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JP3486239B2 - Orbital deviation measuring device and method, and curvature measuring method - Google Patents

Orbital deviation measuring device and method, and curvature measuring method

Info

Publication number
JP3486239B2
JP3486239B2 JP27754894A JP27754894A JP3486239B2 JP 3486239 B2 JP3486239 B2 JP 3486239B2 JP 27754894 A JP27754894 A JP 27754894A JP 27754894 A JP27754894 A JP 27754894A JP 3486239 B2 JP3486239 B2 JP 3486239B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rail
image
deviation
measuring
curvature
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP27754894A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08136254A (en
Inventor
豊 田中
修一 松田
庸宏 市倉
敦 佐々木
博 山下
淳 中元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
East Japan Railway Co
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
East Japan Railway Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd, East Japan Railway Co filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP27754894A priority Critical patent/JP3486239B2/en
Publication of JPH08136254A publication Critical patent/JPH08136254A/en
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  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道のように予め決め
られた軌道が存在する条件における敷設及び保線作業後
の軌道の通り狂い及び高低狂い並びに曲率を画像を利用
して連続的に測定できるようにした軌道狂い測定装置及
び方法並びに曲率測定方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention continuously measures the deviation and height deviation and the curvature of a track after installation and track maintenance work under the condition that a predetermined track exists, such as a railway, using images. The present invention relates to an orbital deviation measuring device and method, and a curvature measuring method that can be performed.

【0002】[0002]

【従来の技術】軌道となるレールの狂いには、通り狂い
と高低狂いがある。通り狂いとは、軌道平面上でレール
の長手方向に対し直交する方向のレールのずれ量を示す
ものであり、適当な長さ、例えば10mを取り、この間
をピアノ線等で結んで測定弦を張った時、測定弦の中央
点(正矢点)における測定弦とレールとの間隔距離(正
矢)の狂いを言うものであると定義されている。また、
高低狂いとは、同様にレールの高さの狂いを言うもので
あると定義されている。このような軌道狂いが生じると
列車の振動が大きくなり、乗り心地が悪くなったり、高
速走行が難しくなったりする。したがって、高速走行を
目的とする新幹線等の高速車両の軌道では、軌道狂い
は、重要な問題であり、軌道狂いの計測とその整正は非
常に重要な仕事である。
2. Description of the Related Art There are two types of rail deviations that are used as tracks: deviations and deviations in height. Passage refers to the amount of rail deviation in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail on the track plane. Take an appropriate length, for example, 10 m, and connect a piano wire or the like between them to form a measurement string. When stretched, it is defined as a deviation of the distance between the measuring string and the rail (straight arrow) at the center point (straight arrow point) of the measuring string. Also,
Ups and downs are also defined to mean the ups and downs of the rails. When such a track deviation occurs, the vibration of the train increases, which makes the ride uncomfortable and makes high-speed traveling difficult. Therefore, track deviation is an important issue in the track of high-speed vehicles such as Shinkansen for high-speed running, and measurement of track deviation and its adjustment are very important tasks.

【0003】従来において、軌道狂いを測定するものと
しては、既に軌道計測車が実用化されている。この計測
車による計測方法は、種々のものがあるが、軌道上を走
行させることにより、軌道狂いを自動的に計測するよう
にしたものである。
Conventionally, a track measuring vehicle has already been put into practical use as a device for measuring track deviation. There are various measuring methods by the measuring vehicle, but the deviation of the track is automatically measured by running on the track.

【0004】図16は、レールの狂いと従来の測定方法
を説明するもので、(a)はレール1が鉛直面の場合
は、高低狂いを表し、また水平面の場合は通り狂いを表
す。ここでレール1の適当な距離Lをなす測定点p,q
をとり、両点に対して測定弦Gを当てたとき、測定弦G
の中点とこれに対応するレール1の点mとの長さΔsが
狂い量として定義されている。ただし、曲線部や勾配の
変化点付近においては、曲率半径の円弧をなしているの
で、上記Δsはすぐに狂い量を示さず、円弧による変位
(正矢)を差し引くことにより正しい狂い量が求められ
る。
FIG. 16 illustrates a rail deviation and a conventional measuring method. FIG. 16A shows deviation when the rail 1 is vertical and deviation when the rail 1 is horizontal. Here, measurement points p and q forming an appropriate distance L of the rail 1
And the measurement string G is applied to both points, the measurement string G
The length Δs between the middle point and the corresponding point m of the rail 1 is defined as the deviation amount. However, in the vicinity of the curve part and the change point of the slope, the radius of curvature forms an arc, so the above Δs does not immediately show the amount of deviation, but the correct amount of deviation can be obtained by subtracting the displacement (straight arrow) due to the arc. To be

【0005】以上の狂い量Δsを求めるには、適当に基
準線Aを設定し、これに対する3点p,q,mの変位量
を測定することが必要である。図16(b)は高低狂い
を例とした従来の測定方法を示し、計測車2に測定弦長
Lの1/2の間隔で取り付けられた3軸の走行車輪3
a,3b,3cを利用し、これらの車輪3a,3b,3
cの両側のレール1の3ケ所ずつの測定点p,q,mに
対応させる。また、各車輪3a,3b,3cの軸箱に高
さ検出機構4a,4b,4cを取り付け、計測車2の基
準線Aとし、走行に従って基準線Aに対して変化する各
走行車輪3a,3b,3cの高さZp,Zq,Zmを同
時に測定すれば、次式により高低狂い量ΔZを求めるこ
とができる。
In order to obtain the above deviation amount Δs, it is necessary to properly set the reference line A and measure the displacement amounts of the three points p, q, and m with respect to it. FIG. 16 (b) shows a conventional measuring method in which the deviation in height is taken as an example, and the triaxial traveling wheel 3 mounted on the measuring vehicle 2 at an interval of ½ of the measurement string length L.
These wheels 3a, 3b, 3 are used by utilizing a, 3b, 3c.
The measurement points p, q, and m at three points on the rail 1 on both sides of c are made to correspond. Further, the height detection mechanisms 4a, 4b, 4c are attached to the axle boxes of the wheels 3a, 3b, 3c to set the reference line A of the measuring vehicle 2, and the traveling wheels 3a, 3b change with respect to the reference line A as the vehicle travels. , 3c, the heights Zp, Zq, and Zm can be measured at the same time, and the deviation amount ΔZ can be calculated by the following equation.

【0006】 ΔZ=Zm−(Zp+Zq)/2 ・・・(1) なお、上記においては、3点p,q,mに対する高さZ
p,Zq,Zmの測定は同時になされるが、もしこれら
が違う時点で測定されるときには、その間に車輪の回転
などにより基準線Aの角度が変化するため、上記の3個
の走行車輪3a,3b,3cによる3点の同時測定が必
要となる。また、通り狂いについても同様に、レール1
に接触してその左右変位を検出する測定車輪を3組設
け、上記と同様に3点の変位量より通り狂い量Δy(y
はレールの方向に直角方向とする)が求められる。ただ
し、計測車2が高速度の場合は、測定車輪が走行に支障
を与えるため、新幹線の計測車では光学式の変位測定装
置を使用し、その3組を計測車に取り付けて通り狂いに
対する3点測定がなされている。
ΔZ = Zm− (Zp + Zq) / 2 (1) In the above, the height Z with respect to the three points p, q, and m
Although p, Zq, and Zm are measured at the same time, if these are measured at different points in time, the angle of the reference line A changes due to the rotation of the wheels during that time, so that the above-mentioned three running wheels 3a, Simultaneous measurement of 3 points by 3b and 3c is required. In addition, in the same way for passing, rail 1
3 sets of measuring wheels that come into contact with the vehicle and detect the left and right displacement thereof are provided, and the displacement amount Δy (y
Is perpendicular to the direction of the rail). However, when the measuring vehicle 2 is at a high speed, the measuring wheels interfere with running. Therefore, the Shinkansen measuring vehicle uses an optical displacement measuring device, and 3 sets of them are attached to the measuring vehicle to prevent wandering. Point measurement is done.

