JP4267727B2 - Track confirmation vehicle, foreign matter confirmation system using this confirmation vehicle, and projector mounted on this confirmation vehicle - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高速運転をした場合でも確実且つ迅速に軌道上の異物を確認することが可能な軌道確認車及びこの確認車による異物確認システム並びにこの確認車に搭載された投光器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に投光器を備えた車両としては、線路の異常を確認するために始発電車の走行前に走らせる確認車等の軌道車両や、装甲車やテレビ中継車等の自動車が存在している。
これらの車両に設置される投光器のうち、軌道確認車に搭載される投光器には厳密な投光角度の設定や迅速な投光角度の偏向ができる性能が要求される。
その理由は、軌道確認車は線路の異常を確認するために始発電車の走行前に走らせるものであるから、この確認作業に時間を多く割くことはできず、確認を確実に行いつつ作業を短時間で終わらせるには、投光角度を精度良くしかも迅速に設定することが必要となるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の軌道確認車には次のような課題が存在した。
軌道確認車は、人が乗り込んで目視により前方線路上の異物、異常を確認し、始発電車の走行時に支障がないようにするものである。
ところが、短時間で確認作業を行うためには、できるだけ確認車の走行速度を速くする必要があるが、確認車の速度が速過ぎると肉眼では線路上の異物を確実に認識できなくなってしまうため、確認車の走行は６０〜７０ｋｍ／ｈ程度の低速で行わなければならなかった。
【０００４】
かかる実情に鑑みて、投光器にて照射された線路を撮影するテレビカメラを備え、テレビカメラの撮影映像を画像処理することにより、人の目を必要とせず自動的に異物を検出するシステムを備えた確認車も存在している。
しかしながら、このような確認車ではテレビカメラと投光器が確認車に対して別々に取り付けられているため、投光器における照射位置をテレビカメラにて確実に撮影するための調整が非常に面倒で時間がかかり、しかも画像処理による異物検出では、ある程度大きな異物しか認識することができず、人の目による確認に比べて精度が劣ることは否めなかった。
また、線路には上り勾配や下り勾配が存在するため、上り勾配に向かうときにはライトを上向きに、下り勾配に向かうときにはライトを下向きに偏向する必要があるが、従来の確認車に搭載された投光器では、投光角度を精度良く、しかも迅速に設定することが難しかった。
更には、従来の投光器は上下への投光角度の偏向は可能であっても左右への角度偏向はできなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
この発明は上記課題を解決するためになされたものであって、請求項１に係る発明は、軌道確認車の走行時における最高速度にてブレーキをかけた場合において当該車両が停止するまでの走行距離よりも長い特定距離の車両前方位置を照らす投光器と、該投光器を上下又は左右に偏向させる偏向機構と、該投光器に固定されて投光器と一体的に挙動するカメラと、運転席に設置されて該カメラの撮影映像を写し出すモニターと、前記投光器の照射範囲における最大照度部分が前記特定距離に位置したときの投光器の光軸と軌道とのなす角度を基準角度とし該基準角度からの投光器の偏向角度を表示する表示部とを備えてなることを特徴とする軌道確認車に関する。
【０００６】
請求項２に係る発明は、軌道確認車の走行時における最高速度にてブレーキをかけた場合において当該車両が停止するまでの走行距離よりも長い特定距離の車両前方位置を投光器にて照射すると同時に該投光器と一体的に挙動するカメラにて照射位置を撮影し、運転席において該カメラによる撮影画像をモニターにて観察するとともに前記投光器を偏向駆動させて投光器の照射範囲における最大照度部分が前記特定距離に位置するように調整し、モニターの映像上で軌道上の異物を確認することを特徴とする軌道確認車による異物確認システムに関する。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の軌道確認車に搭載される投光器であって、キセノンランプからなる光源とこの光源からの光を集光する反射鏡とから構成された光源体と、この光源体が内部に配設された本体ケースとからなるサーチライト本体と、該サーチライト本体を上下に偏向させる上下偏向機構と、該サーチライト本体を左右に偏向させる左右偏向機構と、サーチライト本体が取り付けられた支持台とからなり、前記上下及び左右偏向機構は、歯車が軸着された駆動モーターと、一端に前記歯車と噛合する歯車が取着され中途部にボールネジが形成された回転軸と、該回転軸の回転によって回転軸上を移動するボールネジナットと、該ボールネジナットの移動に伴って移動するボールネジブロックと、該ボールネジブロックに対して回動可能に枢着されたスライドブロックと、該スライドブロックに一端が取り付けられた駆動アームとから構成されてなり、前記上下偏向機構の駆動アームの他端が前記本体ケースの側部に取着された軸体に取り付けられるとともに、前記左右偏向機構の駆動アームの他端が前記支持台の底部に取着された駆動軸に取り付けられてなることを特徴とする投光器に関する。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記上下及び左右偏向機構のボールネジブロックに駆動アームと直角方向に延びる原点検出板が取り付けられ、この原点検出板を検出可能な位置において、駆動アームの中心線と一致する部分に原点検出センサーが、該原点検出センサーと左右に所定距離離れた位置に限界点検出センサーが配設されてなることを特徴とする請求項３記載の投光器に関する。
【０００９】
また請求項５に係る発明は、前記支持台の下部に支持台を反転させるための反転機構が設けられてなることを特徴とする請求項３又は４記載の投光器に関し、請求項６に係る発明は、前記反転機構が、駆動モーターと、この駆動モーターに軸着された小歯車と噛合する大歯車と、該大歯車に内嵌されたホイールと、該ホイールに取り付けられるとともに前記支持台の底部に固定された駆動軸と、該駆動軸の回動後の位置を固定する固定機構とから構成されてなることを特徴とする請求項５記載の投光器に関し、請求項７に係る発明は、前記固定機構が、２つの平面視略Ｃ字状のブロックが対向して環状に配置されるとともに、一方の対向するブロック端部はスプリングにより連結され、他方の対向するブロック端部はエアシリンダーにより連結されてなり、該エアシリンダーの操作によって環状体を拡径して前記ホイール内面を押圧するように構成されてなることを特徴とする請求項６記載の投光器に関するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軌道確認車及びこの確認車による異物確認システム並びにこの確認車に搭載された投光器の実施形態について図面に基づき説明する。
図１は本発明に係る投光器の好適な実施形態を示す概略正面図、図２は本発明に係る投光器の好適な実施形態を示す概略平面図、図３は本発明に係る投光器の好適な実施形態を示す概略側面図である。
図１乃至図３において、（１）は光を照射するためのサーチライト本体であって、このサーチライト本体（１）は本体ケース（２）内部にキセノンランプからなる光源（３）とこの光源からの光を集光する反射鏡（４）とから構成された光源体が配設されることにより構成されている。
また、本体ケース（２）の左右側部には、それぞれ１台づつ計２台のＣＣＤカメラ（５）が設けられている。これら２台のＣＣＤカメラ（５）は本体ケース（２）に一体的に固定されているので、後述するサーチライト本体（１）の上下及び左右への偏向動作に伴って一体的に挙動する。
ＣＣＤカメラ（５）は投光された軌道（線路）を撮影するために設けられており、ＣＣＤカメラ（５）の撮影映像は運転席に設置されたモニター画面にて観ることが可能とされている。尚、図中の二点鎖線は軌道確認車の車両本体（Ｓ）の上面を示している。
【００１１】
また、本体ケース（２）の前面にはガラス（６）が、後面には吸気ファンモーター（７）が、底板には排気口（８）がそれぞれ設けられており、キセノンランプには手動でランプの位置を上下左右に変更可能な操作つまみ（９）が設けられている。
【００１２】
本体ケース（２）の左右両側板には支え板（１０）によって回動可能に支持された軸体（１１）が取着されており、この軸体（１１）に一端が取り付けられた上下駆動アーム（１２）を駆動させることによって、サーチライト本体（１）の正面方向を上下に変化させて投光角度を偏向させるように構成されている。
【００１３】
また、支え板（１０）の下端部には、支持台（１３）が左右の支え板（１０）に挟持されるように固定されており、この支持台（１３）の底板に回動可能な駆動軸（１４）が取り付けられ、この駆動軸（１４）にその一端が取り付けられた左右駆動アーム（３４）を駆動させて、駆動軸（１４）に対して左右駆動アーム（３４）を左右に揺動させることによって、サーチライト本体（１）の正面方向を左右に変化させて投光角度を偏向させるように構成されている。
【００１４】
更に、前記支持台（１３）の底板に取り付けられた駆動軸（１４）には、別の回転駆動機構（反転機構）が設けられており、この駆動機構による駆動軸（１４）の回動操作によってサーチライト本体（１）を迅速に１８０°反転させることができる。
【００１５】
