JP2002088702A - 構築物を作るためにエレメントを地中に挿入するように構成された装置をガイドするガイド方法、及びそのようなガイド方法を用いて少なくとも一つのエレメントを地中に挿入するための装置 - Google Patents

構築物を作るためにエレメントを地中に挿入するように構成された装置をガイドするガイド方法、及びそのようなガイド方法を用いて少なくとも一つのエレメントを地中に挿入するための装置

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JP2002088702A
JP2002088702A JP2001228980A JP2001228980A JP2002088702A JP 2002088702 A JP2002088702 A JP 2002088702A JP 2001228980 A JP2001228980 A JP 2001228980A JP 2001228980 A JP2001228980 A JP 2001228980A JP 2002088702 A JP2002088702 A JP 2002088702A
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Ian Robertson
イアン・ロバートソン
Jean Ehrsam
ジヤン・エルサン
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    • E01B29/32Installing or removing track components, not covered by the preceding groups, e.g. sole-plates, rail anchors
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  • Road Repair (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に実施でき低コストである、エレメント
を地中に挿入する挿入装置を正確かつ迅速に位置決めで
きるガイド方法を提案する。 【解決手段】 地形上の地点8を設置し、X、Y、Z基
準フレームにおける該地点8の座標を決定するステップ
と、測定ステーション3を構築物の近くの所定の位置に
配置し、一つ又はそれ以上の地形上の地点8を参照して
測定ステーション3のX、Y、Z位置を決定するステッ
プと、測定ステーション3によって、挿入装置1と測定
ステーション3との間の距離及び角度を決定するステッ
プと、測定された距離と、測定ステーション3の知られ
ている位置とによって装置1の位置を計算するステップ
と、エレメントが地中に挿入される所定の位置を有する
挿入軸上に、エレメント2を正しく合わせるように挿入
装置1を変位させるステップとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、構築物を作るため
にエレメントを地中に挿入するように構成された装置を
ガイドするガイド方法に関し、特に、鉄道軌道を作るた
めのベースプレートを挿入するための、ヨーロッパ特許
出願第0803609号に記載されたタイプの装置をガ
イドするガイド方法に関し、該装置は、ベースプレート
をコンクリート内に、1mm以内の正確な所定位置で挿
入できるようにする。また、本発明は、このようなガイ
ド方法を実施する、エレメントを地中に挿入するための
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄道軌道を迅速にかつ低コストで作るこ
とができる、ベースプレートをコンクリート内に挿入す
るための装置は、文献ヨーロッパ特許出願第08036
09号から知られている。しかし、効果的にするため
に、そのようなベースプレート挿入装置は、各ベースプ
レートに対して正確な位置を得るように、挿入装置自体
が正確に配置されることを要する。現在、挿入装置は、
現場のガイドレールと共に用いられ、該ガイドレール
は、固定基準に関して鉄道軌道が後に続く経路に沿って
予め設置され、測量により決定されたとき、ベースプレ
ート挿入装置を位置決めする基準として働く。
【0003】しかし鉄道軌道の経路に沿って現場でガイ
