上を走行させるのに用いられるハンドルが取り付けられる。このハンドルは、作業者が手で持って走行台車を押す力を加えることができように製作される。

この軌道の線形測定システムにおいて、測定部は、慣性センサ、より具体的には、加速度計、例えばサーボ型加速度計またはＭＥＭＳ加速度計、ジャイロ、例えばＭＥＭＳジャイロが内蔵され、加速度、角速度の計測が可能であるほか、走行台車、例えば走行ローラーボックス中に取り付けられ、レールの天面（頭頂面）に接して回転するロータリーエンコーダにより線路上の位置（距離）を計測するための走行パルス信号を計測することが可能に構成される。加速度計およびジャイロとしては典型的には３軸計測可能なものが用いられるが、これに限定されるものではない。こうして計測される加速度、角速度、走行パルス信号を用いて従来公知の方法により軌道の各位置に対して軌道の角度を連続して測定することができ、それによって軌道の線形測定を行うことができる。

また、この発明は、
軌道の一対のレール上に跨がって設置され、上記一対のレール上を走行する走行台車と、
上記走行台車上に搭載され、上記走行台車が上記レール上を走行する際の加速度、角速度および走行パルス信号を計測する測定部と、
上記測定部で計測された加速度、角速度および走行パルス信号を収録し、これらの加速度、角速度および走行パルス信号のデータを処理するデータ収録処理装置とを有し、
上記走行台車は、
上記一対のレールの一方のレール上にこのレールの方向にかつこのレールの天面に対して平行に延在するように設置され、上記レールの天面に接する走行ローラおよび上記レールの内側頭側面に接するガイドローラを含むローラ支持体が前後に取り付けられたフレームを有する軌道の線形測定システムである。

この発明による軌道の線形測定システムは、上記の発明による軌道の線形測定システムにおける第２フレームおよびダンパーを省略したものに相当し、上記の発明に関連して説明したことが成立する。

この発明によれば、第１フレームが走行ローラにより一対のレールの第１レール上を走行し、第１フレームに直角に固定された第２フレームと同一直線上に設けられたダンパーを介して設けられたローラ支持体が走行ローラにより一対のレールの第１レール上を走行するように走行台車が構成されていることにより、ダンパーの押圧力を適切に設定することにより、走行台車がレール上を安定して走行することができ、それによって測定部により加速度、角速度および走行パルス信号のデータを安定して取得することができる。そのため、これらの加速度、角速度および走行パルス信号のデータを用いて軌道の線形測定を高い安定性および再現性で行うことができる。また、測定に必要な人員は、走行台車を押す作業者とデータ収録処理装置の操作や監視等を行う作業者だけであるため、少人数により測定を行うことができる。

この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを示す斜視図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを示す平面図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを示す正面図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを示す側面図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムにおいて線形測定を行う方法を説明するための略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムの製作例を示す図面代用写真である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて軌道の線形測定を行う方法を示す図面代用写真である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムの一世代前の軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第１回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムの一世代前の軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第１回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第２回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第２回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第３回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第３回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第３回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第３回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態による軌道の線形測定システムを用いて試験線で行った第４回目試験の結果を示す略線図である。

以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」という）について説明する。

〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態による軌道の線形測定システムについて説明する。

［軌道の線形測定システム］
図１〜図４はこの軌道の線形測定システムを示し、図１は斜視図、図２は平面図、図３は正面図、図４は側面図である。図１〜図４においては、この軌道の線形測定システムと線路の一対のレールＲ₁ 、Ｒ₂ との関係を示すために、この軌道の線形測定システムをレールＲ₁ 、Ｒ₂ 上に設置した状態を示す。

