JPH02232402A - レールのひずみと摩滅を無接触に測定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は少なくとも１本の、特に軌道の２本のレールの
ひずみとＷｌ減を無接触に測定する方法及び装宜に関す
るものである。

〔従来の技術と問題点〕

レールの摩滅しやすい部分は、レールの頭部、特に上面
と内面、即ち、レールヘッドの軌道車に面した側（走行
稜）である．レールの状態はＦ部稜と走行稜の横断面形
状及びレールヘッドの高さによって識別できる． レール摩滅とひずみを測定するには、これまで機械的走
査システムが使用されている．この種の走査システムは
、一方では、レールの状態の比較的悪い再現しかできず
、他方では通常静止状態においてのみａ能を果たすこと
ができるにすぎない．よって、ある距離を評価するため
には代表的な測定箇所が多数必要であって、時間と費用
の浪費をまぬがれない． （発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、レールのひずみと摩滅を無接触に測定
するための方法と装置において、高い精度で且つ迅速に
測定を行うこきができる、前記方法及び装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段及び効果〕この課題は方法
においては次の過程によって解決される．即ちライトス
ポットを発生させてレールヘッドを照射し、所定の測定
区間に沿ってライトスポットを移動させ、測定区間に沿
ってライトスポットをビデオ技術により走査し、走査信
号を所定の特性曲線と比較する． この構成により、移動する軌道車によってレールの状態
を測定することが可能となり、時間と費用とが相当節約
される．更に本発明の方法により、点検すべきレールの
全表面が検査されるから、従来の方法では、ともすると
見過ごされがちだった欠陥もつきとめるこができる。従
って本発明の方法は路線の安全性を高める。

この方法の有利な構成ではレールの上面及び、レールの
軌道車に面したレールの内ヘリのレールヘッドが、走行
方向に対して横に発する光帯で露光されるのが特徴であ
る．このように装備された光帯は、特別効果的かつ良好
な検査ができるように点検すべきレールの表面相を再現
する長所がある． 本発明による方法の他の有利な構成によれば、光帯の位
置をレールの特定の断面又はレールの標準面に対応させ
ることが可能である． 更に本発明による方法の別な構成では、光帯のビデオ技
術的走査は軌道車に（位置）固定されたカメラによって
行われる．光帯発生装置は同様に軌道車に位置固定され
、光帯の移動は測定区間に沿って軌道車の移動により行
われる．従って本発明による測定方法は、特殊な軌道車
によらず、普通の軌道車によって実施できる長所がある
．本発明による方法の別の有利な構成では、ビデオカメ
ラの設置に基く光帯のビデオ技術的走査中のミスを避け
るために、ビデオカメラを介して把握された、レールの
上面もし《は内面の変形した、つまりゆがんだ横断面形
状の実態が計算によって査定される．このようにして、
光帯によって表わされる横断面形状の、ビデオカメラの
配置に伴なうゆがみを回避することができる， この方法の、他の存利な構成によれば、横断面の実際の
形状が、軌道車の移動によって生ずるビデオカメラの高
度及び側方の位置変化を考慮して検出され、かつ計算に
よって査定されることによって、弾性運動の際に、即ち
軌道車の位置が鉛直方向に変化する際に生ずる測定誤差
が調整されるという利点がある．ビデオカメラの高度位
置変化は、位置固定してビデオカメラと接続した定点の
、レールに対する距離、有利にはレールの上面に対する
距離を走査する装置によって確認可能である．この付加
的な量は実際の横断面形状を計算によって査定する際に
