JP3380587B2 - 軌道構造識別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道の軌道を保守整備
する保守作業車に搭載されて移動しながらマクラギ、バ
ラスト部およびレール継目位置を識別する軌道構造識別
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道軌道の保守整備の作業には、
バラストをつき固める作業と、レールの狂いを正す作業
があり、このような保守整備作業はマルチタイタンパ車
として知られた保守作業車を用いて走行しながら行って
いる。マルチタイタンパ車によるバラストのつき固め作
業は、マクラギの部分をよけ、マクラギの間のバラスト
部をつき固めながら前進していく。このため作業員はつ
き固め作業を行っている作業ツールの部分を常時監視
し、マクラギの部分に来たら操作員に連絡してつき固め
作業を停止させ、マクラギを通過したら作業を再開させ
るようにしている。

【０００３】またレールの直線性の狂いを矯正する作業
にあっては、マルチタイタンパ車でレールの狂いを計測
すると、レールを直線状態に押し戻すクランプ作業を行
なう。しかし、レールの狂いを矯正するクランプ作業
は、レールの継目に設けている継目板の部分については
回避する必要がある。そこで継目板の前後に予め白ペン
キでマークを描いておき、クランプ作業の際に継目板を
示すマークを見つけた場合は、継目位置の部分に対しク
ランプ作業を行わないようにしている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】しかしながら、このよう
な従来のつき固め作業及びレール矯正作業は、全て作業
員による人為的な監視による作業となるため、軌道上に
マクラギの位置や継目板を示すマークを監視する要員を
配置しなければならず、安全管理に相当な注意を払わな
ければならず、人手の掛る作業である。また継目板を示
すマークは、見落しを防ぐために定期的なペンキの塗り
直しを必要とし、維持管理が大変であった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、人為的な監視を必要とすることなく
マクラギ、バラスト部および継目板を自動的に認識して
保守整備車による保守作業を行えるようにした軌道構造
識別装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。尚、実施例図面中の符号
を併せて示す。まず本発明は、鉄道軌道２の保守作業車
１に搭載されて移動しながらマクラギ３、バラスト部４
およびレール継目板６の位置を識別する軌道構造識別装
置を対象とする。このような軌道構造識別装置として本
発明にあっては、識別に必要な軌道領域を照射するスリ
ット光源１０と、スリット光源１０で照射された対象物
を視野に収めて２次元画像を撮像する撮像手段１２と、
撮像手段１２で撮像した画像を処理してマクラギ３、バ
ラスト部４およびレール継目板６の位置を識別する画像
処理装置１３と、画像処理装置１３の識別結果に基づい
て保守作業車１の作業動作を制御する制御装置１４とを
設けたことを特徴とする。

【０００７】更に、本発明は、保守作業車１の移動距離
を計測する距離計測装置１５を設け、制御装置１４は、
画像識別装置１３でマクラギ３およびレール継目板６の
識別結果が得られてから、この識別位置へ作業機構７の
作業部位（作業ツール）８，９が到達するまでの移動距
離を距離計測装置１５からの計測距離情報により監視
し、識別位置への到達を判別した際に作業動作を禁止さ
せる。

【０００８】ここで、距離計測装置１５は、保守作業車
の車輪に設けたエンコーダの出力に基づいて移動距離を
計測する。また距離計測装置１５としては、軌道領域を
均一に照明する照明光源１１を設け、照明光源１１とス
リット光源１０を交互に点灯すると共に各点灯毎に撮像
手段１２で２次元画像を撮像して取り込み、今回撮像し
た照明光源１１による２次元画像と前回撮像した照明光
源１１による２次元画像とから保守作業車の移動距離を
検出するようにしてもよい。またスリット光源１０の光
強度を強くすれば、スリット光源１０と照明光源１１を
同時に点灯し、撮像手段１２で識別用のスリット光像の
距離計測用の画像を同時に撮像してもよい。

