JP4732076B2 - ホーム離れ計測方法およびその装置 - Google Patents
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Description
駅のプラットホームの建築限界は、軌道中心からプラットホームの上側端縁までの空間距離(離れおよび高さ)のことであり、プラットホームの性質上、必要以上に大きく設定することはできない。一方、プラットホームの建築限界の設定および一度構築したプラットホームの保守管理は、地震や地盤沈下等によるホームの位置ずれ等も考慮して鉄道全体の管理体制上では重要課題の一つとなっている。
このようにすると、プラットホームの建築限界の測定開始のタイミングをホーム始端の近接状況に合わせて無駄なく設定することができ、かかる点においてプラットホームの建築限界にかかる情報を短時間に且つ連続的に測定することができ、作業能率を大幅に向上させることができる。
更に、前述したホーム始端検出工程で検出されるホーム側端縁の始まり位置の検出タイミングに基づいて、前述した車輪相互間の伸長動作の工程における動作タイミングを設定するようにしてもよい(請求項1)。
このようにすると、ホーム側端縁の計測開始に向けて、その開始準備を迅速に実行することができ、第1の工程におけるホーム側端縁の計測に際して車両の左右への振動が抑制されることとなり、これがため、ホーム側端縁の計測作業を迅速に且つ能率よく実行することができ、測定値の信頼性も高められるという利点がある。
このようにすると、プラットホームのホーム建築限界の測定開始のタイミングを、ホーム始端の近接状況に合わせて無駄なく且つ自動的に設定することが可能となり、かかる点において短時間に且つ連続的に当該建築限界にかかる情報を計測することができ、測定値の信頼性および測定作業の能率を大幅に向上させることができる。
このようにすると、プラットホームの建築限界にかかる情報の測定作業を高精度に且つ効率よく実行することができ、その結果、ホームの建築限界の計測作業の迅速化および測定精度を、更には装置全体の信頼性を高めることができるという利点がある。
このようにすると、傾斜(カント)の大きい軌道であっても、ホームの建築限界の測定作業を傾斜が無い場合の軌道と同様に迅速に且つ高精度に実行することができ、汎用性の高い計測装置を得ることができる。
又、前述した車両の台車部分に、当該台車の車軸の回転に対応して回転動作するタイミング信号出力機構を装備すると共に、前述したデータ演算処理部が、タイミング信号出力機構からの指令に基づいて各センサの計測動作のタイミングを特定すると共に前述した主演算制御部からの指令で各センサに当該計測動作のタイミングを指示する計測タイミング設定機能を備えた構成としてもよい。(請求項5)。
このため、計測動作のタイミングに合わせてプラットホームのホーム側端縁を所定間隔で空間を刻んだ状態で計測動作がすすめられる事となり、全体的には同一条件で迅速に且つ円滑に計測動作およびその計測された情報の前述した情報記憶手段に対する記憶動作が実行されることとなる。
このようにすると、走行する(測定用の)車両のいずれの側に位置するプラットホームであっても、当該車両に装備されたセンサ切換えスイッチを作動させるだけで、これに対応することができ、ホーム建築限界の計測作業を、更により円滑に実行し得るという利点が生じる。
このようにすると、ホーム建築限界にかかる情報を画像情報として所定のタイミングで連続して捕捉し得るので、外部雑音の影響の少ない状態で正確なホーム建築限界にかかる情報を得ることができ、かかる点において、装置全体の信頼性をより高めることができるという利点がある。
このようにすると、ホーム建築限界にかかる計測情報を同時に連続して計測し且つ演算することができ、これがためホーム建築限界にかかる変化の大きい箇所の情報の演算処理と算定をより迅速に実行することができ、ホーム建築限界にかかるプラットホームの端縁の高さ距離と軌道中心位置からの水平離れ距離とを迅速に特定し得るという利点がある。
更に、前述した車両として、走行する軌道のレールを非破壊検査するレール探傷用の車両を利用するように構成してもよい(請求項10)。
このようにすると、レールの非破壊検査の作業と同時にプラットホームのホーム建築限界も測定可能となり、二つの複雑な作業を一回の車両走行で可能となる。
