JPH06235609A - レール位置測定装置、レール位置測定方法およびアタック角測定装置 - Google Patents
レール位置測定装置、レール位置測定方法およびアタック角測定装置Info
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- JPH06235609A JPH06235609A JP5020931A JP2093193A JPH06235609A JP H06235609 A JPH06235609 A JP H06235609A JP 5020931 A JP5020931 A JP 5020931A JP 2093193 A JP2093193 A JP 2093193A JP H06235609 A JPH06235609 A JP H06235609A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 走行中にリアルタイムで精度よくレール位置
およびアタック角を測定できる装置および方法を得る。 【構成】 レール１の面上に線状レーザ光を投影しその
散乱光をラインセンサ１３の上に結像させ、ラインセン
サ１３の各画素の信号の大きさからレール端の位置を測
定し、さらにこのレール位置測定装置を車輪を挟んだ両
側に取付けてアタック角を測定する。
およびアタック角を測定できる装置および方法を得る。 【構成】 レール１の面上に線状レーザ光を投影しその
散乱光をラインセンサ１３の上に結像させ、ラインセン
サ１３の各画素の信号の大きさからレール端の位置を測
定し、さらにこのレール位置測定装置を車輪を挟んだ両
側に取付けてアタック角を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両の車輪とレ
ールの相対位置およびアタック角（車輪とレールのなす
角）を走行中に測定する装置に関するものである。
ールの相対位置およびアタック角（車輪とレールのなす
角）を走行中に測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄道技術研究所速報Ｎｏ. Ａ−８４−８
８（１９８４年６月）に車輪とレールの位置関係および
アタック角の測定方法が各種紹介されており、図１７は
その代表的な車輪とレール間相対位置の測定装置を示す
構成図である。図において、１はレール、２は車輪で、
車軸２ａに固着されている。３は台車枠で、バネ３ａを
介して後述の車軸軸箱４に支持されている。４は車軸軸
箱で、車軸２ａを支持している。５はＴＶカメラで、台
車枠３に取付けられている。６はＶＴＲ、７はモニター
ＴＶである。
８（１９８４年６月）に車輪とレールの位置関係および
アタック角の測定方法が各種紹介されており、図１７は
その代表的な車輪とレール間相対位置の測定装置を示す
構成図である。図において、１はレール、２は車輪で、
車軸２ａに固着されている。３は台車枠で、バネ３ａを
介して後述の車軸軸箱４に支持されている。４は車軸軸
箱で、車軸２ａを支持している。５はＴＶカメラで、台
車枠３に取付けられている。６はＶＴＲ、７はモニター
ＴＶである。
【０００３】次に動作について説明する。台車枠３の先
端に取付けられたＴＶカメラ５は、その視野範囲にレー
ル１と車輪２の下部が入るように設置されており、走行
中の車輪２とレール１の様子を映像信号としてＶＴＲ６
に送る。ＶＴＲ６では走行中の映像信号を記録してお
き、後に再生して映像を取り出すことができる。モニタ
ーＴＶ７は走行中の記録信号あるいは記録映像の再生信
号を画面に映し出す装置で、図に示すようなレールと車
輪の様子を目で見ることができる。この画面上に現われ
たレール１と車輪２の輪郭の距離（図のＤ）を画面上に
ものさしをあてて読み取り実寸に換算することで両者間
の距離を測定している。この操作をリアルタイムで行な
うことは不可能なため、ＶＴＲ６をコマ送り再生しなが
ら少しずつ測定していく必要がある。
端に取付けられたＴＶカメラ５は、その視野範囲にレー
ル１と車輪２の下部が入るように設置されており、走行
中の車輪２とレール１の様子を映像信号としてＶＴＲ６
に送る。ＶＴＲ６では走行中の映像信号を記録してお
き、後に再生して映像を取り出すことができる。モニタ
ーＴＶ７は走行中の記録信号あるいは記録映像の再生信
号を画面に映し出す装置で、図に示すようなレールと車
輪の様子を目で見ることができる。この画面上に現われ
たレール１と車輪２の輪郭の距離（図のＤ）を画面上に
ものさしをあてて読み取り実寸に換算することで両者間
の距離を測定している。この操作をリアルタイムで行な
うことは不可能なため、ＶＴＲ６をコマ送り再生しなが
ら少しずつ測定していく必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のレール位置測定
装置およびアタック角測定装置は、以上のように人間が
１画面ずつものさしで測定しているため、ＶＴＲに記録
した映像をゆっくりコマ送り再生しながら測定しなけれ
ばならず、走行中にリアルタイムで測定することが不可
能である。また、画面上で測定しているため、モニター
画面の部分歪などによる測定誤差の混入などの問題点が
あった。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、走行中にリアルタイムで精度よく測定
できるレール位置測定装置、レール位置測定方法および
アタック角測定装置を得ることを目的とする。
装置およびアタック角測定装置は、以上のように人間が
１画面ずつものさしで測定しているため、ＶＴＲに記録
した映像をゆっくりコマ送り再生しながら測定しなけれ
ばならず、走行中にリアルタイムで測定することが不可
能である。また、画面上で測定しているため、モニター
画面の部分歪などによる測定誤差の混入などの問題点が
あった。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、走行中にリアルタイムで精度よく測定
できるレール位置測定装置、レール位置測定方法および
アタック角測定装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明のレール位置測
定装置は、光源からの光ビームを投光レンズを通して線
状光投影ビームとし、レール面上に投影した線状光投影
ビームの散乱光を受光レンズで集光してラインセンサ上
に結像させ、ラインセンサの各受光画素が出力する電気
信号から演算手段がレール端の位置を算出して、この算
出結果を出力手段から外部へ出力する。また、受光レン
ズの前方あるいは後方に、ラインセンサの受光素子の配