【０００９】更に光学的な距離計測装置としては、軌道
領域をレール２に平行で且つ少なくとも２本のマクラギ
３にまたがる領域にスリット光を照射する第２スリット
光源１００と、第２スリット光源１００により照射した
スリット光像を撮像する第２撮像手段１２０と、第２撮
像手段１２０で今回撮像した第２スリット光源１００に
よるマクラギ部分のスリット光像と前回撮像した第２ス
リット光源１００による同じマクラギ部分のスリット光
像とから保守作業車の移動距離を検出するように構成す
る。

【００１０】

【作用】このような構成を備えた軌道構造識別装置によ
れば、軌道上の監視領域にスリット光を照射して撮像
し、撮像した２次元画像の画像処理によって、マクラギ
やレール継目板にスリット光が当った時の固有のスリッ
ト光の照射形状（断面形状）からマクラギ及びレール継
目板の位置を認識することができる。このマクラギ及び
レール継目板の認識は、つき固め及びレール矯正を行う
作業機構の手前で行っていることから、保守作業車の移
動距離を計測することで、固定的に設置距離が決ってい
る作業ツールが認識したマクラギやレール継目板に到達
するまでの移動距離を監視し、作業ツールが認識したマ
クラギやレール継目板までの作業ツールの到達したとき
につき固め作業の禁止やクランプ作業の禁止を自動的に
行うことができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示した実施例構
成図である。図１において、１はマルチタイタンパ車と
して知られた保守作業車であり、バラストをつき固める
つき固め用作業ツール８とレールの狂いを矯正するクラ
ンプ用作業ツール９を備えた作業機構７を搭載してい
る。保守車両１はレール２上を車輪２５で移動しなが
ら、つき固め用作業ツール８及びクランプ用作業ツール
９を用いた保線作業を行う。

【００１２】作業機構７の前方の所定位置にはレール２
を敷設した軌道の所定領域にスリット光を照射するスリ
ット光源１０と、軌道上に照射された照射領域を含む２
次元画像を撮像するカメラ１２が設置される。カメラ１
２としてはＩＴＶカメラあるいはＣＣＤカメラ等が用い
られ、画像処理装置１３による所定のスキャン周期毎に
撮像駆動が行われ、撮像した２次元画像を画像処理装置
１３内のフレームメモリ内に取り込んで画像処理を行
う。

【００１３】図２は図１に示したスリット光源１０及び
カメラ１２による軌道の監視状態を示した説明図であ
る。図２において、スリット光源１０は軌道に敷設した
レール２を含む外側の部分にスリット光を照射する。即
ち本発明にあっては、軌道上のマクラギ３を識別するこ
とから、スリット光源１０からのスリット光はレール２
に直交する方向にスリット光像２６が当たるように、即
ちマクラギ３と平行にスリット光像２６が当たるように
斜め上方からスリット光を照射する。

【００１４】スリット光源１０によるスリット光の照射
に対し、反対側の位置にカメラ１２が設置され、スリッ
ト光像２６を反対側の斜め上方から視野に収まるように
捕えている。ここで、スリット光源１０によるスリット
光の照射角度及びカメラ１２による撮影角度を適切に設
定すると、カメラ１２に収まるスリット光像２６はスリ
ット光が当たっている部分の断面形状として捕えること
ができ、いわゆる光切断法によって軌道構造を捕えるこ
とができる。

【００１５】図３はレール２の継目５の監視状態を示
す。レール２の継目５の部分には、両側にマクラギ３が
配置されると共に、レール２の側面に継目板６を装着し
てボルト止めしている。この継目５の部分に対し、同様
にスリット光源１０からのスリット光を照射すると、継
目板６を含んだ断面形状のリット光像２６をカメラ１２
で撮像することができる。

【００１６】再び図１を参照するに、カメラ１２で撮像
されて画像処理装置１３のフレームメモリに取り込まれ
た軌道上に照射したスリット光のスリット光像２６を含
む２次元画像は、画像中の輝度の高いスリット光像２６
を抽出する処理、即ちフレームメモリ上にはＮ×Ｍの画
素の集合として２次元画像が格納されていることから、
スリット光像２６を抽出するために光強度の強いスリッ
ト光像２６のみを抽出可能な階調値を閾値として設定
し、この閾値を越える階調値をもつ画素を取り出すこと
で２次元画像中のスリット光像２６を特徴パターンとし
て抽出することができる。