図１〜図４に示すように、この軌道の線形測定システムは、慣性センサを利用した測定部１００と、測定部１００が取り付けられ、レールＲ₁ 、Ｒ₂ 上を走行する走行台車２００と、データ収録処理装置（図示せず）とを有する。測定部１００では、加速度、角速度、走行パルス信号等を取得する。そして、こうして取得された加速度、角速度、走行パルス信号等をデータ収録処理装置に送り、収録されたデータを処理することにより軌道の線形測定を行う。データ収録処理装置は測定部１００とともに走行台車２００上に設置することも可能であるが、走行台車２００全体の軽量化を図り、収録データおよびその処理結果をリアルタイムで観測することを可能とするために、通常は、データ収録処理装置を除いた軌道の線形測定システム本体と別体に構成され、測定を行う者が携行することができるように構成される。データ収録処理装置としては、典型的には、所定の収録処理プログラムがインストールされたコンピュータ、取り分け携行および操作が便利なタブレット端末あるいはノート型パーソナルコンピュータが用いられ、測定部１００から無線でデータがコンピュータに送られる。

走行台車２００は、フレーム２１０、このフレーム２１０の前後に取り付けられた走行ローラボックス２２０、２３０、フレーム２１０の内側の側面にこのフレーム２１０に対して直角に一端が固定された軌間フレーム２４０、この軌間フレーム２４０の他端にシリンダ末端が固定されたガスダンパー２５０およびこのガスダンパー２５０のロッド先端が固定された走行ローラボックス２６０とを有する。

フレーム２１０は横断面が長方形状の角柱からなり、この軌道の線形測定システム本体をレールＲ₁ 、Ｒ₂ 上に載せた時、その下面がレールＲ₂ の天面（頭頂面）に平行になるとともに、その長手方向の中心線がレールＲ₂ の中心線と一致するようになっている。走行ローラボックス２２０は、下面が開放した直方体の形状を有し、その内部に、レールＲ₂ に平行な一対の側面にレールＲ₂ に対して直角かつ水平方向に設けられた回転軸２２１の周りに回転可能に走行ローラ２２２が取り付けられている。図示は省略するが、走行ローラボックス２２０内には、レールＲ₂ の天面と接触して回転するように構成されたロータリーエンコーダが内蔵されている。走行ローラボックス２３０は、上面および下面が開放した直方体の形状を有し、その内部に、レールＲ₂ に平行な一対の側面にレールＲ₂ に対して直角かつ水平方向に設けられた回転軸２３１の周りに回転可能に走行ローラ２３２が取り付けられている。これらの走行ローラ２２２、２３２はレールＲ₂ の天面に接触し、レールＲ₂ 上を回転しながら移動するようになっている。フレーム２１０の両端には固定板２１１、２１２が取り付けられている。走行ローラボックス２２０のフレーム２１０側の一つの面には連結部材２２３を介して連結板２２４が取り付けられており、この連結板２２４と固定板２１１とが互いにねじ止めされていることにより、フレーム２１０に対して走行ローラボックス２２０が固定されている。同様に、走行ローラボックス２３０のフレーム２１０側のもう一つの面には連結部材２３３を介して連結板２３４が取り付けられており、この連結板２３４と固定板２１２とが互いにねじ止めされていることにより、フレーム２１０に対して走行ローラボックス２３０が固定されている。走行ローラボックス２２０の内側の側面には直方体状のガイドローラボックス２６０が取り付けられている。ガイドローラボックス２６０の下面を垂直に貫通して２本の軸２６１、２６２が前後方向に取り付けられている。これらの軸２６１、２６２の下部に、これらの軸２６１、２６２の周りに回転可能にガイドローラ２６３、２６４がそれぞれ取り付けられている。走行ローラボックス２３０の内側の側面にはＬ字金具からなるガイドローラ支持部材２７０が取り付けられている。ガイドローラ支持部材２７０の下部２７０ａを垂直に貫通して２本の軸２７１、２７２が前後方向に取り付けられている。これらの軸２７１、２７２の下部に、これらの軸２７１、２７２の周りに回転可能にガイドローラ２７３、２７４がそれぞれ取り付けられている。ガイドローラ２６３、２６４、２７３、２７４はレールＲ₂ の内側頭側面に接触するようになっている。

