JPH06147844A - 架空線の離隔値を測定する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 架空にある少なくとも２本の線の所定点の間
の高低差等の離隔値を測定するため、水平角および仰角
回転駆動雲台上に、レーザー式距離測定器を搭載し、水
平角および仰角回転駆動雲台の回転駆動制御を行ないつ
つ、各線までのレーザー式距離測定器による測距値を取
り込み且つそのときの前記水平角および仰角回転駆動雲
台の水平方位、仰角の測角値を取り込み、取り込んだ測
距値と測角値とより演算処理して離隔値を算出する。ま
た、レーザー式距離測定器と共にビデオカメラを水平角
および仰角回転駆動雲台に搭載し、ビデオカメラの映像
をモニターに表示させて、モニターを見ながら、離隔値
を算出するようにすることもできる。 【効果】 従来の間隔測定竿を使用して手作業で行なう
測定に比べて、労力少なく、短時間にて、しかも、作業
者の経験による精度の不均一性を生ずることもなく、ま
た、感電等の危険もなしに、自動的に容易に精度よく測
定を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架空において延長して
いる線間の高低差等の離隔値を測定する装置および方法
に関するものであり、特に、鉄道の電気設備の点検、検
査に使用するのに適しており、例えば、軌道敷きの上空
に架けられた２本のわたり線の高低差を地上から非接触
で測定するのに適した装置および方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄道の軌道敷きの上空に架けられた２本
のわたり線間の高低差は、そのわたり線間隔が９０cmに
なるところで３cm以下でなければならないという、安全
基準がある。従来、鉄道の電気設備の点検、検査におい
ては、このような安全基準を遵守するために、わたり線
の間隔測定を、間隔測定竿を使用して行っていた。この
従来の測定方法は、作業員が、概ね、わたり線間隔９０
cmとなる位置の真下に間隔測定竿を持ち運び、高さ約５
ｍのところに架けられたわたり線に竿を押し当て、手作
業で行なうものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、設備の
点検は、夜間作業が原則であり、限られた時間内に業務
を完了させなければならないと言う制約がある。わたり
線間隔の測定など短時間に効率良く行なう必要があり、
夜間業務の人手、労力を大幅に削減させる必要もある。
このような観点からすると、従来の手作業による測定
は、人手を要し労力も掛かり時間も掛かるものであり、
また、感電事故などの危険も伴うものであり、好ましい
ものではなかった。その上、従来の手作業による測定方
法は、必ずしも十分な測定精度が得られなかったり、ま
た、測定者の経験の差による精度の不均一性があったり
するという問題もあった。

【０００４】本発明の目的は、このような従来の問題点
にかんがみ、そのような線間の高低差等の離隔値を自動
的に精度よく測定できるような装置および方法を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、架空に
ある少なくとも２本の線の所定点の間の高低差等の離隔
値を測定する装置において、レーザー式距離測定器と、
該レーザー式距離測定器を搭載する水平角および仰角回
転駆動雲台と、該水平角および仰角回転駆動雲台の回転
駆動制御を行なう回転駆動制御手段と、前記レーザー式
距離測定器および前記回転駆動制御手段へ制御信号を送
り、前記各線までの前記レーザー式距離測定器による測
距値を取り込み且つそのときの前記水平角および仰角回
転駆動雲台の水平方位、仰角の測角値を取り込むための
測距値および測角値取り込み手段と、取り込んだ測距値
と測角値とより演算処理して前記離隔値を算出する演算
処理手段とを備えることを特徴とする。

【０００６】また、本発明によれば、水平角および仰角
回転駆動雲台に搭載したレーザー式距離測定器を用い
て、架空にある少なくとも２本の線の所定点の間の高低
差等の離隔値を測定する方法において、前記水平角およ
び仰角回転駆動雲台を制御して比較的に速い速度で前記
レーザー式距離測定器を回転駆動させることにより、前
記レーザー式距離測定器によって、前記各線までの測距
値が得られる回転位置を検出し、次に、前記検出した回
転位置を中心として微小角度を増減した範囲についての
み前記水平角および仰角回転駆動雲台を制御して比較的
に遅い速度で前記レーザー式距離測定器を回転駆動させ
ることにより得られる前記各線までの前記レーザー式距
離測定器による測距値と、そのときの前記水平角および
仰角回転駆動雲台の水平方位、仰角の測角値とより演算
処理を行って前記離隔値を算出することを特徴とする。

