JP3388051B2 - 分岐器検査システムおよび分岐器検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道における分岐器の
保守、点検のために、分岐器を構成する各種構成要素の
状態の計測、特に、トングレールの摩耗量の計測等を行
なう分岐器検査システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般レールの検査装置として、軌
道上を走行する軌道測定車に、レール断面摩耗測定装置
を搭載して走行しながら、一般レールの摩耗量を測定す
るものがある。

【０００３】このようなレール断面摩耗測定装置の一例
として、例えば、以下のような装置が知られている。

【０００４】Ｘｅランプ等の照明光源により、一般レー
ルの長手方向に対して略直角方向にスリット光を照射す
る。このとき、レール表面は光帯によって照らし出され
るが、これはレールの断面状態を示している。

【０００５】この像を、レールの左右方向から、２台
（１組）のＣＣＤカメラで撮像し、その像を、レールの
長手方向に対して略直角方向に、レールを切断した方向
の像とするため、得られた左右の像に対して座標変換を
施した後、座標変換後の左右の像を合成し、最後に、理
想的な像との差から、レールの摩耗量を測定する装置が
従来から提案されている。

【０００６】すなわち、以上の摩耗量測定の処理は、以
下のステップＳ１からＳ６までの処理によって行なわれ
る。

【０００７】ステップＳ１：まず、１組のＣＣＤカメラ
で、レールの左右方向から２枚の画像を撮像する。

【０００８】ステップＳ２：次に、画像処理によってノ
イズである外乱光成分を除去する。

【０００９】ステップＳ３：次に、外乱光成分を除去さ
れた、２枚の画像において、所定値以上の幅を有してい
る画像部分に対して、いわゆる細線化の処理を行ない。
必要なレール外形情報を抽出する。

【００１０】ステップＳ４：次に、細線化された画像デ
ータに対して、ＣＣＤカメラの取付け位置等によって当
該装置に対して予め定められている、１次式等の座標変
換式を用いて、座標変換を行なう。これにより、実寸大
のレール外形情報が、求められる。

【００１１】ステップＳ５：次に、左右両側のレール外
形情報を合成する。

【００１２】ステップＳ６：最後に、理想的なレール外
形と、上記測定および処理によって求まったレール外形
情報とを比較して、レールの摩耗量を計測する。

【００１３】さらに、特開平６−１１３１５では、前記
照射光源として、Ｘｅフラッシュランプスリット光源を
採用し、さらに、ＣＣＤカメラが、照明光を一定時間、
受光できるよう様に受光時間を制御する電子シャッター
を備えた構成として、外乱光による影響を抑制する装置
を提案している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来のレール断面摩耗測定装置は、主として一般レー
ルの摩耗量を計測するための装置であり、一般レール
は、その長手方向に略垂直な断面形状が、理想的には一
定のレールである。

【００１５】したがって、従来のレール断面摩耗測定装
置によって、分岐器の検査を行なう際には、以下のよう
な問題点が存在していた。

【００１６】第１に、分岐器を構成する一種類のレール
であるトングレールの摩耗量を測定する場合において、
該トングレールは、その長手方向に、連続的に断面形状
が変化するレールであるため、上記装置では摩耗量の計
測に対処できない。

【００１７】なお、トングレールの先端位置から、所定
距離ごとの位置でのデータを、ゲージ等の測定治具を用
いて人間が計測し、トングレールの摩耗状態の管理を行
なうことが行なわれているが、このような管理方法によ
れば、測定データの収集に莫大な時間がかかり、また、
人手による測定のため、必ずしも測定精度が良いとは言
えない。というのも、トングレールの摩耗状態の測定位
置に依存して、摩耗量算出のための参照用基準断面形状
データが異なるため、測定位置を高精度で定めて測定デ
ータを収集しないと、トングレールの摩耗量の計算結果
には、大きな誤差を含んでしまうからである。

【００１８】第２に、１組のトングレール自体を上側か
ら観測した場合、その間隔が略一定の値ではなく、略一
定の間隔を有して配置される一般レールとは、レールの
配置状態が大きく異なり、この点を鑑みても、従来装置
を、即座にトングレールの摩耗量測定に応用することは
難しい。

【００１９】第３に、基本レールとトングレールとが、
解放・密着動作を行なう部分においては、レールの摩耗
が、他の部分と比較し特に激しく、さらに、摩耗のみな
らず、レールに欠損が発生する頻度も多いため、細かい
ピッチ（例えば、１０（ｍｍ）間隔程度）で、トングレ
ールの摩耗量の測定を行なう必要があり、摩耗量算出の
ための参照用基準断面形状データの量が膨大になり、ト
ングレールの摩耗量の測定に、相当な時間を要してい
た。

【００２０】以上述べてきたように、従来の分岐器の検
査においては、各種の課題が存在しており、分岐器の検
査、特に、トングレールの摩耗量を、高精度かつ迅速に
測定する有効な装置は存在しなかった。

【００２１】そこで、本発明は、このような従来の問題
点に鑑みて創作したものであり、その目的は、トングレ
ールの摩耗量測定等の分岐器の検査作業を、自動化する
ことにより、検査工数の低減や測定の迅速化・測定精度
の向上を図り、信頼性の高い保守を行うことができる分
岐器の検査手段を提供することにある。

【００２２】具体的に、第１の目的は、長手方向に連続
的に断面形状が変化するという、一般レールとは異なる
特殊性を有するレールに対しても、その摩耗量を精度良
く計測可能な装置を提供することである。

【００２３】また、第２の目的は、略一定の間隔を有し
て配置される一般レールとは異なる性質、即ち、レール
の配置間隔が略一定の値ではないレールに対しても、そ
の摩耗量を計測可能な装置を提供することである。