列方向に対し垂直な方向に光を拡散させる働きを有する
円筒レンズを設けたものである。また、光源の光ビーム
を所定周期で点灯／消灯し、演算手段では点灯期間中お
よび消灯期間中の信号の差を求め、これを各画素の受光
信号として処理する。
定装置は、光源からの光ビームを投光レンズを通して線
状光投影ビームとし、レール面上に投影した線状光投影
ビームの散乱光を受光レンズで集光してラインセンサ上
に結像させ、ラインセンサの各受光画素が出力する電気
信号から演算手段がレール端の位置を算出して、この算
出結果を出力手段から外部へ出力する。また、受光レン
ズの前方あるいは後方に、ラインセンサの受光素子の配
列方向に対し垂直な方向に光を拡散させる働きを有する
円筒レンズを設けたものである。また、光源の光ビーム
を所定周期で点灯／消灯し、演算手段では点灯期間中お
よび消灯期間中の信号の差を求め、これを各画素の受光
信号として処理する。
【０００６】レール位置測定方法は、レール中央に対し
て検出すべきレール端のある側に対応する画素の端を検
出開始側と定め、当該画素の信号と当該画素から所定数
だけ離れた画素の信号の差を求める差分計算を前記検出
開始側から順に実行し、差分値が予め定められた第１の
しきい値を超えたところの画素位置あるいは差分値が最
初の極値をとるところの画素位置を第１のエッジとして
記憶し、この第１のエッジから所定の画素数だけ前また
は後の画素位置の信号値を所定の値で割った結果、ある
いは第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画
素位置までの間にある画素からの信号の平均値を所定の
値で割った結果、のいずれかを第２のしきい値と定め、
検出開始側から再度信号レベル比較を行ない第２のしき
い値を通過する画素の位置を求め、この画素の位置から
レール端の位置を算出する。また、第１のエッジを記憶
して第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画
素位置の信号値、あるいは第１のエッジから所定の画素
数だけ前または後の画素位置までの間にある画素からの
信号の積算値、のいずれかが所定の値に近づくように光
源の発光量を制御する。
て検出すべきレール端のある側に対応する画素の端を検
出開始側と定め、当該画素の信号と当該画素から所定数
だけ離れた画素の信号の差を求める差分計算を前記検出
開始側から順に実行し、差分値が予め定められた第１の
しきい値を超えたところの画素位置あるいは差分値が最
初の極値をとるところの画素位置を第１のエッジとして
記憶し、この第１のエッジから所定の画素数だけ前また
は後の画素位置の信号値を所定の値で割った結果、ある
いは第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画
素位置までの間にある画素からの信号の平均値を所定の
値で割った結果、のいずれかを第２のしきい値と定め、
検出開始側から再度信号レベル比較を行ない第２のしき
い値を通過する画素の位置を求め、この画素の位置から
レール端の位置を算出する。また、第１のエッジを記憶
して第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画
素位置の信号値、あるいは第１のエッジから所定の画素
数だけ前または後の画素位置までの間にある画素からの
信号の積算値、のいずれかが所定の値に近づくように光
源の発光量を制御する。
【０００７】アタック角測定装置は、車軸を介して軸箱
で支持された車輪とレールとの相対位置を測定するもの
で、光源からの光ビームを投光レンズを通して線状光投
影ビームとし、レール面上に投影した線状光投影ビーム
の散乱光を受光レンズで集光してラインセンサ上に結像
させ、ラインセンサの各受光画素が入射光量に応じた電
気信号を出力するようにした検出ヘッドを、車軸と直角
でレールの直上に車輪を挟んで配置し、各受光画素の出
力する電気信号を演算手段に入力して信号の大きさを所
定レベルと比較し、電気信号の大きさが所定レベルより
大きい受光素子の位置を検出してレールの端面を算出
し、演算手段の算出結果を出力手段から出力する。さら
に、アタック角測定装置において、検出ヘッドの光源の
光ビームを所定周期で点灯／消灯し、演算手段では点灯
期間中および消灯期間中の信号の差を求め、これを各画
素の受光信号として処理する。
で支持された車輪とレールとの相対位置を測定するもの
で、光源からの光ビームを投光レンズを通して線状光投
影ビームとし、レール面上に投影した線状光投影ビーム
の散乱光を受光レンズで集光してラインセンサ上に結像
させ、ラインセンサの各受光画素が入射光量に応じた電
気信号を出力するようにした検出ヘッドを、車軸と直角
でレールの直上に車輪を挟んで配置し、各受光画素の出
力する電気信号を演算手段に入力して信号の大きさを所
定レベルと比較し、電気信号の大きさが所定レベルより
大きい受光素子の位置を検出してレールの端面を算出
し、演算手段の算出結果を出力手段から出力する。さら
に、アタック角測定装置において、検出ヘッドの光源の
光ビームを所定周期で点灯／消灯し、演算手段では点灯
期間中および消灯期間中の信号の差を求め、これを各画
素の受光信号として処理する。
【０００８】
【作用】この発明によるレール位置測定装置は、レール
面上に投影した線状光投影ビームの散乱光を受光レンズ
で集光してラインセンサ上に結像させ、ラインセンサが
出力する電気信号から演算手段がレール端の位置を算出
する。また、円筒レンズを受光レンズの前方あるいは後
方に設けたことにより、受光範囲を広げるのでラインセ
ンサとレール間の距離変化の影響を軽減する。また、光
ビームを所定周期で点灯／消灯し、演算手段では点灯期
間中または消灯期間中の信号の差を求め、これを各画素
の受光信号として処理するので、レール面の反射率の違
いによる影響や、ラインセンサとレール間の距離変化に
よる受光量分布パターンの変化による影響を軽減する。
面上に投影した線状光投影ビームの散乱光を受光レンズ
で集光してラインセンサ上に結像させ、ラインセンサが
出力する電気信号から演算手段がレール端の位置を算出
する。また、円筒レンズを受光レンズの前方あるいは後
方に設けたことにより、受光範囲を広げるのでラインセ
ンサとレール間の距離変化の影響を軽減する。また、光
ビームを所定周期で点灯／消灯し、演算手段では点灯期
間中または消灯期間中の信号の差を求め、これを各画素
の受光信号として処理するので、レール面の反射率の違
いによる影響や、ラインセンサとレール間の距離変化に
よる受光量分布パターンの変化による影響を軽減する。
