JP2024006416A - Track material monitoring system - Google Patents

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典博 横内
Norihiro Yokouchi
裕基 本村
Yuki Motomura
貴純 吉川
Takasumi Yoshikawa
源太 倉
Genta Kura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a track material monitoring system capable of enhancing the accuracy of monitoring a track material.
SOLUTION: A track material monitoring system includes a moving body traveling on a railway track, a spot sensor arranged on the moving body to detect the height of the railway track along a traveling direction of the moving body, a laser measurement device arranged on the moving body and irradiating the railway track with a laser beam to measure a cross sectional shape orthogonal to an extending direction of the rail in the railway track, and a control device for determining the existence of a track material to be monitored based on the height detected by the spot sensor and making the laser measurement device execute measurement of the cross sectional shape by irradiation of the laser beam when it is determined that the track material exists.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、軌道材料監視システムに関する。 TECHNICAL FIELD This disclosure relates to track material monitoring systems.

鉄道車両が走行する鉄道軌道は、レール及び枕木に加えて、締結具等の軌道材料によって構成されている。鉄道車両の安全走行にためには、これらの鉄道軌道を構成する要素の定期的な監視が必要である。 A railway track on which a railway vehicle runs is composed of track materials such as fasteners in addition to rails and sleepers. For the safe running of railway vehicles, regular monitoring of the elements that make up these railway tracks is necessary.

このような鉄道軌道の監視手段として、レールに沿って走行するカメラによる撮影画像を用いて軌道材料(具体的にはボルト)を認識する装置が知られている(特許文献1参照)。 As such railway track monitoring means, a device is known that recognizes track material (specifically, bolts) using images captured by a camera running along the rail (see Patent Document 1).

特開2006-250573号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-250573

従来の鉄道軌道の監視装置では、上述のような撮影画像に替えて、レーザ光の照射による光切断法を用いることで、レールの幅方向に沿った広範囲での軌道材料の検出を可能としたものも知られている。 Conventional railway track monitoring equipment uses an optical cutting method using laser light irradiation instead of capturing images as described above, making it possible to detect track material over a wide range along the width of the rail. Things are also known.

しかしながら、レーザ光の照射による形状測定の単位時間当たりの回数には限度があり、例えば1秒間に最大で200回程度である。そのため、レール上を走行する装置から無作為にレーザ光の照射を行うと、レーザ光の照射位置に挟まれた測定空白領域に監視対象が含まれるおそれがある。その結果、監視対象の見落としが発生し得る。 However, there is a limit to the number of times per unit time that the shape can be measured by laser beam irradiation, for example, about 200 times per second at most. Therefore, if laser light is randomly irradiated from a device running on the rail, there is a possibility that the monitoring target will be included in the measurement blank area sandwiched between the laser light irradiation positions. As a result, monitoring targets may be overlooked.

本開示の一局面は、軌道材料の監視精度を高められる軌道材料監視システムを提供することを目的としている。 One aspect of the present disclosure is to provide a track material monitoring system that can increase the accuracy of track material monitoring.

本開示の一態様は、鉄道軌道を走行するように構成された移動体と、移動体に配置されると共に、移動体の走行方向に沿って、鉄道軌道の高さを検出するように構成されたスポットセンサと、移動体に配置されると共に、鉄道軌道に対しレーザ光を照射することで、鉄道軌道におけるレールの延伸方向と直交する断面形状を計測するように構成されたレーザ計測器と、スポットセンサが検出した高さに基づいて監視対象の軌道材料の存在を判定すると共に、軌道材料が存在すると判定した場合にレーザ光の照射による断面形状の計測をレーザ計測器に実行させるように構成された制御装置と、を備える軌道材料監視システムである。 One aspect of the present disclosure relates to a mobile body configured to run on a railway track, and a mobile body arranged on the mobile body and configured to detect the height of the railway track along the traveling direction of the mobile body. a laser measuring device arranged on a moving body and configured to measure a cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the rail on the railway track by irradiating the railway track with a laser beam; The system is configured to determine the presence of track material to be monitored based on the height detected by the spot sensor, and to have a laser measuring instrument measure the cross-sectional shape by irradiating laser light when it is determined that track material exists. A track material monitoring system comprising: a controlled control device;

このような構成によれば、スポットセンサの高さの検出によって監視対象の軌道材料を認識した上で、断面形状の計測用のレーザ光の照射が行われる。そのため、監視対象の見落としを抑制しつつ、レールの幅方向に沿った軌道材料の形状測定を行うことができる。その結果、軌道材料の監視精度を高められる。 According to such a configuration, the track material to be monitored is recognized by detecting the height of the spot sensor, and then the laser light for measuring the cross-sectional shape is irradiated. Therefore, it is possible to measure the shape of the track material along the width direction of the rail while suppressing oversight of the monitoring target. As a result, the accuracy of monitoring track material can be improved.

本開示の一態様では、制御装置は、スポットセンサが検出した高さが予め定めた閾値を超える場合に、軌道材料が存在すると判定してもよい。このような構成によれば、容易かつ的確に監視対象の認識を行うことができる。 In one aspect of the present disclosure, the control device may determine that track material is present when the height detected by the spot sensor exceeds a predetermined threshold. According to such a configuration, it is possible to easily and accurately recognize a monitoring target.