【００２４】さらに、第３の目的は、トングレールの摩
耗量の測定の際に必要な基準断面形状データが、膨大に
なっても、摩耗量の測定を効率よく行なえる装置を提供
することである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、以下の手段が考えられる。

【００２６】すなわち、分岐器を構成するトングレール
を含むレール上を走行可能な移動台車と、該移動台車に
載置されたセンサ部と、該移動台車に載置された制御装
置とを有し、前記センサ部は、レールに略直交する面内
にスリット光を投射する光源装置と、該スリット光によ
り生ずるレールの光切断像を、予め定めたレール上の特
定の複数の位置である撮像箇所で撮像する撮像装置とを
備える。

【００２７】さらに、前記制御装置は、前記撮像装置に
よって得られたレールの光切断像を画像処理して、レー
ル断面形状を求める測定画像処理部と、画像処理結果
を、前記撮像箇所と対応づけて記憶する測定データ記憶
部と、前記各撮像箇所での理想的なレールの断面形状で
ある基準断面形状を記憶する基準データ記憶部と、前記
測定データ記憶装置内に格納された各撮像箇所での画像
処理結果と当該撮像箇所に対応する前記基準データ記憶
装置に記憶された基準断面形状を比較し、その差分デー
タからレールの摩耗量を求める検査画像処理部とを備え
るシステムである。

【００２８】また、データ収集、解析を別個に行なうた
めに、以下の手段も考えられる。

【００２９】すなわち、分岐器を構成するトングレール
を含むレール上を走行可能な移動台車と、該移動台車に
載置されたデータ収集装置と、データ収集装置が収集し
たデータを解析してレールの摩耗量を求めるデータ解析
装置と、分岐器付近に配置され前記データ収集装置とデ
ータの送受信が可能なデータ記憶器とを有し、前記デー
タ記憶器は、分岐器の種類を示す種別データを少なくと
も記憶する。

【００３０】また、前記データ収集装置は、前記データ
記憶器から、前記種別データを受信する受信装置と、レ
ールに略直交する面内にスリット光を投射する光源装置
と、該スリット光により生ずるレールの光切断像を、前
記受信装置が受信した種別データに対して予め定めてあ
る、レール上の特定の複数の位置である撮像箇所で、撮
像する撮像装置と、該撮像装置によって得られたレール
の光切断像を画像処理して、レール断面形状を求める測
定画像処理装置と、画像処理結果を、前記撮像箇所と対
応づけて記憶する、データ収集装置に着脱可能な測定デ
ータ記憶媒体とを備える。そして、さらに、前記データ
解析装置は、前記各撮像箇所での理想的なレールの断面
形状である基準断面形状を記憶する基準データ記憶装置
と、データ解析装置にも着脱可能な前記測定データ記憶
媒体が装着されたとき、前記データ収集装置によって格
納された各撮像箇所での画像処理結果と当該撮像箇所に
対応する前記基準データ記憶装置に記憶された基準断面
形状を比較し、その差分データからレールの摩耗量を求
める検査画像処理装置とを備えるシステムである。

【００３１】さらに、以下の態様も考えられる。

【００３２】上記システムにおいて、前記データ記憶器
は、さらに、レールに略直交する方向において、前記光
源装置と前記撮像装置の位置を変更するために、予め定
められた制御信号発生パターンを記憶しておく。そし
て、前記データ収集手段は、さらに、レールに略直交す
る方向において、前記光源装置と前記撮像装置の位置を
変更する移動機構と、該移動機構を制御する制御信号を
生成する制御回路を備え、該制御回路は、前記受信装置
によって受信した、前記制御信号発生パターンにしたが
って、制御信号を発生するシステムである。

【００３３】

【作用】データ収集装置を載置した、レール上を走行可
能な移動台車を移動させる。

【００３４】また、前記データ収集装置とデータの送受
信が可能なデータ記憶器を、分岐器付近に配置し、前記
データ記憶器には、分岐器の種類を示す種別データを少
なくとも記憶しておく。

【００３５】一方、データ収集装置が収集したデータを
解析してレールの摩耗量を求めるデータ解析装置も設け
ておく。

【００３６】さて、前記データ収集装置は、以下のよう
に動作する。

【００３７】まず、受信装置によって、データ記憶器か
ら、種別データを受信する。

【００３８】また、光源装置によって、レールに略直交
する面内にスリット光を投射するとともに、撮像装置に
よって、スリット光により生ずるレールの光切断像を、
前記種別データに対して予め定めてある、レール上の特
定の複数の撮像箇所で、撮像する。そして、測定画像処
理装置は、撮像装置によって得られたレールの光切断像
を画像処理して、レール断面形状を求め、データ収集装
置に着脱可能な測定データ記憶媒体に、画像処理結果を
前記撮像箇所と対応づけて記憶する。これで必要なデー
タの収集を行なう。

【００３９】さらに、前記データ解析装置は、以下のよ
うに動作する。

【００４０】まず、基準データ記憶装置に、各撮像箇所
での理想的なレールの断面形状である基準断面形状を記
憶しておく。また、データ解析装置にも着脱可能な前記
測定データ記憶媒体を装着する。

【００４１】そして、検査画像処理装置によって、デー
タ収集装置によって格納された各撮像箇所での画像処理
結果と当該撮像箇所に対応する前記基準データ記憶装置
に記憶された基準断面形状を比較し、その差分データか
らレールの摩耗量を求める。

【００４２】さらに、レールに略直交する方向におい
て、前記光源装置と前記撮像装置の位置を変更する移動
機構を備える。そして、制御回路は、該移動機構を制御
する制御信号を生成する。このとき、制御回路は、前記
データ記憶器に記憶してある、予め定められた制御信号
発生パターンを参照して、制御信号を発生する。