図1に本発明の一実施形態を示す。この図1に示す実施形態は、左右に傾斜のない状態の軌道上を走行する車両100について本発明を実施した場合の例を示す。又、図3乃至図4には、図1にかかる車両100が走行する軌道300上の左右に傾斜が有る場合の車両100と軌道300およびプラットホーム200との相互位置関係を示す。
この図1,図3〜図4において、符号101は車両本体(車体)を示し、符号102は車両本体101を保持して且つ走行するための台車を示す。この台車102と前述した車両本体101とによって車両100が構成されている。図3〜図4において、θは軌道300の傾斜角を示す。この場合の軌道300は、プラットホーム200側に曲率半径の中心が設定された場合の曲線軌道を示している。
図1乃至図4において、車両本体101には、当該車両本体101の側端と前述したプラットホーム200のホーム端縁Pとの間の距離を測定するためのホーム端縁検出センサ1と、車両100が進行する軌道(線路)300の中心位置Oにかかる情報を前述した車両本体101との関係において検出する軌道中心検出センサ3とが装備されている。
ここで、図1に示すように線路に左右方向の傾斜が無い場合、前述した水平離れ距離Dは式D(0)で表す。又、線路に左右方向の傾斜が有る場合、水平離れ距離Dは式D(θ)で表すものとする(図3,図4参照)。
前述したホーム端縁検出センサ1として、本実施形態では、図1に示すようにレーザスリット光をホーム端縁P領域に照射して得られる反射スリット光のスリット画像Eを撮影するCCDカメラ1Eが使用されている(図2参照)。符号1Aはレーザスリット光をホーム端縁Pに向けて出力するレーザ光源を示す。このレーザ光源1Aは、図1に示すように前述したCCDカメラ1Eの上方部分に装備されている。
そして、前述した車両本体101には、前述した各ホーム端縁検出センサ1,2をプラットホーム200の配置位置に合わせて切換えて作動させるための切換えスイッチ(図示せず)が装備されている。
これによって、車両の進行方向における左右いずれの側に位置するプラットホーム200,201に対しても自在に対応できるようになっている。
前述した台車102の車軸23部分には、車両本体101と台車との位置ずれ分ΔSを検出する位置ずれ計測センサ31と、車軸長伸縮手段30が作動して生じる車軸23の伸長設定分ΔKを計測する車軸長計測センサ32とが装備されている。この二つのセンサ31,32は、左右方向のカント(傾斜)がゼロの軌道300についてホーム建築限界を測定する場合でも、又特に軌道300がカーブしている箇所で測定される各種計測値に対しても、それを補正する場合の情報捕捉センサとして後述するように重要視されている。
即ち、まず、車両100が軌道300の直線区間で停車した状態を基準とし、この状態で台車201と車両本体101とが軌道300上で中心に位置するものと想定して、その時の各センサ(レーザ変位計)31,32の測定変位値を0(ゼロ)とし、そこからの変位で、軌道300の中心を車体中心との位置ずれΔSLを次式(1)に基づいて算定しようとするものである。この算定式の演算は、前述したデータ演算処理部5で行われが、主演算制御部7で演算するように構成してもよい。この演算結果は後述するように情報記憶手段71で記憶される。
ここで、ΔS:台車201と車両本体101との左右方向への位置ずれ変位分
ΔK:車軸23の伸長変位分
このように、上記ΔS,ΔKは、例えば直線区間で走行する場合には変位分がゼロであり、従って、この場合の位置ずれΔSLもゼロとなる。
車両本体101の前述した軌道300の上面からの高さ変位の測定用として、前述した車両本体101には、二つの車高計測センサ41,42が当該車両本体101の左右方向に分かれて相互に所定間隔を隔てて配設されている。この各車高計測センサ41,42としては、本実施形態ではレーザ変位計が使用されているが、他の方式のものであってもよい。
この各車高計測センサ41,42は、本実施形態では車両本体101の床面領域から下方に向けて装備されている。符号41a,42aは、それぞれ対応するレーザ変位計41,42に対する反射板部材を示す。この反射板部材41a,42aは、それぞれ前述した台車201の車軸23部分に装備されている。