以下、上記した３つのサーチライト本体（１）の向きを変えるための駆動機構について順次説明する。
図４はサーチライト本体（１）の正面方向を上下に偏向させる上下偏向機構の概略正面図であり、図５は上下偏向機構の概略側面図である。
上下偏向機構は、サーボモーター（１５）の駆動によって駆動される。
サーボモーター（１５）の駆動軸には、かさ歯車（１６）が取着されており、このかさ歯車（１６）はサーボモーター（１５）の駆動軸と直角方向に配置された回転軸（１７）の一端に取着されたかさ歯車（１８）と噛合している。
【００１６】
回転軸（１７）の両端は軸受により支持されるとともに、中途部にはボールネジが形成され、このボールネジの回転によってボールネジナット（１９）が回転軸（１７）を左右に移動するように構成されている。
ボールネジナット（１９）の一面にはボールネジブロック（２０）が取り付けられており、ボールネジナット（１９）の移動に伴ってボールネジブロック（２０）も回転軸（１７）に沿って左右に移動する。
【００１７】
ボールネジブロック（２０）には貫通孔が穿設され、この貫通孔には作動軸（２１）が嵌挿されている。そして、この作動軸（２１）はボールネジブロック（２０）の下側（図４では紙面奥方向、図５では紙面右方向）に配置されたスライドブロック（２２）に穿設された貫通孔にも嵌挿されている。
そして、スライドブロック（２２）を挟持するように上下駆動アーム（１２）が取り付けられており、スライドブロック（２２）の移動に伴って上下駆動アーム（１２）の下端部が移動するようになっている。
【００１８】
また、ボールネジブロック（２０）には、上下駆動アーム（１２）と直角方向に延びる原点検出板（２３）が取り付けられている。
そして、この原点検出板（２３）を挟んで検出するように３つの透過型センサーが設けられている。
上下駆動アーム（１２）の中心線と一致する部分に設けられているのが原点検出センサー（２４）であり、原点検出センサー（２４）と左右に所定距離離れた位置に設けられているのが限界点検出センサー（２５）であり、原点検出センサー（２４）によって原点位置を、限界点検出センサー（２５）によって上下回動の限界をそれぞれ検出するように構成されている。尚、限界点検出センサー（２５）の設定は通常、原点から±５°に設定されるが、特に限定はされない。
【００１９】
以下、上記構成からなる上下偏向機構の作用を説明する。
先ず、サーボモーター（１５）の駆動によってかさ歯車（１６）が回転し、このかさ歯車（１６）と噛合するかさ歯車（１８）によって回転軸（１７）が回転駆動される。
回転軸（１７）が回転するとボールネジの回転によってボールネジナット（１９）が回転軸（１７）を移動し、これに伴ってボールネジブロック（２０）が回転軸（１７）に沿って移動する。
ボールネジブロック（２０）が回転軸（１７）に沿って移動すると、作動軸（２１）によって連結されたスライドブロック（２２）もこれに伴って移動し、これにより上下駆動アーム（１２）の下端部が左右いずれかの方向に移動する。
このとき、上下駆動アーム（１２）の上端部は、本体ケース（２）の左右両側板に支え板（１０）によって回動可能に支持された軸体（１１）に固定されているので、上下駆動アーム（１２）の下端部が移動することで軸体（１１）が回転し、支え板（１０）に対する上下駆動アーム（１２）の角度が変化して、サーチライト本体（１）の正面方向が上下に変化し、投光角度が上下に偏向される。
尚、投光角度の上下範囲は限界点検出センサー（２５）によって規制されるため、上下偏向機構による上下方向への偏向は一定角度範囲においてなされる。
【００２０】
次に、サーチライト本体（１）の正面方向を左右に偏向させる左右偏向機構について説明する。
図６はサーチライト本体（１）の正面方向を左右に偏向させる左右偏向機構の概略平面図であり、図７は左右偏向機構と後述する反転機構を示した概略断面図である。
左右偏向機構は、ステッピングモーター（２６）の駆動によって駆動される。
ステッピングモーター（２６）の駆動軸には、かさ歯車（２７）が取着されており、このかさ歯車（２７）はステッピングモーター（２６）の駆動軸と直角方向に配置された回転軸（２８）の一端に取着されたかさ歯車（２９）と噛合している。
【００２１】
回転軸（２８）の両端は軸受（５５）により支持されるとともに、中途部にはボールネジが形成され、このボールネジの回転によってボールネジナット（３０）が回転軸（２８）を左右に移動するように構成されている。尚、軸受（５５）のハウジング下面は支持台（１３）の底板上面に固定されている。
ボールネジナット（３０）の一面にはボールネジブロック（３１）が取り付けられており、ボールネジナット（３０）の移動に伴ってボールネジブロック（３１）も回転軸（２８）に沿って左右に移動する。
【００２２】
ボールネジブロック（３１）には貫通孔が穿設され、この貫通孔には作動軸（３２）が嵌挿されている。そして、この作動軸（３２）は図７に示す如くボールネジブロック（３１）の下側（図６では紙面奥方向）に配置されたスライドブロック（３３）に穿設された貫通孔にも嵌挿されている。
そして、スライドブロック（３３）を挟持するように左右駆動アーム（３４）が取り付けられており、スライドブロック（３３）の移動に伴って左右駆動アーム（３４）の一端部が移動するようになっている。
【００２３】
また、ボールネジブロック（３１）には、左右駆動アーム（３４）と直角方向に延びる原点検出板（３５）が取り付けられている。
そして、この原点検出板（３５）を挟んで検出するように３つの透過型センサーが設けられている。
左右駆動アーム（３４）の中心線と一致する部分に設けられているのが原点検出センサー（３６）であり、原点検出センサー（３６）と左右に所定距離離れた位置に設けられているのが限界点検出センサー（３７）であり、原点検出センサー（３６）によって原点位置を、限界点検出センサー（３７）によって左右回動の限界をそれぞれ検出するように構成されている。尚、限界点検出センサー（３７）の設定は通常、原点から±６°に設定されるが、特に限定はされない。
【００２４】
以下、上記構成からなる左右偏向機構の作用を説明する。
先ず、ステッピングモーター（２６）の駆動によってかさ歯車（２７）が回転し、このかさ歯車（２７）と噛合するかさ歯車（２９）によって回転軸（２８）が回転駆動される。
回転軸（２８）が回転するとボールネジの回転によってボールネジナット（３０）が回転軸（２８）を移動し、これに伴ってボールネジブロック（３１）が回転軸（２８）に沿って移動する。
ボールネジブロック（３１）が回転軸（２８）に沿って移動すると、作動軸（３２）によって連結されたスライドブロック（３３）もこれに伴って移動し、これによりスライドブロック（３３）に取着された左右駆動アーム（３４）の一端部が移動する。
このとき、左右駆動アーム（３４）の他端部は、図７に示す如く、支持台（１３）の底板に取り付けられた駆動軸（１４）に取着されているので、左右駆動アーム（３４）の一端部は駆動軸（１４）に対して左右に揺動し、この揺動に伴ってサーチライト本体（１）の正面方向が左右に変化し、投光角度が左右に偏向される。
尚、投光角度の左右範囲は限界点検出センサー（３７）によって規制されるため、左右偏向機構による左右方向への偏向は一定角度範囲においてなされる。
【００２５】
上記した如く、本発明においては、サーチライト本体（１）の上下左右への角度偏向をサーボモータ及びステッピングモーターを使用して行うように構成したので、高精度且つ迅速に角度を変えることができる。
【００２６】
また、支持台（１３）の下部には支持台を反転させるための反転機構が設けられている。
この反転機構は、図７に示される如く、ステッピングモーター（３８）と、このステッピングモーター（３８）に軸着された小歯車（３９）と噛合する大歯車（４０）と、この大歯車（４０）に内嵌されたホイール（４１）と、このホイール（４１）に取り付けられ、支持台（１３）の底部に固定された駆動軸（１４）と、この駆動軸（１４）の回動後の位置を固定する固定機構とから構成される。
【００２７】
図８は固定機構の概略平面図である。
固定機構は、図示の如く２つの平面視略Ｃ字状のブロック（４２）が対向して環状に配置されており、一方の対向するブロック端部はスプリング（４３）により連結され、他方の対向するブロック端部はエアシリンダー（４４）により連結されている。
【００２８】
大歯車（４０）とホイール（４１）との間には、円環状の原点検出板（４７）が介装されており、これらの原点検出板（４７）を挟んで検出するように２つの原点検出センサー（４８）が取り付けられている。この原点検出センサー（４８）は、原点検出と駆動軸（１４）の１８０°以上の回動を防止するために設けられている。
【００２９】
以下、上記構成からなる反転機構の作用を説明する。
先ず、ステッピングモーター（３８）を駆動して小歯車（３９）を回転させ、この小歯車（３９）と噛合する大歯車（４０）を回転させる。
すると、大歯車（４０）に固定されたホイール（４１）が回転し、このホイール（４１）に固定された駆動軸（１４）が回転する。
そして、駆動軸（１４）の回転に伴って駆動軸（１４）の上部に、左右駆動アーム（３４）、スライドブロック（３３）、作動軸（３２）、ボールネジブロック（３１）、ボールネジナット（３０）、回転軸（２８）及び軸受（５５）を介して固定された支持台（１３）が回転することにより、支持台（１３）と支え板（１０）を介して連結されたサーチライト本体（１）が回転する。
このとき、駆動軸（１４）の回転範囲は２つの原点検出センサー（４８）によって規制されるため、反転機構によってサーチライト本体（１）が１８０°以上回転することはない。
【００３０】
本発明に係る投光器においては、上記した反転機構によってサーチライト本体（１）を迅速に反転させることが可能となっている。
