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技術 鉄道沿線構造物測定支援装置、鉄道沿線構造物測定方法、鉄道沿線構造物測定支援プログラム、記録媒体

出願人 株式会社カネコ
発明者 左右田敦小山愛
出願日 2014年2月24日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2014-032554
公開日 2015年9月3日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2015-158397
状態 特許登録済
技術分野 測定手段を特定しない測長装置 光学的手段による測長装置 機関車
主要キーワード 測定支援 Y座標 プラットホーム端 基準レール 測定点群 中心ベクトル X座標 鉄道沿線
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(2015年9月3日)のものです。
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図面 (12)

課題

鉄道沿線構造物を、レール上を走行することなく測定できる鉄道沿線構造物測定支援装置を提供する。

解決手段

鉄道沿線構造物測定支援装置100は、記録部190、操作部170、データ表示部180、基準ベクトル決定部120、距離算出部140を備える。操作部170は、基準レールを3次元座標の任意の位置と方向に配置できる。データ表示部180は、3次元座標内に配置された測定点群と基準レールを示すマークを、任意の視点で表示できる。基準ベクトル決定部120は、基準レールの位置と方向から、レールの方向を示す中心ベクトルと1組の基準レールの頭部が存在する平面の法線ベクトルとを求める。距離算出部140は、中心ベクトルと法線ベクトルを用いて、指定された距離算出点の基準レールに対する高さと離れを求める。

概要

背景

列車運行に影響を与える可能性のある鉄道沿線構造物には、プラットホーム、プラットホームの上屋トンネル架線信号機などがある。鉄道沿線の構造物の測定に関する従来技術として、特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1の測定装置は、レール上を走行して、プラットホームの端部の位置を測定する装置である。

概要

鉄道沿線の構造物を、レール上を走行することなく測定できる鉄道沿線構造物測定支援装置を提供する。鉄道沿線構造物測定支援装置100は、記録部190、操作部170、データ表示部180、基準ベクトル決定部120、距離算出部140を備える。操作部170は、基準レールを3次元座標の任意の位置と方向に配置できる。データ表示部180は、3次元座標内に配置された測定点群と基準レールを示すマークを、任意の視点で表示できる。基準ベクトル決定部120は、基準レールの位置と方向から、レールの方向を示す中心ベクトルと1組の基準レールの頭部が存在する平面の法線ベクトルとを求める。距離算出部140は、中心ベクトルと法線ベクトルを用いて、指定された距離算出点の基準レールに対する高さと離れを求める。

目的

本発明は、鉄道沿線の構造物を、レール上を走行することなく実際のレールが有する摩耗カントも反映させた精度で測定する鉄道沿線構造物測定支援装置と鉄道沿線構造物測定方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

測定対象構造物と1組の実際のレール(以下、「実レール」という)の位置情報を示す3次元座標での座標を有する測定点集合である測定点群と、あらかじめ定めた1組の基準となるレール(以下、「基準レール」という)の形状の情報を記録した記録部と、前記基準レールを前記3次元座標の任意の位置と方向に配置できる操作部と、前記3次元座標内に配置された前記測定点群と前記基準レールを示すマークを、任意の視点で表示できるデータ表示部と、前記基準レールの位置と方向から、レールの方向を示す中心ベクトルと1組の基準レールの頭部が存在する平面の法線ベクトルとを求める基準ベクトル決定部と、前記中心ベクトルと前記法ベクトルを用いて、指定された距離算出点の前記基準レールに対する高さと離れを求める距離算出部とを備える鉄道沿線構造物測定支援装置

請求項2

請求項1記載の鉄道沿線構造物測定支援装置であって、前記表示部は、前記マークとして前記基準レールの4つの端面の位置を示す4つの面を示し、かつ、前記4つの面の位置での前記基準レールの形状と前記測定点とを示すことを特徴とする鉄道沿線構造物測定支援装置。

請求項3

請求項1または2記載の鉄道沿線構造物測定支援装置であって、前記基準ベクトル決定部は、さらに、前記3次元座標を、前記中心ベクトルと前記法線ベクトルとが座標軸の方向と一致するように座標変換することを特徴とする鉄道沿線構造物測定支援装置。

