JP2019167046A - 鉄道検測装置及び鉄道検測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道検測装置の制御ユニットの温度調節を効果的に行って、鉄道検測装置の制御ユニットを鉄道の車両の屋根に設置する。【解決手段】制御ユニット２０と断熱ケース３０との間に第１の空間３０ａを形成し、断熱ケース３０とカバー４０との間に第２の空間４０ａを形成する。温度調節ユニット５０を、第１の空間と第２の空間とにまたがって設ける。カバー４０の表面に遮熱塗料を塗布して、カバー４０に、吸入口４２及び排出口４３を設ける。第１の空間３０ａ内で、第１の熱伝導部材５３により、第１の空間３０ａ内の空気と熱交換素子５１との間で熱を伝導し、第１のファン５５により、第１の空間３０ａ内の空気を循環させる。第２の空間４０ａ内で、第２の熱伝導部材５４により、第２の空間４０ａ内の空気と熱交換素子５１との間で熱を伝導し、第２のファン５６により、吸入口４２から空気を送り込んで、第２の空間４０ａ内の空気を拡散させる。【選択図】図７

Description

本発明は、鉄道の架線（トロリ線）の摩耗量や、軌道の状態、変位等、あるいは、周囲の構造物や、鉄道の運行の障害となる支障物等を検測する鉄道検測装置及び鉄道検測方法に係り、特に、鉄道の営業車に搭載するのに好適な鉄道検測装置及び鉄道検測方法に関する。

鉄道の車両の屋根には、集電舟を有するパンタグラフが設けられており、パンタグラフの集電舟が架線と接触して、鉄道の車両への給電が行われる。架線は集電舟との接触で摩耗し、架線検測装置を用いた架線の定期的な検査が必要となる。架線の摩耗量等を検出する架線検測装置は、検査光を架線へ照射して、架線からの反射光を受光するセンサーユニットと、センサーユニットの検出信号を処理し、また装置全体を制御する制御ユニットとを含んで構成されている。架線の検査の際には、通常、検査専用の検測車が運行され、架線検測装置のセンサーユニットは、検測車の屋根に設置され、制御ユニットは、検測車内に搭載される。この様な架線検測装置として、例えば、特許文献１に記載のトロリ線測定装置がある。

特開２０１２−２１５４１４号公報

架線の摩耗量のデータを詳細に検討して、摩耗量が限界に達する時期を予測する予兆診断を行いたいという要求がある。この様な予兆診断を行うには、例えば半年に１回程度の検測車による定期的な検査だけでは、データ量が十分でない。そこで、常時運行している営業車に架線検測装置を搭載して、営業車により架線の検査データを収集することが望まれている。その場合、営業車には架線検測装置の制御ユニットを搭載するスペースがないので、架線検測装置全体を営業車の屋根に設置する必要がある。しかしながら、架線検測装置を営業車の屋根に設置する場合、直射日光による輻射熱と、装置内の機器からの発熱とにより、制御ユニットの機器が動作温度を上回る高温になって、装置が正常に動作しない恐れがある。また、寒冷地では、逆に、制御ユニットの機器が動作温度を下回る低温になって、装置が正常に動作しない恐れがある。そこで、制御ユニットの温度調節が必要となるが、営業車の屋根と架線との間には、３００〜４００ｍｍ程度の高さのスペースしかないため、大型の空調設備を設置することはできなかった。

本発明の課題は、鉄道検測装置の制御ユニットの温度調節を効果的に行って、鉄道検測装置の制御ユニットを鉄道の車両の屋根に設置することである。

本発明の鉄道検測装置は、検査対象物を検測する鉄道検測装置の制御ユニットとの間に第１の空間を形成して、制御ユニットの周囲を断熱材で密閉する断熱ケースと、断熱ケースとの間に第２の空間を形成して、断熱ケースを覆うカバーと、熱交換素子を有し、第１の空間と第２の空間とにまたがって設けられた温度調節ユニットとを備え、カバーは、表面に遮熱塗料が塗布され、外部から第２の空間内へ空気を吸入する吸入口、及び第２の空間内から外部へ空気を排出する排出口を有し、温度調節ユニットは、第１の空間及び第２の空間内の空気と熱交換素子との間で熱を伝導する熱伝導部材、並びに、第１の空間及び第２の空間内の空気を移動させるファンを有し、制御ユニットが、鉄道の車両の屋根に設置されたことを特徴とする。

また、本発明の鉄道検測方法は、鉄道検測装置の制御ユニットを鉄道の車両の屋根に設置し、制御ユニットの周囲を断熱材を含む断熱ケースで密封して、制御ユニットと断熱ケースとの間に第１の空間を形成し、断熱ケースをカバーで覆って、断熱ケースとカバーとの間に第２の空間を形成し、熱交換素子、熱伝導部材、及びファンを有する温度調節ユニットを、第１の空間と第２の空間とにまたがって設け、カバーの表面に遮熱塗料を塗布して、カバーに、外部から第２の空間内へ空気を吸入する吸入口、及び第２の空間内から外部へ空気を排出する排出口を設け、熱伝導部材により、第１の空間及び第２の空間内の空気と熱交換素子との間で熱を伝導し、ファンにより、第１の空間及び第２の空間内の空気を移動させながら、鉄道検測装置により、検査対象物を検測することを特徴とする。

