JP6431157B1 - Apparatus and measuring method for building limit in railway - Google Patents

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Abstract

【課題】線路の軌間やカントなどを簡便かつ正確に測定して鉄道における建築限界を算出することができる鉄道における建築限界の測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】測定装置1は、線路上を走行する台車10、台車10に対し回転及び摺動可能な倣い装置20、三次元形状測定装置30及びその軌跡を取得する座標測定装置2、情報処理装置40を含む。倣い装置20は、1本のレール頭部の側面に接触する2個のガイドローラ211、ガイドローラ211を結ぶ線分の垂直二等分線上でレール頭部の側面に接触する2個のターゲットローラ222、ターゲットローラ222間の距離を測定する第1の距離センサ230、2本のレール頭部の上面までの距離を測定する第2の距離センサ240を含む。三次元形状測定装置30は、横断勾配角度を測定する姿勢情報計測器301、基準器302を含む。情報処理装置40は、これらの測定値に基づいて建築限界を算出する。
【選択図】図3
An apparatus and method for measuring a building limit in a railway capable of calculating a building limit in a railway by simply and accurately measuring a rail gap or a cant of a rail.
A measuring apparatus includes a carriage traveling on a track, a copying apparatus that can rotate and slide with respect to the carriage, a three-dimensional shape measuring apparatus, a coordinate measuring apparatus that acquires a locus thereof, and information processing. Device 40 is included. The copying apparatus 20 includes two guide rollers 211 that contact the side surface of one rail head, and two target rollers that contact the side surface of the rail head on a perpendicular bisector connecting the guide rollers 211. 222, a first distance sensor 230 that measures the distance between the target rollers 222, and a second distance sensor 240 that measures the distance to the top surfaces of the two rail heads. The three-dimensional shape measuring apparatus 30 includes an attitude information measuring device 301 and a reference device 302 that measure a cross gradient angle. The information processing device 40 calculates the building limit based on these measured values.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は鉄道における建築限界の測定装置及び測定方法に関し、特に線路の軌間やカントなどを簡便かつ正確に測定して鉄道建築限界を算出する技術に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a building limit in a railway, and more particularly to a technique for calculating a railway building limit by simply and accurately measuring a rail gap or a cant of a track.

従来、鉄道の線路(2本のレールを含む軌道)の周囲には建築限界と称される領域が設定され、建築限界内には建築物や構造物等を設けてはならないものとされている。同様に、車両限界と称される領域も設定され、線路上を走行する車両はこの車両限界を超えないよう設計される。そして、建築限界と車両限界との間に一定の余裕を設けることで、線路上を走行する車両と、建築物や構造物と、が干渉することがないよう考慮されている。   Conventionally, an area called a building limit has been set around a railroad track (a track including two rails), and no buildings or structures or the like should be provided within the building limit. . Similarly, an area called a vehicle limit is also set, and a vehicle traveling on the track is designed not to exceed the vehicle limit. Then, by providing a certain margin between the building limit and the vehicle limit, it is considered that the vehicle traveling on the track does not interfere with the building or the structure.

図1は、建築限界の一例を示す図である。線路の直線部においては、左右のレールの中心、すなわち軌間の中点から左右に一定の幅を有する領域が建築限界として設定される。曲線部においては、直線部における建築限界の外側に一定の拡大幅Wを付加した建築限界が設定される。カント(左右のレールの高さの差)を有する曲線部においては、曲線部における建築限界をカントに応じて補正した建築限界が設けられる。図1のハッチング部は、曲線又は傾斜による建築限界の拡大範囲を表す。なお、軌間とカントから求める勾配を横断勾配と称す。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a building limit. In the straight part of the track, the center of the left and right rails, that is, a region having a certain width from the middle point between the rails is set as a building limit. In the curved portion, a building limit is set by adding a certain expansion width W to the outside of the building limit in the straight portion. In a curved portion having a cant (difference in height between the left and right rails), a building limit is provided by correcting the building limit in the curved portion according to the cant. The hatched portion in FIG. 1 represents an expansion range of the building limit due to a curve or an inclination. The gradient obtained from the gauge and the cant is referred to as a transverse gradient.

図2は、曲線部における拡大幅Wの計算方法の一例を示す図である。線路の曲線部においては、直線部と比較して、車両の中央部分においては中央偏い量W1、車両の前後部分においては端偏い量W2だけ車両のはみ出し幅が拡大する。このはみ出し幅の大きさは、曲線部の半径Rに依存する。よって、現場では例えば式(1)のような計算式によって拡大幅Wを算出している。
W(mm)=23100/R(m) ・・(1)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for calculating the enlargement width W in the curved portion. In the curved portion of the track, the protruding width of the vehicle is increased by a center deviation amount W1 in the central portion of the vehicle and an end deviation amount W2 in the front and rear portions of the vehicle, compared to the straight portion. The size of the protrusion width depends on the radius R of the curved portion. Therefore, the enlargement width W is calculated in the field by a calculation formula such as Formula (1).
W (mm) = 23100 / R (m) (1)

すなわち、曲線部における建築限界は、直線部における建築限界と、曲線部の半径Rとに基づいて求めることができる。また、カント付きの曲線部における建築限界は、曲線部における建築限界と、カントとに応じて求めることができる。半径Rやカントは設計値で決まっているから、設計値通りに線路が敷設されていれば車両と建築物の干渉は発生しない。   That is, the building limit in the curved portion can be obtained based on the building limit in the straight portion and the radius R of the curved portion. Moreover, the building limit in the curve part with a cant can be calculated | required according to the building limit in a curve part, and a cant. Since the radius R and the cant are determined by design values, if the track is laid as designed, there is no interference between the vehicle and the building.

しかしながら、敷設工事における誤差や、敷設後の車両の運行や周辺の工事などの影響により、レールの形状と設計値との間に差が生じることがある。したがって、例えば定期的に点検を行うなどして現実のレールの形状を測定し、測定値に基づいた建築限界を算出して、周囲の建築物や構造物と車両との干渉が発生しないかを検証することが必要である。   However, there may be a difference between the shape of the rail and the design value due to errors in the laying work and the influence of the operation of the vehicle after laying and the surrounding work. Therefore, for example, the actual rail shape is measured by, for example, regular inspections, the building limit is calculated based on the measured value, and interference between surrounding buildings and structures and vehicles does not occur. It is necessary to verify.

この点、特許文献1には、3つの車輪によりレール上を走行可能な架台に、架台の3次元位置を検出する基準位置検出手段、カントを検出する傾斜角検出手段、レール間の距離を検出する軌間検出手段を設けた計測装置が記載されている。   In this respect, Patent Document 1 discloses a reference position detecting means for detecting a three-dimensional position of a pedestal, a tilt angle detecting means for detecting a cant, and a distance between the rails, on a pedestal that can travel on a rail with three wheels. A measuring device provided with a gauge detecting means is described.

特開2004−061278号公報JP 2004-061278 A

特許文献1記載の装置では、レール上を走行する車輪に連動するレール内接部材が設けられ、このレール内接部材の移動量を検出することで軌間を測定する。一般に、レールに対する架台の追従性を確保するためには、例えば車輪にテーパーを設けるなどして遊動性を持たせておく必要がある。しかしながら、特許文献1記載の装置において車輪に遊動性を持たせると、軌間の計測精度が低下し、正確な建築限界が得られない。軌間の計測基準となるレール内接部材が車輪に連動するためである。一方、軌間の計測精度を上げようとすると、今度はレールに対する架台の追従性が犠牲となる。このことは、例えば作業効率の低下、すなわち作業時間の増加などの問題を生じさせる。   In the apparatus described in Patent Document 1, a rail inscribed member that is linked to a wheel traveling on a rail is provided, and the gauge is measured by detecting the amount of movement of the rail inscribed member. In general, in order to ensure the followability of the gantry with respect to the rails, it is necessary to provide playability by, for example, providing a wheel with a taper. However, if the wheels are made to have mobility in the apparatus described in Patent Document 1, the measurement accuracy between the gauges is lowered, and an accurate construction limit cannot be obtained. This is because the rail inscribed member that is a measurement reference between the rails is interlocked with the wheel. On the other hand, if it is going to raise the measurement precision between gauges, the followability of a mount frame with respect to a rail will be sacrificed. This causes problems such as a reduction in work efficiency, that is, an increase in work time.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、線路の軌間やカントなどを簡便かつ正確に測定して鉄道建築限界を算出することができる鉄道建築限界の測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and a railway building limit measuring apparatus capable of calculating a railway building limit by simply and accurately measuring a rail gauge or a cant of a rail, and the like. An object is to provide a measurement method.