この高さ距離(H0=H2+H3)の算定は、本実施形態では前述したデータ演算処理部5で行われ記憶されるようになっているが、主演算制御部7で演算し記憶するように構成してもよい。又、上述した高さ距離H2の測定値としては、本実施形態では、各車高計測センサ41,42の平均値が採用されるが、何れか一方の車高計測センサ41又は42の計測値を採用するように構成してもよい。
前述した台車102には、軌道面の左右方向の傾斜を測定するセンサとして傾斜計46が装備されている。この傾斜計46は、軌道面の左右方向の傾斜角を測定する機能を備えている。この傾斜計46は、本実施形態では台車102の車軸23部分に装備されている。そして、この傾斜計46で計測される軌道面の傾斜情報は、常時、前述したデータ演算処理部5に送られるようになっている。そして、このデータ演算処理部5で演算処理された傾斜角θにかかる情報は主演算制御部7に送られ、この主演算制御部7で、前述したホーム建築限界に関する演算に際して、その離れ距離D(0)及び高さ距離H等の補正情報として算入するようになっている。尚、前述したホーム建築限界に関する計測情報の演算処理がデータ演算処理部5で実行される場合には、傾斜角θにかかる情報はデータ演算処理部5に送られる。
更に、前述した台車102には、車両100の進行と共に近接するプラットホーム200の始まり位置情報を検出するホーム始端検出センサ51が装備されている。
そして、前述した主演算制御部7は、このホーム始端検出センサ51によって検出されるプラットホーム200の始まり位置情報に基づいて、前述したホーム端縁検出センサ1,タイミング信号検出センサ57および他のセンサ3(31,32),41,42,46、更には車軸長伸縮手段30等の各構成部分の作動開始時を、前述したデータ演算処理部5と協同して適宜設定し指令する機能を備えている。
尚、前述したホーム始端検出センサ51としては、他に、レーザ変位計等を用いて駅のプラットホーム等からの反射光を受信して当該プラットホームの始端までの距離を検知するように構成したものであってもよい。
台車102には、装置全体の動作のタイミングを規制するタイミング信号出力機構55が装備されている。このタイミング信号出力機構55は、台車102の車軸23の回転(車両200の走行速度)に対応して所定の動作タイミング(パルス信号)Tを出力するように構成されており、車軸23の回転に対応して回転するエンコーダ56と、このエンコーダ56によって形成されるタイミング信号を捕捉し前述したデータ演算処理部5へ送り込むタイミング信号検出センサ57とによって構成されている。
前述したように各種センサ1(又は2),3(31,32),41,42,46,51,57で捕捉収集された各種の情報は、図5に示すようにデータ演算処理部5に送り込まれ、ここで、記憶され且つ必要とする目的に応じて種々加工され演算処理されるようになっている。そして、このデータ演算処理部5には、前述した測定データや演算処理されたデータ,更には演算式や必要とする各種情報等を記憶する情報記憶手段71が併設されている。
又、このデータ演算処理部5,情報記憶手段71をはじめ、上述した各種センサ1(又は2),3(31,32),41,42,46,51,57は、その始動,終了若しくは一時休止等の動作をコントロールする主演算制御部7が、前述したようにデータ演算処理部5に併設されている。
この内、データ演算処理部5は、まず、前述したホーム端縁検出センサ1(又は2)で収集されるプラットホーム200にかかる画像情報から所定の画像処理を行ってホーム端縁Pにかかる位置情報(車両本体101の底面からの高さ距離H1及び車両本体101の側面からの空間離れ距離A)を算定するホーム位置算定機能を備えている。
このホーム位置算定機能は、具体的には、車両本体101の底面(床面でもよい)からの高さ距離H1とプラットホーム200のホーム側端縁Pまでの空間離れ距離Aを演算する空間距離演算機能と、車両本体101の底面からホーム側端縁Pまでの高さ距離H1を演算するホーム高さ距離演算機能とから成る。ここで、このホーム位置算定機能は後述する主演算制御部7で実行するように構成してもよい。