【００４３】これにより、撮像装置によって撮像対象と
なるトングレールの大きな画像情報を得ることができ、
測定精度が向上する。

【００４４】さらに、前記撮像装置によって、始めてト
ングレールの光切断像が得られた後に、起動手段が、測
定画像処理装置が測定データ記憶媒体に、画像処理結果
を記憶することを起動することも考えられる。これによ
り測定開始点が把握され、不要なデータを記憶すること
を排除し、また、精度の高い計測が可能となる。

【００４５】さらにまた、基準データ記憶装置に基準断
面形状を描画するための、形状の補間式を含むプログラ
ムを記憶しておき、検査画像処理装置が、該プログラム
を使用して基準断面形状を得る処理を行なう。これによ
り、基準断面形状として記憶しておくデータ量が大幅に
低減されるとともに、摩耗量を求める処理速度の向上も
図れる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００４７】本発明にかかる、データ収集装置１００と
発電機６を載置した移動台車１０００の外観図を図１に
示す。なお、後に述べるが、データ収集装置１００は、
制御部５とセンサ部４とを有して構成される。

【００４８】なお、本実施例では、計測現場での検査時
間を短縮するために、計測現場でレール断面形状の画像
データを収集するデータ収集装置１００と、測定後に事
務所等で、測定した画像データを用いて、トングレール
の摩耗量等の計算を行うデータ解析装置１０１とを別個
に設けた構成としており、その間の画像データの受け渡
しは、メモリカード２３を介して行う。

【００４９】もちろん、データ解析装置１０１をも、移
動台車に載置した構成にして、測定現場で画像データの
解析を行ない、トングレールの摩耗量を測定するシステ
ムとしてもよい。

【００５０】また、本実施例においては、主としてトン
グレールの摩耗量を検査するシステムを想定する。もち
ろん、分岐器を構成する他のレールの摩耗量等の測定が
可能なことは言うまでもない。

【００５１】さて、図１に示す移動台車は、データ収集
装置１００を載置し、レール軌道上を車輪によって移動
する。移動台車１０００が備える車輪は、図示しない、
モータにより得た駆動力をクラッチを介して、駆動され
る。また、移動台車１０００は、移動距離を測定するた
めの移動距離計６０を備えている。

【００５２】なお、後の説明では、発電機６および移動
距離計６０を、制御部５に含めて説明するが、これは、
図面を参照して説明の容易化のためである。

【００５３】図１（ｂ）の外観を、図１（ｂ）中に示す
「Ａ」側から見た外観を、図１（ａ）に示す。

【００５４】さて、図２にデータ収集装置１００の構成
例を示す。

【００５５】データ収集装置１００は、センサ部と制御
部とに大別される。

【００５６】センサ部４は、主として基本レールの断面
形状の画像データを取得するための固定センサ１１、１
２、１３、１４と、トングレールの断面形状の画像デー
タを収集するための移動センサ１５、１６、１７、１
８、各移動センサを、与えられた制御信号にしたがっ
て、移動させるためのカメラ移動機構３１、３２と、各
カメラ移動機構を駆動させる制御信号を与える機能を有
する駆動制御部３３とを有して構成されている。

【００５７】各固定センサは、レールにスリット光を照
射するための光源であるレーザと、レーザ光を照射した
状態でのレールの画像を撮像するためのカメラとを有し
て構成されており、固定センサ１１および１２が、１組
の撮像系、さらに、固定センサ１３および１４が、他の
１組の撮像系を構成している。

【００５８】そして、１組の撮像系が、１つのレールの
断面形状の測定に使用される。なお、前記レーザは、例
えば、発光色が赤色の半導体レーザによって実現され、
前記カメラは、例えば、２次元ＣＣＤカメラによって実
現される。なお、２次元のＣＣＤカメラには、レーザ光
の波長だけを透過する光学フィルタを装着しておくのが
好ましい。

【００５９】各固定センサは、その名が示すとおり、セ
ンサ部の所定の位置に固定され、移動操作等が行なわれ
ることはない。

【００６０】一方、各移動センサは、トングレールにス
リット光を照射するための光源であるレーザと、レーザ
光を照射した状態でのトングレールの画像を撮像するた
めのカメラとを有して構成されており、移動センサ１５
および１６が、１組の撮像系、さらに、移動センサ１７
および１８が、他の１組の撮像系を構成している。

【００６１】そして、１組の撮像系が１つのトングレー
ルの断面形状の測定に使用される。

【００６２】なお、固定センサと同様に、レーザとして
は、例えば、発光色が赤色の半導体レーザを用い、カメ
ラとしては、例えば、ＣＣＤカメラを用いればよい。

【００６３】なお、移動センサ１５、１６は、カメラ移
動機構３１によって、また、移動センサ１７、１８は、
カメラ移動機構３２によって移動させられる。カメラ移
動機構３１、３２は、駆動制御部３３から与えられた制
御信号によって駆動される。

【００６４】カメラ移動機構３１は、例えば、レールの
長手方向と略垂直に、移動センサ１５と移動センサ１６
の位置を変更する、即ち、該センサをトングレールの位
置にあわせて移動させる機能を有する。

【００６５】なお、カメラ移動機構３１、３２は、例え
ば、ボールネジとリニヤガイドにより構成された、移動
センサの直動機構を、パルスモータが前記ボールネジを
回転駆動することにより、機能させる方式を採用すれば
良い。なお、この場合、制御信号は、パルスモータに供
給されるパルス信号となる。

【００６６】このように、移動カメラの位置を制御する
のは、常に、カメラ全面にトングレールが映し出された
状態で、画像データを収集するのが、測定精度上好まし
いからである。これは、基本レールの場合、一度カメラ
を所定の位置に設定すると、その見え方は、移動台車が
移動しても略一定であるのに対して、トングレールは、
その性質上、移動台車の移動によって、カメラ視野内に
存在するトングレールの形状が、たとえ摩耗が発生して
いない場合であっても変化することを考慮するためであ
る。

