JP6468648B2 - Obstacle detection device for railway tracks - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道線路の周辺の構築物等が建築限界を越えた列車運行上の支障物を検出し特定する支障物検出装置に関する。 The present invention relates to an obstacle detection device that detects and identifies an obstacle in train operation in which structures around a railway track exceed a building limit.
「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」において、車両運行の安全を阻害する恐れのある建造物等を設けないこととする範囲を建築限界として規定しているが、昨今鉄道業界において、車体と支障物の接触事例が多数報告されている。鉄道線路の周辺の新規構築物の設計時には建築限界に対する厳格な精査が行われるが、後発的に繰り返される線路緒元(曲線半径など)の僅少変更に伴う周辺既設物への累積的接近が原因の一つにある。このような既設構築物による建築限界を逸脱した支障物は認識し難いにも関わらず、大きな事故につながる危険があり、簡易に特定できる検出手段が望まれる。 The “Ministerial Ordinance for Establishing Technical Standards on Railways” stipulates that the scope of building constructions that may impede the safety of vehicle operation as a building limit. Many cases of obstacle contact have been reported. Strict scrutiny of the building limits is performed when designing new structures around railway tracks, but due to the cumulative approach to the surrounding existing structures due to minor changes in track specifications (curve radius, etc.) that are repeated later There is one. Although it is difficult to recognize obstacles that deviate from the building limits of such existing structures, there is a risk of causing a major accident, and a detection means that can be easily identified is desired.
従来、特許文献1に記載の位置測定車両は、軌道上を走行する車両と、車両に搭載されて対象物の対物位置を測定する対象物位置測定手段と、車両に搭載され該車両の軌道上を移動した走行位置を測定する車両位置測定手段と、対象物の対物位置情報と車両の走行位置情報とを関連付けた対象物所在情報を記録する記録手段とを備え、対象物の対物位置を測定すると共に、車両の走行位置を測定し、これらの情報を関連付けて対象物の所在を示す対象物所在情報を記録することにより、周辺構造物の経年による変位、トンネル内壁面のひび割れ、剥離剥落などの変形を検出するものである。
Conventionally, a position measuring vehicle described in
また、非特許文献1には、鉄道軌道上を走行可能な軌陸兼用車に、進行方向と直交するシート状のレーザ光を放射するレーザユニットと、レーザ光の照射対象物に生じる光切断線を異なる位置から撮像する複数のCCDカメラユニットと、画像解析により軌道間中心点から対象物までの距離を測定し、軌陸兼用車の進行に沿ってレーザ光の切断形状を連続的に取得する画像プロセッサとを搭載した装置が記載されている。
Further, Non-Patent
上記従来の装置のうち前者においては、対象物位置測定手段である走査型レーザ測定距離計が車両の進行方向を軸心として360度正逆転してレーザを走査するため、トロリ線、補助ちょう架線、ちょう架線、ハンガ、ドロッパ、曲線引き金具、振れ止め装置等の架空電車線及びその周辺金具類をも対象物として捉えてしまい、支障物との識別作業を必要とし、現実的には現場での目視確認に頼らざるを得ない。
後者においては、対象物上に現れる光切断線を複数のCCDカメラユニットで捉え、その画像解析を行うため、装置が大掛かりとなり複雑で、装置の小型化、製作コストの低廉化を妨げる。
そこで本発明は、建築限界を逸脱した支障物のみを確実に特定でき、かつ簡易な構成で安価な鉄道線路の支障物検出装置を提供することを目的とする。
In the former of the above conventional devices, the scanning laser measuring distance meter, which is the object position measuring means, scans the laser by rotating forward and backward 360 degrees with the traveling direction of the vehicle as an axis. Also, overhead train lines such as butterfly wires, hangers, droppers, curved fittings, steady rests, etc., and their surrounding metal fittings are also considered as objects, requiring identification work from obstacles, I have to rely on visual confirmation.
In the latter case, the optical cutting lines appearing on the object are captured by a plurality of CCD camera units and the image analysis is performed, so that the apparatus becomes large and complicated, which hinders downsizing of the apparatus and reduction in manufacturing cost.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an obstacle detection device for a railway track that can reliably identify only obstacles that deviate from the building limit and that is inexpensive and has a simple configuration.