請求項1記載の鉄道における建築限界の測定装置は、2本のレールからなる線路上を走行する台車と、前記台車に対し回転及び摺動可能に取付けられた倣い装置と、前記倣い装置に取付けられた三次元形状測定装置と、前記三次元形状測定装置の座標を連続的かつ離散的に測定することにより軌跡を取得する座標測定装置と、情報処理装置と、を含む鉄道における建築限界の測定装置であって、前記倣い装置は、1本のレール頭部の側面に接触する2個のガイドローラを有するガイドアームと、前記ガイドローラを結ぶ線分の垂直二等分線上で、一方の前記レール頭部の側面に接触するターゲットローラと、他方のレール頭部の側面に接触するターゲットローラと、を有するターゲットアームと、前記ターゲットローラ間の距離に応じた測定値を出力する第1の距離センサと、前記倣い装置から2本のレール頭部の上面までの距離をそれぞれ測定する第2の距離センサと、を含み、前記三次元形状測定装置は、前記線路に対する前記倣い装置の横断勾配角度を測定する姿勢情報計測器と、前記座標測定装置による前記座標の測定目標である基準器と、を含み、前記情報処理装置は、前記第1の距離センサ、前記第2の距離センサ、前記姿勢情報計測器及び前記座標測定装置から取得された測定値のうち少なくともいずれか1つに基づいて建築限界を算出する。   The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 1 is a carriage traveling on a track composed of two rails, a copying apparatus rotatably and slidably attached to the carriage, and attached to the copying apparatus. A measurement of a building limit in a railway, including a three-dimensional shape measuring device, a coordinate measuring device that obtains a trajectory by continuously and discretely measuring coordinates of the three-dimensional shape measuring device, and an information processing device The copying apparatus includes a guide arm having two guide rollers in contact with a side surface of one rail head and a vertical bisector connecting a line segment connecting the guide rollers. A target arm having a target roller in contact with the side surface of the rail head and a target roller in contact with the side surface of the other rail head, and measurement according to the distance between the target rollers And a second distance sensor for measuring the distance from the copying device to the top surfaces of the two rail heads, respectively, and the three-dimensional shape measuring device An attitude information measuring instrument that measures a transverse gradient angle of the copying apparatus, and a reference device that is a measurement target of the coordinates by the coordinate measuring apparatus, the information processing apparatus comprising: the first distance sensor; The construction limit is calculated based on at least one of the measurement values acquired from the distance sensor, the posture information measuring instrument, and the coordinate measuring device.

請求項2記載の鉄道における建築限界の測定装置においては、前記情報処理装置は、前記第1の距離センサの測定値に基づいて前記線路の軌間を算出し、前記軌間、2本の前記レール頭部の上面までの距離及び前記横断勾配角度に基づいて前記線路のカントを算出し、前記軌跡に基づいて前記線路の曲線半径を算出し、前記カント及び前記曲線半径に基づいて建築限界を算出する。   The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 2, wherein the information processing device calculates a gauge between the rails based on a measurement value of the first distance sensor, and the two rail heads between the gauges. The cant of the track is calculated based on the distance to the upper surface of the section and the cross slope angle, the curve radius of the track is calculated based on the trajectory, and the building limit is calculated based on the cant and the curve radius. .

請求項3記載の鉄道における建築限界の測定装置においては、前記情報処理装置は、前記軌跡に含まれる複数の前記座標から、所定の間隔を有する複数の参照点を抽出し、前記参照点を順次接続してなる線分間の方向変位角θに基づいて前記曲線半径を算出する。   The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 3, wherein the information processing apparatus extracts a plurality of reference points having a predetermined interval from the plurality of coordinates included in the trajectory, and sequentially selects the reference points. The curve radius is calculated based on the direction displacement angle θ between the connected line segments.

請求項4記載の鉄道における建築限界の測定装置においては、前記ガイドローラを前記レール頭部の側面に押付けるための第1のばねと、前記ターゲットローラを前記レール頭部の側面に押付けるための第2のばねと、を有する。   The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 4, wherein a first spring for pressing the guide roller against a side surface of the rail head and a target roller for pressing the target roller against a side surface of the rail head. A second spring.

請求項5記載の鉄道における建築限界の測定装置においては、前記倣い装置は、前記ターゲットアーム及び前記ガイドアームを一体で摺動させる直交フレームと、前記ターゲットアーム及び前記ガイドアームを一体で回転させる可動フレームと、前記可動フレームとベースがピン及びキャスタで回転自在に接続されたベースフレームと、を有し、前記直交フレームと前記可動フレームは、スライダーで摺動可能に接続され、前記ターゲットアームと前記ガイドアームが一体で摺動かつ回転自在に係合される。   6. The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 5, wherein the copying apparatus includes an orthogonal frame that integrally slides the target arm and the guide arm, and a movable that integrally rotates the target arm and the guide arm. A frame, and a base frame in which the movable frame and the base are rotatably connected by pins and casters, the orthogonal frame and the movable frame are slidably connected by a slider, and the target arm and the A guide arm is integrally slidably and rotatably engaged.

請求項6記載の鉄道における建築限界の測定装置においては、前記三次元形状計測装置は、周囲の物体までの距離を計測する3D計測器を含み、前記情報処理装置は、前記周囲の物体までの距離と前記建築限界との比較結果を出力する。
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の鉄道における建築限界の測定装置。
The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 6, wherein the three-dimensional shape measuring device includes a 3D measuring device that measures a distance to a surrounding object, and the information processing device is configured to measure the distance to the surrounding object. A comparison result between the distance and the building limit is output.
The apparatus for measuring a building limit in a railway according to any one of claims 1 to 5.

請求項7記載の鉄道における建築限界の測定装置においては、前記情報処理装置は、前記軌跡に基づき、通り又は高低を算出する。
請求項1記載の鉄道における建築限界の測定装置。
According to a seventh aspect of the present invention, the information processing device calculates a street or a height based on the trajectory.
The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 1.

請求項8記載の鉄道における建築限界の測定方法は、2本のレールからなる線路上を走行可能な台車に、1本のレール頭部の側面に接触する2個のガイドローラを有するガイドアームと、前記ガイドローラを結ぶ線分の垂直二等分線上で一方の前記レール頭部の側面に接触するターゲットローラと、他方のレール頭部の側面に接触するターゲットローラと、を有するターゲットアームと、前記ターゲットローラ間の距離に応じた測定値を出力する第1の距離センサと、前記倣い装置から2本の前記レール頭部の上面までの距離をそれぞれ測定する第2の距離センサと、を含む倣い装置を回転及び摺動可能に取付け、前記線路上を走行させるステップと、前記倣い装置に取付けられた三次元形状測定装置に含まれる姿勢情報計測器が、前記線路に対する前記台車又は前記倣い装置の横断勾配角度を測定するステップと、座標測定装置が、前記三次元形状測定装置に含まれる基準器の座標を連続的かつ離散的に測定することにより軌跡を取得するステップと、情報処理装置が、前記第1の距離センサ、前記第2のセンサ、前記姿勢情報計測器及び前記座標測定装置から取得された測定値のうち少なくともいずれか1つに基づいて建築限界を算出するステップと、を含む。   A method for measuring a building limit in a railway according to claim 8, wherein a guide arm having two guide rollers in contact with a side surface of one rail head on a carriage capable of traveling on a track composed of two rails; A target arm having a target roller that contacts a side surface of one of the rail heads on a vertical bisector connecting a line connecting the guide rollers, and a target roller that contacts a side surface of the other rail head; A first distance sensor that outputs a measurement value corresponding to a distance between the target rollers; and a second distance sensor that measures a distance from the copying apparatus to the top surfaces of the two rail heads. A copying apparatus is rotatably and slidably mounted, and travels on the track. A posture information measuring instrument included in a three-dimensional shape measuring apparatus mounted on the copying apparatus includes the track. A step of measuring a transverse gradient angle of the carriage or the copying apparatus with respect to the carriage, and a coordinate measuring device continuously and discretely measuring the coordinates of a reference device included in the three-dimensional shape measuring device to obtain a trajectory And the information processing apparatus determines a building limit based on at least one of the measurement values acquired from the first distance sensor, the second sensor, the posture information measuring instrument, and the coordinate measuring apparatus. Calculating.

本発明により、線路の軌間やカント、曲線半径などを簡便かつ正確に測定して鉄道における建築限界を算出することができる、鉄道における建築限界の測定装置及び測定方法を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a railway building limit measuring apparatus and measuring method capable of calculating the railway building limit by simply and accurately measuring the rail spacing, the cant, the curve radius, and the like.

建築限界の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a construction limit. 建築限界の算出方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the calculation method of a building limit. 測定装置1の構成を示す模式平面図である。2 is a schematic plan view showing the configuration of the measuring device 1. FIG. 倣い装置20の構成を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a configuration of a copying apparatus 20. FIG. ベースフレーム200及びサイドアーム210の構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing configurations of a base frame 200 and side arms 210. ターゲットアーム220の構成を示す模式横断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a target arm 220. FIG. 測定装置1の構成を示す模式横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a measuring device 1. FIG. 曲線部の半径Rの計算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the radius R of a curved part. 曲線部の半径Rの計算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the radius R of a curved part. 軌道評価指標を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a track evaluation index. 軌道評価指標の算出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of an orbital evaluation parameter | index. レール頭部を説明するためのレール断面図である。It is rail sectional drawing for demonstrating a rail head.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態において、鉄道における建築限界測定システムとしての測定システム1は、鉄道における建築限界測定装置としての測定装置1と、座標測定装置2と、を含む。また本実施の形態において、鉄道における建築限界測定方法は、測定システム1又は測定装置1の動作手順として説明される。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a measurement system 1 as a building limit measuring system in a railway includes a measuring device 1 as a building limit measuring equipment in a railway and a coordinate measuring device 2. Moreover, in this Embodiment, the building limit measuring method in a railway is demonstrated as an operation | movement procedure of the measuring system 1 or the measuring apparatus 1. FIG.