【００１７】図４は図２に示すように、スリット光源１
０からのスリット光の照射でスリット光像２６がマクラ
ギ３の部分に当たったときの処理画像１６を示したもの
で、所定の階調閾値を越える画素の抽出によって、スリ
ット光像２６が当たることによって抽出レール部１７及
び抽出マクラギ部１８のそれぞれの断面形状を捕えるこ
とができる。

【００１８】図５は図２においてスリット光源１０から
のスリット光がマクラギ３を外れてバラスト部４に照射
されたときの処理画像１６を示したもので、レール２の
部分については抽出レール部１７を得ることができる
が、バラスト部４についてはスリット光の当たり方がか
なり乱れることで、抽出バラスト部１９に見られるよう
に分散した抽出画像となる。この図３と図４の処理画像
を対比して明らかなように、軌道上におけるマクラギ３
かバラスト部４かを異なる抽出マクラギ部１８と抽出バ
ラスト部１９のパターンによって明確に認識することが
できる。

【００１９】図６は図３のレール２の継目５の側面に設
けている継目板６を識別するための処理画像１６を示
す。この処理画像１６にあっては、抽出レール部１７の
垂直部分に継目板監視領域２０を設定し、この継目板監
視領域２０の中に図２に示す継目板６や、継目板６をレ
ール２に固定しているボルトの断面形状でなる抽出継目
板部２１が図示のように現われるか否か監視すれば、ス
リット光像の抽出パターンから継目板６を認識すること
ができる。

【００２０】再び図１を参照するに、画像処理装置１３
によりカメラ１２で捕えたスリット光像の処理画像から
マクラギ３及び継目板６が識別されると、この識別結果
は制御装置１４に出力される。制御装置１４は画像処理
装置１３からのマクラギ及び継目板の識別結果に基づ
き、作業機構７に設けているつき固め用作業ツール８及
びクランプ用作業ツール９の駆動状態を制御する。

【００２１】即ち、つき固め用作業ツール８について
は、識別したマクラギ３の位置に相対したときに駆動を
禁止し、マクラギ３を通過すると、禁止した駆動を再開
する。また、クランプ用作業ツール９については、レー
ル２の狂いを継続して直線状態に矯正するクランプ作業
中に継目板６の位置に到達すると、継目板６を過ぎるま
ではクランプ駆動を禁止する。

【００２２】具体的には、スリット光源１０からのレー
ル２側に対するスリット光像２６の照射位置に対するつ
き固め用作業ツール８までの設置距離がＬ１、またクラ
ンプ用作業ツール９までの設置距離がＬ２と、固定的に
決まっている。そこで、マクラギ３や継目板６を認識し
た時点から保守作業車１の移動距離の計測を開始し、計
測距離が設置距離Ｌ１又はＬ２に一致した時、各作業用
ツール８，９がマクラギ３又は継目板６への到達したと
判断し、作業ツールの禁止駆動を行えばよい。

【００２３】また、作業ツールの禁止駆動を行った後の
駆動再開は、マクラギ３や継目板６の通過を認識した時
点から移動距離の計測を開始し、移動距離が作業ツール
の設置距離Ｌ１，Ｌ２に達した時に、マクラギ３又は継
目板６を作業ツールが通過したと判断し、作業駆動を再
開すればよい。このような制御装置１４における作業機
構７の駆動禁止と駆動再開のための移動距離の計測監視
は、車輪２５に設けたエンコーダ２４からの信号に基い
て移動距離計測装置１５で計測される移動距離を使用す
る。移動距離計測装置１５で計測された移動距離は制御
装置１４に与えられ、マクラギ３又は継目板６を識別し
た時点から距離カウンタの動作を開始して移動距離を積
算し、作業ツールの設置距離Ｌ１，Ｌ２に一致するか否
かの監視で、作業ツールのマクラギや継目板の到達と通
過が各々判断される。