本開示の一態様では、制御装置は、軌道材料が存在すると判定した場合に、判定に用いられた高さが検出されてから移動体の走行速度に応じた調整時間が経過した時点で、レーザ光を照射させてもよい。このような構成によれば、軌道材料に対するレーザ光の照射位置の精度を高めることができる。 In one aspect of the present disclosure, when it is determined that the track material exists, the control device transmits the laser beam when an adjustment time corresponding to the traveling speed of the moving body has elapsed after the height used for the determination was detected. Light may be irradiated. According to such a configuration, it is possible to improve the accuracy of the irradiation position of the laser beam on the track material.

本開示の一態様では、軌道材料は、レールの側方に配置されたガード材の固定金具であってもよい。固定金具は、ガード材を保持する金具本体と、金具本体に取り付けられたボルトと、を有してもよい。金具本体は、レールの延伸方向においてボルトの頭部を挟む2つの壁を有してもよい。このような構成によれば、金具本体の壁をレーザ光の照射のトリガーとして利用できるため、レールの延伸方向に一定の間隔で配置されるボルトを精度よく監視することができる。 In one aspect of the present disclosure, the track material may be a fixture of a guard material placed on the side of the rail. The fixing metal fitting may include a metal fitting body that holds the guard material, and a bolt attached to the metal fitting body. The metal fitting body may have two walls that sandwich the head of the bolt in the extending direction of the rail. According to such a configuration, since the wall of the metal fitting body can be used as a trigger for irradiation with laser light, it is possible to accurately monitor bolts arranged at regular intervals in the extending direction of the rail.

本開示の一態様では、制御装置は、レーザ光の照射後、予め定めた待機時間が経過するまでスポットセンサによる高さの検出を停止させてもよい。このような構成によれば、金具本体の2つの壁のうち、ボルトよりも後に移動体が通過する壁の高さがスポットセンサによって検出されない。その結果、ボルトの通過直後にレーザ光の照射が行われることが抑制される。 In one aspect of the present disclosure, the control device may stop height detection by the spot sensor until a predetermined standby time has elapsed after irradiation with the laser light. According to such a configuration, the spot sensor does not detect the height of the wall through which the moving body passes after the bolt, of the two walls of the metal fitting main body. As a result, laser light irradiation is suppressed immediately after the bolt passes.

図1Aは、実施形態における軌道材料監視システムの模式図であり、図1Bは、図1Aの軌道材料監視システムにおける計測装置の模式図である。FIG. 1A is a schematic diagram of a track material monitoring system in an embodiment, and FIG. 1B is a schematic diagram of a measuring device in the track material monitoring system of FIG. 1A. 図2Aは、鉄道軌道の模式的な平面図であり、図2Bは、図2AのIIB-IIB線での模式的な断面図である。FIG. 2A is a schematic plan view of a railway track, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line IIB-IIB in FIG. 2A. 図3Aは、図2Aの鉄道軌道におけるガード材及び固定金具の模式的な斜視図であり、図3Bは、図3Aのガード材及び固定金具の模式的な平面図である。FIG. 3A is a schematic perspective view of the guard material and fixing fittings on the railway track of FIG. 2A, and FIG. 3B is a schematic plan view of the guarding material and fixing fittings of FIG. 3A. 図4は、図1Bの計測装置の計測手順を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the measurement procedure of the measuring device of FIG. 1B. 図5Aは、図1Bの計測装置におけるスポットセンサの模式図であり、図5Bは、図1Bの計測装置におけるレーザ計測器の模式図である。5A is a schematic diagram of a spot sensor in the measuring device of FIG. 1B, and FIG. 5B is a schematic diagram of a laser measuring device in the measuring device of FIG. 1B. 図6A-6Fは、図5Bのレーザ計測器によって計測される断面形状の一例である。6A-6F are examples of cross-sectional shapes measured by the laser measuring instrument of FIG. 5B. 図7は、図1の軌道材料監視システムにおける制御装置が実行する処理を概略的に示すフロー図である。FIG. 7 is a flow diagram schematically showing the processing executed by the control device in the track material monitoring system of FIG. 1.

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
図1Aに示す軌道材料監視システム1は、鉄道軌道の構成要素である軌道材料の検査を行う。軌道材料監視システム1は、移動体2と、計測装置3と、制御装置4とを備える。
Embodiments to which the present disclosure is applied will be described below with reference to the drawings.
[1. First embodiment]
[1-1. composition]
A track material monitoring system 1 shown in FIG. 1A inspects track materials that are constituent elements of railway tracks. The track material monitoring system 1 includes a moving body 2, a measuring device 3, and a control device 4.

図2A及び図2Bに示すように、鉄道軌道の構成要素には、レールR1と、枕木R2と、レールR1及び枕木R2以外の軌道材料とが含まれる。本実施形態では、軌道材料のうちガード材R3及び固定金具R4を監視対象とする。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the components of the railway track include a rail R1, a sleeper R2, and track materials other than the rail R1 and sleepers R2. In this embodiment, the guard material R3 and the fixture R4 among the track materials are monitored.

ガード材R3は、レールR1の側方(具体的にはレールR1の幅方向の内側)に配置されている。ガード材R3は、レールR1の延伸方向に沿って延伸している。ガード材R3は、レールR1を走行する鉄道車両の脱線を抑制するために設けられる。 The guard material R3 is arranged on the side of the rail R1 (specifically, on the inside of the rail R1 in the width direction). The guard material R3 extends along the extending direction of the rail R1. Guard material R3 is provided in order to suppress derailment of a railway vehicle traveling on rail R1.

