JP5511070B2

JP5511070B2 - 軌道監視装置と方法

Info

Publication number: JP5511070B2
Application number: JP2010141748A
Authority: JP
Inventors: 高弘近藤
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: JP2012007300A

Description

本発明は、軌道監視装置と方法に関するものである。

列車が通過する軌道の近くで行う近接工事では、軌道への影響を抑えるために各種の工夫がなされている。
しかし自然条件によっては軌道の上下方向、水平方向、あるいは合成方向への変位が発生する場合も想定される。
そのために従来は、変状計測手段としては自動追尾式トータルステーション（以下「ＴＳ」）、またはワイヤー式、リンク式等で変状を計測している。
あるいは多数本の枕木に測点を設置し、ＴＳで多数の測点を視準して枕木の変位、すなわち路床の変位を測定する方法もまた採用されている。

特開２００１−２５５１４５号公報。

前記した従来の軌道監視装置や監視方法にあっては、次のような問題点が想定される。
＜１＞一般の現場では測点の数が４０〜５０点設置してあるが、このような多数の測点をＴＳで視準して一巡するには１０分から２０分の時間を要する。
＜２＞その一巡する間に軌道等に変位が発生した場合、現状では状況を把握することが出来ない。
＜３＞一方、山手線のように３分間隔で列車が通過すると、ＴＳの視準が一巡する間に複数本の列車が通過することになるので、せっかくＴＳでの監視をしていながら、一巡する間隔では枕木の変位を知ることなく列車が変位した位置へ到達してしまう可能性も想定される。

上記のような課題を解決するために本発明の軌道監視装置は、自動追尾式トータルステーションと、軌道や枕木に設置するための複数の測点と、枕木に設置するための傾斜計と、各信号を取り込むコンピュータとより構成し、自動追尾式トータルステーションでは複数個所の測点を一巡して視準し、傾斜計では、各枕木の傾斜を連続的に計測し、自動追尾式トータルステーションと傾斜計の信号をコンピュータに入力するように構成したものである。
また本発明の軌道監視方法は、上記の装置を使用し、自動追尾式トータルステーションの一巡時間の間に計測した各傾斜計の計測データから平均値と標準偏差値を算出し、次回の傾斜計の計測値信号が前回の標準偏差の範囲に収まる場合は列車の通過によるものと判断し、標準偏差の範囲を超える場合は枕木の変位と推定して行う方法を特徴としたものである。

本発明の軌道監視装置と方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞多数の測点を対象としてＴＳでの視準が一巡する間に、もし一部の枕木に変位が生じたとしても、直ちにその変位を確認することができる。
＜２＞そのためにＴＳの一巡時間よりも短い間隔で列車が通過しても、ＴＳが一巡する間に、間接的に枕木に設置した傾斜計の変化を観察する事で変位を把握できる。
＜３＞機器の設定値が温度の影響で変化しても、前回測定した、各傾斜計の平均値・標準偏差を参考に個別の傾斜計毎に次回の管理基準を再計画するため、日変化の影響をキャンセルすることができる。

本発明の軌道監視方法の実施例の説明図。軌道監視装置の設置例の説明図。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞装置。
本発明の装置は、自動追尾式トータルステーション１と、複数の測点と、枕木に設置するための傾斜計と、それらの信号を処理するコンピュータとより構成する。

＜２＞自動追尾式トータルステーション。
この自動追尾式トータルステーション（ＴＳ）１装置はすでに多数の製品が市販されているものであり、それらを使用することができる。
このＴＳ１を、軌道に接近した不動点に設置する。
なお、座標修正処理を行うことができるＴＳもすでに市販されており、そのような装置を使用する場合には不動点に設置する必要はない。

＜３＞測点。
測点２は、測量用のプリズムより構成した、監視ポイントを示す装置であり、前記のＴＳ１とセットになって市販されているので、その機能はすでに公知である。
この測点２を、たとえば５ｍピッチで、各枕木４ごとに１基づつ設置する。
前記したように、通常はこの測点を間隔をおいて４０〜５０か所の枕木４に設置することになる。
この測点２をＴＳ１で測定して各測点の「通り」や高低を求める。