【０００７】さらにまた、本発明によれば、架空にある
少なくとも２本の線の所定点の間の高低差等の離隔値を
測定する装置において、レーザー式距離測定器と、ビデ
オカメラと、前記レーザー式距離測定器および前記ビデ
オカメラを、それらの光軸が互いに平行になるようにし
て搭載する水平角および仰角回転駆動雲台と、該水平角
および仰角回転駆動雲台の回転駆動制御を行なう回転駆
動制御手段と、前記ビデオカメラの映像をモニターに表
示させるための画像表示手段と、前記モニターに表示し
た画像上に前記レーザー式距離測定器の測距点を示すマ
ークを表示させるためのマーク表示手段と、前記レーザ
ー式距離測定器および前記回転駆動制御手段へ制御信号
を送り、前記モニターの画像上にて前記マークが測定す
る前記所定点に合うようにして、その時点での前記レー
ザー式距離測定器による測距値を取り込み且つそのとき
の前記水平角および仰角回転駆動雲台の水平方位、仰角
の測角値を取り込むための測距値および測角値取り込み
手段と、取り込んだ測距値と測角値とより演算処理して
前記離隔値を算出する演算処理手段とを備えることを特
徴とする。

【０００８】また、本発明によれば、水平角および仰角
回転駆動雲台に互いに光軸が平行となるように搭載した
レーザー式距離測定器およびビデオカメラを用いて、架
空にある少なくとも２本の線の所定点の間の高低差等の
離隔値を測定する方法において、前記ビデオカメラの映
像をモニターに表示させ、該モニターに表示した画像上
に前記レーザー式距離測定器の測距点を示すマークを表
示させ、前記モニターの画像を見ながら、先ず、前記所
定点のうちの一方に前記マークを合わせるように、前記
水平角および仰角回転駆動雲台の水平方位、仰角を制御
して、その時点での前記レーザー式距離測定器による測
距値を取り込み且つそのときの前記水平角および仰角回
転駆動雲台の水平方位、仰角の測角値を取り込むための
測距値および測角値取り込み、次に、前記所定点のうち
の他方に前記マークを合わせるように、前記水平角およ
び仰角回転駆動雲台の水平方位、仰角を制御して、その
時点での前記レーザー式距離測定器による測距値を取り
込み且つそのときの前記水平角および仰角回転駆動雲台
の水平方位、仰角の測角値を取り込み、それら取り込ん
だ測距値と測角値とより演算処理して前記離隔値を算出
することを特徴とする。

【０００９】

【実施例】次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例
について本発明をより詳細に説明する。

【００１０】添付図面の図１は、本発明の一実施例とし
ての測定装置の概略構成図である。図１に示されるよう
に、この実施例の測定装置は、水平角および仰角回転駆
動雲台２１と、この水平角および仰角回転駆動雲台２１
に搭載されたレーザー式距離測定器２２と、測距値およ
び測角値の取り込みと回転制御と演算処理を行なうパー
ソナルコンピュータ２３と、パーソナルコンピュータ２
３から出力した回転制御信号に応じて水平角および仰角
回転駆動雲台２１を回転させる信号に変換するコントロ
ーラ２４とを備えている。

【００１１】このような測定装置を使用して、わたり線
の離隔値測定の第１の方法について、図２のフローチャ
ートを特に参照して以下説明する。

【００１２】まず、ステップ１にて、この測定装置一式
を、トロッコ等の車両２０（図４参照）に搭載する。雲
台２１は、雲台自身に定めたｘ軸方向がほぼ線路の延長
方向となるように搭載する。次に、ステップ２にて、装
置の構成部品間の配線を行なう。電源は、発電機より供
給する。

【００１３】次に、ステップ３にて雲台２１に取り付け
られている気泡管をみながら調整ネジにより雲台の水平
回転軸が鉛直になるように整準する。次に、ステップ４
にて、装置一式の電源を投入する。パーソナルコンピュ
ータ２３に電源が投入されると制御プログラムが自動的
に起動する。

【００１４】次に、ステップ５にて、図３に示すわたり
線の交差部のほぼ下の位置が雲台２１の位置となるよう
に車両２０を移動させる。次に、ステップ６にて、車両
２０が測定中に動き出さないように停止させる。次に、
ステップ７にて、測定をスタートさせるキーを押す。以
下の動作は、ステップ８および１０のうちの精査水平角
を指定することを除きパーソナルコンピュータ２３の自
動制御により動作する。

【００１５】スタートキーを押すと、雲台２１上のレー
ザー式距離測定器２２の測距方向の仰角が調整され、異
なる仰角によってそれぞれ連続測距しながら雲台２１が
回転し、各回転に際し、測距レーザー光が架空の各々の
わたり線を横切る点の測距値Ｌ、並びに水平角Ｈθ、仰
角Ｖθが記録される。各々のわたり線の空間座標（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）は、以下の式で計算される。