固定金具R4は、ガード材R3を枕木R2に固定する部材である。図3A及び図3Bに示すように、固定金具R4は、金具本体R41と、ボルトR42と、回り止めピンR43とを有する。 The fixing metal fitting R4 is a member that fixes the guard material R3 to the sleeper R2. As shown in FIGS. 3A and 3B, the fixing metal fitting R4 includes a metal fitting main body R41, a bolt R42, and a rotation stopper pin R43.

金具本体R41は、基部R41Aと、可動部R41Bとを有する。基部R41Aは、枕木R2の上面に固定されている。可動部R41Bは、ガード材R3を保持すると共に、基部R41Aの上方に重なるように配置されている。可動部R41Bは、基部R41Aに対し、上下方向に揺動可能に連結されている。 The metal fitting main body R41 has a base portion R41A and a movable portion R41B. The base R41A is fixed to the upper surface of the sleeper R2. The movable portion R41B holds the guard material R3 and is arranged to overlap above the base portion R41A. The movable portion R41B is connected to the base portion R41A so as to be swingable in the vertical direction.

ボルトR42は、金具本体R41に取り付けられている。具体的には、ボルトR42は、可動部R41Bを上下方向に貫通すると共に、先端が基部R41Aに螺合されている。つまり、ボルトR42は、可動部R41B及び基部R41Aを上下方向に締結している。 The bolt R42 is attached to the metal fitting body R41. Specifically, the bolt R42 passes through the movable portion R41B in the vertical direction, and its tip end is screwed into the base portion R41A. That is, the bolt R42 fastens the movable portion R41B and the base portion R41A in the vertical direction.

ボルトR42は、鉄道軌道の保守、点検等の作業時に取り外される。ボルトR42が取り外されることで、可動部R41Bがガード材R3と共に上方に揺動可能となる。作業終了後、ボルトR42は再び金具本体R41に取り付けられる。 The bolt R42 is removed during work such as maintenance and inspection of railway tracks. By removing the bolt R42, the movable portion R41B can swing upward together with the guard member R3. After the work is completed, the bolt R42 is reattached to the metal fitting body R41.

ボルトR42の頭部は、上方から視認可能である。つまり、ボルトR42の頭部は、他の部材によって上方から覆われておらず、露出している。また、金具本体R41の可動部R41Bは、レールR1の延伸方向においてボルトR42の頭部を挟む第1壁W1及び第2壁W2を有する。つまり、ボルトR42の頭部は、第1壁W1と第2壁W2とで挟まれた凹部内に配置されている。第1壁W1の高さ及び第2壁W2の高さは同じである。 The head of bolt R42 is visible from above. That is, the head of the bolt R42 is not covered from above by other members and is exposed. Moreover, the movable part R41B of the metal fitting main body R41 has a first wall W1 and a second wall W2 that sandwich the head of the bolt R42 in the extending direction of the rail R1. That is, the head of the bolt R42 is disposed within the recess sandwiched between the first wall W1 and the second wall W2. The height of the first wall W1 and the height of the second wall W2 are the same.

回り止めピンR43は、レール幅方向に沿って可動部R41Bに挿通されている。回り止めピンR43は、ガード材R3の下方に配置され、ガード材R3の固定金具R4に対する回転を規制する。 The detent pin R43 is inserted into the movable portion R41B along the rail width direction. The rotation stopper pin R43 is arranged below the guard member R3, and restricts rotation of the guard member R3 with respect to the fixing fitting R4.

<移動体>
図1Aに示す移動体2は、レールR1に沿って、監視対象の鉄道軌道を走行するように構成されている。
<Mobile object>
The moving object 2 shown in FIG. 1A is configured to travel on a railway track to be monitored along a rail R1.

<計測装置>
計測装置3は、移動体2に配置されている。計測装置3は、移動体2と共にレールR1に沿って移動しながら、軌道材料の位置及び形状を計測する。図1Bに示すように、計測装置3は、第1スポットセンサ31Aと、第2スポットセンサ31Bと、レーザ計測器32とを有する。
<Measuring device>
The measuring device 3 is placed on the moving body 2. The measuring device 3 measures the position and shape of the track material while moving along the rail R1 together with the moving body 2. As shown in FIG. 1B, the measuring device 3 includes a first spot sensor 31A, a second spot sensor 31B, and a laser measuring device 32.

(スポットセンサ)
第1スポットセンサ31A及び第2スポットセンサ31Bは、移動体2の走行方向に沿って、鉄道軌道の高さを検出するように構成されている。
(spot sensor)
The first spot sensor 31A and the second spot sensor 31B are configured to detect the height of the railway track along the traveling direction of the moving body 2.

第1スポットセンサ31Aは、移動体2が図1Aにおける左側に進行する際に、レーザ計測器32に対し進行方向前方となる位置に配置されている。第2スポットセンサ31Bは、移動体2が図1Aにおける右側に進行する際に、レーザ計測器32に対し進行方向前方となる位置に配置されている。 The first spot sensor 31A is arranged at a position in front of the laser measuring device 32 in the direction of movement when the moving body 2 moves to the left in FIG. 1A. The second spot sensor 31B is arranged at a position in front of the laser measuring device 32 in the direction of movement when the moving body 2 moves to the right in FIG. 1A.