測定部１００は、走行ローラボックス２２０と軌間フレーム２４０との間の部分のフレーム２１０上に固定されている。測定部１００は、その底板１０１がフレーム２１０上に固定された取付板１０２に固定され、それによってフレーム２１０に固定されている。測定部１００は、アルミニウム合金などの金属製の直方体状の筐体の内部に、高低測定用のサーボ型加速度計またはＭＥＭＳ加速度計、通り測定用および高低測定用のジャイロ、例えばＭＥＭＳ型ジャイロ、アナログ測定データをＡ／Ｄ変換し、演算を行うＡ／Ｄ変換・ＣＰＵボード、無線ボード、これらに電源を供給するためのバッテリー等が収納されている。走行ローラボックス２２０に内蔵されたロータリーエンコーダから取得する走行パルス信号はケーブルを介して測定部１００の筐体前面に設けられた端子に接続されている。測定された加速度、角速度および走行パルス信号はＡ／Ｄ変換・ＣＰＵボードでＡ／Ｄ変換され、所定の演算が行われた後、こうして得られたデータが無線ボードから無線でデータ収録処理装置に送信される。測定部１００の筐体前面には、電源スイッチ（トグルスイッチ）、電源表示ランプ、充電端子等も設けられている。測定部１００の筐体は金属製または樹脂製にすることができるが、金属製にした場合には、踏切部における無線障害の発生を未然に防止することができるため望ましい。

フレーム２１０上には、測定部１００と走行ローラボックス２３０との間の部分に取っ手２１３が取り付けられている。この取っ手２１３は軌道の線形測定システム本体を手で持って持ち上げる際に用いられる。

軌間フレーム２４０は、フレーム２１０の長手方向の中点位置にこのフレーム２１０に対して直角に固定されている。より詳細には、フレーム２１０の長手方向の内側の側面に取付板２４１が固定され、この取付板２４１に、鉛直部とこの鉛直部の上部から庇状に迫り出した水平部とからなる逆Ｌ字状の固定部材２４２が固定されている。そして、この固定部材２４２の水平部と鉛直部とに軌間フレーム２４０の一端面および一端部上面がそれぞれ接触した状態で軌間フレーム２４０の先端部がねじ止めされることによって、フレーム２１０に対して軌間フレーム２４０が固定されている。軌間フレーム２４０は、例えば横断面が長方形状の形状を有する角柱または角管からなり、例えばアルミニウム合金製あるいは構造用炭素鋼製であるが、これに限定されるものではない。軌間フレーム２４０の下面は、レールＲ₁ 、Ｒ₂ の天面に平行になっている。軌間フレーム２４０は、フレーム２１０の長手方向の中点位置にこのフレーム２１０に対して直角に固定されている。軌間フレーム２４０の上面には固定部材２４２に隣接してハンドル固定具２４３が固定されている。このハンドル固定具２４３に細長いロッド状のハンドル２４４が取り付けられている。ハンドル２４４は、この軌道の線形測定システム本体をレールＲ₁ 、Ｒ₂ 上に載せて線形測定を行う際に測定担当者が手に持ってこの軌道の線形測定システム本体を押すことによりレールＲ₁ 、Ｒ₂ 上で移動させるためのものである。このハンドル２４４は、ハンドル固定具２４３との連結部を中心にして水平方向および上下方向に回転可能になっているとともに、伸縮可能になっている。軌間フレーム２４０には上部が二股に分かれて上方に開いたハンドル受け２４５が取り付けられており、ハンドル２４４をハンドル固定具２４３との連結部を中心にして軌間フレーム２４０に向かって倒したときにこのハンドル受け２４５にハンドル２４４が収まるようになっている。軌間フレーム２４０上にはハンドル受け２４５よりレールＲ₁ 側の部分に取っ手２４６が取り付られている。この取っ手２４６は、取っ手２１３と一緒に軌道の線形測定システム本体を手で持って持ち上げる際に用いられる。

