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技術 構築物を作るためにエレメントを地中に挿入するように構成された装置をガイドするガイド方法、及びそのようなガイド方法を用いて少なくとも一つのエレメントを地中に挿入するための装置

出願人 アルストム
発明者 イアン・ロバートソンジヤン・エルサン
出願日 2001年7月30日 (19年5ヶ月経過) 出願番号 2001-228980
公開日 2002年3月27日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2002-088702
状態 未査定
技術分野 軌道敷設、保線機械
主要キーワード 角度指示器 間接式 搭載コンピュータ 挿入地点 物理的応力 測定レーザ 固定基準 各反射体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年3月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

容易に実施でき低コストである、エレメント地中に挿入する挿入装置を正確かつ迅速に位置決めできるガイド方法を提案する。

解決手段

地形上の地点8を設置し、X、Y、Z基準フレームにおける該地点8の座標を決定するステップと、測定ステーション3を構築物の近くの所定の位置に配置し、一つ又はそれ以上の地形上の地点8を参照して測定ステーション3のX、Y、Z位置を決定するステップと、測定ステーション3によって、挿入装置1と測定ステーション3との間の距離及び角度を決定するステップと、測定された距離と、測定ステーション3の知られている位置とによって装置1の位置を計算するステップと、エレメントが地中に挿入される所定の位置を有する挿入軸上に、エレメント2を正しく合わせるように挿入装置1を変位させるステップとを具備する。

概要

背景

鉄道軌道を迅速にかつ低コストで作ることができる、ベースプレートコンクリート内に挿入するための装置は、文献ヨーロッパ特許出願第0803609号から知られている。しかし、効果的にするために、そのようなベースプレート挿入装置は、各ベースプレートに対して正確な位置を得るように、挿入装置自体が正確に配置されることを要する。現在、挿入装置は、現場ガイドレールと共に用いられ、該ガイドレールは、固定基準に関して鉄道軌道が後に続く経路に沿って予め設置され、測量により決定されたとき、ベースプレート挿入装置を位置決めする基準として働く。

しかし鉄道軌道の経路に沿って現場でガイドレールを予め配置することは、長くなり、かつ時間がかかり、従って鉄道軌道の構築をかなり遅らせるという欠点を呈する。また、挿入装置を位置決めする際に、良好な精度を得るためには、現場のガイドレールを支持する地面を、その位置を限定する挿入装置により用いられる支持点の圧力で前記ガイドレールが動くことを防止するために、適切に安定化することが必要である。さらに、このような現場で共通に実行される作業は、ガイドレールを不用意にずらしかねない。

概要

容易に実施でき低コストである、エレメント地中に挿入する挿入装置を正確かつ迅速に位置決めできるガイド方法を提案する。

地形上の地点8を設置し、X、Y、Z基準フレームにおける該地点8の座標を決定するステップと、測定ステーション3を構築物の近くの所定の位置に配置し、一つ又はそれ以上の地形上の地点8を参照して測定ステーション3のX、Y、Z位置を決定するステップと、測定ステーション3によって、挿入装置1と測定ステーション3との間の距離及び角度を決定するステップと、測定された距離と、測定ステーション3の知られている位置とによって装置1の位置を計算するステップと、エレメントが地中に挿入される所定の位置を有する挿入軸上に、エレメント2を正しく合わせるように挿入装置1を変位させるステップとを具備する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

構築物を作るためにエレメント(2)を地中に挿入するように構成された挿入装置(1)をガイドするガイド方法であって、地形上の地点(8)を設置し、X、Y、Z基準フレームにおける該地点(8)の座標を決定するステップと、測定ステーション(3)を構築物の近くの所定の位置に配置し、一つ又はそれ以上の地形上の地点(8)を参照して前記測定ステーション(3)のX、Y、Z位置を決定するステップと、前記測定ステーション(3)によって、前記挿入装置(1)と測定ステーション(3)との間の距離及び角度を決定するステップと、測定された距離と、測定ステーション(3)の知られている位置とによって、挿入装置(1)の位置を計算するステップと、前記エレメント(2)が地中に挿入される所定の位置を有する挿入軸上に、エレメント(2)を正しく合わせるように、挿入装置(1)を変位させるステップとを具備することを特徴とする、挿入装置(1)をガイドするガイド方法。

請求項2

前記測定ステーション(3)が、エレメント(2)の挿入装置(1)に搭載された反射体(7)と協働するレーザによる光学的測定方法を有することを特徴とする、請求項1に記載の挿入装置(1)をガイドするガイド方法。