又、このデータ演算処理部5は、前述した傾斜計46からの情報に基づいて車両100が走行する軌道300の左右方向の傾斜角θを算定すると共に、後述する演算式に基づいて前述した位置ずれΔSL分を補正すると共に当該傾斜によって生じるホーム建築限界の値D(0),H(0)の全体を補正する傾斜演算補正機能を備えている。
このため、本実施形態では、プラットホーム200に近づくと適当なタイミングでホーム建築限界の計測を自動的に開始することが可能となるという利点がある。
ここで、上記計測タイミング設定機能は、具体的には前述したタイミング信号出力機構55(タイミング信号検出センサ57)から出力される所定の動作タイミング(パルス信号)Tに基づいて特定されるようになっている。
ここで、計測動作のタイミングについては、本実施例形態では、プラットホーム200を車両100の進行方向に沿って25〔cm〕以外の寸法の刻みに設定するように構成したが、これ以外の数値に設定してもよい。
尚、ホーム端縁検出センサ1(又は2)としてレーザ変位計を使用して5〜10〔cm〕刻みに設定するようにしてもよい。
前述した情報記憶手段71は、例えば、測定データを全て所定のタイミングで記憶する測定データ記憶部72と、ホーム建築限界にかかる各種演算式(演算プログラム)およびその演算結果を記憶する演算情報記憶部73と、軌道や沿線の駅およびそのプラットホームにかかる各種情報を予め記憶した駅情報データベース74等を備えている。
この内、演算情報記憶部73には、ホーム建築限界にかかる下記の演算式が予め記憶されている。
ΔSL =ΔS−(ΔK/2)……………………………………………(1)
D(0)=A+(L/2)−ΔSL ……………………………………(2)
D(θ)=〔D(0)/cosθ〕+H(θ) ………………………(3)
H(0)= H1 +H2 +H3 ………………………………………(4)
H(θ)=〔H(0)−D(0)×tanθ〕・sinθ …………(5)
ここで、
D(0):線路の左右方向に傾斜が無い場合の水平離れ距離(図1参照)
D(θ):線路の左右方向に傾斜がある場合の水平離れ距離(図3参照)
H(0):線路の左右方向に傾斜が無い場合のホーム端縁の軌道上の鉛直高さ距離
H(θ):線路の左右方向に傾斜がある場合のホーム端縁の軌道上の鉛直高さ距離
A:ホーム端縁Pと車両本体101との間の距離(ホーム端縁検出センサ1で検出)
H1:ホーム端縁Pと車両本体101の底面Fとの間の距離(車両側からみた高さ距離/ホーム端縁検出センサ1で検出)
H2:車両本体101の底面Fと台車102の車軸部分との間の高さ距離:車高計測センサ41,42で検出)
H3:軌道の上面と台車102の車軸部分との間の高さ距離
L:車両本体101の幅寸法
ΔSL:車両本体101の左右方向の中心位置と軌道中心との間の位置ずれ
ΔS:車両本体101と台車201との左右方向への位置ずれ変位分
ΔK:車軸23の伸長変位分
[1]車両100が外側にずれた場合:ΔSL=ΔS−(ΔK/2)>0………(6)
この場合は、車両100が外側にずれてAが増加した分をΔSLで式(2)を減少補正するようになっている。
[2]車両100が内側にずれた場合:ΔSL=ΔS−(ΔK/2)<0………(7)
この場合は、図4に示すように、車両100が内側にずれてAが減少した場合であり、その減少分をΔSLで式(2)を増加補正するようになっている。
かかる演算は、測定データに基づいて前述したようにデータ演算処理部5で実行され、その結果は演算情報記憶部73で記憶されるようになっている。
主演算処理部7は、前述したようにデータ演算処理部5と協同して作動し、プラットホーム200のホーム建築限界を効率良く算定する機能を備えている。又主演算処理部7は、前述したデータ演算処理部5から送られてくる各種情報に基づいて装置全体の動作を制御する全体動作制御機能を有している。
更に、前述したプラットホーム200のホーム建築限界にかかる情報が算定された場合には、その結果について、およびその演算経過について、主演算処理部7はこれを収集し整理して当該主演算処理部7に併設したモニタ(表示手段)81に表示出力するように機能する。符号82は演算結果等をプリント出力するプリンタを示す。
このようにすると、レールの非破壊検査の作業と同時にプラットホーム200のホーム建築限界も計測可能となり、二つの複雑な作業を一回の車両走行で可能となるという従来にない優れた利点が生じる。
