JP3810781B2

JP3810781B2 - 軌道レール保守システムおよび軌道レール保守方法

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Publication number: JP3810781B2
Application number: JP2004253408A
Authority: JP
Inventors: 和彦緑川
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-08-16
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Also published as: EP1785333B1; JP2006069306A; EP1785333A4; WO2006025455A1; EP1785333A1

Description

本発明は、軌道レールを走行する保守用車両による軌道レールの保守作業に関し、特に、位置関係をＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）等を利用して精度良く保守作業を行なう軌道レール保守システムおよび軌道レール保守方法に関する。

軌道レール上を走行する保守車両においては、軌道レールの形状、構造物などの障害物、停止目標、または作業開始地点に対する位置データを把握することが重要である。特に、軌道レールを保守点検する保守車両においては、保守作業の際に、ｍ／ｍ単位の精度が要求される場合もあり、その精度が直接システムの性能や保守の信頼性に影響を及ぼすため、精度良い位置データを把握することが特に重要になってくる。この精度良い位置関係を知るために、保守車両にＧＰＳ受信機を搭載して、軌道レールの形状、構造物、基点などの位置を把握しながら保守作業を行なう方法が知られている。

ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から擬似雑音符号化して発信されているＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号の地上への到達時間、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報、航法メッセージなどを解読して地球上の位置情報を正確に測位する。このようなＧＰＳを利用するシステムでは、可視空間を周回している少なくとも４つのＧＰＳ衛星を捕捉してＧＰＳ信号を解読する。すなわち、周回衛星を単独で捕捉し、捕捉したＧＰＳ信号を測位演算して解読する。

このＧＰＳを用いた測定装置として、特許文献１に移動体搭載ＧＰＳ測位装置が記載されている。この装置は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信する移動体に搭載されたＧＰＳ受信機と、移動体に搭載された路線情報蓄積装置と、ＧＰＳ受信機と路線情報蓄積装置からの情報を取り込み処理する情報処理装置と、情報処理装置に接続される出力装置とを備え、路線情報蓄積装置からの路線の３次元空間での形状データと共に、路線上での移動体の位置を特定できるようにした測定方法である。

また、線路上を移動しながら保守作業を行なう線路保守用車両を線路に載線する際の誤載線防止装置が、特許文献２に記載されている。この装置は、ＧＰＳを利用して基地局と軌陸車の位置を測位し、載線すべき位置情報と測位した位置情報とを比較することにより誤載線を判定するものである。
特開２００１−０５６２３４号公報特開平０９−１６４９５２号公報

しかしながら、上述した特許文献１記載の発明においては、移動体と目標地点の直線距離を測定することはできるが、保守作業にとって実際に有効な情報は、軌道レールの形状、構造物に沿った精度の良い軌道距離情報であるため、曲率の大きな区間などでは、軌道距離と曲線距離との差が大きくなり、精度の良い軌道距離情報を得ることはできないなどの問題があった。

