JP3723881B2

JP3723881B2 - 軌道間隔測定方法および軌道間隔測定装置

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Publication number: JP3723881B2
Application number: JP2002259658A
Authority: JP
Inventors: 洋一中村; 慎一郎岩永; 裕隆上原; 敏裕上月; 明男高橋; 治原田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP2004101215A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道間隔測定方法および軌道間隔測定装置に関する。さらに詳しくは、通常の車両運行時にも軌道間隔の測定を可能とする軌道間隔測定方法および軌道間隔測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車の接触事故を防止するために相互に隣接する各軌道の間隔を測定する軌道間隔測定は、従来、架線摩耗の測定やレール間隔の測定と同時に専用の測定車両を測定対象となる軌道上で走行させるようにして定期的に実施されている。
【０００３】
このような軌道間隔測定として、例えば特許第２５３５２６８号により提案されている方法は、相互に隣接する各軌道の一方に測定車両を走行させ、この測定車両から他方の軌道のレールにレーザー・スリット光を照射し、その反射光により得られるレールの像をエリアカメラにより撮像し、撮像された画像に所定の処理を施し、しかる後処理された画像情報に基づいて各軌道の中心間の距離を測定するものとされる。
【０００４】
しかしながら、このような従来の軌道間隔測測定には、以下のような難点がある。
【０００５】
（１）撮像装置としてエリアカメラを用いているため、充分に短い間隔で測定できない。その結果、通常の車両運行速度（例えば、時速１３０キロ・メートル）による測定は困難である。
【０００６】
（２）レーザー・スリット光を利用しているため、日中は太陽光の影響を受けるので正確な測定ができない。
【０００７】
（３）要求される測定精度を実現するよう複数台のカメラにより対象領域を分割して撮像する必要があり、機構が複雑化するとともに、各カメラの間の調整が煩雑になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、夜間に限らず日中において、しかも通常の車両運行速度と同程度の速度で測定車両を走行させながら、充分な精度で相互に隣接する各軌道の間隔を測定することができる軌道間隔測定方法および測定装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の軌道間隔測定方法は、自軌道を走行する測定車両から自軌道および隣接軌道の各位置を測定して軌道間隔を測定する軌道間隔測定方法であって、隣接軌道に対しレール概略位置検出処理を実施して隣接軌道の各レールの自軌道からの概略位置を検出する手順と、前記概略位置に基づいて隣接軌道の各レールに対しレール精密位置検出処理を実施して各レールの自軌道からの精密位置を検出する手順と、前記精密位置に基づいて軌道間隔を測定する手順とを含み、前記レール精密位置検出処理が、測定車両の側面側に上下に所定間隔で配設された一対の撮像手段により隣接軌道を撮像した撮像画像に基づいてなされることを特徴とする。
【００１０】