直射日光による輻射熱は、表面に遮熱塗料を塗布したカバー、及び断熱材を含む断熱ケースにより遮られて、断熱ケース内へは伝導されない。断熱ケース内の制御ユニットを冷却する場合、断熱ケース内の第１の空間では、第１の空間内の空気の熱が、熱伝導部材により熱交換素子の低温側へ伝導されて、第１の空間内の空気が冷却される。そして、冷却された第１の空間内の空気が、ファンにより第１の空間内を循環して、制御ユニットの機器を冷却する。断熱ケースとカバーとの間の第２の空間では、熱交換素子の高温側の熱が、熱伝導部材により第２の空間内の空気へ伝導されて、第２の空間へ放出される。そして、第２の空間へ放出された熱が、ファンにより吸入口から第２の空間内へ送り込まれた空気で、第２の空間内の空気と共に拡散される。

一方、寒冷地では、外部の冷気は、カバー、及び断熱材を含む断熱ケースにより遮られて、断熱ケース内へは達しない。断熱ケース内の制御ユニットを加温する場合、断熱ケース内の第１の空間では、熱交換素子の高温側の熱が、熱伝導部材により第１の空間内の空気へ伝導されて、第１の空間内の空気が加温される。そして、加温された第１の空間内の空気が、ファンにより第１の空間内を循環して、制御ユニットの機器を加温する。断熱ケースとカバーとの間の第２の空間では、第２の空間内の空気の熱が、熱伝導部材により熱交換素子の低温側へ伝導されて、第２の空間内の空気が冷却される。そして、冷却された第２の空間内の空気が、ファンにより吸入口から第２の空間内へ送り込まれた空気で拡散される。これらの動作により、鉄道検測装置の制御ユニットの温度調節が効果的に行われ、鉄道の車両の屋根に設置された鉄道検測装置の制御ユニットが正常に動作する。

さらに、本発明の鉄道検測装置は、断熱ケースが、搭載面に開口を設けた、制御ユニットを搭載する棚台を有し、温度調節ユニットが、第１の空間内に設けられた第１の熱伝導部材、第１の空間内に設けられた第１のファン、第２の空間内に設けられた第２の熱伝導部材、及び、第２の空間内に設けられた第２のファンを有し、第１のファンが、棚台の下方に設けられて、第１の空間内の空気を、制御ユニットの下方から開口を通して制御ユニットの上方へ循環させることを特徴とする。また、本発明の鉄道検測方法は、断熱ケース内に棚台を設け、棚台の搭載面に開口を設けて、制御ユニットを棚台に搭載し、第１の空間内に第１の熱伝導部材を設けて、第１の空間内の空気と熱交換素子との間で熱を伝導し、第１の空間内の棚台の下方に第１のファンを設けて、第１の空間内の空気を、制御ユニットの下方から開口を通して制御ユニットの上方へ循環させ、第２の空間内に第２の熱伝導部材を設けて、第２の空間内の空気と熱交換素子との間で熱を伝導し、第２の空間内に第２のファンを設けて、吸入口から第２の空間内へ空気を送り込んで、第２の空間内の空気を拡散させることを特徴とする。第１の空間及び第２の空間内の空気と熱交換素子との間の熱伝導、並びに、第１の空間及び第２の空間内の空気の移動が、効率良く行われると共に、第１の空間内において、制御ユニットの機器から発生した熱、または熱交換素子で加温された第１の空間内の空気の熱が、制御ユニットの下方から上方へ効率良く移動し、制御ユニットの温度調節が効率良く行われる。

さらに、本発明の鉄道検測装置は、カバーが、車両の走行方向の正面及び裏面に通風孔を有し、車両の走行方向の正面の通風孔が、車両の走行時、カバーの外部から第２の空間内へ空気を取り込むことを特徴とする。また、本発明の鉄道検測方法は、カバーの車両の走行方向の正面及び裏面に通風孔を設け、車両の走行方向の正面に設けた通風孔により、車両の走行時、カバーの外部から第２の空間内へ空気を取り込むことを特徴とする。通風孔から第２の空間内へ取り込まれた空気の流れで、第２の空間内の空気の拡散が促進される。

さらに、本発明の鉄道検測装置は、熱交換素子が、ペルチェ素子からなることを特徴とする。また、本発明の鉄道検測方法は、熱交換素子として、ペルチェ素子を用いることを特徴とする。熱交換素子として、ペルチェ素子を用いることにより、装置が小型化されて鉄道の車両の屋根に設置し易くなる。