請求項4

請求項3記載の鉄道沿線構造物測定支援装置であって、前記記録部は、建築限界形状の情報も記録しており、さらに、前記距離算出点の前記高さと前記離れを、前記建築限界形状の情報と比較して、支障の有無を判断する支障判定部と、前記測定点群の中から1つの測定点を前記距離算出点として指定し、前記距離算出部の処理と前記支障判定部の処理を、前記測定点群の中のあらかじめ定めた範囲のすべての測定点を指定するまで繰り返す距離算出点指定部も備えることを特徴とする鉄道沿線構造物測定支援装置。

請求項5

請求項1から4のいずれかに記載の鉄道沿線構造物測定支援装置であって、位置情報を含む点に、前記3次元座標での座標を付与する座標データ生成部も備え、前記測定点群は、前記座標データ生成部が、3次元レーザスキャナで測定した位置情報を有する点群に前記3次元座標での座標を付与したものであることを特徴とする鉄道沿線構造物測定支援装置。

請求項6

請求項1から5のいずれかの鉄道沿線構造物測定支援装置を用いた鉄道沿線構造物測定方法であって、前記測定点群と前記基準レールを示すマークを前記データ表示部に表示するデータ表示操作ステップと、操作者が、前記基準レールの位置と方向が、前記測定点群とマッチングしたかを判断し、マッチングしていないと判断した場合は、前記データ表示操作ステップを繰り返すマッチングステップと、前記マッチングステップでマッチングしたと判断した場合に、前記基準ベクトル決定部が、前記基準レールの位置と方向から、前記中心ベクトルと前記法線ベクトルとを求める基準ベクトル決定ステップと、前記距離算出部が、前記中心ベクトルと前記法線ベクトルを用いて、指定された距離算出点の前記基準レールに対する高さと離れを求める距離算出ステップとを有し、前記データ表示操作ステップは、操作者が、前記基準レールの位置と方向を、前記操作部を用いて設定する基準レール操作サブステップと、操作者が、前記測定点群と前記基準レールを示すマークを前記データ表示部に示すときの視点を、前記操作部を用いて設定する視点操作サブステップと、前記データ表示部が、前記基準レール操作サブステップで設定された前記基準レールの位置と方向と、前記視点操作サブステップで設定された視点に基づいて、前記測定点群と前記基準レールを示すマークを表示するデータ表示サブステップとを有することを特徴とする鉄道沿線構造物測定方法。

請求項7

請求項1から5のいずれかに記載の鉄道沿線構造物測定支援装置としてコンピュータを機能させるための鉄道沿線構造物測定支援プログラム

請求項8

請求項7記載の鉄道沿線構造物測定支援プログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体

技術分野

0001

本発明は、鉄道沿線構造物列車運行に支障がないことを確認するための鉄道沿線構造物測定支援装置、鉄道沿線構造物測定方法、鉄道沿線構造物測定支援プログラム記録媒体に関する。

背景技術

0002

列車の運行に影響を与える可能性のある鉄道沿線の構造物には、プラットホーム、プラットホームの上屋トンネル架線信号機などがある。鉄道沿線の構造物の測定に関する従来技術として、特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1の測定装置は、レール上を走行して、プラットホームの端部の位置を測定する装置である。

先行技術

0003

特開2008−107291号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に示された技術のようにレール上を走行すれば、実際のレールが有する摩耗カントも反映させた精度で、構造物の高さと離れを測定できる。しかしながら、特許文献1に示された技術ではレール上を走行しなければ鉄道沿線の構造物を測定できないので、列車の運行時間内には測定できないという課題がある。

0005

本発明は、鉄道沿線の構造物を、レール上を走行することなく実際のレールが有する摩耗やカントも反映させた精度で測定する鉄道沿線構造物測定支援装置と鉄道沿線構造物測定方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の鉄道沿線構造物測定支援装置は、記録部、操作部、データ表示部、基準ベクトル決定部、距離算出部を備える。記録部は、測定対象構造物と1組の実際のレールの位置情報を示す3次元座標での座標を有する測定点集合である測定点群と、あらかじめ定めた1組の基準となるレール(以下、「基準レール」という)の形状の情報を記録する。操作部は、基準レールを3次元座標の任意の位置と方向に配置できる。データ表示部は、3次元座標内に配置された測定点群と基準レールを示すマークを、任意の視点で表示できる。基準ベクトル決定部は、基準レールの位置と方向から、レールの方向を示す中心ベクトルと1組の基準レールの頭部が存在する平面の法線ベクトルとを求める。距離算出部は、中心ベクトルと法線ベクトルを用いて、指定された距離算出点の基準レールに対する高さと離れを求める。