【００１６】Ｘ＝Ｌ×cos Ｖθ×cos Ｈθ Ｙ＝Ｌ×cos Ｖθ×sin Ｈθ Ｚ＝Ｌ×sin Ｖθ

【００１７】異なる２つの仰角によりこれらが行われる
ことにより、図４に示す合計８箇所の空間座標が求ま
る。

【００１８】図４の交差部片側の２本のわたり線を例
に、測定した空間座標から離隔値を計算する方法につい
て、図５を参照しながら説明する。わたり線名をＡ、
Ｂ、わたり線上の測定点を各々Ａ₁ 、Ａ₂ 、Ｂ₁ 、Ｂ₂
と仮定し、各空間座標を以下のように仮定する。

【００１９】Ａ₁ ＝（Ｘ_A1，Ｙ_A1，Ｚ_A1） Ａ₂ ＝（Ｘ_A2，Ｙ_A2，Ｚ_A2） Ｂ₁ ＝（Ｘ_B1，Ｙ_B1，Ｚ_B1） Ｂ₂ ＝（Ｘ_B2，Ｙ_B2，Ｚ_B2）

【００２０】わたり線Ａ、ＢをＸ，Ｙ平面（水平面）に
投影した直線式を求める。 Ｙ＝α_A Ｘ＋β_A ・・・・わたり線ＡのＸＹ平面の直線
式 Ｙ＝α_B Ｘ＋β_B ・・・・わたり線ＢのＸＹ平面の直線
式 α_A ＝（Ｙ_A1−Ｙ_A2）／（Ｘ_A1−Ｘ_A2） β_A ＝Ｙ_A1−Ｘ_A1（Ｙ_A1−Ｙ_A2）／（Ｘ_A1−Ｘ_A2） α_B ＝（Ｙ_B1−Ｙ_B2）／（Ｘ_B1−Ｘ_B2） β_B ＝Ｙ_B1−Ｘ_B1（Ｙ_B1−Ｙ_B2）／（Ｘ_B1−Ｘ_B2）

【００２１】わたり線Ａ、Ｂの交点Ｐの座標（Ｐ_X ，Ｐ
_Y ）は、以下の式で求まる。

【００２２】Ｐ_X ＝−（β_A −β_B ）／（α_A −α_B ） Ｐ_Y ＝α_A ×Ｐ_X ＋β_A

【００２３】わたり線Ａ、Ｂのなす角度（φ）は、以下
の式で求まる。

【００２４】φ＝ＡＴＡＮ（α_A ）−ＡＴＡＮ（α_B ）

【００２５】ｌ＝Ａ′Ｐ＝Ｂ′Ｐの長さを求める。

【００２６】ｌ＝0.９／ＴＡＮ（φ）

【００２７】Ａ′点の座標（Ａ_X ，Ａ_Y ）は、以下の連
立方程式より求まる。

【００２８】 （Ａ_X −Ｐ_X ）² ＋（Ａ_Y −Ｐ_Y ）² ＝ｌ² Ａ_Y ＝α_A ×Ａ_X ＋β_A

【００２９】Ｂ′点も同様に以下の連立方程式より求ま
る。

【００３０】 （Ｂ_X −Ｐ_X ）² ＋（Ｂ_Y −Ｐ_Y ）² ＝ｌ² Ｂ_Y ＝α_B ×Ｂ_X ＋β_B

【００３１】ａ点、ｂ点のＸ座標は、以下の式により求
まる。

【００３２】ａ_X ＝（Ｅ−Ｆ）／（Ｅ−α_B ） 但し、Ｅ＝−１／α_A Ｆ＝Ａ_X ／α_A ＋Ａ_Y ｂ_X ＝（Ｇ−Ｈ）／（Ｇ−α_A ） 但し、Ｇ＝−１／α_B Ｈ＝Ｂ_X ／α_B ＋Ｂ_Y

【００３３】Ａ、ａ、Ｂ、ｂの各Ｚ座標は、以下の式に
より求まる。

【００３４】Ａ_Z ＝ｅ×Ａ_X ＋ｆ ａ_Z ＝ｇ×ａ_X ＋ｈ Ｂ_Z ＝ｇ×Ｂ_X ＋ｈ ｂ_Z ＝ｅ×ｂ_X ＋ｆ ｅ＝（Ｚ_A1−Ｚ_A2）／（Ｘ_A1−Ｘ_A2） ｆ＝Ｚ_A1−Ｘ_A1（Ｚ_A1−Ｚ_A2）／（Ｘ_A1−Ｘ_A2） ｇ＝（Ｚ_B1−Ｚ_B2）／（Ｘ_B1−Ｘ_B2） ｈ＝Ｚ_B1−Ｘ_B1（Ｚ_B1−Ｚ_B2）／（Ｘ_B1−Ｘ_B2）