さらに、本発明の鉄道検測装置は、温度調節ユニットを複数備え、断熱ケースが、制御ユニットの各機器を複数の温度調節ユニットのいずれかに割り当てる仕切り板を有することを特徴とする。また、本発明の鉄道検測方法は、温度調節ユニットを複数設け、断熱ケース内に設けた仕切り板により、制御ユニットの各機器を複数の温度調節ユニットのいずれかに割り当てることを特徴とする。温度調節ユニット毎に調節温度を変更して、制御ユニットの各機器の温度管理を精密に行うことができる。

本発明によれば、鉄道検測装置の制御ユニットの温度調節を効果的に行って、鉄道検測装置の制御ユニットを鉄道の車両の屋根に設置することができる。

さらに、断熱ケース内に棚台を設け、棚台の搭載面に開口を設けて、制御ユニットを棚台に搭載し、第１の空間内に第１の熱伝導部材を設けて、第１の空間内の空気と熱交換素子との間で熱を伝導し、第１の空間内の棚台の下方に第１のファンを設けて、第１の空間内の空気を、制御ユニットの下方から開口を通して制御ユニットの上方へ循環させ、第２の空間内に第２の熱伝導部材を設けて、第２の空間内の空気と熱交換素子との間で熱を伝導し、第２の空間内に第２のファンを設けて、吸入口から第２の空間内へ空気を送り込んで、第２の空間内の空気を拡散させることにより、第１の空間及び第２の空間内の空気と熱交換素子との間の熱伝導、並びに、第１の空間及び第２の空間内の空気の移動を、効率良く行うことができると共に、第１の空間内において、制御ユニットの温度調節を効率良く行うことができる。

さらに、カバーの車両の走行方向の正面及び裏面に通風孔を設け、車両の走行方向の正面に設けた通風孔により、車両の走行時、カバーの外部から第２の空間内へ空気を取り込むことにより、通風孔から第２の空間内へ取り込まれた空気の流れで、第２の空間内の空気の拡散を促進させることができる。

さらに、熱交換素子として、ペルチェ素子を用いることにより、装置を小型化して鉄道の車両の屋根に設置し易くすることができる。

さらに、仕切り板を用い、制御ユニットの各機器を複数の温度調節ユニットのいずれかに割り当てることにより、温度調節ユニット毎に調節温度を変更して、制御ユニットの各機器の温度管理を精密に行うことができる。

本発明の一実施の形態による架線検測装置の概略構成を示す図である。 架線用センサーユニットの構成例を示す図である。 構造物用センサーユニットの構成例を示す斜視図である。 営業車の屋根に設置された架線検測装置の斜視図である。 図５（ａ）はカバーの上面図、図５（ｂ）はカバーの側面図である。 図６（ａ）はカバーの正面図、図６（ｂ）は通風孔の断面図である。 図７（ａ）は図５（ａ）のＡ−Ａ部断面図、図７（ｂ），（ｃ）は第１の空間内及び第２の空間内の空気の流れと熱の移動を説明する図である。 図６（ａ）のＢ−Ｂ部断面図である。 温度調節ユニットの構成を示す図である。 営業車停車時の、第２の空間内の空気の流れと熱の移動を説明する図である。 営業車走行時の、第２の空間内の空気の流れと熱の移動を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による架線検測装置の断熱ケースの内部を示す図である。

［実施の形態］
以下、本発明の鉄道検測装置及び鉄道検測方法を、架線検測装置を例にして、詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態による架線検測装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の架線検測装置１００は、架線用センサーユニット３、構造物用センサーユニット１０、ＧＰＳアンテナ１６、制御ユニット２０、断熱ケース３０、カバー４０、及び温度調節ユニット５０を含んで構成されている。

（架線用センサーユニット）
図２は、架線用センサーユニットの構成例を示す図であって、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は側面図である。架線用センサーユニット３は、投光器４、ミラー５，６、レンズ７、センサー８、及びミラー位置調節装置９を含んで構成され、鉄道の車両の屋根に設置される。図２（ａ）において、鉄道の車両の屋根に設置された架線用センサーユニット３の上空には、破線で示す架線１が、パンタグラフの集電舟の局所的な摩耗を防止するため、ジグザグに敷設されている。投光器４は、長手方向に、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる複数の光源を有し、光量が均一なスリット状の検査光を発生する。

図２（ｂ）において、投光器４から発生した検査光は、ミラー５で反射されて架線１へ照射され、架線１から反射光が発生する。架線１からの反射光は、ミラー６で反射された後、レンズ７で収束されて、複数のセンサー８のいずれかへ照射される。各センサー８は、例えばＣＣＤラインセンサー等からなり、受光した反射光の強度に応じた検出信号を出力する。架線１の下端の摺動部の断面は略円弧状であり、摩耗すると平らな部分の面積が増加して、架線１から発生する反射光が増加する。従って、反射光の強度に応じた検出信号から、架線１の摩耗量が検出される。ミラー位置調節装置９は、架線１の高さ方向の変位に応じて、ミラー６の図面横方向の位置を調節する。なお、図２の例では、レンズ７及びセンサー８が５つずつ設けられているが、レンズ７及びセンサー８の数は、これに限るものではない。