＜４＞傾斜計。
傾斜計３も公知の装置である。
傾斜計３は、センサに対し左右の傾斜だけを出力するもの、あるいは左右の傾斜だけではなく、前後のピッチ角も出力できるものが市販されている。
ここで前後とは列車の進行方向を、左右とは列車の進行方向を横断する方向を意味する。
この傾斜計３を、測点２を設置した枕木４に１台づつ取り付ける。
傾斜計３の信号はデータロガーという測定収集器に送り、コンピュータでデータ処理する。

＜５＞視準作業。
不動点、あるいは修正機能を備えたものでは任意の点に設置したＴＳ１は自動追尾機能を備えているので、複数個所の測点２群を順次視準して一巡する。
この一巡には、前記したように１５分から２０分を要するから、ひとつの測点２のおいては、前回の視準と、次回の視準との間に空白時間が生じ、その空白時間内に大きな変形が生じている可能性もある。
しかし各枕木４には傾斜計３が設置してあり、各枕木４の変位を常時計測しているから、この傾斜計３の信号によって、ＴＳ１の一巡する間の空白時間における枕木４の傾斜の発生を直ちに把握することができる。
傾斜計３は枕木４の傾斜を検知するだけであるから、もし枕木４がまったく傾斜せずに沈下したり上昇した場合には検知できないことになる。
しかし、実際には枕木４がまったく傾斜せずに平行移動することはないから、傾斜計３の信号によって異常の発生を検知できる。

＜６＞傾斜のキャンセル。
枕木４は列車の通過ごとに振動を受けるから、その振動による傾斜と、地盤の傾斜とを区別する必要がある。
そのために、傾斜計の計測データを移動平均処理する事で一時的な振動などの影響を排除する。
すなわちＴＳ１が一巡するサイクル内における、傾斜計３の平均値と、標準偏差とを設定しておく。
この偏差の内に収まる信号は、列車の通過によるものとし、警報などの発生には至らない。
この偏差の上限、下限を越える計測値が得られた場合は、地盤の沈下などが発生したものと推定する。

＜７＞日変化のキャンセル。
レール５や枕木４は一日の内の夜昼による温度差、日射の影響または、年間の気候の変化等によって測定結果に異常な変化を生じる。
そこで平均値と標準偏差はＴＳ１が一巡するごとに前回の値を基準として更新するように構成して、その影響をキャンセルすることができる。
すなわち毎回，基準管理値を再設定することで日変化の影響をキャンセルするものである。

＜８＞傾斜計とＴＳとを併用する理由。
枕木４の傾斜の異常だけを監視するためであれば、傾斜計３のみの使用によっても可能である。
しかしそれでは枕木４が前後、左右方向へ傾斜したことは分かるが、その沈下量や水平方向への移動量の大小は分からない。
そこでそうした移動量はＴＳ１によって検知する。
しかし繰り返すようにＴＳ１の検知には空白時間がある。
その空白時間における異常の発生を、傾斜計３で検知することで補うのが本願発明である。
このように、ＴＳ１で観測することで変位の絶対量を把握できるが、傾斜計３等の機器では相対的な変化しか測定することが出来ない。
本発明の装置、方法ではこの２つを組み合わせることで相対的変化を絶対変化量として把握することができるものである。

１：自動追尾式トータルステーション（ＴＳ）
２：測点
３：傾斜計
４：枕木
５：レール

Claims

自動追尾式トータルステーションと、
軌道や枕木に設置するための複数の測点と、
枕木に設置するための傾斜計と、
各信号を取り込むコンピュータとより構成し、
自動追尾式トータルステーションでは複数個所の測点群を一巡して視準し、
傾斜計では、各枕木の傾斜を計測し、
自動追尾式トータルステーションと傾斜計の信号をコンピュータに入力するように構成した軌道監視装置。
請求項１記載の装置を使用し、
自動追尾式トータルステーションの一巡時間の間に計測した各傾斜計の計測データから平均値と標準偏差値を算出し、
次回の傾斜計の計測値信号が前回の標準偏差の範囲に収まる場合は列車の通過によるものと判断し、
標準偏差の範囲を超える場合は枕木の変位と推定して行う、
軌道監視方法。