請求項3

測量が、構築物に沿って配置されたいくつかの基準地点(8)で行われ、挿入装置(1)が前進するにつれて、測定ステーション(3)が、測定ステーション(3)によって得ることができる計算精度最大化する測量地点(8)に変位されることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の挿入装置(1)をガイドするガイド方法。

請求項4

2つの連続する測量地点(8)間の距離が、エレメント(2)の位置を測定する際に1mm以内の精度を得るように、50〜100mの範囲にあることを特徴とする、請求項3に記載の挿入装置(1)をガイドするガイド方法。

請求項5

挿入装置(1)の変位は、挿入装置(1)によって支持された前記エレメント(2)を、実質的に、座標がコンピュータ(31)のメモリに記憶されている所定の位置を有する挿入軸上に正しく合わせるように、搭載コンピュータ(31)に接続された搭載コントローラによって、測定ステーション(3)により各瞬間にコンピュータ(31)に伝達された距離及び方位データに応じて制御されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の挿入装置(1)をガイドするガイド方法。

請求項6

前記挿入装置(1)が、前記エレメント(2)を支持するアーム(5)を有し、前記アーム(5)が、互いに直交する3つの軸に沿って並進及び回転駆動され、前記アーム(5)の動きが、エレメント(2)を正確に所定の位置を有する挿入軸上に正しく合わせるように、コンピュータ(31)によって制御されることを特徴とする、請求項1に記載の挿入装置(1)をガイドするガイド方法。

請求項7

前記構築物が鉄道軌道であり、前記エレメント(2)が、レールを支持するように構成されたベースプレートであり、前記ベースプレート(2)は、凝固する前にコンクリートスラブ(10)内に挿入されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の挿入装置(1)をガイドするガイド方法。

請求項8

少なくとも一つのエレメント(2)を地中に挿入し、請求項1〜7のいずれか1項に記載のガイド方法を実施する挿入装置(1)であって、互いに直交する3つの軸上を並進及び回転駆動されるアーム(5)を有し、前記アーム(5)が、地中に挿入されようとするエレメント(2)を支持し、かつ前記アーム(5)及び前記エレメント(2)の3次元の位置を、測定ステーション(3)によって知ることができるようにする反射体(7)を有することを特徴とする、挿入装置。

請求項9

自律的に移動できる車両(1)を構成するための駆動及び/又は操縦可能なホイール又はクローラートラックを有し、前記車両(1)自体のシャシーが反射体(7)を備えていることを特徴とする、請求項8に記載の挿入装置(1)。

請求項10

測定ステーション(3)からデータを受信し、車両(1)及びアーム(5)の位置を計算するコンピュータ(31)を有し、前記コンピュータ(31)が、エレメント(2)が所定の位置で地中に挿入されるように、前記車両(1)及びアーム(5)の変位を制御するために信号を前記コントローラへ送出することを特徴とする、請求項8又は請求項9に記載の挿入装置(1)。

請求項11

前記エレメント(2)が、レールを支持するように構成されたベースプレートであり、前記ベースプレート(2)が、凝固する前にコンクリートスラブ(10)内に挿入されることを特徴とする、請求項8から10のいずれか一項に記載の挿入装置(1)。

技術分野

0001

本発明は、構築物を作るためにエレメント地中に挿入するように構成された装置をガイドするガイド方法に関し、特に、鉄道軌道を作るためのベースプレートを挿入するための、ヨーロッパ特許出願第0803609号に記載されたタイプの装置をガイドするガイド方法に関し、該装置は、ベースプレートをコンクリート内に、1mm以内の正確な所定位置で挿入できるようにする。また、本発明は、このようなガイド方法を実施する、エレメントを地中に挿入するための装置に関する。

背景技術

0002

鉄道軌道を迅速にかつ低コストで作ることができる、ベースプレートをコンクリート内に挿入するための装置は、文献ヨーロッパ特許出願第0803609号から知られている。しかし、効果的にするために、そのようなベースプレート挿入装置は、各ベースプレートに対して正確な位置を得るように、挿入装置自体が正確に配置されることを要する。現在、挿入装置は、現場ガイドレールと共に用いられ、該ガイドレールは、固定基準に関して鉄道軌道が後に続く経路に沿って予め設置され、測量により決定されたとき、ベースプレート挿入装置を位置決めする基準として働く。

0003

しかし鉄道軌道の経路に沿って現場でガイドレールを予め配置することは、長くなり、かつ時間がかかり、従って鉄道軌道の構築をかなり遅らせるという欠点を呈する。また、挿入装置を位置決めする際に、良好な精度を得るためには、現場のガイドレールを支持する地面を、その位置を限定する挿入装置により用いられる支持点の圧力で前記ガイドレールが動くことを防止するために、適切に安定化することが必要である。さらに、このような現場で共通に実行される作業は、ガイドレールを不用意にずらしかねない。