考慮することができる．実施例の他の有利な構成では、
高度位置はビデオカメラ自体によって変えることができ
るという利点がある． 他の合目的な方法では、レールに対するビデオカメラの
水平位置の変化は、同じく視野内でビデオカメラ自体に
よって決められる． 本発明の原理は、軌道を形成している２本のレールの軌
幅測定用にも効果的に応用される．対称的に設けられた
２台のビデオカメラによって、両方のレール表面の同じ
視野が二つ作られ、かつレールヘッドの夫々の内ヘリか
ら、これに付属する視野に平行な視野端に至るまでの光
帯の間隔Ｓ】、Ｓ２の変化が確認されることによって、
軌道の軌幅が簡単に早く点検できる． 軌幅の測定は、本発明による方法の別の有利な構成に従
って２台のビデオカメラの視野の内端の距離が一定に保
たれる場合は特に簡単に行うことができる． 本発明による方法を実施するための有利な装置は、少な
くとも軌道の１本のレールの１７−ルヘッドに光帯とし
て光を照射するための、軌道車に固定連結された少なく
とも１個の照射ユニットと、軌道車に固定連結され、軌
道にそって光帯を可視走査するためのビデオカメラと、
ビデオカメラによって検出された可視信号を測定するた
めの手段とを有することを特徴としている．この装置は
、レール表面の状態を連続的に測定可能であり、軌道車
と連結するだけでよいという長所がある．ビデオカメラ
によって検出された可視信号を判定するための装置は、
可視信号を距離にしたがって関係づけるためのデジタル
式測距器と、距離に依存して記録された可視信号を蓄積
するための記憶装置と、計算機及びレール固有の情報を
処理するための判定ユニットとを有する． 測定精度を向上させるため、即ち外乱の影響を防止する
ために、本発明による装置の有利な構成では、レール上
面用のビデオカメラの水平位置の変化を測定するための
手段が設けられていることが特徴となっている．その測
定値は、記録した可視信号を評価する際に基準になる．
これによって、軌道車の弾性運動による影響を回避する
ことができる．他の実施例による構成は、水平位置の変
化をビデオカメラ自体によって確認可能であるという利
点を有する． ビデオカメラ自体によって高度位置の変化を確認する代
わりに、電気的又は光学的距離センサーを使用すること
ができる． 本発明の他の有利な構成によれば、高度位置の測定の代
わりに、またはこれに加えて、軌道車の運動に起因する
ビデオカメラの横揺れも検出される． 他の有利な構成は、レールの軌幅を測定するための装置
に関するものである．この装置の効果は軌道測定を、二
つの付属ビデオカメラの視野を介して無接触で行なえる
ことである． 他の有利な構成によれば、二つのビデオカメラの視野の
内へり間隔が一定であれば、二つの視野を非常に簡単に
評価することができる．〔実施例〕 次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する． 本発明による装置を、第１図に示された軌道車ｌに基づ
いて詳細に説明する．この装置は軌道車ｌと固定連結さ
れた照射ユニット４を有する．照射ユニット４は、レー
ル２の表面に対してほぼ垂直に投光され、コントラスト
の強い光ＩＦ５となる光線を生ずる．この光帯５はレー
ルヘッドの上面にも、「走行稜」とも呼ばれる、レール
ヘッドの内ヘリにも照射される．光帯５は更に軌道車１
の走行方向に対して、即ちレールの延在方向に対して横
方向にも延びている． 軌道車１は、軌道車に固定連結されたビデオカメラ６を
有する．ビデオカメラの視野又は光軸は、光帯５が存在
するレールの表面領域に向けられている．符号７はデジ
タル式測距器を示す．これは、すでに測定された距離を
記録する．その数値は、画像・距離信号形成のために、
ビデオカメラの走査値に関係づけられる． 測定が終わると、記録された情報は、計算ａ９に接続さ