【０００９】レール位置測定方法は、レール中央に対し
て検出すべきレール端のある側に対応する画素の端を検
出開始側と定め、当該画素の信号と当該画素から所定数
だけ離れた画素の信号の差を求める差分計算を検出開始
側から順に実行し、差分値が予め定められた第１のしき
い値を超えたところの画素位置あるいは差分値が最初の
極値をとるところの画素位置を第１のエッジとして記憶
し、この第１のエッジから所定の画素数だけ前または後
の画素位置の信号値を所定の値で割った結果、あるいは
第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画素位
置までの間にある画素からの信号の平均値を所定の値で
割った結果、のいずれかを第２のしきい値と定め、検出
開始側から再度信号レベル比較を行ない第２のしきい値
を通過する画素の位置を求め、この画素の位置からレー
ル端の位置を算出する。また、第１のエッジを記憶して
第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画素位
置の信号値、あるいは第１のエッジから所定の画素数だ
け前または後の画素位置までの間にある画素からの信号
の積算値、のいずれかが所定の値に近づくように光源の
発光量を制御する。
て検出すべきレール端のある側に対応する画素の端を検
出開始側と定め、当該画素の信号と当該画素から所定数
だけ離れた画素の信号の差を求める差分計算を検出開始
側から順に実行し、差分値が予め定められた第１のしき
い値を超えたところの画素位置あるいは差分値が最初の
極値をとるところの画素位置を第１のエッジとして記憶
し、この第１のエッジから所定の画素数だけ前または後
の画素位置の信号値を所定の値で割った結果、あるいは
第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画素位
置までの間にある画素からの信号の平均値を所定の値で
割った結果、のいずれかを第２のしきい値と定め、検出
開始側から再度信号レベル比較を行ない第２のしきい値
を通過する画素の位置を求め、この画素の位置からレー
ル端の位置を算出する。また、第１のエッジを記憶して
第１のエッジから所定の画素数だけ前または後の画素位
置の信号値、あるいは第１のエッジから所定の画素数だ
け前または後の画素位置までの間にある画素からの信号
の積算値、のいずれかが所定の値に近づくように光源の
発光量を制御する。
【００１０】アタック角測定装置は、光ビームを投光レ
ンズを通して線状光投影ビームとし、レール面上に投影
した線状光投影ビームの散乱光を受光レンズで集光して
ラインセンサ上に結像させ、ラインセンサの各受光画素
が入射光量に応じた電気信号を出力するようにした検出
ヘッドを、車軸と直角でレールの直上に車輪を挟んで配
置し、各受光画素の出力する電気信号を演算手段に入力
して信号の大きさを所定レベルと比較し、電気信号の大
きさが前記所定レベルより大きい受光素子の位置を検出
してレールの端面を算出し、演算手段の算出結果を出力
手段から出力する。さらに、検出ヘッドの光ビームを所
定周期で点灯／消灯し、演算手段で点灯期間中および消
灯期間中の信号の差を求め、これを各画素の受光信号と
して処理してアタック角を算出する。
ンズを通して線状光投影ビームとし、レール面上に投影
した線状光投影ビームの散乱光を受光レンズで集光して
ラインセンサ上に結像させ、ラインセンサの各受光画素
が入射光量に応じた電気信号を出力するようにした検出
ヘッドを、車軸と直角でレールの直上に車輪を挟んで配
置し、各受光画素の出力する電気信号を演算手段に入力
して信号の大きさを所定レベルと比較し、電気信号の大
きさが前記所定レベルより大きい受光素子の位置を検出
してレールの端面を算出し、演算手段の算出結果を出力
手段から出力する。さらに、検出ヘッドの光ビームを所
定周期で点灯／消灯し、演算手段で点灯期間中および消
灯期間中の信号の差を求め、これを各画素の受光信号と
して処理してアタック角を算出する。
【００１１】
実施例１．図１は、この発明の一実施例によるレール位
置測定装置の構成図である。図において、１はレール、
９は半導体レーザなどの光源で、レール１の直上に配置
されている。１０はコリメート用集光レンズ、１１は円
筒凹レンズ、１２は光源９から出てレール１で反射した
光を受光する受光用集光レンズで、光源９からレール１
に出射される光軸に対して所定の角度で受光するように
配置されている。１３はＣＣＤラインセンサ、１４は９
〜１３をケースに収納した検出ヘッド部で、車軸軸箱４
に固定されている。１５は信号ケーブル、１６は光源９
の駆動回路、１７はＣＣＤラインセンサ１３からの信号
をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、１８はメモリ、１
９はマイクロプロセッサ（以下ＣＰＵと称する）、２０
はディジタル、アナログ、表示などの出力インターフェ
イス、２１は１６〜２０をケースに収納した信号処理部
であり、信号ケーブル１５で検出ヘッド部１４と接続さ
れている。
置測定装置の構成図である。図において、１はレール、
９は半導体レーザなどの光源で、レール１の直上に配置
されている。１０はコリメート用集光レンズ、１１は円
筒凹レンズ、１２は光源９から出てレール１で反射した
光を受光する受光用集光レンズで、光源９からレール１
に出射される光軸に対して所定の角度で受光するように
配置されている。１３はＣＣＤラインセンサ、１４は９
〜１３をケースに収納した検出ヘッド部で、車軸軸箱４
に固定されている。１５は信号ケーブル、１６は光源９
の駆動回路、１７はＣＣＤラインセンサ１３からの信号
をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、１８はメモリ、１
９はマイクロプロセッサ（以下ＣＰＵと称する）、２０
はディジタル、アナログ、表示などの出力インターフェ
イス、２１は１６〜２０をケースに収納した信号処理部
であり、信号ケーブル１５で検出ヘッド部１４と接続さ
れている。
【００１２】つぎに動作について説明する。光源９から
のレーザ光はある程度の広がり角をもって出射される。
コリメートレンズ１０はこの出射光を受け、レール１の
踏面付近にビームウェストが生ずるように集光させる働
きをする。コリメートレンズ１０のすぐ前面に置かれた
円筒凹レンズ１１はその円筒軸がレール１の長さ方向と
平行になるように設置されており、入射光を円筒軸に垂
直な方向に広げる働きをする。従ってコリメートレンズ
１０を出た光は、円筒凹レンズ１１によってレールの横
方向に広げられ、レール１の踏面付近ではレール１を横