また、特許文献２記載の発明においては、ＧＰＳを利用して載線すべき位置情報と測位した位置情報とを比較することにより誤載線を判定するが、ＧＰＳを利用するのは載線するときだけであり、作業開始地点においてＧＰＳを利用するものではないので、精度良い保守作業を行なうことはできないという問題があった。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであって、測位システムによって検出された保守車両の測位データを利用して、保守作業の開始地点を正確に把握することにより、精度良い保守作業を行うことができる軌道レール保守システムおよび軌道レール保守方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の軌道レール保守システムは、複数の測位用衛星から送信される測位信号を受信する測位信号受信手段と、軌道レールの軌道形状および前記軌道レールに沿って存在する構造物などに関するデータを格納している軌道形状／構造物データベースと、を備える保守車両によって、当該軌道レールの保守作業を行う軌道レール保守システムであって、前記軌道形状／構造物データベースにおける軌道形状に関するデータは、前記軌道形状の直線または曲線の種類と、前記軌道形状が曲線の場合の当該曲線の始点、終点、および接合点に関する基準点のデータとを含み、前記保守車両は、前記測位信号を解読して測位データを取得する測位データ取得手段と、自己に付設された所定の車軸の回転に基づいて自己の位置データを取得する位置データ取得手段と、前記軌道形状／構造物データベースに基づいて設定された保守作業の開始地点および前記基準点において前記測位データと前記位置データとを比較し、その差が所定の範囲内であるか否かを検出する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果、前記測位データと前記位置データとの差が所定の範囲内でなかった場合、前記位置データを修正することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、複数の測位用衛星から送信される測位信号を受信する測位信号受信ステップと、軌道レールの軌道形状および前記軌道レールに沿って存在する構造物などに関するデータを格納してデータベース化するステップと、を含み、当該軌道レールの保守作業を行う軌道レール保守方法であって、前記データベース化するステップにおける軌道形状および構造物に関するデータは、前記軌道形状の直線または曲線の種類と、前記軌道形状が曲線の場合の当該曲線の始点、終点、および接合点に関する基準点のデータとを含み、前記測位信号を解読して測位データを取得する測位データ取得ステップと、自己に付設された所定の車軸の回転に基づいて自己の位置データを取得する位置データ取得ステップと、前記軌道形状および前記構造物等に関するデータに基づいて設定された保守作業の開始地点および前記基準点において前記測位データと前記位置データとを比較し、その差が所定の範囲内であるか否かを検出する比較判定ステップと、前記比較判定ステップの結果、前記測位データと前記位置データとの差が所定の範囲内でなかった場合、前記位置データを修正することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、測位システムによって検出された保守車両の測位データを利用して、保守作業の開始地点を正確に把握することにより、精度良い保守作業を行なうことができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の軌道レール保守システムの実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態においては、測位システムとしてＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を用いた例をあげて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る軌道レール保守システムの全体構成を示す概略ブロック図である。

同図に示すように、このシステムは、ＧＰＳ衛星１と、保守車両２と、ＧＰＳ受信機３と、制御装置４と、インタフェース５と、シーケンサ６と、エンコーダ距離計７と、音声ユニット８と、検測システム９と、モニタ１０とから構成される。また、制御装置４と検測システム９との間には、アナログ入力部１１およびアナログ出力部１２が設定されている。

ＧＰＳ衛星１は、複数のＧＰＳ衛星を使用し、各々測位データを含むＧＰＳ信号を送信する。本実施形態では３次元の測位データを必要とするので、少なくとも４個のＧＰＳ衛星を使用する。
保守車両２は、軌道レール上を走行し、特定区間の軌道レールの保守作業を行なうため、種々の装置を搭載している。
ＧＰＳ受信機３は、保守車両２に搭載され、ＧＰＳ衛星１から送信されたＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号をインタフェース５を介して制御装置４の制御部に送る。

制御装置４は、制御部を有し、ＧＰＳ受信機３から受け取ったＧＰＳ信号を解析して測位データに変換したり、エンコーダ距離計７からのデータおよび検測システム９からのデータを処理したり、その結果をモニタ１０に表示したりする。本実施形態では、汎用のパーソナルコンピュータを使用している。
インタフェース５は、制御装置４の近傍に配置され、制御装置４とＧＰＳ受信機３または他の種々の外部機器とを接続する。本実施例では、ＵＳＢインタフェースを使用し、ＲＳ−２３２Ｃの２ポート変換で、増設可能（２１×１２．４×３．７）である。

シーケンサ（ＰＬＣ）６は、ＣＱＭを使用し、高速カウンタによりエンコーダ距離計によって計測されたデータを入力し、制御装置４に送る。
エンコーダ距離計７は、作業方向先頭部に位置している所定の車輪直後に位置し、車軸の回転を検出することによって走行距離を測定する装置である。
音声ユニット８は、オプションで配置され、保守車両２が基点に近づいたり、他の異変があったときなどに、音声によって警報を出したり、音声によって所定の情報を知らせる装置である。