軌道材料監視システム1は、第1スポットセンサ31A及び第2スポットセンサ31Bのうち、レーザ計測器32に対し進行方向前方の地点の高さを検出可能なスポットセンサを監視に用いる。 Of the first spot sensor 31A and the second spot sensor 31B, the track material monitoring system 1 uses a spot sensor capable of detecting the height of a point ahead of the laser measuring device 32 in the traveling direction for monitoring.

なお、図1A及び図1Bでは、1つのレーザ計測器32に対し2つのスポットセンサ31A,31Bが組み合わされているが、計測装置3は、1つのレーザ計測器と1つのスポットセンサとの組み合わせを、移動体2の前後に1つずつ有してもよい。また、計測装置3は、左右のレールR1に対応する位置にそれぞれ配置された、少なくとも1つのレーザ計測器と少なくとも2つのスポットセンサとを有する。 In addition, in FIG. 1A and FIG. 1B, two spot sensors 31A and 31B are combined with one laser measuring device 32, but the measuring device 3 is a combination of one laser measuring device and one spot sensor. , one at the front and one at the rear of the moving body 2. Furthermore, the measuring device 3 includes at least one laser measuring device and at least two spot sensors arranged at positions corresponding to the left and right rails R1, respectively.

レーザ計測器及びスポットセンサは、移動体2の車輪に対し進行方向前方に配置されるとよい。これにより、車輪によって巻き上げられる水滴の影響を抑制することができる。この水滴は、雨や移動体2の散水に起因して発生する。 The laser measuring device and the spot sensor are preferably arranged in front of the wheels of the moving body 2 in the traveling direction. Thereby, the influence of water droplets kicked up by the wheels can be suppressed. These water droplets are generated due to rain or water sprinkling from the moving body 2.

以下では第1スポットセンサ31Aについて説明するが、第2スポットセンサ31Bについても同様である。第1スポットセンサ31Aは、公知の距離センサである。図4に示すように、第1スポットセンサ31Aは、固定金具R4の金具本体R41の上方からレーザ光を照射する。 Although the first spot sensor 31A will be described below, the same applies to the second spot sensor 31B. The first spot sensor 31A is a known distance sensor. As shown in FIG. 4, the first spot sensor 31A irradiates laser light from above the metal fitting main body R41 of the fixing metal fitting R4.

図5Aに示すように、第1スポットセンサ31Aは、レーザ光を照射する発信部311と、反射したレーザ光を受光する受信部312とを有する。レーザ光を反射する物体Oの位置によって、発信部311におけるレーザ光の受光位置が変化する。これにより、第1スポットセンサ31Aは、物体Oの位置(つまり高さ)を検出する。 As shown in FIG. 5A, the first spot sensor 31A includes a transmitter 311 that emits laser light and a receiver 312 that receives reflected laser light. Depending on the position of the object O that reflects the laser beam, the position at which the transmitter 311 receives the laser beam changes. Thereby, the first spot sensor 31A detects the position (that is, the height) of the object O.

第1スポットセンサ31Aは、移動体2の走行中にレーザ光の照射及び受光を連続的に行うことで、レールR1から幅方向内側に一定距離離れた位置における高さを検出する。具体的には、図3Bに示すように、第1スポットセンサ31Aは、可動部R41Bの第1壁W1と第2壁W2とを通過する検出ラインLに沿って高さを検出する。第1スポットセンサ31Aは、例えば1秒間に最大3000回の高さ検出(つまり高さ検出用のレーザ光の照射)を行う。 The first spot sensor 31A detects the height at a position a certain distance away from the rail R1 inward in the width direction by continuously irradiating and receiving laser light while the moving body 2 is traveling. Specifically, as shown in FIG. 3B, the first spot sensor 31A detects the height along the detection line L that passes through the first wall W1 and the second wall W2 of the movable portion R41B. The first spot sensor 31A performs height detection (that is, irradiation of laser light for height detection) up to 3000 times per second, for example.

(レーザ計測器)
図4に示すように、レーザ計測器32は、鉄道軌道に対しレーザ光を照射することで、鉄道軌道におけるレールR1の延伸方向と直交する断面形状を計測するように構成されている。
(laser measuring instrument)
As shown in FIG. 4, the laser measuring device 32 is configured to measure the cross-sectional shape of the railway track perpendicular to the extending direction of the rail R1 by irradiating the railway track with a laser beam.

具体的には、レーザ計測器32は、レールR1の幅方向において、少なくともガード材R3及び固定金具R4を含む範囲に上方からレーザ光を照射する。レーザ計測器32は、光切断法を用いて断面形状を測定する公知の計測機器である。図5Bに示すように、レーザ計測器32は、レーザ光を照射する発光部321と、レーザ光が反射した散乱光を受光する受光部322とを有する。 Specifically, the laser measuring device 32 irradiates a range including at least the guard material R3 and the fixing metal fitting R4 with laser light from above in the width direction of the rail R1. The laser measuring device 32 is a known measuring device that measures the cross-sectional shape using an optical cutting method. As shown in FIG. 5B, the laser measuring device 32 includes a light emitting section 321 that emits laser light, and a light receiving section 322 that receives scattered light reflected by the laser light.