切る細長い線状ビームとなる。なお、一般に半導体レー
ザの出射パターンは楕円に近い形をしているため、その
長軸を円筒レンズによる広がり方向に一致させると、よ
り大きな広がりの線状ビームが得られる。
のレーザ光はある程度の広がり角をもって出射される。
コリメートレンズ１０はこの出射光を受け、レール１の
踏面付近にビームウェストが生ずるように集光させる働
きをする。コリメートレンズ１０のすぐ前面に置かれた
円筒凹レンズ１１はその円筒軸がレール１の長さ方向と
平行になるように設置されており、入射光を円筒軸に垂
直な方向に広げる働きをする。従ってコリメートレンズ
１０を出た光は、円筒凹レンズ１１によってレールの横
方向に広げられ、レール１の踏面付近ではレール１を横
切る細長い線状ビームとなる。なお、一般に半導体レー
ザの出射パターンは楕円に近い形をしているため、その
長軸を円筒レンズによる広がり方向に一致させると、よ
り大きな広がりの線状ビームが得られる。
【００１３】レール１上に投影された線状ビームは、レ
ール表面で散乱されるため各方向から投影パターン８が
見える。レール１の長手方向斜め上方に受光レンズ１２
を設置し、パターン８からの散乱光を集光し、ＣＣＤラ
インセンサ１３の受光面上に結像させる。ＣＣＤライン
センサは多数の受光画素が一列に並んだ構成のもので、
その配列方向をパターン８の結像の長手方向に一致させ
てある。画素配列方向に垂直な方向の有効受光幅は10〜
300 μｍ程度と小さく、受光系の光軸を斜めにとってい
るため、ラインセンサ１３に受光されるのはレール踏面
上の投影パターン８からの散乱光のみとなり、レール下
部、その他からの散乱光は受光されない。
ール表面で散乱されるため各方向から投影パターン８が
見える。レール１の長手方向斜め上方に受光レンズ１２
を設置し、パターン８からの散乱光を集光し、ＣＣＤラ
インセンサ１３の受光面上に結像させる。ＣＣＤライン
センサは多数の受光画素が一列に並んだ構成のもので、
その配列方向をパターン８の結像の長手方向に一致させ
てある。画素配列方向に垂直な方向の有効受光幅は10〜
300 μｍ程度と小さく、受光系の光軸を斜めにとってい
るため、ラインセンサ１３に受光されるのはレール踏面
上の投影パターン８からの散乱光のみとなり、レール下
部、その他からの散乱光は受光されない。
【００１４】ラインセンサ１３からは、端の画素から順
次走査による各画素の受光量に比例した電圧がシリアル
に取り出され、信号処理部のＡ／Ｄ変換器１７でディジ
タル信号に変換され、メモリ１８に格納される。このよ
うにしてメモリに格納された受光量データの分布を図２
に示す。中央の光量の盛り上がった部分がレール踏面上
からの反射光に相当する。この光量分布に対し、適当な
光量のしきい値ＬTHを設けたとき、それを横切る画素位
置ＰL 、ＰR がそれぞれ両側のレール端位置に対応す
る。この画素位置は画素の端からの番号として表わした
値であり、実際のレール位置との関係は校正作業を行な
うことで対応づけられる。またレール位置は通常レール
の片側を測定すれば充分であるため、ＰL 、ＰR のいず
れか一方だけを求めればよい。
次走査による各画素の受光量に比例した電圧がシリアル
に取り出され、信号処理部のＡ／Ｄ変換器１７でディジ
タル信号に変換され、メモリ１８に格納される。このよ
うにしてメモリに格納された受光量データの分布を図２
に示す。中央の光量の盛り上がった部分がレール踏面上
からの反射光に相当する。この光量分布に対し、適当な
光量のしきい値ＬTHを設けたとき、それを横切る画素位
置ＰL 、ＰR がそれぞれ両側のレール端位置に対応す
る。この画素位置は画素の端からの番号として表わした
値であり、実際のレール位置との関係は校正作業を行な
うことで対応づけられる。またレール位置は通常レール
の片側を測定すれば充分であるため、ＰL 、ＰR のいず
れか一方だけを求めればよい。
【００１５】レール１に対して検出ヘッド部１４の高さ
が変動し、両者がやや近づいた場合には、図３に示すよ
うにレール側面からの散乱光だけが受光されることがあ
る。この場合にはしきい値ＬTHを横切るところが４ヵ所
存在するが、レール端に対応しているのは光量分布の外
側の位置ＰL 、ＰR である。従って、しきい値を横切る
位置を調べる動作は外側から行ない、最初に横切った位
置を解とする、あるいは最外側で横切った位置を解とす
る。以上、受光量分布からレール端位置を求める処理は
ＣＰＵ１９により行なわれ、結果は出力インターフェイ
ス２０を介して、ディジタル出力、アナログ出力、表示
などの形で外部に出力される。
が変動し、両者がやや近づいた場合には、図３に示すよ
うにレール側面からの散乱光だけが受光されることがあ
る。この場合にはしきい値ＬTHを横切るところが４ヵ所
存在するが、レール端に対応しているのは光量分布の外
側の位置ＰL 、ＰR である。従って、しきい値を横切る
位置を調べる動作は外側から行ない、最初に横切った位
置を解とする、あるいは最外側で横切った位置を解とす
る。以上、受光量分布からレール端位置を求める処理は
ＣＰＵ１９により行なわれ、結果は出力インターフェイ
ス２０を介して、ディジタル出力、アナログ出力、表示
などの形で外部に出力される。
【００１６】実施例２．図４はこの発明の実施例２によ
るアタック角測定装置の構成図、図５は図４の平面図に
相当するもので、台車枠３を省略して描いてある。図に
おいて、１はレール、２は車輪、３は台車枠、４は軸箱
である。１４は実施例１による検出ヘッド部、２１は同
じく信号処理部である。２２は高い剛性を持った保持フ
レームであり、車軸軸箱４にボルトで固定されている。
そして、検出ヘッド１４は車軸２ａと直角方向で、レー
ル１の直上になるように保持フレーム２２に固着されて
いる。走行中の車輪２と車軸軸箱４の関係は、車輪２が
車軸２ａに平行移動する動きだけのため、２つの検出ヘ
ッド部１４を結ぶ線と車輪２とのなす角度は常に一定に
保たれる。２３はアタック角を算出する演算装置であ
る。図５において、測定すべきアタック角は車輪２とレ
ール１のなす角φである。図示上部の一方の検出ヘッド
部１４ではレール１の内側側面の位置ＤA を測定し、図
示下方の検出ヘッド部１４ではレール１の内側側面の位
置ＤB を測定する。これらはレール１の外側側面を測定
してもかまわない。なお、２つの検出ヘッド１４の測定
位置の間隔はＬである。演算装置２３は２つのレール位
置測定値ＤA およびＤB から式（１）によりアタック角
φを算出する。 ここで、ＤO は検出ヘッド１４を車軸に取付けた状態で
決まるオフセット定数である。また、演算装置２３の機