検測システム９は、軌道の検測を行い、異常な軌道修正をしていないかの確認と、実際の補正量がどの程度軌道を修正したか、あるいは修正できなかった場合の修正残量を保存しておき次回の作業に役立てるためのシステムである。このシステムは、保守車両の後部に牽引されている検測用台車（車輪Ｘ，Ｙ，Ｚ）に高低測定用ポテンショメータと通り方向測定用トランスジューサとから構成され、軌道形状に応じたアナログ信号が得られる。本実施形態で、設定された２点間の中心での変位量（通常は、１０ｍ：１０ｍ弦正矢、新幹線は４０ｍ）と、これら変位量（仕上り変位量）を実際の車両の長さの変位量に変換して比較できるようにしている。検測したデータは、アナログ入力部１１に渡されて、制御装置４にアナログ入力され、制御装置４からアナログ出力部１２を介してアナログ出力される。
モニタ１０は、制御部４の近傍に配置され、修正状態の確認（現在位置、補正値等の表示）を行い、タッチパネル式の操作器としても使用する。

図２は、本発明の実施形態に係る軌道レール保守システムの制御装置内の機能構成を示すブロック図である。
同図に示すように、制御装置４は、制御部４１と、記憶部４２と、通信部４３と、軌道形状／構造物データベース４４とから構成されている。
制御部４１は、ＣＰＵ（中央処理装置）を使用し、エンコーダ７から送られた距離データを自動補正して位置データを取得する位置データ取得部４１１と、ＧＰＳ受信機３から送られたＧＰＳ信号を測位データに変換する測位データ取得部４１２と、エンコーダ７からのデータとＧＰＳ信号による測位データとを比較したり判定したりする比較判定部４１３と、基点に近づいたときに予備通知を行なう予備通知部４１４と、異常が発生した場合に警告を発生する警告発生部４１５とを有する。

記憶部４２は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，または他の記録媒体を使用して、得られた情報を格納したり、格納している情報を制御部４１に通知したりする。なお、記憶部４２は、外部記憶装置を用いて着脱自在に構成することもできる。
通信部４３は、インタフェース５、モニタ１０、アナログ入力部１１、アナログ出力部１２などと接続され、ＧＰＳ受信機３，エンコーダ距離計７，検測システム９などから情報を取得し、モニタ１０などに通知して表示する。
軌道形状／構造物データベース４４は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，または他の記録媒体を使用して、軌道レールの軌道形状または構造物など保守作業に必要な情報を格納し、これらの情報を所定の簡単な操作で取り出せるようにデータベース化されたものである。

図３は、本発明の軌道レール保守方法を示すフローチャートである。
まず、軌道レールの軌道形状または構造物等の位置情報を予め入力し、データベース化しておく（ステップＳ３１）。これは、作業位置（作業車両）に応じて補正値（アナログ）や操作補助を行なう為である。次に、作業開始時の位置を手動入力しておく（ステップＳ３２）。次に、保守車両が手動入力した作業開始地点に到達すると、ＧＰＳ信号を受信してＧＰＳ測位データを取得し（ステップＳ３３）、手動入力した値とＧＰＳ測位データとを比較し（ステップＳ３４）、所定の範囲か否かを判定する（ステップＳ３５）。その際、所定の範囲内か否かは、所定の閾値をあらかじめ定めておき、その差が閾値内であれば所定の範囲内と判定し、閾値を超えていれば所定の範囲内でないと判定する。所定の範囲内でない場合は、警告を発し、手動入力した値を修正し（ステップＳ３６）、作業を開始する（ステップＳ３７）。ステップＳ３５において、所定の範囲内の場合はそのまま作業を開始する（ステップＳ３７）。

