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公開番号2025080436
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-26
出願番号2023193579
出願日2023-11-14
発明の名称軌間測定装置及び軌間測定方法
出願人株式会社京三製作所
代理人個人,個人,個人
主分類G01B 11/14 20060101AFI20250519BHJP(測定;試験)
要約【課題】レール形状を表す点群データから、軌間を精度良く測定できる技術の提供。
【解決手段】左右一対のレールに向けて照射した照射光に対する反射光を受光して得られる反射点の位置を示す点群データに基づき、左右のレール間の距離である軌間を測定する軌間測定装置は、点群データのうちからレール頭部付近に相当する部分点群データを左右のレール別に抽出し、左右のレールについて、当該レールに対応する部分点群データが示す位置に基づく代表位置を算出し、左右のレールの代表位置の中間位置を算出し、左右のレールについて、対応する部分点群データと中間位置との位置関係に基づいて、頭部候補位置を決定し、左右のレールの頭部候補位置の間の距離を軌間とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
左右一対のレールに向けて照射した照射光に対する反射光を受光して得られる反射点の位置を示す点群データに基づき、左右のレール間の距離である軌間を測定する軌間測定装置であって、
前記点群データのうちからレール頭部付近に相当する部分点群データを左右のレール別に抽出する抽出手段と、
左右のレールについて、当該レールに対応する前記部分点群データが示す位置に基づく代表位置を算出する代表位置算出手段と、
左右のレールの前記代表位置の中間位置を算出する中間位置算出手段と、
左右のレールについて、対応する前記部分点群データと前記中間位置との位置関係に基づいて、頭部候補位置を決定する決定手段と、
を備え、左右のレールの前記頭部候補位置の間の距離を軌間とする軌間測定装置。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記代表位置算出手段は、前記部分点群データを構成するそれぞれの前記反射点の位置の重心位置を、前記代表位置として算出する、
請求項１に記載の軌間測定装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記部分点群データを構成する前記反射点の位置のうち、前記中間位置に最も近い位置を前記頭部候補位置として決定する、
請求項１又は２に記載の軌間測定装置。
【請求項４】
前記点群データは、さらに、前記反射点の輝度を示すデータを含み、
前記抽出手段は、さらに、前記点群データを構成するそれぞれの前記反射点の輝度に基づいて、前記部分点群データを抽出する、
請求項１又は２に記載の軌間測定装置。
【請求項５】
左右一対のレールに向けて照射した照射光に対する反射光を受光して得られる反射点の位置を示す点群データに基づき、左右のレール間の距離である軌間を測定する軌間測定方法であって、
前記点群データのうちからレール頭部付近に相当する部分点群データを左右のレール別に抽出することと、
左右のレールについて、当該レールに対応する前記部分点群データが示す位置に基づく代表位置を算出することと、
左右のレールの前記代表位置の中間位置を算出することと、
左右のレールについて、対応する前記部分点群データと前記中間位置との位置関係に基づいて、頭部候補位置を決定することと、
左右のレールの前記頭部候補位置の間の距離を軌間とすることと、
を含む軌間測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌間測定装置等に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道における保守検査の１つとして、レール間の距離である軌間の計測がある。軌間計測は、軌間ゲージや軌道検測車を用いることが一般的であった。軌間ゲージによる計測は、人力によって行われるため全線の検査には非常に時間を要するとともに、レールに車両荷重がかかっていない静的な計測となる。軌間計測としては、レールに車両荷重がかった動的な計測であることが望ましいが、かかる計測を実施するための専用の軌道検測車を保有することは費用面で大きな負担となり得る。ところで、レーザ光を照射して受光した反射光に基づく物体形状の検出技術をレール検査へ適用して、レール形状を検出する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。レール形状が検出できれば、そのレール形状から軌間の算出が可能と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平６－２３５６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、新たな物体形状の検出技術として、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）に代表される三次元測量によって物体形状を点群データとして表現する技術が広く知られるようになっている。この技術を軌間計測へ適用し、レール形状を点群データとして取得して軌間を算出することが考えられる。点群データは、物体表面上の各点を示す三次元位置の集合データであるから、演算処理が容易という長所がある一方で、“面”ではなく“点”の集合によって物体形状を離散的に表現していることから、軌間を推定的に算出することになりその精度が問題となり得る。このため、レール形状を表現する点群データから軌間を測定する具体的な手法は未だ確立されていない。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、レール形状を表す点群データから、軌間を精度良く測定できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、
左右一対のレールに向けて照射した照射光に対する反射光を受光して得られる反射点の位置を示す点群データに基づき、左右のレール間の距離である軌間を測定する軌間測定装置であって、
前記点群データのうちからレール頭部付近に相当する部分点群データを左右のレール別に抽出する抽出手段（例えば、図７の抽出部２０２）と、
左右のレールについて、当該レールに対応する前記部分点群データが示す位置に基づく代表位置を算出する代表位置算出手段（例えば、図７の重心位置算出部２０４）と、
左右のレールの前記代表位置の中間位置を算出する中間位置算出手段（例えば、図７の中間位置算出部２０６）と、
左右のレールについて、対応する前記部分点群データと前記中間位置との位置関係に基づいて、頭部候補位置を決定する決定手段（例えば、図７の決定部２０８）と、
を備え、左右のレールの前記頭部候補位置の間の距離を軌間とする軌間測定装置である。
【０００７】
他の発明として、
左右一対のレールに向けて照射した照射光に対する反射光を受光して得られる反射点の位置を示す点群データに基づき、左右のレール間の距離である軌間を測定する軌間測定方法であって、
前記点群データのうちからレール頭部付近に相当する部分点群データを左右のレール別に抽出すること（例えば、図２のステップＳ１）と、
左右のレールについて、当該レールに対応する前記部分点群データが示す位置に基づく代表位置を算出すること（例えば、図２のステップＳ３）と、
左右のレールの前記代表位置の中間位置を算出すること（例えば、図２のステップＳ５）と、
左右のレールについて、対応する前記部分点群データと前記中間位置との位置関係に基づいて、頭部候補位置を決定すること（例えば、図２のステップＳ７）と、
左右のレールの前記頭部候補位置の間の距離を軌間とすること（例えば、図２のステップＳ９）と、
を含む軌間測定方法を構成してもよい。
【０００８】
第１の発明等によれば、レール形状を表す点群データから、軌間を精度良く測定できる技術を実現することができる。つまり、レールを計測した点群データから左右のレール別に抽出したレール頭部付近に相当する部分点群データに基づく代表位置を算出し、その代表位置の中間位置と当該部分点群データとの位置関係に基づいて決定した左右のレールの頭部候補位置の間の距離を、軌間とする。軌道断面において左右のレール形状が略線対称であるので、左右のレールの中間位置を算出し、その中間位置を基準として左右のレールの頭部候補位置を決定するという論理を実現することとなる。そのため、軌間を精度良く算出することが可能となる。
【０００９】
第２の発明は、上述の発明において、
前記代表位置算出手段は、前記部分点群データを構成するそれぞれの前記反射点の位置の重心位置を、前記代表位置として算出する、
軌間測定装置である。
【００１０】
第２の発明によれば、軌道断面における左右のレール形状が略線対称であるので、その部分点群データを構成する反射点の分布も略線対称となり、重心位置も略線対称の位置となり得る。その結果、左右のレールそれぞれの重心位置の中間位置は左右のレール間の略中間位置とみなせるため、軌間の算出精度の向上に寄与する。
（【００１１】以降は省略されています）

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