（構造物用センサーユニット）
図３は、構造物用センサーユニットの構成例を示す斜視図である。構造物用センサーユニット１０は、レーザー光源１１、走査装置１２、カメラ１３、モータ１４、及びミラー１５を含んで構成され、鉄道の車両の屋根に設置される。なお、構造物用センサーユニット１０には、架線１の左右の脇の構造物用に、レーザー光源１１、走査装置１２、カメラ１３、モータ１４、及びミラー１５が２組ずつ設けられているが、図３ではそれらの内の１組だけが示されている。

レーザー光源１１は、例えばレーザーダイオード等からなり、レーザービームを発生する。レーザー光源１１から発生したレーザービームは、ミラー１５で反射されて、走査装置１２へ照射される。なお、ミラーを介さずに、レーザー光源１１から走査装置１２へレーザービームを直接照射してもよい。走査装置１２は、例えばポリゴンミラー等からなり、モータ１４により回転しながら、レーザービームを反射する。モータ１４は、例えばＤＣブラシレスモータ等からなり、走査装置１２を高速で回転させる。走査装置１２により反射されたレーザービームは、構造物用センサーユニット１０から鉄道の線路の周囲へ照射され、走査装置１２の回転に伴い、レーザービームが、線路の周囲の柱や電柱等の構造物を走査する。カメラ１３は、例えばＣＣＤカメラ等からなり、レーザービームが線路の周囲の構造物により散乱された散乱光を受光して、画像信号を出力する。

（制御ユニット）
図１において、制御ユニット２０は、検出制御装置２１、走査制御装置２２、画像処理装置２３、位置演算装置２４、データ収集装置２５、ＧＰＳ装置２６、通信装置２７、及び温度制御装置２８を含んで構成されている。検出制御装置２１は、架線用センサーユニット３の投光器４へ駆動電流を供給して、検査光を発生させ、また、架線用センサーユニット３のミラー位置調節装置９を制御して、ミラー６の位置を調節する。そして、検出制御装置２１は、架線用センサーユニット３のセンサー８から出力された検出信号に基づいて、架線１の摩耗量を検出する。検出制御装置２１は、検出した架線１の摩耗量を、データ収集装置２５へ出力する。

走査制御装置２２は、構造物用センサーユニット１０のレーザー光源１１へ駆動電流を供給して、レーザービームを発生させ、また、構造物用センサーユニット１０の走査装置１２を回転させるモータ１４へ駆動電流を供給する。画像処理装置２３は、プロファイル生成部を有し、プロファイル生成部は、構造物用センサーユニット１０のカメラ１３から出力された画像信号を処理して、線路の周囲の柱や電柱等の構造物のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ：輪郭）を生成する。そして、画像処理装置２３は、生成したプロファイルから、線路の周囲の構造物の形状を検出して、その構造物を認識する。画像処理装置２３は、生成したプロファイルを、データ収集装置２５へ出力する。

位置演算装置２４は、画像処理装置２３が認識した構造物から、架線の位置を検出する。例えば、営業車２が走行している線路の脇の電柱の数をカウントすることにより、営業車２の線路上の位置、即ち検測している架線の位置を検出することができる。また、構造物の無い区間では、位置演算装置２４は、ＧＰＳ装置２６からの位置情報により、架線の位置を検出する。線路の周囲の構造物から検出した架線の位置の情報は、ＧＰＳ装置２６からの位置情報よりも高い精度を有する。位置演算装置２４は、検出した架線の位置を、データ収集装置２５へ出力する。

データ収集装置２５は、検出制御装置２１から出力された架線１の摩耗量のデータ、画像処理装置２３から出力された構造物のプロファイルのデータ、及び位置演算装置２４から出力された架線の位置のデータを、通信装置２７を介して、地上の基地局の端末、及び／又はクラウドサーバーへ送信する。温度制御装置２８は、後述する温度調節ユニット５０の熱交換素子へ駆動電流を供給し、また、駆動電流の極性を切り替えて、熱交換素子の高温側と低温側とを変更する。

（断熱ケース、カバー、及び温度調節ユニット）
制御ユニット２０の周囲には、断熱ケース３０が設けられている。断熱ケース３０は、制御ユニット２０との間に第１の空間３０ａを形成して、制御ユニット２０の周囲を断熱材で囲んでいる。断熱ケース３０の周囲には、カバー４０が設けられている。カバー４０は、断熱ケース３０との間に第２の空間４０ａを形成して、断熱ケース３０を覆っている。そして、制御ユニット２０と断熱ケース３０との間に形成された第１の空間３０ａと、断熱ケース３０とカバー４０との間に形成された第２の空間４０ａとにまたがって、断熱ケース３０内の温度を調節する温度調節ユニット５０が設けられている。

（架線検測装置の外観）
本実施の形態の架線検測装置は、鉄道の営業車の屋根に設置される。図４は、営業車の屋根に設置された架線検測装置の斜視図である。架線検測装置１００の外観は、架線用センサーユニット３、構造物用センサーユニット１０、ＧＰＳアンテナ１６、及びカバー４０からなる。ＧＰＳアンテナ１６は、カバー４０の上面に取り付けられている。営業車２の屋根に設置された架線検測装置１００の上空には、架線１が敷設されている。