尚、サーチライト本体（１）の回動が終了すると、エアシリンダー（４４）に圧縮空気を送り、シリンダー軸を伸長させることによって、２つのブロック（４２）の間隔を拡げて環状体を拡径し、ホイール（４１）内面をブロック体（４２）の外周面で押圧してホイール（４１）及び駆動軸（１４）を回動終了位置にて固定することにより、走行時における歯車のがたつき等によるサーチライト本体（１）のぶれを防止することができる。
【００３１】
上記した構成からなる投光器（Ｔ）は、図９に示す如く軌道確認車（Ｓ）の上部に取り付けられ、軌道確認車（Ｓ）の進行方向前方位置を照射する。
投光器（Ｔ）による照射位置は、軌道確認車（Ｓ）の走行速度と制動距離を適宜勘案して定められる特定距離の車両前方位置とされる。
この特定距離は、具体的には、軌道確認車（Ｓ）の走行時における最高速度にてブレーキをかけた場合において車両が停止するまでの走行距離よりも長い距離に設定されればよい。これは、例えば確認作業中に軌道上に置き石等の異物を見つけて急ブレーキをかけた場合に、確認車が異物に衝突することを確実に防ぐためである。
例えば、軌道確認車（Ｓ）を最高速度１１０ｋｍ／ｈで走行させる場合には、４００ｍ未満の距離で確実に停止することができるので、投光器（Ｔ）による照射位置（照度が最も明るい部分）は車両の４００ｍ先の位置に設定される。但しこの設定値はあくまでも一例である。
【００３２】
図１０は軌道確認車（Ｓ）の運転席に設置されたモニター（５０）及び操作パネル（５１）を示す外観図である。
モニター（５０）は、左右のＣＣＤカメラ（５）に対してそれぞれ１台づつ設置されており、右側のモニターで右側のＣＣＤカメラの映像を、左側のモニターで左側のＣＣＤカメラの映像をそれぞれ観ることが可能とされている。
また、モニター（５０）の左側にはＣＣＤカメラ（５）の操作ボタンパネル（５２）が設けられている。この操作ボタンパネル（５２）は右側のＣＣＤカメラに対応するパネル（５２ａ）と左側のＣＣＤカメラに対応するパネル（５２ｂ）とにわかれており、左右のＣＣＤカメラを別々に操作するように構成され、操作ボタンパネル（５２）においては、ＣＣＤカメラの倍率、ピント、絞りをコントロールすることが可能とされている。
【００３３】
尚、本発明においてはＣＣＤカメラ（５）は１台であってもよいが、２台のＣＣＤカメラ（５）を設置することによって、以下のような効果が得られる。
すなわち、左右のカメラの倍率を異なるように設定しておくと、低い倍率のカメラで広範囲の映像を観つつ同時に高い倍率のカメラで詳細な映像を観ることが可能となり、線路上の異物の確認を迅速且つ確実に行うことが可能となる。
また、左右のカメラの絞りを異なるように、例えばトンネル内の暗い場所に適した絞りと、それ以外の明るい場所に適した絞りというように設定しておくと、確認車がトンネルに出入りした場合でも絞りを変化させる必要がなく、常に鮮明な画像を観ることができる。
【００３４】
操作パネル（５１）は、投光器の各駆動機構の駆動操作を行うためのものであり、ジョイスティック（５３）を上下に動かすと上下偏向機構が駆動されてサーチライト本体（１）を上下に偏向し、左右に動かすと左右偏向機構が駆動されてサーチライト本体（１）を左右に偏向する。
このとき、サーチライト本体（１）の本体ケース（２）にＣＣＤカメラ（５）が一体的に固定されているので、サーチライト本体（１）の上下左右の偏向に伴ってＣＣＤカメラ（５）も上下左右に偏向する。
また、上記した駆動操作においてジョイスティック（５３）上部のノブ（５３ａ）を押すことにより、駆動速度を速くすることができる。
【００３５】
次に、ジョイスティック（５３）の左側に設けられた操作ボタンについて説明すると、上段の３つのボタンはサーチライト本体（１）を原点位置に復帰させるためのボタンであって左側から順に旋回、上下、左右の原点復帰ボタンである。また、中段の４つのボタンは光源（３）の点灯ボタンであり、下段の２つのボタンは投光ビーム径を拡大及び縮小するためのボタンである。
中段ボタンと下段ボタンの間には、照射角度を表示する表示部（５４）が設けられている。この表示部（５４）における角度表示は、投光器の照射範囲における最大照度部分が前記特定距離に位置したときの投光器の光軸と軌道とのなす角度を基準角度として０度と表示し、この基準角度からの投光器の偏向角度をプラスマイナスの角度値で表示する。
【００３６】
図１１は投光器による照射位置（照射範囲における最大照度部分）を４００ｍ先に設定したときの投光器の光軸Ｋと軌道Ｒとのなす角θを示した概略図であり、前記表示部（５４）における角度表示はθを基準角度として０度と表示し、θからの上下偏向角度をプラスマイナスの角度値で表示する。
このとき、軌道面から投光器までの高さｈは常に一定であるから、例えば軌道上に異物を見つけて停車した際に、異物に対して最大照度部分が位置するようにモニター（５０）を観ながら投光器を下向きに偏向させた場合、表示部（５４）における角度表示値から異物までの距離を把握することが可能となる。
ここで、もしも異物までの距離が近いことが分かれば確認者は車両から降りて異物除去作業を行えばよいし、異物までの距離が遠い場合には車両を徐行させて異物にもう少し近づいてから異物除去作業を行えばよい。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明に係る投光器の実施例を示すことにより本発明の効果をより明確にする。
ボールネジ軸方向クリアランス：ａ＝０．０１（ｃｍ）、作動軸クリアランス：ｂ＝０．０１５（ｃｍ）、スライドブロッククリアランス：ｃ＝０．０１５（ｃｍ）、上下駆動アーム長さ：Ｌ１＝３０１（ｃｍ）、左右駆動アーム長さ：Ｌ２＝３５０（ｃｍ）の装置を製作した。
このとき、上下方向の角度精度は、ｔａｎΔθ＝（ａ＋ｂ＋ｃ）／Ｌ１＝０．０００１３２８ より、Δθ＝０．００７６°であり、左右方向の角度精度は、ｔａｎΔθ＝（ａ＋ｂ＋ｃ）／Ｌ２＝０．０００１１４３ より、Δθ＝０．００６５°となった。
【００３８】
そして、４００ｍ先での光軸の垂直面における上下方向の角度精度はｔａｎΔθ×４００００＝５．３１２（ｃｍ）、左右方向の角度精度はｔａｎΔθ×４００００＝４．５７２（ｃｍ）であった。
その結果、４００ｍ先での軌道上における上下方向の角度精度は、サーチライトの光軸と軌道のなす角度：θ、軌道からのサーチライトの高さ：ｈ＝３．３（ｍ）、角度誤差による距離：Ｌ（ｍ）、角度精度：±０．００７６°として計算すると、上下方向にて、ｔａｎθ＝３．３／４００＝０．００８２５よりθ＝０．４７２７°、θ１＝０．４７２７＋０．００７６＝０．４８０３°、ｔａｎθ１＝０．００８３８３であるから、Ｌ１＝ｈ／ｔａｎθ１＝３９３．７（ｍ）、θ２＝０．４７２７−０．００７６＝０．４６５１°、ｔａｎθ２＝０．００８１１８であるから、Ｌ２＝ｈ／ｔａｎθ２＝４０６．５（ｍ）となり、前後方向に±７ｍ以内という結果が得られた。
また、左右方向の角度精度については、サーチライトの光軸と軌道のなす角度や軌道からのサーチライトの高さを無視できるから、光軸の垂直面における角度精度と等しくなり、±５ｃｍ以内という結果が得られた。
【００３９】
上記結果より、本発明に係る投光器によれば、上下方向、左右方向ともに極めて高精度の角度設定が可能であることが分かった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明は、軌道確認車の走行時における最高速度にてブレーキをかけた場合において当該車両が停止するまでの走行距離よりも長い特定距離の車両前方位置を照らす投光器と、該投光器を上下又は左右に偏向させる偏向機構と、該投光器に固定されて投光器と一体的に挙動するカメラと、運転席に設置されて該カメラの撮影映像を写し出すモニターと、前記投光器の照射範囲における最大照度部分が前記特定距離に位置したときの投光器の光軸と軌道とのなす角度を基準角度とし該基準角度からの投光器の偏向角度を表示する表示部とを備えてなることを特徴とする軌道確認車であるから、以下に述べる効果を奏する。
すなわち、投光器によって照射された軌道部分をカメラを通して運転席のモニターにて確認することができて、しかも常に特定位置に投光器の最大照度部分を合わせることが可能であって、さらには照射位置を偏向させた場合でも確実にカメラにて照射位置を撮影することができることから、軌道確認車を高速で運転した場合でも軌道上の異物を確実且つ迅速に発見することが可能となる。また、表示部の角度表示値を観ることにより、異物までの距離を把握することができるので、異物の除去作業を効率良く行うことができる。
【００４１】
請求項２に係る発明は、軌道確認車の走行時における最高速度にてブレーキをかけた場合において当該車両が停止するまでの走行距離よりも長い特定距離の車両前方位置を投光器にて照射すると同時に該投光器と一体的に挙動するカメラにて照射位置を撮影し、運転席において該カメラによる撮影画像をモニターにて観察するとともに前記投光器を偏向駆動させて投光器の照射範囲における最大照度部分が前記特定距離に位置するように調整し、モニターの映像上で軌道上の異物を確認することを特徴とする軌道確認車による異物確認システムであるから、以下に述べる効果を奏する。
すなわち、投光器の最大照度部分にて照射された軌道部分を運転席のモニターにて肉眼により確認することができ、しかも投光器の照射位置をカメラにて確実に撮影することができるので、軌道確認車を高速で運転した場合でも軌道上の異物を確実且つ迅速に発見して処理することができる。