【００２４】図７は図１の実施例におけるマクラギ及び
継目板の識別処理を示したフローチャートである。図６
において、まずステップＳ１でカメラ１２により軌道上
に照射されたスリット光像２６を撮像する一定のスキャ
ン周期への到達を監視しており、スキャン周期に達する
毎にステップＳ２以降の計測処理を実行する。このスキ
ャン周期は保守作業車１の移動速度に対し十分に短い周
期としておくことで、高精度のマクラギ及び継目板の識
別処理が実現できる。

【００２５】ステップＳ１でスキャン周期に達してステ
ップＳ２に進むと、まずカメラ１２により、スリット光
源１０により軌道上に照射されたスリット光像２６を含
む２次元画像を撮像してフレームメモリに取り込み、階
調閾値の設定によるスリット光成分を図４〜図６に示し
たように抽出し、抽出パターンについて、例えばパター
ンマッチングの手法を用いてマクラギ，バラスト部，継
目板を識別する判定処理を行う。

【００２６】この判定処理に基づき、ステップＳ４でマ
クラギありの判定結果が得られていた場合にはステップ
Ｓ５に進み、マクラギ検出フラグＦＬ１が０か否かチェ
ックする。初期状態においてマクラギ検出フラグＦＬ１
は０にセットされているため、ステップＳ６に進み、制
御装置１４のつき固め制御部に設けているＬｓ１カウン
タの計測監視を指示し、つき固め用作業ツール８の識別
したマクラギへの到達を監視させる。続いてステップＳ
７でマクラギ検出フラグＦＬ１を１にセットし、ステッ
プＳ１０以降の継目板の識別処理に進む。一度、マクラ
ギが識別されると、マクラギ検出フラグＦＬ１は１にセ
ットされているため、ステップＳ４でマクラギの識別結
果が得られるとステップＳ５でＦＬ１＝１となっている
ことから、ステップＳ６，Ｓ７の処理を行わず、ステッ
プＳ１０に進む。

【００２７】更に、マクラギの識別状態が継続している
状態で、ステップＳ４でマクラギの識別結果がなくなっ
たことが判定されると、即ちマクラギの部分を通過した
ことが判定されるとステップＳ８に進み、マクラギ検出
フラグＦＬ１が１か否かチェックする。ＦＬ１＝１とな
ってマクラギ検出状態にあった場合にはステップＳ９に
進み、制御装置１４のつき固め制御部に設けたＬｅカウ
ンタによる移動距離の計測監視を指示し、つき固め用作
業ツール８が識別したマクラギを通過するか否か監視さ
せる。続いてマクラギが検出されなくなったことから、
ステップＳ１０でマクラギ検出フラグＦＬ１を０にリセ
ットする。

【００２８】このようにマクラギが検出されなくなった
マクラギ検出フラグＦＬ１＝０の状態にあっては、ステ
ップＳ４からステップＳ８に進み、マクラギ検出フラグ
ＦＬ１＝０であることからステップＳ１０の継目板の識
別処理に直ちに入ることになる。ステップＳ１０以降の
継目板の識別処理にあっては、ステップＳ３の判定処理
の結果からステップＳ１０で継目板ありを判別すると、
ステップＳ１１で継目板検出フラグＦＬ２が０か否かチ
ェックする。初期状態にあって、継目板検出フラグＦＬ
２は０にリセットされていることからステップＳ１２に
進み、制御装置１４のクランプ制御部に設けたＬｓ２カ
ウンタに対し、クランプ用作業ツール９までの設置距離
Ｌ２に一致する移動距離の計測監視を指示する。続いて
ステップＳ１３で継目板検出フラグＦＬ２を１にセット
する。