図3乃至図6を用いて、本発明の実施の形態にかかる測定装置1の構成について説明する。図3の模式平面図に示すように、測定装置1は、台車10、倣い装置20、三次元形状計測装置30(姿勢情報計測器301、3D計測器303)、情報処理装置40を有する。   The configuration of the measuring apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6. As shown in the schematic plan view of FIG. 3, the measuring device 1 includes a carriage 10, a copying device 20, a three-dimensional shape measuring device 30 (attitude information measuring device 301, 3D measuring device 303), and an information processing device 40.

台車10は、架台101と複数の車輪102とを有し、これらの車輪により線路上を走行することが可能である。例えば図3に示すように、台車10は、4個の車輪102(102a、102b、102c、102d)を有する汎用トロリーであってもよい。なお車輪102の数は、線路上を走行するのに十分な数であれば限定されない。車輪102にはレールと当接する面にテーパー(傾斜)がついており、レールの歪みや軌間の変動などに応じて当接点が移動することで、台車10の線路に対する追従性を高める構造となっていることが好ましい。また倣い装置20は、台車10から着脱可能な構造となっている。これにより倣い装置20は、台車10の走行性能を有しつつ、運搬や線路上への設置が容易であり、装置全体の製造コストを抑えることができる。   The carriage 10 has a gantry 101 and a plurality of wheels 102, and can travel on the track by these wheels. For example, as shown in FIG. 3, the cart 10 may be a general-purpose trolley having four wheels 102 (102a, 102b, 102c, 102d). The number of wheels 102 is not limited as long as it is a sufficient number for traveling on the track. The wheel 102 has a taper (inclination) on the surface in contact with the rail, and the contact point moves in accordance with the rail distortion or the variation between the gauges, thereby improving the followability of the carriage 10 to the track. Preferably it is. The copying apparatus 20 has a structure that can be attached to and detached from the carriage 10. As a result, the copying apparatus 20 can be easily transported and installed on the track while having the traveling performance of the carriage 10, and the manufacturing cost of the entire apparatus can be reduced.

<倣い装置20の機構>
図4は、倣い装置20全体の構造を示す斜視図である。倣い装置20は、ベースフレーム200、ガイドアーム210、ターゲットアーム220の3つの構成要素を備える。
<Mechanism of copying apparatus 20>
FIG. 4 is a perspective view showing the overall structure of the copying apparatus 20. The copying apparatus 20 includes three components: a base frame 200, a guide arm 210, and a target arm 220.

図5は、倣い装置20のうち、ベースフレーム200及びガイドアーム210のみを抽出した斜視図である。   FIG. 5 is a perspective view in which only the base frame 200 and the guide arm 210 are extracted from the copying apparatus 20.

ガイドアーム210は、垂直アーム212(212a、212b)と平行な軸を持つ2個のガイドローラ211(211a、211b)を一定の間隔で保持し、2個のガイドローラ211を側方から同時に同じレールに接触させるための装置である。ガイドアーム210は、2個のガイドローラ211をレール頭部の側面502(図12参照)の高さに合わせ保持するための垂直アーム212、2個のガイドローラ211すなわち2個の垂直アーム212を一定間隔に保ち連結保持するための水平アーム213、水平アーム213と平面的に直交し、当該直交方向に水平アーム213をベースフレーム200に対し摺動させるための直交フレーム214を備える。直交フレーム214は、ベースフレーム200に対し摺動するためのスライダー203を備えている。2個のガイドローラ211の間隔は、例えば台車10の架台101の幅程度とすることができる。水平アーム213と垂直アーム212、及び直交フレーム214は、安定性と強度の確保および軽量化のため、いずれも枠型とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されるものでなく、任意の形状を採用することができる。   The guide arm 210 holds two guide rollers 211 (211a, 211b) having an axis parallel to the vertical arm 212 (212a, 212b) at a constant interval, and the two guide rollers 211 are simultaneously the same from the side. A device for contacting the rail. The guide arm 210 includes a vertical arm 212 for holding the two guide rollers 211 in accordance with the height of the side surface 502 (see FIG. 12) of the rail head, and two guide rollers 211, that is, two vertical arms 212. A horizontal arm 213 for connecting and holding at constant intervals and a horizontal arm 213 that is orthogonal to the horizontal arm 213 in a plane, and an orthogonal frame 214 for sliding the horizontal arm 213 relative to the base frame 200 in the orthogonal direction are provided. The orthogonal frame 214 includes a slider 203 for sliding with respect to the base frame 200. The distance between the two guide rollers 211 can be, for example, about the width of the base 101 of the carriage 10. The horizontal arm 213, the vertical arm 212, and the orthogonal frame 214 are all preferably framed for securing stability and strength and reducing the weight, but the present invention is not limited to this, and any The shape can be adopted.

ベースフレーム200は、ガイドアーム210と、台車10の架台101と、を回転及び摺動自在に接続するための装置である。ベースフレーム200は、可動フレーム201とベース208を有する。ガイドアーム210は、直交フレーム214のスライダー203により可動フレーム201のスライドレール206上を摺動することができ、可動フレーム201はベース208に対し回転自在に連結するピン202及びキャスタ205を有する。なお、ガイドアーム210が可動フレーム上を摺動することができれば、スライダー203、スライドレール206の位置はこれに限定されず、この機能が得られる設計変更は本発明に含まれる。   The base frame 200 is a device for connecting the guide arm 210 and the gantry 101 of the carriage 10 so as to be rotatable and slidable. The base frame 200 has a movable frame 201 and a base 208. The guide arm 210 can slide on the slide rail 206 of the movable frame 201 by the slider 203 of the orthogonal frame 214, and the movable frame 201 includes a pin 202 and a caster 205 that are rotatably connected to the base 208. If the guide arm 210 can slide on the movable frame, the positions of the slider 203 and the slide rail 206 are not limited to this, and a design change that can obtain this function is included in the present invention.

ベース208は、架台101とクランプ等で仮固定されており、ベース208も含めた倣い装置20は、架台101と着脱可能な構造となっている。ベース208は、ピン202を中心にキャスタ205が可動できる面があり、ベース208を除く倣い装置20の重さでも変形が少ない材料であればよく、フレーム状に構成することもできる。   The base 208 is temporarily fixed to the gantry 101 with a clamp or the like, and the copying apparatus 20 including the base 208 has a structure that can be attached to and detached from the gantry 101. The base 208 has a surface on which the caster 205 can move around the pin 202. The base 208 may be made of a material with little deformation even with the weight of the copying apparatus 20 excluding the base 208, and may be configured in a frame shape.

ピン202はベース208の面に対し垂直に取付けられる。可動フレーム201にはピン202を受ける軸受けが取付けられる。軸受けには、軸回りの摩擦を低減できるようベアリング等が使用されることが好ましい。また可動フレーム201にはキャスタ205が取付けられる。キャスタ205は、ベース208上に載置されることで可動フレーム201を支持する。キャスタ205は、ピン202を中心とした同心円の接線方向に移動可能である。あるいはキャスタ205は、ボールローラのような方向自在に移動可能なものであっても良い。これにより、可動フレーム201は、ベース208上に、ピン202を中心に回転自在に連結及び支持される。ピン202がベース208に固定される説明を行ったが、これに限定されるものではなく、例えばピン202が可動フレーム201に固定され、軸受けがベース208に取付けられるなど、この機能が得られる設計変更は本発明に含まれる。   Pin 202 is mounted perpendicular to the surface of base 208. A bearing that receives a pin 202 is attached to the movable frame 201. A bearing or the like is preferably used for the bearing so as to reduce friction around the shaft. A caster 205 is attached to the movable frame 201. The caster 205 supports the movable frame 201 by being placed on the base 208. The caster 205 is movable in a tangential direction of a concentric circle around the pin 202. Alternatively, the caster 205 may be movable in any direction, such as a ball roller. As a result, the movable frame 201 is connected and supported on the base 208 so as to be rotatable about the pin 202. The pin 202 is fixed to the base 208. However, the present invention is not limited to this. For example, the pin 202 is fixed to the movable frame 201 and the bearing is attached to the base 208. Modifications are included in the present invention.

