JP6890728B1 - 鉄道沿線設備計測装置および鉄道沿線設備計測方法 - Google Patents

Abstract

鉄道車両が走行する軌道の位置を示す軌道基準データに基づいて、鉄道沿線を３次元計測して得られた点群データから、軌道基準データに対して規定された範囲にある第１の点群データを抽出し、抽出した第１の点群データで表される鉄道沿線設備を検出する設備検出部（２０）と、軌道基準データで表される軌道基準線において、鉄道沿線設備の位置または指定された規定位置を表す第２の点群データとの距離が最短となる基準線位置を算出する基準線位置算出部（３０）と、基準線位置算出部（３０）で算出された第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離を軌道基準線に沿って算出する距離算出部（４０）と、を備える。

Description

本発明は、鉄道沿線に設置された設備を計測する鉄道沿線設備計測装置および鉄道沿線設備計測方法に関する。

従来、地上子、信号機などの鉄道沿線に設置された設備は、鉄道の安全運行に必要な設備である。また、各設備の位置、各設備間の距離、例えば、地上子と信号機との間の距離などの情報は、鉄道の安全運行に必要不可欠な管理情報である。鉄道会社は、鉄道を安全に運行させるため、地上子、信号機などの鉄道沿線の設備が適切な位置に配置され、設備間の距離を把握することで、列車の運行を適切に制御できるように管理している。特許文献１には、ラインセンサカメラで鉄道沿線設備を撮像し、マッチング処理で設備を検知し、撮像のタイミングを車軸パルスによってコントロールすることで撮像データに対応する位置データを算出し、各設備と各設備が設置された位置とを関連付ける技術が開示されている。

特開２０１６−１３３８５７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、車軸パルスを用いて各設備の位置を算出している。そのため、車輪の摩耗、空転、滑走などの影響によって誤差が発生し、各設備間の距離を正確に表現できない、という問題があった。

また、ラインセンサカメラ１台では撮像範囲が限られる。鉄道沿線上の様々な設備を捉えようとした場合には、複数のラインセンサカメラによって撮像する、または１台のラインセンサカメラであれば撮像方向を変えて複数回同じ場所を走行して撮像することが必要になる。さらに、撮像対象までの距離によってカメラの焦点位置が異なるため、マッチング処理に必要な精度の画像を得ようとすれば、鉄道沿線上の様々な設備をピンボケすることなく撮像する必要がある。そのためには、複数回同じ場所を走行して撮像する、または撮像対象距離ごとにカメラを１台割り当てる必要がある、という問題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鉄道沿線に設置された設備を対象にして距離を計測する精度を向上可能な鉄道沿線設備計測装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の鉄道沿線設備計測装置は、鉄道車両が走行する軌道の位置を示す軌道基準データに基づいて、鉄道沿線を３次元計測して得られた点群データから、軌道基準データに対して規定された範囲にある第１の点群データを抽出し、抽出した第１の点群データで表される鉄道沿線設備を検出する設備検出部と、軌道基準データで表される軌道基準線において、鉄道沿線設備の位置または指定された規定位置を表す第２の点群データとの距離が最短となる基準線位置を算出する基準線位置算出部と、距離算出対象の設備の組み合わせを自動的に特定し、距離算出対象の設備について、基準線位置算出部で算出された第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離を軌道基準線に沿って算出する距離算出部と、を備える。軌道基準データは、軌道を構成する左レールおよび右レールの間の中央位置である軌道中心の位置を示す軌道中心データ、左レールの位置を示す左レールデータ、および右レールの位置を示す右レールデータを含み、基準線位置算出部は、軌道中心データで表される軌道基準線である軌道中心線、左レールデータで表される軌道基準線である左レール線、および右レールデータで表される軌道基準線である右レール線において、第１の基準線位置および第２の基準線位置を算出し、距離算出部は、第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離を、軌道中心線において、第１の基準線位置、軌道中心データ、および第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出し、左レール線において、第１の基準線位置、左レールデータ、および第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出し、右レール線において、第１の基準線位置、右レールデータ、および第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出することを特徴とする。