【００２９】継続して継目板を識別している間はステッ
プＳ１０からステップＳ１４に進み、継目板検出フラグ
ＦＬ２＝１であることからステップＳ１５，Ｓ１６の処
理は行わない。続いてスリット光像２６が継目板の部分
を通過して継目板通過が識別されなくなると、ステップ
Ｓ１０からステップＳ１４に進み、継目板検出フラグＦ
Ｌ２が１か否かチェックする。このとき継目板検出フラ
グＦＬ２は１にセットされていることからステップＳ１
５に進み、制御装置１４のクランプ制御部に設けている
Ｌｅ２カウンタによるクランプ用作業ツール９の設置距
離Ｌ２に一致する移動距離の計測監視を指示する。続い
て、継目板が検出されなくなったことから、ステップＳ
１６で継目板検出フラグＦＬ２を０にリセットする。以
上のステップＳ１〜Ｓ１６の処理はステップＳ１７で作
業終了が判別されるまで繰り返し実行される。

【００３０】図８は図７に示したマクラギの識別結果に
基づいて制御装置１４が行う作業機構７に対するつき固
め制御を示したフローチャートである。図８において、
ステップＳ１で操作員によるつき固め作業の起動操作の
有無をチェックしており、起動操作が行われるとステッ
プＳ２に進み、作業機構７を駆動し、つき固め用作業ツ
ール８により軌道上のバラスト部４に対しつき固め作業
を開始する。

【００３１】ステップＳ２の作業機構７によるつき固め
作業中にあっては、ステップＳ３で現在、計測監視が指
示されているＬｓ１カウンタの値がつき固め作業ツール
８までの設置距離Ｌ１に一致するか否か監視している。
設置距離Ｌ１に達するとつき固め用作業ツール８がマク
ラギに到達したと判断してステップＳ４に進み、作業機
構７によるつき固め用作業ツール８の駆動を禁止する。

【００３２】続いてステップＳ５で、図６の識別処理に
より計測監視が指示されたＬｅ１カウンタの値がつき固
め作業ツール８のの設置距離Ｌ１に一致する否か監視し
ている。Ｌｅ１カウンタの値が設置距離Ｌ１に一致する
と、つき固め用作業ツール８はマクラギを通過したもの
と判断し、ステップＳ６の停止操作の有無をチェックし
た後、ステップＳ２に戻って、作業機構７によりつき固
め用作業ツール８の駆動を再開する。以上のマクラギの
到達で作業を禁止しマクラギの通過で作業を再開する処
理を、ステップＳ６で停止操作が行われるまで繰り返
す。

【００３３】図９は図７の継目板識別処理の処理結果に
基づき、図１の制御装置１４で行われる作業機構７のレ
ール矯正のためのクランプ用作業ツール９に対するクラ
ンプ制御を示したフローチャートである。図９におい
て、まずステップＳ１でクランプ作業の軌道操作を監視
しており、軌道操作が行われるとステップＳ２に進み、
保守作業車１に搭載している計測装置で得られたレール
計測装置の計測結果からレールに狂いがあるか否かチェ
ックする。

【００３４】もしレールに狂いがあればステップＳ３に
進み、作業機構７を駆動し、つき固め用作業ツール９に
よりレール２をクランプして直線状態に矯正する作業を
行う。この作業機構７によるレールのクランプ作業中に
あっては、図７の継目板識別処理で計測監視が指示され
たＬｓ２カウンタの値がクランプ用作業ツール９の設置
距離Ｌ２に一致するか否か監視している。Ｌｓ２カウン
タのあが設置距離Ｌ２に達すると、クランプ用作業ツー
ル９は継目板に到達したもの判断してステップＳ５に進
み、クランプ作業の駆動を禁止する。

【００３５】続いてステップＳ６で継目板識別処理によ
り計測監視が指示されたＬｅ２カウンタの値がクランプ
用作業ツール９の設置距離Ｌ２に一致するか否か監視し
ている。Ｌｅ２カウンタの値が設置距離Ｌ２に一致する
と、クランプ作業用ツール９は継目板を通過したものと
判断し、ステップＳ７を介してステップＳ２に戻り、レ
ールに狂いがあることを条件にステップＳ３でクランプ
用作業ツール９を用いた作業機構７の駆動を再開する。
以上のレール矯正のためのクランプ処理は、ステップＳ
７で作業停止操作が行われるまで繰り返される。