【００６７】なお、駆動制御部３３がカメラ移動機構３
１、３２に与える制御信号は、ＣＰＵ２１が、駆動制御
部３３に信号を与えることによって生成されるように、
予めプログラミングしておけばよい。このようなプログ
ラムは、図示しないＲＯＭに、予め格納しておけば良
い。もちろん、制御信号の発生パターンは、トングレー
ルの種類別に、格納しておくことが好ましい。

【００６８】また、後に述べるように、トングレール先
端位置を検出するために、移動センサの初期位置は、デ
ータ記憶器に記憶させておき、トングレール先端位置検
出後は、所定の移動パターンで、移動させるようにして
おくのが好ましい。

【００６９】次に、制御部の構成について説明する。

【００７０】制御部５は、全体の動作を制御するＣＰＵ
２１と、レール画像データを処理するための画像処理装
置２２と、画像処理装置２２による処理データを記憶
し、該制御部５と着脱可能であるメモリカード２３と、
移動台車の所定時からの移動距離を計測するための移動
距離計６０と、移動距離計６０からの出力信号を受け付
け、所定時にＣＰＵ２１にトリガ信号を与える信号処理
部２４と、図２中の処理装置の構成要素に電源を供給す
るための電源部２５を有している。

【００７１】また、発電機６により発電された電気は、
電源部２５、駆動制御部３３、駆動制御部４３を少なく
とも含む、必要部分に電源を供給している。

【００７２】さらに、その他の構成要素について説明す
る。

【００７３】操作パネル４１は、例えば、システムの起
動を開始するためのスタートスイッチ、システムの起動
を停止するためのスイッチ、移動台車を人力で移動する
際に、クラッチ機構を解除するためのクラッチスイッチ
等の各種の機能を有するスイッチが備えられている。表
示パネル４２は、操作者に伝える「スタートスイッチを
押せ」、「エラー発生」等の各種メッセージを表示する
機能を有する手段であって、例えば、液晶やＥＬディス
プレイ装置によって実現される。

【００７４】操作パネル４１による操作信号は、ＣＰＵ
２１に入力され、ＣＰＵ２１は、予めプログラムで定め
られた所定の処理を行なうとともに、予め定められた所
定時に該当する場合には、対応するメッセージを表示パ
ネル４２に表示させる処理を行なう。例えば、信号処理
部２４から、信号が送られてこない場合等には、前記予
め定められた所定時に該当するとして、「エラー発生」
なるメッセージを表示パネル４２に表示する。

【００７５】台車移動機構４４は、移動台車１０００が
有する車輪を回転駆動する手段であり、例えば、モータ
と該モータを使用した車輪回転機構を有して構成され
る。

【００７６】駆動制御部４３は、台車移動機構４４を駆
動する制御信号を供給する手段であり、該制御信号は、
ＣＰＵ２１が、駆動制御部４３に信号を与えることによ
って生成されるように、予めプログラミングしておけば
よい。このようなプログラムは、図示しないＲＯＭに、
予め格納しておけば良い。もちろん、制御信号の発生パ
ターンは、トングレールの種類別に格納しておくことが
好ましい。

【００７７】このように、駆動制御部４３を設けて、台
車移動機構４４を駆動するのは、トングレール先端から
の距離（この距離は、移動距離計６０で計測する）に応
じて、画像データを収集する間隔が変化するときに、迅
速な測定を行なうのに有効である。

【００７８】例えば、トングレール先端からの距離が１
（ｍ）以内の時の画像データの収集を、１０（ｍｍ）毎
に行ない、トングレール先端からの距離が１（ｍ）を超
えたときの画像データの収集を、１００（ｍｍ）毎に行
なうとすれば、トングレール先端からの距離が１（ｍ）
を超えたとき、移動台車の速度を、それ以前の１０倍の
速度にしても同様の測定精度で、画像データの収集をお
こなえる。このことは、測定時間の低減に有効である。

【００７９】また、５０は、データデポであり、データ
デポ５０は、通常、分岐器近傍の枕木上に設置されてい
る。信号処理装置４５は、アンテナ４６を介して、必要
なデータをデータデポ５０との間で送受信する。なお、
アンテナ４６としては、筐体にコイルを巻回して実現で
きる。

【００８０】データデポ５０は、データを記憶する不揮
発性メモリと、データの送受信部と電源部を有して構成
され、これらの構成要素は、樹脂で固められ、全天候に
対処可能となっているため、屋外に配置しても本システ
ムによる測定に何ら影響を与えない。

【００８１】信号処理装置４５がアンテナ４６を介して
受信する情報、すなわち、データデポ５０に、予め格納
されている情報としては、例えば、分岐器の番号、トン
グレールの種類、トングレールの長さ、分岐器を構成す
る各構成要素の寸法（トングレール先端からクロッシン
グレールやガードレールまでの距離）等の、測定に必要
な各種データが記憶されており、これらの情報により、
トングレールの基本レールに対する配置位置等の各種の
情報が把握できる。

【００８２】例えば、ＣＰＵ２１は、信号処理装置４５
によって与えられたトングレールの種類を知ることによ
って、種類別に予め定められている、先端からの測定点
の位置（このような、トングレールの種類別の測定位置
情報は、例えば、画像処理装置２２内のメモリに予め記
憶されている）を把握することができ、測定を開始する
ことができる。

【００８３】また、ＣＰＵ２１は、トングレールの長さ
の情報を知ることによって、該情報と、信号処理部２４
から送られてくる距離情報とを比較して、測定の終了を
判断することができる。

【００８４】なお、ＣＰＵ２１の指示により、測定終了
後は、信号処理装置４５が、データデポ５０に、測定日
時等を書き込み、次回測定時に、ＣＰＵ２１が、該書き
込みデータをアクセスし、表示パネル４２に表示するこ
とによって、トングレールの保守管理を円滑に行なうこ
とが可能になる。