ドレールを予め配置することは、長くなり、かつ時間が
かかり、従って鉄道軌道の構築をかなり遅らせるという
欠点を呈する。また、挿入装置を位置決めする際に、良
好な精度を得るためには、現場のガイドレールを支持す
る地面を、その位置を限定する挿入装置により用いられ
る支持点の圧力で前記ガイドレールが動くことを防止す
るために、適切に安定化することが必要である。さら
に、このような現場で共通に実行される作業は、ガイド
レールを不用意にずらしかねない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、容易に実施でき低コストである、エレメントを地中
に挿入する挿入装置を正確かつ迅速に位置決めできるガ
イド方法を提案することにより、それらの欠点を直すこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このために、本発明は、
構築物を作るためにエレメントを地中に挿入するように
構成された装置をガイドするガイド方法であって、以下
のステップ、すなわち、地形上の地点を設置し、X、
Y、Z基準フレームにおける該地点の座標を決定するス
テップと、測定ステーションを構築物の近くの所定の位
置に配置し、一つ又はそれ以上の地形上の地点を参照し
て測定ステーションのX、Y、Z位置を決定するステッ
プと、測定ステーションによって、エレメントを地中に
挿入するための挿入装置と測定ステーションとの間の距
離及び角度を決定するステップと、測定された距離およ
び角度と、測定ステーションの知られている位置とによ
って、挿入装置の位置を計算するステップと、エレメン
トが地中に挿入される所定の位置を有する挿入軸上に、
エレメントを正しく合わせるように、挿入装置を変位さ
せるステップとを具備することを特徴とするガイド方法
を提供する。
【0006】特定の実施の形態においては、本発明のガ
イド方法は、一つ又はそれ以上の以下の特徴を、単独
で、あるいは技術的に実行可能な組合せで具備すること
ができる。
【0007】・測定ステーションは、挿入装置に搭載さ
れた反射体と協働するレーザによる光学的測定方法を有
する。
【0008】・測量は、構築物に沿って配置されたいく
つかの基準地点で行われ、挿入装置が前進するにつれ
て、測定ステーションが、測定ステーションによって得
ることができる計算精度を最大化する測量地点上に変位
される。
【0009】・2つの連続する測量地点間の距離は、地
中に挿入されるエレメントの位置を測定する際に1mm
以内の精度を得るために、50〜100mの範囲にあ
る。
【0010】・挿入装置の変位は、挿入装置によって支
持されたエレメントを、実質的に、座標が搭載コンピュ
ータのメモリに記憶されている所定の位置を有する挿入
軸上に正しく合わせるように、搭載コンピュータに接続
された搭載コントローラによって、測定ステーションに
より各瞬間にコンピュータに伝達された距離及び方位デ
ータに応じて制御される。
【0011】・挿入装置は、エレメントを支持するアー
ムを有し、アームは、互いに直交する3つの軸に沿って
並進及び回転駆動され、アームの動きは、エレメントを
正確に所定の位置を有する挿入軸上に正しく合わせるよ
うに、コンピュータによって制御される。
【0012】・構築物は鉄道軌道であり、エレメント
は、レールを支持するように構成されたベースプレート
であり、該ベースプレートは、凝固する前にコンクリー
トスラブ内に挿入される。
【0013】また、本発明は、上述のガイド方法を実施
する、少なくとも一つのエレメントを地中に挿入する挿
入装置であって、測定ステーションからの放射を反射す
るように構成され、反射体と測定ステーションとの間の
距離及び角度を正確に測定することができる、少なくと
も一つの反射体を有することを特徴とする。
【0014】特定の実施の形態においては、エレメント
を地中に挿入する本発明の挿入装置は、一つ又はそれ以
上の以下の特徴を、単独で、あるいは技術的に実行可能
な組合せで具備することができる。
【0015】・装置は、互いに直交する3つの軸上を並
進及び回転駆動されるアームを有し、該アームは、地中
に挿入されようとするエレメントを支持し、かつアーム
及び地中に挿入されるエレメントの3次元の位置を、測
定ステーションによって知ることができるようにする反