図５（ａ）はカバーの上面図、図５（ｂ）はカバーの側面図である。カバー４０は、例えば、ステンレス鋼等の合金材料で構成されている。カバー４０の内部には、図１の断熱ケース３０が収納されている。カバー４０の表面には、遮熱塗料が塗布されており、遮熱塗料が塗布されたカバー４０は、直射日光による輻射熱が断熱ケース３０へ伝導されるのを抑制する。ここで「遮熱塗料」とは、太陽からの近赤外線を効率良く反射して、太陽光の熱の影響を低減する塗料を言う。図５（ａ），（ｂ）において、カバー４０の図面右脇には、設置台４１が取り付けられており、設置台４１には、構造物用センサーユニット１０が設置されている。図５（ｂ）において、カバー４０の一方の側面には、外部から図１の第２の空間４０ａ内へ空気を吸入する吸入口４２が設けられている。

図６（ａ）は、カバーの正面図である。カバー４０の正面には、複数の通風孔４４が設けられている。同様に、カバー４０の裏面にも、複数の通風孔４４が設けられている。架線検測装置１００が設置された営業車２の停車時は、カバー４０の吸入口４２から第２の空間４０ａ内へ吸入された空気が、後述するカバー４０の排気口と、カバー４０の正面及び裏面に設けられた通風孔４４とから排出される。営業車２の走行時は、カバー４０の吸入口４２から第２の空間４０ａ内へ吸入される空気とは別に、走行方向の正面に設けられた通風孔４４からも第２の空間４０ａ内へ空気が取り込まれ、これらの空気が、後述するカバー４０の排気口と、反対側の裏面に設けられた通風孔４４とから排出される。図６（ｂ）は、通風孔の断面図である。通風孔４４は、図６（ｂ）に示す様に、貫通口が下向きに形成されており、雨や雪、塵等が侵入し難い構造となっている。

（温度調節ユニットの温度調節機能）
図７（ａ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ部断面図である。カバー４０の底面には、断熱ケース３０とカバー４０との間に形成された第２の空間４０ａ内の空気を外部へ排出する排気口４３が設けられている。また、カバー４０に収納された断熱ケース３０の内部には、棚台３１が配置されており、棚台３１の搭載面には、開口３２が設けられている。制御ユニット２０は、棚台３１の搭載面に搭載されている。そして、制御ユニット２０と断熱ケース３０との間に形成された第１の空間３０ａと、断熱ケース３０とカバー４０との間に形成された第２の空間４０ａとにまたがって、図面奥行方向に複数の温度調節ユニット５０が設置されている。図８は、図６（ａ）のＢ−Ｂ部断面図である。本実施の形態では、３つの温度調節ユニット５０が設けられているが、温度調節ユニット５０の数は、これに限らず、必要な温度調節能力に応じて適宜決定される。

図９は、温度調節ユニットの構成を示す図であって、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は側面図である。温度調節ユニット５０は、熱交換素子５１、熱伝導シート５２、内側フィン５３（第１の熱伝導部材）、外側フィン５４（第２の熱伝導部材）、循環用ファン５５（第１のファン）、及び通気用ファン５６（第２のファン）を含んで構成されている。熱交換素子５１は、例えばペルチェ素子からなり、図１の温度制御装置２８から駆動電流が供給される。熱交換素子５１の図面右側の面には、熱伝導シート５２を挟んで、内側フィン５３が取り付けられている。また、熱交換素子５１の図面左側の面には、熱伝導シート５２を挟んで、外側フィン５４が取り付けられている。内側フィン５３及び外側フィン５４は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料で構成され、空気と接触する面積を広げるために、板状の突起が多数設けられている。熱伝導シート５２には、例えば、常温ではシート状で、使用温度下で流動性を持った液相に変化する相変化材料（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）からなるシート等が使用されている。なお、熱伝導シート５２の代わりに、グリースを用いてもよい。循環用ファン５５は、断熱ケース３０内の棚台３１の下方に、第１の空間３０ａの上部の空気を効率良く吸引する様に隔壁で密閉して、設置されている。通気用ファン５６は、カバー４０の吸入口４２に接続されている。なお、本実施の形態では、１つの温度調節ユニット５０に２つの循環用ファン５５が設けられているが、循環用ファン５５の数はこれに限るものではない。

図７（ａ）において、内側フィン５３は、第１の空間３０ａ内に設けられて、第１の空間３０ａ内の空気と熱交換素子５１との間で熱を伝導する。循環用ファン５５は、第１の空間３０ａ内に設けられて、第１の空間３０ａ内の空気を循環させる。また、外側フィン５４は、第２の空間４０ａ内に設けられて、第２の空間４０ａ内の空気と熱交換素子５１との間で熱を伝導する。通気用ファン５６は、第２の空間４０ａ内に設けられて、第２の空間４０ａ内の空気を拡散させる。