0007

本発明の鉄道沿線構造物測定方法は、上記の鉄道沿線構造物測定支援装置を用い、データ表示操作ステップマッチングステップ、基準ベクトル決定ステップ距離算出ステップを有する。データ表示操作ステップは、基準レール操作サブステップ、視点操作サブステップ、データ表示サブステップを有し、測定点群と基準レールを示すマークをデータ表示部に表示する。基準レール操作サブステップは、操作者が、基準レールの位置と方向を、操作部を用いて設定する。視点操作サブステップは、操作者が、測定点群と基準レールを示すマークをデータ表示部に示すときの視点を、操作部を用いて設定する。データ表示サブステップは、データ表示部が、基準レール操作サブステップで設定された基準レールの位置と方向と、視点操作サブステップで設定された視点に基づいて、測定点群と基準レールを示すマークを表示する。マッチングステップは、操作者が、基準レールの位置と方向が、測定点群とマッチングしたかを判断し、マッチングしていないと判断した場合は、データ表示操作ステップを繰り返す。基準ベクトル決定ステップは、マッチングステップでマッチングしたと判断した場合に、基準ベクトル決定部が、基準レールの位置と方向から、中心ベクトルと法線ベクトルとを求める。距離算出ステップは、距離算出部が、中心ベクトルと法線ベクトルを用いて、指定された距離算出点の基準レールに対する高さと離れを求める。

発明の効果

0008

本発明の鉄道沿線構造物測定支援装置は、操作者に対して測定点群と基準レールをマッチングさせるインタフェースを提供しているので、操作者は鉄道沿線構造物測定支援装置の3次元座標内で基準レールを測定点群にマッチングさせやすい。また、測定点群にマッチングした基準レールの中心ベクトルと法線ベクトルは、摩耗やカントを有する実際のレールの中心ベクトルと法線ベクトルに高い精度で一致する。よって、実際のレールの摩耗やカントまで反映させた建築限界判定基準で、構造物の高さと離れを測定できる。したがって、レール上を走行することなく鉄道沿線の構造物を測定できる。

図面の簡単な説明

0009

実際のレールとプラットホームのイメージを示す図。
本発明の鉄道沿線構造物測定支援装置の機能構成例を示す図。
本発明の鉄道沿線構造物測定方法の処理フローを示す図。
図1に示したプラットホームとレールを測定した測定点801の集合である測定点群800の例を示す図。
基準レールのイメージを示す図。
基準レール500自体を、基準レール500を示すマークとして示した場合のデータ表示部180の表示の例を示す図。
基準レール500の4つの端面501A,B,C,Dの位置を示す4つの面510A,B,C,Dを、基準レール500を示すマークとして示し、かつ、4つの面510A,B,C,Dの位置での基準レールの端面501A,B,C,Dと測定点801とを示した場合のデータ表示部180の表示の例を示す図。
基準レール面520を、基準レール500を示すマークとして示した場合のデータ表示部180の表示の例を示す図。
座標系を変換した後の測定点群800と基準レール500、および距離算出点920のイメージを示した図。
距離算出点920の高さと離れを示した図。
建築限界形状600の例を示す図。

0010

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

0011

図1に実際のレールとプラットホームのイメージを示す。この図では、1組のレール950とプラットホーム900があり、プラットホーム端部910はレール950から所定の範囲の高さと離れを有している。図2は、本発明の鉄道沿線構造物測定支援装置の機能構成例を示す図である。図3は、本発明の鉄道沿線構造物測定方法の処理フローを示す図である。鉄道沿線構造物測定支援装置100は、少なくとも記録部190、操作部170、データ表示部180、基準ベクトル決定部120、距離算出部140を備える。また、さらに座標データ生成部110、距離算出点指定部130、支障判定部150を備えてもよい。