作業開始後、緩和曲線または構造物に接近すると、その手間で予備通知する（ステップＳ３８）。予備通知する位置は、曲線の種類または構造物の種類によって異なるように設定することができる。また、予備通知の方法は、例えば、緩和曲線手前で音声ユニットへ信号を出すことにより音声または画面表示にて曲線接近を知らせることができる。また、予備通知する際のアラームの種類として、曲線アラーム、ＧＰＳアラームを設け、曲線アラームは、曲線の始点の手前Ｘｍの場所で警告を発する第１のアラームと、曲線の始点の手前Ｙｍの場所で警告を発する第２のアラームを設定する。また、ＧＰＳアラームは、緯度・経度の設定によって警告を発するように設定している。

このようにして、緩和曲線の手前で予備通知が発せられると、緩和曲線始点でエンコーダ距離補正をした後、始点位置を手動入力する（ステップＳ３９）。その際、走行距離に応じて補正値Ｙ,Ｃを求めてアナログ出力する。なお、縦曲線の場合は、走行距離に応じて補正値Ｚを求めてアナログ出力する。また、一度入力した軌道内容は、メモリ等に記録し、再度、同位置で使用できるようにする。一方、構造物手前で予備通知が発せられた後、構造物と車両内に設置した装置とが重なった場合、その装置が作業に支障があることを知らせる警報と同時に、その装置が構造物と接触しないように装置制御（動作ロック）を行なう。構造物としては１０種類程度とし、装置としては６種類程度とする。また、一度入力した構造物の内容は、メモリ等に記録し、再度、同位置で使用できるようにする。このようにして、緩和曲線始点または構造物の位置が確定するとその値を手動入力し（ステップＳ３９）。そのとき、ＧＰＳ信号を受信してＧＰＳデータを取得し（ステップＳ４０）、手動入力された値とＧＰＳ測位データとを比較し（ステップＳ４１）、差が所定の範囲内か否かを判定する（ステップＳ４２）。その際、ステップＳ３５で前述したように、差が所定の範囲内か否かは、所定の閾値をあらかじめ定めておき、その差が閾値内であれば所定の範囲内と判定し、閾値を超えていれば所定の範囲内ではない判定する。所定の範囲内ではない場合は、警告を発し、手動入力した値を修正し（ステップＳ４３）、次の作業を開始する。所定の範囲内の場合はそのまま次の作業を開始する。以上のようにして、作業開始後の動作を繰り返す。また、緩和始点や基準位置などで手動入力があった場合、その都度、ＧＰＳ測位データを記録しておき、前回データとの平均値を記録データとすることもできる。

また、エンコーダ距離補正については、営業距離及び作業距離を表示し、現在地と比較確認できるようにしておき、距離補正として「＋１０ｃｍ」、「−１０ｃｍ」の手動補正スイッチを設ける。そして、緩和曲線始点等にて距離の自動補正を行なう。さらに、１００ｍごとに入力される距離補正用信号（光電スイッチ）を利用して自動補正を行なうこともできる（信号が無い場合もある）。これは、レール側面に反射板を１００ｍごとに貼り付け、この反射板を光電センサの反射率の変化や、レーザセンサなどで信号を得るものである。その際、反射板による光の反射を利用してマーク（反射板）を確認するので、雨天時や軌道上にごみ等画ある場合に鏡面体やこれに類似するものが存在すると、誤動作するが、これを避けるために、予定基準位置の前後数メートル（最大補正可能距離）のみ信号を受信し、その他の場所で信号が入った場合は距離補正の処理を行なわないようにした。
また、データベースについては、軌道形状、構造物データを簡単な操作で作成、追加・変更できるようにする。そして、作業当日に作業位置範囲を入力すれば自動的にファイルを作成し、メモリカードなどに書き込まれるようにしておく。