本発明の軌道間隔測定方法においては、レール概略位置検出処理がレーザ距離計の計測値を利用してなされるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の軌道間隔測定方法においては、レール精密位置検出処理が、各レールの概略位置に基づいて撮像画像における処理対象部分を抽出する処理対象部分抽出処理と、その処理対象部分を精密処理してレールの精密位置を算出するレール精密位置算出処理とを含んでいるのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の軌道間隔測定方法においては、自軌道の測定がレーザスリット光に照射された自軌道の各レールを高速撮像手段により撮像した撮像画像に基づいてなされるのが好ましい。
【００１３】
一方、本発明の軌道間隔測定装置は、自軌道を走行する測定車両から自軌道および隣接軌道の各位置を測定して軌道間隔を測定する軌道間隔測定装置であって、
レール概略位置検出手段およびレール精密位置検出手段を有する隣接軌道位置検出部と、自軌道位置検出部と、軌道間隔演算部とを備え、前記隣接軌道位置検出部が、レーザ距離計と、測定車両の側面側に上下に所定間隔で配設された一対の撮像手段と、制御・演算部とを有し、前記レール概略位置検出手段が、隣接軌道に対しレール概略位置検出処理を実施して隣接軌道の各レールの自軌道からの概略位置を検出し、前記レール精密位置検出手段が前記概略位置に基づいて隣接軌道の各レールに対しレール精密位置検出処理を実施して各レールの自軌道からの精密位置を検出し、前記軌道間隔演算部が、前記精密位置および前記自軌道位置検出部からの自軌道位置に基づいて軌道間隔を測定するに際して、レール概略位置が、前記レーザ距離計の計測値を前記制御・演算部により演算処理することにより検出され、
レール精密位置が、前記一対の撮像手段の撮像画像を前記制御・演算部により演算処理することにより検出されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の軌道間隔測定装置においては、レール精密位置の検出における演算処理が、各レールの概略位置に基づいて撮像画像における処理対象部分を抽出する処理対象部分抽出処理と、その処理対象部分を精密処理してレールの精密位置を算出するレール精密位置算出処理とを含んでいるのが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の軌道間隔測定装置においては、自軌道位置検出部が、レーザスリット光投光手段と、高速撮像手段と、制御・演算部とを有し、自軌道の測定がレーザスリット光に照射された自軌道の各レールを前記高速撮像手段により撮像した撮像画像を前記制御・演算部により演算処理するのが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明の軌道間隔測定装置においては、隣接軌道位置検出部の制御・演算部と、自軌道位置検出部の制御・演算部と、軌道間隔演算部とが測定車両に搭載された処理装置に一体化されてなるのが好ましい。
【００１８】
しかして、本発明の軌道間隔測定装置は測定車両に備えられる。
【００１９】
【作用】
本発明は、前記の如く構成されているので、隣接軌道の各レールの精密位置の算出に要する時間が著しく短縮される。そのため、測定車両を通常の車両の運航速度と同程度の速度で走行させながら軌道間隔測の測定がなし得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る軌道間隔測定方法が適用される軌道間隔測定装置（以下、単に測定装置という）を図１に機能ブロック図で示し、図２にブロック図で示し、図３に概略図で示す。この測定装置Ｋは、相互に隣接する軌道１Ａ、１Ｂの一方の軌道（以下、自軌道という）１Ａを走行する測定車両（以下、単に車両という）２に搭載され、軌道１Ａ、１Ｂの間隔、例えば軌道１Ａ、１Ｂの中心間の距離を測定する軌道間隔測定処理を実施するものとされる。