発光部321は、レールR1の延伸方向(つまり移動体2の走行方向)と直交するシート光(つまりスリット光)を照射する。つまり、発光部321は、レールR1の幅方向にレーザ光を走査させる。受光部322は、撮像素子によって散乱光の画像を取得し、この画像から計測対象の二次元の断面形状のプロファイルデータを取得する。 The light emitting unit 321 emits sheet light (that is, slit light) orthogonal to the extending direction of the rail R1 (that is, the traveling direction of the moving body 2). That is, the light emitting section 321 scans the laser beam in the width direction of the rail R1. The light receiving unit 322 acquires an image of scattered light using an image sensor, and acquires profile data of a two-dimensional cross-sectional shape of the measurement target from this image.

図6A-6Fに、レーザ計測器32が計測したガード材R3及び固定金具R4の断面形状の一例を示す。レーザ計測器32が取得する断面形状には少なくともボルトR42の頭部が含まれる。 6A to 6F show examples of cross-sectional shapes of the guard material R3 and the fixing metal fitting R4 measured by the laser measuring instrument 32. The cross-sectional shape acquired by the laser measuring instrument 32 includes at least the head of the bolt R42.

図6Aは、正常状態のガード材R3及び固定金具R4の断面形状である。図6Bは、破線で囲った部位において回り止めピンR43が欠落した状態の断面形状である。図6Cは、ボルトR42の緩み等によってガード材R3が傾斜している状態の断面形状である。 FIG. 6A shows the cross-sectional shapes of the guard member R3 and the fixing metal fitting R4 in a normal state. FIG. 6B shows a cross-sectional shape with the detent pin R43 missing in the area surrounded by the broken line. FIG. 6C shows a cross-sectional shape of the guard member R3 in a state where it is tilted due to loosening of the bolt R42 or the like.

図6Dは、ボルトR42の緩み等によってガード材R3及び固定金具R4が浮き上がっている状態の断面形状である。図6Eは、ガード材R3のみが浮き上がっている状態の断面形状である。図6Fは、ボルトR42の頭部が傾斜している状態の断面形状である。 FIG. 6D shows a cross-sectional shape in which the guard member R3 and the fixing metal fitting R4 are lifted up due to loosening of the bolt R42 or the like. FIG. 6E shows a cross-sectional shape in which only the guard material R3 is raised. FIG. 6F shows a cross-sectional shape of the bolt R42 with its head inclined.

このように、レーザ計測器32が取得した光切断法による断面形状によって、ガード材R3及び固定金具R4の不具合が検出できる。 In this way, defects in the guard material R3 and the fixing metal fitting R4 can be detected based on the cross-sectional shape obtained by the optical cutting method obtained by the laser measuring instrument 32.

<制御装置>
図1に示す制御装置4は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサと、メモリ等の記録媒体と、キーボード、ディスプレイ等の入出力装置とを有するコンピュータによって構成される。
<Control device>
The control device 4 shown in FIG. 1 is constituted by a computer having a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a recording medium such as a memory, and an input/output device such as a keyboard and a display.

制御装置4を構成するコンピュータは、記録媒体に記録された軌道材料監視プログラムによって、計測装置3を制御する機能(具体的には、検出処理、計測処理及び待機処理)を実行する。 A computer constituting the control device 4 executes a function of controlling the measuring device 3 (specifically, a detection process, a measurement process, and a standby process) using a track material monitoring program recorded on a recording medium.

本実施形態では、制御装置4は、移動体2に設置されている。ただし、制御装置4は、地上設備(例えば基地局)に配置されると共に、移動体2及び計測装置3と無線通信によって接続されてもよい。 In this embodiment, the control device 4 is installed in the moving body 2. However, the control device 4 may be placed in ground equipment (for example, a base station) and may be connected to the mobile body 2 and the measurement device 3 by wireless communication.

検出処理では、制御装置4は、スポットセンサ31A,31Bが検出した高さに基づいて監視対象の軌道材料の存在を判定する。詳細には、制御装置4は、スポットセンサ31A,31Bが検出した高さが予め定めた閾値を超える場合に、軌道材料が存在すると判定する。なお、スポットセンサ31A,31Bが検出する高さは、基準面に対する高さの絶対値であってもよいし、隣接する検出ポイント間の高低差(つまり直近の高さに対する相対的な高さ)であってもよい。 In the detection process, the control device 4 determines the presence of track material to be monitored based on the heights detected by the spot sensors 31A and 31B. Specifically, the control device 4 determines that track material is present when the height detected by the spot sensors 31A, 31B exceeds a predetermined threshold. Note that the height detected by the spot sensors 31A and 31B may be the absolute value of the height with respect to the reference plane, or may be the height difference between adjacent detection points (that is, the relative height with respect to the nearest height). It may be.

閾値は、例えば、基準面(例えば枕木R2の表面)からのバラストの平均高さと、同じ基準面からの固定金具R4の第1壁W1の高さとの差によって決定される。つまり、閾値は、バラストの最大高さよりも大きく、かつ、第1壁W1の高さよりも小さい値とされる。また、閾値は、移動体2の振動も考慮して設定される。 The threshold value is determined, for example, by the difference between the average height of the ballast from a reference plane (for example, the surface of sleeper R2) and the height of the first wall W1 of fixture R4 from the same reference plane. In other words, the threshold value is greater than the maximum height of the ballast and smaller than the height of the first wall W1. Further, the threshold value is set in consideration of the vibration of the moving body 2.