次に、軌道形状のデータベース化について説明する。
まず、曲線の種類について説明する。平面曲線は、円曲線と緩和曲線とに分類され、これらの曲線から、単曲線、複心曲線、反向曲線、全緩和曲線に分類される。
図４は、曲線の種類を示す概略図であり、図４（ａ）は単曲線、図４（ｂ）は複心曲線、図４（ｃ）は反向曲線、図４（ｄ）は全緩和曲線を示す。
図４（ａ）に示すように、単曲線については、基準点として、ＢＴＣ（beginning of Transition Curve：緩和曲線始点）、ＢＣＣ（beginning of Circle Curve：円曲線始点）、ＥＣＣ（End of Circle Curve：円曲線終点）、ＥＴＣ（End of Transition Curve：緩和曲線終点）を使用する。緩和曲線の始点の基準点ＢＴＣと緩和曲線の終点の基準点ＥＴＣとの間に半径Ｒの円曲線が存在し、その円曲線は、円曲線の始点の基準点ＢＣＣと円曲線の終点の基準点ＥＣＣとを結ぶ半径Ｒの円弧で描画される。軌道レール上を通過する順番は、ＢＴＣ→ＢＣＣ→ＥＣＣ→ＥＴＣである。

図４（ｂ）に示すように、複心曲線については、基準点として、ＢＴＣ（緩和曲線始点）、ＢＣＣ（円曲線始点）、ＢＩＴ（中間緩和曲線始点）、ＥＩＴ（中間緩和曲線終点）、ＥＣＣ（円曲線終点）、ＥＴＣ（緩和曲線終点）を使用する。緩和曲線の始点の基準点ＢＴＣと緩和曲線の終点の基準点ＥＴＣとの間に、半径Ｒ１と半径Ｒ２の２つの円曲線が存在し、それらの円曲線は、円曲線の始点の基準点ＢＣＣと円曲線の終点の基準点ＥＣＣとを結ぶ円弧で描画されるが、その円弧の中に、円曲線の始点の基準点ＢＣＣと中間緩和曲線の始点の基準点ＢＩＴとの間の半径Ｒ１の円弧と、中間緩和曲線の終点の基準点ＥＩＴと円曲線の終点の基準点ＥＣＣとの間の半径Ｒ２の円弧とが描画されている。軌道レール上を通過する順番は、ＢＴＣ→ＢＣＣ→ＢＩＴ→ＥＩＴ→ＥＣＣ→ＥＴＣである。

図４（ｃ）に示すように、反向曲線については、基準点として、ＢＴＣ（緩和曲線始点）、ＢＣＣ（円曲線始点）、ＢＲＴ（反向緩和曲線始点）、ＥＲＴ（反向緩和曲線終点）、ＥＣＣ（円曲線終点）、ＥＴＣ（緩和曲線終点）を使用する。緩和曲線の始点の基準点ＢＴＣと緩和曲線の終点の基準点ＥＴＣとの間に、半径Ｒ３と半径Ｒ４の２つの円曲線が存在し、それらの円曲線は、逆向きの円弧であり、円曲線の始点の基準点ＢＣＣと反向緩和曲線の始点の基準点ＢＲＴとを結ぶ半径Ｒ３の円弧と、反向緩和曲線終点の基準点ＥＲＴと円曲線の終点の基準点ＥＣＣとを結ぶ半径Ｒ４の円弧が描画されている。軌道レール上を通過する順番は、ＢＴＣ→ＢＣＣ→ＢＲＴ→ＥＲＴ→ＥＣＣ→ＥＴＣである。

図４（ｄ）に示すように、全緩和曲線については、基準点として、ＢＴＣ（緩和曲線始点）、ＪＴＣ（緩和曲線接合点）、ＥＴＣ（緩和曲線終点）を使用する。緩和曲線の始点の基準点ＢＴＣと緩和曲線の終点の基準点ＥＴＣとの間に、緩和曲線の接合点としてＪＴＣが設定されている。軌道レール上を通過する順番は、ＢＴＣ→ＪＴＣ→ＥＴＣである。
なお、緩和曲線は、曲線部と直線部との接続箇所において曲線部の曲率（曲線半径Ｒの値）を急激に変化させると、乗り心地を低下させ走行性能が損なわれる為、接続部に挿入された曲率の変化する曲線である。