走行ローラボックス２６０は、上面および下面が開放した直方体の形状を有し、その内部に、レールＲ₁ に平行な一対の側面にレールＲ₁ に対して直角かつ水平方向に設けられた回転軸２６１の周りに回転可能に走行ローラ２６２が取り付けられている。走行ローラ２６２はレールＲ₁ の天面に接触するようになっている。走行ローラボックス２６０の内側の側面にはＬ字金具からなるガイドローラ支持部材２８０が取り付けられている。ガイドローラ支持部材２８０の下部２８０ａを垂直に貫通して２本の軸（後方の軸２８１のみ図示されている）が前後方向に取り付けられている。これらの軸の下部に、これらの軸の周りに回転可能にガイドローラ（後方のガイドローラ２８２のみ図示されている）がそれぞれ取り付けられている。これらのガイドローラはレールＲ₁ の内側頭側面に接触するようになっている。ガイドローラ支持部材２８０の内側の面には、鉛直面内にあり、側面から見た形状が直角三角形状の補強板２８３、２８４が、直角を挟んだ２辺のうちの１辺が当たり、他の１辺が軌間フレーム２４０に平行になり、レールＲ₁ に対して直角にレールＲ₂ 側に突き出した状態で互いに平行に固定されている。補強板２８３、２８４の上部にはこれらの補強板２８３、２８４に直角に補強板２８５が固定されている。

軌間フレーム２４０のレールＲ₁ 側の端面には、ガスダンパー２５０に上から覆いかぶさるようにリニアガイド２４７が設置されている。このリニアガイド２４７は側面から見た形状がＬ字状で、短辺部が軌間フレーム２４０のレールＲ₁ 側の端面に固定され、長辺部が軌間フレーム２４０に平行になっている。リニアガイド２４７の短辺部にガスダンパー２５０のシリンダ２５０ａの末端が固定されている。リニアガイド２４７の両側面には直角三角形状の補強板２４９が取り付けられている。ガスダンパー２５０のロッド２５０ｂの先端はガイドローラ支持部材２８０の内側の側面に接触し、ロッド２５０ｂを伸長することにより押圧することができるようになっている。こうしてガスダンパー２５０のロッド２５０ｂによりガイドローラ支持部材２８０を押圧することにより、ガイドローラ２８２等をレールＲ₁ の内側頭側面に押圧するとともに、ガイドローラ２６３、２６４、２７３、２７４をレールＲ₂ の内側頭側面に押圧している。この押圧が弱いと走行時に走行台車２００にガタなどが生じてデータの安定性がなくなり、逆に、押圧が強すぎると走行台車２００がレールＲ₁ 、Ｒ₂ に乗り上げるなどの問題が生じるため、最適な押圧が可能なようにガスダンパー２５０が選定されている。ガスダンパー２５０のロッド２５０ｂの伸縮の際に、走行ローラーボックス２６０およびガイドローラ支持部材２８０が軌間フレーム２４０の中心軸上で移動することができるようにするために、スライドレール２４８が、補強板２８３、２８４の先端部の上部にこれらの補強板２８３、２８４に直角に固定されている。スライドレール２４８は、リニアガイド２４７の長辺部とこの長辺部の下面に平行に設けられた平板２４７ａとこの平板２４７ａをその側面でリニアガイド２４７の長辺部に固定する固定部２４７ｂ、２４７ｃとに囲まれた空間に収容され、ガスダンパー２５０のロッド２５０ｂの伸縮の際にこの空間内を軌間フレーム２４０の中心軸上で移動することができるようになっている。

