JP2700731B2 - Anomaly detection device for railway tracks - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、鉄道線路の異常の有無
を検出するための鉄道線路の異常検出装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、レールの破損、枕木やスラブ板の
損傷、締結機のボルトの緩みなどの線路の点検は、点検
要員がレールに沿って歩きながら目視により行ってお
り、またレール継目の間隔の点検はゲージを用いて人手
で行っていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】このように従来の線路
の異常点検作業は、点検要員がレールに沿って歩きなが
ら行っていたので、点検に時間がかかるという問題があ
った。 【０００４】さらに、多数の点検要員を必要とするの
で、点検作業に要する経費も多額であるという問題があ
った。 【０００５】本発明は、これらの点に鑑み、線路の点検
作業の高速化、省力化を図ると共に、点検作業に要する
経費の低減化を図ることを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、以下のように構成した。 【０００７】すなわち、鉄道線路の画像データを前記鉄
道線路の幅方向に読み取りながら前記鉄道線路の方向に
移動するラインセンサと、前記鉄道線路に関してあらか
じめわかっている検査項目データを記憶する記憶手段
と、前記ラインセンサの画像データに位置情報を付与す
る距離計測手段と、前記位置情報を付与した画像データ
から、前記記憶手段に記憶されている検査項目データに
対応するデータを抽出する抽出手段と、その抽出したデ
ータを前記記憶手段に記憶されている検査項目データと
比較する比較手段と、その比較結果に基き、鉄道線路の
異常箇所を特定して出力する出力手段と、を備えてなる
鉄道線路の異常検出装置である。 【０００８】 【作用】ラインセンサは、鉄道線路の画像データを前記
鉄道線路の幅方向に読み取りながら前記鉄道線路の方向
に移動する。距離計測手段は、画像データに位置情報を
付与する。抽出手段は、位置情報を付与した画像データ
から、記憶手段に記憶されている鉄道線路の検査項目デ
ータに対応するデータを抽出する。 【０００９】比較手段は、その抽出したデータを記憶手
段に記憶されている検査項目データと比較する。そして
出力手段は、その比較結果に基き、鉄道線路に関する異
常箇所を出力する。 【００１０】 【実施例】以下に、図面を参照して本発明実施例につい
て詳細に説明する。 【００１１】図２（ａ）および（ｂ）は本発明を用いる
鉄道線路の一例を示す図である。図２において、１，１
は地表にスラブ板２を介して敷設した鉄道の左右一対の
レール、３，３はレール１，１とスラブ板２とを締結す
る締結機である。締結機３，３は、レールを保持締着す
る板バネ３ａおよびボルト３ｂを有する。スラブ板２の
下面には、防震用の樹脂製のパッド２ａが敷設されてい
る。これらは後述するように観察対象である。 【００１２】３１，３２，３３は軌道面を撮影するカメ
ラであり、それぞれレンズおよび画像センサを有する。
カメラ３１は軌道面の真上から軌道面に相対して配置
し、レール１，１の幅方向の長さ（例えば２４０cm）を
一度に読み取る。カメラ３２は軌道面の真横からレール
１に相対して配置し、レール１、締結機３，３、及びス
ラブ板２の側面を撮影する。カメラ３３は走行方向を斜
めに見下ろす角度に設置し、主として締結機３，３を撮
影する。これら各カメラ３１，３２，３３の撮影方向は
図中実線で示す方向であり、またこれらカメラ３１，３
２，３３が一時に撮影できる視野は図中破線で示す範囲
である。 【００１３】図１は本発明実施例のブロック図である。
図１において、４，４，４は軌道面に向けて各カメラ３
１，３２，３３の視野を照射する光源であり、各カメラ
３１，３２，３３にそれぞれ付設する。この光源４とし
てはハロゲンランプが好適である。 【００１４】前記カメラ３１，３２，３３に内蔵する画
像センサ６ａ，６ｂ，６ｃは、いずれもＣＣＤなどの受
光素子を鉄道線路の幅方向に平行な一直線上に配置した
信号転送方式のイメージセンサであるラインセンサと
し、画素数１０００のものを用いる。この画像センサ６
ａ，６ｂ，６ｃがレンズ５を介して読み取った線路面の
濃度色情報は、画像データとして、それぞれ１ラインご
とに一時的に画像バッファ７に記憶する。画像バッファ
７は、一定量の画像データを記憶可能である。 【００１５】８はマイクロコンピュータなどで構成する
画像処理部であり、後述のように所定の画像処理や各部
の制御を行う。 【００１６】９は画像データ記憶部であり、画像バッフ
ァ７に記憶される画像データが所定量になったときに、
その画像データをアナログまたはデジタルデータとして
記憶する。この画像データ記憶部９の記憶媒体として
は、光ディスクや、ＶＴＲ等の磁気テープなどの、記憶
容量が大きいものが好適である。 【００１７】また１９は基準値記憶部であり、この基準
値記憶部１９には、レール１に関してあらかじめわかっ
ているデータ、すなわち左右のレール１，１の間隔、継
目の広さ、スラブ板２の損傷、締結機３の板バネ３ａの
損傷やボルト３ｂのゆるみ等の検査項目の基準値となる
データをあらかじめ記憶すると共に、各検査項目につい
ての許容値を記憶する。 【００１８】２１は距離計測部であり、撮影・記録され
た画像データに位置情報を付加する。１０は画像処理部
８における処理結果などを表示するＣＲＴなどの表示装
置、１１は同様にその処理結果などを印刷出力する印刷
装置である。 【００１９】そして、このように各部から成る本発明実
施例は、レール１，１を走行する走行車（図示省略）に
搭載し、その観察時には走行車は例えば５０km／時（１
４ｍ／秒）の一定速度で走行する。 【００２０】次に、このように構成する本実施例の画像
処理の一例について説明する。 【００２１】まず、レール１，１上を走行車が光源４を
点灯しながら夜間走行すると、光源４からの光はレール
１，１等の軌道面に向けて照射され、その反射光に応じ
た軌道面の画像がカメラ３１，３２，３３でそれぞれ撮
影される。 【００２２】すると、各カメラに内蔵された画像センサ
６ａ，６ｂ，６ｃでは、その画像に応じた画像データ
が、一時アナログ的に画素以外の素子に転送され、それ