【００８５】もちろん、データデポを設けずに、制御部
５に、データデポに記憶する情報を記憶する装置を設け
た構成にしても良い。この場合、予めデータデポに格納
しておく情報を、該記憶装置に格納しておき、また、Ｃ
ＰＵ２１が、該記憶装置をアクセス可能な構成にしてお
けば良い。

【００８６】次に、データ収集装置１００の動作につい
て説明するが、その前に、分岐器の一例を図４を参照し
て説明しておく。

【００８７】図中左側に配置するトングレールは、状態
Ａと状態Ｂとに切り替わる。状態Ａの時には、移動台車
１０００は、図中からへと移動する。一方、状態Ｂ
の時には、移動台車１０００は、図中からへと移動
する。

【００８８】なお、図中の寸法は、分岐器の寸法の一例
にすぎない。また、状態Ｂの時には、トングレールａ
と、基本レールｂとは、離れた状態、いわゆる解放状態
にある。

【００８９】図を見て分かるように、トングレールと、
基本レールとの配置関係は、前記解放状態にあるか、あ
るいは、密着状態にあるかのいずれかである。

【００９０】分岐器は、トングレールの他に、ガードレ
ール、ウイングレール、クロッシングレール等の各種の
レールを有して構成される。形状の複雑さから、最近で
は、クロッシングレール付近を鋳型成型にて製造してい
る。

【００９１】さて、データ収集装置１００の動作につい
て説明していく。

【００９２】まず、操作パネル４１中のクラッチ解除ス
イッチを押し、人力により、データ収集装置１００を載
置した移動台車１０００を、データデポ５０の上に移動
し、スタートボタンを押す。これにより、ＣＰＵ２１の
指示により、信号処理装置４５は、アンテナ４６を介
し、データデポに記憶された、上述のような測定に必要
な情報を読み込む。トングレールの種類、解放側のトン
グレールの基本レールに対する位置情報等の、読み込ん
だデータはメモリ２６に一時的に記憶しておく。

【００９３】さて、測定では、まず始めに、画像処理装
置２２が、図４に示したトングレール先端の位置検出を
行う。この先端検出は、トングレール測定用の２組の移
動センサ（１５、１６の組、および、１７、１８の組）
をともに、解放側のトングレール先端位置に合わせた状
態で行う。

【００９４】このような動作をさせることによって、分
岐器が、左右どちらに振り分けられているか（即ち、図
４に示す状態Ａにあるか、あるいは、状態Ｂにあるか）
を判断して、オペレータが、移動カメラの初期位置を設
定しなくても、自動的な測定が行なえる。

【００９５】すなわち、解放側トングレール先端は、２
組の移動センサのいずれかによって検出可能であり、基
本レールに密着した側のトングレール先端は、２組の基
本レール測定用の固定センサのいずれかで検出できる。

【００９６】なお、トングレール先端位置の検出は、２
組の移動センサのいずれかによって、トングレールが検
出されない状態からトングレールが始めて検出された
と、画像処理装置２２が判断することによって行なう。

【００９７】トングレール先端位置が検出されたら、こ
のことをＣＰＵ２１が把握する。

【００９８】そして、メモリ２６に格納された情報を使
用して、ＣＰＵ２１は、分岐器検査の実行を開始すべ
く、必要な画像データの測定し、測定データをメモリカ
ード２３に記憶していくことを開始する。このとき、Ｃ
ＰＵ２１は、トングレールの種類が分かるので、駆動制
御部３３および駆動制御部４３に、トングレールの種類
別に予め定めている信号の供給を開始する。

【００９９】さらに、以後、移動台車１０００がレール
上を走行するとともに、移動距離計６０によって検出さ
れる移動距離情報が、信号処理部２４に入力される。

【０１００】信号処理部２４は、所定のタイミングでト
リガ信号をＣＰＵ２１に与える。かかるトリガ信号によ
って、各センサ１１〜１８が取り込んだ画像情報を、画
像処理装置２２が並列に処理していき、処理結果をメモ
リカード２３に順次記憶していく。

【０１０１】なお、前記信号処理部２４が与えるトリガ
信号は、トングレールの種類によって異なる。このため
には、例えば、信号処理部２４が、トングレールの種類
に応じたトリガ信号発生部を有した構成とする。そし
て、ＣＰＵ２１が、メモリ２６に格納されている、トン
グレールの種類の情報を、信号処理部２４に与えると、
それに応じた、トリガ信号発生部が起動する構成として
おけば良い。

【０１０２】もちろん、ＣＰＵ２１が、トングレールの
種類別に、予め定めたトリガ信号発生パターンによっ
て、トリガ信号を発生させるように、プログラミングし
ておいてもよい。

【０１０３】以上のように、信号処理部２４が発生する
前記トリガ信号に基づいて、トングレールや基本レール
の断面形状の画像を撮像する。

【０１０４】もちろん、撮像を行ないながら、移動台車
１０００が移動するにつれて、解放側のトングレールの
位置は、進行方向に対して徐々に変化していくので、前
述したように、移動センサを移動しながら、極力大きな
画像データを得るように、ＣＰＵ２１は、駆動制御部３
３に信号を与える。

【０１０５】なお、例えば、メモリ２６に記憶されてい
る、解放側のトングレールの基本レールに対する位置情
報を参照して、移動センサの配置位置を制御するよう
に、駆動制御部３３が制御信号を生成するようにしてお
けばよい。もちろん、解放側のトングレールの基本レー
ルに対する位置情報は、データデポ５０から受信するの
ではなく、図示しないＲＯＭ等に記憶しておき、これを
使用するようにしてもよい。

【０１０６】さて、各センサ１１〜１８が取り込んだ画
像情報を、画像処理装置２２が並列に処理していく、画
像処理の内容は、以下に示すとおりである。なお、必ず
しも、常時８台のカメラ全てが、レールの画像を撮像し
ているわけではない。