【００３５】

【外１】

【００３６】

【数１】

【００３７】

【数２】

【００３８】この測定方法では、測定時間を短縮するた
め、わたり線の１点の３次元空間座標を求めるに当り、
ステップ７およびステップ９に示す「概査」と、ステッ
プ８およびステップ１０に示す「精査」の２段階で測定
している。その理由について図６と図７を用いて説明す
る。

【００３９】測定開始の段階では、架空のわたり線が雲
台２１からみてどの水平角方向にあるのか認識できてい
ない。レーザー式距離測定器２２は、その測距精度の変
更が可能であるが、高精度測定モードでは測距頻度が１
回／秒と低く、低精度測定モードでは、測距頻度は、１
５回／秒と高い。従って、わたり線の位置を連続測距さ
せながら捜すとき、測距精度を高くして１回の測定で直
径１cmのわたり線の位置を精密に測定しようとすると、
単位時間当りの測距回数が少ないため、雲台２１の回転
を低速度に調整しなければならず、１周回転する時間が
極めて長くなってしまう。

【００４０】そこで、図６に示すように、レーザー式距
離測定器２２の測距精度を低くして測距頻度を高めて連
続測距させながら雲台２１を１周回転させ、わたり線か
らレーザー測距値が得られる水平角度をまず取得し、次
に、図７に示すように、測距精度を高くして、わたり線
からレーザー測距値が得られた水平角の方向を中心とし
て微小角度を増減した範囲についてのみ選択的に再度測
定する。便宜上、この測距精度の低い測定を「概査」、
測距精度の高い測定を「精査」と呼ぶ。この「概査」と
「精査」を異なる仰角についてそれぞれ行い、合計８箇
所のわたり線の位置座標を求める。

【００４１】８箇所の位置座標を求めた後、ステップ１
１で前記の計算式に従って、離隔値が計算される。次
に、ステップ１２で計算した離隔値をパーソナルコンピ
ュータ２３のディスプレイに表示する。最後のステップ
１３で、計算した離隔値をフロッピーディスクに保存
し、測定は終了する。

【００４２】前述したような測定装置を使用して、わた
り線の離隔値測定の第２の方法について、図８のフロー
チャートを特に参照して以下説明する。

【００４３】ステップ１からステップ４までは、第１の
方法と同様である。次に、ステップ５にて、図３に示す
わたり線のＡＢもしくはＣＤの間隔が0.９ｍとなる位置
の下が大体雲台２１の位置となるように車両２０を移動
させる。ステップ６は、第１の方法と同様である。

【００４４】次に、ステップ７にて、測定をスタートさ
せるキーを押す。以下の動作は、ステップ８を除きパー
ソナルコンピュータ２３の自動制御により動作する。ス
タートキーを押すと、雲台２１の上のレーザー式距離測
定器２２の測距方向の仰角が調整され、連続測距しなが
ら雲台２１が１周回転し、回転に際し測距レーザー光が
架空の各々のわたり線を横切る点の測距値Ｌ、並びに水
平角Ｈθ、仰角Ｖθが記録される。この空間座標（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）は、第１の方法と同様に計算される。

【００４５】１周回転すると、図９に示す合計４箇所の
空間座標が求まる。この４箇所の測定地点は、第１の方
法で参照した図５のＡ₁ 、Ａ₂ 、Ｂ₁ 、Ｂ₂ となり、第
１の方法と同様にして離隔値が計算される。

【００４６】この第２の方法でも、わたり線の１点の３
次元空間座標を求めるに当り、第１の方法と同様な理由
と方法でステップ７に示す「概査」と、ステップ８に示
す「精査」の２段階で測定している。

【００４７】４箇所の位置座標を求めた後、ステップ９
で前記の計算式に従って離隔値が計算される。次に、ス
テップ１０で計算した離隔値をパーソナルコンピュータ
２３のディスプレイに表示する。次に、ステップ１１で
計算した離隔値をフロッピーディスクに保存する。

【００４８】この第２の方法では、１回の測定フロー
で、わたり線の交差部片側の２本のわたり線の離隔値を
測定する。従って、わたり線のもう一方の離隔値を測定
するには、ステップ５に戻り、わたり線の間隔が0.９ｍ
となる位置のほぼ下が大体雲台２１の位置となるように
車両２０を移動させる。

【００４９】前述したような測定装置を使用して、わた
り線の離隔値測定の第３の方法について、図１０のフロ
ーチャートを特に参照して以下説明する。

【００５０】ステップ１からステップ６までは、第２の
方法と同様である。次に、ステップ７にて、測定をスタ
ートさせるキーを押す。以下の動作は、ステップ８およ
びステップ１０のうち精査仰角を指定することを除きパ
ーソナルコンピュータ２３の自動制御により動作する。