本発明によれば、鉄道沿線設備計測装置は、鉄道沿線に設置された設備を対象にして距離を計測する精度を向上させることができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置の構成例を示す図 実施の形態１に係るデータ部の点群データ部が記憶している点群データの例を示す図 実施の形態１に係るデータ部の左レールデータ部が記憶している左レールデータの例を示す図 実施の形態１に係るデータ部の右レールデータ部が記憶している右レールデータの例を示す図 実施の形態１に係るデータ部の軌道中心データ部が記憶している軌道中心データの例を示す図 実施の形態１に係るデータ部の左レールデータ部、右レールデータ部、および軌道中心データ部で記憶されている各データの位置関係を示す図 実施の形態１に係る左レールデータ、右レールデータ、および軌道中心データで表される軌道基準線の例を示す図 実施の形態１に係るデータ部の設備データ部が記憶している設備データの例を示す図 実施の形態１に係る設備検出部が点群データ部から地上子を検出する際の点群データの抽出範囲の例を示す図 実施の形態１に係る設備検出部が点群データ部から信号機を検出する際の点群データの抽出範囲の例を示す図 実施の形態１に係る設備検出部が地上子を対象にして抽出した点群データを、左右レールを含む面に投影した例を示す図 実施の形態１に係る設備検出部が信号機を対象にして抽出した点群データを、軌道中心を含む面に投影した例を示す図 実施の形態１に係る距離算出部が設備検出部で検出された鉄道沿線設備と距離算出対象設備との距離を算出する処理のイメージを示す図 実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置の他の構成例を示す図 実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図 実施の形態２に係るデータ部の設備データ部が記憶している設備データの例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る鉄道沿線設備計測装置および鉄道沿線設備計測方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置１の構成例を示す図である。実施の形態１において、鉄道沿線設備計測装置１は、鉄道沿線に設置された設備である鉄道沿線設備について、鉄道沿線設備間の距離を軌道上の基準に沿って測定する装置である。鉄道沿線設備は、例えば、鉄道車両が走行する軌道である左右のレール間に設置された地上子、軌道の脇に設置された信号機などであるが一例であり、これらに限定されない。鉄道沿線設備は、軌道の脇に設置されたキロポストなどであってもよい。軌道上の基準とは、鉄道車両が走行する軌道を構成する左レールおよび右レールの間の中央位置である軌道中心、左レール、および右レールのいずれかまたは全てである。

鉄道沿線設備計測装置１の構成について説明する。鉄道沿線設備計測装置１は、データ部１０と、設備検出部２０と、基準線位置算出部３０と、距離算出部４０と、表示部５０と、操作受付部６０と、を備える。

データ部１０は、点群データ部１１と、左レールデータ部１２と、右レールデータ部１３と、軌道中心データ部１４と、設備データ部１５と、を備える。

点群データ部１１は、レーザスキャナなどを用いて鉄道沿線を３次元計測することによって得られた点群データを記憶している。レーザスキャナは、レーザスキャナを搭載した鉄道車両の一回の走行で、鉄道沿線の様々な設備を３次元計測することができる。図２は、実施の形態１に係るデータ部１０の点群データ部１１が記憶している点群データの例を示す図である。図２に示すように、点群データ部１１に記憶されている各点群データは、（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ，Ｚ_ｎ）、すなわちＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の３軸の情報で表される。なお、ｎは１以上の整数とし、以降についても同様とする。Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標については、例えば、平面直角座標系を用いて、ＸＹ軸を水平面上にとり、Ｚ軸を高さ方向にとることができる。または、任意の点を原点として、例えば、東向き方向をＸ軸方向、北向き方向をＹ軸方向、鉛直上向き方向をＺ軸方向とする座標系でもよい。各点の座標値を示すデータの単位については、メートル（ｍ）などを使用することができるが、これに限定されるものではない。

左レールデータ部１２は、左レールの位置を示す左レールデータを記憶している。左レールの位置とは、例えば、左レールの頭頂部の位置である。図３は、実施の形態１に係るデータ部１０の左レールデータ部１２が記憶している左レールデータの例を示す図である。図３に示すように、左レールデータ部１２に記憶されている各左レールデータは、（Ｘ_Ｌｎ，Ｙ_Ｌｎ，Ｚ_Ｌｎ）、すなわちＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の３軸の情報で表される。

右レールデータ部１３は、右レールの位置を示す右レールデータを記憶している。右レールの位置とは、例えば、右レールの頭頂部の位置である。図４は、実施の形態１に係るデータ部１０の右レールデータ部１３が記憶している右レールデータの例を示す図である。図４に示すように、右レールデータ部１３に記憶されている各右レールデータは、（Ｘ_Ｒｎ，Ｙ_Ｒｎ，Ｚ_Ｒｎ）、すなわちＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の３軸の情報で表される。

軌道中心データ部１４は、軌道を構成する左レールおよび右レールの間の中央位置である軌道中心の位置を示す軌道中心データを記憶している。左レールおよび右レールの間の中央位置とは、例えば、左レールの頭頂部と右レールの頭頂部との間の中心位置である。図５は、実施の形態１に係るデータ部１０の軌道中心データ部１４が記憶している軌道中心データの例を示す図である。図５に示すように、軌道中心データ部１４に記憶されている各軌道中心データは、（Ｘ_Ｃｎ，Ｙ_Ｃｎ，Ｚ_Ｃｎ）、すなわちＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の３軸の情報で表される。図６は、実施の形態１に係るデータ部１０の左レールデータ部１２、右レールデータ部１３、および軌道中心データ部１４で記憶されている各データの位置関係を示す図である。図６に示すように、軌道中心データで示される軌道中心は、左レールデータで示される左レールと右レールデータで示される右レールとの間の中央になる。なお、軌道中心は、左レールデータで示される左レールの内側と右レールデータで示される右レールの内側との間から求めてもよい。