本実施形態にかかる(ホーム建築限界を計測する)装置を搭載した車両100が被測定物たるプラットホーム200に接近すると、まず、ホーム始端検出センサ51が作動し、軌道300上の所定箇所からの情報を捕捉し、当該通過位置とプラットホーム200との距離情報が入力される。このセンサ51からの情報に基づいてデータ演算処理部5が直ちに作動して近接するプラットホームのホーム側端の始まり位置(ホーム始端位置)までの距離を算定する(ホーム始端検出工程)。
これらの計測情報および演算情報は前述したタイミングTt は情報記憶手段71に記憶される。同時に、これら上記各計測演算工程で得られる所定の情報等に基づいて、データ演算処理部5では、当該車両100が走行する軌道300の中心位置Oを基準として、被測定物たるプラットホーム200の側端縁Pに対するホーム建築限界にかかる情報を前述した式(2)〜(3)に基づいて演算され、ホーム建築限界情報として算定される(第4の工程)
これらのホーム建築限界にかかる情報は、主演算処理部7によって外部出力されるようになっている。
そして、これらのセンサ前述したデータ演算処理部5で前述したように式(1)〜(5)に示す演算が成され、補正されたホーム建築限界にかかる計測データが迅速に且つ高精度に算定されるようになっている。
1A レーザ光源
1E CCDカメラ
3 軌道中心検出センサ
5 データ演算処理部
7 主演算処理部
30 車軸長伸縮手段
31 位置ずれ計測センサ
32 車軸長計測センサ
41,42 車高計測センサ
46 傾斜計
51 ホーム始端検出センサ
55 タイミング信号出力機構
57 タイミング信号検出センサ
71 情報記憶手段
100 車両
101 車両本体
102 台車
200 プラットホーム
300 軌道
ΔSL 車両本体の中心位置と軌道中心との間の左右方向の位置ずれ
A 空間離れ距離(ホーム端縁と車両本体との間の空間距離)
D(0),D(θ) 水平離れ距離
H1 車両側からみた高さ距離(ホーム端縁と車両本体101の底面との間の距離)
H(0),H(θ) ホーム端縁の軌道上の鉛直高さ距離
L 車両本体の幅寸法
O 軌道中心位置
θ 軌道の傾斜角
Claims (10)
- 駅のプラットホームに沿って進行する車両本体の側端とホーム側端縁との間の距離情報を、予め車両本体に装備されたホーム端縁検出センサが検出する第1の工程と、
この第1の工程とほぼ同一のタイミングで作動して当該車両が進行する軌道の中心位置を、軌道中心検出センサが検出しこれをデータ演算処理部5が特定する第2の工程と、
この第2の工程によって得られる情報に基づいて軌道中心位置と当該軌道上を進行する車両本体の中心位置との間の位置ずれを、データ演算処理部5が演算し算定する第3の工程と、
前記第1乃至第3の各工程で得られる所定の情報等に基づいて当該車両が走行する軌道の中心位置から前記プラットホームの側端縁までの水平距離を、データ演算処理部5がホーム建築限界情報として算定する第4の工程とを備え、
前記第1の工程の前工程として、車両の進行と共に近接するプラットホームのホーム側端の始まり位置を予め車両本体に装備されたホーム始端検出センサが検出するホーム始端検出工程を設けると共に、このホーム始端検出工程で検出されるホーム側端縁の始まり位置の検出のタイミングに基づいて前記第1の工程におけるホーム端縁検出動作の開始時を設定するようにし、
前記ホーム始端検出工程にてプラットホームのホーム側端の始まり位置を検出するタイミングで、前記車両の車軸部分に予め装備した車軸長伸縮機構を作動させて各車輪相互間の距離を軌道幅一杯に伸長し維持する車輪相互間伸長工程を設けたことを特徴とするホーム離れ計測方法。 - 駅のプラットホームに沿って進行する車両本体に、当該車両本体の側端と前記プラットホームのホーム側端縁との間の距離を検出するホーム端縁検出センサと、前記車両が進行する軌道の中心位置にかかる情報を検出する軌道中心検出センサとを装備し、
この軌道中心検出センサによって得られる軌道中心位置と当該軌道上を進行する車両本体の幅方向の中心位置との位置ずれを算定すると共に、前記ホーム端縁検出センサで収集される距離情報に基づいて前記車両本体の側端とホーム側端縁との間の水平位置における相互間の距離を演算するデータ演算処理部を設け、
