鐵軌的位移檢測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種位移檢測(cè)裝置。位移檢測(cè)裝置具備用于檢測(cè)裝置相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置和基準(zhǔn)姿態(tài)的相對(duì)的位置和姿態(tài)的自身位置檢測(cè)部，根據(jù)拍攝的軌道表面的圖像數(shù)據(jù)，用光截法計(jì)算在軌道的上表面基準(zhǔn)點(diǎn)和側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)的軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移，用自身位置檢測(cè)部得到的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算出的軌道的位移進(jìn)行校正，從而修正隨著車(chē)輛行駛而產(chǎn)生的裝置的位置和姿態(tài)的偏移引起的誤差，能夠使維護(hù)性優(yōu)秀，不容易發(fā)生測(cè)定誤差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鐵軌的位移檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及為了計(jì)算鐵軌的不平順度(irregularity)而檢測(cè)軌道的位移的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵軌有時(shí)因列車(chē)的載荷而在鉛垂方向或水平方向上變形。為了可靠地檢測(cè)該變形(不平順度)，將其抑制在規(guī)定的規(guī)格內(nèi)，而需要對(duì)軌道進(jìn)行維護(hù)，從而維持列車(chē)的安全性和舒適的乘坐感。
[0003]鐵軌的不平順度有左右方向的不平順度(軌向不平順度alignmentirregularity) >上下方向的不平順度(高低不平順度:longitudinal levelirregularity)、左右軌道間隔的不平順度(軌距不平順度:gauge irregularity)、左右軌道的高低差(水平不平順度:cross level irregularity)和線路的扭曲(扭曲不平順度:twist irregularity)。為了計(jì)算這樣的軌道的不平順度,使用這樣的裝置,該裝置在搭載于軌道上行駛的車(chē)輛的狀態(tài)下對(duì)軌道照射斑點(diǎn)(spot)型的光從而檢測(cè)軌道的位移(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0004]根據(jù)圖10所示的專(zhuān)利文獻(xiàn)I的位移檢測(cè)裝置210，對(duì)單側(cè)的軌道201從2臺(tái)位移檢測(cè)器202、203照射斑點(diǎn)型的光，使其在反射鏡204、205上反射的狀態(tài)下對(duì)軌道201的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面分別照射?；趯?duì)軌道201的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面照射的光，利用三角測(cè)量法檢測(cè)軌道201的位移。
[0005]此處，在位移檢測(cè)裝置210的殼體206中，位移檢測(cè)器202、203在左右各固定一個(gè)。另一方面，對(duì)于使光反射的反射鏡204、205，為了測(cè)定軌道201的表面的同一位置，使其能夠調(diào)節(jié)傾斜角度。計(jì)測(cè)時(shí)通過(guò)適當(dāng)控制反射鏡204、205的傾斜角度，光對(duì)軌道201的表面的同一點(diǎn)持續(xù)照射。將進(jìn)行這樣的反射鏡204、205的控制的裝置稱(chēng)為伺服機(jī)構(gòu)(未圖示)。在伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行的反射鏡204、205的動(dòng)作控制中，左右位移檢測(cè)器203側(cè)的反射鏡205的角度根據(jù)從上下位移檢測(cè)器202得到的軌道201的位置數(shù)據(jù)而被調(diào)節(jié)，上下位移檢測(cè)器202側(cè)的反射鏡204的角度根據(jù)從左右位移檢測(cè)器203得到的軌道201的位置數(shù)據(jù)而被調(diào)節(jié)。將位移檢測(cè)器202、203、反射鏡204、205和伺服機(jī)構(gòu)合稱(chēng)為計(jì)測(cè)單元211。