【００２２】
測定装置Ｋは、図１に示すように、他方の軌道（以下、隣接軌道という）１Ｂの位置を検出する隣接軌道位置検出部１０と、自軌道１Ａの位置を検出する自軌道位置検出部２０と、隣接軌道位置検出部１０および自軌道位置検出部２０の各検出結果に基づき自軌道１Ａと隣接軌道１Ｂとの間隔を算出する軌道間隔演算部３０とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００２３】
また、図２および図３に示すように、隣接軌道位置検出部１０は、レーザ距離計１１と上側カメラ（上側高速・高解像度撮像手段）１４Ａと下側カメラ（下側高速・高解像度撮像手段）１４Ｂとそれらを制御するとともにそれらの出力を演算処理して隣接軌道１Ｂのレール位置を検出する制御・演算部４０とを有するものとされ、自軌道位置検出部２０は、レーザ投光器２１Ａ，２１Ｂとエリアカメラ（高速撮像手段）２２Ａ，２２Ｂとそれらを制御するとともにそれらの出力を演算処理して自軌道１Ａのレール位置を検出する制御・演算部５０とを有するものとされ、そして制御・演算部４０，５０および軌道間隔演算部３０は処理装置４、例えばコンピュータに一体化されている。なお、処理装置４を構成するコンピュータは、制御・演算部４０，５０および軌道間隔演算部３０として、後掲の各処理がなし得るようプログラムされているものとされる。
【００２４】
図４および図５に隣接軌道位置検出部１０の詳細を示す。
【００２５】
隣接軌道位置検出部１０は、レール概略位置検出手段１０ａおよびレール精密位置検出手段１０ｂを有し、レール概略位置検出手段１０ａにおいて、隣接軌道１Ｂの各レール３Ａ、３Ｂのおおよその位置を知るために所定の低精度で各レール３Ａ、３Ｂの位置を検出するレール概略位置検出処理を実施し、この検出結果に基づいてレール精密位置検出手段１０ｂにおいて、レール位置を精密に検出するレール精密位置検出処理を実施するものとされる。これによって、隣接軌道位置検出部１０は、レール精密位置検出処理における膨大な処理量を大幅に削減しかつ誤測定を防止しながら、高速かつ高精度なレール位置の検出を可能とするものとされる。
【００２６】
隣接軌道位置検出部１０は、より具体的には、レール概略位置検出手段１０ａを構成するレーザ距離計（レーザ・レンジ・ファインダ；laser range finder）１１およびレール概略位置検出部１２と、レール精密位置検出手段１０ｂを構成する上側カメラ用三次元逆変換部（以下、第１三次元逆変換部という）１３Ａ、下側カメラ用三次元逆変換部（以下、第２三次元逆変換部という）１３Ｂ、上側カメラ１４Ａ、下側カメラ１４Ｂ、上側カメラパラメータ設定部（以下、第１カメラパラメータ設定部という）１５Ａ、下側カメラパラメータ設定部（以下、第２カメラパラメータ設定部という）１５Ｂ、上側カメラ処理対象部分抽出部（以下、第１処理対象部分抽出部という）１６Ａ、下側カメラ処理対象部分抽出部（以下、第２処理対象部分抽出部という）１６Ｂ、上側カメラ用レール精密位置算出部（以下、第１レール精密位置算出部という）１７Ａ、下側カメラ用レール精密位置算出部（以下、第２レール精密位置算出部という）１７Ｂおよび三次元変換部１８と、を備えてなるものとされる。この場合、レーザ距離計１１、上側カメラ１４Ａおよび下側カメラ１４Ｂ以外のレール概略位置検出部１２、第１レール精密位置算出部１７Ａ、第２レール精密位置算出部１７Ｂなどの各部は、制御・演算部４０に一体化されて構成されている。
【００２７】