可動フレーム201と直交フレーム214との間には、第1のばね207が取付けられる。直交フレーム214を含むガイドアーム210は、第1のばね207の力によりレールに押付けられ、2個のガイドローラ211でレールに接する。可動フレーム201と直交フレーム214により、ガイドアーム210はベース208に対し回転及び摺動自在に取付けられているため、台車10の動きに関わらず、2個のガイドローラ211は第1のばね207の力で常にレールに接することが可能である。また、この構成により、直交フレーム214は常にレールの接線方向に対して平面的に直角に維持される。なおスライドレール206は、2個のガイドローラ211が常にレールに接することができるだけの可動域を有する。   A first spring 207 is attached between the movable frame 201 and the orthogonal frame 214. The guide arm 210 including the orthogonal frame 214 is pressed against the rail by the force of the first spring 207 and is in contact with the rail by the two guide rollers 211. Because the guide arm 210 is attached to the base 208 so as to be rotatable and slidable by the movable frame 201 and the orthogonal frame 214, the two guide rollers 211 are connected to the first spring 207 regardless of the movement of the carriage 10. It is possible to always touch the rail with force. Also, with this configuration, the orthogonal frame 214 is always maintained at a right angle in a plane with respect to the tangential direction of the rail. The slide rail 206 has a movable range in which the two guide rollers 211 can always contact the rail.

直交フレーム214には、ターゲットアーム220が取付けられる。つまり、ガイドアーム210とターゲットアーム220は、固定されている。ターゲットアーム220は、垂直アーム224(224a、224b)に平行な軸を持つ2個のターゲットローラ222(222a、222b)を一定の間隔で保持し、2個のターゲットローラ222を同時に対向するレール頭部(図12参照)の内側面に接触させるための装置である。ターゲットアーム220は、2個のターゲットローラ222をレール頭部の側面502の高さに合わせ保持するための垂直アーム224、2個の垂直アーム224を一定間隔に保ち連結保持するための水平アーム225を備える。なお、ターゲットローラ222は、レール頭部になめらかに接するものであれば、ボールローラやソリ状の回転軸を有しないものでもよく、これに限定されない。   A target arm 220 is attached to the orthogonal frame 214. That is, the guide arm 210 and the target arm 220 are fixed. The target arm 220 holds two target rollers 222 (222a, 222b) having an axis parallel to the vertical arm 224 (224a, 224b) at a constant interval, and the two target rollers 222 are simultaneously opposed to the rail head. It is an apparatus for making it contact with the inner surface of a part (refer FIG. 12). The target arm 220 includes a vertical arm 224 for holding the two target rollers 222 according to the height of the side surface 502 of the rail head portion, and a horizontal arm 225 for holding and holding the two vertical arms 224 at regular intervals. Is provided. Note that the target roller 222 may be one that does not have a ball roller or a sled-like rotation shaft as long as it smoothly contacts the rail head, and is not limited to this.

2個のターゲットローラ222は、線路の軌間を測定するため、2個のガイドローラ211を結ぶ線分の垂直二等分線上にあたる位置に保持される。図6に示すように、一対のターゲットローラ222は、一対のスライダー227(227a、227b)及びスライドレール226(226a、226b)により、一対の垂直アーム224に取付けられる。このためターゲットローラ222はそれぞれ独立に、上記垂直2等分線と平行な方向に、垂直アーム224に対して摺動する。   The two target rollers 222 are held at a position corresponding to a perpendicular bisector of a line segment connecting the two guide rollers 211 in order to measure the gap between the tracks. As shown in FIG. 6, the pair of target rollers 222 is attached to the pair of vertical arms 224 by a pair of sliders 227 (227a, 227b) and slide rails 226 (226a, 226b). For this reason, each of the target rollers 222 slides relative to the vertical arm 224 in a direction parallel to the vertical bisector.

2個の垂直アーム224と2個のターゲットローラ222との間には、それぞれ第2のばね223(223a、223b)が取付けられる。これにより2個のターゲットローラ222は、第2のばね223の力によりレール頭部の側面502に押付けられる。スライダー227及びスライドレール226により、ターゲットローラ222は垂直アーム224に対し摺動自在に取付けられているため、軌間が変化したとしても、2個のターゲットローラ222は第2のばね223の力で常にレール頭部の側面502に接することが可能である。なおスライドレール226は、2個のターゲットローラ222が常にレール頭部の側面502に接することができるだけの可動域を有する。   Second springs 223 (223a and 223b) are attached between the two vertical arms 224 and the two target rollers 222, respectively. As a result, the two target rollers 222 are pressed against the side surface 502 of the rail head by the force of the second spring 223. Since the target roller 222 is slidably attached to the vertical arm 224 by the slider 227 and the slide rail 226, the two target rollers 222 are always driven by the force of the second spring 223 even when the gauge changes. It is possible to contact the side surface 502 of the rail head. The slide rail 226 has a movable range that allows the two target rollers 222 to always contact the side surface 502 of the rail head.

<軌間の計測>
一対の垂直アーム224にはそれぞれ、第1の距離センサ230(230a、230b)が取付けられる。第1の距離センサ230は軌間計測のために、それぞれターゲットローラ222の所定の位置までの距離を常時計測する。第1の距離センサ230間の距離をD(固定値)、第1の距離センサ230の出力距離すなわち計測値をD、Dとすると、軌間Dは式(2)により求められる。
=D−(D+D) ・・(2)
<Measurement between gauges>
A first distance sensor 230 (230a, 230b) is attached to each of the pair of vertical arms 224. The first distance sensor 230 always measures the distance to a predetermined position of the target roller 222 for the measurement of the gauge distance. Assuming that the distance between the first distance sensors 230 is D (fixed value) and the output distance of the first distance sensor 230, that is, the measured values are D 1 and D 2 , the gauge D 5 is obtained by Expression (2).
D 5 = D− (D 1 + D 2 ) (2)

軌間の算出処理は、情報処理装置40が実行する。情報処理装置40は、中央処理装置(CPU)、記憶装置、入出力インタフェースなどを備え、CPU記憶装置に格納されたプログラムを読み出して実行し種々の機能を実現するコンピュータである。情報処理装置40は、2個の第1の距離センサ230のほか、後述の第2の距離センサ240(240a、240b)、三次元形状計測装置30、座標測定装置2が出力する測定値を任意の入力インタフェースを介して受信し、これらの測定値を使用して、上記プログラムに従い軌間の算出を含む所定の処理を実行する。なお情報処理装置40は、台車10又は倣い装置20上に設置されても良く、台車10又は倣い装置20から離れた任意の場所に設置されていても良い。この場合、情報処理装置40は、第1の距離センサ230、第2の距離センサ240、三次元形状計測装置30、座標測定装置2が出力する測定値を任意の有線又は無線通信手段を介して受信する。   The information processing device 40 executes the calculation process between the gauges. The information processing apparatus 40 is a computer that includes a central processing unit (CPU), a storage device, an input / output interface, and the like, reads out and executes programs stored in the CPU storage device, and realizes various functions. In addition to the two first distance sensors 230, the information processing apparatus 40 arbitrarily selects measurement values output from second distance sensors 240 (240 a and 240 b), the three-dimensional shape measuring apparatus 30, and the coordinate measuring apparatus 2 described later. Then, a predetermined process including calculation of a gauge is executed according to the program using these measured values. Note that the information processing apparatus 40 may be installed on the carriage 10 or the copying apparatus 20, or may be installed at an arbitrary place away from the carriage 10 or the copying apparatus 20. In this case, the information processing apparatus 40 transmits the measurement values output from the first distance sensor 230, the second distance sensor 240, the three-dimensional shape measurement apparatus 30, and the coordinate measurement apparatus 2 via an arbitrary wired or wireless communication unit. Receive.

<カントの計測>
図7に示すように、倣い装置20に、三次元形状計測装置30が設置される。典型的には、三次元形状計測装置30は、枠型構造である直交フレーム214の枠内に固定される。三次元形状計測装置30は、レール形状の計測に必要な姿勢情報を得るために、姿勢情報計測器301を備える。姿勢情報計測器301は、例えばジャイロセンサー又は傾斜計である。台車10の走行中、三次元形状計測装置30は、直交フレーム214を含むガイドアーム210と連動するから、三次元形状計測装置30の姿勢情報計測器301は、平面的にみて常にレール接線方向にローリング軸を有する。このとき姿勢情報計測器301のローリング角に着目すれば、これはレールの横断面における架台101の横断勾配角度Φにほかならない。
<Kant measurement>
As shown in FIG. 7, a three-dimensional shape measuring apparatus 30 is installed in the copying apparatus 20. Typically, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 is fixed within the frame of the orthogonal frame 214 having a frame structure. The three-dimensional shape measuring apparatus 30 includes a posture information measuring device 301 in order to obtain posture information necessary for measuring the rail shape. The posture information measuring device 301 is, for example, a gyro sensor or an inclinometer. Since the three-dimensional shape measuring device 30 is interlocked with the guide arm 210 including the orthogonal frame 214 while the carriage 10 is traveling, the posture information measuring device 301 of the three-dimensional shape measuring device 30 is always in the rail tangential direction in plan view. Has a rolling shaft. If attention is paid to the rolling angle of the posture information measuring instrument 301 at this time, this is nothing but the transverse gradient angle Φ 2 of the gantry 101 in the cross section of the rail.