ここで、左レールデータ、右レールデータ、および軌道中心データをまとめて軌道基準データと称する。また、左レールデータで表される線を左レール線と称し、右レールデータで表される線を右レール線と称し、軌道中心データで表される線を軌道中心線と称する。左レール線、右レール線、および軌道中心線をまとめて、または左レール線、右レール線、および軌道中心線の各線のことを軌道基準線と称する。図７は、実施の形態１に係る左レールデータ、右レールデータ、および軌道中心データで表される軌道基準線の例を示す図である。図７に示すように、左レールの位置を示す左レールデータにおいて、位置的に隣り合う各点を接続したものが左レール線となる。同様に、右レールの位置を示す右レールデータにおいて、位置的に隣り合う各点を接続したものが右レール線となる。同様に、軌道中心の位置を示す軌道中心データにおいて、位置的に隣り合う各点を接続したものが軌道中心線となる。

設備データ部１５は、設備検出部２０によって検出された鉄道沿線設備の位置などを示す設備データを記憶している。図８は、実施の形態１に係るデータ部１０の設備データ部１５が記憶している設備データの例を示す図である。設備データ部１５に記憶されている設備データは、後述する設備検出部２０で検出された、地上子、信号機などの鉄道沿線設備の位置についての情報である。図８に示すように、設備データには、各鉄道沿線設備について、鉄道沿線設備を識別するための識別番号であるＩＤ（IDentification）、および設備種別が含まれる。また、図８に示すように、鉄道沿線設備の位置を示す代表位置の点群データは、（Ｘ_Ｓｎ，Ｙ_Ｓｎ，Ｚ_Ｓｎ）、すなわちＸ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の３軸の情報で表される。また、設備データには、後述する基準線位置算出部３０によって算出された鉄道沿線設備の代表位置を表す点群データから軌道基準線に垂線を下したときの軌道基準線上の位置を示す情報が含まれる。鉄道沿線設備を表す代表位置の点群データから軌道基準線に垂線を下した位置とは、軌道基準線において、鉄道沿線設備を表す代表の点群データとの位置が最短になる位置である。図８において、軌道中心線上の位置、左レール線上の位置、および右レール線上の位置が該当する。また、設備データには、各鉄道沿線設備について、後述する距離算出部４０で算出された距離算出対象設備との距離、および距離算出対象設備についての情報が含まれる。図８において、距離算出対象設備ＩＤ、および対象設備との距離が該当する。

なお、鉄道沿線設備計測装置１は、データ部１０については備えず、鉄道沿線設備計測装置１の外部にあるデータ部１０との間で有線通信または無線通信によってデータの読み書きを行うようにしてもよい。

設備検出部２０は、データ部１０の点群データ部１１から、地上子、信号機などの鉄道沿線設備を検出する。具体的には、設備検出部２０は、点群データ部１１から、左右のレールの位置および高さ、または、軌道中心の位置および高さを基準として、基準位置である軌道基準線から一定の範囲の点群データを抽出する。設備検出部２０は、例えば、地上子を検出する場合、点群データ部１１から、左右のレールの間において、左右のレールの高さから一定値低い高さの点群データを抽出する。また、設備検出部２０は、例えば、信号機を検出する場合、点群データ部１１から、右レールの外側または左レールの外側において、レールから一定距離離れた範囲の点群データを抽出する。

図９は、実施の形態１に係る設備検出部２０が点群データ部１１から地上子を検出する際の点群データの抽出範囲の例を示す図である。図９の例では、設備検出部２０は、左レールと右レールとの間において、左レール位置から右レール位置の方向のＬ_ＬＮからＬ_ＬＦの範囲、および左右のレール高さから鉛直方向の下側でＨ_ＵからＨ_Ｄの範囲を、点群データの抽出範囲としている。図１０は、実施の形態１に係る設備検出部２０が点群データ部１１から信号機を検出する際の点群データの抽出範囲の例を示す図である。図１０の例では、設備検出部２０は、左レール位置から外方向のＬ_ＬＮからＬ_ＬＦの範囲、および左右のレール高さから鉛直方向の下側のＨ_Ｄから上側のＨ_Ｕの範囲を、点群データの抽出範囲としている。