図７（ｂ）は、制御ユニット２０を冷却する場合の、第１の空間内及び第２の空間内の空気の流れと熱の移動を説明する図である。制御ユニット２０を冷却する場合、図１の温度制御装置２８は、熱交換素子５１の内側フィン５３側が低温側となり、熱交換素子５１の外側フィン５４側が高温側となる様に、熱交換素子５１へ駆動電流を供給する。図７（ｂ）において、内側が白色の矢印は、第１の空間３０ａ内及び第２の空間４０ａ内の空気の流れを示し、黒色の矢印は、制御ユニット２０の機器から発生する熱の移動を示している。

直射日光による輻射熱は、表面に遮熱塗料を塗布したカバー４０、及び断熱材を含む断熱ケース３０により遮られて、断熱ケース３０内へは伝導されない。断熱ケース３０内の第１の空間３０ａでは、制御ユニット２０の機器から発生した第１の空間３０ａ内の空気の熱が、内側フィン５３により熱交換素子５１の低温側へ伝導されて、第１の空間３０ａ内の空気が冷却される。そして、冷却された第１の空間３０ａ内の空気が、循環用ファン５５により第１の空間３０ａ内を循環して、制御ユニット２０の機器を冷却する。断熱ケース３０とカバー４０との間の第２の空間４０ａでは、熱交換素子５１の高温側の熱が、外側フィン５４により第２の空間４０ａ内の空気へ伝導されて、第２の空間４０ａへ放出される。そして、第２の空間４０ａへ放出された熱が、通気用ファン５６により吸入口４２から第２の空間４０ａ内へ送り込まれた空気で、第２の空間４０ａ内の空気と共に拡散される。

図７（ｃ）は、制御ユニット２０を加温する場合の、第１の空間内及び第２の空間内の空気の流れと熱の移動を説明する図である。制御ユニット２０を加温する場合、図１の温度制御装置２８は、熱交換素子５１の内側フィン５３側が高温側となり、熱交換素子５１の外側フィン５４側が低温側となる様に、熱交換素子５１へ供給する駆動電流の極性を切り替える。図７（ｃ）において、内側が白色の矢印は、第１の空間３０ａ内及び第２の空間４０ａ内の空気の流れを示し、黒色の矢印は、制御ユニット２０の機器に吸収される熱の移動を示している。

寒冷地では、外部の冷気は、カバー４０、及び断熱材を含む断熱ケース３０により遮られて、断熱ケース３０内へは達しない。断熱ケース３０内の第１の空間３０ａでは、熱交換素子５１の高温側の熱が、内側フィン５３により第１の空間３０ａ内の空気へ伝導されて、第１の空間３０ａ内の空気が加温される。そして、加温された第１の空間３０ａ内の空気が、循環用ファン５５により第１の空間３０ａ内を循環して、制御ユニット２０の機器を加温する。断熱ケース３０とカバー４０との間の第２の空間４０ａでは、第２の空間４０ａ内の空気の熱が、外側フィン５４により熱交換素子５１の低温側へ伝導されて、第２の空間４０ａ内の空気が冷却される。そして、冷却された第２の空間４０ａ内の空気が、通気用ファン５６により吸入口４２から第２の空間４０ａ内へ送り込まれた空気で拡散される。これらの動作により、制御ユニット２０の温度調節が効果的に行われ、営業車２の屋根に設置された架線検測装置１００の制御ユニット２０が正常に動作する。

このとき、断熱ケース３０内に棚台３１を設け、棚台３１の搭載面に開口３２を設けて、制御ユニット２０を棚台３１に搭載し、循環用ファン５５を棚台３１の下方に設け、循環用ファン５５により、第１の空間３０ａ内の空気を、制御ユニット２０の下方から開口３２を通して制御ユニット２０の上方へ循環させるので、制御ユニット２０の機器から発生した熱（図７（ｂ））、または熱交換素子５１で加温された第１の空間３０ａ内の空気の熱（図７（ｃ））が、制御ユニット２０の下方から上方へ効率良く移動し、制御ユニット２０の温度調節が効率良く行われる。

また、図９において、内側フィン５３の図面右側の側面は、蓋５７により塞がれており、内側フィン５３の上部及び下部は、空気が通る様に解放されている。これにより、第１の空間３０ａ内の空気が、内側フィン５３の突起の隙間を通って、効率良く循環される。また、外側フィン５４と通気用ファン５６との間には、蓋５８により空気通路５８ａが形成されており、外側フィン５４と蓋５８の上部及び下部は、空気が通る様に解放されている。これにより、第２の空間４０ａ内の空気が、通気用ファン５６からの風で効率良く拡散される。