レーザ距離計１１は、図３に示すように、車両２の隣接軌道１Ｂ側側面２ａに設けられ、測定用小窓２ｂを介してレーザスポット光を隣接軌道１Ｂ上に横断させるように走査し、レーザビームのふり角θとビーム投射位置までの距離ｍとの組み合わせからなる測距データ（θ，ｍ）を出力するものとされる。
【００２８】
レール概略位置検出部１２は、レーザ距離計１１が出力する測距データに基づいて、隣接軌道１Ｂの各レール３Ａ、３Ｂの位置（以下、概略位置という）を所定の低精度でＸＺ座標系（レーザスポット光の走査方向の水平軸（Ｘ軸）および鉛直軸（Ｚ軸）を含む平面座標）により検出し、検出された位置を表す信号を出力する。
【００２９】
ここで、レール概略位置検出部１２は、おおよそのレール間隔が既知であるため、この間隔でＺ軸方向に突出している２箇所をレールとして認識するようにしてレール概略位置を検出する。
【００３０】
第１三次元逆変換部１３Ａは、ＸＺ座標系によるレール概略位置を上側カメラ１４Ａ固有のカメラ座標Ｘ_C1により表すための三次元逆変換処理を、後掲する上側カメラパラメータ設定部１５Ａにより設定されるカメラパラメータを利用して実施する。
【００３１】
第２三次元逆変換処理部１３Ｂは、ＸＺ座標系によるレール概略位置を下側カメラ１４Ｂ固有のカメラ座標Ｘ_C2により表すための三次元逆変換処理を、後掲する下側カメラパラメータ設定部１５Ｂにより設定されるカメラパラメータを利用して実施する。
【００３２】
三次元逆変換処理は、具体的には、各カメラ１４Ａ、１４ＢのカメラパラメータＣ１、Ｃ２を使用して、後掲する式１の変数Ｘ、Ｚにレーザ距離計１１の出力信号に基づき検出される、レール３Ａ、３Ｂの概略位置（ｘ_A，ｚ_A）、（ｘ_B，ｚ_B）を代入することによって、各カメラ１４Ａ、１４Ｂのカメラ座標系による座標位置Ｘ_C1、Ｘ_C2によるレール３Ａ、３Ｂの概略位置、つまりレール３Ａ、３Ｂの上側カメラ１４Ａのカメラ座標系Ｘ_C1による座標位置ｘ_C1A、ｘ_C1Bおよび下側カメラ１４Ｂのカメラ座標系Ｘ_C2による座標位置ｘ_C2A、ｘ_C2Bを算出するようにして実施される。
【００３３】
上側カメラ１４Ａおよび下側カメラ１４Ｂは、ステレオ法によって各レール３Ａ、３Ｂの位置を高速かつ所定の高精度で検出するように、車両２の隣接軌道１Ｂ側側面２ａに所定の間隔および姿勢で鉛直方向上下に並ぶようにして配設される、例えばＣＣＤ撮像素子を用いた高速ラインセンサからなり、それぞれが測定用小窓２ｃ、２ｄを介して各レール３Ａ、３Ｂを撮像するものとされる（図３参照）。
【００３４】
第１カメラパラメータ設定部１５Ａは、三次元逆変換処理および三次元変換処理で用いられる上側カメラ１４ＡのカメラパラメータＣ１、すなわち後掲する式式３〜式６に代入される各係数Ｃ１₁₁、Ｃ１₁₂、Ｃ１₁₃、Ｃ１₂₁、Ｃ１₂₂、Ｃ１₂₃を設定する。
【００３５】
第２カメラパラメータ設定部１５Ｂは、三次元逆変換処理および三次元変換処理で用いられる下側カメラ１４ＢのカメラパラメータＣ２、すなわち後掲する式３〜式６に代入される各係数Ｃ２₁₁、Ｃ２₁₂、Ｃ２₁₃、Ｃ２₂₁、Ｃ２₂₂、Ｃ２₂₃を設定する。
【００３６】
第１処理対象部分抽出部１６Ａは、上側カメラ１４Ａの出力信号の中で第１レール精密位置算出部１７Ａにより処理される処理対象部分を限定するように、レール概略位置検出部１２により検出される各レール３Ａ、３Ｂの概略位置を基準に、上側カメラ１４Ａの出力信号から処理対象部分を抽出する。具体的には、各レール３Ａ、３Ｂの概略位置を中心とする所定範囲内の信号のみを第１レール精密位置算出部１７Ａに送出する。
【００３７】