なお、点群データ部１１から点群データを抽出する際の基準については、左右のレールまたは軌道中心に限定されない。設備検出部２０は、３次元計測によって点群データを取得したレーザスキャナを搭載した車両の走行時の走行位置の情報がデータ部１０に記憶されている場合、走行位置を基準にして点群データ部１１から点群データを抽出してもよい。３次元計測を行う装置については、レーザスキャナを備えるＭＭＳ（Mobile Mapping System）などであってもよい。

設備検出部２０は、抽出した点群データをクラスタリングによって分類する。設備検出部２０は、例えば、抽出した点群データを、左右レールを含む面、または軌道中心を含む面に投影し、クラスタリングした結果を矩形で囲み、矩形中央位置を算出する。図１１は、実施の形態１に係る設備検出部２０が地上子を対象にして抽出した点群データを、左右レールを含む面に投影した例を示す図である。図１２は、実施の形態１に係る設備検出部２０が信号機を対象にして抽出した点群データを、軌道中心を含む面に投影した例を示す図である。

なお、設備検出部２０は、抽出した点群データの代表位置を特定できればよいので、矩形中央位置でなくでも、矩形頂点位置、矩形端位置などを算出してもよい。設備検出部２０は、投影して矩形化しなくても、クラスタリングした結果の立体形状重心位置を代表位置にしてもよい。設備検出部２０は、算出した代表位置にＩＤを付与して、（Ｘ_Ｓｎ，Ｙ_Ｓｎ，Ｚ_Ｓｎ）として設備データ部１５に記憶させる。また、設備検出部２０は、代表位置とレールとの位置関係、およびクラスタリングによって得られた矩形のサイズに基づいて、検出した鉄道沿線設備の設備種別を判定し、設備データ部１５に記憶させる。設備検出部２０は、例えば、左右レール間にある、縦Ａ±ａ×横Ｂ±ｂのサイズのものは地上子と判定する。また、設備検出部２０は、２本のレールの外方向でレールから距離Ｃ±ｃ内にある、縦Ｄ±ｄ×横Ｅ±ｅのサイズのものは信号機と判定する。

このように、設備検出部２０は、鉄道車両が走行する軌道の位置を示す軌道基準データに基づいて、鉄道沿線を３次元計測して得られた点群データから、軌道基準データで表される軌道基準線に対して規定された範囲にある第１の点群データを抽出する。設備検出部２０は、抽出した第１の点群データで表される形状の位置およびサイズに基づいて、第１の点群データで表される鉄道沿線設備を検出する。

基準線位置算出部３０は、設備検出部２０によって検出された鉄道沿線設備の代表位置から、軌道中心線、左レール線、および右レール線のそれぞれに対して最短距離となる軌道中心線上の位置、左レール線上の位置、および右レール線上の位置を算出する。基準線位置算出部３０は、算出した軌道中心線上の位置、左レール線上の位置、および右レール線上の位置を基準線位置として、鉄道沿線設備の代表位置に対応付けて、設備データ部１５に記憶させる。基準線位置算出部３０は、例えば、左レール線に対して最短距離となる左レール線上の位置を算出する場合、鉄道沿線設備の代表位置から近い２点の左レールデータを算出する。基準線位置算出部３０は、鉄道沿線設備の代表位置から、算出した２点の左レールを接続する直線に垂線をおろしたときの交点を、最短距離となる位置として求める。基準線位置算出部３０は、右レール線に対して最短距離となる右レール線上の位置を算出する場合、および軌道中心線に対して最短距離となる軌道中心線上の位置を算出する場合も同様の方法によって求めることができる。

このように、基準線位置算出部３０は、軌道基準データで表される軌道基準線において、鉄道沿線設備の位置を表す代表位置である第２の点群データとの距離が最短となる基準線位置を算出する。実施の形態１において、基準線位置算出部３０は、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備である第１の鉄道沿線設備について第１の基準線位置を算出し、距離算出対象設備であって、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備である第２の鉄道沿線設備について第２の基準線位置を算出する。第１の鉄道沿線設備が地上子、第２の鉄道沿線設備が信号機の場合、基準線位置算出部３０は、軌道基準線において、地上子との距離が最短となる第１の基準線位置を算出し、信号機との距離が最短となる第２の基準線位置を算出する。基準線位置算出部３０は、軌道中心データで表される軌道基準線である軌道中心線、左レールデータで表される軌道基準線である左レール線、および右レールデータで表される軌道基準線である右レール線において、第１の基準線位置および第２の基準線位置を算出することができる。

距離算出部４０は、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備に対して、距離算出対象設備を特定する。距離算出部４０は、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と、距離算出対象設備との間の距離を、軌道基準線、すなわち軌道中心線、左レール線、および右レール線のそれぞれに沿った距離として算出する。軌道基準線に沿った距離とは、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と最短距離となる軌道基準線上の位置と、距離算出対象設備と最短距離となる軌道基準線上の位置との間に存在する各点間の距離の和を意味している。