[0006]此外，位移檢測(cè)裝置210經(jīng)由殼體206固定于車(chē)輛，但是因?yàn)檐?chē)輛與車(chē)輪之間隔著彈簧，所以隨著車(chē)輛行駛，有時(shí)相對(duì)于軌道201在殼體206和位移檢測(cè)裝置210中發(fā)生位置偏移，計(jì)測(cè)值產(chǎn)生誤差。為了避免這樣的誤差，在殼體206的中央部搭載有自身位置檢測(cè)部207。自身位置檢測(cè)部207具備用于計(jì)測(cè)上下和左右方向的加速度的2臺(tái)加速度計(jì)208、209，通過(guò)對(duì)從加速度計(jì)208、209得到的加速度進(jìn)行二重積分(double-1ntegrate),計(jì)算出殼體206和自身位置檢測(cè)部207相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移。自身位置檢測(cè)部207還具備計(jì)測(cè)殼體206和自身位置檢測(cè)部207相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)姿態(tài)的左右傾斜度的陀螺儀212。采用自身位置檢測(cè)部207計(jì)算出的殼體206和自身位置檢測(cè)部207的位移和傾斜度數(shù)據(jù)，對(duì)由位移檢測(cè)器202、203得到的軌道201的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，計(jì)算出正確的值。[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2001-63570號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明想要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0011]但是，專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的位移檢測(cè)裝置210具有作為可動(dòng)部的反射鏡204、205，所以需要定期維護(hù)。此外，因?yàn)槲灰茩z測(cè)裝置210安裝在車(chē)體上，所以計(jì)測(cè)單元211相對(duì)于軌道201的位移量大，伺服機(jī)構(gòu)無(wú)法跟蹤，容易發(fā)生測(cè)定誤差。由于這種原因，無(wú)法得到穩(wěn)定的可靠性。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種維護(hù)性優(yōu)秀的不易發(fā)生測(cè)定誤差的軌道的位移檢測(cè)裝置。
[0013]用于解決問(wèn)題的技術(shù)方案
[0014]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明如下所述地構(gòu)成。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，提供一種位移檢測(cè)裝置，該位移檢測(cè)裝置為了計(jì)算鐵路中的左右軌道的不平順度，而檢測(cè)軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移，該位移檢測(cè)裝置包括:自身位置檢測(cè)部，其對(duì)裝置相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置和基準(zhǔn)姿態(tài)的相對(duì)位置和相對(duì)姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；照射部，其向軌道的上表面及側(cè)面照射狹縫狀的光；拍攝相機(jī)，其對(duì)從照射部照射了狹縫光的軌道表面進(jìn)行拍攝；和控制部，其利用光截法，根據(jù)由拍攝相機(jī)拍攝到的軌道表面的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算出軌道的上表面基準(zhǔn)點(diǎn)及側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)處的軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移，采用通過(guò)自身位置檢測(cè)部得到的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算出的軌道的位移進(jìn)行校正，從而對(duì)裝置隨著車(chē)輛行駛而產(chǎn)生的位置和姿態(tài)的偏移所引起的誤差進(jìn)行修正。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)對(duì)軌道應(yīng)用使用狹縫光的光截法，檢測(cè)軌道的位移。從而，能夠提高裝置的可靠性和維護(hù)性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]本發(fā)明的這些方式和特征通過(guò)對(duì)于附圖的與優(yōu)選實(shí)施方式相關(guān)的以下描述將顯而易見(jiàn)。
[0019]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I的位移檢測(cè)裝置的截面圖。
[0020]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的照射部進(jìn)行的光的照射和軌道的頭部的截面圖。
[0021]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式I的位移檢測(cè)方法的流程圖。