ここで、測定部１００から得られる加速度、角速度および走行パルス信号を用い、軌道の線形測定を行う方法について説明する。図５に示すように、加速度計により測定されるＺ軸加速度（鉛直方向）とＸ軸加速度（前後方向）とから水平面加速度αが求められる。こうして求められたαを積分して水平面速度ｖが求められる。一方、走行台車２００に取り付けられたロータリーエンコーダから得られる走行パルス信号によりエンコーダ速度Ｖ（線路方向の速度）が求められる。水平面速度ｖとエンコーダ速度Ｖとの差分を取ると線路の角度を反映した差分速度が得られる。この差分速度を地球の半径Ｒで割ると差分角速度が求められる。この差分角速度を用いて所定の演算を行うことにより地表面上の角速度が求められる。こうして求められた地表面上の角速度とジャイロにより測定された水平面角速度ωとの差分を取ると線路の角度を反映した差分角速度が得られる。この差分角速度を積分すると線路の角度θ_out が求められる。線路上の位置は走行パルス信号から求めることができるので、線路上の位置とその位置での線路の角度が分かる。こうして、連続して線形測定を行うことができる。

［軌道の線形測定システムの実施例］
実際に製作された軌道の線形測定システムの一例について説明する。軌道の線形測定システム本体を図６に示す。図６は試験線のレール上に軌道の線形測定システム本体を設置した状態の写真である。フレーム２１０は、長さが６００ｍｍで、横断面の外形寸法が縦３０ｍｍ×横６０ｍｍの構造用炭素鋼製の角柱からなり、重量は約８．４ｋｇである。軌間フレーム２４０は横断面の外形寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ、長さが約７３０ｍｍの構造用炭素鋼製の角管からなり、４面の各面に長手方向に延びる溝が互いに平行に設けられている。フレーム２１０の下面とレールＲ₁ の天面との間の距離は１０ｍｍ、軌間フレーム２４０の下面とレールＲ₁ の天面との間の距離は３０ｍｍに設定される。ガスダンパー２５０の押圧力は７６．１Ｎに設定される。ハンドル２４４の長さは約１ｍである。走行台車２００の総重量は約１０ｋｇである。データ収録処理装置としては市販のタブレット端末に図５に示す計算を行うプログラムを含む所定の収録処理プログラムを予めインストールしたものを用いる。

［軌道の線形測定方法］
図７に示すように、線形測定を行う軌道のレール上に走行ローラーボックス２２０が前方を向くように走行台車２２０を設置し、測定部１００の電源を投入する。線形測定を行う者がハンドル２４４の柄を手で持ち、前方に押しながら走行台車２２０を走行させる。一方、線形測定を行う別の者がタブレット端末を携行し、ディスプレイを見ながら走行台車２２０に並走する。走行台車２２０の走行に伴い、測定部１００により計測された加速度、角速度および走行パルス信号のデータがタブレット端末に無線で送信される。こうして送信されたデータがタブレット端末で収録され、所定の処理が行われて線形測定が行われる。

［現地試験の結果］
（第１回目の試験）
第１回目の試験は、加速度計としてＭＥＭＳ加速度計を用いた場合とサーボ加速度計を用いた場合との比較、および、ガスダンパー２５０の押圧力の決定のために行った試験である。試験に使用した軌道の線形測定システムはこの一実施の形態による軌道の線形測定システムの一世代前のものであり、主として、フレーム２１０の長さが４００ｍｍである点が異なる。ガスダンパー２５０としては、デフォルト位置の押圧力（以下、単に押圧力が６３．４Ｎのものとデフォルト位置の押圧力が７６．１Ｎのものとを用いた。走行距離は１００ｍである。

ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が６３．４Ｎのものを用いて軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚおよび水平位置Ｘの測定結果を図８に示す。図８中、上段および中段のデータは軌道の高低測定の結果、下段は通り測定の結果である。同様に、ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が７６．１Ｎのものを用いて軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚおよび水平位置Ｘの測定結果を図９に示す。図９中、上段および中段のデータは軌道の高低測定の結果、下段は通り測定の結果である。図８および図９より、ＭＥＭＳ加速度計を用いた場合の方が、サーボ加速度計を用いた場合に比べて測定結果の安定性および再現性が高いことが分かる。また、この試験の結果からは、ガスダンパー２５０はデフォルト位置の押圧力が７６．１Ｎであるものと６３．４Ｎであるものとで、測定結果の安定性および再現性は前者の方が良好な傾向を示すが、大きくは変わらないことが分かる。