0012

記録部190は、測定対象構造物と1組の実際のレール950の位置情報を示す3次元座標での座標を有する測定点801の集合である測定点群800と、あらかじめ定めた1組の基準となるレール(以下、「基準レール」という)の形状の情報を記録する。図4は、図1に示したプラットホームとレールを測定した測定点801の集合である測定点群800の例を示している。この図では、3次元座標系として、x,y,zを軸とする直交座標系を示しており、測定点801は、それぞれ座標を有している。測定点群800は、3次元レーザスキャナ(図示していない)で測定すればよい。3次元レーザスキャナからの出力が、鉄道沿線構造物測定支援装置100で用いる3次元座標系と一致していれば、記録部190は、その座標系を3次元座標として測定点群800を記録すればよい。また、3次元レーザスキャナからの出力の座標系が鉄道沿線構造物測定支援装置100で用いる3次元座標系と異なるのであれば、座標データ生成部110が、3次元レーザスキャナで測定した位置情報を有する点群に、鉄道沿線構造物測定支援装置100で用いる3次元座標での座標を付与して測定点群800を生成し、記録部190に記録すればよい(S110)。例えば、3次元レーザスキャナの出力では測定した点を極座標系(r,θ,φ)で示している場合に、極座標系で示された点群を図4に示したx,y,zを軸とする直交座標系に変換することが考えられる。

0013

操作部170は、基準レール500を3次元座標の任意の位置と方向に配置できる。つまり、操作者は、操作部170を用いて、3次元座標内で、基準レール500を自由に移動、回転させることができる。データ表示部180は、3次元座標内に配置された測定点群800と基準レール500を示すマークを、任意の視点で表示できる。つまり、操作者は、測定点群800と基準レール500を自由な方向と位置から見ることができる。図5に基準レールのイメージを示す。記録部190は、レールの種類や間隔の規格ごとに基準レールのデータを記録しておいてもよい。その場合は、操作者が、操作部170を用いて、測定した実際のレールの種類や間隔の規格に基づいてデータの中から基準レール500を選定すればよい。また、データ表示部180は、基準レール500の形状自体を、基準レール500を示すマークとして示してもよいし、基準レール500の4つの端面501A,B,C,Dの位置を示す4つの面510A,B,C,Dを、基準レール500を示すマークとして示してもよいし、基準レール500の頭部が存在する平面である基準レール面520を、基準レール500を示すマークとして示してもよい。なお、基準レール500を示すマークは、上記の3種類に限定するものではない。記録部190が記録する基準レール500の形状の情報は、基準レール500を示すマークを表示するために必要な情報である。

0014

鉄道沿線構造物測定方法では、次のように、データ表示操作ステップ(S170)、マッチングステップ(S180)を実行すればよい。データ表示操作ステップ(S170)は、基準レール操作サブステップ(S171)、視点操作サブステップ(S172)、データ表示サブステップ(S173)を有し、測定点群800と基準レール500を示すマークをデータ表示部に表示する。基準レール操作サブステップ(S171)では、操作者が、基準レール500の位置と方向を、操作部170を用いて設定する。視点操作サブステップ(S172)では、操作者が、測定点群800と基準レール500を示すマークをデータ表示部180に示すときの視点を、操作部170を用いて設定する。データ表示サブステップ(S173)では、データ表示部180が、基準レール操作サブステップ(S171)で設定された基準レール500の位置と方向と、視点操作サブステップ(S172)で設定された視点に基づいて、測定点群800と基準レール500を示すマークを表示する。なお、データ表示サブステップ(S173)は、基準レール操作サブステップ(S171)と視点操作サブステップ(S172)のいずれかが実行されれば実行する。マッチングステップ(S180)では、操作者が、基準レール500の位置と方向が、測定点群800とマッチングしたかを判断し、マッチングしていないと判断した場合は、データ表示操作ステップを繰り返す。

0015

図6は、基準レール500自体を、基準レール500を示すマークとして示した場合のデータ表示部180の表示の例である。図7は、基準レール500の4つの端面501A,B,C,Dの位置を示す4つの面510A,B,C,Dを、基準レール500を示すマークとして示し、かつ、4つの面510A,B,C,Dの位置での基準レールの端面501A,B,C,Dと測定点801とを示した場合のデータ表示部180の表示の例である。図8は、基準レール面520を、基準レール500を示すマークとして示した場合のデータ表示部180の表示の例である。