第２処理対象部分抽出部１６Ｂは、下側カメラ１４Ｂの出力信号の中で第２レール精密位置算出部１７Ｂにより処理される処理対象部分を限定するように、レール概略位置検出部１２により検出される各レール３Ａ、３Ｂの概略位置を基準に、下側カメラ１４Ｂの出力信号から処理対象部分を抽出する。具体的には、各レール３Ａ、３Ｂの概略位置を中心とする所定範囲内の信号のみを第２レール精密位置算出部１７Ｂに送出する。
【００３８】
第１レール精密位置算出部１７Ａは、第１処理対象部分抽出部１６Ａにより抽出される上側カメラ１４Ａの出力信号の処理対象部分について、レール３Ａ、３Ｂの位置（上側カメラ１４Ａのカメラ座標系Ｘ_C1による座標位置）を所定の高精度（±１ミリ・メートル程度の精度）で算出するためのレール精密位置検出処理を実施し、算出された各レール３Ａ、３Ｂの位置（以下、精密位置という）、つまりレール３Ａの座標位置（ｘ_C1A）およびレール３Ｂの座標位置（ｘ_C1B）を表す信号を出力する。
【００３９】
第２レール精密位置算出部１７Ｂは、第２処理対象部分抽出部１６Ｂにより抽出される下側カメラ１４Ｂの出力信号の処理対象部分について、レール３Ａ、３Ｂの位置（下側カメラ１４Ｂのカメラ座標系Ｘ_C2による座標位置）を所定の高精度で検出するためのレール精密位置検出処理を実施し、算出された各レール３Ａ、３Ｂの位置、つまりレール３Ａの座標位置（ｘ_C2A）およびレール３Ｂの座標位置（ｘ_C2B）を表す信号を出力する。
【００４０】
ここで、レール精密位置算出処理は、各カメラ１４Ａ、１４Ｂの出力信号に対して公知の２値化処理などの各処理を実施し、各カメラ１４Ａ、１４Ｂの撮像画像の中で各レール３Ａ、３Ｂの所定部分（例えば、レールのあご（エッジ））に対応する位置を認識するようにして各レール３Ａ、３Ｂの位置を算出するものとされる。
【００４１】
三次元変換部１８は、第１、第２レール精密位置算出部１７Ａ、１７Ｂの出力信号に基づき以下に述べる三次元変換処理を実施し、これによってＸＺ座標系による隣接軌道１Ｂの各レール３Ａ、３Ｂの座標位置を算出する。
【００４２】
以下、図６を参照して三次元変換処理を説明する。図６に、上側カメラ１４Ａおよび下側カメラ１４Ｂによる光学系を模式化して示す。
【００４３】
図６に示すように、ＸＺ座標系における点Ｐ（Ｘ，Ｚ）をステレオ法に基づき各カメラ（ラインセンサ）により撮像したときの、カメラ座標系における点Ｐの対応位置Ｘ_Cは、一般に下記式１の透視変換の関係式により求められる。
【００４４】
【数１】

【００４５】
ここに、Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂，Ｃ₂₃はカメラパラメータを、ｈは倍率をそれぞれ示す。
【００４６】
式１からｈを消去して、Ｘ，Ｚについて解くと下記式２が得られる。
【００４７】
(C₂₁*X_c-C₁₁)X+(C₂₂*X_c-C₁₂)Z+C₂₃*X_c-C₁₃=0 （２）
前記式２は上側カメラ１４Ａおよび下側カメラ１４Ｂについて成立するので、各カメラ１４Ａ、１４Ｂの撮像デバイス上の座標Ｘ_C1、Ｘ_C2について下記式３、４が得られる。
【００４８】
(C1₂₁*X_c1-C1₁₁)X+(C1₂₂*X_c1-C1₁₂)Z+C1₂₃*X_c1-C1₁₃=0 （３）
【００４９】
(C2₂₁*X_c2-C2₁₁)X+(C2₂₂*X_c2-C2₁₂)Z+C2₂₃*X_c2-C2₁₃=0 （４）
ただし、係数Ｃ１₁₁〜Ｃ１₂₃は上側カメラ１４Ａのカメラパラメータを示し、係数Ｃ２₁₁〜Ｃ２₂₃は下側カメラ１４Ｂのカメラパラメータを示す。
【００５０】
前記式３、４を変形して下記式５、６が得られる。
【００５１】
X=(bf-ce)/(ae-bd) （５）
【００５２】
Z=(af-cd)/(bd-ae) （６）
【００５３】
ここに