【００５１】スタートキーを押すと、雲台２１上のレー
ザー式距離測定器２２の測距方向の仰角が調整され、異
なる２つの水平角方向でそれぞれ連続測距しながら雲台
２１の仰角が回転し、各回転に際し測距レーザー光が架
空の各々のわたり線を横切る点の測距値Ｌ、並びに水平
角Ｈθ、仰角Ｖθが記録される。各々のわたり線の空間
座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、第１の方法と同様に計算され
る。

【００５２】異なる２つの水平角によりこれらが行われ
ることにより、図１１に示す合計４箇所の空間座標が求
まる。この４箇所の測定地点は、第１の方法で参照した
図５のＡ₁ 、Ａ₂ 、Ｂ₁ 、Ｂ₂ となり、第１の方法と同
様にして離隔値が計算される。

【００５３】この第３の方法でも、わたり線の１点の３
次元空間座標を求めるに当り、第１の方法と同様な理由
で、ステップ７およびステップ９に示す「概査」と、ス
テップ８およびステップ１０に示す「精査」の２段階で
測定している。この測定の方法を、図１２と図１３を用
いて説明する。

【００５４】まず、図１２に示すように、軌道の延長方
向に対してほぼ±４５°回転した水平２方向のそれぞれ
についてレーザー式距離測定器２２の測距精度を低くし
て、測距頻度を高めて連続測距させながら、仰角を回転
させ、わたり線からレーザー測距値が得られる仰角度を
まず取得し、次に、図１３に示すように、測距精度を高
くして、わたり線からレーザー測距値が得られた仰角の
方向を中心として微小角度を増減した範囲についてのみ
選択的に再度測定する。

【００５５】４箇所の位置座標を求めた後、ステップ１
１で前記の計算式に従って離隔値が計算される。ステッ
プ１２、１３は、第２の測定方法ステップ１０、１１と
同様である。

【００５６】この第３の方法も第２の方法と同様に、１
回の測定フローで、わたり線の交差部片側の２本のわた
り線の離隔値を測定する。従って、わたり線のもう一方
の離隔を測定するには、ステップ５に戻り、わたり線の
間隔が0.９ｍとなる位置のほぼ下が大体雲台２１の位置
となるように車両２０を移動させる。

【００５７】前述したような測定装置を使用して、わた
り線の離隔値測定の第４の方法について、図１４のフロ
ーチャートを特に参照して以下説明する。

【００５８】ステップ１からステップ６までは、第２の
方法と同様である。次に、ステップ７にて、測定をスタ
ートさせるキーを押す。以下の動作は、パーソナルコン
ピュータ２３の自動制御により動作する。

【００５９】スタートキーを押すと、雲台２１上のレー
ザー式距離測定器２２の測距方向の水平角が軌道の延長
方向とほぼ垂直な方向に、すなわち仰角の回転軸が軌道
の延長方向にほぼ一致するように調整され、連続測距し
ながら雲台２１の仰角が回転し、測距レーザー光が架空
の各々のわたり線を横切る点の測距値Ｌ、並びに水平角
Ｈθ、仰角Ｖθが記録される。各々のわたり線の空間座
標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、第１の方法と同様に計算される。

【００６０】わたり線方向に向け仰角を回転させた結
果、図１５に示す合計２箇所の空間座標が求まる。この
第４の方法では、この２箇所の位置を離隔計算地点とみ
なし、

【００６１】

【外２】 以下の式により計算される。

【００６２】

【数３】

【００６３】

【数４】

【００６４】この第４の方法でも、わたり線の１点の３
次元空間座標を求めるに当り、第１の方法と同様な理由
で、ステップ７に示す「概査」と、ステップ８にて示す
「精査」の２段階で測定している。この測定の方法を、
図１６おび図１７を用いて説明する。

【００６５】先ず、図１６に示すように、レーザー式距
離測定器２２の測距精度を低くして測距頻度を高めて連
続測距させながら、仰角を回転させ、わたり線からレー
ザー測距値が得られる仰角度をまず取得し、次に、図１
７に示すように、測距精度を高くしてわたり線からレー
ザー測距値が得られた仰角の方向を中心として微小角度
を増減した範囲についてのみ選択的に再度測定する。

【００６６】２箇所の位置座標を求めた後、ステップ９
で前記の計算式に従って離隔値が計算される。ステップ
１０、１１は、第２の測定方法と同様である。

【００６７】この第４の方法でも、第２の方法と同様
に、１回の測定フローでわたり線の交差部片側の２本の
わたり線の離隔値を測定する。従って、わたり線のもう
一方の離隔値を測定するには、ステップ５に戻り、わた
り線の間隔が、0.９ｍとなる位置のほぼ下が大体雲台２
１の位置となるように車両２０を移動させる。