【０１０７】詳細な処理内容は、特開平６−１１３１５
に記載されており、一般に使用されている画像処理方法
であるので、概要のみを説明する。

【０１０８】ステップＳ１０：カメラで、レールの左右
方向から２枚の画像を撮像する。

【０１０９】ステップＳ２０：次に、画像処理によって
ノイズである外乱光成分を除去する処理を行なう。この
処理は、必須ではないが、行なっておくのが好ましい。

【０１１０】ステップＳ３０：次に、外乱光成分を除去
された、２枚の画像において、所定値以上の幅を有して
いる画像部分に対して、いわゆる細線化の処理を行な
い。必要なレール外形情報を抽出する。

【０１１１】ステップＳ４０：次に、細線化された画像
データに対して、ＣＣＤカメラの取付け位置等によって
当該装置に対して予め定められている、１次式等の座標
変換式を用いて、座標変換を行なう。これにより、実寸
大のレール外形情報が、求められる。

【０１１２】このように、画像取り込みから座標変換ま
での処理を、画像処理装置２２が行ない、さらに、セン
サ別の画像データをメモリカード２３内に格納してい
く、この際、データが混在しないように、センサ別に画
像データを格納し、画像データに、いずれのセンサでの
撮像データであるかの識別子を付しておけば良い。ま
た、計測対象となったトングレールの種類の情報、およ
び、各画像データのトングレールの先端からの位置の情
報も、メモリカード２３内に格納しておくようにする。

【０１１３】なお、本実施例の構成を、特開平６−１１
３１５に記載されているように、ＣＣＤカメラが、照明
光を一定時間受光できるよう様に、受光時間を制御する
電子シャッターを備えた構成として、外乱光による影響
を抑制する装置構成にしても良い。

【０１１４】なお、本実施例では、データデポ５０に、
解放側のトングレールの基本レールに対する位置情報を
記憶させておき、それをもとに移動センサの配置位置を
制御しているが、移動センサで撮像したトングレールの
画像データから、トングレールの位置を判断して、常
に、トングレールの画像がカメラの視野の中央付近に存
在するように制御してもよい。

【０１１５】さて、データデポから得られる情報によ
り、測定範囲、即ち、トングレール先端位置から測定範
囲距離も判断できるので、データ収集装置１００が、測
定が終了すると、自動的にもとの位置に戻るように、Ｃ
ＰＵ２１が駆動制御部４３に信号を与える。なお、ＣＰ
Ｕ２１が、信号処理部２４から送られてくるトリガ信号
を計数し、トングレール先端からの移動距離を求め、こ
の移動距離が、例えば、データデポから得られる情報で
ある、トングレール先端位置からガードレールまでの距
離を超えたと判断した時に、測定終了とするようにして
おけばよい。

【０１１６】そして、分岐器の振り分け状態を変えて
（状態Ａから状態Ｂに変更する）、反対側のトングレー
ルの測定を全く同様に行なえば良い。そして、全ての測
定が終了したら最後に、データデポ５０に、測定日時を
書き込み、後に、分岐器が、いつ検査されたかの把握で
きるようにする。このような、データデポ５０に記憶さ
れた情報は、例えば、ハンディータイプの読み取り装置
により、読みとることが可能なようにしておくとレール
の保守管理上、便利である。なお、この検査日時を書き
込むために、制御部に、時計を内蔵し、操作パネル４１
の操作により、ＣＰＵ２１が信号処理装置４５に対して
検査時刻情報を与え、さらに、信号処理装置４５が、ア
ンテナ４６を介して、データデポ５０に、検査時刻情報
を送信する構成にしておけば良い。

【０１１７】以上のように、本装置では、操作パネル４
１に備えられた、スタートボタンを押すだけで、一連の
測定を自動で行うことができ、断面形状が連続的に変化
するレールに対しても、信頼性および測定精度の高い、
断面形状等の測定が可能となる。もちろん、オペレータ
の設定入力ミス等の発生を招くこともない。

【０１１８】次に、データ解析装置１０１について説明
する。

【０１１９】データ解析装置１０１は、通常、オフィス
内において、収集されたデータの解析を行なうための装
置であるが、移動台車１０００に載置した構成でもよ
い。

【０１２０】図３に、データ解析装置１０１を含むデー
タ解析システムの構成を示す。

【０１２１】本システムは、データ解析装置１０１とモ
ニタ７１とキーボード７２とを有して構成される。

【０１２２】モニタ７１は、各種のメニュー情報や、画
像処理装置７６が出力する結果を表示する機能を有し、
例えば、ＥＬ、液晶ディスプレイ装置、ＣＲＴ等によっ
て実現される。モニタ７１の表示処理は、ＣＰＵ７３
が、予め定められたプログラムにしたがって行なう。

【０１２３】キーボード７２は、必要なコマンドをＣＰ
Ｕ７３に送る機能を有し、ＣＰＵ７３は、送られてきた
コマンドに対応する所定の処理を行なう。

【０１２４】データ解析装置１０１は、本装置の全体の
動作を制御するＣＰＵ７３とフロッピーディスク（ＦＤ
Ｄ）７４と、ハードディスク（ＨＤＤ）７５と画像処理
装置７６とメモリーカード２３と電源部７７とを有して
構成される。

【０１２５】電源部７７は、必要な箇所に電源を供給す
る。

【０１２６】データ収集装置１００に着脱可能なメモリ
ーカード２３は、データ解析装置１０１にも着脱可能で
あり、データ収集装置１００により収集したデータであ
ってメモリーカード２３に記憶されているデータ（トン
グレールの種類、レール断面形状の画像データ、各画像
データに対応するトングレール先端からの位置情報等）
は、メモリカード２３を介して、データ解析装置１０１
に与えられる。この与えられたデータは、一旦、ＨＤＤ
７５に格納される。