具体的には、制御装置4は、図3Bに示すように、第1スポットセンサ31Aによって検出ラインLにおける第1壁W1に起因する高低差が検出された場合に、軌道材料(つまり固定金具R4)が存在すると判定する。 Specifically, as shown in FIG. 3B, when the first spot sensor 31A detects a height difference caused by the first wall W1 in the detection line L, the control device 4 controls the track material (that is, the fixing metal fitting R4). ) is determined to exist.

なお、第2スポットセンサ31Bがレーザ計測器32よりも前方となる進行方向の場合は、第2スポットセンサ31Bが検出する第2壁W2に起因する高低差によって、制御装置4は軌道材料が存在すると判定する。 Note that when the second spot sensor 31B is in the forward direction of the laser measuring device 32, the control device 4 detects the presence of track material due to the height difference caused by the second wall W2 detected by the second spot sensor 31B. Then it is determined.

計測処理では、制御装置4は、軌道材料が存在すると判定した場合に、レーザ光の照射による断面形状の計測をレーザ計測器32に実行させる。詳細には、制御装置4は、軌道材料が存在すると判定した場合に、判定に用いられた高さ(つまり閾値を超える高さ)が検出されてから移動体2の走行速度に応じた調整時間が経過した時点で、レーザ光を照射させる。 In the measurement process, when it is determined that the track material exists, the control device 4 causes the laser measuring device 32 to measure the cross-sectional shape by irradiating the laser beam. Specifically, when it is determined that the track material exists, the control device 4 controls the adjustment time according to the traveling speed of the moving body 2 after the height used for the determination (that is, the height exceeding the threshold) is detected. When the time has elapsed, the laser beam is irradiated.

調整時間Tは、例えば下記式(1)によって決定される。式(1)中、D1は、第1壁W1の外面(つまり高さが閾値を超える位置)からボルトR42の中心軸までの距離であり、D2は、第1スポットセンサ31Aの検出ポイントとレーザ計測器32のレーザ照射位置との距離(図1B参照)であり、Vは、移動体2の現在の走行速度である。なお、D1は、例えば65mm、D2は例えば80mmである。
T=(D1+D2)/V ・・・(1)
The adjustment time T is determined, for example, by the following equation (1). In formula (1), D1 is the distance from the outer surface of the first wall W1 (that is, the position where the height exceeds the threshold) to the central axis of the bolt R42, and D2 is the distance between the detection point of the first spot sensor 31A and the laser beam. It is the distance from the laser irradiation position of the measuring device 32 (see FIG. 1B), and V is the current traveling speed of the moving body 2. Note that D1 is, for example, 65 mm, and D2 is, for example, 80 mm.
T=(D1+D2)/V...(1)

この調整時間Tを用いたレーザ光の照射タイミングの制御により、ボルトR42を含む位置でのガード材R3及び固定金具R4の断面形状がレーザ計測器32によって取得される。 By controlling the laser beam irradiation timing using this adjustment time T, the laser measuring instrument 32 obtains the cross-sectional shape of the guard material R3 and the fixing metal fitting R4 at a position including the bolt R42.

待機処理では、制御装置4は、レーザ計測器32によるレーザ光の照射後、予め定めた待機時間が経過するまでスポットセンサ31A,31Bによる高さの検出を停止させる。待機時間は、レーザ光の照射後、第1スポットセンサ31Aの高さの検出ポイントが第2壁W2を通過するまでの時間である。 In the standby process, the control device 4 stops height detection by the spot sensors 31A and 31B until a predetermined standby time elapses after the laser measuring device 32 irradiates the laser beam. The standby time is the time from when the laser beam is irradiated until the height detection point of the first spot sensor 31A passes the second wall W2.

つまり、制御装置4は、第1スポットセンサ31Aの停止後、第1スポットセンサ31Aの高さの検出ポイントが第2壁W2を通過した時点で、第1スポットセンサ31Aに高さの検出を再開させる。 That is, after the first spot sensor 31A is stopped, the control device 4 causes the first spot sensor 31A to resume height detection when the height detection point of the first spot sensor 31A passes the second wall W2. let

制御装置4は、移動体2の移動中、検出処理によって第1壁W1又は第2壁W2の存在が検出される(つまり高さが閾値を超える)度に計測処理及び待機処理を繰り返し実行する。 The control device 4 repeatedly executes the measurement process and the standby process each time the presence of the first wall W1 or the second wall W2 is detected by the detection process (that is, the height exceeds the threshold) while the moving body 2 is moving. .

[1-2.処理]
以下、図7のフロー図を参照しつつ、制御装置4が実行する処理の一例について説明する。
[1-2. process]
Hereinafter, an example of the process executed by the control device 4 will be described with reference to the flowchart in FIG. 7.

本処理では、制御装置4は、まず、スポットセンサ31A,31Bに鉄道軌道の高さを検出させる(ステップS110)。次に、制御装置4は、検出された高さが閾値を超えるか否か判定する(ステップS120)。高さが閾値以下の場合(S120:NO)、制御装置4は、スポットセンサ31A,31Bに高さの検出を継続させる。 In this process, the control device 4 first causes the spot sensors 31A and 31B to detect the height of the railway track (step S110). Next, the control device 4 determines whether the detected height exceeds a threshold (step S120). If the height is less than or equal to the threshold (S120: NO), the control device 4 causes the spot sensors 31A and 31B to continue detecting the height.