軌道形状データを入力する際、まず、作業予定日、作業区間（・・・ｋｍ、・・・ｍ、・・〜・・、・・・ｍ、００）などを入力しておき、次に、軌道形状の基準点を入力する。軌道形状の基準点としては、前述したように、ＢＴＣ（緩和曲線始点）、ＢＣＣ（円曲線始点）、ＥＣＣ（円曲線終点）、ＥＴＣ（緩和曲線終点）、ＢＩＴ（中間緩和曲線始点）、ＥＩＴ（中間緩和曲線終点）、ＢＲＴ（反向緩和曲線始点）、ＥＲＴ（反向緩和曲線終点）、ＪＴＣ（緩和曲線接合点）等がある。

次に、軌道形状の種類を入力する。
図５〜図９は、軌道形状の種類を示す概略図である。図５は単曲線（入）、図６は単曲線（出）、図７は複心曲線、図８は反向曲線、図９は全緩和曲線を示す図である。
単曲線（入）の右回りの場合は、図５（ａ）に示すように、直線（２）、緩和曲線（４）、円曲線（９）の順に進み、単曲線（入）の左回り場合は、図５（ｂ）に示すように、直線（２）、緩和曲線（４）、円曲線（７）の順に進み、単曲線（出）の左周りの場合は、図６（ａ）に示すように、円曲線（１）、緩和曲線（４）、直線（８）の順に進み、単曲線（出）の右回りの場合は、図６（ｂ）に示すように、円曲線（３）、緩和曲線（４）、直線（８）の順に進み、複心曲線（左）の場合は、図７（ａ）に示すように、円曲線（１）、緩和曲線（４）、円曲線（７）の順に進み、複心曲線（右）の場合は、図７（ｂ）に示すように、円曲線（３）、緩和曲線（４）、円曲線（９）の順に進み、反向曲線（左）の場合は、図８（ａ）に示すように、円曲線（１）、緩和曲線（５）、緩和曲線（６）、円曲線（９）の順に進み、複心曲線（右）の場合は、図８（ｂ）に示すように、円曲線（３）、緩和曲線（５）、緩和曲線（６）、円曲線（７）の順に進み、全緩和曲線（左）の場合は、図９（ａ）に示すように、直線（２）、緩和曲線（５）、緩和曲線（６）、円曲線（９）の順に進み、全緩和曲線（右）の場合は、図９（ｂ）に示すように、直線（２）、緩和曲線（５）、緩和曲線（６）、円曲線（７）の順に進む。

軌道形状のデータベース化を行なう際には、まず、作業区間および作業予定日の入力を行ない、次に、軌道形状の種類を入力する。軌道形状の種類としては、前述したように、単曲線（入）、単曲線（出）、複心曲線、反向曲線、全緩和曲線などがある。また、緩和の種類としては、平面曲線の「３次放物線緩和曲線（直線逓減）」および「サイン半波長緩和曲線（サイン逓減）」の２種類と、縦曲線の「直線勾配」、「勾配変更点のある勾配」、および「反曲線のある勾配」の３種類とがある。次に、最大カントＣ１、修正値Ｙなどを計算する。

以下、カントについて説明する。
列車がある速度で曲線を通過する場合、遠心力が外側に働くため、次のような悪影響がある。すなわち、（１）車両が曲線外側へ転覆する危険が生じること、（２）外軌側レールに大きな輪重が働くとともに車両の転向により大きな横圧が生じ、さらに遠心力によって横圧が加えられ、これらによって軌道破壊が大きくなること、（３）乗客が外側に引かれ、のり心地が悪くなること、（４）列車の抵抗が増えることである。カントとは、これら遠心力による悪影響を防ぐため、この力を相殺しまたは軽減するように軌道に傾斜を付けたものである。

狭軌線（軌間１，０６７ｍ／ｍ）は軌間線における内外軌の高さの差をカント量と定義している。しかし、標準軌（新幹線など）においては、世界的に内外軌レールの中心距離１，５００ｍ／ｍにおける高低差をカント量と定義している。
以下、カントの計算式を示す。
狭軌（軌間１，０６７ｍ／ｍ）カントＣ＝８．４×速度Ｖ²／曲線半径Ｒ
標準軌（軌間１，５００ｍ／ｍ）カントＣ＝１１．８×速度Ｖ²／曲線半径Ｒ