【００３６】図１０は本発明の第２実施例を示した実施
例構成図であり、図１の第１実施例にあっては、車輪２
５に設けたエンコーダ２４から単位時間当たりの移動距
離を計測しているが、図９の実施例にあっては、カメラ
１２で撮像した軌道側の２次元画像から単位時間当たり
の移動距離を計測するようにしたことを特徴とする。こ
のため、図９の第２実施例にあっては、作業機構７の前
方に設けたスリット光源１０及びカメラ１２に加えて照
明光源１１を新たに設けている。

【００３７】スリット光源１０と照明光源１１は画像処
理装置１３からの制御により交互に点灯駆動される。ま
た、カメラ１２はスリット光源１０及び照明光源１１を
点灯駆動する毎にレール２側の軌道領域の２次元画像を
撮像して画像処理装置１３に取り込む。図１１は図１０
の第２実施例におけるレール監視状態を示したもので、
スリット光源１０は図２に示すと同様、レール２に直交
しマクラギ３に平行なスリット光像２６が得られるよう
にスリット光を照射し、これをカメラ１２で撮像してい
る。新たに設けた照明光源１１はスリット光像２６の照
射位置を中心に撮像領域全体を照明しており、照明光源
１１による照明でカメラ１２は視野に含まれる軌道全体
の２次元画像を撮像することができる。

【００３８】スリット光源１０の点灯駆動により照射さ
れたスリット光像２６のカメラ１２による撮像結果に基
づくマクラギ３，継目板６及びバラスト部４の識別処理
は、図１の第１実施例と同じである。これに加えて第２
実施例にあっては、照明光源１１を点灯駆動したときに
カメラ１２で撮像した連続する２枚の画像を用いて、保
守作業車１の単位時間当たりの移動距離を計測する。

【００３９】図１２は照明光源１１の点灯駆動で順次得
られた２枚の画像を示す。図１２（ａ）は先に得られた
画像であり、レール２，マクラギ３が写っており、それ
以外はバラスト部４となる。この図１２（ａ）の処理画
像１６に対し、予め定められた２カ所にターゲット・ウ
ィンドウ２２，２３を設定する。ターゲット・ウィンド
ウ２２，２３が設定されたならば、それぞれについて中
心に位置する画素の階調値（輝度）をターゲット特徴値
として計算する。この場合、中心画素の周囲に存在する
数画素に対し所定の重み付けを施した平均計算を行っ
て、ターゲット特徴値を求める。

【００４０】図１２（ｂ）は次の照明光源１１の点灯駆
動で撮像された処理画像１６を示しており、撮像時間間
隔に応じた距離ΔＬだけ画像が動いている。この場合、
図１２（ａ）に示した前回のターゲット・ウィンドウ２
２，２３の画像はレール２に平行な方向、即ち画面の垂
直方向にのみ移動していることから、ターゲット・ウィ
ンドウ２２，２３の水平方向の位置は固定のまま垂直方
向にサーチしながら中心画素の平均計算を行い、図１２
（ｂ）のターゲット・ウィンドウ２２，２３に示すよう
に、前回に一致する画像位置を捕える。

【００４１】そして、前回のターゲット・ウィンドウ２
２´，２３´に対する今回捕えた同じ画像のターゲット
・ウィンドウ２２，２３の間隔から単位時間当たりの移
動距離ΔＬ、即ち照明光源１１の点灯駆動周期で決まる
撮像時間間隔当たりの移動距離ΔＬを計測する。ここ
で、２つのターゲット・ウィンドウ２２，２３を使用し
ている理由は、両方のターゲット・ウィンドウの相関を
見ることで全く誤った位置の画像を捕えてしまうことを
防止するためである。

