JP2020006798A - ふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具およびふく進測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ふく進を測定する際に使用するターゲットをレール及び枕木の上面に精度よく貼付することができるターゲット取付け用治具を提供する。【解決手段】鉄道軌道の枕木上に載載され、枕木の上面およびレール下部のフランジの上面の枕木から離れた位置に所定のオフセットを有した状態に複数のターゲットを貼付するためのふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具において、レールの上を跨ぐように配置される本体部（３１）と、この本体部から枕木の横であってレールの側方へ延設する張出し部（３１ｄ）と、枕木の所定部位に当接して少なくとも枕木の長手方向に対する位置決めの基準を付与する位置決め部（３３）とを備え、本体部は枕木の上面に接する一対の脚部を有し、当該一対の脚部の少なくとも一方及び張出し部の所定部位に、所定の形状を有するターゲットに対応する形状を有する開口部（３１ｂ，３１ｃ，３５ａ）を形成した。【選択図】図４

Description

本発明は、鉄道レールのふく進量を所定のふく進測定装置により測定する際に使用するターゲットをレールの上面に貼付するのに使用して有効な取付け用治具およびふく進測定方法に関する。

鉄道用レールには、温度変化による伸縮や車両加減速時に車輪から受ける力によって長手方向へ移動する「ふく進」と呼ばれる現象があり、ふく進が進行すると、継目の遊間やまくら木間隔を乱してしまい、道床が弛緩し軌道狂いが助長されてしまう。そのため、鉄道各社では、軌道に異常が生じないように定期的にレールのふく進量を計測してレール管理を行なっている。従来、ふく進量の計測は、作業員が現場で定規等を用いた手作業により目視で行なっているため、作業効率が悪く、多くの作業人員を要するとともに、測定誤差も生じやすいという課題があった。

そこで、レールの腹部または底部に目印となるターゲットもしくはマーカを設けるとともに、レール側方の不動点に基準となるターゲットもしくはマーカをレール側と一直線上に並ぶように設け、レール側方の離れた位置に設置したカメラもしくはレール上を走行する車両に搭載したカメラによりターゲットやマーカを撮影して、撮影画像に基づいてレール変動量（ふく進量）を測定するようにした発明が開示されている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００５−３４２８号公報 特開２０１２−２５１８８２号公報

しかしながら、特許文献１や２に開示されているふく進測定方法にあっては、正確な測定を担保するために、複数（例えば不動点と左右のレールの３カ所）のターゲットもしくはマーカを一直線上に所定の向きで貼付しなければならないが、作業員が人手で行う必要があるため、作業に時間を要するとともに、経験の有無によって個人差がでるため貼付精度にバラツキが生じ易い。また、カントのある区間においては、軌道が傾斜しておりレール底部の枕木上面からの高さが直線区間と異なっているため、ターゲットもしくはマーカを正確な位置に貼付するのが難しいという課題がある。

また、特許文献１に開示されている測定方法にあっては、測定現場へカメラを運んで移動しながら撮影を実施しなければならず作業効率が悪い。そこで、本発明者らは、レール上を走行する車両に搭載したカメラにより撮影することについて検討した。その結果、特許文献１の測定方法のように、側方からカメラでレールを撮影する場合には、レールの側面（腹部）にターゲットを貼付しても良いが、車両に搭載したカメラにより真上から撮影する場合には、レールの側面にターゲットを貼付すると画像に写り込まないことが分かった。

そこで、レール下部のフランジ上面に貼付することを考えたが、レールのフランジはレール締結器により締結される部位であるため、レール締結器を避けてターゲットを貼付する必要がある。また、ターゲットを貼付する不動点側の部位として枕木上面やスラブ軌道におけるスラブ表面を考えたが、スラブ表面に貼付したターゲットは剥がれやすく、長期間にわたって測定を実施するには不向きであるとともに、枕木にはレール締結器が設けられているため不動点側のターゲットとレール側のターゲットを一直線上に並べて貼付することができないという課題があることが明らかになった。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ふく進を測定する際に使用するターゲット（マーカを含む）をレールおよび不動点としての枕木上に精度よく貼付するのに使用して好適なターゲット取付け用治具を提供することにある。
本発明の他の目的は、レールの直線区間のみならずカントのある区間においてもふく進測定のターゲットをレール下部のフランジの上面に容易に貼付することができるターゲット取付け用治具を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、レール上を走行する車両に搭載したカメラにより撮影しその画像を解析することでふく進量を測定するふく進測定方法およびその測定方法に好適なターゲット取付け用治具を提供することにある。