なお図7は、説明の便宜上、ターゲットローラ222等をレールから離れた位置に模式的に記載している。しかしながら実際のターゲットローラ222は、図6に示すようにレールに内接するように配置されている。   In FIG. 7, for convenience of explanation, the target roller 222 and the like are schematically shown at positions away from the rail. However, the actual target roller 222 is disposed so as to be inscribed in the rail as shown in FIG.

図6に示すように、ターゲットアーム220には、一対の第2の距離センサ240が取付けられる。第2の距離センサ240は、例えばレーザ距離計である。第2の距離センサ240は、それぞれレール頭部の上面501までの距離を常時計測する。このとき第2の距離センサ240はターゲットローラ222と同一方向に摺動するため、常にレール頭部の内側から一定の離隔を保った位置でレール頭部の上面501までの距離を計測できる。第2の距離センサ240aの出力距離すなわち測定値をD、第2の距離センサ240aの測定値をD、軌間をDとすると、カントCは式(3)により算出できる。またカントの算出処理は、情報処理装置40が実行する。なお図7のΦは線路の横断勾配を示し、姿勢情報計測器301で求めた架台101の横断勾配角度Φとは必ずしも一致しない。
C=D×sin(Φ)+D−D ・・(3)
As shown in FIG. 6, a pair of second distance sensors 240 are attached to the target arm 220. The second distance sensor 240 is, for example, a laser distance meter. Each of the second distance sensors 240 always measures the distance to the upper surface 501 of the rail head. At this time, since the second distance sensor 240 slides in the same direction as the target roller 222, the distance to the upper surface 501 of the rail head can always be measured at a position keeping a certain distance from the inside of the rail head. If the output distance of the second distance sensor 240a, that is, the measured value is D 3 , the measured value of the second distance sensor 240a is D 4 , and the distance between the gauges is D 5 , the cant C can be calculated by Equation (3). Also, the cant calculation process is executed by the information processing apparatus 40. Note that Φ 1 in FIG. 7 indicates the crossing gradient of the track, and does not necessarily match the crossing gradient angle Φ 2 of the gantry 101 obtained by the attitude information measuring device 301.
C = D 5 × sin (Φ 2 ) + D 3 −D 4 ... (3)

<曲線半径及び建築限界の算出>
三次元形状計測装置30は、線路の線形を得るために、基準器302を備える。基準器302は、例えばターゲットプリズム又は衛星測位アンテナである。台車10の走行中、三次元形状計測装置30は、直交フレーム214を含むガイドアーム210と連動するから、基準器302は線路の線形に倣う軌跡をたどることになる。
<Calculation of curve radius and building limit>
The three-dimensional shape measuring apparatus 30 includes a reference device 302 in order to obtain the line shape. The reference device 302 is, for example, a target prism or a satellite positioning antenna. While the carriage 10 is traveling, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 is interlocked with the guide arm 210 including the orthogonal frame 214, so that the reference device 302 follows a track following the line shape.

基準器302の軌跡は、座標測定装置2により取得できる。座標測定装置2は、自動追尾機能付きの3次元座標測定装置(例えばトータルステーション)であり、測定装置1の移動時における基準器302の座標を連続的かつ離散的に、すなわち例えば一定時間毎又は一定距離毎に取得する。あるいは、座標測定装置2は衛星測位装置であっても良い。衛星測位装置は、複数の衛星から送信される測位信号を受信及び解析することにより、測定装置1の移動時における基準器302の座標を連続的かつ離散的に測定する。このような衛星測位装置(GNSS:Global Navigation Satellite System)としては、例えばGPS(Global Positioning System)、GLONASS(Global Navigation Satellite System)、Galileo、QZSS(Quasi−Zenith Satellite System)等がある。なお、座標測定装置2と基準器302の関係は、それぞれ対応したものであればよい。例えば、座標測定装置2がトータルステーションであれば、基準器302はターゲットプリズムであり、座標測定装置2が衛星測位装置であれば、基準器302は衛星測位アンテナである。   The trajectory of the reference device 302 can be acquired by the coordinate measuring device 2. The coordinate measuring device 2 is a three-dimensional coordinate measuring device (for example, a total station) with an automatic tracking function, and the coordinates of the reference device 302 when the measuring device 1 is moved are continuously and discretely, that is, for example, at regular time intervals or constant. Get every distance. Alternatively, the coordinate measuring device 2 may be a satellite positioning device. The satellite positioning device continuously and discretely measures the coordinates of the reference device 302 when the measuring device 1 moves by receiving and analyzing positioning signals transmitted from a plurality of satellites. Examples of such a satellite positioning device (GNSS: Global Navigation System) include GPS (Global Positioning System), GLONASS (Global Navigation System System), Galileo, QZSS (SQ-SZ, etc.). Note that the relationship between the coordinate measuring device 2 and the reference device 302 only needs to correspond to each other. For example, if the coordinate measuring device 2 is a total station, the reference device 302 is a target prism, and if the coordinate measuring device 2 is a satellite positioning device, the reference device 302 is a satellite positioning antenna.

図8及び図9を用いて、曲線半径の算出処理と、曲線半径を用いた建築限界の算出処理について説明する。
ステップ1:情報処理装置40は、取得された軌跡データに基づき、参照点を新たに生成する。参照点は、軌跡データから抽出された、測定間隔よりも長い一定のスパンを隔して連続する点列である。スパンとしては、典型的には車両の長さに近い値(20mなど)を用いることができる。すなわち、軌跡データから任意の複数の点を一定スパン(20mなど)おきに抽出したものが参照点である。図8では、参照点を白抜きの点、軌跡データを黒点で示している。
The curve radius calculation process and the building limit calculation process using the curve radius will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
Step 1: The information processing apparatus 40 newly generates a reference point based on the acquired trajectory data. A reference point is a sequence of points that are extracted from trajectory data and that are continuous over a certain span longer than the measurement interval. As the span, a value close to the length of the vehicle (20 m or the like) can be typically used. That is, a reference point is obtained by extracting a plurality of arbitrary points from the trajectory data at regular spans (20 m, etc.). In FIG. 8, reference points are indicated by white dots, and locus data is indicated by black dots.

ステップ2:情報処理装置40は、参照点Pをつないだ線分Lを仮定する。図8に示すように、本実施の形態では参照点Pn−1とPとをつないだ線分をLとする(nは自然数)。すなわち、参照点PとPとをつないだ線分をL、PとPとをつないだ線分をL、・・、PとPとをつないだ線分をLとする。 Step 2: The information processing apparatus 40 assumes a line segment L connecting the reference points P. As shown in FIG. 8, in this embodiment, a line segment connecting reference points P n−1 and P n is defined as L n (n is a natural number). That is, the line segment connecting the reference points P 0 and P 1 is L 1 , the line segment connecting P 1 and P 2 is L 2 ,..., The line segment connecting P 5 and P 6 is L 6 .

ステップ3:情報処理装置40は、方向変位角θを順次計算する。方向変位角θとは、隣接する線分Lがなす角である。図8に示すように、本実施の形態では線分LとLn+1とがなす角をθとする(nは自然数)。すなわち、線分LとLとがなす角をθ、LとLとがなす角をθ、・・、LとLとがなす角をθとする。 Step 3: The information processing apparatus 40 sequentially calculates the direction displacement angle θ. The direction displacement angle θ is an angle formed by the adjacent line segment L. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the angle formed by line segments L n and L n + 1 is θ n (n is a natural number). That is, the angle formed by the line segments L 1 and L 2 is θ 1 , the angle formed by L 2 and L 3 is θ 2 ,..., And the angle formed by L 5 and L 6 is θ 5 .

ステップ4:情報処理装置40は、θとしきい値とを順次比較する。θ≦しきい値であれば、θの前後の区間、すなわちPn−1からPn+1までの区間の線形は直線とみなす。一方、しきい値<θであれば、θの先の区間、すなわちPからPn+1までの区間の線形は曲線(単曲線又は緩和曲線)とみなす。例えば図8では、θ及びθがしきい値以下であったとすると、PからPまでの区間は直線とみなされる。また、θ、θ、θがいずれもしきい値を超えていたとすると、PからPまでの区間は曲線とみなされる。 Step 4: The information processing apparatus 40 sequentially compares θ n and the threshold value. If θ n ≦ threshold, the linearity of the section before and after θ n , that is, the section from P n −1 to P n + 1 is regarded as a straight line. On the other hand, if the threshold value <theta n, linear sections of theta n the previous section, i.e. from P n to P n + 1 is regarded as a curve (single curve or relaxation curve). For example, in FIG. 8, if θ 1 and θ 2 are less than or equal to the threshold value, the section from P 0 to P 3 is regarded as a straight line. Also, assuming that θ 3 , θ 4 , and θ 5 all exceed the threshold value, the section from P 3 to P 6 is regarded as a curve.