【0007】また、計測車2のような大がかりな設備で
なく、例えば特開平5−213198号公報に示されて
いるようなレーザ光を利用した方法がある。この方法
は、発光器と受光目盛板から構成され、計測車2と比較
して長いスパンでの計測を行なうことができる。
Further, there is a method using a laser beam as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-213198, instead of a large-scale equipment such as the measuring vehicle 2. This method is composed of a light emitter and a light-receiving scale plate, and can measure in a longer span than the measuring wheel 2.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、発光器と受光
器の二つの機器を併設することは、その機器間の連結が
難しく、曲線部では連続的に計測するためには一定の距
離を保ち、同時に移動させることが必要となる。また、
その際には、作業員が発光側と受光側の少なくとも2名
は必要となる。また、従来の軌道狂い測定装置では、上
記したように計測量から曲率で計算した正矢分だけ引か
なければ、通り狂いを計測することができない。このた
めレールの敷設が平面線形通りであればよいが、もし敷
設したレールの曲率が正しくなければ、曲線部では、計
測量が即、通り狂い量にならない等の問題がある。
However, it is difficult to connect the two devices, the light-emitting device and the light-receiving device together, and it is difficult to connect the devices, and a fixed distance is maintained for continuous measurement at the curved portion. , It is necessary to move them at the same time. Also,
In that case, at least two workers, a light emitting side and a light receiving side, are required. Further, in the conventional trajectory deviation measuring device, the deviation cannot be measured unless the straight arrow calculated by the curvature is subtracted from the measured amount as described above. Therefore, it is sufficient if the rails are laid out in a linear alignment, but if the laid rails do not have the correct curvature, there is a problem in that the amount of measurement does not immediately pass through at the curved portion.

【0009】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、2つの機器を併設することなしに、1台の計測車
で、長いスパンでの計測が簡単に作業員一人で可能な軌
道狂い測定装置及び方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、軌道の曲線部における曲率を自動的に
計測し得る曲率測定方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to easily measure a long span with a single measuring vehicle without installing two devices together. It is an object to provide an apparatus and method.
Another object of the present invention is to provide a curvature measuring method capable of automatically measuring the curvature at the curved portion of the trajectory.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(第1の発明)本発明に係る軌道狂い測定装置は、軌道
となるレールを敷設した際、この敷設されたレールが敷
設条件である平面線形及び縦断線形に合致しているかど
うかを検査する軌道狂い測定装置において、上記レール
上を走行する計測車に設けられ、上記レールを2次元的
に撮影する画像入力手段と、この画像入力手段により入
力された画像を記憶する画像記憶手段と、上記計測車上
に取り付けられ、上記レールの高低狂いを計測する高低
狂い計測手段と、上記計測車の現在位置を検出する位置
検出手段と、正しい平面線形及び縦断線形をデータとし
て予め記憶しておくデータ記憶手段と、上記高低狂い計
測手段により計測された高低狂い量、上記位置検出手段
で検出された現在位置、上記データ記憶手段の記憶デー
タに基づき、上記画像入力手段で得られた画像内に通り
狂いのないレールイメージを描いて実画像のレールの通
り狂いを計測する手段と、上記手段により計測されたレ
ールの高低狂い及び通り狂いを表示する表示装置とを具
備したことを特徴とする。
(First Invention) A track deviation measuring device according to the present invention is a track for inspecting, when a rail to be a track is laid, whether or not the laid rail conforms to a plane alignment and a longitudinal alignment which are laying conditions. In the deviation measuring device, an image input means provided in a measuring vehicle traveling on the rail to two-dimensionally capture the rail, an image storage means for storing an image input by the image input means, and the measurement A height deviation measuring means mounted on a vehicle for measuring the height deviation of the rail, a position detecting means for detecting the current position of the measurement vehicle, and a data storage for preliminarily storing correct plane alignment and vertical alignment as data. Means, the amount of height deviation measured by the height deviation measuring means, the current position detected by the position detecting means, and the stored data of the data storage means Means for measuring the deviation of the rail of the actual image by drawing a rail image without deviation in the image obtained by the image input means, and a display device for displaying the deviation of the rail height and deviation of the rail measured by the above means And is provided.

【0011】(第2の発明)本発明に係る軌道狂い測定
方法は、計測すべき場所における軌道となるレールを撮
影してそのレール画像を画像メモリに記憶し、計測車に
取り付けた変位センサによりレールまでの距離を連続的
に測定し、同測定値からレールの高低狂いを演算し、予
め入力された敷設データにより上記高低狂いデータを補
正して補正縦線形を演算し、計測目標地点で予め入力さ
れた平面線形と上記補正縦断線形データから正常状態の
レールをコンピュータグラフィック技術でレールイメー
ジとして描画し、同レールイメージと上記撮影レール画
像から画像処理によりレールの通り狂い量を求めること
を特徴とする。
(Second invention) A track deviation measuring method according to the present invention takes a rail which becomes a track at a place to be measured, stores the rail image in an image memory, and uses a displacement sensor attached to a measuring vehicle. The distance to the rail is measured continuously, the height deviation of the rail is calculated from the measured value, the above height deviation data is corrected by the previously entered laying data, and the correction vertical alignment is calculated. A rail in a normal state is drawn as a rail image by computer graphic technology from the input plane alignment and the corrected vertical alignment data, and the deviation amount of the rail is obtained by image processing from the rail image and the shooting rail image. To do.

【0012】(第3の発明)本発明は、軌道となるレー
ルの曲線部での曲率を測定する曲率測定方法において、
上記レール上を走行する計測車に設けられ、上記レール
を2次元的に撮影する画像入力手段と、この画像入力手
段により入力された画像を記憶する画像記憶手段と、上
記計測車上に取り付けられ、上記レールの高低狂いを計
測する高低狂い計測手段と、上記計測車の現在位置を検
出する位置検出手段と、正しい平面線形及び縦断線形を
データとして予め記憶しておくデータ記憶手段と、上記
で画像入力手段で撮影されたレールの曲線部画像に対
し、曲率を少しずつ変更したレールイメージを順次描い
て実画像のレールとの重なり状態を計測し、最も重なっ
た曲率を実際のレールの曲率と判断することを特徴とす
る。
(Third invention) The present invention relates to a curvature measuring method for measuring a curvature at a curved portion of a rail which is a track,
An image input means for providing a two-dimensional image of the rail, an image storage means for storing an image input by the image input means, which is provided in a measurement vehicle traveling on the rail, and mounted on the measurement vehicle. A height deviation measuring means for measuring the height deviation of the rail, a position detecting means for detecting the current position of the measuring vehicle, a data storage means for preliminarily storing correct plane alignment and vertical alignment as data, For the curved image of the rail taken by the image input means, sequentially draw the rail image with the curvature gradually changed, measure the overlapping state with the rail of the actual image, and measure the overlapping curvature with the actual rail curvature. It is characterized by making a judgment.

【0013】[0013]

【作用】計測動作を行なう場合、まず、計測開始位置を
正確に入力する。そして、その位置で計測したい場所の
レールを計測車上に設けられている画像入力手段、例え
ば2次元画像センサを用いて撮影し、その撮影したレー
ル画像を画像記憶手段に記憶する。次に計測車に取り付
けた高低狂い計測手段、例えば変位センサにより3点で
計測車基準面からレールまでの距離を計測し、その計測
データからこの位置での高低狂いを計算で求める。この
高低狂いの計測は、計測車を移動しながら連続的に実行
する。この際、車輪の回転等から計測車の現在位置を更
新する。この位置データと敷設データである縦断線形
(勾配等の高低に関する敷設データ)のデータを上記計
測した高低狂い量で補正して、補正縦断線形を演算して
再構築する。
When performing the measurement operation, first, the measurement start position is accurately input. Then, the rail of the place to be measured at that position is photographed by using an image input means provided on the measurement vehicle, for example, a two-dimensional image sensor, and the photographed rail image is stored in the image storage means. Next, the distance from the reference plane of the measurement vehicle to the rail is measured at three points by means of a height deviation measuring means, such as a displacement sensor, attached to the measurement vehicle, and the height deviation at this position is calculated from the measured data. This measurement of height variation is continuously performed while moving the measurement vehicle. At this time, the current position of the measurement vehicle is updated based on the rotation of the wheels and the like. The position data and the data of the vertical alignment (laying data relating to the height such as the slope) which is the installation data are corrected by the above measured height deviation amount, and the corrected vertical alignment is calculated and reconstructed.