図１３は、実施の形態１に係る距離算出部４０が設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と距離算出対象設備との距離を算出する処理のイメージを示す図である。図１３は、一例として、軌道基準線が左レール線の場合を示している。図１３では、検出された鉄道沿線設備の代表位置をＸ１とし、左レール線上において代表位置Ｘ１との最短距離となる基準線位置をＹ１とし、距離算出対象設備の代表位置をＸ２とし、左レール線上において代表位置Ｘ２との最短距離となる基準線位置をＹ２としている。距離算出部４０は、基準線位置Ｙ１と基準線位置Ｙ２方向の左レールデータＲ１との距離ｄｓ、左レールデータＲ１と左レールデータＲ２との距離ｄ１、左レールデータＲ２と左レールデータＲ３との距離ｄ２、および左レールデータＲ３と左レールデータＲ４との距離ｄ３を算出する。また、距離算出部４０は、左レールデータＲ４と左レールデータＲ５との距離ｄ４、左レールデータＲ５と左レールデータＲ６との距離ｄ５、左レールデータＲ６と左レールデータＲ７との距離ｄ６、および左レールデータＲ７と基準線位置Ｙ２との距離ｄｅを算出する。距離算出部４０は、算出した各距離を加算して、すなわち、距離ｄｓ＋距離ｄ１＋距離ｄ２＋距離ｄ３＋距離ｄ４＋距離ｄ５＋距離ｄ６＋距離ｄｅによって、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と距離算出対象設備との距離を、軌道基準線、ここでは左レール線に沿った距離として算出することができる。

このように、距離算出部４０は、基準線位置算出部３０で算出された第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離を軌道基準線に沿って算出する。実施の形態１において、距離算出部４０は、第１の鉄道沿線設備に対する第１の基準線位置と、距離算出対象設備であって第２の鉄道沿線設備に対する第２の基準線位置との距離を軌道基準線に沿って算出する。第１の鉄道沿線設備が地上子、第２の鉄道沿線設備が信号機の場合、距離算出部４０は、第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離として、地上子と信号機との距離を軌道基準線に沿って算出する。距離算出部４０は、第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離を、軌道中心線、左レール線、および右レール線に沿って算出することができる。距離算出部４０は、算出した設備間の距離を、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備の代表位置に対応付けて、設備データ部１５に記憶させる。

表示部５０は、データ部１０に記憶されている各データ、設備検出部２０で検出された設備、設備の種別、距離算出対象の設備、軌道基準線に沿った設備間の距離などを、レポート、平面図、点群データを３次元表示した画面との重畳表示などによって表示する。なお、表示部５０は、図示しないディスプレイ部にデータ部１０に記憶されている各データなどを表示する表示制御部のみを備え、ディスプレイ部については鉄道沿線設備計測装置１に外付けで接続される外部のディスプレイ部などを用いる形態でもよい。

操作受付部６０は、ユーザからの操作を受け付ける。例えば、操作受付部６０は、ユーザから、検出された設備に対する距離算出対象の設備の情報を受け付け、データ部１０の設備データ部１５に記憶させる。操作受付部６０は、ユーザから、検出された設備の種別を受け付け、データ部１０の設備データ部１５に記憶させてもよい。操作受付部６０は、ユーザから、検出した設備に対するコメントなど、設備についての属性情報を受け付け、データ部１０の設備データ部１５に関連付けて記憶させてもよい。

本実施の形態では、距離算出部４０が設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と距離算出対象設備との距離を算出する際の距離算出対象の設備について、前述のように、操作受付部６０からユーザが指定してもよいし、距離算出部４０が距離算出対象の設備を決定してもよい。例えば、軌道中心データ、左レールデータ、および右レールデータに対して、あらかじめ上り方向または下り方向に昇順の順番をつけておく。距離算出部４０は、例えば、「地上子と、地上子から上り昇順に一番近い信号機との距離を算出する」という指示が与えられている場合、設備データ部１５を検索して距離算出対象の設備を選択して、設備検出部２０で検出された設備と距離算出対象の設備との距離を自動的に算出してもよい。すなわち、距離算出部４０は、距離算出対象の設備、すなわち地上子と信号機との組み合わせを自動的に特定してもよい。