【００４２】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の軌道確認車に搭載される投光器であって、キセノンランプからなる光源とこの光源からの光を集光する反射鏡とから構成された光源体と、この光源体が内部に配設された本体ケースとからなるサーチライト本体と、該サーチライト本体を上下に偏向させる上下偏向機構と、該サーチライト本体を左右に偏向させる左右偏向機構と、サーチライト本体が取り付けられた支持台とからなり、前記上下及び左右偏向機構は、歯車が軸着された駆動モーターと、一端に前記歯車と噛合する歯車が取着され中途部にボールネジが形成された回転軸と、該回転軸の回転によって回転軸上を移動するボールネジナットと、該ボールネジナットの移動に伴って移動するボールネジブロックと、該ボールネジブロックに対して回動可能に枢着されたスライドブロックと、該スライドブロックに一端が取り付けられた駆動アームとから構成されてなり、前記上下偏向機構の駆動アームの他端が前記本体ケースの側部に取着された軸体に取り付けられるとともに、前記左右偏向機構の駆動アームの他端が前記支持台の底部に取着された駆動軸に取り付けられてなることを特徴とする投光器であるから、投光される光の角度を上下及び左右に迅速且つ高精度にしかも連続的に変化させることができる。
【００４３】
請求項４に係る発明は、前記上下及び左右偏向機構のボールネジブロックに駆動アームと直角方向に延びる原点検出板が取り付けられ、この原点検出板を検出可能な位置において、駆動アームの中心線と一致する部分に原点検出センサーが、該原点検出センサーと左右に所定距離離れた位置に限界点検出センサーが配設されてなることを特徴とする請求項３記載の投光器であるから、投光角度を一定範囲に規制することが可能となり、制動誤差を小さく抑えることができる。
【００４４】
請求項５に係る発明は、前記支持台の下部に支持台を反転させるための反転機構が設けられてなることを特徴とする請求項３又は４記載の投光器であるから、サーチライト本体を反転させることができる。
【００４５】
請求項６に係る発明は、前記反転機構が、駆動モーターと、この駆動モーターに軸着された小歯車と噛合する大歯車と、該大歯車に内嵌されたホイールと、該ホイールに取り付けられるとともに前記支持台の底部に固定された駆動軸と、該駆動軸の回動後の位置を固定する固定機構とから構成されてなることを特徴とする請求項５記載の投光器であるから、サーチライト本体の反転動作を迅速に行うことができる。
【００４６】
請求項７に係る発明は、前記固定機構が、２つの平面視略Ｃ字状のブロックが対向して環状に配置されるとともに、一方の対向するブロック端部はスプリングにより連結され、他方の対向するブロック端部はエアシリンダーにより連結されてなり、該エアシリンダーの操作によって環状体を拡径して前記ホイール内面を押圧するように構成されてなることを特徴とする請求項６記載の投光器であるから、走行時における歯車のがたつき等によるサーチライト本体のぶれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る投光器の好適な実施形態を示す概略正面図である。
【図２】本発明に係る投光器の好適な実施形態を示す概略平面図である。
【図３】本発明に係る投光器の好適な実施形態を示す概略側面図である。
【図４】サーチライト本体の正面方向を上下に偏向させる上下偏向機構の概略正面図である。
【図５】上下偏向機構の概略側面図である。
【図６】サーチライト本体の正面方向を左右に偏向させる左右偏向機構の概略平面図である。
【図７】左右偏向機構と反転機構を示した概略断面図である。
【図８】固定機構の概略平面図である。
【図９】本発明に係る軌道確認車の外観図である。
【図１０】本発明に係る軌道確認車の運転席に設置されたモニター及び操作パネルを示す外観図である。
【図１１】投光器による照射位置（照射範囲における最大照度部分）を４００ｍ先に設定したときの投光器の光軸と軌道とのなす角θを示した概略図である。
【符号の説明】
１ サーチライト本体
２ 本体ケース
３ 光源
４ 反射鏡
５ ＣＣＤカメラ
１１ 軸体
１２ 上下駆動アーム
１３ 支持台
１４ 駆動軸
１５ サーボモーター
１６ かさ歯車
１７ 回転軸
１８ かさ歯車
１９ ボールネジナット
２０ ボールネジブロック
２１ 作動軸
２２ スライドブロック
２３ 原点検出板
２４ 原点検出センサー
２５ 限界点検出センサー
２６ ステッピングモーター
２７ かさ歯車
２８ 回転軸
２９ かさ歯車
３０ ボールネジナット
３１ ボールネジブロック
３２ 作動軸
３３ スライドブロック
３４ 左右駆動アーム
３５ 原点検出板
３６ 原点検出センサー
３７ 限界点検出センサー
３８ ステッピングモーター
３９ 小歯車
４０ 大歯車
４１ ホイール
４２ ブロック
４３ スプリング
４４ エアシリンダー
５０ モニター
５４ 表示部
Ｋ 光軸
Ｒ 軌道（線路）
Ｓ 軌道確認車
Ｔ 投光器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a track confirmation vehicle capable of reliably and quickly confirming foreign matter on a track even when a high-speed operation is performed, a foreign matter confirmation system using the confirmation vehicle, and a projector mounted on the confirmation vehicle.
[0002]
[Prior art]
In general, as a vehicle equipped with a projector, there are track vehicles such as a confirmation vehicle that is run before the start of a starting power generation vehicle in order to confirm an abnormality in a track, and automobiles such as an armored vehicle and a television relay vehicle.
Among the projectors installed in these vehicles, the projector mounted on the track confirmation vehicle is required to have a performance capable of setting a precise projection angle and quickly deflecting the projection angle.
The reason is that the track confirmation vehicle is run before the first generator vehicle travels in order to confirm the abnormalities of the track, so it is not possible to devote a lot of time to this confirmation work. This is because it is necessary to set the projection angle accurately and quickly in order to complete the process in a short time.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following problems existed in conventional track confirmation vehicles.
The track confirmation vehicle is used to check for foreign objects and abnormalities on the front track by visual inspection, so that there is no problem when the first power generation vehicle travels.
However, in order to perform the confirmation work in a short time, it is necessary to increase the traveling speed of the confirmation vehicle as much as possible. However, if the speed of the confirmation vehicle is too high, foreign objects on the track cannot be reliably recognized with the naked eye. The traveling of the confirmation vehicle had to be performed at a low speed of about 60 to 70 km / h.
[0004]
In view of such circumstances, a TV camera that captures the track irradiated by the projector is provided, and a system that automatically detects a foreign object without requiring human eyes by performing image processing on the video captured by the TV camera is provided. There are also confirmed vehicles.