【0014】そして、最初に画像を撮影した範囲の高低
狂いが計測できた時点、つまり、計測目標地点に到達し
た時点で、コンピュータグラフィックの技術を応用し、
敷設データである平面線形と現地点まで計測してきた高
低狂いを加味した補正縦断線形のデータを用い、初めに
レール画像を撮影した地点から見た通り狂いのない正常
状態のレールをレールイメージとして上記画像記憶手段
に描画する。そして、このレールイメージを実際のレー
ル画像上にオーバーラップさせて表示し、画像処理にて
各点でのずれ量を計測する。このずれ量は、即通り狂い
量となる。
Then, at the time when the height deviation of the image-capturing range can be measured first, that is, when the measurement target point is reached, computer graphic technology is applied,
Using the horizontal alignment that is the laying data and the corrected vertical alignment data that takes into account the height deviation that has been measured up to the local point, the rail in a normal state with no deviation as seen from the point where the rail image was first taken is used as the rail image above. Drawing in the image storage means. Then, this rail image is displayed so as to overlap the actual rail image, and the amount of shift at each point is measured by image processing. This shift amount is an incorrect amount immediately.

【0015】そして、2次元画像センサにより撮影した
レール画像を連続して画像記憶手段に書き込んで、上記
の計測処理を連続的に実行することにより、すべての点
での計測が可能となる。
Then, the rail images photographed by the two-dimensional image sensor are continuously written in the image storage means and the above-mentioned measurement process is continuously executed, whereby the measurement at all points becomes possible.

【0016】また、レールの曲線部では、曲率そのもの
が、異常の場合が考えられるが、この時は、曲率を少し
ずつ変化させたレールイメージを作成し、実際のレール
画像と比較して一番良くマッチングするレールイメージ
曲率をその曲線部での曲率として求める。
Further, in the curved portion of the rail, the curvature itself may be abnormal. At this time, a rail image in which the curvature is changed little by little is created and compared with the actual rail image. The rail image curvature that matches well is obtained as the curvature at the curved portion.

【0017】上記のように軌道狂い測定装置を1台の計
測車上に設置することにより、保線作業時等において、
一人で容易に操作することができる。また、この計測車
に連結機能を持たすことにより、保線作業車や確認車で
牽引して測定したり、あるいは装置一式を計測車から取
外して保線作業車や確認車上に積み込むことも可能であ
る。
By installing the track deviation measuring device on one measuring vehicle as described above, during track maintenance work, etc.
Can be easily operated by one person. In addition, if this measuring vehicle has a connecting function, it can be pulled by a track maintenance work vehicle or a confirmation vehicle for measurement, or it is possible to remove the complete device from the measurement vehicle and load it on the track maintenance work vehicle or confirmation vehicle. .

【0018】また、測定に際しては、レール画像の撮影
倍率を変えることで視野範囲を簡単に変えられ、曲率の
大きな場所から曲率の小さな場所まで自由に設定でき
る。また、計測精度が要求される場合は、撮影倍率を上
げれば良く、単に曲率だけを計測する場合には低倍率で
広範囲の撮影をする等の選択が可能である。更に、今ま
での計測車では不可能だった曲線部での測定が可能であ
る。
Further, upon measurement, the visual field range can be easily changed by changing the photographing magnification of the rail image, and can be freely set from a place with a large curvature to a place with a small curvature. Further, when measurement accuracy is required, the photographing magnification may be increased, and when measuring only the curvature, it is possible to select such as photographing a wide range with a low magnification. Furthermore, it is possible to perform measurements on curved sections that were impossible with conventional measurement vehicles.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。まず、図1に本発明の軌道狂い測定装置のブロ
ック線図を示す。本装置は、計測車10に搭載されるも
ので、軌道となるレールの通り狂いを計測するため前方
を撮影する2次元画像センサ11とその画像を記憶して
おくための画像メモリ12、この画像メモリ12の内容
を表示させる表示装置例えばタッチパネル付きモニタT
V13、並びに軌道の敷設データ(平面線形及び縦断線
形)をデータベース14として持つ計算機15、センサ
信号等を入力するためのインタフェース16、さらにレ
ールの高低狂いを測定するための第1〜第3の変位セン
サ17a,17b,17cを備えている。また、計測車
10の車輪18部分に走行距離を計測するためのロータ
リエコンーダ19が取り付けられている。このロータリ
エコンーダ19は、車輪18の回転から走行距離を計測
し、インタフェース16を介して計算機15に入力す
る。そして、上記計算機15に計測開始位置と進行方向
を入力することにより、それ以降ロータリエコンーダ1
9の計測信号に基づいて計算機15が計測車10の現在
位置を計測できる構成になっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a block diagram of a trajectory deviation measuring device of the present invention. This device is mounted on a measuring vehicle 10. A two-dimensional image sensor 11 that captures the front to measure the deviation of a rail serving as a track, an image memory 12 that stores the image, and this image. A display device for displaying the contents of the memory 12, for example, a monitor T with a touch panel
V13, a calculator 15 having data of track laying (planar alignment and longitudinal alignment) as a database 14, an interface 16 for inputting sensor signals, and first to third displacements for measuring rail height deviation The sensor 17a, 17b, 17c is provided. Further, a rotary encoder 19 for measuring a traveling distance is attached to a wheel 18 portion of the measuring vehicle 10. The rotary encoder 19 measures the traveling distance from the rotation of the wheels 18 and inputs it to the computer 15 via the interface 16. Then, by inputting the measurement start position and the traveling direction to the computer 15, the rotary encoder 1 is subsequently used.
The computer 15 can measure the current position of the measuring vehicle 10 based on the measurement signal of 9.

【0020】上記データベース14に記憶される平面線
形の敷設データとしては、例えば上り線と下り線の区
別、基準位置からのキロ程範囲、直線と曲線の区別、曲
線に対する線形キロ程、曲線種別、曲線左右別、曲線半
径、曲率等がある。また、縦線線形の敷設データとして
は、例えば上り線と下り線の区別、基準位置からのキロ
程範囲、線形の種類、勾配の上下別、勾配半径、標高等
がある。そして、上記データベース14に記憶された敷
設データは、計算機15がロータリエコンーダ19の計
測データによって求めた計測車10の現在位置に応じて
読出される。
The plane linear laying data stored in the database 14 includes, for example, distinction between an up line and a down line, a range of distance from a reference position, a distinction between a straight line and a curve, a linear distance for a curve, a curve type, There are right and left curves, curve radius, curvature, etc. Further, the vertical line alignment data includes, for example, distinction between an up line and a down line, a range of a kilometer from a reference position, a type of line, a grade of a gradient, a gradient radius, an altitude, and the like. Then, the installation data stored in the database 14 is read according to the current position of the measuring vehicle 10 obtained by the computer 15 from the measurement data of the rotary encoder 19.