次に、外部のデータで補正を行なうペグ作業について説明する。
ペグ作業とは、別シートで移動量を予め入力し、ペグスイッチの切替により補正量を出力する作業方法である。外部データとしては、他の軌道検測専用車両で測量したデータや人動測量（人間による測量）したデータを使用する。この作業は、１５００ｍで１ｍごとに各移動量を入力できるようにし、Ｙライニング左右、Ｚレベリング左右を行なう。その際、外部からの補正電圧入力も考慮する。レベリングは、線路の高さの調整を行い、ライニングは線路の曲がりの修正を行なう。

図１０は、車両設定におけるライニングとレベリングの方法を示す概略図である。
図１０（ａ）はライニングの方法を示す図である。
以下、円弧上におけるライニングＹの最大値の求め方を以下に示す。ここで、ｒの値は、横曲線の終点部が円弧状と仮想してその円弧の半径をｒとする。
Ｂ＝（９．１５＋５．４）÷２＝７．２７５
Ａ＝Ｂ−５．４＝７．２７５−５．４＝１．８７５
比率ｋ＝１４．５５÷５．４＝２．６９４４
Ｙ／ｋ＝（ｒ²−Ａ²）^1/2−（ｒ²−Ｂ²）^1/2
従って、Ｙ＝（ｒ²−Ａ²）^1/2−（ｒ²−Ｂ²）^1/2×ｋ
図１０（ｂ）はレベリングの方法を示す図である。

以下、円弧上におけるレベリングＺの最大値の求め方を以下に示す。ここで、ｒの値は、横曲線と同様の考えで、縦曲線の勾配終点部が円弧状と仮想してｒ値を設定する。
Ｂ＝（９．１５−０．５＋５．４）÷２＝７．０７５
Ａ＝Ｂ−５．４＝７．０７５−５．４＝１．６２５
比率ｋｚ＝１４．０５÷５．４＝２．６０１８５
Ｚ／ｋｚ＝（ｒ²−Ａ²）^1/2−（ｒ²−Ｂ²）^1/2
従って、Ｚ＝（ｒ²−Ａ²）^1/2−（ｒ²−Ｂ²）^1/2×ｋｚ

ここで、上記計算式上のＡ、Ｂについて説明すると、Ａ，Ｂの値は、車両のホイールベースの位置ずれを表している。実際の円弧上に３点の車両が載った場合、真中の車両の位置が全長の半分の位置に無いため、仮想の車両位置Ｂを求め、その仮想車両位置から実際のずれ量Ａを設定している。
また、Ｙ値を求める場合とＺ値を求める場合とでＡ，Ｂの値が異なるのは、縦方向と横方向の軌道形状を測定している装置の位置がずれているためである。
このずれ量、ホイールベースの種類・形式によって異なるため、外部で変更ができるように変数処理している。

次に、構造物のデータベース化について説明する。
図１１は、構造物の種類に応じて使用する装置を示す図である。
構造物としては、地上子、横断ケーブル、踏切、レール継目、橋、不能区間、障害物、右サイド障害物、左サイド障害物、両サイド障害物の１０種類に大きく分類した。不能区間の中には安定剤、障害物の中にはトラフが含まれる。例えば、同図に示すように、地上子、ケーブル、踏切、継目、橋に対して、外部設定装置の装置１〜装置６のいずれかを選択できるようにし、装置１〜６として、クランプ（サイド左）９、タンピング（サイド右）、コンパクタ右（フロント）、コンパクタ左（スタビライザ）、スイーパ（ブラシ）、不使用（スイーパ）などと定めておく。なお、装置名は、これに限定されず、自由に設定できるものとする。また、装置１〜５のうち使用する装置の欄にＯＮを付し、使用しない装置の欄にＯＦＦを付している。この例では、地上子の場合は、装置１は使用せず、装置２は使用し、装置３は使用せず、装置５は使用し、装置６は使用しない。同様にして、ケーブルの場合は、装置１〜５の全てを使用する。以下同様にして、踏切の場合、継目の場合、橋の場合、使用する装置を明示しておく。