[0022]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式I的軌道頭部的截面圖。
[0023]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2的位移檢測(cè)裝置的截面圖。
[0024]圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式3的軌道的截面圖。
[0025]圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式3的磨耗計(jì)算方法的流程圖。
[0026]圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式3的軌道頭部的截面圖。
[0027]圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式3的軌道頭部的截面圖。[0028]圖10是現(xiàn)有例的位移檢測(cè)裝置的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的第一方式是一種位移檢測(cè)裝置，其為了計(jì)算鐵路中的左右軌道的不平順度，而檢測(cè)軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移，該位移檢測(cè)裝置的特征在于，包括:自身位置檢測(cè)部，其對(duì)裝置相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置和基準(zhǔn)姿態(tài)的相對(duì)的位置和姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；照射部，其向軌道的上表面及側(cè)面照射狹縫狀的光；拍攝相機(jī)，其對(duì)從照射部照射了狹縫光的軌道表面進(jìn)行拍攝；和控制部，其利用光截法，根據(jù)由拍攝相機(jī)拍攝到的軌道表面的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算出軌道的上表面基準(zhǔn)點(diǎn)及側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)處的軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移，采用通過(guò)自身位置檢測(cè)部得到的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算出的軌道的位移進(jìn)行校正，從而對(duì)裝置隨著車(chē)輛行駛而產(chǎn)生的位置和姿態(tài)的偏移所引起的誤差進(jìn)行修正。
[0030]本發(fā)明的第二方式是如第一方式所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于:控制部基于所檢測(cè)出的軌道的截面形狀確定軌道的輪廓線，根據(jù)所確定的軌道的輪廓線上的多個(gè)點(diǎn)計(jì)算軌道的上表面線和側(cè)面線，求得計(jì)算出的上表面線與側(cè)面線的交點(diǎn)，將處于距求得的交點(diǎn)規(guī)定距離的上表面線上及側(cè)面線上的點(diǎn)分別設(shè)定為上表面基準(zhǔn)點(diǎn)和側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)，從而計(jì)算出軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移。
[0031]本發(fā)明的第三方式是如第一方式或第二方式所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于:照射部和拍攝相機(jī)在左右方向上，配置在比軌道靠?jī)?nèi)側(cè)的位置，由照射部照射狹縫狀的光的并且由拍攝相機(jī)拍攝的軌道的側(cè)面是內(nèi)側(cè)側(cè)面。
[0032]本發(fā)明的第四方式是如第一方式至第三方式中任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于:采用控制部所檢測(cè)的與實(shí)際的軌道的截面形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)、和預(yù)先輸入到控制部的與原始的軌道的截面形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)，來(lái)檢測(cè)軌道的磨耗。
[0033]本發(fā)明的第五方式是如第一方式或第二方式所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于:照射部和拍攝相機(jī)在左右方向上，配置在比軌道靠外側(cè)的位置，由照射部照射狹縫狀的光的并且由拍攝相機(jī)拍攝的軌道的側(cè)面是外側(cè)側(cè)面。
[0034]以下，基于附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0035](實(shí)施方式I)