【００６８】図１８は、本発明のさらに別の実施例とし
て装置構成を略示している。この実施例の装置は、図１
に示した装置構成と大部分において同じであるが、この
実施例の装置では、ビデオカメラ２５が水平角および仰
角回転駆動雲台２１に、レーザー式距離測定器２２とそ
れらの光軸が互いに平行になるようにして、搭載されて
いる。そして、この実施例の装置では、パーソナルコン
ピュータ２３にビデオ映像のスーパーインポーズを可能
とする制御装置を組み込み、ビデオカメラ２５の映像を
パーソナルコンピュータ２３のモニター（ＣＲＴ）上に
文字表示と同時に表示させるようになっている。

【００６９】この実施例の装置構成によれば、任意の２
点間の離隔を測るとき、ＣＲＴ上にビデオ映像を表示
し、その上に測距値から計算される測距点マークを重ね
て表示することにより、測距点を確認、視準して計測を
行うことができる。

【００７０】次に、この図１８の装置構成にて、所望の
２点間の距離を測定する第５の方法について、図１９の
フローチャートを特に参照して説明する。

【００７１】ステップ１からステップ４までは、第１の
方法と同様である。次に、ステップ５にて、レーザー式
距離測定器２２から所望の２点までの距離計測が可能な
位置に車両を移動させる。ステップ６は、第１の方法と
同様である。

【００７２】次に、ステップ７にて、任意動作の測定を
スタートさせるスタートキーを押す。スタートキーを押
すとキーボードに割り振られた動作キーを測定者が押す
ことに連動して雲台２１の水平角と仰角の回転、レーザ
ー式距離測定器２２の連続測距が制御される。

【００７３】この時、レーザー式距離測定器２２のレー
ザーが不可視のため、次の方法によりレーザー測距点を
確認し、目標を視準する。図１８のビデオカメラ２５の
映像をパーソナルコンピュータ２３のディスプレイに表
示させ、その上に、測距値に応じて測距点マークの位置
を逐次計算して、図２０のように表示させる。画像内に
表示された測距点を示すマークを確認して所望の測点に
視準を合わせる。

【００７４】次に、測距値から測距点マークの位置を計
算する方法について、図２１から図２３を参照しながら
説明する。

【００７５】図２１は、パーソナルコンピュータ２３の
モニターであるディスプレイの画面全体を示す図であ
り、図２２は、雲台２１上に搭載されたレーザー式距離
測定器２２とビデオカメラ２５との位置関係を示す平面
図であり、図２３は、雲台２１上に搭載されたレーザー
式距離測定器２２とビデオカメラ２５との位置関係を示
す側面図である。

【００７６】レーザー式距離測定器２２の測距光軸上に
２点Ｐ₁ 、Ｐ₂ があり、その距離をＬ₁ 、Ｌ₂ とする。
ビデオカメラ２５で撮影した映像がディスプレイに表示
され、各点の画像上の座標をＰ₁ について（Ｘ₁ ，
Ｙ₁ ）、Ｐ₂ について（Ｘ₂ ，Ｙ ₂ ）とする。これら
は、任意動作の測定の前にあらかじめ求めておく。

【００７７】測距値をＬとすると、マークの表示位置
（Ｘ，Ｙ）は、以下の式で求まる。

【００７８】Ｘ＝Ｌ₁ （Ｘ₁ −Ｘ₀ ）／Ｌ＋Ｘ₀ Ｙ＝Ｌ₁ （Ｙ₁ −Ｙ₀ ）／Ｌ＋Ｙ₀ ここで、Ｘ₀ ＝（Ｌ₁ ×Ｘ₁ −Ｌ₂ ×Ｘ₂ ）／（Ｌ₁ −
Ｌ₂ ） Ｙ₀ ＝（Ｌ₁ ×Ｙ₁ −Ｌ₂ ×Ｙ₂ ）／（Ｌ₁ −Ｌ₂ ）

【００７９】このように表示した測距点マークが画像上
で測定する所望の１点目に合うよう、雲台２１の水平角
と仰角を制御する。測距点マークが所望の点に合ったと
ころで、ステップ８にて測定値を取り込むキーを押す。
キーを押すと１点目の測距値、水平角値、仰角値が記録
される。

【００８０】ステップ９は、ステップ７と同様に、画像
上の測距点マークを確認しながら、キーボードにより雲
台２１の水平角と仰角を回転制御し、測距点マークを測
定する所望の２点目に合わせる。ステップ１０は、ステ
ップ８と同様に、測定値を取り込むキーを押すことによ
り、２点目の測距値、水平角値、仰角値が記録される。

【００８１】次に、ステップ１１で２点間の距離を計算
する。１点目の測定値（測距値、水平角値、仰角値）に
よる空間座標を（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）、２点目の測定値
による空間座標を同様に（Ｘ_b ，Ｙ_b ，Ｚ_b ）とする
と、２点間の距離Ｄは、以下の式で求まる。