発明が解決しようとする課題

0004

従って、本発明の目的は、容易に実施でき低コストである、エレメントを地中に挿入する挿入装置を正確かつ迅速に位置決めできるガイド方法を提案することにより、それらの欠点を直すことにある。

課題を解決するための手段

0005

このために、本発明は、構築物を作るためにエレメントを地中に挿入するように構成された装置をガイドするガイド方法であって、以下のステップ、すなわち、地形上の地点を設置し、X、Y、Z基準フレームにおける該地点の座標を決定するステップと、測定ステーションを構築物の近くの所定の位置に配置し、一つ又はそれ以上の地形上の地点を参照して測定ステーションのX、Y、Z位置を決定するステップと、測定ステーションによって、エレメントを地中に挿入するための挿入装置と測定ステーションとの間の距離及び角度を決定するステップと、測定された距離および角度と、測定ステーションの知られている位置とによって、挿入装置の位置を計算するステップと、エレメントが地中に挿入される所定の位置を有する挿入軸上に、エレメントを正しく合わせるように、挿入装置を変位させるステップとを具備することを特徴とするガイド方法を提供する。

0006

特定の実施の形態においては、本発明のガイド方法は、一つ又はそれ以上の以下の特徴を、単独で、あるいは技術的に実行可能な組合せで具備することができる。

0007

・測定ステーションは、挿入装置に搭載された反射体協働するレーザによる光学的測定方法を有する。

0008

・測量は、構築物に沿って配置されたいくつかの基準地点で行われ、挿入装置が前進するにつれて、測定ステーションが、測定ステーションによって得ることができる計算精度最大化する測量地点上に変位される。

0009

・2つの連続する測量地点間の距離は、地中に挿入されるエレメントの位置を測定する際に1mm以内の精度を得るために、50〜100mの範囲にある。

0010

・挿入装置の変位は、挿入装置によって支持されたエレメントを、実質的に、座標が搭載コンピュータメモリに記憶されている所定の位置を有する挿入軸上に正しく合わせるように、搭載コンピュータに接続された搭載コントローラによって、測定ステーションにより各瞬間にコンピュータに伝達された距離及び方位データに応じて制御される。

0011

・挿入装置は、エレメントを支持するアームを有し、アームは、互いに直交する3つの軸に沿って並進及び回転駆動され、アームの動きは、エレメントを正確に所定の位置を有する挿入軸上に正しく合わせるように、コンピュータによって制御される。

0012

・構築物は鉄道軌道であり、エレメントは、レールを支持するように構成されたベースプレートであり、該ベースプレートは、凝固する前にコンクリートスラブ内に挿入される。

0013

また、本発明は、上述のガイド方法を実施する、少なくとも一つのエレメントを地中に挿入する挿入装置であって、測定ステーションからの放射反射するように構成され、反射体と測定ステーションとの間の距離及び角度を正確に測定することができる、少なくとも一つの反射体を有することを特徴とする。

0014

特定の実施の形態においては、エレメントを地中に挿入する本発明の挿入装置は、一つ又はそれ以上の以下の特徴を、単独で、あるいは技術的に実行可能な組合せで具備することができる。

0015

・装置は、互いに直交する3つの軸上を並進及び回転駆動されるアームを有し、該アームは、地中に挿入されようとするエレメントを支持し、かつアーム及び地中に挿入されるエレメントの3次元の位置を、測定ステーションによって知ることができるようにする反射体を有する。

0016

・装置は、自律的に移動できる車両を構成するための駆動及び/又は操縦可能なホイール又はクローラートラックを有し、車両自体シャシーは反射体を備えている。

0017

・車両は、測定ステーションからデータを受信し、車両及びアームの位置を計算するコンピュータを有し、該コンピュータは、エレメントが所定位置で地中に挿入されるように、車両及びアームの変位を制御するために信号をコントローラへ送出する。

0018

・前記エレメントは、鉄道レールを支持するように構成されたベースプレートであり、前記ベースプレートは、凝固する前にコンクリートスラブ内に挿入される。

0019

本発明の目的、特徴及び効果は、添付図面を参照して、非限定的な例として示された本発明の実施の形態の以下の説明を読むことによって、より良く理解されよう。

0020

図面を容易に理解するために、本発明を理解するために必要な要素のみを図示してある。

発明を実施するための最良の形態

0021

図1は、従来技術による、所定位置にガイドされるベースプレート挿入装置を運ぶための車両11を示し、装置は、コンクリートが凝固する前に軌道スラブ10の上にある。図1において、鉄道軌道の経路に沿ってベースプレートを挿入する車両11は、コンクリートスラブ10の両側上に配置され、車両11の位置決めのための基準として働く、2つの現場のガイドレール12によってガイドされる。ベースプレート挿入車両11は、車両11をレール12上に保持する一つのホイール13を備え、該ホイールは、一つのガイドレール12の上面を押圧し、かつ挿入軸Zに沿った基準として働き、また車両11は、挿入軸Zに垂直なX、Y平面内で車両11を参照させることができる、第2のガイドレール12の両側上を横方向に押圧する2つの保持ホイール13を備えている。