However, in such a confirmation vehicle, since the TV camera and the projector are separately attached to the confirmation vehicle, adjustment for reliably photographing the irradiation position on the projector with the TV camera is very troublesome and time consuming. In addition, foreign matter detection by image processing can recognize only foreign matter that is large to a certain extent, and it cannot be denied that the accuracy is inferior to confirmation by human eyes.
Also, because there are uphill and downhill slopes on the track, it is necessary to deflect the light upward when going uphill, and down the light when going downhill, but the projector mounted on the conventional confirmation vehicle Then, it was difficult to set the light projection angle accurately and quickly.
Furthermore, even if the conventional projector can deflect the projection angle up and down, it cannot deflect the angle from side to side.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 When the brake is applied at the maximum speed when the track checking vehicle is running, it is longer than the running distance until the vehicle stops. A projector that illuminates a vehicle front position at a specific distance, a deflection mechanism that deflects the projector vertically or horizontally, a camera that is fixed to the projector and behaves integrally with the projector, and is photographed by the camera installed in the driver's seat A monitor for displaying an image, and the angle between the optical axis of the projector and the orbit when the maximum illuminance portion in the irradiation range of the projector is located at the specific distance is used as a reference angle, and the deflection angle of the projector from the reference angle is displayed. The present invention relates to a track confirmation vehicle including a display unit.
[0006]
The invention according to claim 2 When the brake is applied at the maximum speed when the track checking vehicle is running, it is longer than the running distance until the vehicle stops. The front position of the vehicle at a specific distance is irradiated by the projector, and at the same time, the irradiation position is photographed by a camera that behaves integrally with the projector, and the photographed image by the camera is observed on the monitor at the driver's seat and the projector The bias It is adjusted so that the maximum illuminance portion in the irradiation range of the projector is positioned at the specific distance, and the foreign matter on the orbit is confirmed on the monitor image. Orbit The present invention relates to a foreign matter confirmation system using a confirmation vehicle.
[0007]
The invention according to claim 3 Claim 1 A projector mounted on a track confirmation vehicle, which is composed of a light source composed of a xenon lamp and a reflecting mirror that collects light from the light source, and a main body case in which the light source body is disposed A searchlight body comprising: a vertical deflection mechanism that deflects the searchlight body up and down; a left-right deflection mechanism that deflects the searchlight body left and right; and a support base to which the searchlight body is attached, The up / down and left / right deflection mechanisms are: a drive motor having a gear mounted on a shaft; a rotary shaft having a gear engaged with the gear at one end and a ball screw formed in the middle; and A ball screw nut that moves in accordance with the movement of the ball screw nut, and a slide block pivotally attached to the ball screw block. And a drive arm having one end attached to the slide block, and the other end of the drive arm of the vertical deflection mechanism is attached to a shaft attached to the side of the body case, The other end of the drive arm of the left-right deflection mechanism is attached to a drive shaft attached to the bottom of the support base.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, an origin detection plate extending in a direction perpendicular to the drive arm is attached to the ball screw block of the vertical and horizontal deflection mechanisms, and coincides with the center line of the drive arm at a position where the origin detection plate can be detected. 4. The projector according to claim 3, wherein an origin detection sensor is disposed at a portion where the limit detection sensor is disposed, and a limit point detection sensor is disposed at a position separated from the origin detection sensor by a predetermined distance to the left and right.
[0009]
The invention according to claim 5 relates to the projector according to claim 3, wherein a reversing mechanism for reversing the support base is provided at a lower portion of the support base, and the invention according to claim 6. The reversing mechanism is attached to the drive motor, a large gear meshing with a small gear axially attached to the drive motor, a wheel fitted in the large gear, and a bottom portion of the support base. The projector according to claim 5, comprising: a drive shaft fixed to the drive shaft; and a fixing mechanism that fixes a position of the drive shaft after rotation. The fixing mechanism has two substantially C-shaped blocks in plan view and is arranged in an annular shape, one opposing block end is connected by a spring, and the other opposing block end is connected by an air cylinder. Is made by relates projector according to claim 6, characterized by being configured so as to press the wheel inner surface diametrically enlarged annular member by operation of the air cylinder.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a track confirmation vehicle according to the present invention, a foreign matter confirmation system using the confirmation vehicle, and a projector mounted on the confirmation vehicle will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic front view showing a preferred embodiment of the projector according to the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view showing a preferred embodiment of the projector according to the present invention, and FIG. 3 is a preferred implementation of the projector according to the present invention. It is a schematic side view which shows a form.
1 to 3, (1) is a searchlight main body for irradiating light, and the searchlight main body (1) includes a light source (3) comprising a xenon lamp inside a main body case (2) and the light source. It is comprised by arrange | positioning the light source body comprised from the reflecting mirror (4) which condenses the light from.
In addition, two CCD cameras (5), one for each, are provided on the left and right sides of the main body case (2). Since these two CCD cameras (5) are integrally fixed to the main body case (2), they behave integrally as the searchlight main body (1) described later is deflected vertically and horizontally.
The CCD camera (5) is provided for photographing the projected track (track), and the photographed image of the CCD camera (5) can be viewed on the monitor screen installed in the driver's seat. Yes. In addition, the dashed-two dotted line in the figure has shown the upper surface of the vehicle main body (S) of a track confirmation vehicle.
[0011]
The body case (2) has a glass (6) on the front surface, an intake fan motor (7) on the rear surface, and an exhaust port (8) on the bottom plate. There is provided an operation knob (9) capable of changing the position of the position up, down, left and right.
[0012]
A shaft body (11) that is rotatably supported by a support plate (10) is attached to the left and right side plates of the main body case (2), and one end is attached to the shaft body (11). By driving the arm (12), the front direction of the searchlight body (1) is changed up and down to deflect the light projection angle.
[0013]
Further, a support base (13) is fixed to the lower end portion of the support plate (10) so as to be sandwiched between the left and right support plates (10), and can be rotated on the bottom plate of the support base (13). A drive shaft (14) is attached, and the left and right drive arms (34) having one end attached to the drive shaft (14) are driven to move the left and right drive arms (34) to the left and right with respect to the drive shaft (14). By swinging, the front direction of the searchlight body (1) is changed to the left and right to deflect the light projection angle.
[0014]
Further, the drive shaft (14) attached to the bottom plate of the support base (13) is provided with another rotation drive mechanism (reversing mechanism), and the drive shaft (14) is rotated by this drive mechanism. Thus, the searchlight body (1) can be quickly turned 180 °.
[0015]
Hereinafter, the drive mechanism for changing the direction of the three searchlight bodies (1) will be described in order.
FIG. 4 is a schematic front view of a vertical deflection mechanism that deflects the front direction of the searchlight body (1) up and down, and FIG. 5 is a schematic side view of the vertical deflection mechanism.
The vertical deflection mechanism is driven by driving the servo motor (15).
A bevel gear (16) is attached to the drive shaft of the servo motor (15), and the bevel gear (16) is a rotation shaft (17) disposed in a direction perpendicular to the drive shaft of the servo motor (15). Is engaged with a bevel gear (18) attached to one end of the shaft.
[0016]
Both ends of the rotating shaft (17) are supported by bearings, and a ball screw is formed in the middle, and the ball screw nut (19) is configured to move the rotating shaft (17) left and right by the rotation of the ball screw. Yes.
A ball screw block (20) is attached to one surface of the ball screw nut (19), and the ball screw block (20) also moves left and right along the rotation axis (17) as the ball screw nut (19) moves.
[0017]
A through hole is formed in the ball screw block (20), and an operating shaft (21) is fitted into the through hole. The operating shaft (21) is also inserted into a through-hole formed in a slide block (22) disposed on the lower side of the ball screw block (20) (in the rearward direction of the paper surface in FIG. 4 and in the rightward direction of the paper surface in FIG. 5). It is inserted.
And the vertical drive arm (12) is attached so that the slide block (22) may be clamped, and the lower end part of the vertical drive arm (12) will move with the movement of the slide block (22). Yes.
[0018]
An origin detection plate (23) extending in a direction perpendicular to the vertical drive arm (12) is attached to the ball screw block (20).
Three transmission sensors are provided so as to detect the origin detection plate (23).
An origin detection sensor (24) is provided at a portion that coincides with the center line of the vertical drive arm (12), and is provided at a position separated from the origin detection sensor (24) by a predetermined distance to the left and right. A limit point detection sensor (25), which is configured to detect the origin position by the origin detection sensor (24) and the limit of vertical rotation by the limit point detection sensor (25). The limit point detection sensor (25) is normally set to ± 5 ° from the origin, but is not particularly limited.
[0019]
The operation of the vertical deflection mechanism having the above configuration will be described below.
First, the bevel gear (16) is rotated by driving the servo motor (15), and the rotating shaft (17) is rotationally driven by the bevel gear (18) meshing with the bevel gear (16).
When the rotating shaft (17) rotates, the ball screw nut (19) moves along the rotating shaft (17) by the rotation of the ball screw, and accordingly, the ball screw block (20) moves along the rotating shaft (17).