射体を有する。
【0016】・装置は、自律的に移動できる車両を構成
するための駆動及び/又は操縦可能なホイール又はクロ
ーラートラックを有し、車両自体のシャシーは反射体を
備えている。
【0017】・車両は、測定ステーションからデータを
受信し、車両及びアームの位置を計算するコンピュータ
を有し、該コンピュータは、エレメントが所定位置で地
中に挿入されるように、車両及びアームの変位を制御す
るために信号をコントローラへ送出する。
【0018】・前記エレメントは、鉄道レールを支持す
るように構成されたベースプレートであり、前記ベース
プレートは、凝固する前にコンクリートスラブ内に挿入
される。
【0019】本発明の目的、特徴及び効果は、添付図面
を参照して、非限定的な例として示された本発明の実施
の形態の以下の説明を読むことによって、より良く理解
されよう。
【0020】図面を容易に理解するために、本発明を理
解するために必要な要素のみを図示してある。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は、従来技術による、所定位
置にガイドされるベースプレート挿入装置を運ぶための
車両11を示し、装置は、コンクリートが凝固する前に
軌道スラブ10の上にある。図1において、鉄道軌道の
経路に沿ってベースプレートを挿入する車両11は、コ
ンクリートスラブ10の両側上に配置され、車両11の
位置決めのための基準として働く、2つの現場のガイド
レール12によってガイドされる。ベースプレート挿入
車両11は、車両11をレール12上に保持する一つの
ホイール13を備え、該ホイールは、一つのガイドレー
ル12の上面を押圧し、かつ挿入軸Zに沿った基準とし
て働き、また車両11は、挿入軸Zに垂直なX、Y平面
内で車両11を参照させることができる、第2のガイド
レール12の両側上を横方向に押圧する2つの保持ホイ
ール13を備えている。
【0022】このようなガイド方法は、長く正確な作業
中、予め現場のガイドレールを所定の位置に配置するこ
とを要するという欠点を有し、このことは、鉄道軌道を
敷設する際の進行速度をかなり遅らせる。
【0023】図2及び図3は、ベースプレート2を挿入
するための挿入装置1を示し、該装置は、本発明のガイ
ド方法の特定の実施によって、鉄道軌道の経路に沿って
ガイドされる。
【0024】図2において、ベースプレート2を挿入す
るための挿入装置は、4つのホイール上に載置された車
両1によって構成され、そのうちの2つのホイールは操
縦可能なホイールであり、他の2つのホイールは駆動ホ
イールであり、車両1が所定の方向に沿って自律的に動
くことを可能にする。車両1は、3つの直交するX軸、
Y軸及びZ軸上で並進及び回転駆動され、かつ非常に正
確な変位を可能にするメカニズムを備えているアーム5
を備えた背面を有する。
【0025】図4に独立して示すアーム5は、通常H字
状をしており、その底部に、ベースプレートの端部に固
着されたキャストしたばかりのコンクリートスラブ内に
挿入するベースプレート2をそれぞれ有する、2つのア
クチュエータ6を支持し、2つのベースプレート2は、
設置される軌道のゲージに対応する距離だけ、アーム5
によって互いに離れて保持されている。アーム5は、X
及びY軸に関するアーム5の方位を永続的に測定する、
2つの角度指示器(図示せず)を備えている。
【0026】その1つが図5に独立して示されているベ
ースプレート2は、通常のタイプのものであり、鋳鉄の
ような固い材料からなるプレート21と、それぞれ、ナ
ットによってレールをベースプレート2上に固定可能に
する、ねじ付きロッドから成る2つの保持手段22とを
有する。また、ベースプレート2は、通常円筒形状の2
つの基礎ボルト23を有し、コンクリートが凝固したと
き、前記ベースプレート自体が、コンクリートスラブ1
0内に保持されることを確実にする。
【0027】図4において、アーム5は、その背面に、
設置すべき鉄道軌道のそばに設置された測定ステーショ
ン3と協働するように構成された3つの反射体を有す
る。反射体7は、車両1の屋根上に取付けられている。
【0028】鉄道軌道の経路のそばに配置された測定ス
テーション3は、測定地点8の鉛直上にある三脚上に取
付けられている。測定ステーション3は、測定ステーシ
ョンと、アーム5に搭載された反射体7のセットおよび