0022

このようなガイド方法は、長く正確な作業中、予め現場のガイドレールを所定の位置に配置することを要するという欠点を有し、このことは、鉄道軌道を敷設する際の進行速度をかなり遅らせる。

0023

図2及び図3は、ベースプレート2を挿入するための挿入装置1を示し、該装置は、本発明のガイド方法の特定の実施によって、鉄道軌道の経路に沿ってガイドされる。

0024

図2において、ベースプレート2を挿入するための挿入装置は、4つのホイール上に載置された車両1によって構成され、そのうちの2つのホイールは操縦可能なホイールであり、他の2つのホイールは駆動ホイールであり、車両1が所定の方向に沿って自律的に動くことを可能にする。車両1は、3つの直交するX軸、Y軸及びZ軸上で並進及び回転駆動され、かつ非常に正確な変位を可能にするメカニズムを備えているアーム5を備えた背面を有する。

0025

図4に独立して示すアーム5は、通常H字状をしており、その底部に、ベースプレートの端部に固着されたキャストしたばかりのコンクリートスラブ内に挿入するベースプレート2をそれぞれ有する、2つのアクチュエータ6を支持し、2つのベースプレート2は、設置される軌道ゲージに対応する距離だけ、アーム5によって互いに離れて保持されている。アーム5は、X及びY軸に関するアーム5の方位永続的に測定する、2つの角度指示器(図示せず)を備えている。

0026

その1つが図5に独立して示されているベースプレート2は、通常のタイプのものであり、鋳鉄のような固い材料からなるプレート21と、それぞれ、ナットによってレールをベースプレート2上に固定可能にする、ねじ付きロッドから成る2つの保持手段22とを有する。また、ベースプレート2は、通常円筒形状の2つの基礎ボルト23を有し、コンクリートが凝固したとき、前記ベースプレート自体が、コンクリートスラブ10内に保持されることを確実にする。

0027

図4において、アーム5は、その背面に、設置すべき鉄道軌道のそばに設置された測定ステーション3と協働するように構成された3つの反射体を有する。反射体7は、車両1の屋根上に取付けられている。

0028

鉄道軌道の経路のそばに配置された測定ステーション3は、測定地点8の鉛直上にある三脚上に取付けられている。測定ステーション3は、測定ステーションと、アーム5に搭載された反射体7のセットおよび車両1との間の距離及び角度を、正確に知ることが可能な光エミッタ及び受光器を備えた距離測定レーザ装置を有する。使用される測定レーザ装置は、例えば、TC/TCA2003で知られているライカ(Laica)製の装置である。

0029

また測定ステーション3は、測定レーザ装置により各瞬間に調べられた測定の結果を、車両1に搭載された受信機30に送信する無線送信機9を有する。車両1の受信機30は、車両1に搭載されたコンピュータ31に接続されており、コンピュータ31は、3次元(3D)のアーム5の正確な位置を、測定ステーション3により送られた情報、及び測量地点8の知られている位置から計算する。コンピュータ31は、アーム5およびアクチュエータ6の変位を制御し、また車両を操縦及び変位可能にするモータを制御する、コントローラ(図示せず)に接続されている。

0030

以下、ベースプレート挿入装置をガイドするガイド方法を説明する。

0031

図3において、ベースプレート2を挿入する工程の前に、鉄道軌道の経路に沿って、約50〜100m間隔で、複数の測量地点が連続的に決定され、それらの測量地点はマーカ8でマークされる。

0032

ベースプレート2を挿入する当日に、挿入車両1が、コンクリートスラブ10が鋳込まれたばかりでまだ凝固していない軌道の部分に運ばれる。車両1のこの始動位置から、測定ステーション3が、好ましくは、車両1の背面、特にアーム5及び車両1の反射体7を直視できる最も近い測量地点8上に配置される。測定ステーション3は、測定ステーション3を地点8上に垂直に配置することによる非常に正確な方法で地点8上に配置され、測定ステーション3のX、Y、Z座標が、ロッドによって測定ステーションと地点8との間の垂直距離を測定することによって決定される。本発明の方法の他の実施においては、測定ステーション3は、代替的に、鉄道軌道の近くの、反射体7を直視できる何れかの地点に配置することができ、測定ステーション3のX、Y、Z座標は、いくつかの知られている測量地点を調べるために測定ステーションを用いること、及び測定された角度及び距離から測定ステーション3の正確な位置を決定することにより決定される。