れた判定ユニットに供給され処理される．ビデオカメラ
６は様々に配置可能であるから、ビデオカメラ６によっ
て走査された光帯の形状、即ちレール横断面の形状は、
実際の横断面に比し変形した、つまり、ゆがんだ形状と
なることがある．その場合レール横断面の実際の形状は
計算機９によって算出することができる．走行面の進行
した摩滅もしくはひずみの確認は、検出画像・距離信号
を、所定の横断面形状特性曲線と比較することによって
判定ユニッ｝１０内で行なわれる。

ビデオカメラ６の位置は、軌道車１の弾性運動によって
変化するが、それと同時にビデオカメラの光軸及び車の
位置も変化する．これらの変化を把握するために、可視
レーザー光線としての光学的補助信号１１が用いられる
．このレーザー光線は、軌道車ｌに位置を固定した光源
１２からレールヘッドの上面に向けられる。こうするこ
とによって、基準高Ｈが確定される． 基準高い、つまり図において矢印で示した距離Ｈ、即ち
、光源１２からレール３の上面に向けられたレーザー光
線１ｌの長さの変化に基づいて、レール３の上面に対す
る、ビデオカメラ６の高度位１の変化が確認される．値
Ｈの変化の確認は、第２図によれば、ビデオカメラ６の
視野内で、ビデオカメラ６自身によって行なわれる．こ
のようにして検出された高さ距離■１はレールの上面３
の実際の横断面を計算によって確定するために用いられ
る． 第２図は更に、レールに対する轄道車の位置の横へのず
れを検出できることをも示している．なぜなら軌道車１
の横揺れも、ビデオカメラ６によって把握されるレール
の横断面のひずみをひき起こすからである．この目的の
ためにビデオカメラ６の視野ｌ３は基準点として選択さ
れる．ビデオカメラ６と光帯５との間の距離は一定であ
るから、基準値としてはレールの走行稜つまり内へりｌ
５と、内へりに平行した視野へりに当たる光帯５との距
離を位置信号として用いることが可能である．この距離
は第２図においてＳで表示されている．このようにして
、側方の位置変化はビデオカメラ６の画像を介して走行
面の実際の横断面を確定する基準となる． 第３図は２本のレール３から成る軌道の軌幅を測定する
ための構成を示す図である．この装置は各レール３に対
して対称的に設けられた２台のビデオカメラ６を有する
．これは各レール３ごとに、それぞれ視野１３、ｌ４を
形成するためである．第１図に示された照射ユニットに
相当する、各照射ユニット４によって各レールの上面３
の両方の視野１３、ｌ４の範囲内に、コントラストの強
い光帯５’，５’が作られる．２つの光帯５′、５′を
作るための照射ユニット４及び２台のビデオカメラは軌
道車に固定連結されているから、一方では、２台のビデ
オカメラ６の視野ｌ３、１４の両方の内ヘリの間隔を一
定（その値はＫ）と見なすことができ、他方では各レー
ル３に関係づけられた視野の内ヘリと各レール３の内へ
り１５に当たる光帯５′、５″との距離Ｓｌ，Ｓ２を軌
幅の変化を検出するために用いることができる。軌道の
軌幅Ｗは、 Ｗ＝Ｓ　ｌ　＋３　２　＋Ｋ の弐を用いて算出することができる。

次に本発明の実施態様を列記しておく．（１）　　レー
ルヘッドが、レール（２）の上面（３）及びレールヘッ
ドの軌道車に面したへり（１５）において、走行方向に
対して横に延びる光帯（５｝で照射されることを特徴と
する請求項１に記載の方法， （２）光帯の位置がレール（２）の所定の断面又はレー
ル（２）の標準面に対応していることを特徴とする請求
項ｌ又は上記第１項に記載の方法．（３）光帯（５）の
ビデオ技術による走査が軌道車に位置固定されたビデオ
カメラ（６）によって行われ、光帯（５）発生装置は軌
道車（１）に位ｒＩ！固定され、光帯（５）の移動は測
定区間に沿って軌道車（１）の移動により行なわれるこ
とを特徴とする、請求項１または上記第１項または第２