能を各信号処理部２１のいずれかのＣＰＵに行なわせる
ことも可能である。
るアタック角測定装置の構成図、図５は図４の平面図に
相当するもので、台車枠３を省略して描いてある。図に
おいて、１はレール、２は車輪、３は台車枠、４は軸箱
である。１４は実施例１による検出ヘッド部、２１は同
じく信号処理部である。２２は高い剛性を持った保持フ
レームであり、車軸軸箱４にボルトで固定されている。
そして、検出ヘッド１４は車軸２ａと直角方向で、レー
ル１の直上になるように保持フレーム２２に固着されて
いる。走行中の車輪２と車軸軸箱４の関係は、車輪２が
車軸２ａに平行移動する動きだけのため、２つの検出ヘ
ッド部１４を結ぶ線と車輪２とのなす角度は常に一定に
保たれる。２３はアタック角を算出する演算装置であ
る。図５において、測定すべきアタック角は車輪２とレ
ール１のなす角φである。図示上部の一方の検出ヘッド
部１４ではレール１の内側側面の位置ＤA を測定し、図
示下方の検出ヘッド部１４ではレール１の内側側面の位
置ＤB を測定する。これらはレール１の外側側面を測定
してもかまわない。なお、２つの検出ヘッド１４の測定
位置の間隔はＬである。演算装置２３は２つのレール位
置測定値ＤA およびＤB から式（１）によりアタック角
φを算出する。 ここで、ＤO は検出ヘッド１４を車軸に取付けた状態で
決まるオフセット定数である。また、演算装置２３の機
能を各信号処理部２１のいずれかのＣＰＵに行なわせる
ことも可能である。
【００１７】実施例３．図６はこの発明の実施例３によ
るレール位置測定装置の要部を示す構成図である。図に
おいて、２４は円筒凹レンズでありその円筒軸はＣＣＤ
ラインセンサ１３の画素配列方向に平行になっている。
円筒凹レンズ２４以外は実施例１と同じ構成となってい
る。次に動作について説明する。図６は取付け時のずれ
や走行中の振動により検出ヘッドとレール間の距離が変
化したときの様子を示している。１Ａは受光系とレール
の距離が標準の場合、１Ｂは近づいた場合、１Ｃは遠ざ
かった場合を表わす。ＣＣＤラインセンサ１３の位置に
結像されるレール面上の投影パターンと、ＣＣＤライン
センサの受光可能範囲の関係を、それぞれの場合につい
て示したものが図７〜図９である。図７はレール位置が
１Ａの場合、図８はレール位置が１Ｂの場合、図９はレ
ール位置が１Ｃの場合である。いずれも横に引いた２本
の平行線がラインセンサの受光幅ＷS で、ＣＣＤライン
センサ１３の受光可能範囲である。実線のカーブが円筒
凹レンズ２４のない場合に結像される投影パターンで、
点線が円筒凹レンズ２４により広がる投影パターンの受
光幅ＷL である。円筒凹レンズ２４がないと、図８およ
び図９の場合は主要な部分がＣＣＤラインセンサの受光
範囲からはずれてしまうため、正しいレール位置を検出
することができない。円筒凹レンズ２４を受光レンズ１
２の後または前に挿入すると、円筒軸に垂直な方向に光
が拡散され、図７〜図９の点線で示した上下の範囲に像
が広がる。このため、図７、図８および図９いずれの場
合にもＣＣＤラインセンサの受光範囲に投影パターンか
らの散乱光が到達し、正しいレール位置を検出すること
が可能となる。
るレール位置測定装置の要部を示す構成図である。図に
おいて、２４は円筒凹レンズでありその円筒軸はＣＣＤ
ラインセンサ１３の画素配列方向に平行になっている。
円筒凹レンズ２４以外は実施例１と同じ構成となってい
る。次に動作について説明する。図６は取付け時のずれ
や走行中の振動により検出ヘッドとレール間の距離が変
化したときの様子を示している。１Ａは受光系とレール
の距離が標準の場合、１Ｂは近づいた場合、１Ｃは遠ざ
かった場合を表わす。ＣＣＤラインセンサ１３の位置に
結像されるレール面上の投影パターンと、ＣＣＤライン
センサの受光可能範囲の関係を、それぞれの場合につい
て示したものが図７〜図９である。図７はレール位置が
１Ａの場合、図８はレール位置が１Ｂの場合、図９はレ
ール位置が１Ｃの場合である。いずれも横に引いた２本
の平行線がラインセンサの受光幅ＷS で、ＣＣＤライン
センサ１３の受光可能範囲である。実線のカーブが円筒
凹レンズ２４のない場合に結像される投影パターンで、
点線が円筒凹レンズ２４により広がる投影パターンの受
光幅ＷL である。円筒凹レンズ２４がないと、図８およ
び図９の場合は主要な部分がＣＣＤラインセンサの受光
範囲からはずれてしまうため、正しいレール位置を検出
することができない。円筒凹レンズ２４を受光レンズ１
２の後または前に挿入すると、円筒軸に垂直な方向に光
が拡散され、図７〜図９の点線で示した上下の範囲に像
が広がる。このため、図７、図８および図９いずれの場
合にもＣＣＤラインセンサの受光範囲に投影パターンか
らの散乱光が到達し、正しいレール位置を検出すること
が可能となる。
【００１８】なお、ここでは円筒凹レンズ２４を用いた
例を説明したが、円筒凹レンズ２４を円筒凸レンズに置
き換えても、ＣＣＤラインセンサの受光位置においては
同じような拡散効果が得られる。また、ここで示した円
筒レンズを使用する方法以外にも、レール面上へ投影す
る線状ビームの線幅を太くすることでも類似の効果を得
ることができる。
例を説明したが、円筒凹レンズ２４を円筒凸レンズに置
き換えても、ＣＣＤラインセンサの受光位置においては
同じような拡散効果が得られる。また、ここで示した円
筒レンズを使用する方法以外にも、レール面上へ投影す
る線状ビームの線幅を太くすることでも類似の効果を得
ることができる。
【００１９】実施例４．図１０は、この発明の実施例４
によるレール位置測定装置の構成図である。図におい
て、２５は光源９の波長帯域のみを透過させる狭帯域波
長フィルターであり、それ以外の部分は実施例１と同じ
構成である。次に動作について説明する。フィルター２
５がない場合、レール１が直射日光にさらされた状態で
測定を行なうとき、レール１からは光源９による投影パ
ターン８と直射日光による散乱光が同時に受光系に入る
ことになる。後者はレール踏面上だけでなく受光軸上に
ある背景からの散乱光も含まれているため、図２に示し
たＰL 、ＰR の外側の受光量が大きくなりレール側面の
位置が見出しづらくなる。狭帯域波長フィルター２５は
このような背景光をカットする働きをする。図１１は光
強度の波長分布を表わしたもので、レーザ光源９のスペ
クトラム２６は鋭いピークをもっている。これに対し日
光などの外乱光の強度分布２８は広帯域分布であり、各
波長ごとの強度がそれほど強くない。そのため、点線２
７で示す透過特性を持つ狭帯域波長フィルター２５を受
光部に挿入すると、フィルターの透過帯域外の成分がカ