また、情報処理装置40は、曲線部が連続する場合、それら連続する曲線部が単曲線であるか緩和曲線であるかを判定することができる。この判定は以下の判定式(4)により実施できる。
θ=θn−1 → 単曲線
θ<θn−1 又は θ>θn−1 → 緩和曲線 ・・(4)
ここで情報処理装置40は、θとθn−1との差分が所定のしきい値(ステップ4におけるしきい値と区別するため、以下「第2のしきい値」と称する)以下である場合は、θ=θn−1であると判定できる。
Moreover, when the curve part continues, the information processing apparatus 40 can determine whether the continuous curve part is a single curve or a relaxation curve. This determination can be performed by the following determination formula (4).
θ n = θ n-1 → single curve θ nn-1 or θ n > θ n-1 → relaxation curve (4)
Here, in the information processing apparatus 40, the difference between θ n and θ n−1 is equal to or less than a predetermined threshold value (hereinafter referred to as “second threshold value” in order to distinguish it from the threshold value in Step 4). If there is, it can be determined that θ n = θ n−1 .

また情報処理装置40は、ここで曲線とみなされた区間について、曲線半径Rを算出する処理を行う。図9を用いて、曲線部の曲線半径Rの計算方法を具体的に説明する。いま参照点がA、B、Cの順で取得されており、BC間が曲線部と判定されたものとする。また、区間BCとその前の区間ABとの方向変位角がθであったものとする。このとき、線分BCの垂直二等分線上に中心Oが存在するものとすると、曲線部BCの曲線半径Rは以下の式(5)により算出できる。
R=L2/2sin(θ/2) ・・(5)
Further, the information processing apparatus 40 performs a process of calculating the curve radius R for the section regarded as a curve here. The calculation method of the curve radius R of the curved portion will be specifically described with reference to FIG. It is assumed that reference points are acquired in the order of A, B, and C, and that a portion between BCs is determined as a curved portion. Further, it is assumed that the direction displacement angle between the section BC and the preceding section AB is θ. At this time, assuming that the center O exists on the perpendicular bisector of the line segment BC, the curve radius R of the curve part BC can be calculated by the following equation (5).
R = L2 / 2sin (θ / 2) (5)

ステップ5:情報処理装置40は、ステップ4において曲線とみなされた区間と、その1つ手前の区間において、細分化参照点を設定する。例えば図8において、PからPまでの区間が曲線部と判定されたものとすると、情報処理装置40は、PからPまでの区間に細分化参照点を設定する。細分化参照点とは、ステップ1で参照点を設定した際よりも短いスパンで設定される新たな参照点である。例えばステップ1において20m間隔で参照点を設定したならば、ステップ5では1m間隔で細分化参照点を設定する。 Step 5: The information processing apparatus 40 sets subdivided reference points in the section regarded as a curve in Step 4 and the section immediately before it. For example, in FIG. 8, assuming that the section from P 3 to P 6 is determined to be a curved portion, the information processing apparatus 40 sets a subdivision reference point in the section from P 2 to P 6 . The subdivision reference point is a new reference point set with a shorter span than when the reference point is set in step 1. For example, if reference points are set at intervals of 20 m in step 1, subdivided reference points are set at intervals of 1 m in step 5.

続いて情報処理装置40は、1つの細分化参照点と、そこから20m離れた他の細分化参照点と、の間をつなぐ線分を順次仮定していく。ここで20mとはあくまで例示であり、ステップ1で参照点の設定の際に用いたスパンでこれを代替できる。図8の例では、PからP側に1m離れた細分化参照点P21と、PからP側に1m離れた細分化参照点P31と、の間に線分L31をまず仮定する。続けて同様に、P21からP側に1m離れた細分化参照点P22と、P31からP側に1m離れた細分化参照点P32との間の線分L32、P22からP側に1m離れた細分化参照点P23と、P32からP側に1m離れた細分化参照点P33との間の線分L33、・・を順次仮定する。 Subsequently, the information processing apparatus 40 sequentially assumes a line segment that connects between one subdivision reference point and another subdivision reference point 20 m away from the subdivision reference point. Here, 20 m is merely an example, and this can be replaced by the span used in setting the reference point in Step 1. In the example of FIG. 8, a line segment L 31 is set between a subdivision reference point P 21 that is 1 m away from P 2 to P 3 and a subdivision reference point P 31 that is 1 m away from P 3 to P 4. Assume first. Similarly, line segments L 32 and P 22 between a subdivision reference point P 22 that is 1 m away from P 21 to P 3 side and a subdivision reference point P 32 that is 1 m away from P 31 to P 4 side. A segment L 33 ,... Is sequentially assumed between a subdivision reference point P 23 that is 1 m away from P 3 and a subdivision reference point P 33 that is 1 m away from P 32 to P 4 .

次いで情報処理装置40は、ステップ3と同様に、これらの線分のなす方向変位角θを順次計算する。図8の例では、L31とL32とがなすθ、L32とL33とがなすθ、・・を順次計算する。またステップ4と同様に、θとしきい値とを順次比較して、各区間の線形を判定する。図8の例では、P21とP31との間の区間、P22とP32との間の区間、P23とP33との間の区間の線形が順次判定される。
ここで、情報処理装置40は、曲線部が連続する場合、それら連続する曲線部が単曲線であるか緩和曲線であるかを式(4)により判定することができる。また情報処理装置40は、式(5)により曲線部の半径Rを算出する処理を行うことができる。
Next, the information processing apparatus 40 sequentially calculates the direction displacement angle θ formed by these line segments as in step 3. In the example of FIG. 8, θ formed by L 31 and L 32 , θ formed by L 32 and L 33 are sequentially calculated. Similarly to step 4, θ and the threshold are sequentially compared to determine the linearity of each section. In the example of FIG. 8, a section between the P 21 and P 31, the interval between the P 22 and P 32, the linear section between the P 23 and P 33 are sequentially determined.
Here, when the curve portions are continuous, the information processing apparatus 40 can determine whether the continuous curve portions are a single curve or a relaxation curve using Expression (4). In addition, the information processing apparatus 40 can perform a process of calculating the radius R of the curved portion using Expression (5).

このステップ5の処理により、情報処理装置40は、変曲点、すなわち直線と曲線との境界点を精密に特定することができる。また、曲線部が連続する場合においては、単曲線と緩和曲線との境界を精密に特定することもできる。なお、ステップ5の処理は本発明の必須の要素ではなく、要求される精度などに応じて適宜省略することも可能である。また、ステップ5の処理を実行する場合は、ステップ4においては単曲線であるか緩和曲線であるかの判定処理、及び半径Rの算出処理を省略して差し支えない。   By the processing in step 5, the information processing apparatus 40 can accurately specify the inflection point, that is, the boundary point between the straight line and the curve. In addition, when the curved portions are continuous, the boundary between the single curve and the relaxation curve can be specified accurately. Note that the process of step 5 is not an essential element of the present invention, and may be omitted as appropriate according to the required accuracy. When the process of step 5 is executed, the determination process of whether it is a single curve or a relaxation curve and the calculation process of the radius R in step 4 may be omitted.

ステップ1乃至ステップ5の処理により、情報処理装置40は、線路の各区間の線形と、曲線部の半径Rを特定することができた。したがって、情報処理装置40は以下の手順により各区間の建築限界を算出することができる。
直線部:情報処理装置40は、軌跡データを中心として、左右に一定の幅を有する領域を建築限界として算出する。ここで一定の幅については、情報処理装置40が予め保持しておくことが可能である。
曲線部:情報処理装置40は、直線部における建築限界の外側に一定の拡大幅Wを付加して建築限界を算出する。拡大幅Wは、ステップ4又はステップ5で算出した曲線部の半径Rを用いて、例えば式(1)などの公知の手法により算出できる。
カントつき曲線部:曲線部における建築限界をカントに応じて補正して建築限界を算出する。この補正方法については公知であるのでここでは詳細な説明を省略する。
Through the processing from Step 1 to Step 5, the information processing apparatus 40 was able to identify the linearity of each section of the track and the radius R of the curved portion. Therefore, the information processing apparatus 40 can calculate the building limit of each section according to the following procedure.
Straight line part: The information processing apparatus 40 calculates a region having a certain width on the left and right as the construction limit with the trajectory data as the center. Here, the information processing apparatus 40 can hold a certain width in advance.
Curved portion: The information processing apparatus 40 calculates a building limit by adding a certain enlarged width W to the outside of the building limit in the straight portion. The enlargement width W can be calculated by a known technique such as Equation (1) using the radius R of the curved portion calculated in Step 4 or Step 5.
Curved portion with cant: The building limit is calculated by correcting the building limit in the curved portion according to the cant. Since this correction method is known, a detailed description thereof is omitted here.