【００８２】Ｄ＝［（Ｘ_a −Ｘ_b ）² ＋（Ｙ_a −Ｙ_b ）
² ＋（Ｚ_a −Ｚ_b ）² ］^1/2

【００８３】最後のステップ１２で計算した２点間の距
離をパーソナルコンピュータ２３のディスプレイに表示
する。

【００８４】前述の説明では、本発明の装置および方法
を、鉄道軌道上のわたり線の離隔値を測定する場合につ
いて説明したのであるが、本発明の装置および方法は、
このような特定の測定に限らず、架空にある同様な線の
間の高低差等種々な離隔値を地上より自動的に測定する
場合において同様の効果のあるものである。

【００８５】

【発明の効果】本発明による装置および方法を用いて、
わたり線の離隔を測定することにより、従来の間隔測定
竿を使用した測定方法に比べて、以下の問題点を全て解
消することができる。

【００８６】 （１）間隔測定竿を手で扱うことによる肉体的労力。 （２）上空のわたり線を見上げる肉体的労力。 （３）間隔測定竿をわたり線に接触させることによる感
電事故の危険性。 （４）測定者の経験による精度の不均一性。 （５）長い測定時間。

【００８７】（６）測定に伴う多大な作業人員。

【００８８】このような効果に加えて、本発明によれ
ば、次のような効果も得られる。すなわち、測定結果が
フロッピーディスクに保存でき、測定後に既成のソフト
ウエアによりデータの加工、集計が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての測定装置の構成を示
す概略図である。

【図２】図１の測定装置を用いてわたり線の離隔値を測
定するための第１の方法を説明するためのフローチャー
トを示す図である。

【図３】わたり線の形状および離隔測定位置を説明する
ための図である。

【図４】第１の測定方法により測定する際のわたり線の
位置における測距レーザーの輝跡と、輝跡がわたり線を
横切る点の位置関係を示す図である。

【図５】わたり線の交差部より左側の２本の線から離隔
を計算する方法を説明するための図である。

【図６】「概査」による測定を説明するための概略図で
ある。

【図７】「精査」による測定を説明するための概略図で
ある。

【図８】図１の測定装置を用いてわたり線の離隔値を測
定するための第２の方法を説明するためのフローチャー
トを示す図である。

【図９】第２の測定方法により測定する際のわたり線の
位置における測距レーザーの輝跡と、輝跡がわたり線を
横切る点の位置関係を示す図である。

【図１０】図１の測定装置を用いてわたり線の離隔値を
測定するための第３の方法を説明するためのフローチャ
ートを示す図である。

【図１１】第３の測定方法により測定する際のわたり線
の位置における測距レーザーの輝跡と、輝跡がわたり線
を横切る点の位置関係を示す図である。

【図１２】第３の測定方法における「概査」による測定
を説明するための図である。

【図１３】第３の測定方法における「精査」による測定
を説明するための図である。

【図１４】図１の測定装置を用いてわたり線の離隔値を
測定するための第４の方法を説明するためのフローチャ
ートを示す図である。

【図１５】第４の測定方法により測定する際のわたり線
の位置における測距レーザーの輝跡と、輝跡がわたり線
を横切る点の位置関係を示す図である。

【図１６】第４の測定方法における「概査」による測定
を説明するための図である。

【図１７】第４の測定方法における「精査」による測定
を説明するための図である。

【図１８】本発明の別の実施例の装置構成を略示する図
１と同様の図である。

【図１９】図１８の装置構成において所望の２点間の距
離を測定する本発明の第５の方法を説明するためのフロ
ーチャートを示す図である。

【図２０】図１８の装置構成においてパーソナルコンピ
ュータのディスプレイ上に表示されたビデオ映像とレー
ザー式距離測定器の測距点位置を同時に表示したときの
関係を説明するための図である。

【図２１】パーソナルコンピュータ上のディスプレイに
表示したビデオ映像上に、レーザー式距離測定器の測距
中心軸上にある測距点を同時に表示するときの表示位置
の計算を説明するため、パーソナルコンピュータのモニ
ターであるディスプレイの画面全体を示す図である。