【００４２】尚、図１０の第２実施例にあっては、スリ
ット光源１０と照明光源１１を交互に点灯してその都度
カメラ１２で撮像する場合を例にとっているが、スリッ
ト光源１０と照明光源１１を同時に点灯し、照明光源１
１に対しスリット光源１０からのスリット光を十分に強
くし、両光源による照射状態でカメラ１２で撮像しても
スリット光像２６の抽出が閾値の設定ででき、且つ図１
１に示した２回の連続する撮影画像から単位時間当たり
の移動距離を計測する処理を行うようにしてもよい。

【００４３】図１３は保守作業車の移動距離を撮影画像
から計測する他の実施例を示す。図１３において、１０
０は第２スリット光源であり、スリット光をレール２と
平行で且つ少なくとも２本のマクラギ３にまたがる範囲
に照射してスリット光像２６０を形成している。このス
リット光像２６０の照射領域は第２撮像手段としてのカ
メラ１２０で一定のスキャン周期ごとに撮像され、画像
処理装置１３に取り込まれる。

【００４４】図１４は、カメラ１２０で撮像された画像
に対しスリット光像を抽出する処理を施した画面１６０
を示し、図１４（ａ）が前回の画像であり、図１４
（ｂ）が今回の画像である。図１４（ａ）の前回画像を
みると、マクラギ部分はマクラギ３の幅Ｗをもつ直線部
分となり、マクラギスリット光像３２が識別できる。同
様に図１４（ｂ）の今回画像についても、スキャン周期
を経て移動距離ΔＬだけ動いたマクラギスリット光像３
０が識別できる。そこで、前回と今回のマクラギスリッ
ト光画像３０の中心の間隔を移動距離ΔＬとして検出す
ることができる。

【００４５】このような前回と今回のマクラギスリット
光像３２から移動距離ΔＬを求めるためには、画面内に
必ず１ケ以上のマクラギが入るように、軌道領域でのス
リット光の幅およびカメラ１２０の視野は、マクラギ３
の間隔以上とする必要があり、通常、５０ｃｍ〜６０ｃ
ｍ以上とすればよい。また移動距離ΔＬの求め方は、前
回と今回のマクラギ中心位置の差として求める以外に、
マクラギ端部３２の位置の差として求めてもよい。

【００４６】また図１３に示した撮影画像による移動距
離の計測ユニットは、図１０に示したマクラギ及び継目
板の識別に用いるスリット光源１０及びカメラ１２とは
独立に設置するが、図１０のカメラ１２を共用すること
もできる。カメラ１２を共用する場合には、スリット光
源１０と共に図１３の第２スリット光源１００を設け、
スリット光源１０と第２スリット光源１００を交互に切
替えて各画像をカメラ１２で撮像し、マクラギや継目板
の識別と移動距離の計測を行えばよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、軌道上のマクラギ及びレールの継目板を自動的に識
別できるため、従来のように監視員を軌道上に配置して
つき固め作業やレール矯正のクランプ作業を行う必要が
なく、作業に従事する人数を低減でき、また軌道上での
監視が不要となって作業の安全性が向上し、更に人為的
なマクラギや継目板の監視が不要であることから作業労
力自体を大幅に低減できる。また従来、継目板の存在を
示すために行っていた白ペンキによるマークが不要とな
り、マークのペンキ塗り替えの維持管理も不要にでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示した実施例構成図