ットされＣＣＤラインセンサ１３に到達する外乱光は大
幅に減少する。
によるレール位置測定装置の構成図である。図におい
て、２５は光源９の波長帯域のみを透過させる狭帯域波
長フィルターであり、それ以外の部分は実施例１と同じ
構成である。次に動作について説明する。フィルター２
５がない場合、レール１が直射日光にさらされた状態で
測定を行なうとき、レール１からは光源９による投影パ
ターン８と直射日光による散乱光が同時に受光系に入る
ことになる。後者はレール踏面上だけでなく受光軸上に
ある背景からの散乱光も含まれているため、図２に示し
たＰL 、ＰR の外側の受光量が大きくなりレール側面の
位置が見出しづらくなる。狭帯域波長フィルター２５は
このような背景光をカットする働きをする。図１１は光
強度の波長分布を表わしたもので、レーザ光源９のスペ
クトラム２６は鋭いピークをもっている。これに対し日
光などの外乱光の強度分布２８は広帯域分布であり、各
波長ごとの強度がそれほど強くない。そのため、点線２
７で示す透過特性を持つ狭帯域波長フィルター２５を受
光部に挿入すると、フィルターの透過帯域外の成分がカ
ットされＣＣＤラインセンサ１３に到達する外乱光は大
幅に減少する。
【００２０】実施例５．図１２はこの発明の実施例５に
よるレール位置測定装置の構成図である。図において、
２９は方形波を発生する発振器であり、光源駆動回路１
６はこの方形波に従って光源９を時間的に点灯／消灯を
繰返させる。発振器２９の方形波はＣＰＵ１９にも入力
され、ＣＰＵ１９はこの信号をもとに、光源９が点灯し
ているときの受光データと消灯しているときの受光デー
タを取り込んで両者の差を計算し、この差のデータをも
とにレール端の位置を検出する動作を行なう。図１３は
受光データの分布を示したもので、実線３０Ａは光源９
が点灯しているときの受光データ、点線３０Ｂは光源９
が消灯しているときの受光データである。消灯時には日
光などの外乱光のみが受光され、点灯時には外乱光に線
状投影ビームが重畳されたものが受光される。ＣＰＵ１
９によって各画素ごとに３０Ａのデータから３０Ｂのデ
ータを減ずると、図１４に示す分布３０Ｃが得られる。
この受光量分布は光源９による線状投影ビームの散乱成
分のみから成り、これに適当なしきい値ＬTHを設けてレ
ール端位置ＰL またはＰR を求めれば、外乱光の影響を
受けない測定が行なえる。
よるレール位置測定装置の構成図である。図において、
２９は方形波を発生する発振器であり、光源駆動回路１
６はこの方形波に従って光源９を時間的に点灯／消灯を
繰返させる。発振器２９の方形波はＣＰＵ１９にも入力
され、ＣＰＵ１９はこの信号をもとに、光源９が点灯し
ているときの受光データと消灯しているときの受光デー
タを取り込んで両者の差を計算し、この差のデータをも
とにレール端の位置を検出する動作を行なう。図１３は
受光データの分布を示したもので、実線３０Ａは光源９
が点灯しているときの受光データ、点線３０Ｂは光源９
が消灯しているときの受光データである。消灯時には日
光などの外乱光のみが受光され、点灯時には外乱光に線
状投影ビームが重畳されたものが受光される。ＣＰＵ１
９によって各画素ごとに３０Ａのデータから３０Ｂのデ
ータを減ずると、図１４に示す分布３０Ｃが得られる。
この受光量分布は光源９による線状投影ビームの散乱成
分のみから成り、これに適当なしきい値ＬTHを設けてレ
ール端位置ＰL またはＰR を求めれば、外乱光の影響を
受けない測定が行なえる。
【００２１】実施例６．図１５はこの発明の実施例６に
よるレール位置測定装置の構成図である。図において、
３１はＣＰＵ１９から光源駆動回路１６に対する光源９
の光量を指令する信号である。レール面反射率は場所に
よって異なるため、走行中の測定では投光量が一定なら
ば受光量は常に変動する。これをそのまま放置すると、
ＣＣＤラインセンサへの受光量の過不足が発生して測定
不能状態が続出する。また受光量に応じたしきい値を設
定してやらなければ、レール端検出誤差が大きくなる。
本実施例はこれらを解決するものである。図１６（Ａ）
はＣＣＤラインセンサ１３による受光量分布を示したも
のである。実施例３で説明したように、検出ヘッド１４
とレール１間の距離が標準の状態では図７の実線の位置
に結像するため、図１６（Ａ）の実線３２Ａの光量分布
が得られ、検出ヘッド１４とレール１間の距離が近づい
た状態では図８の実線の位置に結像するため、図１６
（Ａ）の点線３２Ｂの光量分布が得られる。両者を比較
すると、中央部では大きく異なっているが、レール端付
近での光量分布はよく似たものになっている。このレー
ル端部分の分布に着目すると最適な光量制御としきい値
を決定することが可能となる。
よるレール位置測定装置の構成図である。図において、
３１はＣＰＵ１９から光源駆動回路１６に対する光源９
の光量を指令する信号である。レール面反射率は場所に
よって異なるため、走行中の測定では投光量が一定なら
ば受光量は常に変動する。これをそのまま放置すると、
ＣＣＤラインセンサへの受光量の過不足が発生して測定
不能状態が続出する。また受光量に応じたしきい値を設
定してやらなければ、レール端検出誤差が大きくなる。
本実施例はこれらを解決するものである。図１６（Ａ）
はＣＣＤラインセンサ１３による受光量分布を示したも
のである。実施例３で説明したように、検出ヘッド１４
とレール１間の距離が標準の状態では図７の実線の位置
に結像するため、図１６（Ａ）の実線３２Ａの光量分布
が得られ、検出ヘッド１４とレール１間の距離が近づい
た状態では図８の実線の位置に結像するため、図１６
（Ａ）の点線３２Ｂの光量分布が得られる。両者を比較
すると、中央部では大きく異なっているが、レール端付
近での光量分布はよく似たものになっている。このレー
ル端部分の分布に着目すると最適な光量制御としきい値
を決定することが可能となる。
【００２２】以下、図１６（Ａ）の左側のレール端を検
出する場合の動作について説明する。まず図１６（Ａ）
の左側の画素から順に差分値を計算する。具体的には当
該画素の受光データから所定の間隔ΔＰD だけ手前の画
素の受光データを減じた値を求める。図１６（Ａ）の実
線３２Ａについて差分を計算すると図１６（Ｂ）の実線
３３のようになる。この差分値が最初に極値（この例の
ように左側を検出する場合には極大値）をもつ画素位置
Ｐ1 を求める。差分値の極値を求めることで反射率の違
いによる受光量全体の大小の影響を受けにくくなる。そ
してＰ1 から所定の間隔ΔＰ1 だけ離れた位置Ｐ1 ＋Δ
Ｐ1 の画素における光量Ｌ1 を得る。間隔ΔＰ1 の値は
受光量分布の状態により最適値が異なり、手前すなわち