0016

マッチングステップ(S180)で、マッチングしたと判断した場合、基準レール500の中心ベクトル(レールの方向を示すベクトル)と法線ベクトル(レールの頭部が存在する平面の法線ベクトル)は、摩耗やカントを有する実際のレール950の中心ベクトルと法線ベクトルに高い精度で一致する。特に、図7のように、4つの面510A,B,C,Dの位置での基準レールの端面501A,B,C,Dと測定点801とを表示すれば高い精度で一致させやすい。そして、基準ベクトル決定部120は、基準レール500の位置と方向から、中心ベクトルと法線ベクトルとを求める(S120)。なお、基準ベクトル決定部120は、さらに、3次元座標を、中心ベクトルと法線ベクトルとが座標軸の方向と一致するように座標変換してもよい。例えば、図4に示されたxyz座標系を、図9に示すXYZ座標系に変換する。図9は、座標系を変換した後の測定点群800と基準レール500、および距離算出点920のイメージを示した図である。

0017

距離算出部140は、基準ベクトル決定部120が求めた中心ベクトルと法線ベクトルを用いて、指定された距離算出点の基準レールに対する高さと離れを求める(S140)。「指定された距離算出点」とは、操作者が指定した点でもよいし、後述する距離算出点指定部130が指定した点でもよい。図10は距離算出点920の高さと離れを示した図である。なお、基準ベクトル決定部120が座標変換を行った場合は、変換後の3次元座標(XYZ座標)では、Y座標の方向が高さの方向と一致し、X座標の方向が離れの方向と一致するので、距離算出点の高さと離れを容易に求めることができる。

0018

鉄道沿線構造物測定支援装置100が、距離算出点指定部130と支障判定部150も備えるときには、基準ベクトル決定部120がXYZ座標に変換しておくことによる効果が大きくなる。この場合は、記録部190は、建築限界形状600の情報も記録しておく。そして、基準ベクトル決定部120が座標変換した後に、距離算出点指定部130が、測定点群800のあらかじめ定めた範囲から1つの測定点801を距離算出点920として指定する(S130)。「あらかじめ定めた範囲」とは、後述する支障判定部の処理を実行する範囲を意味しており、例えば、操作者が、あらかじめプラットホーム端部910に該当する範囲を設定しておいてもよいし、Z座標が基準レール500のZ座標の範囲内の測定点すべてに設定してもよい。ステップS140の処理は同じである。支障判定部150は、距離算出点920の高さと離れを、建築限界形状600の情報と比較して、支障の有無を判断する(S150)。図11は、建築限界形状600の例を示す図である。支障判定部150は、距離算出点920が建築限界形状600内に存在しないかを確認すればよい。そして、距離算出点指定部130は、測定点群の中のあらかじめ定めた範囲のすべての測定点を指定するまで、ステップS130〜S150を繰り返す(S131)。

0019

鉄道沿線構造物測定支援装置100は、操作者に対して測定点群800と基準レール500をマッチングさせるインタフェースを提供しているので、操作者は鉄道沿線構造物測定支援装置100の3次元座標内で基準レール500を測定点群800にマッチングさせやすい。また、測定点群800にマッチングした基準レール500の中心ベクトルと法線ベクトルは、摩耗やカントを有する実際のレールの中心ベクトルと法線ベクトルに高い精度で一致する。よって、実際のレールの摩耗やカントまで反映させた建築限界判定基準で、高さと離れを測定できる。したがって、レール上を走行することなく鉄道沿線の構造物を測定できる。さらに、距離算出点指定部130と支障判定部150も備えれば、鉄道沿線構造物測定支援装置100が自動的に支障の有無を判断できるので、操作者の負担を軽減できる。

0020

[プログラム、記録媒体]
上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

0021

また、上述の構成をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。

0022

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置光ディスク光磁気記録媒体半導体メモリ等どのようなものでもよい。

0023

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD−ROM等の可搬型記録媒体販売譲渡貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータ記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

0024

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるASP(Application Service Provider)型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの(コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等)を含むものとする。

実施例

0025

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

0026

100鉄道沿線構造物測定支援装置110座標データ生成部
120基準ベクトル決定部 130距離算出点指定部
140 距離算出部 150 支障判定部
170 操作部 180データ表示部
190 記録部 500基準レール
501A,B,C,D 基準レール端面 510A,B,C,D 面
520 基準レール面 600建築限界形状
800測定点群801測定点
900プラットホーム910プラットホーム端部
920 距離算出点 950 レール

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