<周辺の計測対象物と建築限界との比較>
三次元形状計測装置30は、周辺の計測対象物(例えば建築物や構造物)までの距離を測定する3D計測器303を備える。3D測定器303は、例えばレーザ断面計測器である。3D計測器303は、一定時間毎にレーザ距離計を回転させて、周囲の計測対象物の形状を連続的に計測する。台車10の走行中、三次元形状計測装置30は、直交フレーム214を含むガイドアーム210と連動するから、3D計測器303は、平面的に見て常にレール接線方向と直角を成す面内でレーザを回転することができ、線路と周囲の計測対象物との最短距離を取得することが可能である。
<Comparison between surrounding measurement objects and building limits>
The three-dimensional shape measuring apparatus 30 includes a 3D measuring device 303 that measures a distance to a surrounding measurement object (for example, a building or a structure). The 3D measuring device 303 is, for example, a laser cross section measuring device. The 3D measuring instrument 303 continuously measures the shape of the surrounding measurement object by rotating the laser distance meter at regular time intervals. Since the three-dimensional shape measuring device 30 is interlocked with the guide arm 210 including the orthogonal frame 214 while the carriage 10 is traveling, the 3D measuring device 303 always performs a laser in a plane that is perpendicular to the rail tangential direction when seen in a plan view. , And the shortest distance between the track and the surrounding measurement object can be acquired.

情報処理装置40は、3D計測器303による周囲の計測対象物(例えば建築物や構造物)の計測結果を取得する。計測結果は、例えば線路上の特定の位置において、レールの接線に直交する面内に存在する、周囲の計測対象物までの距離データである。また情報処理装置40は、線路上の当該位置における建築限界の計算結果を取得する。そして情報処理装置40は、この距離データと、建築限界の計算結果とを比較し、周囲の計測対象物が建築限界を超えているか否かを判定する。情報処理装置40は、必要に応じ判定結果を記憶し、又は任意の方法で外部に出力する。   The information processing apparatus 40 acquires a measurement result of a surrounding measurement object (for example, a building or a structure) by the 3D measuring device 303. The measurement result is, for example, distance data to a surrounding measurement object that exists in a plane orthogonal to the rail tangent at a specific position on the track. Moreover, the information processing apparatus 40 acquires the calculation result of the building limit in the said position on a track. Then, the information processing apparatus 40 compares the distance data with the calculation result of the building limit, and determines whether or not the surrounding measurement object exceeds the building limit. The information processing apparatus 40 stores the determination result as necessary or outputs it to the outside by an arbitrary method.

<軌道評価指標の算出>
情報処理装置40は、軌間、水準、通り、高低などの軌道評価指標を算出することもできる。軌道評価指標とは、線路の検査項目であって、線路が設計値通りに敷設されているか否かを評価するための指標である。図10及び図11を用いて、これらの軌道評価指標について説明する。図10に示すように、軌間とは2本のレールの間の間隔をいう。水準とは、2本のレールの間の高低差をいう。高低とは、レール頭部の上面の鉛直方向のズレをいう。通りとは、レール頭部の側面の特定部分における進行方向に直角な方向のズレをいう。
<Calculation of orbit evaluation index>
The information processing apparatus 40 can also calculate a trajectory evaluation index such as a gauge, a level, a street, and a height. The track evaluation index is an inspection item of the track, and is an index for evaluating whether or not the track is laid as designed. These trajectory evaluation indices will be described with reference to FIGS. 10 and 11. As shown in FIG. 10, the gauge space is the distance between two rails. The level refers to the difference in height between the two rails. Height refers to a vertical shift of the upper surface of the rail head. A street refers to a deviation in a direction perpendicular to the traveling direction at a specific portion of the side surface of the rail head.

このうち軌間については、上述の軌間の算出処理により直接算出することが可能である。また水準についても、上述のカントの算出処理により算出可能である。これらに加え、情報処理装置40は以下の手順により、通り、高低などを算出することが可能である。
通りの算出:情報処理装置40は、図11に示すように、XY座標平面(水平面)上で2つの参照点を結び、すなわち弦を引き、弦の垂直2等分線と軌跡データまでの距離を算出する。この距離を「通り」として出力する。あるいは、通りを所定の基準値と比較し、通りが基準値以上である場合にその旨を出力することとしても良い。
高低の算出:情報処理装置40は、図11に示すように、2つの参照点を含みZ軸に平行な平面(垂直面)上で上記2つの参照点を結び、すなわち弦を引き、弦の垂直2等分線と軌跡データまでの距離を算出する。この距離を「高低」として出力する。あるいは、高低を所定の基準値と比較し、高低が基準値以上である場合にその旨を出力することとしても良い。
Of these, the gauge can be directly calculated by the gauge calculation process described above. The level can also be calculated by the above-described cant calculation process. In addition to these, the information processing apparatus 40 can calculate the height and the like as follows according to the following procedure.
Calculation of the street: As shown in FIG. 11, the information processing apparatus 40 connects two reference points on the XY coordinate plane (horizontal plane), that is, draws the string, and the distance between the vertical bisector of the string and the trajectory data Is calculated. This distance is output as “street”. Alternatively, the street may be compared with a predetermined reference value, and if the street is greater than or equal to the reference value, that fact may be output.
Calculation of height: As shown in FIG. 11, the information processing apparatus 40 connects the two reference points on a plane (vertical plane) including two reference points and parallel to the Z axis, that is, draws a string, The distance between the vertical bisector and the trajectory data is calculated. This distance is output as “high and low”. Alternatively, the height may be compared with a predetermined reference value, and if the height is greater than or equal to the reference value, that fact may be output.

従来、通りや高低の値は、レールの2点間に糸を張り、糸の中点とレールとの距離を定規等で計測することで取得していた。この作業は多大な時間と手間を要する一方、目測に頼らざるをえないため精度に限界があった。しかしながら、本実施の形態によれば、測定装置1をレール上に設置して走行させることで、容易かつ正確に上述の軌道評価指標を算出することが可能である。   Conventionally, the values of street and high / low are obtained by stretching a yarn between two points on the rail and measuring the distance between the middle point of the yarn and the rail with a ruler or the like. While this work requires a lot of time and effort, there is a limit to the accuracy because it must be relied upon for visual inspection. However, according to the present embodiment, it is possible to easily and accurately calculate the above-described trajectory evaluation index by installing the measuring apparatus 1 on the rail and running it.

本実施の形態によれば、測定装置1は、線路に対する追従性を高めた台車10と、台車10に対し回転及び摺動可能に載置された倣い装置20とを有する。測定装置1の台車10は従来の測定装置よりもスムーズに線路上を移動できるから、線路の計測業務にかかる時間を短縮することができる。一方、倣い装置20は台車10とは独立に運動してレールの形状を正確にトレースするので、正確な軌間、カント、線形及び建築限界を算出できる。これにより、建築限界の測定業務を容易かつ正確に実施することが可能となる。   According to the present embodiment, the measuring apparatus 1 includes the carriage 10 with improved followability to the track, and the copying apparatus 20 placed so as to be rotatable and slidable with respect to the carriage 10. Since the cart 10 of the measuring device 1 can move on the track more smoothly than the conventional measuring device, the time required for the track measurement work can be shortened. On the other hand, since the copying apparatus 20 moves independently of the carriage 10 and accurately traces the shape of the rail, it is possible to calculate an accurate gauge, cant, alignment, and building limit. Thereby, it becomes possible to carry out the measurement work of the building limit easily and accurately.

倣い装置20は、台車10から着脱することが可能な構造であれば、材料は金属に限定されない。各種計測を行うことから、剛性が高く、変形が少ない構造や材料であることが望ましい。   The copying apparatus 20 is not limited to a metal as long as the copying apparatus 20 can be detached from the carriage 10. Since various measurements are performed, it is desirable that the structure and material have high rigidity and little deformation.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。例えば、上述の実施の形態で示した各種センサ、計測器、スライダー、スライドレール、ばね等の種類、個数、配置等はあくまで一例にすぎず、これらの構成要素と同等の技術的意義を有する他の構成を採用することが可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes by making appropriate changes. For example, the types, number, arrangement, etc. of the various sensors, measuring instruments, sliders, slide rails, springs, etc. shown in the above-described embodiments are merely examples, and other technical significance equivalent to these components It is possible to adopt the following configuration.