a=C1₂₁*X_c1-C1₁₁ b=C1₂₂*X_c1-C1₁₂ c=C1₂₃*X_c1-C1₁₃ d=C2₂₁*X_c2-C2₁₁ e=C2₂₂*X_c2-C2₁₂ f=C2₂₃*X_c2-C2₁₃
【００５４】
したがって、式５、６の変数Ｘ_C1、Ｘ_C2に、第１、第２レール精密位置算出部１７Ａ、１７Ｂにより算出される各レール３Ａ、３Ｂの精密位置を代入することによって、各レール３Ａ、３ＢのＸＺ座標系による座標位置を算出することが可能となる。つまり、レール３Ａについて変数Ｘ_C1、Ｘ_C2に前掲の各算出値ｘ_C1A、ｘ_C2Aを代入することによって、レール３ＡのＸＺ座標系による座標位置（ｘ_A，ｚ_A）が算出され、各算出値ｘ_C1B、ｘ_C2Bを代入することによって、レール３ＢのＸＺ座標系による座標位置（ｘ_B，ｚ_B）が算出される。
【００５５】
次に、図７を参照して自軌道位置検出部２０をより詳細に説明する。
【００５６】
自軌道位置検出部２０は、自軌道１Ａの各レール３Ｃ、３Ｄにそれぞれレーザスリット光を照射するレーザ投光器２１Ａ、２１Ｂと、各レール３Ｃ、３Ｄのレーザ投光器２１Ａ、２１Ｂにより照明された部分を撮像するエリアカメラ２２Ａ、２２Ｂと、エリアカメラ２２Ａ、２２Ｂによる撮像画像に所定の処理を実施し各レール３Ｃ、３ＤのＸＺ座標系の座標位置（ｘ_C，ｚ_C）、（ｘ_D，ｚ_D）を検出する、制御・演算部５０に設けられる自軌道レール位置検出部２３とを有するものとされる。なお、自軌道レール位置検出部２３における各レール３Ｃ、３ＤのＸＺ座標系の座標位置（ｘ_C，ｚ_C）、（ｘ_D，ｚ_D）を検出する処理においては、公知の各種処理を適用することができる。例えば、レーザスリット光を用いた三角測量の原理による処理を適用して前記座標位置を算出することができる。
【００５７】
軌道間隔演算部３０は、隣接軌道位置検出部１０が出力する隣接軌道１Ｂの各レール３Ａ、３Ｂの位置情報および自軌道位置検出部２０が出力する自軌道１Ａの各レール３Ｃ、３Ｄの位置情報に基づいて、各軌道１Ａ、１Ｂの中心間の距離を算出することにより、各軌道１Ａ、１Ｂの中心間の距離を測定する。
【００５８】
しかして、このような構成の測定装置Ｋは、前述したように、レーザ距離計１１により隣接軌道１Ｂの各レール３Ａ、３Ｂの概略位置を検出し、検出された概略位置に基づいて上側カメラ１４Ａおよび下側カメラ１４Ｂの各出力信号の中から処理対象部分を抽出し、抽出された処理対象部分のみについてレール精密位置検出処理を実施するようにして、各レール３Ａ、３Ｂの精密な位置を検出するものとされる。これにより、以下に述べるような各測定器の難点を補いつつ、日中においても高速かつ高精度に軌道間隔を測定することが可能となる。
【００５９】
すなわち、レーザ・レンジ・ファインダ（レーザ距離計１１）は一般に距離分解能が１０ｍｍ（ミリ・メートル）程度であるのに対して、ステレオ法に基づき高速ラインセンサ（カメラ１４Ａ、１４Ｂ）出力により測定を実施した場合、その１０倍近い分解能（１ｍｍ程度）が容易に得られる。また、レーザ・レンジ・ファインダの計測点密度は一般に０．２５°／個程度であり、Ｘ軸方向の長さに換算すると十数ｍｍで１個の計測点ということになる。これに対して、高速ラインセンサではＸ軸方向の長さ１ｍｍあたり１個の計測点を容易に確保することができ、１０倍以上の密度で計測することが可能となる。
【００６０】
したがって、ステレオ法に基づき高速ラインセンサ出力により測定を実施することによって、レーザ・レンジ・ファインダを単独で用いた場合よりも遙かに高精度の測定が可能となる。
【００６１】