【図２２】図２１と同様の目的で、雲台上に搭載された
レーザー式距離測定器とビデオカメラとの位置関係を示
す平面図である。

【図２３】図２１と同様の目的で、雲台上に搭載された
レーザー式距離測定器とビデオカメラとの位置関係を示
す側面図である。

【符号の説明】

２０ 台車 ２１ 水平角および仰角回転駆動雲台 ２２ レーザー式距離測定器 ２３ パーソナルコンピュータ ２４ コントローラー ２５ ビデオカメラ Ａ わたり線 Ｂ わたり線 Ｃ わたり線 Ｄ わたり線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 和史 東京都品川区広町２丁目１番19号 東日本 旅客鉄道株式会社総合企画本部総合技術開 発推進部テクニカルセンター内 (72)発明者 小宮 穣 神奈川県厚木市田村町13番16号 アジア航 測株式会社コンサルタント事業部応用シス テム部内 (72)発明者 土居原 健 神奈川県厚木市田村町13番16号 アジア航 測株式会社コンサルタント事業部応用シス テム部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 架空にある少なくとも２本の線の所定点
   の間の高低差等の離隔値を測定する装置において、レー
   ザー式距離測定器と、該レーザー式距離測定器を搭載す
   る水平角および仰角回転駆動雲台と、該水平角および仰
   角回転駆動雲台の回転駆動制御を行なう回転駆動制御手
   段と、前記レーザー式距離測定器および前記回転駆動制
   御手段へ制御信号を送り、前記各線までの前記レーザー
   式距離測定器による測距値を取り込み且つそのときの前
   記水平角および仰角回転駆動雲台の水平方位、仰角の測
   角値を取り込むための測距値および測角値取り込み手段
   と、取り込んだ測距値と測角値とより演算処理して前記
   離隔値を算出する演算処理手段とを備えることを特徴と
   する装置。
2. 【請求項２】 水平角および仰角回転駆動雲台に搭載し
   たレーザー式距離測定器を用いて、架空にある少なくと
   も２本の線の所定点の間の高低差等の離隔値を測定する
   方法において、前記水平角および仰角回転駆動雲台を制
   御して比較的に速い速度で前記レーザー式距離測定器を
   回転駆動させることにより、前記レーザー式距離測定器
   によって、前記各線までの測距値が得られる回転位置を
   検出し、次に、前記検出した回転位置を中心として微小
   角度を増減した範囲についてのみ前記水平角および仰角
   回転駆動雲台を制御して比較的に遅い速度で前記レーザ
   ー式距離測定器を回転駆動させることにより得られる前
   記各線までの前記レーザー式距離測定器による測距値
   と、そのときの前記水平角および仰角回転駆動雲台の水
   平方位、仰角の測角値とより演算処理を行って前記離隔
   値を算出することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 架空にある少なくとも２本の線の所定点
   の間の高低差等の離隔値を測定する装置において、レー
   ザー式距離測定器と、ビデオカメラと、前記レーザー式
   距離測定器および前記ビデオカメラを、それらの光軸が
   互いに平行になるようにして搭載する水平角および仰角
   回転駆動雲台と、該水平角および仰角回転駆動雲台の回
   転駆動制御を行なう回転駆動制御手段と、前記ビデオカ
   メラの映像をモニターに表示させるための画像表示手段
   と、前記モニターに表示した画像上に前記レーザー式距
   離測定器の測距点を示すマークを表示させるためのマー
   ク表示手段と、前記レーザー式距離測定器および前記回
   転駆動制御手段へ制御信号を送り、前記モニターの画像
   上にて前記マークが測定する前記所定点に合うようにし
   て、その時点での前記レーザー式距離測定器による測距
   値を取り込み且つそのときの前記水平角および仰角回転
   駆動雲台の水平方位、仰角の測角値を取り込むための測
   距値および測角値取り込み手段と、取り込んだ測距値と
   測角値とより演算処理して前記離隔値を算出する演算処
   理手段とを備えることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】 水平角および仰角回転駆動雲台に互いに
   光軸が平行となるように搭載したレーザー式距離測定器
   およびビデオカメラを用いて、架空にある少なくとも２
   本の線の所定点の間の高低差等の離隔値を測定する方法
   において、前記ビデオカメラの映像をモニターに表示さ
   せ、該モニターに表示した画像上に前記レーザー式距離
   測定器の測距点を示すマークを表示させ、前記モニター
   の画像を見ながら、先ず、前記所定点のうちの一方に前
   記マークを合わせるように、前記水平角および仰角回転
   駆動雲台の水平方位、仰角を制御して、その時点での前
   記レーザー式距離測定器による測距値を取り込み且つそ
   のときの前記水平角および仰角回転駆動雲台の水平方
   位、仰角の測角値を取り込むための測距値および測角値
   を取り込み、次に、前記所定点のうちの他方に前記マー
   クを合わせるように、前記水平角および仰角回転駆動雲
   台の水平方位、仰角を制御して、その時点での前記レー
   ザー式距離測定器による測距値を取り込み且つそのとき
   の前記水平角および仰角回転駆動雲台の水平方位、仰角
   の測角値を取り込み、それら取り込んだ測距値と測角値
   とより演算処理して前記離隔値を算出することを特徴と
   する方法。