1 測定装置
10 台車
101 架台
102(102a、102b、102c、102d) 車輪
20 倣い装置
200 ベースフレーム
201 可動フレーム
202 ピン
203 スライダー
205 キャスタ
206 スライドレール
207 第1のばね
208 ベース
210 ガイドアーム
211(211a、211b) ガイドローラ
212(212a、212b) 垂直アーム
213 水平アーム
214 直交フレーム
220 ターゲットアーム
222(222a、222b) ターゲットローラ
223(223a、223b) 第2のばね
224(224a、224b) 垂直アーム
225 水平アーム
226(226a、226b) スライドレール
227(227a、227b) スライダー
230(230a、230b) 第1の距離センサ
240(240a、240b) 第2の距離センサ
30 三次元形状計測装置
301 姿勢情報計測器(ジャイロ、傾斜計)
302 基準器(ターゲットプリズム、衛星測位アンテナ)
303 3D計測器
40 情報処理装置
2 座標測定装置(トータルステーション、衛星測位装置)
50 レール
501 レール頭部の上面
502 レール頭部の側面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring apparatus 10 Cart 101 Base 102 (102a, 102b, 102c, 102d) Wheel 20 Copy apparatus 200 Base frame 201 Movable frame 202 Pin 203 Slider 205 Caster 206 Slide rail 207 First spring 208 Base 210 Guide arm 211 (211a, 211b) Guide roller 212 (212a, 212b) Vertical arm 213 Horizontal arm 214 Orthogonal frame 220 Target arm 222 (222a, 222b) Target roller 223 (223a, 223b) Second spring 224 (224a, 224b) Vertical arm 225 Horizontal arm 226 (226a, 226b) Slide rail 227 (227a, 227b) Slider 230 (230a, 230b) First distance sensor 2 40 (240a, 240b) Second distance sensor 30 Three-dimensional shape measuring device 301 Attitude information measuring device (gyro, inclinometer)
302 Reference device (target prism, satellite positioning antenna)
303 3D measuring instrument 40 Information processing device 2 Coordinate measuring device (total station, satellite positioning device)
50 Rail 501 Top surface of rail head 502 Side surface of rail head

Claims (8)

2本のレールからなる線路上を走行する台車と、
前記台車に対し回転及び摺動可能に取付けられた倣い装置と、
前記倣い装置に取付けられた三次元形状測定装置と、
前記三次元形状測定装置の座標を連続的かつ離散的に測定することにより軌跡を取得する座標測定装置と、
情報処理装置と、を含む鉄道における建築限界の測定装置であって、
前記倣い装置は、
1本のレール頭部の側面に接触する2個のガイドローラを有するガイドアームと、
前記ガイドローラを結ぶ線分の垂直二等分線上で、一方の前記レール頭部の側面に接触するターゲットローラと、他方のレール頭部の側面に接触するターゲットローラと、を有するターゲットアームと、
前記ターゲットローラ間の距離に応じた測定値を出力する第1の距離センサと、
前記倣い装置から2本のレール頭部の上面までの距離をそれぞれ測定する第2の距離センサと、を含み、
前記三次元形状測定装置は、
前記線路に対する前記倣い装置の横断勾配角度を測定する姿勢情報計測器と、
前記座標測定装置による前記座標の測定目標である基準器と、を含み、
前記情報処理装置は、
前記第1の距離センサ、前記第2の距離センサ、前記姿勢情報計測器及び前記座標測定装置から取得された測定値のうち少なくともいずれか1つに基づいて建築限界を算出する
鉄道における建築限界の測定装置。
A carriage that runs on a track composed of two rails;
A copying apparatus attached to the carriage so as to be rotatable and slidable;
A three-dimensional shape measuring apparatus attached to the copying apparatus;
A coordinate measuring device that acquires a trajectory by continuously and discretely measuring the coordinates of the three-dimensional shape measuring device;
An apparatus for measuring a building limit in a railway including an information processing device,
The copying apparatus is
A guide arm having two guide rollers in contact with the side surface of one rail head;
A target arm having a target roller in contact with a side surface of one of the rail heads and a target roller in contact with a side surface of the other rail head on a vertical bisector of a line segment connecting the guide rollers;
A first distance sensor that outputs a measurement value according to a distance between the target rollers;
A second distance sensor for measuring a distance from the copying apparatus to the upper surfaces of the two rail heads,
The three-dimensional shape measuring apparatus is
An attitude information measuring instrument for measuring a transverse gradient angle of the copying apparatus with respect to the track;
A reference device that is a measurement target of the coordinates by the coordinate measuring device,
The information processing apparatus includes:
The building limit is calculated based on at least one of the measurement values acquired from the first distance sensor, the second distance sensor, the posture information measuring instrument, and the coordinate measuring device. measuring device.
前記情報処理装置は、
前記第1の距離センサの測定値に基づいて前記線路の軌間を算出し、
前記軌間、2本の前記レール頭部の上面までの距離及び前記横断勾配角度に基づいて前記線路のカントを算出し、
前記軌跡に基づいて前記線路の曲線半径を算出し、
前記カント及び前記曲線半径に基づいて建築限界を算出する
請求項1記載の鉄道における建築限界の測定装置。
The information processing apparatus includes:
Based on the measured value of the first distance sensor, calculate the gauge of the line,
Based on the distance between the rails, the distance to the top surface of the two rail heads and the transverse gradient angle, the cant of the line is calculated,
Calculate the curve radius of the track based on the trajectory,
The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 1, wherein a building limit is calculated based on the cant and the curve radius.
前記情報処理装置は、
前記軌跡に含まれる複数の前記座標から、所定の間隔を有する複数の参照点を抽出し、
前記参照点を順次接続してなる線分間の方向変位角θに基づいて前記曲線半径を算出する
請求項2記載の鉄道における建築限界の測定装置。
The information processing apparatus includes:
Extracting a plurality of reference points having a predetermined interval from the plurality of coordinates included in the locus,
The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 2, wherein the curve radius is calculated based on a direction displacement angle θ between line segments formed by sequentially connecting the reference points.
前記ガイドローラを前記レール頭部の側面に押付けるための第1のばねと、
前記ターゲットローラを前記レール頭部の側面に押付けるための第2のばねと、を有する
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の建築限界の測定装置。
A first spring for pressing the guide roller against a side surface of the rail head;
The construction limit measuring device according to claim 1, further comprising: a second spring for pressing the target roller against a side surface of the rail head.
前記倣い装置は、前記ターゲットアーム及び前記ガイドアームを一体で摺動させる直交フレームと、前記ターゲットアーム及び前記ガイドアームを一体で回転させる可動フレームと、前記可動フレームとベースがピン及びキャスタで回転自在に接続されたベースフレームと、を有し、
前記直交フレームと前記可動フレームは、スライダーで摺動可能に接続され、
前記ターゲットアームと前記ガイドアームが一体で摺動かつ回転自在に係合される
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の建築限界の測定装置。
The copying apparatus includes: an orthogonal frame that integrally slides the target arm and the guide arm; a movable frame that integrally rotates the target arm and the guide arm; and the movable frame and base that are rotatable by pins and casters. A base frame connected to
The orthogonal frame and the movable frame are slidably connected with a slider,
The construction limit measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the target arm and the guide arm are integrally slidably and rotatably engaged.
前記三次元形状計測装置は、周囲の物体までの距離を計測する3D計測器を含み、
前記情報処理装置は、前記周囲の物体までの距離と前記建築限界との比較結果を出力する
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の鉄道における建築限界の測定装置。
The three-dimensional shape measuring apparatus includes a 3D measuring device that measures a distance to a surrounding object,
The said information processing apparatus outputs the comparison result of the distance to the said surrounding object, and the said building limit, The measuring device of the building limit in the railway in any one of Claims 1 thru | or 5.
前記情報処理装置は、前記軌跡に基づき、通り又は高低を算出する
請求項1記載の鉄道における建築限界の測定装置。
The apparatus for measuring a building limit in a railway according to claim 1, wherein the information processing apparatus calculates a street or a height based on the trajectory.
2本のレールからなる線路上を走行可能な台車に、1本のレール頭部の側面に接触する2個のガイドローラを有するガイドアームと、前記ガイドローラを結ぶ線分の垂直二等分線上で一方の前記レール頭部の側面に接触するターゲットローラと、他方のレール頭部の側面に接触するターゲットローラと、を有するターゲットアームと、前記ターゲットローラ間の距離に応じた測定値を出力する第1の距離センサと、前記倣い装置から2本の前記レール頭部の上面までの距離をそれぞれ測定する第2の距離センサと、を含む倣い装置を回転及び摺動可能に取付け、前記線路上を走行させるステップと、
前記倣い装置に取付けられた三次元形状測定装置に含まれる姿勢情報計測器が、前記線路に対する前記台車又は前記倣い装置の横断勾配角度を測定するステップと、
座標測定装置が、前記三次元形状測定装置に含まれる基準器の座標を連続的かつ離散的に測定することにより軌跡を取得するステップと、
情報処理装置が、前記第1の距離センサ、前記第2のセンサ、前記姿勢情報計測器及び前記座標測定装置から取得された測定値のうち少なくともいずれか1つに基づいて建築限界を算出するステップと、を含む
鉄道における建築限界の測定方法。
On a vertical bisector that connects a guide arm having two guide rollers in contact with the side surface of one rail head and a guide arm that can run on a track composed of two rails, and the guide roller. And a target arm having a target roller in contact with the side surface of one of the rail heads, a target roller in contact with the side surface of the other rail head, and a measurement value corresponding to the distance between the target rollers is output. A copying apparatus including a first distance sensor and a second distance sensor that respectively measures a distance from the copying apparatus to the upper surfaces of the two rail heads is rotatably and slidably mounted on the track. A step of running
An attitude information measuring instrument included in a three-dimensional shape measuring apparatus attached to the copying apparatus measures a transverse gradient angle of the carriage or the copying apparatus with respect to the track; and
A coordinate measuring device acquires a trajectory by continuously and discretely measuring the coordinates of a reference device included in the three-dimensional shape measuring device; and
The information processing device calculates a building limit based on at least one of the measurement values acquired from the first distance sensor, the second sensor, the posture information measuring device, and the coordinate measuring device. And a method for measuring the building limits in railways.
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