【０１２７】また、ＦＤＤ７４には、検査対象となる各
種のトングレールの任意の位置の、摩耗していない断面
形状を計算するプログラムが収納されている。この計算
プログラムによって計算されたデータが、画像処理装置
７６に送られ、画像処理装置７６は、モニタ７１上に、
トングレールの任意位置での摩耗していないレールの断
面形状を表示する。なお、後に述べるが、画像処理装置
７６は、画像処理によって、トングレールの摩耗量を算
出する機能を有している。

【０１２８】さて、メモリカード２３を装着してから
の、データ解析装置１０１の動作について説明する。

【０１２９】メモリカード２３を装着すると、ＣＰＵ７
３は、該メモリカード２３に格納されていたデータを、
ＨＤＤ７５に格納する。

【０１３０】そして、ＣＰＵ７３は、ＨＤＤ７５に格納
された情報から、測定対象となったトングレールの種類
を判断し、当該トングレールの、任意位置での断面形状
を計算するプログラムを、フロッピーディスク５１から
読み込む。

【０１３１】もちろん、オペレータが、トングレールの
種類を把握していれば、キーボードの入力操作により、
所望のトングレールの断面形状を計算するプログラム
を、フロッピーディスク５１から読み込む構成にしても
良い。

【０１３２】ＨＤＤ７５に格納された、トングレールの
画像データは、各カメラに対するデータであるので、画
像処理装置７６は、トングレールの断面形状を、レール
の左右方向から撮影したデータを合成し、ＣＰＵ７３を
介して、モニタ７１に表示する処理を行なう。即ち、例
えば、移動センサ１５、および、移動センサ１６が備え
るカメラによって、トングレールの断面形状を測定して
いる場合には、移動センサ１５、および、移動センサ１
６によって撮像され、画像処理装置２２によって処理さ
れたデータを、画像処理装置７６が合成し、トングレー
ルの測定断面形状として、モニタ７１に表示する。

【０１３３】次に、画像処理装置７６は、ＣＰＵ７３に
よって読み込まれた、断面形状の計算プログラムにした
がって、測定画像データに対応する、トングレールの位
置情報により、その位置における基準断面形状（摩耗が
ないレールの断面形状）を計算し、計算して得られた基
準断面形状の画像を、既に表示されている測定断面形状
の画像に、重ねて表示する。

【０１３４】なお、断面形状の計算プログラムとして
は、例えば、各測定箇所でのトングレールの基準断面形
状を画像表示するために、予め基準断面形状の代表点の
座標を配列の形で持っておき、各代表点を直線で補間す
る処理を行なうプログラム等が考えられる。

【０１３５】この様子を図６に示す。図では、ある撮影
箇所での基準断面形状である。代表点の座標を予め定め
て、各点を直線で補間することによって基準断面形状を
求めることができる。

【０１３６】また、補間式のみを与えることによって
も、基準断面形状を得ることが可能となる。いずれにし
ても、基準断面形状を画像表示するための、膨大な量の
データを記憶しておくことが不要になるため、メモリ容
量の大幅な低減が図れる。

【０１３７】そして、両断面形状画像の差を求めること
により、トングレールの摩耗量を求める。

【０１３８】この様子を、図５を参照して簡単に説明す
る。図中の最外形が、前記基準断面形状１４０を示す画
像データであり、１３０が、前記測定断面形状を示す画
像データである。そして、両画像データの差、即ち、１
５０で示す摩耗部（黒色で塗った部分）が、トングレー
ルの摩耗が発生した部分である。

【０１３９】本例では、摩耗量として、点Ｐからの摩耗
部の深さ、即ち、長さａを摩耗量と定義して、摩耗量を
求めている。もちろん、摩耗量は、単に、摩耗部の断面
積で定義する等、各種の方法が考えられる。

【０１４０】このような摩耗量の測定を、トングレール
の先端位置からの距離の長さに対応して測定されたデー
タについて順次、行なっていけば良い。例えば、キーボ
ード上の特定の機能キーを順次押すことによって、トン
グレールの先端位置からのデータに対する摩耗量を測定
し、ＨＤＤ７５に格納するとともに、モニタ７１の画面
右側に、測定位置情報とともに順次表示していくように
すればよい。

【０１４１】以上の動作により、トングレールの先端位
置からの距離の長さに対応して測定されたデータについ
て順次、摩耗量が測定されることになる。

【０１４２】なお、以上の説明では、主としてトングレ
ールの摩耗量の測定について述べたが、本発明は、他の
各種の測定、例えば、基本レールの摩耗量の測定、トン
グレールと基本レールとの密着状態の測定、フランジウ
ェー幅の測定、バックゲージの測定にも応用できる。

【０１４３】基本レールの摩耗量の測定は、トングレー
ルの測定データの替わりに、固定センサで得た基本レー
ルの測定データを用いて、以上のような処理を行なえば
良く、また、基準断面形状が固定であるため、前記断面
形状の計算プログラムを必要としない。トングレールと
基本レールとの密着状態の測定、フランジウェー幅の測
定、およびバックゲージの測定は、２種類のレール間の
幅の測定であり、例えば、特定の２組のセンサによっ
て、前記２種類のレールが検出された時の、センサの間
隔（カメラ移動機構３１の制御状態から求められる）
と、該センサの視野内でのレール位置を画像処理により
求めることにより、測定される。

【０１４４】以上のように、本発明によれば、トングレ
ールの摩耗量を高精度で測定することが可能である。ま
た、トングレールの基準断面形状データを計算プログラ
ムによって求めるため、データとして格納している必要
がなく、メモリ容量の低減を図れる。

【０１４５】また、基本レールとトングレールの密着状
態の測定、フランジウェー幅の測定、バックゲージの測
定、マンガンクロッシングの摩耗量等の計測も同時に行
なうことができるので、分岐器全体の検査が効率的に行
なえる。