When the ball screw block (20) moves along the rotating shaft (17), the slide block (22) connected by the operating shaft (21) also moves along with this, thereby the lower end of the vertical drive arm (12). Moves in either direction.
At this time, the upper end of the vertical drive arm (12) is fixed to the shaft (11) rotatably supported by the support plates (10) on the left and right side plates of the body case (2). When the lower end of the drive arm (12) moves, the shaft (11) rotates, the angle of the vertical drive arm (12) with respect to the support plate (10) changes, and the front direction of the searchlight body (1) Changes up and down, and the projection angle is deflected up and down.
In addition, since the vertical range of the projection angle is regulated by the limit point detection sensor (25), the vertical deflection by the vertical deflection mechanism is performed within a certain angular range.
[0020]
Next, a left / right deflection mechanism that deflects the front direction of the searchlight body (1) to the left and right will be described.
FIG. 6 is a schematic plan view of a left / right deflection mechanism for deflecting the front direction of the searchlight main body (1) to the left and right, and FIG. 7 is a schematic sectional view showing the left / right deflection mechanism and a reversing mechanism described later.
The left / right deflection mechanism is driven by the driving of the stepping motor (26).
A bevel gear (27) is attached to a drive shaft of the stepping motor (26), and the bevel gear (27) is a rotation shaft (28) disposed in a direction perpendicular to the drive shaft of the stepping motor (26). Meshes with a bevel gear (29) attached to one end of the shaft.
[0021]
Both ends of the rotating shaft (28) are supported by bearings (55), and a ball screw is formed in the middle. The ball screw nut (30) moves the rotating shaft (28) to the left and right by the rotation of the ball screw. It is configured. Note that the lower surface of the housing of the bearing (55) is fixed to the upper surface of the bottom plate of the support base (13).
A ball screw block (31) is attached to one surface of the ball screw nut (30), and the ball screw block (31) also moves left and right along the rotation axis (28) as the ball screw nut (30) moves.
[0022]
A through hole is formed in the ball screw block (31), and an operating shaft (32) is fitted into the through hole. The operating shaft (32) is also inserted into a through-hole formed in a slide block (33) arranged below the ball screw block (31) (in the rearward direction in FIG. 6) as shown in FIG. Has been.
And the left-right drive arm (34) is attached so that the slide block (33) may be clamped, and one end part of the left-right drive arm (34) will move with the movement of the slide block (33). Yes.
[0023]
The ball screw block (31) is provided with an origin detection plate (35) extending in a direction perpendicular to the left and right drive arms (34).
Three transmission sensors are provided so as to detect the origin detection plate (35).
The origin detection sensor (36) is provided at a portion that coincides with the center line of the left and right drive arms (34), and is provided at a position separated from the origin detection sensor (36) by a predetermined distance to the left and right. A limit point detection sensor (37), which is configured to detect the origin position by the origin detection sensor (36) and the limit of left-right rotation by the limit point detection sensor (37). The limit point detection sensor (37) is normally set to ± 6 ° from the origin, but is not particularly limited.
[0024]
The operation of the left / right deflection mechanism having the above-described configuration will be described below.
First, the bevel gear (27) is rotated by driving the stepping motor (26), and the rotating shaft (28) is rotationally driven by the bevel gear (29) meshing with the bevel gear (27).
When the rotating shaft (28) rotates, the ball screw nut (30) moves along the rotating shaft (28) by the rotation of the ball screw, and accordingly, the ball screw block (31) moves along the rotating shaft (28).
When the ball screw block (31) moves along the rotating shaft (28), the slide block (33) connected by the operating shaft (32) also moves along with this, and is thereby attached to the slide block (33). One end of the left and right drive arm (34) moves.
At this time, the other end of the left and right drive arm (34) is attached to the drive shaft (14) attached to the bottom plate of the support base (13) as shown in FIG. ) Swings to the left and right with respect to the drive shaft (14). With this swing, the front direction of the search light body (1) changes to the left and right, and the light projection angle is deflected to the left and right.
Since the right and left range of the projection angle is regulated by the limit point detection sensor (37), the right and left deflection by the left and right deflection mechanism is performed within a certain angle range.
[0025]
As described above, in the present invention, the angle of the searchlight body (1) is vertically and horizontally deflected using the servo motor and the stepping motor, so that the angle can be changed with high accuracy and speed. .
[0026]
A reversing mechanism for reversing the support base is provided at the lower part of the support base (13).
As shown in FIG. 7, the reversing mechanism includes a stepping motor (38), a large gear (40) meshed with a small gear (39) pivotally attached to the stepping motor (38), and the large gear (40 ) Fitted into the wheel (41), a drive shaft (14) attached to the wheel (41) and fixed to the bottom of the support base (13), and after the rotation of the drive shaft (14) And a fixing mechanism for fixing the position.
[0027]
FIG. 8 is a schematic plan view of the fixing mechanism.
As shown in the figure, the fixing mechanism has two substantially C-shaped blocks (42) in plan view and is arranged in an annular shape, one of the opposing block ends is connected by a spring (43), and the other is opposed to the other. The block ends to be connected are connected by an air cylinder (44).
[0028]
An annular origin detection plate (47) is interposed between the large gear (40) and the wheel (41), and two origins are detected so as to sandwich the origin detection plate (47). A detection sensor (48) is attached. This origin detection sensor (48) is provided to prevent origin detection and rotation of the drive shaft (14) by 180 ° or more.
[0029]
Hereinafter, the operation of the reversing mechanism having the above configuration will be described.
First, the stepping motor (38) is driven to rotate the small gear (39), and the large gear (40) meshing with the small gear (39) is rotated.
Then, the wheel (41) fixed to the large gear (40) rotates, and the drive shaft (14) fixed to the wheel (41) rotates.
Then, along with the rotation of the drive shaft (14), the left and right drive arms (34), the slide block (33), the operation shaft (32), the ball screw block (31), and the ball screw nut (30) are placed on the upper portion of the drive shaft (14). ), The support base (13) fixed via the rotating shaft (28) and the bearing (55) is rotated, so that the searchlight main body (13) connected to the support base (13) via the support plate (10) ( 1) rotates.
At this time, since the rotation range of the drive shaft (14) is regulated by the two origin detection sensors (48), the reversing mechanism does not rotate the searchlight body (1) by 180 ° or more.
[0030]
In the projector according to the present invention, the searchlight body (1) can be quickly reversed by the reversing mechanism described above.
When the rotation of the searchlight main body (1) is completed, compressed air is sent to the air cylinder (44), and the cylinder shaft is extended to widen the space between the two blocks (42) and expand the annular body. Then, the wheel (41) inner surface is pressed by the outer peripheral surface of the block body (42) to fix the wheel (41) and the drive shaft (14) at the rotation end position, thereby allowing the gears to rattle during traveling. It is possible to prevent the search light body (1) from being shaken due to the above.
[0031]
The projector (T) having the above-described configuration is attached to the upper portion of the track confirmation vehicle (S) as shown in FIG. 9, and irradiates the front position in the traveling direction of the track confirmation vehicle (S).
The irradiation position by the projector (T) is a vehicle front position at a specific distance determined by appropriately considering the traveling speed and the braking distance of the track confirmation vehicle (S).
Specifically, the specific distance may be set longer than the travel distance until the vehicle stops when the brake is applied at the maximum speed during travel of the track confirmation vehicle (S). This is for surely preventing the confirmation vehicle from colliding with the foreign object when, for example, a foreign object such as a stone is found on the track during the confirmation work and sudden braking is applied.
For example, when the track confirmation vehicle (S) is driven at a maximum speed of 110 km / h, it can be surely stopped at a distance of less than 400 m, so the irradiation position (the part with the brightest illumination) by the projector (T) is It is set at a position 400 m ahead of the vehicle. However, this set value is only an example.
[0032]
FIG. 10 is an external view showing the monitor (50) and the operation panel (51) installed in the driver's seat of the track confirmation vehicle (S).
One monitor (50) is installed for each of the left and right CCD cameras (5). The right monitor monitors the right CCD camera and the left monitor monitors the left CCD camera. It is possible.
An operation button panel (52) of the CCD camera (5) is provided on the left side of the monitor (50). The operation button panel (52) is divided into a panel (52a) corresponding to the right CCD camera and a panel (52b) corresponding to the left CCD camera, and is configured to operate the left and right CCD cameras separately. The operation button panel (52) can control the magnification, focus and aperture of the CCD camera.
[0033]
In the present invention, one CCD camera (5) may be provided, but the following effects can be obtained by installing two CCD cameras (5).
In other words, if the left and right camera magnifications are set differently, it is possible to view a wide range of images with a low magnification camera and at the same time to view a detailed image with a high magnification camera. Can be performed quickly and reliably.