【0021】図2は、上記図1に示した軌道狂い測定装
置を計測車10に乗せて用いる場合の概略構成図を示し
たものである。この図2では、計測車10を保線作業車
により牽引して現場まで移動し、測定する場所で計測車
10を切り離して単独で用いる場合の例を示している。
この場合、作業員が計測車10を押して計測してもよい
し、計測車10にエンジンを取り付け、自走させて計測
するようにしても良い。上記計測車10は、軌道上を走
行可能なように車輪18a,18bを備え、一方の車輪
18aにはロータリエコンーダ19が取り付けられてい
る。更に、計測車10の下側には、レール1の高低狂い
を計測するための例えば光学式の第1ないし第3の変位
センサ17a〜17cが基準線Aに沿って中央及び前後
の位置にL/2の間隔を保って設置される。これらの変
位センサ17a〜17cの検出信号は、何れもインタフ
ェース16(図1参照)を介して計算機15に入力さ
れ、レール1の高低狂いが求められるようになってい
る。
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram when the track deviation measuring device shown in FIG. 1 is used by being mounted on a measuring vehicle 10. In FIG. 2, an example is shown in which the measuring vehicle 10 is towed by a track maintenance work vehicle and moved to the site, and the measuring vehicle 10 is separated and used alone at a measurement location.
In this case, the worker may push the measurement vehicle 10 to perform the measurement, or the engine may be attached to the measurement vehicle 10 and self-propelled to perform the measurement. The measurement vehicle 10 is provided with wheels 18a and 18b so that it can travel on a track, and a rotary encoder 19 is attached to one of the wheels 18a. Further, on the lower side of the measuring vehicle 10, for example, optical first to third displacement sensors 17a to 17c for measuring the height deviation of the rail 1 are arranged at the center and front and rear positions along the reference line A at the center and front and rear positions. It is installed with the interval of / 2. The detection signals of these displacement sensors 17a to 17c are all input to the computer 15 via the interface 16 (see FIG. 1), and the height deviation of the rail 1 is required.

【0022】そして、通り狂い計測用には、前方のレー
ル画像を撮影するための2次元画像センサ11、その画
像を記憶するための画像メモリ12、各種計測情報及び
データベース14の記憶データ等に基づいて通り狂いを
計測する計算機15、操作情報や軌道狂い量を表示及び
入力するためのタッチパネル付きモニタTV13が設け
られている。上記計算機15は、ロータリエコンーダ1
9により計測した位置情報に基づき、データベース14
に予め記憶している平面線形や縦断線形のデータを読出
し、そのデータからコンピュータグラフィック技術を用
いて画像メモリ12上に軌道狂いのないレールイメージ
を描画する機能を有すると共に、画像メモリ12に記憶
された前方のレール画像のレールだけを抽出して、その
実画像のレールとレールイメージとのずれを計ることに
より、通り狂いを計測する機能を有している。
For measurement of deviation, a two-dimensional image sensor 11 for taking a front rail image, an image memory 12 for storing the image, various measurement information, data stored in the database 14 and the like are used. There is provided a calculator 15 for measuring the deviation of the vehicle, and a monitor TV 13 with a touch panel for displaying and inputting the operation information and the deviation of the trajectory. The computer 15 is a rotary encoder 1
Database 14 based on the position information measured by 9
In addition to having a function of reading plane linear or longitudinal linear data stored in advance and drawing a rail image on the image memory 12 using the computer graphic technique without any track deviation, the data is also stored in the image memory 12. It has a function to measure the deviation of the rail image by extracting only the rail of the front rail image and measuring the deviation between the rail of the actual image and the rail image.

【0023】次に軌道狂いの測定処理について、図6の
フローチャートに従って手順を説明する。計測車10を
計測開始位置まで移動し、その計測開始位置を示すデー
タ、例えば基準位置からのキロ程を計算機15に入力
し、次に進行方向、つまり、上り方向か下り方向かを入
力する(ステップA1)。この場合、地点検知子やその
他の敷設物からの距離や衛星を用いて位置を計る等の技
術を用いても良い。そして、2次元画像センサ11によ
り、その前方、つまり計測したい場所のレール1を撮影
し、その撮影したレール画像を画像メモリ12に記憶さ
せる(ステップA2)。その後、計測車10の移動を開
始して高低狂いを計測する(ステップA3,A4)。
Next, the procedure for measuring the trajectory deviation will be described with reference to the flowchart of FIG. The measurement vehicle 10 is moved to the measurement start position, data indicating the measurement start position, for example, the distance from the reference position is input to the calculator 15, and then the traveling direction, that is, the up direction or the down direction is input ( Step A1). In this case, a technique such as measuring the distance from the point detector or other laying objects or the position using a satellite may be used. Then, the two-dimensional image sensor 11 captures an image of the rail 1 in front of it, that is, at a place to be measured, and the captured rail image is stored in the image memory 12 (step A2). Then, the movement of the measuring vehicle 10 is started to measure the deviation in height (steps A3 and A4).

【0024】ここで高低狂いの計算には、計測車10の
下部基準線Aに沿って配置した変位センサ17a〜17
cの検知信号を用いるが、まず計測車中央部のセンサ1
7aでレール1までの距離Zmを連続的に計測する。同
様に変位センサ17b,17cにより計測車前後のレー
ル1までの距離Zp,Zqを連続的に計測し、上記
(1)式を用いて高低狂いを計算する。ただし、本装置
を作業車等の大きい車両に搭載して用いる場合は、各変
位センサ17a,17b,17cの間隔L/2を十分と
ることができるが、保線作業時に持ち込む場合は、計測
車10の寸法を小さくして運搬する関係でセンサ間隔L
/2を十分にとれない。そこで、このような場合には、
図3(a)に示す様に変位センサ17b,17cに代え
て、計測車10の前後に2台のスリット光源20a,2
0b及び2次元カメラ21a,21bを設け、計測車1
0から離れた地点におけるレール1の変位を測定する等
の工夫が必要となる。この場合、計測車中央部の変位セ
ンサ17aは、そのまま使用する。上記スリット光源2
0a,20bは、例えばレーザ光を細いスリット状にし
た光22を数m前方のレール1に照射し、このスリット
光源20a,20bより高い場所に取り付けた2次元カ
メラ21a,21bでレール1上のスリット光を撮影す
る。この時の画像の一例を図3(b)に示す。この場
合、光源20a,20bをスリット状としたのは、曲線
部や通り狂いにより、レール1の画像が図3(b)の様
に直線とならず、点光源では位置がずれる場合を考慮し
たためである。また、この時2次元カメラ21a,21
bで撮影した画像上でレール1とスリット光22の交点
が図3(b)の中央線23に来れば、中央の変位センサ
17aで求めた距離Zmと同じ、つまり水平面Bであ
る、となるように2次元カメラ21a,21b、及び光
源20a,20bをセットする。こうして2次元カメラ
21a,21bの画面上でレール1とスリット光22の
交点が中央線23からずれた量Dp,Dqを計測すれ
ば、高低差Zp,Zqを測定できる様にしておく。
Here, the displacement sensors 17a to 17a arranged along the lower reference line A of the measuring vehicle 10 are used to calculate the height deviation.
First, the sensor 1 in the center of the measuring vehicle
The distance Zm to the rail 1 is continuously measured by 7a. Similarly, the displacement sensors 17b and 17c continuously measure the distances Zp and Zq to the rail 1 before and after the measuring vehicle, and the height deviation is calculated using the equation (1). However, when this device is mounted on a large vehicle such as a work vehicle and used, the distance L / 2 between the displacement sensors 17a, 17b, and 17c can be set sufficiently, but when carrying in the track maintenance work, the measurement vehicle 10 The sensor distance L
/ 2 cannot be taken sufficiently. So in this case,
As shown in FIG. 3 (a), instead of the displacement sensors 17b and 17c, two slit light sources 20a and 2 are provided in front of and behind the measuring vehicle 10.
0b and two-dimensional cameras 21a and 21b are provided, and the measurement vehicle 1
A device such as measuring the displacement of the rail 1 at a point away from 0 is required. In this case, the displacement sensor 17a at the center of the measuring vehicle is used as it is. The slit light source 2
0a, 20b irradiates the rail 1 in front of a few meters with the light 22 in the form of a thin slit of laser light, and the two-dimensional cameras 21a, 21b mounted on the rail 1 at a position higher than the slit light sources 20a, 20b. Take a picture of the slit light. An example of the image at this time is shown in FIG. In this case, the light sources 20a and 20b are slit-shaped because the image of the rail 1 is not a straight line as shown in FIG. Is. At this time, the two-dimensional cameras 21a, 21
If the intersection of the rail 1 and the slit light 22 on the image photographed at b comes to the center line 23 of FIG. 3B, it is the same as the distance Zm obtained by the center displacement sensor 17a, that is, the horizontal plane B. Thus, the two-dimensional cameras 21a and 21b and the light sources 20a and 20b are set. In this way, the height differences Zp and Zq can be measured by measuring the amounts Dp and Dq at which the intersections of the rail 1 and the slit light 22 deviate from the center line 23 on the screens of the two-dimensional cameras 21a and 21b.