本発明に係るふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具は、
鉄道軌道の枕木上に載載され、枕木の上面およびレール下部のフランジの上面の前記枕木から離れた位置に所定のオフセットを有した状態にそれぞれ板状もしくはシート状のターゲットを貼付するためのふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具であって、
レールの上を跨ぐように配置される本体部と、
前記本体部から枕木の横であってレールの側方へ延設する張出し部と、
枕木の所定部位に当接して少なくとも枕木の長手方向に対する位置決めの基準を付与する位置決め部と、を備え、
前記本体部は枕木の上面に接する一対の脚部を有し、前記一対の脚部の少なくとも一方および前記張出し部の所定部位に、前記ターゲットの外形に対応する形状を有する開口部が形成されているように構成したものである。

上記のような構成によれば、取付け用治具にターゲットの外形に対応する形状を有する開口部（切欠き）が本体部および張出し部の所定部位に設けられているので、不動点としての枕木の上面およびレール下部のフランジの上面に、それぞれターゲットを所定のオフセットを有する関係で容易に貼付することができる。また、取付け用治具に位置決め部が設けられているため、ターゲットを所定部位に精度よく貼付することができる。

ここで、望ましくは、前記開口部は、その厚みが前記ターゲットの厚みよりも厚くなるように形成する。
かかる構成によれば、ターゲットを貼付する際の作業性が良好となり、容易にターゲットを所定部位に貼付することができる。

また、望ましくは、前記張出し部は、前記本体部からレールの側方へ端部がレールと平行をなすように突出する突出部と、前記突出部のレール側の端部に、ヒンジを介して上下方向へ回動可能に連結された回動部と、を備え、
前記回動部に、前記ターゲットに対応する形状を有する前記開口部の一つが形成されているようにする。
かかる構成によれば、枕木の上面からレール下部のフランジの上面までの高さが異なっていても、回動部の傾斜角が変化することで、回動部の開口部がレール下部のフランジの上面と接する状態にすることができるため、レールの直線区間のみならずカントのある区間においてもターゲットをレール下部のフランジの上面に容易に貼付することができる。

さらに、望ましくは、前記前記位置決め部は、前記枕木の長手方向の側端面に当接する垂下片であるようにする。
かかる構成によれば、不慣れな作業員であっても取付け用治具を枕木に対して容易に位置決めして設置することができる。

また、望ましくは、前記本体部のレール上方を覆う部位には、複数の開口が形成されているようにする。
かかる構成によれば、取付け用治具の軽量化を図り、持ち運びを容易に行なえるようにすることができる。

また、本出願の他の発明に係るふく進測定方法は、
枕木の上面およびレール下部のフランジの上面の前記枕木から離れた位置に所定のオフセットを有した状態にそれぞれターゲットを貼付する工程と、
前記レールの上を走行可能な車両に搭載された撮影手段により前記枕木の上面のターゲットおよび前記下部フランジの上面のターゲットを含む領域を撮影する工程と、
前記撮影手段により撮影された画像を解析して、前記枕木の上面のターゲットと前記下部フランジの上面のターゲットとの距離を求め、前記オフセットを差し引くことで前記レールのふく進量を算出する工程と、を含むようにしたものである。

かかる方法によれば、レール上を走行する車両に搭載したカメラによりレールおよび不動点のターゲットを同時に撮影してその画像を解析することでふく進量を測定するシステムを構築することができる。また、不動点として枕木上面を選択しているため、ターゲットを貼付し易くかつ剥がれにくくすることができるとともに、カメラを有する既存の車載線路設備モニタリング装置により取得した画像を用いてレールのふく進量を算出することができる。

本発明に係るふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具によれば、ふく進を測定する際に使用するターゲット（マーカ）をレールおよび不動点としての枕木上に精度よく貼付することができる。また、レールの直線区間のみならずカントのある区間においてもふく進測定のターゲット（マーカ）をレール下部のフランジの上面に容易に貼付することができる。さらに、レール上を走行する車両に搭載したカメラによりレールおよび不動点のターゲットを同時に撮影してその画像を解析することでふく進量を測定するシステムを構築することができるという効果がある。