本発明の装置は、鉄道線路のレールR,R上を転動自在の車輪2aを備えた台車2に、車軸に連動して基準位置からの位置データを得るロータリーエンコーダ4を設ける。鉄道線路の周辺をレーザ光L1でスキャンしレーザ光L1が照射された対象物O1,O2の距離及び角度を測定する測域センサ3を台車2上に搭載する。ロータリーエンコーダ4による位置データ及びこれに対応する測域センサ3による測定データに基づいて、対象物O1,O2の位置を演算処理し、列車運行の安全を確保する建築限界Bを逸脱する対象物O2を抽出し、この対象物O2の測定データと同時に得られている架空電車線及びその周辺金具類に相当する測定データを除外して列車運行上の支障物O2のみを特定する制御装置5を台車2上に搭載する。
また、制御装置5により特定された支障物O2の建築限界Bからの水平方向及び垂直方向の侵入量を測定するレーザ距離計6を台車2上に搭載する。
The apparatus of the present invention is provided with a
Further, a laser rangefinder 6 for measuring the amount of intrusion in the horizontal direction and the vertical direction from the construction limit B of the obstacle O2 specified by the
本発明においては、レーザ光が照射された対象物から架空電車線及びその周辺金具類を除外するので、列車運行上の支障物のみを特定することができ、対応作業の容易化、効率化、迅速化を図ることができる。また、比較的簡易な構成により小型化でき、安価に提供できるし、運搬、使用等に取り扱い易いという効果を有する。 In the present invention, since the overhead train line and its peripheral metal fittings are excluded from the object irradiated with the laser beam, only obstacles on the train operation can be specified, facilitating and improving the efficiency of the corresponding work, Speed can be achieved. Moreover, it can be reduced in size with a relatively simple configuration, can be provided at low cost, and has the effect of being easy to handle for transportation, use, and the like.
図面を参照して本発明の実施の一形態を説明する。
図1において、支障物検出装置1は、鉄道線路のレールR上を移動可能な手押し式の台車2と、台車2上に固定され、レーザ光Lを照射し走査して、照射対象物の距離及び照射角を測定できる測域センサ3と、基準位置からの距離データを得るために台車2の車軸2aに連動するロータリーエンコーダ4と、台車2上に固定され、照射対象の位置を演算処理等する制御装置5と、制御装置5により特定された建築限界Bを逸脱する対象物の建築限界Bからの水平方向及び垂直方向の侵入量を測定するレーザ距離計6とを具備する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, an
台車2は、レールR上を転動可能な車輪2aを備えている。台車2には、測定開始位置を基準とする測定時点の位置情報を得るために車輪2aの軸に連動するロータリーエンコーダ4を備える。ロータリーエンコーダ4の出力パルスは、台車2に固定された制御装置5によりカウントされ、制御装置5により基準位置からの距離が演算されて、距離データとして取得される。
The
測域センサ3は、進行方向の水平軸を中心に一方向に回転しながら投光するレーザ光L1によりスキャンし、照射された対象物Oからの反射光を受けることによってレーザ光L1の照射対象の相対距離と相対角度をステップ角度ごとに測定するものである。本実施形態の測域センサ3は、レールR,R間を除いた扇状範囲を一定の短時間間隔でスキャンする。この測域センサ3は、台車の前方側部にほぼ垂直に立設された支柱7の上端部に固定され、レールR上に車輪2aを載置した状態でレールR,R間中心に配置される。
The
制御装置5は台車2上に固定された台座2b上に載置されるコンピュータ5aと台座2b内に取り付けられた制御盤5bとで構成される。制御装置5は、ロータリーエンコーダ4及び測域センサ3の動作を制御する制御盤5bを介してコンピュータ5aがこれらの出力を受け、ロータリーエンコーダ4の出力パルスをカウントして測定開始位置を基準とする距離データ及び測域センサ3による測定データを取得する。さらに、コンピュータ5aは、これらのデータを関連づけ、建築限界Bの位置と距離データを比較し演算処理することにより建築限界Bを逸脱する対象物の位置を特定し、かつトロリ線、補助ちょう架線、ちょう架線、ハンガ、ドロッパ、曲線引き金具、振れ止め装置等の架空電車線及びその周辺金具類の位置データを識別することで対象物から除外することにより支障物を判定する検査用プログラムを実行したり、これらのデータを出力したり図示しない記録媒体に記録するなどの制御を行う。
The
レーザ距離計6は台車2上に固定され、対象物にレーザ光L2を照射し反射光を受光することにより対象物の相対距離と相対角度を測定するものであり、対象物に向けてレーザ光L2を照射する回転機構部を備えている。レーザ距離計6は、制御装置5により判定された支障物についてさらに高い精度で相対距離と相対角度を測定する。レーザ距離計6により測定された相対距離と相対角度から制御装置5は軌道中心からの距離と高さを算出し、建築限界Bからの水平方向及び垂直方向の侵入量を詳細に提示する。
The laser distance meter 6 is fixed on the
この支障物検出装置1においては、鉄道線路のレールR,R上の測定開始の基準位置に台車2を載せ置き、図2に示すように、検査を開始すると(ステップS1)、作業者が台車2を押してレールR上を移動させながら、測域センサ3によりレーザ光L1が照射された対象物O1,O2の相対距離とステップ角度を測定していき、測定データを制御装置5が取得する(ステップS2)。同時に、台車2の移動に伴うロータリーエンコーダ4のパルス出力を制御装置5がカウントして、基準位置からの移動距離を演算し、測定位置に関する位置データを取得する(ステップS3)。制御装置5は、対象物O1,O2の測定データを建築限界Bの位置と比較し演算処理することにより建築限界Bを逸脱する対象物O2を検出したら、測定データを位置データに関連づけて、架空電車線及びその周辺金具類のデータを識別し、除外して支障物O2の存在を判定する(ステップS4)。支障物O2が検出されたら、必要に応じてブザーの鳴動等で作業者に台車2の停止を要請する(ステップS5)。作業者は、判定された支障物O2の位置に台車2を戻し(ステップS6)、レーザ距離計6により当該支障物O2にレーザ光L2を照射して相対距離と相対角度を高い精度で測定し(ステップS7)、得られたデータから制御装置5が軌道中心からの距離と高さを算出し(ステップS8)、建築限界Bからの水平方向及び垂直方向の侵入量を詳細にモニタ表示する(ステップS9)。これによって、支障物O2に対する必要な除去範囲が明確になるので、適切に対処できる。一方、建築限界Bを逸脱する対象物O2を検出しなければ(ステップS4)、検査を終了処理し(ステップS10,S11)、あるいは測定作業を継続する(ステップS12)。
In this