[0036]圖1表示以截面觀察本發(fā)明的實(shí)施方式I的軌道的位移檢測(cè)裝置I的結(jié)構(gòu)圖。
[0037]位移檢測(cè)裝置I是在搭載于軌道2上行駛的車(chē)輛(未圖示)的狀態(tài)下檢測(cè)軌道2的位移的裝置。位移檢測(cè)裝置I的外框由作為剛體的殼體3構(gòu)成，殼體3固定在車(chē)輛。通過(guò)在殼體3的各處固定以下說(shuō)明的位移檢測(cè)裝置I的結(jié)構(gòu)部件，隨著車(chē)輛行駛，位移檢測(cè)裝置I的整體一體地移動(dòng)。本實(shí)施方式I中，用殼體3作為位移檢測(cè)裝置I的外框，但在殼體3以外也能夠采用框架等結(jié)構(gòu)。即，只要是位移檢測(cè)裝置I所具有的計(jì)測(cè)器的位置關(guān)系不變的剛體即可。
[0038]位移檢測(cè)裝置I具備用于檢測(cè)軌道2的位置的計(jì)測(cè)單元4。計(jì)測(cè)單元4具備對(duì)軌道2頭部的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面照射狹縫(slit)狀的光的照射部5、和拍攝軌道2的表面的拍攝相機(jī)6。位移檢測(cè)裝置I具備2臺(tái)計(jì)測(cè)單元4，照射部5和拍攝相機(jī)6在殼體3的左側(cè)和右側(cè)各固定有I個(gè)。此外，因?yàn)閷?duì)軌道2的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面進(jìn)行狹縫光的照射和圖像的拍攝，所以照射部5和拍攝相機(jī)6在左右方向上朝向外側(cè)地傾斜。本實(shí)施方式I中，在左右設(shè)置有一組計(jì)測(cè)單元4，但也可以在左右中任一方設(shè)置I個(gè)計(jì)測(cè)單元4，檢測(cè)與單側(cè)的軌道相關(guān)的位移。其中，本說(shuō)明書(shū)中的左右方向指的是相對(duì)于車(chē)輛的前進(jìn)方向的左右方向(與車(chē)輛的前進(jìn)方向垂直并且與地面平行的方向)。
[0039]位移檢測(cè)裝置I還具備用于檢測(cè)隨著車(chē)輛行駛產(chǎn)生的位移檢測(cè)裝置I和殼體3的位移偏移的自身位置檢測(cè)部10、和進(jìn)行位移檢測(cè)裝置I中的信號(hào)等的傳輸?shù)目刂撇?1。自身位置檢測(cè)部10具備計(jì)測(cè)位移檢測(cè)裝置I和殼體3的上下方向的加速度的上下加速度計(jì)
7、計(jì)測(cè)位移檢測(cè)裝置I和殼體3的左右方向的加速度的左右加速度計(jì)8、計(jì)測(cè)位移檢測(cè)裝置I和殼體3的左右傾斜度的陀螺儀9。
[0040]圖2是表示照射部5對(duì)右軌道2進(jìn)行的狹縫光的照射和此時(shí)的軌道2頭部的截面圖。將圖2中的橫向和縱向分別設(shè)定為X軸和Y軸。
[0041]以下，按照?qǐng)D3的流程圖，說(shuō)明進(jìn)行左右各軌道2的位置測(cè)定的流程。其中，圖3的流程圖所示的各步驟中的動(dòng)作，通過(guò)由控制部11對(duì)位移檢測(cè)裝置I的各結(jié)構(gòu)部件等進(jìn)行動(dòng)作控制而實(shí)施。此外，該位置測(cè)定在左右軌道2上的車(chē)輛正在行駛的狀態(tài)下進(jìn)行。
[0042]首先，在圖3的流程圖中的步驟SI中，從位移檢測(cè)裝置I的各計(jì)測(cè)單元4具備的照射部5，對(duì)左右軌道2頭部的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面照射狹縫光。
[0043]接著，由各拍攝相機(jī)6，拍攝軌道2的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面的狹縫光的照射部分的圖像(步驟S2)。拍攝的圖像數(shù)據(jù)被輸入控制部11。
[0044]在控制部11中，對(duì)于輸入的圖像數(shù)據(jù)，使用光截法進(jìn)行確定左右軌道2的輪廓線的處理(步驟S3)。具體而言，通過(guò)利用拍攝相機(jī)6觀測(cè)照射到軌道2表面的狹縫光的反射光，利用三角測(cè)量求得軌道2表面的形狀?；谠撔畔ⅲ_定左右軌道2的頭部的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面的輪廓線，作為二維的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。其中，確定后的數(shù)據(jù)被保存在控制部11內(nèi)的存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)裝置中，在之后的處理時(shí)從存儲(chǔ)裝置讀取使用。
[0045]接著，如圖4所示，利用確定后的數(shù)據(jù)，抽取(設(shè)定)輪廓線上的多個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)
Pl (xl, yl), P2 (x2, y2),......Pn (xn, yn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)(步驟S4)。優(yōu)選計(jì)測(cè)點(diǎn)Pl?Pn的