図１０は、営業車停車時の、第２の空間内の空気の流れと熱の移動を説明する図である。図１０において、内側が白色の矢印は、第２の空間４０ａ内の空気の流れを示し、黒色の矢印は、第２の空間４０ａ内の熱の移動を示している。断熱ケース３０内の制御ユニット２０を冷却する場合、断熱ケース３０内で制御ユニット２０の機器から発生した熱は、温度調節ユニット５０により、第１の空間３０ａ内から第２の空間４０ａへ放出されて、第２の空間４０ａ内の空気と共に拡散される。そして、拡散された熱は、排気口４３及び通風孔４４を通って、カバー４０の外部へ放出される。

図１１は、営業車走行時の、第２の空間内の空気の流れと熱の移動を説明する図である。図１０と同様に、図１１において、内側が白色の矢印は、第２の空間４０ａ内の空気の流れを示し、黒色の矢印は、第２の空間４０ａ内の熱の移動を示している。営業車２の走行時、カバー４０の走行方向の正面に設けられた通風孔４４から取り込まれた空気により、第２の空間４０ａ内に、走行方向と反対方向の空気の流れが形成される。この空気の流れにより、第２の空間４０ａ内の空気の拡散が促進される。

図１２は、本発明の他の実施の形態による架線検測装置の断熱ケースの内部を示す図である。本実施の形態では、断熱ケース３０の内部に、制御ユニット２０の各機器を複数の温度調節ユニット５０のいずれかに割り当てる仕切り板３３が設けられている。仕切り板３３を用い、制御ユニット２０の各機器を複数の温度調節ユニット５０のいずれかに割り当てることにより、温度調節ユニット５０毎に調節温度を変更して、制御ユニット２０の各機器の温度管理を精密に行うことができる。

［実施の形態の効果］
以上説明した実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（１）架線検測装置１００の制御ユニット２０の温度調節を効果的に行って、架線検測装置１００の制御ユニット２０を営業車２の屋根に設置することができる。

（２）さらに、断熱ケース３０内に棚台３１を設け、棚台３１の搭載面に開口３２を設けて、制御ユニット２０を棚台３１に搭載し、第１の空間３０ａ内に第１の熱伝導部材５３を設けて、第１の空間３０ａ内の空気と熱交換素子５１との間で熱を伝導し、第１の空間３０ａ内の棚台３１の下方に第１のファン５５を設けて、第１の空間３０ａ内の空気を、制御ユニット２０の下方から開口３２を通して制御ユニット２０の上方へ循環させ、第２の空間４０ａ内に第２の熱伝導部材５４を設けて、第２の空間４０ａ内の空気と熱交換素子５１との間で熱を伝導し、第２の空間４０ａ内に第２のファン５６を設けて、吸入口４２から第２の空間４０ａ内へ空気を送り込んで、第２の空間４０ａ内の空気を拡散させることにより、第１の空間３０ａ及び第２の空間４０ａ内の空気と熱交換素子５１との間の熱伝導、並びに、第１の空間３０ａ及び第２の空間４０ａ内の空気の移動を、効率良く行うことができると共に、第１の空間３０ａ内において、制御ユニット２０の温度調節を効率良く行うことができる。

（３）さらに、カバー４０の営業車２の走行方向の正面及び裏面に通風孔４４を設け、営業車２の走行方向の正面に設けた通風孔４４により、営業車２の走行時、カバー４０の外部から第２の空間４０ａ内へ空気を取り込むことにより、通風孔４４から第２の空間４０ａ内へ取り込まれた空気の流れで、第２の空間４０ａ内の空気の拡散を促進させることができる。

（４）さらに、熱交換素子５１として、ペルチェ素子を用いることにより、装置を小型化して営業車２の屋根に設置し易くすることができる。

さらに、図１２に示した実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（５）仕切り板３３を用い、制御ユニット２０の各機器を複数の温度調節ユニット５０のいずれかに割り当てることにより、温度調節ユニット５０毎に調節温度を変更して、制御ユニット２０の各機器の温度管理を精密に行うことができる。

なお、本発明の鉄道検測装置及び鉄道検測方法は、以上説明した架線検測装置に限らず、軌道の状態、変位等を検測する軌道検測装置、あるいは、周囲の構造物を検測する構造物検測装置や、支障物等を検測する支障物検測装置等、他の鉄道設備の検測装置にも適用することができる。また、本発明の鉄道検測装置を検測車の屋根に設置して、従来は鉄道検測装置の制御ユニットが占めていた検測車内のスペースを、他の用途に有効活用することもできる。

１ 架線
２ 営業車
３ 架線用センサーユニット
４ 投光器
５，６ ミラー
７ レンズ
８ センサー
９ ミラー位置調節装置
１０ 構造物用センサーユニット
１１ レーザー光源
１２ 走査装置
１３ カメラ
１４ モータ
１５ ミラー
１６ ＧＰＳアンテナ
２０ 制御ユニット
２１ 検出制御装置
２２ 走査制御装置
２３ 画像処理装置
２４ 位置演算装置
２５ データ収集装置
２６ ＧＰＳ装置
２７ 通信装置
２８ 温度制御装置
３０ 断熱ケース
３０ａ 第１の空間
３１ 棚台
３２ 開口
３３ 仕切り板
４０ カバー
４０ａ 第２の空間
４１ 設置台
４２ 吸入口
４３ 排気口
４４ 通風孔
５０ 温度調節ユニット
５１ 熱交換素子
５２ 熱伝導シート
５３ 内側フィン（第１の熱伝導部材）
５４ 外側フィン（第２の熱伝導部材）
５５ 循環用ファン（第１のファン）
５６ 通気用ファン（第２のファン）
１００ 架線検測装置