（第２回目の試験）
第２回目の試験は、第１回目の試験の結果から、加速度計としてサーボ加速度計を選定し、かつ、ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が７６．１Ｎのものを選定して行った。フレーム２１０の長さは４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍの３水準に変えた。走行距離は１００ｍである。

フレーム２１０の長さを４００ｍｍとして軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚの測定結果を図１０中、一段目、二段目に示す。フレーム２１０の長さを５００ｍｍとして軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚの測定結果を図１０中、三段目、四段目に示す。フレーム２１０の長さを６００ｍｍとして軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚの測定結果を図１１中、一段目、二段目に、水平位置Ｘ（通り）の測定結果を図１１中、三段目、四段目に示す。ここで、図１１の二段目のグラフにおいて、１６１１２９０４のデータは走行ミスがあった時のデータであるため、参考データである。図１０および図１１より、フレーム２１０の長さを６００ｍｍとした場合の方がフレーム２１０の長さを４００ｍｍまたは５００ｍｍとした場合に比べて測定結果の安定性および再現性が高いことが分かる。

（第３回目の試験）
第３回目の試験は、加速度計としてサーボ加速度計を選定し、フレーム２１０の長さを６００ｍｍとして、ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が６３．４Ｎのものと７６．１Ｎのものとを用いて行った。走行は５回行った。

ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が６３．４Ｎのものを用いて軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚの５回の測定結果を図１２中、上段、中段に示す。また、５回の測定により得られた図１２中、上段のデータからｍａｘ（最大値）−ｍｉｎ（最小値）の値の１／２（高低差異）を求め、走行距離に対して図示したものを図１２中、下段に示す。同様に、ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が７６．１Ｎのものを用いて軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚの５回の測定結果を図１３中、上段、中段に示す。また、５回の測定により得られた図１３中、上段のデータからｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２（高低差異）を求め、走行距離に対して図示したものを図１３中、下段に示す。

ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が６３．４Ｎのものを用いて軌道の線形測定を行った時に得られた水平位置Ｘの５回の測定結果からｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２（通り差異）を求め、走行距離に対して図示したものを図１４中、上段に示す。同様に、ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が７６．１Ｎのものを用いて軌道の線形測定を行った時に得られた水平位置Ｘの５回の測定結果からｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２（通り差異）を求め、走行距離に対して図示したものを図１４中、中段に示す。

図１２〜図１４から、ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力が７６．１Ｎであるものを用いた場合の方が押圧力が６３．４Ｎであるものを用いた場合に比べて測定結果の安定性および再現性が高いことが分かる。

測定開始前の走行台車２００の停止時間と走行台車２００を押しながら作業者が歩行する歩行速度とを変えた場合の測定データの再現性を測定した結果を図１５の上段および下段に示す。図１５の上段は高低差異を走行距離に対して図示したもの、図１５の下段は通り差異を走行距離に対して図示したものである。図１５中、データの曲線を示す「Ｂ」、「Ｃ」は、ガスダンパー２５０としてデフォルト位置の押圧力がそれぞれ６３．４Ｎ、７６．１Ｎであるものを用いた場合を示す。図１５より、高低差異および通り差異を総合すると、測定開始前の走行台車２００の停止時間を６０秒とした場合が最も測定結果の安定性および再現性が高いことが分かる。