抽取，以在輪廓線上各個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)大致均勻地配置的方式進(jìn)行。
[0046]接著，用這些計(jì)測(cè)點(diǎn)Pl?Pn，計(jì)算出根據(jù)軌道2的輪廓線得到的上表面線和側(cè)面線。具體而言，選擇顯然位于軌道2的輪廓線的上表面的一個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)(例如Pl)，抽取相對(duì)于所選擇的計(jì)測(cè)點(diǎn)(PD的Y坐標(biāo)位于規(guī)定的范圍(例如±dl)內(nèi)的計(jì)測(cè)點(diǎn)的組(步驟S5)。
[0047]之后，對(duì)抽取的組內(nèi)的計(jì)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法，計(jì)算直線(步驟S6)。這樣計(jì)算出的直線成為軌道上表面線12。其中，軌道上表面線12如下述數(shù)I所示那樣表
/Jn ο
[0048](數(shù)I)
[0049]alx+bly+cl = O
[0050]同樣，對(duì)于側(cè)面也進(jìn)行步驟S5和S6，計(jì)算軌道2的側(cè)面線。具體而言，選擇顯然位于軌道2的輪廓線的側(cè)面的一個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)(例如Pn)，抽取相對(duì)于所選擇的計(jì)測(cè)點(diǎn)(Pn)的X坐標(biāo)位于規(guī)定的范圍(例如±d2)內(nèi)的計(jì)測(cè)點(diǎn)的組(步驟S5)。之后，對(duì)抽取的組內(nèi)的計(jì)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法，計(jì)算直線(步驟S6)。這樣計(jì)算出的直線成為軌道側(cè)面線
13。其中，軌道側(cè)面線13如下述數(shù)2所示那樣表示。
[0051](數(shù)2)[0052]a2x+b2y+c2 = 0
[0053]接著，抽取計(jì)算出的軌道上表面線12與軌道側(cè)面線13的交點(diǎn)R(Xr，Yr)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)(步驟S7)。
[0054]接著，計(jì)算出在軌道上表面線12和軌道側(cè)面線13上作為測(cè)定軌道2的位移的位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。具體而言，將從交點(diǎn)R起在X方向上相距距離Lx的軌道上表面線12上的點(diǎn)設(shè)定為上表面基準(zhǔn)點(diǎn)Sx (步驟S8)。
[0055]之后，基于控制部11內(nèi)保存的輪廓線的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算軌道2在上表面基準(zhǔn)點(diǎn)Sx處相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的Y方向位移(步驟S9)?；鶞?zhǔn)位置指的是作為用于測(cè)定軌道2的位移的基準(zhǔn)而預(yù)先設(shè)定的任意的點(diǎn)，例如，可以將沒(méi)有發(fā)生位移和磨耗的原始的軌道2的輪廓線上的點(diǎn)設(shè)定為基準(zhǔn)位置。
[0056]同樣，對(duì)于側(cè)面也進(jìn)行步驟S8和S9。具體而言，將從交點(diǎn)R起在Y方向上相距距離Ly的軌道側(cè)面線13上的點(diǎn)設(shè)定為側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)Sy (步驟S8)。之后，基于控制部11內(nèi)保存的輪廓線的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算軌道2在側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)Sy處相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的X方向位移(步驟S9)。
[0057]由上述步驟S9計(jì)算出的軌道2的位移數(shù)據(jù)包含隨著位移檢測(cè)裝置I和殼體3的位置和姿態(tài)因車(chē)輛行駛而發(fā)生變化而產(chǎn)生的誤差。為了消除這樣的誤差，接著，由自身位置檢測(cè)部10進(jìn)行校正。具體而言，首先，由自身位置檢測(cè)部10具備的上下加速度計(jì)7測(cè)定位移檢測(cè)裝置I和殼體3的上下方向加速度，由自身位置檢測(cè)部10具備的左右加速度計(jì)8計(jì)測(cè)位移檢測(cè)裝置I和 殼體3的左右方向加速度。通過(guò)在控制部11內(nèi)對(duì)這兩個(gè)方向的加速度分別進(jìn)行二重積分，計(jì)算與位移檢測(cè)裝置I和殼體3相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移相關(guān)的數(shù)據(jù)。