【0025】この方法としては、予め高低差Zp,Zq
と画像上での中央線23と、レール1とスリット光22
の交点とのずれ量Dp,Dqの関係を調べておけば、容
易に高低差Zp,Zqを計測できる。このようにして、
3点の距離Zm,Zp,Zqが求まり、上記(1)式か
ら高低狂いを測定できる。これは縦曲線でない部分につ
いて述べたが、縦曲線上では、予め縦断線形から計算で
求めた変位量を加味して狂い量を求めることができる。
As this method, the height differences Zp and Zq are previously set.
And the center line 23 on the image, rail 1 and slit light 22
The height difference Zp, Zq can be easily measured by checking the relationship between the displacement points Dp, Dq with the intersection point of. In this way
The distances Zm, Zp, and Zq at three points can be obtained, and the height deviation can be measured from the above formula (1). This has been described with respect to a portion which is not a vertical curve, but on the vertical curve, the deviation amount can be obtained by taking into account the displacement amount previously calculated from the vertical alignment.

【0026】また、上記図6に戻って計測手段の説明を
続ける。上記のようにしてレール高低狂いの計測を行な
うが、その計測が終了したか否かを判断し(ステップA
5)、計測が終了していなければステップA4の計測動
作を続ける。そして、計測目標地点に到達して上記計測
動作を終了すると、レール高低狂い計測結果を集計する
(ステップA6)。次いで、上記のようにして得られた
高低狂い量を用い、敷設データである縦断線形のデータ
を補正して、現状のレールの縦断線形、つまり補正縦断
線形を演算にて再構築する(ステップA7)。したがっ
て、初めに画像を撮影した位置からの位置情報と平面線
形と補正縦断線形が分かるので、その位置から見た前方
の高低狂いの無い線路形状が分かる。つまり、ある位置
から見える前方レールの高低狂いのない線路形状(レー
ルイメージ)を画像メモリ12に描画してモニタTV1
3の画面上に表示するすることが可能となる。
Returning to FIG. 6, the explanation of the measuring means will be continued. Although the rail height deviation is measured as described above, it is judged whether or not the measurement is completed (step A
5) If the measurement is not completed, the measurement operation of step A4 is continued. Then, when the measurement target point is reached and the above measurement operation is completed, the measurement results of the rail height deviation are totaled (step A6). Next, the vertical deviation data that is the laying data is corrected using the deviation amount obtained as described above, and the vertical alignment of the current rail, that is, the corrected vertical alignment is reconstructed by calculation (step A7). ). Therefore, since the position information from the position where the image was first captured, the plane alignment, and the corrected vertical alignment are known, the line shape without the height deviation in the front seen from that position can be known. In other words, the track shape (rail image) of the front rail, which is visible from a certain position and has no deviation in height, is drawn in the image memory 12 and the monitor TV 1 is displayed.
3 can be displayed on the screen.

【0027】具体的には、図4(a)のように計測車先
頭の線路中央部、レール頭面を原点とする3次元座標O
−XYZ系とすれば、敷設データ(平面線形及び縦断線
形)を用いて任意のレールの座標p(x,y,x)を計
算することができる。そして計測車先頭部の2次元画像
センサ11で前方を撮影した場合、図4(b)の様に画
面内で点pが見える位置(m,n)は、数学的な座標変
換で与えられる。この座標変換を説明するために図5に
示す様な座標系を設定する。 (1)O−XYZ系 計測車先頭の線路中央部、レール頭面を原点とする座標
である。 (2)O′−X′Y′Z′系 原点O′に2次元画像センサ11が設置してあり、その
光軸はY′軸である。この座標系は2次元画像センサ1
1の取付状況で決まる座標系であり、O−XYZ系を取
付高さh、中央からのずれwだけ平行移動し、各軸回り
に回転成分α(ヨー)、β(ピッチ)、γ(ロール)を
加えたものである。 (3)o′−x′y′z′系 2次元画像センサ11の画像平面をo′−x′y′z′
とする座標系であり、O′−X′Y′Z′系の原点O′
Y′軸に沿ってfだけ平行移動したものである。 (4)o−MN系 o′−x′y′z′を離散化した座標系であり、o′が
画面の中心になる様に設定している。実際に画面上で見
る座標は、この座標系のデータである。そして、座標
(m,n)は、以下の座標変換を行なうことにより求ま
る。 (1)O−XYZ系からO′−X′Y′Z′系への変換 平行移動と回転の組み合わせで次式のようになる。
Specifically, as shown in FIG. 4A, three-dimensional coordinates O having the origin at the track center portion at the head of the measurement vehicle and the rail head surface.
With the -XYZ system, the coordinates p (x, y, x) of an arbitrary rail can be calculated using the installation data (planar alignment and vertical alignment). When the front of the two-dimensional image sensor 11 of the measurement vehicle is photographed, the position (m, n) where the point p is visible on the screen as shown in FIG. 4B is given by mathematical coordinate conversion. In order to explain this coordinate conversion, a coordinate system as shown in FIG. 5 is set. (1) Coordinates whose origin is the rail central surface at the center of the track at the beginning of the O-XYZ system measurement vehicle. (2) The two-dimensional image sensor 11 is installed at the origin O'of the O'-X'Y'Z 'system, and its optical axis is the Y'axis. This coordinate system is a two-dimensional image sensor 1
The coordinate system is determined by the mounting condition of No. 1, and the O-XYZ system is translated in parallel by the mounting height h and the deviation w from the center, and rotation components α (yaw), β (pitch), and γ (roll) around each axis. ) Is added. (3) The image plane of the o'-x'y'z 'system two-dimensional image sensor 11 is represented by o'-x'y'z'.
The origin of the O'-X'Y'Z 'system is O'
It is translated by f along the Y ′ axis. (4) The o-MN system o'-x'y'z 'is a discretized coordinate system and is set so that o'is the center of the screen. The coordinates actually viewed on the screen are data in this coordinate system. Then, the coordinates (m, n) are obtained by performing the following coordinate conversion. (1) Conversion from O-XYZ system to O'-X'Y'Z 'system A combination of parallel movement and rotation gives the following equation.

【0028】[0028]

【数1】 (2)O′−X′Y′Z′系からo′−x′y′z′系
への変換 平行移動量fに比例した相似変換になり、次式で表され
る。
[Equation 1] (2) Conversion from the O'-X'Y'Z 'system to the o'-x'y'z' system This is a similar conversion proportional to the parallel movement amount f and is represented by the following equation.

【0029】[0029]

【数2】 (3)o′−x′y′z′系からo−MN系への変換 2次元画像センサ11の水平方向の画角を2θh、その
画素数をM、垂直方向の画角を2θv、その画素数をN
とする。画像分解能をそれぞれgm,gnとすれば次式
が成立する。
[Equation 2] (3) Conversion from o'-x'y'z 'system to o-MN system The horizontal angle of view of the two-dimensional image sensor 11 is 2θh, the number of pixels is M, and the vertical angle of view is 2θv. Number of pixels is N
And If the image resolutions are gm and gn, respectively, the following equation holds.

【0030】gm=2ftan θh/M gn=2ftan θv/N ・・・(4) 原点o′が画面の中心にくるためのオフセットを加え
て、
Gm = 2ftan θh / M gn = 2ftan θv / N (4) Add an offset for the origin o ′ to come to the center of the screen,

【0031】[0031]

【数3】 [Equation 3]

【0032】以上により画面内での座標(m,n)が求
まる。 m=M/2・(1+X′/Y′tan θh) n=N/2・(1+X′/Y′tan θv) ・・・(6) 従って、任意の距離前方のレールイメージを画像メモリ
12に描画してモニタTV13の画面に表示することが
できる(ステップA8)。図8は、直線部でのレールイ
メージ30aの一例を示したものである。
By the above, the coordinates (m, n) on the screen are obtained. m = M / 2 (1 + X '/ Y'tan θh) n = N / 2 (1 + X' / Y'tan θv) (6) Therefore, the rail image ahead by an arbitrary distance is stored in the image memory 12. It can be drawn and displayed on the screen of the monitor TV 13 (step A8). FIG. 8 shows an example of the rail image 30a in the straight line portion.