（第４回目の試験）
第４回目の試験は、使用したフレーム２１０と同じ寸法および材質を有し、前後にガイドローラを有する治具の上に傾斜計を取り付け、この治具をレールＲ₁ 上で移動させて１ｍピッチで高低の測量を実施した。こうして求められた傾斜を基準傾斜とした。その後、第３回目の試験と同様に試験を行った。走行は５回行った。軌道の線形測定を行った時に得られた垂直位置Ｚの測定結果を基準傾斜によりキャリブレーションを行ったものを図１６中、上段に示す。５回の測定結果から再現性ｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２を求め、走行距離に対して図示したものを図１６中、下段に示す。図１６中、上段に示す高低データに対し終点データを起点データに合わせる補正を行った後の高低データを図１７中、上段に示す。図１７中、上段のデータから再現性ｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２を求め、走行距離に対して図示したものを図１７中、下段に示す。

図１６中、上段に示す高低データに別途測量により求めた高低データを追記したものを図１８中、上段に示す。図１８中、上段のデータから再現性ｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２を求め、走行距離に対して図示したものを図１８中、下段に示す。図１８中、上段に示す高低データに対し終点データを起点データに合わせる補正を行った後の高低データを図１９中、上段に示す。図１９中、上段のデータから再現性ｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２を求め、走行距離に対して図示したものを図１９中、下段に示す。

図１６および図１７の測定データに対して、ジャッキによりレールの扛上を行った後、２回測定したデータを追記したグラフを図２０中、上段に示す。図２０中、上段のデータの中の５回目の測定のデータと１回目の扛上を行った後の測定のデータとから再現性ｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２を求め、走行距離に対して図示したものを図２０中、下段に示す。図２０中、上段に示す高低データに対し終点データを起点データに合わせる補正を行った後の高低データを図２１中、上段に示す。図２１中、上段のデータの中の５回目の測定のデータと１回目の扛上を行った後の測定のデータとから再現性ｍａｘ−ｍｉｎの値の１／２を求め、走行距離に対して図示したものを図２１中、下段に示す。

表１に扛上地点（５２ｍ、８９ｍ）近傍の扛上前後の測定差異値表を示す。

（考察）
以上の４回の試験結果を考察する。

図２２に、第１回目の試験において高低測定用の加速度計としてＭＥＭＳ加速度計を用いた場合の再現性のデータおよび第４回目の試験において加速度計としてサーボ型加速度計を用いた場合の傾斜計によるキャリブレーションを行う前の再現性のデータを示す。図２２より、高低測定用の加速度計としてサーボ型加速度計を用いることにより再現性の向上を図ることができることが分かる。

また、図１６中、下段のデータと図１６中、下段のデータとを比較すると、補正後の高低データの再現性は２ｍｍ以下となっており、実用上十分な再現性と考えられる。

また、図１４中、下段のデータより、１００ｍ走行における通り再現性は５ｍｍ程度と考えられ、実用上十分な再現性と考えられる。

また、図１８中、上段の、傾斜計による補正を行わない場合の５回の測定データの平均と測量データとの差異を図２３中、上段に示す。同様に、図１９中、上段の、傾斜計による補正を行った場合の５回の測定データの平均と測量データとの差異を図２３中、下段に示す。図１８より、測量データと比較すると差異は若干大きいが、実用上十分と考えられる。

以上のように、この第１の実施の形態によれば、フレーム２１０が走行ローラ２２２、２３２によりレールＲ₁ 上を走行し、フレーム２１０に直角に固定された軌間フレーム２４０と同一直線上に設けられたガスダンパー２５０を介して設けられた走行ローラーボックス２５０が走行ローラ２６２によりレールＲ₂ 上を走行するように走行台車２００が構成されていることにより、ガスダンパー２５０の押圧力を適切に設定することにより、走行台車２００がレールＲ₁ 、Ｒ₂ 上を安定して走行することができ、それによって測定部１００により加速度、角速度および走行パルス信号のデータを安定して取得することができる。そのため、これらの加速度、角速度および走行パルス信号のデータを用いて軌道の線形測定を高い安定性および再現性で行うことができる。また、測定に必要な人員は、走行台車２００を押す作業者とデータ収録処理装置の操作や監視等を行う作業者だけであるため、少人数により測定を行うことができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態による軌道の線形測定システムについて説明する。