進(jìn)而，用陀螺儀9計(jì)算與位移檢測(cè)裝置I和殼體3相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)姿態(tài)的左右方向的傾斜度相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0058]基于這樣計(jì)算出的位移數(shù)據(jù)和左右方向傾斜度數(shù)據(jù)，在控制部11中，對(duì)步驟S9中得到的數(shù)據(jù)(軌道2在上表面基準(zhǔn)點(diǎn)Sx處相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的Y方向位移，和軌道2在側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)Sy處相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的X方向位移)進(jìn)行校正。由此，消除相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置和基準(zhǔn)姿態(tài)的位移檢測(cè)裝置I自身的位置偏移引起的誤差(步驟 S10)。
[0059]最后，從控制部11向其他裝置輸出步驟SlO中得到的數(shù)據(jù)(步驟Sll)。其他裝置指的是計(jì)算軌道2的不平順度的裝置，其基于步驟SlO中得到的數(shù)據(jù)，例如利用10米弦正矢法等評(píng)價(jià)軌道2的不平順度。軌道2的不平順度指的是左右方向的不平順度(軌向不平順度)、上下方向的不平順度(高低不平順度)、左右軌道的間隔的不平順度(軌距不平順度)、左右軌道的高低差(水平不平順度)和線路的扭曲(扭曲不平順度)等。通過(guò)實(shí)施步驟S11，圖3所示的流程結(jié)束。
[0060]實(shí)施圖3所示的流程時(shí)，位移檢測(cè)裝置I的各結(jié)構(gòu)部件之間的信號(hào)等的傳輸，由與位移檢測(cè)裝置I的各結(jié)構(gòu)部件連接的控制部11管理。
[0061]本實(shí)施方式I中，令計(jì)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量為η個(gè)(η是自然數(shù))，而計(jì)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量能夠設(shè)定為任意的數(shù)量。增大η時(shí)能夠取得高精度的數(shù)據(jù)。另一方面，減小η時(shí)控制部11的處理負(fù)擔(dān)減小。從而，考慮期望的計(jì)測(cè)精度和處理速度設(shè)定η即可。
[0062]這樣，根據(jù)本發(fā)明的位移檢測(cè)裝置1，能夠高精度地檢測(cè)用于計(jì)算軌道2的不平順度的與軌道2的位移相關(guān)的數(shù)據(jù)。此外，利用自身位置檢測(cè)部10對(duì)位移檢測(cè)裝置I的位置偏移所引起的誤差進(jìn)行校正，所以能夠更高精度地檢測(cè)與軌道2的位移相關(guān)的數(shù)據(jù)。此外，因?yàn)椴痪哂蟹瓷溏R這樣的可動(dòng)部，所以維護(hù)負(fù)擔(dān)減少。進(jìn)而，因?yàn)椴痪哂兴欧C(jī)構(gòu)，所以也不容易發(fā)生測(cè)定誤差。從而，能夠取得具有穩(wěn)定的可靠性的計(jì)測(cè)值。此外，因?yàn)槔檬褂锚M縫狀的光的光截法，所以能夠不以單獨(dú)的點(diǎn)而是以連續(xù)的點(diǎn)檢測(cè)出軌道2的輪廓線。此外，通過(guò)在上述流程中按規(guī)定的時(shí)間間隔持續(xù)實(shí)施步驟SI~S10，能夠持續(xù)測(cè)定軌道2的同一位置處的位移。
[0063](實(shí)施方式2)
[0064]本發(fā)明的實(shí)施方式2中，使用與實(shí)施方式I同樣的位移檢測(cè)裝置101，檢測(cè)軌道2的位移。以下，僅說(shuō)明與實(shí)施方式I的不同點(diǎn)。
[0065]圖5是以截面觀察本發(fā)明的實(shí)施方式2的位移檢測(cè)裝置101的結(jié)構(gòu)圖。在實(shí)施方式I中，對(duì)軌道2的上表面和內(nèi)側(cè)側(cè)面照射狹縫光，與此相對(duì)，在本實(shí)施方式2中，對(duì)軌道2的上表面和外側(cè)側(cè)面照射狹縫光。由此，如圖5所示，計(jì)測(cè)單元104在殼體3上固定在比軌道2靠外側(cè)的位置，照射部105和拍攝相機(jī)106從上方朝向內(nèi)側(cè)地配置。
[0066]本實(shí)施方式2中，只有固定在比軌道2靠外側(cè)的位置的計(jì)測(cè)單元104對(duì)軌道2的上表面和外側(cè)側(cè)面照射狹縫光這一點(diǎn)與實(shí)施方式I不同，此外的結(jié)構(gòu)和測(cè)定方法等與實(shí)施方式I相同。
[0067]軌道2的外側(cè)側(cè)面與車(chē)輪接觸較少，所以基本不會(huì)磨耗。從而，根據(jù)本實(shí)施方式2，能夠基本不受到磨耗的影響地檢測(cè)軌道2的位移，計(jì)算出更準(zhǔn)確的計(jì)測(cè)值。 [0068](實(shí)施方式3)