鉄道沿線設備計測装置１の動作を、フローチャートを用いて説明する。図１４は、実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置１の動作を示すフローチャートである。データ部１０は、前述のレーザスキャナなどで３次元計測された点群データを取得し、点群データから左レールデータ、右レールデータ、および軌道中心データである軌道基準データを取得する（ステップＳ１）。設備検出部２０は、点群データ部１１から、軌道基準データに基づいて、軌道基準データで表される軌道基準線から一定範囲の点群データを抽出する（ステップＳ２）。設備検出部２０は、抽出した点群データをクラスタリングした結果から鉄道沿線設備を検出し、検出した鉄道沿線設備の種別を判定する（ステップＳ３）。基準線位置算出部３０は、軌道基準線において、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と最短距離となる基準線位置を算出する（ステップＳ４）。距離算出部４０は、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と距離を測定する対象の距離算出対象設備を特定する（ステップＳ５）。距離算出部４０は、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と距離算出対象設備との距離、すなわち設備間の距離を軌道基準線に沿って算出する（ステップＳ６）。距離算出部４０は、算出した設備間の距離を設備データ部１５に記憶させる。表示部５０は、距離算出部４０で算出された、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と距離算出対象設備との設備間距離を表示する（ステップＳ７）。

なお、鉄道沿線設備計測装置１では、距離算出部４０は、基準線位置算出部３０で算出された基準線位置のデータを、基準線位置算出部３０から直接取得せず、データ部１０の設備データ部１５から読み出すようにしてもよい。図１５は、実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置１の他の構成例を示す図である。図１５では、距離算出部４０は、基準線位置算出部３０で算出された基準線位置のデータを、データ部１０の設備データ部１５から読み出す。この場合においても、距離算出部４０は、前述と同様の動作を行うことが可能である。また、距離算出部４０は、データ部１０の設備データ部１５に記憶されているデータを用いることで、過去に算出されていない設備の組み合わせについて、設備間の距離を算出することも可能である。

つづいて、鉄道沿線設備計測装置１のハードウェア構成について説明する。鉄道沿線設備計測装置１において、データ部１０は、メモリである。表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのモニタである。操作受付部６０は、キーボードなどの入力インタフェースである。設備検出部２０、基準線位置算出部３０、および距離算出部４０は処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

図１６は、実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置１が備える処理回路９０をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図である。図１６に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、鉄道沿線設備計測装置１の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能を鉄道沿線設備計測装置１に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。

ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

図１７は、実施の形態１に係る鉄道沿線設備計測装置１が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図である。図１７に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、鉄道沿線設備計測装置１において、設備検出部２０は、レーザスキャナなどで鉄道沿線を３次元計測することによって得られた点群データを記憶する点群データ部１１から、軌道基準線に対して一定範囲にある点群データを抽出して地上子、信号機などの鉄道沿線設備を検出する。基準線位置算出部３０は、軌道中心線などの軌道基準線において、検出された設備の位置と最短距離となる位置を算出する。距離算出部４０は、基準線位置算出部３０で算出された最短距離となる位置を用いて、設備間の距離を軌道基準線に沿って算出することとした。これにより、鉄道沿線設備計測装置１は、鉄道沿線にある様々な設備を対象として、設備間の距離を、軌道上の基準である軌道基準線に対する距離で正確に算出することができる。鉄道沿線設備計測装置１は、鉄道沿線に設置された設備を対象にして距離を計測する精度を向上させることができる。

また、鉄道沿線設備計測装置１において、距離算出部４０は、設備間の距離を、軌道上の基準である軌道基準線として、軌道中心線、左レール線、および右レール線に沿って算出する。表示部５０は、軌道中心線、左レール線、および右レール線の各線に沿って算出された距離を併せて表示してもよい。これにより、鉄道沿線設備計測装置１は、カーブによる左右レールの距離差を表現でき、各設備間の距離を詳細に算出し、把握することが可能になる。

実施の形態２．
実施の形態１では、鉄道沿線設備計測装置１は、検出した設備間の距離を軌道基準線に沿って算出していた。実施の形態２では、鉄道沿線設備計測装置１が、検出した設備と指定された規定位置との距離を軌道基準線に沿って算出する場合について説明する。

実施の形態２において、鉄道沿線設備計測装置１の構成は、図１または図１５に示す実施の形態１のときの構成と同様である。実施の形態２において、鉄道沿線設備計測装置１の操作受付部６０は、ユーザから、設備検出部２０で検出された設備に対して距離算出対象となる規定位置の指定を受け付ける。規定位置については、点群データ部１１に記憶されている点群データで示される位置であってもよいし、点群データ部１１に記憶されている点群データで示される位置とは異なる位置であってもよい。また、ユーザは、規定位置として、設備検出部２０で検出され、設備データ部１５に記憶されている鉄道沿線設備を指定してもよい。