車両1との間の距離及び角度を、正確に知ることが可能
な光エミッタ及び受光器を備えた距離測定レーザ装置を
有する。使用される測定レーザ装置は、例えば、TC/
TCA2003で知られているライカ(Laica)製
の装置である。
【0029】また測定ステーション3は、測定レーザ装
置により各瞬間に調べられた測定の結果を、車両1に搭
載された受信機30に送信する無線送信機9を有する。
車両1の受信機30は、車両1に搭載されたコンピュー
タ31に接続されており、コンピュータ31は、3次元
(3D)のアーム5の正確な位置を、測定ステーション
3により送られた情報、及び測量地点8の知られている
位置から計算する。コンピュータ31は、アーム5およ
びアクチュエータ6の変位を制御し、また車両を操縦及
び変位可能にするモータを制御する、コントローラ(図
示せず)に接続されている。
【0030】以下、ベースプレート挿入装置をガイドす
るガイド方法を説明する。
【0031】図3において、ベースプレート2を挿入す
る工程の前に、鉄道軌道の経路に沿って、約50〜10
0m間隔で、複数の測量地点が連続的に決定され、それ
らの測量地点はマーカ8でマークされる。
【0032】ベースプレート2を挿入する当日に、挿入
車両1が、コンクリートスラブ10が鋳込まれたばかり
でまだ凝固していない軌道の部分に運ばれる。車両1の
この始動位置から、測定ステーション3が、好ましく
は、車両1の背面、特にアーム5及び車両1の反射体7
を直視できる最も近い測量地点8上に配置される。測定
ステーション3は、測定ステーション3を地点8上に垂
直に配置することによる非常に正確な方法で地点8上に
配置され、測定ステーション3のX、Y、Z座標が、ロ
ッドによって測定ステーションと地点8との間の垂直距
離を測定することによって決定される。本発明の方法の
他の実施においては、測定ステーション3は、代替的
に、鉄道軌道の近くの、反射体7を直視できる何れかの
地点に配置することができ、測定ステーション3のX、
Y、Z座標は、いくつかの知られている測量地点を調べ
るために測定ステーションを用いること、及び測定され
た角度及び距離から測定ステーション3の正確な位置を
決定することにより決定される。
【0033】測定ステーション3の位置が一旦分かる
と、距離測定レーザ装置は、該装置と各反射体7、特に
車両1の屋根に配置された反射体7との間の距離及び角
度を測定できるように、車両1の背面に向けられる。
【0034】測定結果は、直ちに無線で送信機9から車
両1に搭載されたコンピュータ31に送信され、コンピ
ュータは、測定ステーション3によって送られたデー
タ、及び測定ステーション3の知られている位置から車
両1の正確な三次元の位置を計算する。
【0035】ベースプレート2を挿入すべき地点の正確
な座標は、予めコンピュータ31のメモリ内に記憶され
ているので、コンピュータ31は、上記地点及びステー
ションにより測定された車両1の位置から、アーム5
と、次のベースプレート2が挿入される位置との間の距
離を計算し、その後、アーム5は、そこから数cm以上
移動でき、6自由度を有する停止位置にある。この距離
から、コンピュータ31は、駆動及び操縦可能なホイー
ルを制御するコントローラに信号を送出し、停止位置に
静止している間接式アーム5が、ベースプレート2が理
論上挿入されるべき地点迄実質的に到達するまで、軌道
の軸に沿って車両1を変位させる。当然のこととして、
車両1のトランスミッションに存在するスラックを考慮
して、軌道に対する車両の位置決めは、さほど厳密では
なく、例えば約1cm以内の正確さである。
【0036】車両1が一旦前記位置に停止すると、コン
ピュータ31は、測定ステーション3により送信された
データから、アーム5の三次元の位置を確かめ、非常に
高い精度で、ベースプレート2に対して理想的な挿入地
点に、アーム5に支えられたベースプレート2を正しく
合わせるように、6つの自由度の軸上の間接式アーム5
の動きを制御するように、コントローラへ信号を送出す
る。そしてアクチュエータ6は、その後、ヨーロッパ特
許出願第0803609号に記載された方法にしたがっ
て、ベースプレート2を柔らかいコンクリート10内に
挿入するために作動される。
【0037】一旦2つのベースプレート2が挿入される