一方、高さが閾値を超える場合(S120:YES)、制御装置4は、スポットセンサ31A,31Bによる高さの検出を停止させる(ステップS130)。続いて、制御装置4は、閾値を超える高さの検出時点から、調整時間が経過したか否か判定する(ステップS140)。 On the other hand, if the height exceeds the threshold (S120: YES), the control device 4 stops detection of the height by the spot sensors 31A and 31B (Step S130). Subsequently, the control device 4 determines whether or not the adjustment time has elapsed since the height exceeding the threshold was detected (step S140).

調整時間が経過していない場合(S140:NO)、制御装置4は、調整時間が経過するまで待機する。調整時間が経過している場合(S140:YES)、制御装置4は、レーザ計測器32にレーザ光を照射させ、断面形状を計測する(ステップS150)。断面形状の計測後、制御装置4は、レーザ光の照射時点から、待機時間が経過したか否か判定する(ステップS160)。 If the adjustment time has not elapsed (S140: NO), the control device 4 waits until the adjustment time has elapsed. If the adjustment time has elapsed (S140: YES), the control device 4 causes the laser measuring instrument 32 to irradiate a laser beam, and measures the cross-sectional shape (Step S150). After measuring the cross-sectional shape, the control device 4 determines whether a waiting time has elapsed from the time of laser light irradiation (step S160).

待機時間が経過していない場合(S160:NO)、制御装置4は、待機時間が経過するまで待機する。待機時間が経過している場合(S160:YES)、制御装置4は、軌道材料の監視が終了したか否か判定する(ステップS170)。 If the standby time has not elapsed (S160: NO), the control device 4 waits until the standby time has elapsed. If the standby time has elapsed (S160: YES), the control device 4 determines whether monitoring of the track material has ended (Step S170).

監視が終了していない場合(S170:NO)、制御装置4は、高さの検出から処理を繰り返す。監視が終了している場合(S170:YES)、制御装置4は、処理を終了する。 If the monitoring has not ended (S170: NO), the control device 4 repeats the process starting from height detection. If the monitoring has ended (S170: YES), the control device 4 ends the process.

[1-3.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)スポットセンサ31A,31Bの高さの検出によって監視対象の軌道材料を認識した上で、断面形状の計測用のレーザ光の照射が行われる。そのため、監視対象の見落としを抑制しつつ、レールの幅方向に沿った軌道材料の形状測定を行うことができる。その結果、軌道材料の監視精度を高められる。
[1-3. effect]
According to the embodiment detailed above, the following effects can be obtained.
(1a) After recognizing the track material to be monitored by detecting the height of the spot sensors 31A and 31B, irradiation with laser light for measuring the cross-sectional shape is performed. Therefore, it is possible to measure the shape of the track material along the width direction of the rail while suppressing oversight of the monitoring target. As a result, the accuracy of monitoring track material can be improved.

(1b)高さが閾値を超える場合に軌道材料が存在すると制御装置4が判定することで、容易かつ的確に監視対象の認識を行うことができる。 (1b) Since the control device 4 determines that track material is present when the height exceeds the threshold, it is possible to easily and accurately recognize the monitoring target.

(1c)閾値を超える高さが検出されてから移動体2の走行速度に応じた調整時間が経過した時に制御装置4がレーザ光を照射させることで、軌道材料に対するレーザ光の照射位置の精度を高めることができる。 (1c) The accuracy of the irradiation position of the laser beam on the track material by the control device 4 irradiating the laser beam when the adjustment time according to the traveling speed of the moving body 2 has elapsed after the height exceeding the threshold was detected. can be increased.

(1d)金具本体がボルトの頭部を挟む2つの壁を有することで、この壁をレーザ光の照射のトリガーとして利用できるため、レールの延伸方向に一定の間隔で配置されるボルトを精度よく監視することができる。 (1d) Since the metal fitting body has two walls that sandwich the head of the bolt, these walls can be used as a trigger for laser beam irradiation, so bolts placed at regular intervals in the extending direction of the rail can be accurately aligned. can be monitored.

(1e)レーザ光の照射後、待機時間が経過するまでスポットセンサ31A,31Bによる高さの検出が停止されることで、金具本体の2つの壁のうち、ボルトよりも後に移動体2が通過する壁の高さがスポットセンサ31A,31Bによって検出されない。その結果、ボルトの通過直後にレーザ光の照射が行われることが抑制される。 (1e) After the laser beam irradiation, height detection by the spot sensors 31A and 31B is stopped until the waiting time has elapsed, so that the movable object 2 passes after the bolt among the two walls of the metal fitting body. The height of the wall is not detected by the spot sensors 31A, 31B. As a result, laser light irradiation is suppressed immediately after the bolt passes.

[2.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
[2. Other embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above embodiments and can take various forms.

(2a)上記実施形態の軌道材料監視システムにおいて、監視対象の軌道材料は、ガード材及び固定金具に限定されない。軌道材料監視システムは、これら以外の軌道材料を監視することも可能である。 (2a) In the track material monitoring system of the above embodiment, the track material to be monitored is not limited to guard materials and fixing fittings. The track material monitoring system can also monitor track materials other than these.