【０１４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、分岐器の
保守、点検のために、分岐器を構成する各種構成要素の
状態の計測、特に、トングレールの摩耗量の計測等を、
高精度かつ迅速に行なう装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるシステムの構成図である。

【図２】本発明にかかる装置の構成図である。

【図３】本発明にかかる装置の構成図である。

【図４】トングレールを含む分岐器の構成図である。

【図５】摩耗量測定の説明図である。

【図６】基準断面形状を求める際の説明図である。

【符号の説明】

４…センサ部、５…制御部、６…発電機、６０…移動距
離計、１００…データ収集装置、１０１…データ解析装
置、１０００…移動台車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安永 和敏 東京都大田区南蒲田二丁目16番46号 株 式会社 トキメック内 (72)発明者 若月 雅人 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東日本旅客鉄道株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−86511（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−49201（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−64543（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/24 G06T 1/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分岐器を構成するトングレールを含むレー
   ル上を走行可能な移動台車と、該移動台車に載置された
   センサ部と、該移動台車に載置された制御装置とを有
   し、 前記センサ部は、レールに略直交する面内にスリット光
   を投射する光源装置と、該スリット光により生ずるレー
   ルの光切断像を、予め定めたレール上の特定の複数の位
   置である撮像箇所で撮像する撮像装置とを備え、 前記制御装置は、前記撮像装置によって得られたレール
   の光切断像を画像処理して、レール断面形状を求める測
   定画像処理部と、画像処理結果を、前記撮像箇所と対応
   づけて記憶する測定データ記憶部と、基準データ記憶部
   と、検査画像処理部とを備え、 前記基準データ記憶部は、理想的なレールの断面形状で
   ある基準断面形状を描画するための、形状の補間式を含
   むプログラムを記憶し、 前記検査画像処理部は、前記プログラムを使用して前記
   測定データ記憶部内に格納された各撮像箇所での前記基
   準断面形状を得る処理を行ない、前記測定データ記憶部
   内に格納された各撮像箇所での画像処理結果と当該撮像
   箇所に対応する前記プログラムを使用して得た前記基準
   断面形状とを比較し、その差分データからレールの摩耗
   量を求めることを特徴とする分岐器検査システム。
2. 【請求項２】分岐器を構成するトングレールを含むレー
   ル上を走行可能な移動台車と、該移動台車に載置された
   データ収集装置と、データ収集装置が収集したデータを
   解析してレールの摩耗量を求めるデータ解析装置と、分
   岐器付近に配置され前記データ収集装置とデータの送受
   信が可能なデータ記憶器とを有し、 前記データ記憶器は、分岐器の種類を示す種別データを
   少なくとも記憶し、前記 データ収集装置は、前記データ記憶器から、前記種
   別データを受信する受信装置と、レールに略直交する面
   内にスリット光を投射する光源装置と、該スリット光に
   より生ずるレールの光切断像を、前記受信装置が受信し
   た種別データに対して予め定めてある、レール上の特定
   の複数の位置である撮像箇所で、撮像する撮像装置と、
   該撮像装置によって得られたレールの光切断像を画像処
   理して、レール断面形状を求める測定画像処理装置と、
   画像処理結果を、前記撮像箇所と対応づけて記憶する、
   データ収集装置に着脱可能な測定データ記憶媒体とを備
   え、前記 データ解析装置は、基準データ記憶装置と、検査画
   像処理装置とを備え、 前記基準データ記憶装置は、理想
   的なレールの断面形状である基準断面形状を描画するた
   めの、形状の補間式を含むプログラムを記憶し、 前記検査画像処理装置は、前記データ解析装置にも着脱
   可能な前記測定データ記憶媒体が装着されたとき、前記
   プログラムを使用して前記データ収集装置によって格納
   された各撮像箇所での前記基準断面形状を得る処理を行
   ない、前記データ収集装置によって格納された各撮像箇
   所での画像処理結果と当該撮像箇所に対応する前記プロ
   グラムを使用して得た前記基準断面形状とを比較し、そ
   の差分データからレールの摩耗量を求めることを特徴と
   する分岐器検査システム。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記データ記憶器は、さらに、レールに略直交する方向
   において、前記光源装置と前記撮像装置の位置を変更す
   るために、予め定められた制御信号発生パターンを記憶
   し、 前記データ収集装置は、さらに、レールに略直交する方
   向において、前記光源装置と前記撮像装置の位置を変更
   する移動機構と、該移動機構を制御する制御信号を生成
   する制御回路を備え、 該制御回路は、前記受信装置によって受信した、前記制
   御信号発生パターンにしたがって、制御信号を発生する
   ことを特徴とする分岐器検査システム。
4. 【請求項４】請求項２において、さらに、前記撮像装置
   によって、始めてトングレールの光切断像が得られた後
   に、前記測定画像処理装置が前記測定データ記憶媒体
   に、画像処理結果を記憶することを起動する起動手段を
   設けることを特徴とする分岐器検査システム。
5. 【請求項５】トングレールを有して構成される分岐器を
   検査する方法であって、 レールに略直交する面内にスリット光を投射して、該ス
   リット光により生ずるレールの光切断像を、予め定めた
   レール上の特定の複数の位置である撮像箇所で撮像し、
   該撮像によって得られたレールの光切断像を画像処理し
   て、レール断面形状を求め、求めたレール断面形状を、
   前記撮像箇所と対応づけておき、さらに、 予め記憶してある、形状の補間式を含むプログラムを使
   用して求めた、各撮像箇所での理想的なレールの断面形
   状である基準断面形状と、各撮像箇所での撮像情報を画
   像処理して求めたレール断面形状との差分をとり、その
   差分データからレールの摩耗量を求めることを特徴とす
   る分岐器検査方法。