ぞれ時系列に従って出力され、出力された画像データは
１ラインごとにそれぞれ画像バッファ７に格納される。
この転送工程に並行して、距離計測部の測定した位置情
報が画像バッファ７に格納される。そして、画像バッフ
ァ７に所定量の画像データが格納されると、その画像デ
ータは画像処理部８と画像データ記憶部９にそれぞれ転
送される。 【００２３】画像処理部８では、転送された画像データ
から、基準値記憶部１９に予め記憶されているレール
１，１の間隔や継目の広さ、スラブ板２の傷、パッド２
ａのずれ、締結機３の板バネ３ａの損傷、ボルト３ｂの
ゆるみなどの検査項目に対応する検出データを抽出し、
その抽出したデータを基準値記憶部１９に記憶している
検査項目データと比較し、その差異が所定の許容値を上
回った場合、その箇所のデータを異常箇所のデータとし
て検出する。 【００２４】そして、この検出されたデータに基き、異
常箇所に関する画像を作成し、表示装置１０および印刷
装置１１にそれぞれ出力する。 【００２５】従って、レール１，１の間隔、継ぎ目の広
さ、スラブ板２の損傷、パッド２ａのずれ、締結機３の
板バネ３ａの損傷、ボルト３ｂのゆるみなどの異常箇所
のみが、距離計測部２１による位置情報と共に、表示装
置１０および印刷装置１１に表示出力される。これらの
表示画像は測定中に観察できるほか、画像データ記憶部
９に記録された画像を後で再生してゆっくり検討するこ
とも可能である。 【００２６】なお、測定中あるいは解析時に、各測定値
が所定の許容値を超えた箇所について、異常箇所のリス
トを作成したり、異常箇所にさしかかると必要に応じて
ブザーで警報を発する構成とすれば、異常箇所が能率的
に抽出できるという利点がある。 【００２７】また、本実施例ではスラブ板２を用いた鉄
道線路について異常を検出する構成としたが、本発明
は、スラブ板２でなく枕木を用いる線路においても適用
できる。この場合には、軌道面の明度の分布からレキ面
と枕木面とを判別し、枕木であると判別した場合には、
その枕木が検出開始から何本目かをカウントする構成と
すれば、補修時などに異常部位の特定が容易に行えると
いう利点がある。また本発明は、線路１、スラブ板２お
よび締結機３について異常を検出する構成としたが、こ
れら以外の項目であっても目視で確認しうる各種の異常
を検出可能である。 【００２８】また、各カメラ３１，３２，３３による撮
影に際しては、撮影速度を走行速度に連動させ、走行速
度が大のときには撮影速度を大に変更する制御を行う構
成とすることが好ましい。 【００２９】このように本実施例においては、軌道面の
各種の異常の有無について、高速かつ省力的に点検作業
を行うことができ、もって点検作業に要する経費の低減
化が図れる。 【００３０】さらに、カメラ３１，３２，３３の画像セ
ンサとして信号転送方式のラインセンサ６ａ，６ｂ，６
ｃを用いたので、検出された画像データは時系列に従っ
て出力されるから、画像データを配列し直す処理工程は
不要であり、高速の処理が可能であり、走行車を高速で
走行させることができ調査時間がきわめて短時間で済
む。 【００３１】 【発明の効果】以上のように本発明では、鉄道線路の画
像データを読み取り、その画像データに位置情報を付与
し、位置情報を付与した画像データから鉄道線路に関し
て予め分かっている検査項目データに対応するデータを
抽出し、その抽出したデータを予め分かっている検査項
目データと比較し、その比較結果に基いて線路の異常箇
所を特定して出力するようにした。従って本発明によれ
ば、鉄道線路の異常箇所の位置が特定でき点検作業の高
速化、省力化が図れると共に、点検作業に要する経費の
低減化が図れる。さらに、画像の読取りには鉄道線路の
幅方向に読み取りながら前記鉄道線路の方向に移動する
ラインセンサを用いたので、検出された画像データは時
系列に従って出力されるから、画像データを配列し直す
処理工程は不要であり、高速の処理が可能であり、走行
車を高速で走行させることができ調査時間がきわめて短
時間で済むという効果を奏する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a railway line abnormality detecting device for detecting the presence or absence of an abnormality in a railway line. 2. Description of the Related Art Conventionally, inspection of railway tracks, such as breakage of rails, damage of sleepers and slab plates, and loosening of bolts of fastening machines, has been carried out visually by inspection personnel while walking along the rails. Inspection of the distance between the rail joints was performed manually using a gauge. [0003] As described above, the conventional inspection for abnormalities of the track has a problem that the inspection takes a long time because the inspector walks along the rails. Further, since a large number of inspection personnel are required, there is a problem that the cost required for the inspection work is large. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, it is an object of the present invention to increase the speed and labor saving of track inspection work and to reduce the cost required for the inspection work. [0006] In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, a line sensor that moves in the direction of the railway line while reading image data of the railway line in the width direction of the railway line, and storage means for storing inspection item data known in advance with respect to the railway line. A distance measurement unit that adds position information to the image data of the line sensor, and an extraction unit that extracts data corresponding to inspection item data stored in the storage unit from the image data to which the position information is added, A comparison unit that compares the extracted data with the inspection item data stored in the storage unit, and an output unit that identifies and outputs an abnormal point of the railway line based on the comparison result, An abnormality detection device. The line sensor moves in the direction of the railway line while reading the image data of the railway line in the width direction of the railway line. The distance measuring means adds position information to the image data. The extracting unit extracts data corresponding to the inspection item data of the railway line stored in the storage unit from the image data to which the position information is added. The comparing means compares the extracted data with the inspection item data stored in the storage means. Then, the output unit outputs an abnormal location on the railway line based on the comparison result. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an example of a railway line using the present invention. In FIG. 2, 1, 1
Is a pair of right and left rails of a railway laid on the ground surface via the slab plate 2, and 3 and 3 are fastening machines for fastening the rails 1 and 1 to the slab plate 2. The fastening machines 3 and 3 have a leaf spring 3a and a bolt 3b for holding and fastening the rail. On the lower surface of the slab plate 2, a pad 2a made of resin for earthquake prevention is laid. These are observation targets as described later. Reference numerals 31, 32, and 33 denote cameras for photographing the orbital plane, each having a lens and an image sensor.
The camera 31 is arranged from directly above the track surface to face the track surface, and reads the length (for example, 240 cm) of the rails 1 and 1 in the width direction at a time. The camera 32 is disposed so as to face the rail 1 from right beside the track surface, and photographs the side surfaces of the rail 1, the fastening machines 3 and 3, and the slab plate 2. The camera 33 is installed at an angle at which the traveling direction is obliquely looked down, and mainly photographs the fastening machines 3 and 3. The photographing directions of these cameras 31, 32, and 33 are the directions shown by solid lines in the figure.