また、レーザ・レンジ・ファインダの計測周期は一般に数十ｍｓ（ミリ秒）程度であるのに対して、ラインセンサによれば６０μｓ（マイクロ秒）程度の計測周期を達成することも容易である。つまり、レーザ・レンジ・ファインダ単独の場合の１０００倍以上の計測周期を達成することが可能である。また、標準フォーマットのエリアカメラの画像取込周期は３３ｍｓ程度であるのに対して、ラインセンサによれば前掲の通り６０μｓ程度の計測周期が容易に達成できるため、ラインセンサ出力を用いることによって通常の列車運行速度（例えば時速１３０ｋｍ）で測定車両を走行させつつ測定することが可能となる。
【００６２】
また、レーザスリット投光器と標準フォーマットのエリアカメラとの組み合わせによる軌道間隔測定（特許第２５３５２６８号参照）では、日中の太陽光より強力なレーザスリット光を照射することができないため日中の測定は不可能であるが、レーザ・レンジ・ファインダではレーザスポット光を用いるため日中の測定が可能となる。
【００６３】
一方、ステレオ法に基づき高速ラインセンサ出力のみを用いて軌道間隔を測定する場合は、多数のバラスト（砂利等）を背景とする乱雑な画像情報の中でレールを特定する必要が生じ、対応付けが困難になるため対応付けの誤りによる測定ミスが頻発する。すなわち、高速ラインセンサ出力のみを用いて確実にレール位置を検出することは困難であるため、結果として測定精度の向上が困難になる。
【００６４】
また、高速かつ高解像度という特徴を有する高速ラインセンサの出力データ量は膨大であるため、全てのデータに画像処理を施し、これに基づきレール認識処理を実施する場合には処理量が膨大なものとなり、結果として、高速なレール位置検出が困難となる。
【００６５】
これに対して、本測定装置Ｋにおいては、レーザ・レンジ・ファインダ出力に基づいて低精度ながら確実にレールの概略位置を検出する一方で、概略位置を含む所定範囲内の高速ラインセンサ出力のみについてレール精密位置検出処理を実施するものとすることによって、処理データ量を大幅に削減することができ処理を高速化することが可能であるとともに、前掲した対応付けの誤りによる測定ミスを大幅に低減することが可能となる。
【００６６】
また、標準フォーマットのエリアカメラの画素数は走査方向に数百画素程度であるため、所定の分解能を得るよう数台のカメラで測定領域を分割してカバーする必要があり、各カメラ間の調整が困難なものとなってしまう。これに対して、本測定装置Ｋにおいては２台のカメラ１４Ａ、１４Ｂを用意すれば足り、調整が容易になるとともに構成を簡素化できる。
【００６７】
なお、本実施形態ではオンラインにより軌道間隔を測定する場合について説明されているが、処理装置４における演算処理は、オフラインによりなすようにすることも当然なし得る。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、隣接軌道のレールの精密位置の検出に要する時間が著しく短縮されるという優れた効果が得られる。そのため、測定車両を通常の車両の運航速度と同程度の速度で走行させながら軌道間隔の測定がなし得るという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る軌道間隔測定方法が適用される軌道間隔測定装置の機能ブロック図である。
【図２】同ブロック図である。
【図３】同概略斜視図である。
【図４】隣接軌道位置検出部の機能ブロック図である。
【図５】同検出部の詳細構成を示すブロック図である。
【図６】三次元変換処理の原理を示す説明図である。
【図７】自軌道位置検出部の詳細構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｋ軌道間隔測定装置
１軌道
２測定車両
３レール
４処理装置
１０隣接軌道位置検出部
１１レーザ距離計（レーザ・レンジ・ファインダ）
１２レール概略位置検出部