ΔＰ1 ＜０の場合もある。また画素Ｐ1 ＋ΔＰ1 の光量
Ｌ1 の代わりに、画素Ｐ1 から画素Ｐ1 ＋ΔＰ1 までの
全画素の光量の平均値Ｌ1AVEを得てもよい。このように
して得られたＬ1 またはＬ1AVEは、受光量分布が３２Ａ
および３２Ｂの場合ともに共通な、エッジ付近の受光量
の大きさに比例する量になっている。ＣＰＵ１９は以上
の処理を行ない。Ｌ1 またはＬ1AVEを一定に保つような
発光量を光源駆動回路１６に対して指令する。さらにＣ
ＰＵ１９は、Ｌ1 またはＬ1AVEを所定の値で除した値Ｌ
2 をレール端を決定するためのしきい値として、端の画
素から順に受光量データをＬ2 と比較し、これを超えた
位置Ｐ2 をレール端に対応する画素位置と決定する。Ｌ
1 またはＬ1AVEをもとにしきい値Ｌ2 を決めるため、全
体の光量変化の影響を受けにくくなり、レール端の位置
が正確に決定できる。
出する場合の動作について説明する。まず図１６（Ａ）
の左側の画素から順に差分値を計算する。具体的には当
該画素の受光データから所定の間隔ΔＰD だけ手前の画
素の受光データを減じた値を求める。図１６（Ａ）の実
線３２Ａについて差分を計算すると図１６（Ｂ）の実線
３３のようになる。この差分値が最初に極値（この例の
ように左側を検出する場合には極大値）をもつ画素位置
Ｐ1 を求める。差分値の極値を求めることで反射率の違
いによる受光量全体の大小の影響を受けにくくなる。そ
してＰ1 から所定の間隔ΔＰ1 だけ離れた位置Ｐ1 ＋Δ
Ｐ1 の画素における光量Ｌ1 を得る。間隔ΔＰ1 の値は
受光量分布の状態により最適値が異なり、手前すなわち
ΔＰ1 ＜０の場合もある。また画素Ｐ1 ＋ΔＰ1 の光量
Ｌ1 の代わりに、画素Ｐ1 から画素Ｐ1 ＋ΔＰ1 までの
全画素の光量の平均値Ｌ1AVEを得てもよい。このように
して得られたＬ1 またはＬ1AVEは、受光量分布が３２Ａ
および３２Ｂの場合ともに共通な、エッジ付近の受光量
の大きさに比例する量になっている。ＣＰＵ１９は以上
の処理を行ない。Ｌ1 またはＬ1AVEを一定に保つような
発光量を光源駆動回路１６に対して指令する。さらにＣ
ＰＵ１９は、Ｌ1 またはＬ1AVEを所定の値で除した値Ｌ
2 をレール端を決定するためのしきい値として、端の画
素から順に受光量データをＬ2 と比較し、これを超えた
位置Ｐ2 をレール端に対応する画素位置と決定する。Ｌ
1 またはＬ1AVEをもとにしきい値Ｌ2 を決めるため、全
体の光量変化の影響を受けにくくなり、レール端の位置
が正確に決定できる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、この発明のレール位置測
定装置および方法によれば、レール面上に線状光投影ビ
ームを投影し、その散乱光をラインセンサ上に結像さ
せ、ラインセンサの各画素からの信号の大きさによりレ
ール端の位置を測定するので、走行中にレール位置の測
定ができる。また、アタック角測定装置によれば、光源
と投光レンズと受光レンズとラインセンサとで構成した
検出ヘッドを車軸と直角でレールの直上に車輪を挟んで
配置し、ラインセンサの各受光画素が出力する電気信号
を演算してアタック角を算出するので、走行中にアタッ
ク角の測定ができる。
定装置および方法によれば、レール面上に線状光投影ビ
ームを投影し、その散乱光をラインセンサ上に結像さ
せ、ラインセンサの各画素からの信号の大きさによりレ
ール端の位置を測定するので、走行中にレール位置の測
定ができる。また、アタック角測定装置によれば、光源
と投光レンズと受光レンズとラインセンサとで構成した
検出ヘッドを車軸と直角でレールの直上に車輪を挟んで
配置し、ラインセンサの各受光画素が出力する電気信号
を演算してアタック角を算出するので、走行中にアタッ
ク角の測定ができる。
【図１】この発明の実施例１のレール位置測定装置を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】メモリ１８に格納された受光量データの分布を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】レール側面から受光される散乱光の受光量を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】この発明の実施例２のアタック角測定装置を示
す構成図である。
す構成図である。
【図５】図４の台車枠３を省略した平面図である。
【図６】この発明の実施例３のレール位置測定装置の要
部を示す構成図である。
部を示す構成図である。
【図７】図６において、受光系とレールとの距離が標準
“１Ａ”にある場合のラインセンサの受光可能範囲を示
す説明図である。
“１Ａ”にある場合のラインセンサの受光可能範囲を示
す説明図である。
【図８】図６において、受光系とレールとの距離が近づ
いた“１Ｂ”の場合のラインセンサの受光可能範囲を示
す説明図である。
いた“１Ｂ”の場合のラインセンサの受光可能範囲を示
す説明図である。
【図９】図６において、受光系とレールとの距離が遠ざ
かった“１Ｃ”の場合のラインセンサの受光可能範囲を
示す説明図である。
かった“１Ｃ”の場合のラインセンサの受光可能範囲を
示す説明図である。
【図１０】この発明の実施例４のレール位置測定装置の
構成図である。
構成図である。
【図１１】図１０の構成における光強度の分布を示す説
明図である。
明図である。
【図１２】この発明の実施例５のレール位置測定装置の
構成図である。
構成図である。
【図１３】図１２の構成における受光データの分布を示
す説明図である。
す説明図である。
【図１４】図１３の受光データを処理した後の状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図１５】この発明の実施例６のレール位置測定装置の
構成図である。
構成図である。
【図１６】図１５の構成における受光量分布を示す説明
図である。
図である。
【図１７】従来のレール位置測定装置の構成図である。
１ レール ２ 車輪 ９ 光源 １０ 集光レンズ（投光レンズ） １１ 円筒凹レンズ １２ 集光レンズ（受光レンズ） １３ ラインセンサ １４ 検出ヘッド部 ２１ 信号処理部（演算手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 浩二 東京都渋谷区代々木２丁目２番６号 東日 本旅客鉄道株式会社安全研究所内 (72)発明者 永尾 俊繁 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中野 英樹 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 本多 隆一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 光ビームを発生する光源、この光源から