Claims (10)

1. 検査対象物を検測する鉄道検測装置の制御ユニットとの間に第１の空間を形成して、前記制御ユニットの周囲を断熱材で密閉する断熱ケースと、
   前記断熱ケースとの間に第２の空間を形成して、前記断熱ケースを覆うカバーと、
   熱交換素子を有し、前記第１の空間と前記第２の空間とにまたがって設けられた温度調節ユニットとを備え、
   前記カバーは、表面に遮熱塗料が塗布され、外部から前記第２の空間内へ空気を吸入する吸入口、及び前記第２の空間内から外部へ空気を排出する排出口を有し、
   前記温度調節ユニットは、前記第１の空間及び前記第２の空間内の空気と前記熱交換素子との間で熱を伝導する熱伝導部材、並びに、前記第１の空間及び前記第２の空間内の空気を移動させるファンを有し、
   前記制御ユニットが、鉄道の車両の屋根に設置された
   ことを特徴とする鉄道検測装置。
2. 前記断熱ケースは、搭載面に開口を設けた、前記制御ユニットを搭載する棚台を有し、
   前記温度調節ユニットは、前記第１の空間内に設けられた第１の熱伝導部材、前記第１の空間内に設けられた第１のファン、前記第２の空間内に設けられた第２の熱伝導部材、及び、前記第２の空間内に設けられた第２のファンを有し、
   前記第１のファンは、前記棚台の下方に設けられて、前記第１の空間内の空気を、前記制御ユニットの下方から前記開口を通して前記制御ユニットの上方へ循環させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道検測装置。
3. 前記カバーは、前記車両の走行方向の正面及び裏面に通風孔を有し、
   前記車両の走行方向の正面の前記通風孔は、前記車両の走行時、前記カバーの外部から前記第２の空間内へ空気を取り込む
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉄道検測装置。
4. 前記熱交換素子は、ペルチェ素子からなる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の鉄道検測装置。
5. 前記温度調節ユニットを複数備え、
   前記断熱ケースは、前記制御ユニットの各機器を前記複数の温度調節ユニットのいずれかに割り当てる仕切り板を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の鉄道検測装置。
6. 鉄道検測装置の制御ユニットを鉄道の車両の屋根に設置し、
   前記制御ユニットの周囲を断熱材を含む断熱ケースで密封して、前記制御ユニットと前記断熱ケースとの間に第１の空間を形成し、
   前記断熱ケースをカバーで覆って、前記断熱ケースと前記カバーとの間に第２の空間を形成し、
   熱交換素子、熱伝導部材、及びファンを有する温度調節ユニットを、前記第１の空間と前記第２の空間とにまたがって設け、
   前記カバーの表面に遮熱塗料を塗布して、前記カバーに、外部から前記第２の空間内へ空気を吸入する吸入口、及び前記第２の空間内から外部へ空気を排出する排出口を設け、
   前記熱伝導部材により、前記第１の空間及び前記第２の空間内の空気と前記熱交換素子との間で熱を伝導し、
   前記ファンにより、前記第１の空間及び前記第２の空間内の空気を移動させながら、
   前記鉄道検測装置により、検査対象物を検測する
   ことを特徴とする鉄道検測方法。
7. 前記断熱ケース内に棚台を設け、前記棚台の搭載面に開口を設けて、前記制御ユニットを前記棚台に搭載し、
   前記第１の空間内に第１の熱伝導部材を設けて、前記第１の空間内の空気と前記熱交換素子との間で熱を伝導し、
   前記第１の空間内の前記棚台の下方に第１のファンを設けて、前記第１の空間内の空気を、前記制御ユニットの下方から前記開口を通して前記制御ユニットの上方へ循環させ、
   前記第２の空間内に第２の熱伝導部材を設けて、前記第２の空間内の空気と前記熱交換素子との間で熱を伝導し、
   前記第２の空間内に第２のファンを設けて、前記吸入口から前記第２の空間内へ空気を送り込んで、前記第２の空間内の空気を拡散させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の鉄道検測方法。
8. 前記カバーの前記車両の走行方向の正面及び裏面に通風孔を設け、
   前記車両の走行方向の正面に設けた前記通風孔により、前記車両の走行時、前記カバーの外部から前記第２の空間内へ空気を取り込む
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の鉄道検測方法。
9. 前記熱交換素子として、ペルチェ素子を用いる
   ことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の鉄道検測方法。
10. 前記温度調節ユニットを複数設け、
    前記断熱ケース内に設けた仕切り板により、前記制御ユニットの各機器を前記複数の温度調節ユニットのいずれかに割り当てる
    ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の鉄道検測方法。

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