【0033】この様にして求めたレールイメージ30a
を軌道狂いを計測する“ものさし”として用いるわけで
ある。しかし、このレールイメージ30aと2次元画像
センサ11の撮影画像の中から抽出した実際のレール画
像との間では、ずれている場合がある。図9は2次元画
像センサ11の撮影画像の中から抽出した実際のレール
画像31aの一例を示したものである。また、図10
は、レールイメージ30aと実際のレール画像31aを
重ね合わせた場合の画像のずれを示している。
The rail image 30a thus obtained
Is used as a "measurement" to measure orbital deviation. However, there may be a deviation between the rail image 30a and the actual rail image extracted from the captured image of the two-dimensional image sensor 11. FIG. 9 shows an example of the actual rail image 31a extracted from the captured image of the two-dimensional image sensor 11. In addition, FIG.
Shows the image shift when the rail image 30a and the actual rail image 31a are superimposed.

【0034】上記のようなレールイメージ30aと実際
のレール画像31aとのずれは、計測車10が軌道に対
し平行になっていないか、蛇行したためである。また、
振動により上下左右方向にずれたためである。そこで、
レールイメージ30aを上下左右に平行移動させて、実
際のレール画像31aとの間でテンプレートマッチング
させ、最も良く重なる状態にしてずれを補正してから、
通り狂いを計測する(ステップA9,A10)。
The deviation between the rail image 30a and the actual rail image 31a as described above is because the measuring vehicle 10 is not parallel to the track or meanders. Also,
This is because it was displaced in the vertical and horizontal directions due to vibration. Therefore,
The rail image 30a is moved in parallel in the vertical and horizontal directions to perform template matching with the actual rail image 31a so that the rail image 30a and the actual rail image 31a overlap each other to correct the deviation,
Passing is measured (steps A9 and A10).

【0035】次に実際のレール画像31aとレールイメ
ージ30aとのテンプレートマッチング(以下レールマ
ッチングと呼ぶ)及び通り狂い計測のための2次元画像
センサ11の撮影画像からレール画像31aを抽出する
方法について説明する。 (1)レールが画面の上下方向に連続するという特徴を
利用して、原画像f(x,y)を水平方向に移動平均を
計算した背景部分の画像(移動平均画像)fL(x,
y)を求める。
Next, a method for template matching (hereinafter referred to as rail matching) between the actual rail image 31a and the rail image 30a and a method for extracting the rail image 31a from the imaged image of the two-dimensional image sensor 11 for measurement of deviations will be described. To do. (1) Utilizing the feature that the rails are continuous in the vertical direction of the screen, an image (moving average image) fL (x, of the background part in which the moving average of the original image f (x, y) is calculated in the horizontal direction is calculated.
y) is calculated.

【0036】[0036]

【数4】 (2)原画像f(x,y)から移動平均画像fL(x,
y)を引去り差分画像fH(x,y)を求める。
[Equation 4] (2) The moving average image fL (x, from the original image f (x, y)
y) is subtracted to obtain a difference image fH (x, y).

【0037】 fH(x,y)=f(x,y)−fL(x,y) ・・・(8) (3)差分画像fH(x,y)の一部のエリアに対して
濃度の平均値(μ)と標準偏差(σ)を計算し、次式で
二値化し、二値化画像g(x,y)を求める。
FH (x, y) = f (x, y) −fL (x, y) (8) (3) The density of the partial image of the difference image fH (x, y) is changed. An average value (μ) and a standard deviation (σ) are calculated and binarized by the following formula to obtain a binarized image g (x, y).

【0038】 g(x,y)=1;fH(x,y)≧μ+Kσ 0;fH(x,y)<μ+Kσ ・・・(9) ただし、K:定数 この様にして得られた二値画像g(x,y)、つまり実
際のレール画像31aとレールイメージ30aとの間で
テンプレートマッチングを行ない、相関の最も強い位置
を求めて計測装置の位置関係と軌道との補正を行なう。
G (x, y) = 1; fH (x, y) ≧ μ + Kσ 0; fH (x, y) <μ + Kσ (9) However, K: constant A binary value obtained in this way Template matching is performed between the image g (x, y), that is, the actual rail image 31a and the rail image 30a, the position having the strongest correlation is obtained, and the positional relationship of the measuring device and the trajectory are corrected.

【0039】図11は、実際のレール画像31aに対し
て最も相関の強い位置にレールイメージ30aを描画し
た場合の状態を示したものである。そして、図12に示
す様に、レールイメージ30aの各点を基準として実際
のレール画像31aとの左右方向のずれ量Tを計測す
る。このTの値が各点での通り狂い量となる(ステップ
A11)。
FIG. 11 shows a state in which the rail image 30a is drawn at a position having the strongest correlation with the actual rail image 31a. Then, as shown in FIG. 12, the shift amount T in the left-right direction from the actual rail image 31a is measured with each point of the rail image 30a as a reference. The value of T becomes a deviation amount at each point (step A11).

【0040】上述した方法は、画像だけで考えた場合の
実施例であるが、2次元画像センサ11が所定の位置に
くる様に軌道と平行になる様にセンサや上下方向の振動
を計測するセンサを取付けて正しい姿勢(レールと平
行)に制御すれば、マッチングを行なわなくても、計測
できるようにすることも可能である。
The above-mentioned method is an embodiment in which only the image is considered, but the two-dimensional image sensor 11 measures the sensor and the vertical vibration so that the two-dimensional image sensor 11 is in a predetermined position and parallel to the trajectory. If a sensor is attached and the posture is controlled to be correct (parallel to the rail), it is possible to perform measurement without performing matching.

【0041】そして、2次元画像センサ11により撮影
したレール画像を連続して画像メモリ12に書き込み、
上記した計測処理を連続的に実行することにより、すべ
ての点での軌道狂いを計測することができる。
Then, the rail images taken by the two-dimensional image sensor 11 are continuously written in the image memory 12,
By continuously executing the above-described measurement processing, it is possible to measure the trajectory deviation at all points.

【0042】次に、曲線部において通り狂いのみならず
曲率自体が違う場合に、その曲率を求める場合について
説明する。レール1の曲率を求める場合、画像メモリ1
2に記憶した画像上のレールから前記計算の逆演算によ
り求めることも可能ではあるが、ここでは、平面線形の
データを用いて求める場合について説明する。図7は、
その手順を示すフローチャートである。
Next, a description will be given of a case where the curvature is obtained when the curvature itself is different and the curvature itself is different. When obtaining the curvature of the rail 1, the image memory 1
Although it is possible to obtain by the inverse operation of the above calculation from the rail on the image stored in No. 2, here, the case of obtaining using plane linear data will be described. Figure 7
It is a flow chart which shows the procedure.

【0043】基本的には、軌道狂いと同様になるが、平
面線形のデータから得られる曲率の値Rを徐々に増加ま
たは減少してレールイメージを描画し、実際のレール画
像とのレールマッチングの一致率が最大になる曲率R′
を求める。また、曲線の種類としては、例えば円曲線、
緩和曲線等があるが、平面線形のデータに基づいてレー
ルイメージを描画する。
Basically, it becomes the same as the trajectory deviation, but the rail image is drawn by gradually increasing or decreasing the curvature value R obtained from the plane linear data, and the rail matching with the actual rail image is performed. Curvature R'that maximizes the matching rate
Ask for. Further, as the type of curve, for example, a circular curve,
Although there is a relaxation curve, etc., a rail image is drawn based on planar linear data.