項に記載の方法． （４）　　ビデオカメラ（６）によって検出された光帯
の画像を、測定区間を通過する際にデジタル式測距器（
７）の距離信号に関係づけ、この画像・距離信号を記憶
装置（８）に蓄積し、記憶装置に供給された画像・距離
信号を、計算機（９）に接続された判定ユニット（１０
）を用いてレール固有の且つ軌道に依存した情報に処理
することを特徴とする請求項Ｉまたは上記第１項から第
３項までのいずれか一つに記載の方法． （５）　　ビデオカメラ（６）を介して検出されたレー
ルの上面（３）もしくは内面の変形した横断面の形状の
実際の横断面が検出されることを特徴とする請求項１ま
たは上記第１項から第４項までのいずれか一つに記載の
方法． （６）実際の横断面形状が、軌道車の運動に起因するビ
デオカメラ（６）の高度及び測方の位１変化を考慮する
ことにより検知され、算出されることを特徴とする、請
求項ｌまたは上記第１項から第５項までのいずれか一つ
に記載の方法．（７）　　ビデオカメラ（６）の高度位
置の変化は、レール、特にレールの上面（３）と、ビデ
オカメラ（６）に位置固定された定点との距離を走査す
る装置によって検出され、実際の横断面形状が算出され
る際に考慮されることを特徴とする、上記第６項に記載
の方法． （８）　　ビデオカメラ（６）の高度変化は、軌道車（
１）に位置固定された光ａ（１２）からの光線、特にレ
ーザー光線から発する光学的補助信号（１１）の、基線
から頂上までの距離の変化を、ビデオカメラの視野範囲
内において測定することによりビデオカメラ（６）自体
を用いて検出され、かつレールの実際の横断面を算出す
る際に考慮されることを特徴とする、上記第７項に記載
の方法．（９）点検されるレール（２）に対する、ビデ
オカメラ（６）の水平位置の変化は、ビデオカメラ（６
）に位置固定された定点と、レール、特にレール（２）
の側面との距離を測定する装置によって検出され、かつ
実際の横断面形状を算出する際に考慮されることを特徴
とする、上記第６項から第８項までのいずれか一つに記
載の方法．００　　点検されるレールに対するビデオカ
メラ（６）の水平位置の変化は、レールヘッドの内へり
（１５）に当たる光帯（５）とこれに平行な視野ヘリと
の距離の変化をビデオカメラ（６）の視野の範囲内で測
定することにより、ビデオカメラ（６）自体によって検
出され、がっレールの実際の横断面を計算によって検出
する際に考慮されることを特徴とする、上記第９項に記
載の方法。

０１）対称的に設けられた２台のビデオカメラ（６）に
よって、線路を形成する２本のし・−ルの軌幅測定のた
めに、２本のレール表面の同一の視野（１３、１４）が
二つ作られ、レールへ，ド（１５）の夫々の内ヘリから
、この内へりに平行な各視野の視野ヘリまでの光帯（５
）の距Ｎ（Ｓ１、Ｓ２）の変化が検出されることを特徴
とする、請求項ｌまたは上記第２項から第１０項までの
いずれか一つに記載の方法． （１２１　　２台のビデオカメラ（６）の視野（１３、
１４）の内ヘリの距離は一定であることを待Φとする、
上記第１１項に記載の方法． （＋３１　　ビデオカメラ（６）によって検出された可
視信号を判定するための手段が、可視信号を距離に依存
して関係づけるデジタル式測距器（７）と、距離に依存
して記録された可視信号を記憶する記憶装置（８）と、
計算機（６）と、レール固有の情報を処理するための判
定ユニット（１０）とを有する、請求項２に記載の装置
． 圓　ビデオカメラ（６）のレール上面に対する水平位１
の変化を検出するための手段が設けられ、その測定値は
記録された可視信号の判定基準となっていることを特徴
とする、請求項２または上記第１３項に記載の装置． ０５ｌ１　　ビデオカメラ（６）の水平位置の変化を検
出するための前記手段が、位置固定に軌道車（＋）に連
結された光源（１２）を有し、この光源は光学的可視光