(2b)上記実施形態の軌道材料監視システムにおいて、制御装置は、スポットセンサが検出した高さが閾値を超えるか否か以外の条件で軌道材料の存在の判定を行ってもよい。例えば、制御装置は、高さが閾値未満か否かの条件で軌道材料の存在の判定を行ってもよい。 (2b) In the track material monitoring system of the above embodiment, the control device may determine the presence of track material based on conditions other than whether the height detected by the spot sensor exceeds a threshold value. For example, the control device may determine the presence of track material based on whether the height is less than a threshold value.

(2c)上記実施形態の軌道材料監視システムにおいて、制御装置は、レーザ光の照射後、必ずしも待機時間が経過するまでスポットセンサによる高さの検出を停止させなくてもよい。 (2c) In the track material monitoring system of the above embodiment, the control device does not necessarily have to stop detecting the height by the spot sensor until the standby time has elapsed after irradiation with the laser beam.

(2d)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (2d) The function of one component in the above embodiment may be distributed as multiple components, or the functions of multiple components may be integrated into one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to, replaced with, etc. in the configuration of other embodiments. Note that all aspects included in the technical idea specified from the words in the claims are embodiments of the present disclosure.

1…軌道材料監視システム、2…移動体、3…計測装置、4…制御装置、
31A…第1スポットセンサ、31B…第2スポットセンサ、32…レーザ計測器、
311…発信部、312…受信部、321…発光部、322…受光部、
R1…レール、R2…枕木、R3…ガード材、R4…固定金具、R41…金具本体、
R41A…基部、R41B…可動部、R42…ボルト、R43…止めピン、
W1…第1壁、W2…第2壁。
1... Track material monitoring system, 2... Moving body, 3... Measuring device, 4... Control device,
31A...first spot sensor, 31B...second spot sensor, 32...laser measuring instrument,
311... Transmitting section, 312... Receiving section, 321... Light emitting section, 322... Light receiving section,
R1...Rail, R2...Sleeper, R3...Guard material, R4...Fixing metal fittings, R41...Metal fittings body,
R41A...base, R41B...movable part, R42...bolt, R43...stop pin,
W1...first wall, W2...second wall.

Claims (5)

鉄道軌道を走行するように構成された移動体と、
前記移動体に配置されると共に、前記移動体の走行方向に沿って、前記鉄道軌道の高さを検出するように構成されたスポットセンサと、
前記移動体に配置されると共に、前記鉄道軌道に対しレーザ光を照射することで、前記鉄道軌道におけるレールの延伸方向と直交する断面形状を計測するように構成されたレーザ計測器と、
前記スポットセンサが検出した前記高さに基づいて監視対象の軌道材料の存在を判定すると共に、前記軌道材料が存在すると判定した場合に前記レーザ光の照射による前記断面形状の計測を前記レーザ計測器に実行させるように構成された制御装置と、
を備える、軌道材料監視システム。
a mobile object configured to run on a railway track;
a spot sensor arranged on the moving body and configured to detect the height of the railway track along the traveling direction of the moving body;
a laser measuring device disposed on the moving body and configured to measure a cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the rails on the railway track by irradiating the railway track with a laser beam;
The laser measuring device determines the presence of track material to be monitored based on the height detected by the spot sensor, and when it is determined that the track material exists, measures the cross-sectional shape by irradiating the laser beam. a controller configured to cause the
A track material monitoring system equipped with:
請求項1に記載の軌道材料監視システムであって、
前記制御装置は、前記スポットセンサが検出した前記高さが予め定めた閾値を超える場合に、前記軌道材料が存在すると判定する、軌道材料監視システム。
The track material monitoring system according to claim 1,
The control device is a track material monitoring system that determines that the track material is present when the height detected by the spot sensor exceeds a predetermined threshold.
請求項1又は請求項2に記載の軌道材料監視システムであって、
前記制御装置は、前記軌道材料が存在すると判定した場合に、判定に用いられた前記高さが検出されてから前記移動体の走行速度に応じた調整時間が経過した時点で、前記レーザ光を照射させる、軌道材料監視システム。
The track material monitoring system according to claim 1 or claim 2,
When the control device determines that the track material exists, the control device controls the laser beam to emit the laser beam when an adjustment time corresponding to the traveling speed of the moving body has elapsed after the height used in the determination was detected. An orbital material monitoring system that uses irradiation.
請求項1又は請求項2に記載の軌道材料監視システムであって、
前記軌道材料は、前記レールの側方に配置されたガード材の固定金具であり、
前記固定金具は、
前記ガード材を保持する金具本体と、
前記金具本体に取り付けられたボルトと、
を有し、
前記金具本体は、前記レールの延伸方向において前記ボルトの頭部を挟む2つの壁を有する、軌道材料監視システム。
The track material monitoring system according to claim 1 or 2,
The track material is a fixing fitting for a guard material arranged on the side of the rail,
The fixing metal fittings are
a metal fitting body that holds the guard material;
a bolt attached to the metal fitting body;
has
In the track material monitoring system, the metal fitting body has two walls that sandwich the head of the bolt in the extending direction of the rail.
請求項4に記載の軌道材料監視システムであって、
前記制御装置は、前記レーザ光の照射後、予め定めた待機時間が経過するまで前記スポットセンサによる前記高さの検出を停止させる、軌道材料監視システム。
The track material monitoring system according to claim 4,
The control device is a track material monitoring system that stops detection of the height by the spot sensor until a predetermined standby time elapses after irradiation with the laser beam.
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