（Ａ）は本発明の実施形態に係るふく進測定方法におけるターゲットの貼付の仕方を示す平面図、（Ｂ）はターゲットの詳細を示す拡大図である。 ふく進測定のために枕木およびレール下部のフランジの上面にターゲット（マーカ）を貼付する際に使用するターゲット取付け用治具の実施形態を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 図２の実施形態のターゲット取付け用治具の側面図である。 図２の実施形態のターゲット取付け用治具の斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係るふく進測定方法におけるターゲットの貼付の仕方を示す平面図であり、符号１０が付されているのは弾性枕木直結軌道において道床コンクリートの上に防振ゴム板を介して載置されるＰＣ枕木、符号Ｒ１，Ｒ２が付されているのは鉄道車両が走行するレールであり、レールＲ１，Ｒ２はＰＣ枕木１０上に設置されたレール締結器２０Ａ，２０Ｂによってそれぞれ固定されている。図１（Ａ）に示されているレール締結器２０Ａ，２０Ｂは、いわゆるパンドール型のレール締結器であって、埋込みボルトに螺合されたナット２１Ａ，２１Ｂによって枕木１０に結合され、弾性を有するクリップ２２Ａ，２２ＢがレールＲ１の左右両方の下部フランジを下方へ押圧することで枕木上に固定する。他方のレールＲ２も同様である。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態のふく進測定方法においては、ＰＣ枕木１０の上面にレールＲ１，Ｒ２をそれぞれ挟むようにして両側方に細長い長方形をなす薄板状のターゲット１１Ａ，１１Ｂが貼付されている。また、レールＲ１，Ｒ２の下部フランジＦ上面のＰＣ枕木１０から少し離れた位置に、同様なターゲット１１Ｃが貼付されている。従来のふく進測定方法においては、３つのターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが同一直線上に並ぶようにして貼付されるのに対し、本実施形態においては、これらのターゲットのうち１１Ａと１１Ｂが、中心が枕木１０の長手方向中心線と平行な直線上に並ぶようにして貼付され、ターゲット１１Ｃは１１Ａ，１１Ｂに対して所定のオフセットＯＦを有した状態で貼付されている。

また、ターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、例えば幅が約２０〜３０ｍｍで、枕木の幅のおよそ半分の長さを有し、厚さが１〜２ｍｍのステンレス製のプレートで形成され、一方の面（上面）は白色塗料が塗布もしくは印刷されているとともに、図１（Ｂ）に示すように、所定間隔（例えば５ｃｍ）をおいて赤色等で着色された小さな円形のマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３が付されている。マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、プレートの表面にエッチング処理で凹部を形成し、赤色塗料を塗布もしくは印刷することで設けることができる。また、特に限定されるものでないが、ターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの裏面は、両面接着テープによってＰＣ枕木１０とレールＲ１，Ｒ２の上面に接着される。なお、ターゲット１１Ａ〜１１Ｃは合成樹脂製のシートで構成されているものであっても良い。

本実施形態のふく進測定方法においては、車両に搭載されたカメラによって、上記３つのターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを含む領域を上方から撮影して、その画像を解析することでターゲット１１Ａ，１１Ｂと１１Ｃとの距離を求め、得られた距離からオフセットＯＦを差し引くことで、ふく進量を算出する。１台のカメラによって左右両レールの３つのターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを含む領域を同時に撮影しても良いし、２台のカメラによって左右のレールのターゲットを別々に撮影しても良い。なお、既存の鉄道車両には、線路設備モニタリング装置と呼ばれるカメラを含む監視装置を搭載した営業車両があるので、そのような装置により取得した画像を解析することでふく進量を算出しても良い。

次に、上記ターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを枕木およびレール下部のフランジ上面に貼付するのに使用して好適な本発明に係るターゲット取付け用の治具３０について、図２および図３を用いて説明する。このうち、図２（Ａ）はターゲット取付け用の治具の平面図、図２（Ｂ）は正面図、図３はターゲット取付け用の治具を斜め上方から見た斜視図である。
ターゲット取付け用の治具３０は、特に限定されるものでないが、全体が厚さ数ｍｍのステンレス鋼板で構成され、本体部３１と回動部３２とを備えている。