図１８は、実施の形態２に係るデータ部１０の設備データ部１５が記憶している設備データの例を示す図である。図１８に示す設備データは、図８に示す実施の形態１のときの設備データに対して、ユーザが指定した規定位置についてのデータを追加したものである。図１８に示すように、ＩＤ「Ｓ００９」として規定位置のデータが追加されている。規定位置についても、設備検出部２０で検出された設備の代表位置と同様、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の３軸の情報で表される。規定位置に対する軌道基準線上の位置については、実施の形態１において設備検出部２０で検出された設備の代表位置と同様、基準線位置算出部３０が算出する。ここで、図１８の例では、ユーザは、操作受付部６０を介して、データ部１０の設備データ部１５に対して、ＩＤ「Ｓ００２」の地上子に対して、距離算出対象設備ＩＤとして、規定位置のＩＤ「Ｓ００９」を指定する。この場合、基準線位置算出部３０は、軌道基準データで表される軌道基準線において、指定された規定位置を表す第２の点群データとの距離が最短となる基準線位置を算出する。実施の形態２において、基準線位置算出部３０は、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備について第１の基準線位置を算出し、規定位置について第２の基準線位置を算出する。

距離算出部４０は、ＩＤ「Ｓ００２」の地上子について、距離算出対象設備としてＩＤ「Ｓ００９」の規定位置との距離を軌道基準線に沿って算出する。距離算出部４０は、図１３に示すＸ２の位置が規定位置に置き換わるだけで、距離の算出方法自体は実施の形態１と同様の方法によって行うことができる。距離算出部４０は、実施の形態１のときと同様、軌道基準線として、軌道中心線、左レール線、および右レール線の各線に沿って、ＩＤ「Ｓ００２」の地上子とＩＤ「Ｓ００９」の規定位置との距離を算出することができる。実施の形態２において、距離算出部４０は、鉄道沿線設備に対する第１の基準線位置と規定位置に対する第２の基準線位置との距離を軌道基準線に沿って算出する。

表示部５０は、ユーザが規定位置を指定できるように、データ部１０の点群データ部１１に記憶されている点群データを用いて鉄道沿線の状態を表示するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、鉄道沿線設備計測装置１は、設備検出部２０で検出された鉄道沿線設備と、ユーザによって指定された規定位置との距離についても、軌道基準線に沿って算出することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 鉄道沿線設備計測装置、１０ データ部、１１ 点群データ部、１２ 左レールデータ部、１３ 右レールデータ部、１４ 軌道中心データ部、１５ 設備データ部、２０ 設備検出部、３０ 基準線位置算出部、４０ 距離算出部、５０ 表示部、６０ 操作受付部。

Claims (10)