The field of view that can be photographed by the cameras 2 and 33 at a time is the range indicated by the broken line in the figure. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numerals 4, 4, and 4 denote each camera 3 toward the track surface.
These light sources irradiate the fields of view of 1, 32, and 33 and are attached to the cameras 31, 32, and 33, respectively. As the light source 4, a halogen lamp is preferable. Each of the image sensors 6a, 6b and 6c built in the cameras 31, 32 and 33 is a signal transfer type image sensor in which light receiving elements such as CCDs are arranged on a straight line parallel to the width direction of the railway line. A line sensor having a number of pixels of 1000 is used. This image sensor 6
The density color information of the track surface read by the lenses a, 6b, and 6c via the lens 5 is temporarily stored in the image buffer 7 for each line as image data. The image buffer 7 can store a fixed amount of image data. Reference numeral 8 denotes an image processing unit constituted by a microcomputer or the like, which performs predetermined image processing and controls each unit as described later. Reference numeral 9 denotes an image data storage unit, which is used when the image data stored in the image buffer 7 reaches a predetermined amount.
The image data is stored as analog or digital data. As the storage medium of the image data storage unit 9, a storage medium having a large storage capacity such as an optical disk or a magnetic tape such as a VTR is preferable. Reference numeral 19 denotes a reference value storage unit. The reference value storage unit 19 stores data known in advance with respect to the rail 1, that is, the interval between the left and right rails 1 and 1, the width of the seam, and the slab plate 2. Data as reference values for inspection items such as damage, damage to the leaf spring 3a of the fastening machine 3 and looseness of the bolt 3b are stored in advance, and allowable values for each inspection item are stored. Reference numeral 21 denotes a distance measuring unit which adds position information to the image data recorded and recorded. Reference numeral 10 denotes a display device such as a CRT for displaying a processing result in the image processing unit 8, and reference numeral 11 denotes a printing device for similarly printing out the processing result. The embodiment of the present invention composed of the above-described components is mounted on a traveling vehicle (not shown) traveling on the rails 1 and 1, and the traveling vehicle is, for example, 50 km / hour (1
(4 m / sec). Next, an example of the image processing of the present embodiment configured as described above will be described. First, when a traveling vehicle travels on the rails 1, 1 at night with the light source 4 turned on, the light from the light source 4 is irradiated toward the track surfaces of the rails 1, 1 and the like, and the light is reflected by the reflected light. Images of the orbital plane are taken by the cameras 31, 32, and 33, respectively. Then, in the image sensors 6a, 6b, and 6c built in each camera, image data corresponding to the image is temporarily transferred to elements other than the pixels in an analog manner, and is output and output in time series, respectively. The image data is stored in the image buffer 7 for each line.
In parallel with this transfer step, the position information measured by the distance measuring unit is stored in the image buffer 7. When a predetermined amount of image data is stored in the image buffer 7, the image data is transferred to the image processing unit 8 and the image data storage unit 9, respectively. In the image processing unit 8, based on the transferred image data, the distance between the rails 1 and 1, the width of the seam, the scratches on the slab plate 2, the pad 2
a, the detection data corresponding to the inspection items such as the damage of the leaf spring 3a of the fastening machine 3 and the looseness of the bolt 3b are extracted,
The extracted data is compared with the inspection item data stored in the reference value storage unit 19, and if the difference exceeds a predetermined allowable value, the data at that location is detected as data of an abnormal location. Then, based on the detected data, an image relating to the abnormal portion is created and output to the display device 10 and the printing device 11, respectively. Therefore, only the abnormal portions such as the interval between the rails 1 and 1, the width of the seam, the damage of the slab plate 2, the displacement of the pad 2a, the damage of the leaf spring 3a of the fastening machine 3, and the loosening of the bolt 3b are distances. The information is displayed on the display device 10 and the printing device 11 together with the position information by the measuring unit 21. These displayed images can be observed during the measurement, and the images recorded in the image data storage unit 9 can be reproduced later and examined slowly. It should be noted that, during measurement or analysis, a list of abnormal points is created for a point where each measured value exceeds a predetermined allowable value, and a warning is issued by a buzzer if necessary when an abnormal point is approached. Then, there is an advantage that the abnormal part can be efficiently extracted. In this embodiment, the abnormality is detected in the railway line using the slab plate 2. However, the present invention can be applied to a line using a sleeper instead of the slab plate 2. In this case, the rake surface and the sleeper surface are determined from the distribution of the brightness of the raceway surface, and if it is determined that the tie is a sleeper,
If a configuration is used in which the number of sleepers is counted from the start of detection, there is an advantage that an abnormal part can be easily specified at the time of repair or the like. Although the present invention is configured to detect abnormalities in the track 1, the slab plate 2, and the fastening machine 3, various abnormalities that can be visually confirmed can be detected even in other items. In photographing by each of the cameras 31, 32, and 33, it is preferable that the photographing speed is linked to the running speed, and that when the running speed is high, the photographing speed is changed to a large value. As described above, in the present embodiment, it is possible to carry out a high-speed and labor-saving inspection work for the presence or absence of various abnormalities on the raceway surface, thereby reducing the cost required for the inspection work. Further, the line sensors 6a, 6b, 6 of the signal transfer type are used as image sensors of the cameras 31, 32, 33.