所定の距離に位置するレールの踏面上においてレールを
横断する方向に細長い線状光投影ビームを形成させるた
めの投光レンズ、 前記線状光ビームの投光軸と所定の角度をなして設けた
受光軸上にあって前記レール踏面上の線状投影ビームか
らの散乱光を集光し結像させる受光レンズ、 この受光レンズにより結像される位置に設置され、前記
線状投影ビームの結像の長手方向に複数の受光画素が並
び、各受光画素が入射光量に応じた電気信号を出力する
ラインセンサ、 前記各受光画素の出力する電気信号を入力し、信号の大
きさを所定レベルと比較し、前記信号の大きさが前記所
定レベルを通過する画素の位置を求め、この画素の位置
からレール端の位置を算出する演算手段、及び算出結果
を外部へ出力する出力手段から構成されることを特徴と
するレール位置測定装置。 - 【請求項２】 レール踏面上に形成された線状投影ビー
ムからの散乱光を集光しライセンサの受光面上に結像さ
せる受光レンズの前方あるいは後方に、ラインセンサの
受光素子の配列方向に対し垂直な方向に光を拡散させる
働きを有する円筒レンズを設置することを特徴とする請
求項１記載のレール位置測定装置。 - 【請求項３】 光ビームを所定周期で点灯／消灯する光
源、この光源から所定の距離に位置するレールの踏面上
においてレールを横断する方向に細長い線状光投影ビー
ムを形成させるための投光レンズ、 前記線状光ビームの投光軸と所定の角度をなして設けた
受光軸上にあって前記レール踏面上の線状投影ビームか
らの散乱光を集光し結像させる受光レンズ、 前記結像位置に設置され、前記線状投影ビーム結像の長
手方向に複数の受光画素が並び、各受光画素が入射光量
に応じた電気信号を出力するラインセンサ、 前記各受光画素の出力する電気信号を入力し、ラインセ
ンサの上記各受光画素に前記点灯期間中および消灯期間
中に入射されたそれぞれの光量信号を取り出し、点灯期
間中の光量信号と消灯期間中の信号の差を求め、これを
各画素の受光信号として処理する演算手段とから構成さ
れたことを特徴とするレール位置測定装置。 - 【請求項４】 レール中央に対して検出すべきレール端
のある側に対応する画素の端を検出開始側と定め、 当該画素の信号と当該画素から所定数だけ離れた画素の
信号の差を求める差分計算を前記検出開始側から順に実
行し、差分値が予め定められた第１のしきい値を超えた
ところの画素位置あるいは差分値が最初の極値をとると
ころの画素位置を第１のエッジとして記憶し、この第１
のエッジから所定の画素数だけ前または後の画素位置の
信号値を所定の値で割った結果、あるいは第１のエッジ
から所定の画素数だけ前または後の画素位置までの間に
ある画素からの信号の平均値を所定の値で割った結果、
のいずれかを第２のしきい値と定め、前記検出開始側か
ら再度信号レベル比較を行ない前記第２のしきい値を通
過する画素の位置を求め、この画素の位置からレール端
の位置を算出することを特徴とするレール位置測定方
法。 - 【請求項５】 ラインセンサの各受光画素の出力電気信
号を用い、 レール中央に対して検出すべきレール端のある側に対応
する画素の端を開始側と定め、当該画素の信号と当該画
素から所定数だけ離れた画素の信号の差を求める差分計
算を前記開始側から順に実行し、差分値が予め定められ
た第１のしきい値を超えたところの画素位置あるいは差
分値が最初の極値をとるところの画素位置を第１のエッ
ジとして記憶し、この第１のエッジから所定の画素数だ
け前または後の画素位置の信号値、あるいは第１のエッ
ジから所定の画素数だけ前または後の画素位置までの間
にある画素からの信号の積算値、のいずれかが所定の値
に近づくように光源の発光量を制御することを特徴とす
るレール位置測定方法。 - 【請求項６】 車軸を介して軸箱で支持された車輪とレ
ールとの相対位置を測定するアタック角測定装置におい
て、 光ビームを発生する光源と、この光源から所定の距離に
位置するレールの踏面上においてレールを横断する方向
に細長い線状光投影ビームを形成させるための投光レン
ズと、前記線状光ビームの投光軸と所定の角度をなして
設けた受光軸上にあって前記レール踏面上の線状投影ビ
ームからの散乱光を集光し結像させる受光レンズと、 前記結像位置に設置され、前記線状光投影ビーム結像の
長手方向に複数の受光画素が並び、各受光画素が入射光
量に応じた電気信号を出力するラインセンサとで構成し
た検出ヘッドを、前記車軸と直角で前記レールの直上に
上記車輪を挟んで配置し、前記各受光画素の出力する電
気信号を演算手段に入力して信号の大きさを所定レベル
と比較し、前記電気信号の大きさが前記所定レベルより
大きい前記受光画素の位置を検出して前記レールの端面
を算出し、前記演算手段の算出結果を出力手段から出力
することを特徴とするアタック角測定装置。 - 【請求項７】 車軸を介して軸箱で支持された車輪とレ
ールとの相対位置を測定するアタック角測定装置におい
て、 光ビームを所定周期で点灯／消灯する光源と、この光源
から所定の距離に位置するレールの踏面上においてレー
ルを横断する方向に細長い線状光投影ビームを形成させ
るための投光レンズと、前記線状光ビームの投光軸と所
定の角度をなして設けた受光軸上にあって前記レール踏
面上の線状光投影ビームからの散乱光を集光し結像させ
る受光レンズと、 前記結像位置に設置され、前記線状光投影ビーム結像の
長手方向に複数の受光画素が並び、各受光画素が入射光
量に応じた電気信号を出力するラインセンサとで構成し
た検出ヘッドを、前記車軸と直角で前記レールの直上に
上記車輪を挟んで配置し、前記各受光画素の出力する電
気信号を演算手段に入力して、前記ラインセンサの上記
各受光画素に前記点灯期間中および消灯期間中に入射さ
れたそれぞれの光量信号を取り出し、点灯期間中の光量
信号と消灯期間中の光量信号の差を求め、これを各画素
の受光信号として処理することを特徴とするアタック角
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02093193A JP3148437B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | レール位置測定装置、レール位置測定方法およびアタック角測定装置 |
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