線をレール上面に送り、レール（１）の上面に対するビ
デオカメラ（６）の位置変化は、ビデオカメラの視野内
での光線の位置変化として検出可能であり、かつ評価可
能であることを特徴とする、上記第１４項に記載の装置
． ａω　光線は光学的可視レーザー光線であることを特徴
とする、上記第１５項に記載の装置。

０′ｒＩ　　ビデオカメラ（６）の水平位胃の変化を検
出するための前記手段が、電気的又は光学的に作用する
距離センサーを有することを特徴とする、上記第１６項
に記載の装置． ＯＦｆＪ　　ビデオカメラ（６）のレール（２）に対す
る横揺れを検出する手段が設けられ、その測定値が記録
された可視信号の判定基準となることを特徴とする、請
求項２または上記第１３項がら第１７項までのいずれか
一つに記載の装″ＬＯ！Ｄ　　レールヘッドの内ヘリか
らこの内ヘリに平行な視野ヘリまでの光帯（５）の距離
の変化が、ビデオカメラ（６）の視野内で該ビデオカメ
ラ（６）により検出可能であり、かつ評価可能であるこ
とを特徴とする、上記第１８項に記載の装置．（至）電
気的もしくは光学的に８９能する距離センサーが設けら
れていることを特徴とする、」二記第１９項に記載の装
置． （２ｌ）位置固定して軌道車（１）と連結され、２本の
レールの各々に夫々光帯（５’、５’）を照射する少な
くとも１つの照射ユニット（４）と、２本の光帯（５’
、５’）を検出する二つの同じ視野（１３、１４）を作
るためのビデオカメラ（６）であって、軌道車（１）に
固定連結され、対称的に設けられた２台のビデオカメラ
（６）とを備え、各レール、特に各レール（２）の内へ
り（１５）から各視野（１３、１４）の前記内へりに平
行な視野ヘリまでの光帯（ｌ５）の距離（Ｓ１、Ｓ２）
を検出し評価することによって軌輻の変化を確認するこ
とができることを特徴とする請求項２または上記第１３
項から２０項までのいずれか一つに記載の装置を使用し
て、レールの軌幅を測定する装置． （２２）　　２台のビデオカメラ（６）の視１Ｆ（１３
、１４）の内ヘリの距離は一定であることを特徴とする
、上記第２１項に記載の装置．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の簡略図、第２図は、光学
的補助信号の特性とビデオカメラの視野との関係を示し
た図、第３図は軌幅のひずみを検出するためのビデオカ
メラの二つの視野の配置を示す図である． １・・・軌道車　　　　　２・・・レール３・・・レー
ルの上面　　４・・・照射ユニット５・・・光１１Ｆ　
　　　　　　６・・・ビデオカメラ７・・・デジタル式
測距器 ８・・・記憶装置　　　　９・・・計算機ＩＯ・・・判
定ユニット １２・・・光源　　　　　工３、工４・・・視野ｌ５・
・・内へり

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１本のレールのひずみと摩滅を無接触
   に測定する方法において、 ライトスポットを発生させてレールヘッドを照射するこ
   と、 所定の測定区間に沿ってライトスポットを移動させるこ
   と、 測定区間に沿ってライトスポットをビデオ技術により走
   査すること、 走査信号を所定の特性曲線と比較することを特徴とする
   、レールのひずみと摩滅を無接触に測定する方法。
2. （２）レールのひずみと摩滅を無接触に測定する請求項
   第１項による方法を実施するための装置において、 軌道車（１）に固定連結され、線路の少なくとも１本の
   レールのレールヘッドを光帯状に照射するための少なく
   とも１個の照射ユニット（４）と、軌道車（１）に固定
   連結され、距離に依存して光帯（５）を可視走査するた
   めの少なくとも１個のビデオカメラ（６）と、 ビデオカメラ（６）によって検出された可視信号を判定
   するための判定手段とを設けたことを特徴とする装置。