と、アーム5はその停止位置に戻り、コンピュータ31
は、新しいベースプレート2が挿入されるべき次の地点
の座標を捜す。車両1を前記の新しい地点に正しく合わ
せるガイド方法は、上述と同様である。
【0038】ベースプレートの位置決めにおいて1mm
以内の精度を得るように、ベースプレート挿入車両1を
ガイドする際の十分な精度を維持するために、測定ステ
ーション3は、車両1に最も近く、反射体7のセットを
直視できる測量地点8に定期的に変更される。
【0039】このようなガイド方法は、操作上迅速で、
かつ低コストで実施できるという利点を有し、50〜1
00m毎に測量地点を設置すること、及びベースプレー
トが挿入される日に測定ステーションを設置することの
みを要する。また、このようなガイド方法は、ベースプ
レート挿入装置と用いられる基準フレームとの間の直接
接触を用いることがないという利点を有し、これによ
り、基準フレーム上にベースプレート挿入装置によって
発生することがある物理的応力を排除する。
【0040】当然のこととして、本発明は、例としての
み示され、説明及び図示された実施の形態に限定されな
い。
【0041】すなわち、例は、ベースプレートをコンク
リートスラブ内に挿入するための挿入装置を説明してい
るが、本発明のガイド方法は、構築物を作るのに必要な
何らかのエレメントを挿入するための挿入装置をガイド
するために同様に用いることができる。
【0042】図示しない変形の実施の形態においては、
挿入装置は、ホイールの代わりにクローラートラックを
備えることができ、あるいは挿入装置を変位させること
ができる他の何れかの手段を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のガイド方法を用いて鉄道軌道を支持しよ
うとするベースプレートを挿入するための挿入装置の概
略断面図である。
【図2】本発明の特定の実施の形態のガイド方法を用い
てベースプレートを挿入するための挿入装置の斜視図で
ある。
【図3】図2のベースプレート挿入装置の上から見た曲
がった状態の概略図である。
【図4】図2のベースプレート装置の間接式アームの詳
細図である。
【図5】鉄道軌道を作るのに用いることができるベース
プレートの一例である。
【符号の説明】
1 挿入装置 2 ベースプレート 3 測定ステーション 5 アーム 7 反射体 8 地形上の地点 9 無線送信機 10 コンクリートスラブ 11 車両 12 ガイドレール 13 ホイール 30 受信機 31 コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 構築物を作るためにエレメントを地中に挿入するように構成された装置をガイドするガイド方 法、及びそのようなガイド方法を用いて少なくとも一つのエレメントを地中に挿入するための装 置

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構築物を作るためにエレメント(2)を
    地中に挿入するように構成された挿入装置(1)をガイ
    ドするガイド方法であって、 地形上の地点(8)を設置し、X、Y、Z基準フレーム
    における該地点(8)の座標を決定するステップと、 測定ステーション(3)を構築物の近くの所定の位置に
    配置し、一つ又はそれ以上の地形上の地点(8)を参照
    して前記測定ステーション(3)のX、Y、Z位置を決
    定するステップと、 前記測定ステーション(3)によって、前記挿入装置
    (1)と測定ステーション(3)との間の距離及び角度
    を決定するステップと、 測定された距離と、測定ステーション(3)の知られて
    いる位置とによって、挿入装置(1)の位置を計算する
    ステップと、 前記エレメント(2)が地中に挿入される所定の位置を
    有する挿入軸上に、エレメント(2)を正しく合わせる
    ように、挿入装置(1)を変位させるステップとを具備
    することを特徴とする、挿入装置(1)をガイドするガ
    イド方法。
  2. 【請求項2】 前記測定ステーション(3)が、エレメ
    ント(2)の挿入装置(1)に搭載された反射体(7)
    と協働するレーザによる光学的測定方法を有することを
    特徴とする、請求項1に記載の挿入装置(1)をガイド