In addition, if the left and right cameras have different apertures, for example, an aperture suitable for dark places in the tunnel and an aperture suitable for other bright places, the confirmation vehicle may enter or exit the tunnel. However, there is no need to change the aperture, so you can always see clear images.
[0034]
The operation panel (51) is used for driving each drive mechanism of the projector. When the joystick (53) is moved up and down, the vertical deflection mechanism is driven to deflect the searchlight body (1) up and down. When moved left and right, the left and right deflection mechanism is driven to deflect the searchlight body (1) to the left and right.
At this time, since the CCD camera (5) is integrally fixed to the main body case (2) of the searchlight main body (1), the CCD camera (5) is accompanied by the vertical and horizontal deflection of the searchlight main body (1). Also deflects up, down, left and right.
Further, by pushing the knob (53a) above the joystick (53) in the above-described driving operation, the driving speed can be increased.
[0035]
Next, the operation buttons provided on the left side of the joystick (53) will be described. The three buttons on the upper stage are buttons for returning the searchlight body (1) to the origin position. Left and right origin return buttons. Further, the four buttons in the middle row are lighting buttons for the light source (3), and the two buttons in the lower row are buttons for enlarging and reducing the projected beam diameter.
A display section (54) for displaying the irradiation angle is provided between the middle button and the lower button. The angle display on the display unit (54) displays 0 degree as the reference angle, which is the angle formed between the optical axis of the projector and the orbit when the maximum illuminance portion in the irradiation range of the projector is located at the specific distance. The deflection angle of the projector from the angle is displayed as a plus or minus angle value.
[0036]
FIG. 11 is a schematic diagram showing an angle θ between the optical axis K of the projector and the orbit R when the irradiation position (maximum illuminance portion in the irradiation range) by the projector is set to 400 m ahead, and the display unit (54). In the angle display, 0 is displayed with θ as a reference angle, and the vertical deflection angle from θ is displayed as a plus or minus angle value.
At this time, since the height h from the track surface to the projector is always constant, for example, when a foreign object is found on the track and stopped, the monitor (50) is viewed so that the maximum illuminance portion is located with respect to the foreign object. However, when the projector is deflected downward, the distance from the angle display value on the display unit (54) to the foreign object can be grasped.
Here, if it is known that the distance to the foreign object is short, the confirmer can get off the vehicle and perform the foreign object removal work. If the distance to the foreign object is far, the confirmer can slow down the vehicle and approach the foreign object a little more. What is necessary is just to perform foreign material removal work.
[0037]
【Example】
Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by showing examples of the projector according to the present invention.
Ball screw axial clearance: a = 0.01 (cm), working shaft clearance: b = 0.015 (cm), slide block clearance: c = 0.015 (cm), vertical drive arm length: L1 = 301 ( cm), and a left and right drive arm length: L2 = 350 (cm).
At this time, the angle accuracy in the vertical direction is Δθ = 0.0076 ° from tan Δθ = (a + b + c) /L1=0.0001328, and the angle accuracy in the horizontal direction is tan Δθ = (a + b + c) /L2=0.0001143. Thus, Δθ = 0.655 °.
[0038]
The vertical angle accuracy in the vertical plane of the optical axis at 400 m ahead was tan Δθ × 40000 = 5.312 (cm), and the horizontal angle accuracy was tan Δθ × 40000 = 4.572 (cm).
As a result, the angle accuracy in the vertical direction on the orbit after 400 m is as follows: the angle between the optical axis of the searchlight and the orbit: θ, the height of the searchlight from the orbit: h = 3.3 (m), the angle error When the distance by L is calculated as L (m) and the angle accuracy is ± 0.0076 °, tan θ = 3.3 / 400 = 0.00825 in the vertical direction, θ = 0.4727 °, θ1 = 0.4727 + 0. Since 0076 = 0.4803 ° and tan θ1 = 0.008383, L1 = h / tan θ1 = 393.7 (m), θ2 = 0.4727−0.0076 = 0.4651 °, tan θ2 = 0.008118 Therefore, L2 = h / tan θ2 = 406.5 (m), and the result was within ± 7 m in the front-rear direction.
As for the angle accuracy in the horizontal direction, the angle formed by the optical axis of the searchlight and the orbit and the height of the searchlight from the orbit can be ignored. Results were obtained.
[0039]
From the above results, it was found that according to the projector according to the present invention, it is possible to set the angle with extremely high accuracy in both the vertical and horizontal directions.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1 When the brake is applied at the maximum speed when the track checking vehicle is running, it is longer than the running distance until the vehicle stops. A projector that illuminates a vehicle front position at a specific distance, a deflection mechanism that deflects the projector vertically or horizontally, a camera that is fixed to the projector and behaves integrally with the projector, and is photographed by the camera installed in the driver's seat A monitor for displaying an image, and the angle between the optical axis of the projector and the orbit when the maximum illuminance portion in the irradiation range of the projector is located at the specific distance is used as a reference angle, and the deflection angle of the projector from the reference angle is displayed. Since the track confirmation vehicle includes a display unit, the following effects can be obtained.
In other words, the orbital portion irradiated by the projector can be confirmed on the driver's seat monitor through the camera, and the maximum illuminance portion of the projector can always be adjusted to a specific position, and the irradiation position can be deflected. Even in such a case, the irradiation position can be reliably captured by the camera, so that it is possible to reliably and quickly find the foreign matter on the track even when the track confirmation vehicle is driven at high speed. Moreover, since the distance to a foreign material can be grasped by observing the angle display value of the display unit, the foreign material removal operation can be performed efficiently.
[0041]
The invention according to claim 2 When the brake is applied at the maximum speed when the track checking vehicle is running, it is longer than the running distance until the vehicle stops. The front position of the vehicle at a specific distance is irradiated by the projector, and at the same time, the irradiation position is photographed by a camera that behaves integrally with the projector, and the photographed image by the camera is observed on the monitor at the driver's seat and the projector The bias It is adjusted so that the maximum illuminance portion in the irradiation range of the projector is positioned at the specific distance, and the foreign matter on the orbit is confirmed on the monitor image. Orbit Since it is a foreign substance confirmation system using a confirmation vehicle, the following effects can be achieved.
That is, the track portion irradiated at the maximum illuminance portion of the projector can be confirmed with the naked eye on the driver's seat monitor, and the irradiation position of the projector can be reliably photographed with the camera. Even when the vehicle is operated at a high speed, foreign matter on the orbit can be found and processed reliably and quickly.
[0042]
The invention according to claim 3 Claim 1 A projector mounted on a track confirmation vehicle, which is composed of a light source composed of a xenon lamp and a reflecting mirror that collects light from the light source, and a main body case in which the light source body is disposed A searchlight body comprising: a vertical deflection mechanism that deflects the searchlight body up and down; a left-right deflection mechanism that deflects the searchlight body left and right; and a support base to which the searchlight body is attached, The up / down and left / right deflection mechanisms are: a drive motor having a gear mounted on a shaft; a rotary shaft having a gear engaged with the gear at one end and a ball screw formed in the middle; and A ball screw nut that moves in accordance with the movement of the ball screw nut, and a slide block pivotally attached to the ball screw block. And a drive arm having one end attached to the slide block, and the other end of the drive arm of the vertical deflection mechanism is attached to a shaft attached to the side of the body case, Since the other end of the drive arm of the left / right deflection mechanism is attached to a drive shaft attached to the bottom of the support base, the angle of the light to be projected is changed vertically and horizontally It can be changed rapidly and with high accuracy.
[0043]
According to a fourth aspect of the present invention, an origin detection plate extending in a direction perpendicular to the drive arm is attached to the ball screw block of the vertical and horizontal deflection mechanisms, and coincides with the center line of the drive arm at a position where the origin detection plate can be detected. 4. The projector according to claim 3, wherein an origin detection sensor is provided at a portion where the limit detection sensor is disposed at a predetermined distance from the origin detection sensor on the right and left sides. It becomes possible to restrict to a certain range, and the braking error can be kept small.
[0044]
The invention according to claim 5 is the projector according to claim 3 or 4, wherein a reversing mechanism for reversing the support base is provided at a lower portion of the support base. Can be made.
[0045]
In the invention according to claim 6, the reversing mechanism is attached to the drive motor, a large gear meshing with a small gear axially attached to the drive motor, a wheel fitted in the large gear, and the wheel. The projector according to claim 5, further comprising: a drive shaft fixed to a bottom portion of the support base; and a fixing mechanism for fixing a position of the drive shaft after rotation. The light body can be reversed quickly.