1. 鉄道車両が走行する軌道の位置を示す軌道基準データに基づいて、鉄道沿線を３次元計測して得られた点群データから、前記軌道基準データに対して規定された範囲にある第１の点群データを抽出し、抽出した前記第１の点群データで表される鉄道沿線設備を検出する設備検出部と、
   前記軌道基準データで表される軌道基準線において、前記鉄道沿線設備の位置または指定された規定位置を表す第２の点群データとの距離が最短となる基準線位置を算出する基準線位置算出部と、
   距離算出対象の設備の組み合わせを自動的に特定し、前記距離算出対象の設備について、前記基準線位置算出部で算出された第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離を前記軌道基準線に沿って算出する距離算出部と、
   を備え、
   前記軌道基準データは、前記軌道を構成する左レールおよび右レールの間の中央位置である軌道中心の位置を示す軌道中心データ、前記左レールの位置を示す左レールデータ、および前記右レールの位置を示す右レールデータを含み、
   前記基準線位置算出部は、前記軌道中心データで表される前記軌道基準線である軌道中心線、前記左レールデータで表される前記軌道基準線である左レール線、および前記右レールデータで表される前記軌道基準線である右レール線において、前記第１の基準線位置および前記第２の基準線位置を算出し、
   前記距離算出部は、前記第１の基準線位置と前記第２の基準線位置との距離を、
   前記軌道中心線において、前記第１の基準線位置、前記軌道中心データ、および前記第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出し、
   前記左レール線において、前記第１の基準線位置、前記左レールデータ、および前記第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出し、
   前記右レール線において、前記第１の基準線位置、前記右レールデータ、および前記第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出する、
   ことを特徴とする鉄道沿線設備計測装置。
2. 前記基準線位置算出部は、前記設備検出部で検出された前記鉄道沿線設備である第１の鉄道沿線設備について前記第１の基準線位置を算出し、前記設備検出部で検出された前記鉄道沿線設備である第２の鉄道沿線設備について前記第２の基準線位置を算出し、
   前記距離算出部は、前記第１の鉄道沿線設備に対する前記第１の基準線位置と前記第２の鉄道沿線設備に対する前記第２の基準線位置との距離を前記軌道基準線に沿って算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道沿線設備計測装置。
3. 前記設備検出部は、前記鉄道沿線設備として地上子および信号機を検出し、
   前記基準線位置算出部は、前記軌道基準線において、前記地上子との距離が最短となる前記第１の基準線位置を算出し、前記信号機との距離が最短となる前記第２の基準線位置を算出し、
   前記距離算出部は、前記第１の基準線位置と前記第２の基準線位置との距離として、前記地上子と前記信号機との距離を前記軌道基準線に沿って算出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道沿線設備計測装置。
4. 前記基準線位置算出部は、前記設備検出部で検出された前記鉄道沿線設備について前記第１の基準線位置を算出し、前記規定位置について前記第２の基準線位置を算出し、
   前記距離算出部は、前記鉄道沿線設備に対する前記第１の基準線位置と前記規定位置に対する前記第２の基準線位置との距離を前記軌道基準線に沿って算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道沿線設備計測装置。
5. ユーザから前記規定位置の指定を受け付ける操作受付部、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の鉄道沿線設備計測装置。
6. 前記点群データ、前記軌道基準データ、および前記基準線位置算出部で算出された前記基準線位置を記憶するデータ部、
   を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の鉄道沿線設備計測装置。
7. 設備検出部が、鉄道車両が走行する軌道の位置を示す軌道基準データに基づいて、鉄道沿線を３次元計測して得られた点群データから、前記軌道基準データに対して規定された範囲にある第１の点群データを抽出し、抽出した前記第１の点群データで表される鉄道沿線設備を検出する第１のステップと、
   基準線位置算出部が、前記軌道基準データで表される軌道基準線において、前記鉄道沿線設備の位置または指定された規定位置を表す第２の点群データとの距離が最短となる基準線位置を算出する第２のステップと、
   距離算出部が、距離算出対象の設備の組み合わせを自動的に特定し、前記距離算出対象の設備について、前記基準線位置算出部で算出された第１の基準線位置と第２の基準線位置との距離を前記軌道基準線に沿って算出する第３のステップと、
   を含み、
   前記軌道基準データは、前記軌道を構成する左レールおよび右レールの間の中央位置である軌道中心の位置を示す軌道中心データ、前記左レールの位置を示す左レールデータ、および前記右レールの位置を示す右レールデータを含み、
   前記第２のステップにおいて、前記基準線位置算出部は、前記軌道中心データで表される前記軌道基準線である軌道中心線、前記左レールデータで表される前記軌道基準線である左レール線、および前記右レールデータで表される前記軌道基準線である右レール線において、前記第１の基準線位置および前記第２の基準線位置を算出し、
   前記第３のステップにおいて、前記距離算出部は、前記第１の基準線位置と前記第２の基準線位置との距離を、
   前記軌道中心線において、前記第１の基準線位置、前記軌道中心データ、および前記第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出し、
   前記左レール線において、前記第１の基準線位置、前記左レールデータ、および前記第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出し、
   前記右レール線において、前記第１の基準線位置、前記右レールデータ、および前記第２の基準線位置によって得られる区間の各距離を加算して算出する、
   ことを特徴とする鉄道沿線設備計測方法。
8. 前記第２のステップにおいて、前記基準線位置算出部は、前記設備検出部で検出された前記鉄道沿線設備である第１の鉄道沿線設備について前記第１の基準線位置を算出し、前記設備検出部で検出された前記鉄道沿線設備である第２の鉄道沿線設備について前記第２の基準線位置を算出し、
   前記第３のステップにおいて、前記距離算出部は、前記第１の鉄道沿線設備に対する前記第１の基準線位置と前記第２の鉄道沿線設備に対する前記第２の基準線位置との距離を前記軌道基準線に沿って算出する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の鉄道沿線設備計測方法。
9. 前記第１のステップにおいて、前記設備検出部は、前記鉄道沿線設備として地上子および信号機を検出し、
   前記第２のステップにおいて、前記基準線位置算出部は、前記軌道基準線において、前記地上子との距離が最短となる前記第１の基準線位置を算出し、前記信号機との距離が最短となる前記第２の基準線位置を算出し、
   前記第３のステップにおいて、前記距離算出部は、前記第１の基準線位置と前記第２の基準線位置との距離として、前記地上子と前記信号機との距離を前記軌道基準線に沿って算出する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の鉄道沿線設備計測方法。
10. 前記第２のステップにおいて、前記基準線位置算出部は、前記設備検出部で検出された前記鉄道沿線設備について前記第１の基準線位置を算出し、前記規定位置について前記第２の基準線位置を算出し、
    前記第３のステップにおいて、前記距離算出部は、前記鉄道沿線設備に対する前記第１の基準線位置と前記規定位置に対する前記第２の基準線位置との距離を前記軌道基準線に沿って算出する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の鉄道沿線設備計測方法。

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