0033

測定ステーション3の位置が一旦分かると、距離測定レーザ装置は、該装置と各反射体7、特に車両1の屋根に配置された反射体7との間の距離及び角度を測定できるように、車両1の背面に向けられる。

0034

測定結果は、直ちに無線送信機9から車両1に搭載されたコンピュータ31に送信され、コンピュータは、測定ステーション3によって送られたデータ、及び測定ステーション3の知られている位置から車両1の正確な三次元の位置を計算する。

0035

ベースプレート2を挿入すべき地点の正確な座標は、予めコンピュータ31のメモリ内に記憶されているので、コンピュータ31は、上記地点及びステーションにより測定された車両1の位置から、アーム5と、次のベースプレート2が挿入される位置との間の距離を計算し、その後、アーム5は、そこから数cm以上移動でき、6自由度を有する停止位置にある。この距離から、コンピュータ31は、駆動及び操縦可能なホイールを制御するコントローラに信号を送出し、停止位置に静止している間接式アーム5が、ベースプレート2が理論上挿入されるべき地点迄実質的に到達するまで、軌道の軸に沿って車両1を変位させる。当然のこととして、車両1のトランスミッションに存在するスラックを考慮して、軌道に対する車両の位置決めは、さほど厳密ではなく、例えば約1cm以内の正確さである。

0036

車両1が一旦前記位置に停止すると、コンピュータ31は、測定ステーション3により送信されたデータから、アーム5の三次元の位置を確かめ、非常に高い精度で、ベースプレート2に対して理想的な挿入地点に、アーム5に支えられたベースプレート2を正しく合わせるように、6つの自由度の軸上の間接式アーム5の動きを制御するように、コントローラへ信号を送出する。そしてアクチュエータ6は、その後、ヨーロッパ特許出願第0803609号に記載された方法にしたがって、ベースプレート2を柔らかいコンクリート10内に挿入するために作動される。

0037

一旦2つのベースプレート2が挿入されると、アーム5はその停止位置に戻り、コンピュータ31は、新しいベースプレート2が挿入されるべき次の地点の座標を捜す。車両1を前記の新しい地点に正しく合わせるガイド方法は、上述と同様である。

0038

ベースプレートの位置決めにおいて1mm以内の精度を得るように、ベースプレート挿入車両1をガイドする際の十分な精度を維持するために、測定ステーション3は、車両1に最も近く、反射体7のセットを直視できる測量地点8に定期的に変更される。

0039

このようなガイド方法は、操作上迅速で、かつ低コストで実施できるという利点を有し、50〜100m毎に測量地点を設置すること、及びベースプレートが挿入される日に測定ステーションを設置することのみを要する。また、このようなガイド方法は、ベースプレート挿入装置と用いられる基準フレームとの間の直接接触を用いることがないという利点を有し、これにより、基準フレーム上にベースプレート挿入装置によって発生することがある物理的応力を排除する。

0040

当然のこととして、本発明は、例としてのみ示され、説明及び図示された実施の形態に限定されない。

0041

すなわち、例は、ベースプレートをコンクリートスラブ内に挿入するための挿入装置を説明しているが、本発明のガイド方法は、構築物を作るのに必要な何らかのエレメントを挿入するための挿入装置をガイドするために同様に用いることができる。

0042

図示しない変形の実施の形態においては、挿入装置は、ホイールの代わりにクローラートラックを備えることができ、あるいは挿入装置を変位させることができる他の何れかの手段を備えることができる。

図面の簡単な説明

0043

図1従来のガイド方法を用いて鉄道軌道を支持しようとするベースプレートを挿入するための挿入装置の概略断面図である。
図2本発明の特定の実施の形態のガイド方法を用いてベースプレートを挿入するための挿入装置の斜視図である。
図3図2のベースプレート挿入装置の上から見た曲がった状態の概略図である。
図4図2のベースプレート装置の間接式アームの詳細図である。
図5鉄道軌道を作るのに用いることができるベースプレートの一例である。

--

0044

1挿入装置
2ベースプレート
3測定ステーション
5アーム
7反射体
8地形上の地点
9無線送信機
10コンクリートスラブ
11 車両
12ガイドレール
13ホイール
30受信機
31 コンピュータ

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