［軌道の線形測定システム］
この軌道の線形測定システムは、第１の実施の形態による軌道の線形測定システムにおける軌間フレーム２４０、ガスダンパー２５０および走行ローラーボックス２５０が設けられておらず、台車はフレーム２１０だけで構成されていることが、第１の実施の形態による軌道の線形測定システムと異なり、その他の構成は第１の実施の形態による軌道の線形測定システムと同様である。

この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態とほぼ同様な利点を得ることができる。

以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、構成、形状、材質などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材質などを用いてもよい。

１００…測定部、２００…走行台車、２１０…フレーム、２４０…軌間フレーム、２２０、２３０、２６０…走行ローラボックス、２２２、２３２、２６２…走行ローラ、２４４…ハンドル、２５０…ガスダンパー

Claims (6)

1. 軌道の一対のレール上に跨がって設置され、上記一対のレール上を走行する走行台車と、
   上記走行台車上に搭載され、上記走行台車が上記レール上を走行する際の加速度、角速度および走行パルス信号を計測する測定部と、
   上記測定部で計測された加速度、角速度および走行パルス信号を収録し、これらの加速度、角速度および走行パルス信号のデータを処理するデータ収録処理装置とを有し、
   上記走行台車は、
   上記一対のレールの第１レール上にこの第１レールの方向にかつこの第１レールの天面に対して平行に延在するように設置され、上記第１レールの天面に接する走行ローラおよび上記第１レールの内側頭側面に接するガイドローラを含むローラ支持体が前後に取り付けられた第１フレームと、
   上記第１フレームの長手方向の中央部の側面に上記第１フレームに対して直角に固定された第２フレームと、
   上記第２フレームと上記一対のレールの第２レールの天面に接する走行ローラおよび上記第２レールの内側頭側面に接するガイドローラを含むローラ支持体との間に上記第２フレームと同一直線上に設けられたダンパーとを有する軌道の線形測定システム。
2. 上記第１フレームは横断面が（３０±２）ｍｍ×（６０±２）ｍｍの長方形状の形状を有する構造用炭素鋼製の角柱またはこの角柱と同等の機械的強度を有し、構造用炭素鋼以外の材質の角柱からなり、上記第１フレームの長さは５６０ｍｍ以上６４０ｍｍ以下である請求項１記載の軌道の線形測定システム。
3. 上記走行台車が上記一対のレール上に設置されたとき、上記第１フレームの下面と上記第１レールの天面との間の距離が８ｍｍ以上１２ｍｍ以下である請求項１または２記載の軌道の線形測定システム。
4. 上記第２フレームは横断面が長方形状の形状を有する角柱または角管からなり、上記走行台車が上記一対のレール上に設置されたとき、上記第２フレームの下面と上記第１レールの天面との間の距離が２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項記載の軌道の線形測定システム。
5. 上記ダンパーの押圧力が６０Ｎ以上８０Ｎ以下である請求項１〜４のいずれか一項記載の軌道の線形測定システム。
6. 軌道の一対のレール上に跨がって設置され、上記一対のレール上を走行する走行台車と、
   上記走行台車上に搭載され、上記走行台車が上記レール上を走行する際の加速度、角速度および走行パルス信号を計測する測定部と、
   上記測定部で計測された加速度、角速度および走行パルス信号を収録し、これらの加速度、角速度および走行パルス信号のデータを処理するデータ収録処理装置とを有し、
   上記走行台車は、
   上記一対のレールの一方のレール上にこのレールの方向にかつこのレールの天面に対して平行に延在するように設置され、上記レールの天面に接する走行ローラおよび上記レールの内側頭側面に接するガイドローラを含むローラ支持体が前後に取り付けられたフレームを有する軌道の線形測定システム。