[0069]圖6是右軌道2的截面圖。如圖6所示，在實(shí)際的軌道2中，存在與車(chē)輪接觸的部位即上表面?zhèn)群蛢?nèi)側(cè)側(cè)面根據(jù)使用頻度發(fā)生磨耗的情況，設(shè)虛線為原始的軌道2時(shí)，磨耗后的軌道2是實(shí)線。本發(fā)明的實(shí)施方式3中，用實(shí)施方式I的位移檢測(cè)裝置1，與軌道2的上下位移和左右位移不同地計(jì)算軌道2的磨耗量。以下，按照?qǐng)D7的流程圖，說(shuō)明計(jì)算軌道2的磨耗量的流程。
[0070]首先，在本實(shí)施方式3中，如圖7所示，步驟SI至S4的流程與實(shí)施方式I相同，從軌道輪廓線抽取η個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)Pl~Pn (步驟S4)。接著，本實(shí)施方式3中，進(jìn)行實(shí)施方式I中作為步驟SlO進(jìn)行的位移檢測(cè)裝置I自身的位移所引起的誤差的校正。具體而言，基于通過(guò)自身位置檢測(cè)部10得到的位移檢測(cè)裝置I和殼體3的位移數(shù)據(jù)和左右方向傾斜度數(shù)據(jù)，在控制部11中，對(duì)步驟S4中得到的計(jì)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而消除位移檢測(cè)裝置I相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置和基準(zhǔn)姿態(tài)的位置偏移引起的誤差(步驟S12)。
[0071]接著，進(jìn)行與實(shí)施方式I的步驟S5和S6相同的流程。即，進(jìn)行計(jì)測(cè)點(diǎn)的抽取后(步驟S13)，如圖6所示，計(jì)算軌道上表面線12和軌道側(cè)面線13 (步驟S14)。接著，求得使軌道上表面線12在Y方向上偏移距離Dy后的直線X1、和使軌道側(cè)面線13在X方向上偏移距離Dx后的直線Υ1，計(jì)算出直線Xl與Yl的交點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)0(步驟S15)。其中，本實(shí)施方式3中，以直線Xl通過(guò)軌道2側(cè)面的下端附近、直線Yl通過(guò)軌道2上表面的中央附近的方式，確定Dx和Dy。
[0072]圖8是著眼于右軌道2的頭部的截面圖。此處，在定義磨耗量時(shí)，如圖8所示令要求得磨耗量的位置的角度為Θ時(shí)，抽取對(duì)于角度Θ以下的數(shù)3成立的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pm(角度Θ m)和計(jì)測(cè)點(diǎn)Pm+1 (角度Θ m+1)(步驟S16)。
[0073](數(shù)3)
[0074]Θ m ≥ θ > Θ m+1
[0075]接著,計(jì)算連結(jié)步驟S16中抽取的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pm和Pm+1的直線與從基準(zhǔn)點(diǎn)O延伸的角度Θ的直線的交點(diǎn)t (步驟S17)。進(jìn)而，計(jì)算預(yù)先存儲(chǔ)在控制部11中的未磨耗的狀態(tài)的軌道的輪廓線(設(shè)計(jì)數(shù)據(jù))與從基準(zhǔn)點(diǎn)O延伸的角度Θ的直線的交點(diǎn)t0 (步驟S18)。此外，交點(diǎn)t0也能夠在測(cè)定軌道2的磨耗量之前預(yù)先求得。
[0076]令步驟S18中計(jì)算出的交點(diǎn)t與基準(zhǔn)點(diǎn)O的距離為r，交點(diǎn)t0與基準(zhǔn)點(diǎn)O的距離為rO時(shí)，要求得的磨耗量Z用以下的數(shù)4計(jì)算(步驟S19)。
[0077](數(shù)4)
[0078]Z = r0~r
[0079]最后，從控制部11向其他裝置輸出步驟S19中得到的數(shù)據(jù)(步驟S20)。
[0080]根據(jù)本實(shí)施方式3，不僅能夠計(jì)算軌道2的上下位移和左右位移，還能夠計(jì)算軌道2的磨耗量。
[0081]其中，如圖9所示，軌道2發(fā)生磨耗的情況下，關(guān)于測(cè)定軌道2的位移時(shí)將哪一點(diǎn)用作計(jì)測(cè)點(diǎn)這一點(diǎn)而言，通過(guò)使上述實(shí)施方式的步驟S13中的d2充分小，可以獲得不包括磨耗部分的側(cè)面線23， 所以通過(guò)在側(cè)面線23上取計(jì)測(cè)點(diǎn)Syl，能夠得到不受到磨耗的影響的計(jì)測(cè)點(diǎn)Syl。即，無(wú)需求得受到磨耗的影響的計(jì)測(cè)點(diǎn)Sy2，能夠通過(guò)直接求得計(jì)測(cè)點(diǎn)Syl，實(shí)施使磨耗的影響緩和的軌道2的位移測(cè)定。
[0082]此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠以其他各種方式實(shí)施。例如,關(guān)于位移檢測(cè)裝置I自身的位置偏移引起的誤差的校正，能夠在數(shù)學(xué)上能夠進(jìn)行校正的任意步驟中進(jìn)行。