[0046]
According to a seventh aspect of the present invention, the fixing mechanism is configured such that two substantially C-shaped blocks in plan view face each other and are arranged in an annular shape, and one opposing block end is connected by a spring and the other opposing face 7. The projector according to claim 6, wherein block end portions to be connected are connected by an air cylinder, and the ring body is expanded in diameter by operating the air cylinder to press the inner surface of the wheel. Therefore, it is possible to prevent the searchlight body from being shaken due to gear rattling during traveling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a preferred embodiment of a projector according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a preferred embodiment of a projector according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic side view showing a preferred embodiment of a projector according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic front view of a vertical deflection mechanism that deflects the front direction of the searchlight main body up and down.
FIG. 5 is a schematic side view of a vertical deflection mechanism.
FIG. 6 is a schematic plan view of a left / right deflection mechanism that deflects the front direction of the searchlight main body to the left / right.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a left / right deflection mechanism and a reversing mechanism.
FIG. 8 is a schematic plan view of a fixing mechanism.
FIG. 9 is an external view of a track checking vehicle according to the present invention.
FIG. 10 is an external view showing a monitor and an operation panel installed in the driver's seat of the track checking vehicle according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram showing an angle θ between an optical axis of a projector and a trajectory when an irradiation position (maximum illuminance portion in an irradiation range) by the projector is set 400 m ahead.
[Explanation of symbols]
1 Searchlight body
2 Body case
3 Light source
4 Reflector
5 CCD camera
11 Shaft
12 Vertical drive arm
13 Support stand
14 Drive shaft
15 Servo motor
16 Bevel gear
17 Rotating shaft
18 Bevel gear
19 Ball screw nut
20 Ball screw block
21 Operating shaft
22 Slide block
23 Origin detection plate
24 Origin detection sensor
25 Limit point detection sensor
26 Stepping motor
27 Bevel gear
28 Rotating shaft
29 Bevel gear
30 Ball screw nut
31 Ball screw block
32 Operating shaft
33 Slide block
34 Left and right drive arms
35 Origin detection plate
36 Origin detection sensor
37 Limit point detection sensor
38 Stepping motor
39 Small gear
40 gears
41 wheel
42 blocks
43 Spring
44 Air cylinder
50 monitors
54 Display
K optical axis
R track (track)
S orbit confirmation vehicle
T Floodlight

Claims (7)

軌道確認車の走行時における最高速度にてブレーキをかけた場合において当該車両が停止するまでの走行距離よりも長い特定距離の車両前方位置を照らす投光器と、該投光器を上下又は左右に偏向させる偏向機構と、該投光器に固定されて投光器と一体的に挙動するカメラと、運転席に設置されて該カメラの撮影映像を写し出すモニターと、前記投光器の照射範囲における最大照度部分が前記特定距離に位置したときの投光器の光軸と軌道とのなす角度を基準角度とし該基準角度からの投光器の偏向角度を表示する表示部とを備えてなることを特徴とする軌道確認車。 When a brake is applied at the maximum speed during traveling of the track confirmation vehicle, a projector that illuminates the vehicle front position at a specific distance longer than the travel distance until the vehicle stops , and a deflection that deflects the projector vertically and horizontally A mechanism, a camera that is fixed to the projector and behaves integrally with the projector, a monitor that is installed in a driver's seat and displays a captured image of the camera, and a maximum illuminance portion in an irradiation range of the projector is located at the specific distance And a display section for displaying a deflection angle of the projector from the reference angle, wherein the angle formed by the optical axis of the projector and the track is a reference angle. 軌道確認車の走行時における最高速度にてブレーキをかけた場合において当該車両が停止するまでの走行距離よりも長い特定距離の車両前方位置を投光器にて照射すると同時に該投光器と一体的に挙動するカメラにて照射位置を撮影し、運転席において該カメラによる撮影画像をモニターにて観察するとともに前記投光器を偏向駆動させて投光器の照射範囲における最大照度部分が前記特定距離に位置するように調整し、モニターの映像上で軌道上の異物を確認することを特徴とする軌道確認車による異物確認システム。 When a brake is applied at the maximum speed during traveling of the track confirmation vehicle, the vehicle forward position of a specific distance longer than the travel distance until the vehicle stops is irradiated with the projector and at the same time behaves integrally with the projector. taking the irradiation position by the camera, adjusted to the maximum illumination intensity portion in the irradiation range of the polarization direction driven thereby to projector the projector while observed by monitoring the image captured by the camera is positioned at the specific distance in the driver's seat A foreign matter confirmation system using a track confirmation vehicle characterized by checking foreign matter on a track on a monitor image. 請求項１記載の軌道確認車に搭載される投光器であって、キセノンランプからなる光源とこの光源からの光を集光する反射鏡とから構成された光源体と、この光源体が内部に配設された本体ケースとからなるサーチライト本体と、該サーチライト本体を上下に偏向させる上下偏向機構と、該サーチライト本体を左右に偏向させる左右偏向機構と、サーチライト本体が取り付けられた支持台とからなり、前記上下及び左右偏向機構は、歯車が軸着された駆動モーターと、一端に前記歯車と噛合する歯車が取着され中途部にボールネジが形成された回転軸と、該回転軸の回転によって回転軸上を移動するボールネジナットと、該ボールネジナットの移動に伴って移動するボールネジブロックと、該ボールネジブロックに対して回動可能に枢着されたスライドブロックと、該スライドブロックに一端が取り付けられた駆動アームとから構成されてなり、前記上下偏向機構の駆動アームの他端が前記本体ケースの側部に取着された軸体に取り付けられるとともに、前記左右偏向機構の駆動アームの他端が前記支持台の底部に取着された駆動軸に取り付けられてなることを特徴とする投光器。A projector mounted on the track checking vehicle according to claim 1 , wherein the light source body is composed of a light source composed of a xenon lamp and a reflecting mirror for condensing light from the light source, and the light source body is disposed inside. A searchlight main body comprising a main body case, a vertical deflection mechanism for deflecting the searchlight main body up and down, a left / right deflection mechanism for deflecting the searchlight main body left and right, and a support base to which the searchlight main body is attached The upper and lower and left and right deflection mechanisms include a drive motor having a gear attached thereto, a rotary shaft having a gear engaged with the gear attached to one end and a ball screw formed in the middle, and a rotation shaft of the rotary shaft. A ball screw nut that moves on a rotating shaft by rotation, a ball screw block that moves in accordance with the movement of the ball screw nut, and pivotally attached to the ball screw block The slide block and a drive arm having one end attached to the slide block, and the other end of the drive arm of the vertical deflection mechanism are attached to a shaft attached to the side of the body case The projector is characterized in that the other end of the drive arm of the left / right deflection mechanism is attached to a drive shaft attached to the bottom of the support base. 前記上下及び左右偏向機構のボールネジブロックに駆動アームと直角方向に延びる原点検出板が取り付けられ、この原点検出板を検出可能な位置において、駆動アームの中心線と一致する部分に原点検出センサーが、該原点検出センサーと左右に所定距離離れた位置に限界点検出センサーが配設されてなることを特徴とする請求項３記載の投光器。  An origin detection plate extending in a direction perpendicular to the drive arm is attached to the ball screw block of the vertical and horizontal deflection mechanisms, and an origin detection sensor is located at a portion that coincides with the center line of the drive arm at a position where the origin detection plate can be detected. 4. The projector according to claim 3, wherein a limit point detection sensor is disposed at a position a predetermined distance from the origin detection sensor on the left and right. 前記支持台の下部に支持台を反転させるための反転機構が設けられてなることを特徴とする請求項３又は４記載の投光器。  5. The projector according to claim 3, wherein a reversing mechanism for reversing the support base is provided at a lower portion of the support base. 前記反転機構が、駆動モーターと、この駆動モーターに軸着された小歯車と噛合する大歯車と、該大歯車に内嵌されたホイールと、該ホイールに取り付けられるとともに前記支持台の底部に固定された駆動軸と、該駆動軸の回動後の位置を固定する固定機構とから構成されてなることを特徴とする請求項５記載の投光器。  The reversing mechanism is attached to the drive motor, a large gear meshing with a small gear pivotally attached to the drive motor, a wheel fitted in the large gear, and fixed to the bottom of the support base. The projector according to claim 5, comprising: a drive shaft that is formed, and a fixing mechanism that fixes a position of the drive shaft after rotation. 前記固定機構が、２つの平面視略Ｃ字状のブロックが対向して環状に配置されるとともに、一方の対向するブロック端部はスプリングにより連結され、他方の対向するブロック端部はエアシリンダーにより連結されてなり、該エアシリンダーの操作によって環状体を拡径して前記ホイール内面を押圧するように構成されてなることを特徴とする請求項６記載の投光器。  In the fixing mechanism, two substantially C-shaped blocks in plan view are arranged to face each other, and one opposing block end is connected by a spring, and the other opposing block end is air cylinder. The projector according to claim 6, wherein the projector is configured to be connected to expand the diameter of the annular body by operating the air cylinder and press the inner surface of the wheel.

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