図2のステップS4の詳細な内容となる架空電車線及びその周辺金具類に関する測定データの除外処理は、図3に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、処理を開始すると(ステップS20)、測域センサにより建築限界を逸脱した対象物O1,O2を確認したら(ステップS21)、トロリ線の水平方向の位置の角度範囲及び高さ範囲に属するか否かを判定することにより、対象物がトロリ線に該当するか判断し(ステップS22)、トロリ線に該当する対象物を支障物から除外する(ステップS23)。トロリ線に該当しない対象物に対して(ステップS24)、トロリ線の水平方向の位置の角度範囲を超える近傍範囲に属するか否かを判定することにより、対象物がトロリ線以外の架空線等(ちょう架線、ドロッパ、補助ちょう架線、ハンガ)に該当するか判断し(ステップS25)、トロリ線以外の架空線等に該当する対象物を支障物から除外する(ステップS26)。これは、トロリ線以外の架空線等はトロリ線より上方に位置し、トロリ線の外側に位置した場合の架設状態を考慮している。トロリ線以外の架空線等に該当しない対象物に対して(ステップS27)、トロリ線から連続的であり、かつトロリ線より高い位置にある範囲に属するか否かを判定することにより、対象物がトロリ線を支持する曲線引き金具又は振り止め金具に該当するか判断し(ステップS28)、これらの金具に該当する対象物を支障物から除外し(ステップS29)、金具に該当しない対象物を支障物と判断する(ステップS30)。 2 is performed according to the flowchart shown in FIG. 3, which is the detailed contents of step S <b> 4 in FIG. 2. That is, when the process is started (step S20), if the objects O1 and O2 that deviate from the building limit are confirmed by the range sensor (step S21), do they belong to the angle range and the height range of the horizontal position of the trolley line? By determining whether or not the object corresponds to the trolley line (step S22), the object corresponding to the trolley line is excluded from the obstacle (step S23). For an object that does not correspond to the trolley line (step S24), it is determined whether or not the object belongs to the vicinity range that exceeds the angular range of the position of the trolley line in the horizontal direction. It is determined whether it corresponds to (the overhead line, dropper, auxiliary overhead line, hanger) (step S25), and the object corresponding to the overhead line other than the trolley line is excluded from the obstacle (step S26). This considers the installation state when overhead lines other than the trolley line are positioned above the trolley line and positioned outside the trolley line. For an object that does not correspond to an overhead line other than the trolley line (step S27), the object is determined by determining whether or not it belongs to a range that is continuous from the trolley line and is higher than the trolley line. (Step S28), the objects corresponding to these metal fittings are excluded from the obstacles (step S29), and the objects not corresponding to the metal fittings are determined. It is determined as an obstacle (step S30).
1 測定装置
2 台車
2a 車輪
2b 台座
3 測域センサ
4 ロータリーエンコーダ
5 制御装置
5a コンピュータ
5b 制御盤
6 レーザ距離計
7 支柱
R レール
O1 対象物
O2 対象物
DESCRIPTION OF
Claims (2)
基準位置からの位置データを得るために前記台車の車軸に連動するロータリーエンコーダと、
前記台車上に搭載され、鉄道線路の周辺をレーザ光でスキャンしレーザ光が照射された対象物の距離及び角度を測定する測域センサと、
前記ロータリーエンコーダによる位置データ及びこれに対応する前記測域センサによる測定データに基づいて、前記対象物の位置を演算処理し、列車運行の安全を確保する建築限界を逸脱する対象物を抽出し、この対象物の測定データから架空電車線及びその周辺金具類に相当する測定データを除外し、列車運行上の支障物を特定する制御装置とを具備することを特徴とする鉄道線路の支障物検出装置。 A carriage equipped with wheels that can roll on rails of a railway track;
A rotary encoder linked to the axle of the carriage to obtain position data from a reference position;
A range sensor that is mounted on the carriage, scans the periphery of the railway track with laser light, and measures the distance and angle of the object irradiated with the laser light;
Based on the position data by the rotary encoder and the measurement data by the range sensor corresponding thereto, the position of the object is calculated, and the object deviating from the building limit to ensure the safety of train operation is extracted, Obstacle detection on a railway line, characterized by comprising a control device that excludes the measurement data corresponding to the overhead train line and its peripheral brackets from the measurement data of this object and identifies obstacles in train operation apparatus.
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