【図２】本発明によるマクラギ部分に対する軌道監視の
説明図

【図３】本発明によるレール継目部分に対する軌道監視
の説明図

【図４】マクラギ部分に対するスリット照射光の抽出画
像の説明図

【図５】バラスト部分に対するスリット照射光の抽出画
像の説明図

【図６】レール継目板部分に対するスリット照射光の抽
出画像の説明図

【図７】本発明の軌道構造の計測処理を示したフローチ
ャート

【図８】軌道構造の識別結果に基づくつき固め制御を示
したフローチャート

【図９】軌道構造の識別結果に基づくレール矯正のため
のクランプ作業の制御を示したフローチャート

【図１０】本発明の第２実施例を示した実施例構成図

【図１１】画像から移動距離を検出する本発明による軌
道監視の説明図

【図１２】図１１の照明光源の照射で得られた２枚の画
像から移動距離を検出する説明図

【図１３】画像から移動距離を検出する本発明の他の実
施例における軌道監視の説明図

【図１４】図１３のスリット光の照射で得られた２枚の
画像から移動距離を検出する説明図

【符号の説明】

１：保守作業車 ２：レール ３：マクラギ ４：バラスト部 ５：レール継目 ６：継目板 ７：作業機構 ８：つき固め用作業ツール ９：クランプ用作業ツール １０：スリット光源 １１：照明光源 １２：カメラ（撮像手段） １３：画像処理装置 １４：制御装置 １５：移動距離計測装置 １６：処理画像 １７：抽出レール部 １８：抽出マクラギ部 １９：抽出バラスト部 ２０：継目板監視領域 ２１：抽出継目板部 ２２，２３：ターゲット・ウィンドウ ２４：エンコーダ ２５：車輪 ２６：スリット光像 １００：第２スリット光源 １２０：カメラ（第２撮像手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01B 35/00 E01B 27/20 E01B 29/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄道軌道の保守作業車に搭載されて移動し
   ながらマクラギ、バラスト部およびレール継目板の位置
   を識別する軌道構造識別装置に於いて、 識別に必要な軌道領域を照射するスリット光源と、該ス
   リット光源で照射された対象物を視野に収めて２次元画
   像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した画像を
   処理して前記マクラギ、バラスト部およびレール継目板
   の位置を識別する画像処理装置と、該画像処理装置の識
   別結果に基づいて前記保守作業車の作業動作を制御する
   制御装置とを設けたことを特徴とする軌道構造識別装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の軌道構造識別装置に於い
   て、更に、前記保守作業車の移動距離を計測する距離計
   測装置を設け、前記制御装置は、前記画像識別装置でマ
   クラギおよびレール継目板の識別結果が得られてから該
   識別位置へ作業部位が到達するまでの移動距離を前記距
   離計測装置からの計測距離情報により監視し、該識別位
   置への到達を判別した際に作業動作を禁止させることを
   特徴とする軌道構造識別装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の軌道構造識別装置に於い
   て、前記距離計測装置は、前記保守作業車の車輪に設け
   たエンコーダの出力に基づいて移動距離を計測すること
   を特徴とする軌道構造識別装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の軌道構造識別装置に於い
   て、前記距離計測装置は、更に、前記軌道領域を均一に
   照明する照明光源を設け、該照明光源と前記スリット光
   源を交互に点灯すると共に各点灯毎に前記撮像手段で２
   次元画像を撮像して取り込み、今回撮像した照明光源に
   よる２次元画像と前回撮像した照明光源による２次元画
   像とから保守作業車の移動距離を検出することを特徴と
   する軌道構造識別装置。
5. 【請求項５】請求項２記載の軌道構造識別装置に於い
   て、前記距離計測装置は、更に、前記軌道領域を均一に
   照明する照明光源を設け、前記照明光源に対し前記スリ
   ット光源の光強度高くした状態で同時に点灯して前記撮
   像手段で２次元画像を撮像して取り込み、今回撮像した
   照明光源による２次元画像と前回撮像した照明光源によ
   る２次元画像とから保守作業車の移動距離を検出するこ
   とを特徴とする軌道構造識別装置。
6. 【請求項６】請求項２記載の軌道構造識別装置に於い
   て、前記距離計測装置は、更に、前記軌道領域をレール
   に平行で且つ少なくとも２本のマクラギにまたがる領域
   にスリット光を照射する第２スリット光源と、該第２ス
   リット光源により照射したスリット光像を撮像する第２
   撮像手段と、該第２撮像手段で今回撮像した前記第２ス
   リット光源によるマクラギ部分のスリット光像と前回撮
   像した前記第２スリット光源による同じマクラギ部分の
   スリット光像とから保守作業車の移動距離を検出するこ
   とを特徴とする軌道構造識別装置。