JP4267727B2 - 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る投光器 - Google Patents
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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
【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
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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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