Since c is used, the detected image data is output in chronological order, so that a processing step of rearranging the image data is unnecessary, high-speed processing is possible, and the traveling vehicle can run at high speed. The survey time is very short. As described above, according to the present invention, image data of a railway line is read, position information is added to the image data, and an inspection known in advance for the railway line is obtained from the image data to which the position information is added. Data corresponding to the item data is extracted, and the extracted data is compared with inspection item data that is known in advance, and based on the comparison result, an abnormal portion of the line is specified and output. Therefore, according to the present invention, it is possible to specify the position of the abnormal part of the railway line, to speed up the inspection work, to save labor, and to reduce the cost required for the inspection work. Furthermore, since the line sensor that moves in the direction of the railway line while reading in the width direction of the railway line is used for reading the image, the detected image data is output in chronological order, so the image data is rearranged. No processing step is required, high-speed processing is possible, and the traveling vehicle can be driven at high speed, which has the effect of requiring a very short investigation time.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明実施例のブロック図である。 【図２】本発明実施例における各カメラの撮影方向およ
び撮影位置を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、
（ｂ）はその側面図である。 【符号の説明】 １ レール ２ スラブ板 ２ａ パッド ３ 締結装置 ３ａ 板バネ ３ｂ ボルト ４ 光源 ６ａ，６ｂ，６ｃ ラインセンサ ７ 画像バッファ ８ 画像処理部 ９ 画像データ記憶部 １０ 表示装置 １１ 印刷装置 １９ 基準値記憶部 ３１，３２，３３ カメラBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing a photographing direction and a photographing position of each camera according to the embodiment of the present invention, wherein FIG.
(B) is a side view thereof. [Description of Signs] 1 rail 2 slab plate 2a pad 3 fastening device 3a leaf spring 3b bolt 4 light source 6a, 6b, 6c line sensor 7 image buffer 8 image processing unit 9 image data storage unit 10 display device 11 printing device 19 reference value Storage unit 31, 32, 33 Camera

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 鉄道線路の画像データを前記鉄道線路の幅方向に読み取
りながら前記鉄道線路の方向に移動するラインセンサ
と、 前記鉄道線路に関してあらかじめわかっている検査項目
データを記憶する記憶手段と、前記ラインセンサの 画像データに位置情報を付与する距
離計測手段と、前記位置情報を付与した 画像データから、前記記憶手段
に記憶されている検査項目データに対応するデータを抽
出する抽出手段と、 その抽出したデータを前記記憶手段に記憶されている検
査項目データと比較する比較手段と、 その比較結果に基き、鉄道線路の異常箇所を特定して出
力する出力手段と、 を備えてなる鉄道線路の異常検出装置。(57) [Claims] Image data of a railway line is read in the width direction of the railway line.
A line sensor that moves in the direction of while seeking the railroad track, storage means for storing inspection item data is known in advance with respect to the railroad line, a distance measuring means for giving positional information on the image data of the line sensor, wherein Extracting means for extracting data corresponding to the inspection item data stored in the storage means from the image data to which the position information has been added; and comparing the extracted data with the inspection item data stored in the storage means An abnormality detecting device for a railway line, comprising: comparing means;