前記各センサの計測動作タイミングを設定すると共に、前記データ演算処理部で算定される距離情報等および予め特定された前記車両本体の幅情報等に基づいて当該走行車両の軌道中心から前記プラットホームの側端縁までの水平距離をホーム建築限界情報として演算し出力する主演算制御部を装備し、
前記車両本体に、当該車両本体の進行と共に接近するプラットホームの始まり位置を検出するホーム始端検出センサと、前記車両本体の車輪相互間の距離を軌道幅一杯に伸長し維持する車軸長伸縮機構とを装備すると共に、
前記主演算制御部は、前記ホーム始端検出センサによるプラットホームの始まり位置が検出された場合に当該検出のタイミングで作動して前記ホーム端縁検出センサの作動開始時を設定する作動開始時設定機能及び前記車軸長伸縮機構を稼働させ若しくはその動作を解除する伸長駆動制御機能を、備えていることを特徴としたホーム離れ計測装置。 - 前記請求項2に記載のホーム離れ計測装置において、
前記車両本体に、前記軌道上を走行する車両の左右方向の傾きを測定する傾斜計を装備すると共に、
前記データ演算処理部が、この傾斜計によって得られる傾斜角情報に基づいて作動し前記ホーム建築限界情報として演算される前記車両の軌道中心から前記プラットホームの側端縁までの水平距離を補正する傾斜演算補正機能を備えていることを特徴としたホーム離れ計測装置。 - 前記請求項3に記載のホーム離れ計測装置において、
前記データ演算処理部又は主演算制御部の少なくとも何れか一方に情報記憶手段を併設すると共に、この情報記憶手段に、前記各センサで検出される所定の距離情報および前記データ演算処理部又は主演算制御部で演算される各種距離情報を記憶するように構成したことを特徴とするホーム離れ計測装置。 - 前記請求項4に記載のホーム離れ計測装置において、
前記車両本体の台車部分に、当該台車の車軸の回転に対応して回転動作するタイミング信号出力機構を装備すると共に、
前記データ演算処理部が、前記タイミング信号出力機構からのタイミング情報に基づいて前記各センサの計測動作のタイミングを特定し前記主演算制御部からの指令に基づいて各センサに指示する計測タイミング設定機能を備えていることを特徴としたホーム離れ計測装置。 - 前記請求項5に記載のホーム離れ計測装置において、
前記主演算制御部が、前記各センサによる情報検出終了後に、前記情報記憶手段に記憶された各種距離情報に基づいて前記走行車両の軌道中心から前記プラットホームの側端縁までの距離をホーム建築限界情報として演算し出力する機能を備えていることを特徴としたホーム離れ計測装置。 - 前記請求項5に記載のホーム離れ計測装置において、
前記ホーム端縁検出センサを前記車両本体の両側に装備すると共に、この車両本体に、前記各ホーム端縁検出センサをプラットホームの配置位置に合わせて切換える切換えスイッチを装備したことを特徴とするホーム離れ計測装置。
- 前記請求項2乃至7の何れか一つに記載のホーム離れ計測装置において、
前記ホーム端縁検出センサを、レーザ光源による光切断法を応用したCCDカメラにより構成すると共に、前記データ演算処理部が、前記CCDカメラにより捕捉されたホーム側端部の画像情報に基づいて少なくとも当該ホーム側端縁と前記車両本体の側端との間の空間離れ距離を演算し算定する空間距離演算機能を備えていることを特徴とするホーム離れ計測装置。 - 前記請求項2乃至7の何れか一つに記載のホーム離れ測装置において、
前記ホーム端縁検出センサを、レーザ光源による光切断法を応用したCCDカメラにより構成すると共に、
前記データ演算処理部が、前記CCDカメラにより捕捉されたホーム側端縁部分の画像情報に基づいて当該ホーム側端縁と前記車両本体の側端との間の空間離れ距離を演算し算定する空間距離演算機能と、当該画像情報に基づいて前記車両本体からみた前記ホーム側端縁の高さ情報を演算し算定するホーム高さ距離演算機能とを備えていることを特徴とするホーム離れ計測装置。 - 前記車両本体が、走行する軌道のレールを非破壊探傷するレール探傷用の車両であることを特徴とした請求項2乃至7のいずれか一つに記載のホーム離れ計測装置。
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