以上、本発明の軌道レール保守システムを実施形態によって説明してきたが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、ＧＰＳによる測位システムについて説明したが、これに限定されず、他の測位システムを利用することもできる。
また、上記実施形態においては、警告または警報を発するために音声を合成して出力する例について説明したが、これに限定されず、他の方法を用いて警告または警報を発するように構成することもできる。

本発明の第１実施形態に係る軌道レール保守システムの全体構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る軌道レール保守システムにおける制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る軌道レール保守システムの動作を示すフローチャートである。軌道形状の種類を示す概略図である。（ａ）は単曲線、（ｂ）は複心曲線、（ｃ）は反向曲線、（ｄ）は全緩和曲線を示す。軌道形状の種類を示す概略図である。軌道形状の種類を示す概略図である。軌道形状の種類を示す概略図である。軌道形状の種類を示す概略図である。軌道形状の種類を示す概略図である。車両設定におけるライニングとレベリングの方法を示す概略図である。構造物の種類に応じて使用する装置を示す図である。

符号の説明

１…ＧＰＳ衛星、２…保守車両、３…ＧＰＳ受信機、４…制御装置、５…インタフェース、６…シーケンサ、７…エンコーダ距離計、８…音声ユニット、９検測システム、１１アナログ入力、１２…アナログ出力、４１…制御部、４２…記憶部、４３…通信部、４４…軌道形状／構造物データベース、４１１…位置データ取得部、４１２…測位データ取得部、４１３…比較判定部、４１４…予備通知部、４１５…警告発生部

Claims

複数の測位用衛星から送信される測位信号を受信する測位信号受信手段と、軌道レールの軌道形状および前記軌道レールに沿って存在する構造物などに関するデータを格納している軌道形状／構造物データベースと、を備える保守車両によって、当該軌道レールの保守作業を行う軌道レール保守システムであって、
前記軌道形状／構造物データベースにおける軌道形状に関するデータは、前記軌道形状の直線または曲線の種類と、前記軌道形状が曲線の場合の当該曲線の始点、終点、および接合点に関する基準点のデータとを含み、
前記保守車両は、
前記測位信号を解読して測位データを取得する測位データ取得手段と、
自己に付設された所定の車軸の回転に基づいて自己の位置データを取得する位置データ取得手段と、
前記軌道形状／構造物データベースに基づいて設定された保守作業の開始地点および前記基準点において前記測位データと前記位置データとを比較し、その差が所定の範囲内であるか否かを検出する比較判定手段と、
前記比較判定手段の結果、前記測位データと前記位置データとの差が所定の範囲内でなかった場合、前記位置データを修正することを特徴とする軌道レール保守システム。
複数の測位用衛星から送信される測位信号を受信する測位信号受信ステップと、軌道レールの軌道形状および前記軌道レールに沿って存在する構造物などに関するデータを格納してデータベース化するステップと、を含み、当該軌道レールの保守作業を行う軌道レール保守方法であって、
前記データベース化するステップにおける軌道形状および構造物に関するデータは、前記軌道形状の直線または曲線の種類と、前記軌道形状が曲線の場合の当該曲線の始点、終点、および接合点に関する基準点のデータとを含み、
前記測位信号を解読して測位データを取得する測位データ取得ステップと、
自己に付設された所定の車軸の回転に基づいて自己の位置データを取得する位置データ取得ステップと、
前記軌道形状および前記構造物等に関するデータに基づいて設定された保守作業の開始地点および前記基準点において前記測位データと前記位置データとを比較し、その差が所定の範囲内であるか否かを検出する比較判定ステップと、
前記比較判定ステップの結果、前記測位データと前記位置データとの差が所定の範囲内でなかった場合、前記位置データを修正することを特徴とする軌道レール保守方法。