１４カメラ（ラインセンサ）（高速・高解像度撮像手段）
１６処理対象部分抽出部
１７レール精密位置算出部
１８三次元変換部
２０自軌道位置検出部
２１レーザ投光器
２２エリアカメラ（高速撮像手段）
２３自軌道レール位置検出部
３０軌道間隔演算部

Claims

自軌道を走行する測定車両から自軌道および隣接軌道の各位置を測定して軌道間隔を測定する軌道間隔測定方法であって、
隣接軌道に対しレール概略位置検出処理を実施して隣接軌道の各レールの自軌道からの概略位置を検出する手順と、
前記概略位置に基づいて隣接軌道の各レールに対しレール精密位置検出処理を実施して各レールの自軌道からの精密位置を検出する手順と、
前記精密位置に基づいて軌道間隔を測定する手順
とを含み、
前記レール精密位置検出処理が、測定車両の側面側に上下に所定間隔で配設された一対の撮像手段により隣接軌道を撮像した撮像画像に基づいてなされる
ことを特徴とする軌道間隔測定方法。
レール概略位置検出処理がレーザ距離計の計測値を利用してなされることを特徴とする請求項１記載の軌道間隔測定方法。
レール精密位置検出処理が、各レールの概略位置に基づいて撮像画像における処理対象部分を抽出する処理対象部分抽出処理と、その処理対象部分を精密処理してレールの精密位置を算出するレール精密位置算出処理とを含んでいることを特徴とする請求項１記載の軌道間隔測定方法。
自軌道の測定がレーザスリット光に照射された自軌道の各レールを高速撮像手段により撮像した撮像画像に基づいてなされることを特徴とする請求項１記載の軌道間隔測定方法。
自軌道を走行する測定車両から自軌道および隣接軌道の各位置を測定して軌道間隔を測定する軌道間隔測定装置であって、
レール概略位置検出手段およびレール精密位置検出手段を有する隣接軌道位置検出部と、自軌道位置検出部と、軌道間隔演算部とを備え、
前記隣接軌道位置検出部が、レーザ距離計と、測定車両の側面側に上下に所定間隔で配設された一対の撮像手段と、制御・演算部とを有し、
前記レール概略位置検出手段が、隣接軌道に対しレール概略位置検出処理を実施して隣接軌道の各レールの自軌道からの概略位置を検出し、前記レール精密位置検出手段が前記概略位置に基づいて隣接軌道の各レールに対しレール精密位置検出処理を実施して各レールの自軌道からの精密位置を検出し、
前記軌道間隔演算部が、前記精密位置および前記自軌道位置検出部からの自軌道位置に基づいて軌道間隔を測定するに際して、
レール概略位置が、前記レーザ距離計の計測値を前記制御・演算部により演算処理することにより検出され、
レール精密位置が、前記一対の撮像手段の撮像画像を前記制御・演算部により演算処理することにより検出される
ことを特徴とする軌道間隔測定装置。
レール精密位置の検出における演算処理が、各レールの概略位置に基づいて撮像画像における処理対象部分を抽出する処理対象部分抽出処理と、その処理対象部分を精密処理してレールの精密位置を算出するレール精密位置算出処理とを含んでいることを特徴とする請求項５記載の軌道間隔測定装置。
自軌道位置検出部が、レーザスリット光投光手段と、高速撮像手段と、制御・演算部とを有し、
自軌道の測定が、レーザスリット光に照射された自軌道の各レールを前記高速撮像手段により撮像した撮像画像を前記制御・演算部により演算処理することによりなされることを特徴とする請求項５記載の軌道間隔測定装置。
隣接軌道位置検出部の制御・演算部と、自軌道位置検出部の制御・演算部と、軌道間隔演算部とが測定車両に搭載された処理装置に一体化されてなることを特徴とする請求項５、６または７記載の軌道間隔測定装置。
請求項５ないし請求項８のいずれか一項に記載の軌道間隔測定装置を備えてなることを特徴とする測定車両。