本体部３１は図２（Ｂ）および図３に示すように、正面視でレールＲの上方を覆うような形状を有する山形部３１Ａと、山形部３１Ａの両下端からそれぞれ外側へ延設され枕木の上面に載置される水平脚部３１Ｂ，３１Ｃとから構成されている。また、図２（Ａ）および図３に示すように、山形部３１Ａと水平脚部３１Ｂ，３１Ｃにはそれぞれ複数の開口３１ａが形成され、軽量化が図られている。
そして、山形部３１Ａと水平脚部３１Ｂ，３１Ｃの直角に曲がる境界部には、前記ターゲット１１の長さと同一の幅を有する切欠き３１ｂ，３１ｃが形成されており、水平脚部３１Ｂの切欠き３１ｂと水平脚部３１Ｃの切欠き３１ｃにターゲット１１Ａと１１Ｂをそれぞれ係合させてから下方へ押圧することで、枕木の上面の所定位置にターゲット１１Ａ，１１Ｂ貼付できるように構成されている。

さらに、切欠き３１ｂ，３１ｃを囲むようにして細長いコの字状をなすスペーサ３２ｂ，３２ｃが、水平脚部３１Ｂ，３１Ｃの下面にネジ等によって固着されている。このスペーサ３２ｂ，３２ｃがあることによって、ターゲット１１Ａ，１１Ｂを切欠き３１ｂ，３１ｃに係合させるようにして枕木の上面に貼付する際に、ガイドの機能を発揮させることができる。
一方、水平脚部３１Ｂの外端部には下方へ向かって突出するように設けられた位置決め用垂下片（ストッパ）３３がネジ等によって固定されており、この位置決め用垂下片３３を枕木１０の外側面に当接させることで、レールと直交する方向の位置決めを行えるように構成されている。

また、水平脚部３１Ｂの側部には枕木１０の側方へ飛び出すように形成された三角形状をなす張出し部３１ｄが設けられており、この張出し部３１ｄの基部の下面には、枕木１０の側面と平行な方向に並んだ一対のカムフォロア３４Ａ，３４Ｂが下向きの状態で装着されている。これらのカムフォロア３４Ａ，３４Ｂを枕木１０の側面に当接させることで、レールの長手方向の位置決めを行えるとともに、治具３０を枕木１０の側面に沿って移動させ易くなる。

さらに、張出し部３１ｄのレールと対向する側の縁部には、逆台形状をなす傾斜板３５が、ヒンジ３６によって上下回動可能に装着されており、傾斜板３５の先端すなわちヒンジ３６と反対側の縁部には、ターゲット１１Ｃの形状に対応した長方形をなす切欠き３５ａが形成されているとともに、この切欠き３５ａを囲むようにして縦に細長いコの字状をなすスペーサ３２ａが、下面にネジ等によって固着されている。このスペーサ３２ａがあることによって、ターゲット１１Ｃを切欠き３５ａに係合させるようにしてレール下部のフランジの上面に貼付する際に、ガイドの機能を発揮させることができる。また、傾斜板３５には２個の開口３５ｂが形成され、軽量化が図られている。

なお、上記実施形態のターゲット取付け用治具３０においては、傾斜板３５を上下回動可能に装着しているが、予め所定の角度で傾斜させ回動不能とした状態で設けるようにしても良い。
ただし、上記のように、傾斜板３５がヒンジ３６によって上下回動可能に装着されていることにより、カントのある区間でのターゲット１１Ｃの貼付を正確に行うことができる。すなわち、カントのある区間では軌道が傾斜することで、枕木上面からレール下部のフランジの上面までの高さが直線区間とは異なることがあるが、傾斜板３５が回動可能であれば傾斜板３５の先端をレール下部のフランジの上面に接触させた際に傾斜板３５の傾斜角度を変えることができるため、治具の一部が浮いたりすることがなく、それによってターゲット１１Ｃの貼付を正確に行うことができる。

次に、上記のような構成を有するターゲット取付け用治具３０を用いたターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの貼付の方法について説明する。ターゲットの貼付に際しては、先ず、傾斜板３５をレールと反対側に倒した状態にして、治具３０を、水平脚部３１Ｂ，３１Ｃが枕木の上面に接するようにして枕木の上面に載置する。この際、正規位置よりも枕木の長さ方向の外側に位置し、かつカムフォロア３４Ａ，３４Ｂを枕木の側面に当接させるようにして載置する。次に、治具３０全体を枕木上において、レールへ近づけるように、枕木と平行に移動させて垂下片（ストッパ）３３を枕木の外側面に当接させる。これにより、治具３０の位置決めが完了する。