【0044】まず、計算機15に対し、曲率計測開始位
置を入力し、次に進行方向つまり、上り方向か下り方向
かを入力する(ステップB1)。次に、2次元画像セン
サ11により前方のレール画像を撮影して画像メモリ1
2に記憶させ(ステップB2)、移動を開始して高低狂
いを計測する(ステップB3,B4)。そして、上記レ
ール高低狂いの計測が終了したか否かを判断し(ステッ
プB5)、計測が終了していなければステップB4の計
測動作を続ける。そして、上記計測動作が終了した後、
レール高低狂い計測結果を集計する(ステップB6)。
次いで、上記で得られた高低狂い量を用い、敷設データ
である縦断線形を補正して、現状のレールの縦断線形、
つまり補正縦断線形を演算にて再構築する(ステップB
7)。上記ステップB1〜B7の処理は、上記図6にお
けるステップA1〜A7の処理と同様にして行なわれ
る。そして、まず、レール1の曲線部において、2次元
画像センサ11の撮影画像の中から実際のレール画像を
抽出し、図13に示すようにその抽出した実際のレール
画像31bを画像メモリ12を介してモニタTV13の
画面上に描画する。
First, the curvature measurement start position is input to the computer 15, and then the traveling direction, that is, the up direction or the down direction is input (step B1). Next, the front rail image is taken by the two-dimensional image sensor 11 and the image memory 1
It is stored in 2 (step B2), the movement is started, and the height deviation is measured (steps B3, B4). Then, it is judged whether or not the measurement of the rail height deviation is completed (step B5), and if the measurement is not completed, the measurement operation of step B4 is continued. Then, after the measurement operation is completed,
The measurement results of rail height deviation are totaled (step B6).
Then, using the height deviation obtained above, correct the vertical alignment that is the laying data to obtain the vertical alignment of the current rail,
That is, the corrected vertical alignment is reconstructed by calculation (step B
7). The processing of steps B1 to B7 is performed in the same manner as the processing of steps A1 to A7 in FIG. Then, first, in the curved portion of the rail 1, an actual rail image is extracted from the captured image of the two-dimensional image sensor 11, and the extracted actual rail image 31b is passed through the image memory 12 as shown in FIG. Drawing on the screen of the monitor TV 13.

【0045】次にデータベース14に記憶している平面
線形のデータから曲線の種別、曲率R等を読出し(ステ
ップB8)、その曲率を少しずつ変化させるための変化
曲率ΔRを最初は「0」として、描画するレールイメー
ジの曲率R′を「R′=R+ΔR」により求める(ステ
ップB9,B10)。そして、この曲率R′を用いて図
14に示すように画面上に平面線形のデータで示される
種類のレールイメージ30bを描画し(ステップB1
1)、上記実際のレール画像31bと重ね合わせる(ス
テップB12)。次に上記レールイメージ30bと実際
のレール画像31bとレールマッチングを行ない(ステ
ップB13)、描画したレールイメージ30bの全体の
うち何%がマッチングしているか(一致率)を求める
(ステップB14)。次にこの一致率が最大か否かをチ
ェックし、最大でなければステップB16により変化曲
率ΔRに「1」を加算してステップB10に戻り、上記
の処理を繰り返して実行する。
Next, the type of the curve, the curvature R, etc. are read from the plane linear data stored in the database 14 (step B8), and the changing curvature ΔR for gradually changing the curvature is initially set to "0". , The curvature R'of the rail image to be drawn is obtained by "R '= R + ΔR" (steps B9, B10). Then, using this curvature R ', a rail image 30b of the type shown by plane linear data is drawn on the screen as shown in FIG. 14 (step B1.
1) Overlay with the actual rail image 31b (step B12). Next, rail matching is performed between the rail image 30b and the actual rail image 31b (step B13), and what percentage of the entire drawn rail image 30b is matched (coincidence rate) is calculated (step B14). Next, it is checked whether or not this matching rate is the maximum, and if it is not the maximum, "1" is added to the changing curvature ΔR in step B16, the process returns to step B10, and the above-mentioned processing is repeated.

【0046】上記のように曲率R′を少しずつ変えてレ
ールイメージ30bを作り、実際のレール画像31bと
レールマッチングを行ない、描画したレールイメージ全
体のうち何%がマッチングしているかを求める作業を繰
り返して実行する。そして、図15に示す様に最もマッ
チングする曲率R′を実際のレールの曲率とする(ステ
ップB17)。この方法では複雑な計算無しにレールイ
メージ描画の延長線で実現できる利点がある。尚、前記
実施例で説明したレール1のずれ量Dp,Dqを求める
方法は、前記実施例の方法に限定されるものではなく、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能で
ある。
As described above, the rail image 30b is made by gradually changing the curvature R ', and the rail matching with the actual rail image 31b is performed to find out what percentage of the entire drawn rail image is matched. Repeat. Then, as shown in FIG. 15, the most matching curvature R'is set as the actual curvature of the rail (step B17). This method has an advantage that it can be realized by an extension line of rail image drawing without complicated calculation. The method of obtaining the shift amounts Dp and Dq of the rail 1 described in the above embodiment is not limited to the method of the above embodiment.
Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、作業
員1人でも簡単な操作により、連続したレールを対象に
して軌道狂いを効率良く計測することができる。また、
計測精度は、画像の撮影倍率を変えることで、必要な精
度を達成できる。更に、曲率の小さい場合から大きい場
合まで、見渡せる範囲であれば比較的容易に軌道狂いを
計測できる。また、本発明の曲率測定方法によれば、軌
道の曲線部における曲率そのものを確実且つ容易に測定
することができる。
As described above, according to the present invention, even a single worker can efficiently measure the track deviation for a continuous rail by a simple operation. Also,
The measurement accuracy can be achieved by changing the image capturing magnification. Further, from a case where the curvature is small to a case where the curvature is large, the trajectory deviation can be measured relatively easily within the range that can be overlooked. Further, according to the curvature measuring method of the present invention, the curvature itself at the curved portion of the trajectory can be measured reliably and easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る軌道狂い測定装置のブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a trajectory deviation measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における軌道狂い測定装置を計測車に
搭載した状態を示す概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a state in which the track deviation measuring device according to the embodiment is mounted on a measuring vehicle.

【図3】(a)は計測車寸法が小さい場合において高低
狂い計測を行なう場合の構成図、(b)は上記(a)で
高低狂い計測を実施した時の画像例を示す図。
FIG. 3A is a configuration diagram in the case of performing the height deviation measurement when the measurement vehicle size is small, and FIG. 3B is a diagram showing an example of an image when the height deviation measurement is performed in the above (a).

【図4】(a)はレールイメージ計算方法を説明するた
めの概略斜視図、(b)はレールイメージ計算方法を説
明するための(a)に対応する2次元画像センサ上の位
置を示す概略説明図。
4A is a schematic perspective view for explaining a rail image calculation method, and FIG. 4B is a schematic view showing positions on a two-dimensional image sensor corresponding to FIG. 4A for explaining a rail image calculation method. Explanatory drawing.

【図5】レールイメージ計算のための各座標系を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing coordinate systems for calculating a rail image.

【図6】軌道狂い測定方法を示すフローチャート。FIG. 6 is a flowchart showing a method of measuring orbital deviation.

【図7】曲率測定方法を示すフローチャート。FIG. 7 is a flowchart showing a curvature measuring method.

【図8】直線部でのレールイメージの一例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an example of a rail image in a straight line portion.

【図9】直線部での2次元画像センサの撮影画像の中か
ら抽出した実際のレール画像の一例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of an actual rail image extracted from a captured image of a two-dimensional image sensor in a straight line portion.

【図10】レールイメージと実際のレール画像の重ね合
わせを行なった画像例を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an image example in which a rail image and an actual rail image are superimposed.

【図11】テンプレートマッチングを行なった結果の画
像例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an image as a result of performing template matching.

【図12】通り狂い量Tの計測方法を説明するため図1
1の一部を拡大して示す図。
FIG. 12 is a diagram for explaining a method of measuring a deviation amount T.
The figure which expands and shows a part of 1.