[0083]通過(guò)將上述各實(shí)施方式中的任意的實(shí)施方式適當(dāng)組合，能夠?qū)崿F(xiàn)各自具有的效果O
[0084]本發(fā)明的位移檢測(cè)裝置能夠應(yīng)用于準(zhǔn)備用于計(jì)算鐵軌的不平順度的軌道的位移數(shù)據(jù)的裝置。特別是，能夠應(yīng)用于通過(guò)對(duì)軌道應(yīng)用使用狹縫光的光截法而檢測(cè)軌道的位移的裝置。
[0085]本發(fā)明參考附圖，與優(yōu)選的實(shí)施方式關(guān)聯(lián)地進(jìn)行了充分的記載，但很顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言能夠進(jìn)行各種變形和修正。這樣的變形和修正應(yīng)理解為只要不脫離附加的權(quán)利要求范圍決定的本發(fā)明的范圍，就被包括在其中。
[0086]2011年12月28日申請(qǐng)的日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2011-289171號(hào)的說(shuō)明書(shū)、附圖以及權(quán)利要求書(shū)的公開(kāi)內(nèi)容，其整體作為參照援引于本說(shuō)明書(shū)中。
【權(quán)利要求】
1.一種位移檢測(cè)裝置，所述位移檢測(cè)裝置為了計(jì)算鐵路中的左右軌道的不平順度，而檢測(cè)軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移，其特征在于，包括: 自身位置檢測(cè)部，所述自身位置檢測(cè)部對(duì)裝置相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置和基準(zhǔn)姿態(tài)的相對(duì)位置和相對(duì)姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)； 照射部，所述照射部向軌道的上表面及側(cè)面照射狹縫狀的光； 拍攝相機(jī)，所述拍攝相機(jī)對(duì)從照射部照射了狹縫光的軌道表面進(jìn)行拍攝；和 控制部，所述控制部利用光截法，根據(jù)由拍攝相機(jī)拍攝到的軌道表面的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算出軌道的上表面基準(zhǔn)點(diǎn)及側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)處的軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移，采用通過(guò)自身位置檢測(cè)部得到的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算出的軌道的位移進(jìn)行校正，從而對(duì)裝置隨著車(chē)輛行駛而產(chǎn)生的位置和姿態(tài)的偏移所引起的誤差進(jìn)行修正。
2.如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于: 控制部基于所檢測(cè)出的軌道的截面形狀確定軌道的輪廓線，根據(jù)所確定的軌道的輪廓線上的多個(gè)點(diǎn)計(jì)算軌道的上表面線和側(cè)面線，求得計(jì)算出的上表面線與側(cè)面線的交點(diǎn)，將處于距求得的交點(diǎn)規(guī)定距離的上表面線上及側(cè)面線上的點(diǎn)分別設(shè)定為上表面基準(zhǔn)點(diǎn)和側(cè)面基準(zhǔn)點(diǎn)，從而計(jì)算出軌道相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)位置的位移。
3.如權(quán)利要求1或2所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于: 照射部和拍攝相機(jī)在左右方向上，配置在比軌道靠?jī)?nèi)側(cè)的位置，由照射部照射狹縫狀的光的并且由拍攝相機(jī)拍攝的軌道的側(cè)面是內(nèi)側(cè)側(cè)面。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于: 的軌道的截面形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)，來(lái)檢測(cè)軌道的磨耗。
5.如權(quán)利要求1或2所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于: 照射部和拍攝相機(jī)在左右方向上，配置在比軌道靠外側(cè)的位置，由照射部照射狹縫狀的光的并且由拍攝相機(jī)拍攝的軌道的側(cè)面是外側(cè)側(cè)面。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK104024081SQ201280064989
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】島田忠雄, 三津江雅幸, 榎本雅幸 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社