続いて、傾斜板３５を回動させて傾斜板３５の先端をレール下部のフランジの上面に接触させる。その後、ターゲット１１Ａ，１１Ｂをターゲット取付け用治具３０の本体部３１の切欠き３１ｂ，３１ｃに係合させるようにして枕木の上面に貼付するとともに、傾斜板３５の先端の切欠き３５ａにターゲット１１Ｃを係合させるようにしてレール下部のフランジの上面に貼付する。これによって、片方のレールについて、図１（Ａ）に示すような所定の位置にターゲット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを貼付する作業が終了するので、他方の片方のレールに対して上記と同様な作業を行う。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、傾斜板３５を回動可能な構成にするため、ヒンジを使用しているが、ヒンジの代わりに弾性の高い薄い金属板（板バネ）で張出し部３１ｄと傾斜板３５とを結合して、板バネが弾性変形することで傾斜板３５が傾斜して下部フランジの上面に接触するように構成しても良い。

また、カント区間で治具を使用することを考えなくても良いのであれば、傾斜板３５を回動可能な構成にせず、予め所定の角度で傾斜させて形成しても良い。しかも、その場合には、垂下片（ストッパ）３３を設けずに、傾斜板３５の先端をレール腹部に当接させることで、レールと直交する方向の位置決めを行わせることも可能である。
さらに、ターゲット取付け用治具３０の本体部３１の上面に取っ手を取り付けて、持ち運びを容易に行なえる構成にしても良い。また、本体部３１のレールの上方を覆う部位の断面形状は、山形でなく下向きのコの状あるいは半円形をなすように形成しても良い。

１０ ＰＣ枕木
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ ターゲット
２０Ａ，２０Ｂ レール締結器
３０ ターゲット取付け用治具
３１ 本体部
３１ａ 開口部
３１ｂ，３１ｃ 切欠き
３１ｄ 張出し部
３２ 回動部
３３ 垂下片（ストッパ）
３４Ａ，３４Ｂ カムフォロア
３５ 傾斜板
３５ａ 切欠き

Claims (6)

1. 鉄道軌道の枕木上に載載され、枕木の上面およびレール下部のフランジの上面の前記枕木から離れた位置に所定のオフセットを有した状態にそれぞれ板状もしくはシート状のターゲットを貼付するためのふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具であって、
   レールの上を跨ぐように配置される本体部と、
   前記本体部から枕木の横であってレールの側方へ延設する張出し部と、
   枕木の所定部位に当接して少なくとも枕木の長手方向に対する位置決めの基準を付与する位置決め部と、を備え、
   前記本体部は枕木の上面に接する一対の脚部を有し、前記一対の脚部の少なくとも一方および前記張出し部の所定部位に、前記ターゲットの外形に対応する形状を有する開口部が形成されていることを特徴とするふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具。
2. 前記開口部は、その厚みが前記ターゲットの厚みよりも厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具。
3. 前記張出し部は、前記本体部からレールの側方へ端部がレールと平行をなすように突出する突出部と、前記突出部のレール側の端部に、ヒンジを介して上下方向へ回動可能に連結された回動部と、を備え、
   前記回動部に、前記ターゲットに対応する形状を有する前記開口部の一つが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具。
4. 前記前記位置決め部は、前記枕木の長手方向の側端面に当接する垂下片であることを特徴とする請求項１又は２に記載のふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具。
5. 前記本体部のレール上方を覆う部位には、複数の開口が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のふく進測定に用いるターゲットの取付け用治具。
6. 枕木の上面およびレール下部のフランジの上面の前記枕木から離れた位置に所定のオフセットを有した状態にそれぞれターゲットを貼付する工程と、
   前記レールの上を走行可能な車両に搭載された撮影手段により前記枕木の上面のターゲットおよび前記下部フランジの上面のターゲットを含む領域を撮影する工程と、
   前記撮影手段により撮影された画像を解析して、前記枕木の上面のターゲットと前記下部フランジの上面のターゲットとの距離を求め、前記オフセットを差し引くことで前記レールのふく進量を算出する工程と、
   を含むことを特徴とするふく進測定方法。

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