【図13】曲線部での2次元画像センサの撮影画像の中
から抽出した実際のレール画像の一例を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an example of an actual rail image extracted from a captured image of a two-dimensional image sensor in a curved portion.

【図14】曲線部での曲率Rのレールイメージを示した
図。
FIG. 14 is a diagram showing a rail image of a curvature R at a curved portion.

【図15】曲線部での曲率R+ΔRのレールイメージを
示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a rail image of a curvature R + ΔR at a curved portion.

【図16】(a)はレールの狂いと従来の測定方法の説
明図、(b)は高低狂いを例とした従来の測定方法の説
明図。
FIG. 16A is an explanatory diagram of a rail deviation and a conventional measurement method, and FIG. 16B is an explanatory diagram of a conventional measurement method in which height deviation is an example.

【符号の説明】 10 計測車 11 2次元画像センサ 12 画像メモリ 13 モニタTV 14 データベース 15 計算機 16 インタフェース 17a〜17c 変位センサ 18,18a,18b 車輪 19 ロータリエコンーダ 20a,20b スリット光源 21a,21b 2次元カメラ 22 前方レールの照射されたスリット光 23 画像の中央線 30a,30b レールイメージ 31a,31b 2次元画像センサの撮影画像の中から
抽出した実際のレール画像
[Explanation of Codes] 10 Measuring Vehicle 11 Two-dimensional Image Sensor 12 Image Memory 13 Monitor TV 14 Database 15 Computer 16 Interfaces 17a to 17c Displacement Sensors 18, 18a, 18b Wheels 19 Rotary Echoders 20a, 20b Slit Light Sources 21a, 21b 2 Dimensional camera 22 Slit light emitted from the front rail 23 Center lines 30a, 30b of the image Rail images 31a, 31b Actual rail image extracted from the image captured by the two-dimensional image sensor

フロントページの続き (72)発明者 市倉 庸宏 東京都渋谷区代々木2丁目2番6号 東 日本旅客鉄道株式会社安全研究所内 (72)発明者 佐々木 敦 東京都渋谷区代々木2丁目2番6号 東 日本旅客鉄道株式会社安全研究所内 (72)発明者 山下 博 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 中元 淳 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 平6−249658(JP,A) 特開 平5−116626(JP,A) 特開 平5−157548(JP,A) 特開 平6−42948(JP,A) 特開 平5−151341(JP,A) 特開 平6−94442(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 7/00 B61K 9/08 G01B 11/00 G01B 21/00 G01C 15/00 Front page continued (72) Inventor Norihiro Ichikura 2-6 Yoyogi, Shibuya-ku, Tokyo Inside Safety Research Institute, East Japan Railway Company (72) Inventor Atsushi Sasaki 2-6 Yoyogi, Shibuya-ku, Tokyo East Japan Railway Company Safety Research Institute (72) Hiroshi Yamashita Hiroshi Yamashita 4-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Research Institute (72) Atsushi Nakamoto Kannon, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture 4-6-22 Shinmachi, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Research Laboratory (56) Reference JP-A-6-249658 (JP, A) JP-A-5-116626 (JP, A) JP-A-5-157548 (JP, A) JP-A-6-42948 (JP, A) JP-A-5-151341 (JP, A) JP-A-6-94442 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) ) G01C 7/00 B61K 9/08 G01B 11/00 G01B 21/00 G01C 15/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 軌道となるレールを敷設した際、この敷
設されたレールが敷設条件である平面線形及び縦断線形
に合致しているかどうかを検査する軌道狂い測定装置に
おいて、 上記レール上を走行する計測車に設けられ、上記レール
を2次元的に撮影する画像入力手段と、 この画像入力手段により入力された画像を記憶する画像
記憶手段と、 上記計測車上に取り付けられ、上記レールの高低狂いを
計測する高低狂い計測手段と、 上記計測車の現在位置を検出する位置検出手段と、 正しい平面線形及び縦断線形をデータとして予め記憶し
ておくデータ記憶手段と、 上記高低狂い計測手段により計測された高低狂い量、上
記位置検出手段で検出された現在位置、上記データ記憶
手段の記憶データに基づき、上記画像入力手段で得られ
た画像内に通り狂いのないレールイメージを描いて実画
像のレールの通り狂いを計測する手段と、 上記手段により計測されたレールの高低狂い及び通り狂
いを表示する表示装置とを具備したことを特徴とする軌
道狂い測定装置。
1. A track deviation measuring device for inspecting whether or not a laid rail conforms to a laying condition such as a plane alignment and a vertical alignment when the laid rail is laid, and runs on the rail. An image input means provided on the measuring vehicle for two-dimensionally photographing the rail, an image storing means for storing an image input by the image input means, and an image mounting means mounted on the measuring vehicle for adjusting the height of the rail. High and low deviation measuring means, position detecting means for detecting the current position of the measuring vehicle, data storage means for storing the correct plane alignment and vertical alignment in advance as data, and the high and low deviation measuring means for measuring Based on the amount of deviation of height, the current position detected by the position detecting means, and the stored data of the data storing means, within the image obtained by the image inputting means. A track having a means for measuring the deviation of the rail of the actual image by drawing a rail image without deviation and a display device for displaying the deviation of the rail height and deviation of the rail measured by the above means. Crazy measuring device.
【請求項2】 計測すべき場所における軌道となるレー
ルを撮影してそのレール画像を画像メモリに記憶し、 計測車に取り付けた変位センサによりレールまでの距離
を連続的に測定し、同測定値からレールの高低狂いを演
算し、 予め入力された敷設データにより上記高低狂いデータを
補正して補正縦線形を演算し、 計測目標地点で予め入力された平面線形と上記補正縦断
線形データから正常状態のレールをコンピュータグラフ
ィック技術でレールイメージとして描画し、 同レールイメージと上記撮影レール画像から画像処理に
よりレールの通り狂い量を求めることを特徴とする軌道
狂い測定方法。
2. A rail which becomes a track at a place to be measured is photographed, the rail image is stored in an image memory, a distance to the rail is continuously measured by a displacement sensor attached to a measuring vehicle, and the measured value is measured. Calculate the rail height deviation from the above, correct the above height deviation data by the previously entered laying data, and calculate the corrected vertical alignment. From the previously input plane alignment and the corrected vertical alignment data at the measurement target point, normal state The rail deviation measurement method is characterized in that the rail is drawn as a rail image by computer graphic technology, and the rail deviation is calculated by image processing from the rail image and the above-mentioned shooting rail image.
【請求項3】 軌道となるレールの曲線部での曲率を測
定する曲率測定方法において、 上記レール上を走行する計測車に設けられ、上記レール
を2次元的に撮影する画像入力手段と、 この画像入力手段により入力された画像を記憶する画像
記憶手段と、 上記計測車上に取り付けられ、上記レールの高低狂いを
計測する高低狂い計測手段と、 上記計測車の現在位置を検出する位置検出手段と、 正しい平面線形及び縦断線形をデータとして予め記憶し
ておくデータ記憶手段と、 上記で画像入力手段で撮影されたレールの曲線部画像に
対し、曲率を少しずつ変更したレールイメージを順次描
いて実画像のレールとの重なり状態を計測し、最も重な
った曲率を実際のレールの曲率と判断することを特徴と
する曲率測定方法。
3. A curvature measuring method for measuring a curvature at a curved portion of a rail serving as a track, comprising image input means provided in a measuring vehicle traveling on the rail, for two-dimensionally photographing the rail, An image storage means for storing an image input by the image input means, a height deviation measuring means mounted on the measuring vehicle for measuring height deviation of the rail, and a position detecting means for detecting a current position of the measuring vehicle. Data storage means for storing the correct plane alignment and vertical alignment in advance as data, and the rail image with the curvature gradually changed with respect to the curved portion image of the rail photographed by the image input device described above. A curvature measurement method characterized by measuring the overlapping state of a real image with a rail and determining the most overlapping curvature as the actual rail curvature.
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