    するガイド方法。
  3. 【請求項3】 測量が、構築物に沿って配置されたいく
    つかの基準地点(8)で行われ、挿入装置(1)が前進
    するにつれて、測定ステーション(3)が、測定ステー
    ション(3)によって得ることができる計算精度を最大
    化する測量地点(8)に変位されることを特徴とする、
    請求項1又は請求項2に記載の挿入装置(1)をガイド
    するガイド方法。
  4. 【請求項4】 2つの連続する測量地点(8)間の距離
    が、エレメント(2)の位置を測定する際に1mm以内
    の精度を得るように、50〜100mの範囲にあること
    を特徴とする、請求項3に記載の挿入装置(1)をガイ
    ドするガイド方法。
  5. 【請求項5】 挿入装置(1)の変位は、挿入装置
    (1)によって支持された前記エレメント(2)を、実
    質的に、座標がコンピュータ(31)のメモリに記憶さ
    れている所定の位置を有する挿入軸上に正しく合わせる
    ように、搭載コンピュータ(31)に接続された搭載コ
    ントローラによって、測定ステーション(3)により各
    瞬間にコンピュータ(31)に伝達された距離及び方位
    データに応じて制御されることを特徴とする、請求項1
    から4のいずれか一項に記載の挿入装置(1)をガイド
    するガイド方法。
  6. 【請求項6】 前記挿入装置(1)が、前記エレメント
    (2)を支持するアーム(5)を有し、前記アーム
    (5)が、互いに直交する3つの軸に沿って並進及び回
    転駆動され、前記アーム(5)の動きが、エレメント
    (2)を正確に所定の位置を有する挿入軸上に正しく合
    わせるように、コンピュータ(31)によって制御され
    ることを特徴とする、請求項1に記載の挿入装置(1)
    をガイドするガイド方法。
  7. 【請求項7】 前記構築物が鉄道軌道であり、前記エレ
    メント(2)が、レールを支持するように構成されたベ
    ースプレートであり、前記ベースプレート(2)は、凝
    固する前にコンクリートスラブ(10)内に挿入される
    ことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記
    載の挿入装置(1)をガイドするガイド方法。
  8. 【請求項8】 少なくとも一つのエレメント(2)を地
    中に挿入し、請求項1〜7のいずれか1項に記載のガイ
    ド方法を実施する挿入装置(1)であって、互いに直交
    する3つの軸上を並進及び回転駆動されるアーム(5)
    を有し、前記アーム(5)が、地中に挿入されようとす
    るエレメント(2)を支持し、かつ前記アーム(5)及
    び前記エレメント(2)の3次元の位置を、測定ステー
    ション(3)によって知ることができるようにする反射
    体(7)を有することを特徴とする、挿入装置。
  9. 【請求項9】 自律的に移動できる車両(1)を構成す
    るための駆動及び/又は操縦可能なホイール又はクロー
    ラートラックを有し、前記車両(1)自体のシャシーが
    反射体(7)を備えていることを特徴とする、請求項8
    に記載の挿入装置(1)。
  10. 【請求項10】 測定ステーション(3)からデータを
    受信し、車両(1)及びアーム(5)の位置を計算する
    コンピュータ(31)を有し、前記コンピュータ(3
    1)が、エレメント(2)が所定の位置で地中に挿入さ
    れるように、前記車両(1)及びアーム(5)の変位を
    制御するために信号を前記コントローラへ送出すること
    を特徴とする、請求項8又は請求項9に記載の挿入装置
    (1)。
  11. 【請求項11】 前記エレメント(2)が、レールを支
    持するように構成されたベースプレートであり、前記ベ
    ースプレート(2)が、凝固する前にコンクリートスラ
    ブ(10)内に挿入されることを特徴とする、請求項8
    から10のいずれか一項に記載の挿入装置(1)。
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