変位表示装置を備えた変位計測システム
【課題】対象物における変位を光学的に計測する間に、その変位状況を表示又は知らせることができる変位表示装置を備えた変位計測システムを提供する。
【解決手段】変位表示装置６０は、軌道計測用ターゲット３０の近傍に設置される。変位表示装置６０は、軌道変位計測装置の演算装置２０に接続された送信機７０から送信されて来たデータを無線通信で受信する手段と、通信状態と軌道変位を、その度合いに応じて光源によって点灯して又は表示手段に表示して明示するための通知手段からなる。変位表示装置６０は、防水性の筐体を有する。変位表示装置６０の設定は、送信機７０から遠隔で制御可能である。
【解決手段】変位表示装置６０は、軌道計測用ターゲット３０の近傍に設置される。変位表示装置６０は、軌道変位計測装置の演算装置２０に接続された送信機７０から送信されて来たデータを無線通信で受信する手段と、通信状態と軌道変位を、その度合いに応じて光源によって点灯して又は表示手段に表示して明示するための通知手段からなる。変位表示装置６０は、防水性の筐体を有する。変位表示装置６０の設定は、送信機７０から遠隔で制御可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物や地盤等の変形を表示するための変位表示装置を備えた変位計測システムに関する。詳しくは、鉄道の軌道、道路の路面、橋梁等の変位を常時監視して、その変位を計測するための変位表示装置を備えた変位計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測量機器を用いて軌道の変位を計測する装置が様々な現場で利用されている。例えば、このような軌道変位計測装置は、トータルステーションを用いて軌道変位を計測する現場、自動沈下計測の現場、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）による変位計測現場、堤体変位計測現場、構造物の３次元変位計測現場、トンネル内空変位計測現場、橋梁の変位計測現場等の特定軌道が設計通りであるか、あるいは、その高低差等が所定の許容範囲内に入っているかを監視するとき等、幅広く利用されている。
【０００３】
一つの例としては、鉄道車両が走行する鉄道軌道は、軌間、通り、高さ、高低差等が所定の許容範囲内に入っていることを定期的に検査し、それが許容範囲内に維持するように整備されている。これは、鉄道の安全走行にとって最優先の課題でありながら、その測量、つまり、軌道変位を測定することは、多大な時間と労力を使う現場である。この変位を計測する方法としては、レーザー光源を用いた計測方法が知られている。例えば、特許文献１には、軌道の変位をレーザー光によって検出する軌道変位検出装置が開示されている。
【０００４】
この軌道変位検出装置は、軌道の長手方向に対して略平行にレーザー光を照射するレーザー光源と、軌道に取り付けられ、レーザー光の光路の変位の基準となる基準光路上に受光部を備える受光器と、レーザー光源と受光器との間に設けられる光路規制板とを有し、受光器が受光する光量の変化率によって軌道の変位を検出するものである。また、特許文献２には、レール変位測定装置が開示されている。
【０００５】
この装置は、固定側の任意の位置に設けられた三次元計測器により、レールの上面及び側面に当接する移動ターゲットの距離、方位を測定して三次元座標を演算し、複数位置における移動ターゲットの三次元座標に基づいてレールの変位を求めるものである。また、特許文献３には、洗浄機能を備えた鉄道軌道変位計測装置が開示されている。この装置は、変位計測を行う対象区間の鉄道軌道に、この鉄道軌道が延在する方向に沿って、所定の間隔毎に設けられた複数の軌道計測用ターゲットと、前記鉄道軌道の外部の近傍に設置されている。
【０００６】
この装置の軌道変位計測装置は、この軌道計測用ターゲットに、計測光を投射するとともに、反射光を受光することで、前記軌道計測用ターゲットの位置を計測するものである。更に、この軌道計測用ターゲットの近傍に、ノズルが設けられる。軌道計測用ターゲットの計測面にこのノズルから洗浄流体が噴射され、汚れた軌道計測用ターゲットの計測面を洗浄し、計測不良を生じさせることがないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２３２６１１号公報
【特許文献２】特開平０６−０９４４１６号公報
【特許文献３】特開２００８−２５５５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来のシステムでは、測定した測定結果は、軌道変位計測装置の測定データをデータ処理した計算機で表示していた。軌道変位計測装置で測定している測定箇所の測定結果は、測定者でも、現場の作業者でも分かり易く伝えることが求められている。従来は、軌道変位計測装置の測定結果を軌道変位計測装置又はそのための計算機から、操作者等が読み取り、現場の作業者に伝えていた。
【０００９】
鉄道等の場合は、実際の軌道変位を測定する時間帯が限られており、測定作業の効率化、つまり、連続的に精度よく測定することが求められる。軌道に変位があると、その修正のための工事は、現場の作業者が行うのが一般的で、この作業者が軌道変位の変化を見ながら又は把握しながら作業することが求められている。
【００１０】
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明は、対象物の変位を光学的に計測する間に、その変位状況を表示又は知らせることができる変位表示装置を備えた変位計測システムを提供する。
本発明の他の目的は、計測用ターゲット用の変位表示装置を備え、長期間に亘って高い信頼性があり、安定して計測ができる変位表示装置を備えた変位計測システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の変位表示装置を備えた変位計測システムは、変位計測を行う対象物に、この対象物が位置する方向に沿って、所定の位置に配置された複数の計測用ターゲットと、前記対象物の外部近傍に設置され、この計測用ターゲットに計測光を投射するとともにこの計測用ターゲットから反射した反射光を受光することで、前記計測用ターゲットの位置を計測する変位計測装置とを備えた変位計測システムにおいて、前記計測用ターゲットに固定、又は前記計測用ターゲットの近傍に設置され、前記変位計測装置に接続された送信手段から送信されてきた、前記変位計測装置の前記計測の結果である前記対象物の変位を、受信する受信手段と、前記対象物の変位を光源によって点灯、及び／又は前記変位を数字若しくは記号により表示するための表示手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
前記表示手段は、前記無線通信又は手動で、稼動・停止する制御手段を有すると良い。
前記光源は、ＬＥＤであると良い。
前記ＬＥＤは、複数の色彩を有するものであると良い。
前記変位表示装置は、前記表示手段及び前記受信手段を駆動するため電源である電池を内蔵していると良い。
【００１３】
前記変位表示装置は、前記受信手段及び前記表示手段を収納するための防水の筐体を有すると良い。
前記無線通信のためのアンテナは、前記筐体内に収納されていると良い。
上述の変位表示装置を備えた変位計測システムは、鉄道のレールの変位を計測するための軌道計測用のシステムであると良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、次の効果が奏される。
本発明の変位表示装置を備えた変位計測システムによると、現場の構造物、地盤の変形、軌道における変位等を光学的に計測する間に、その変位状況、測定の進捗状態が変位表示装置に表示されるので、計測者でも現場の作業者でもそれを把握し、データの共有化ができ、現場でも工事が効率的にできるようになった。
また、本発明の変位表示装置は、簡素な構成で、信頼性が高く、長期間に亘ってメンテナンスの必要がない。特に、変位表示装置は、ＬＥＤを光源に用いているのでその寿命も長く、無線通信で遠隔から操作ができるので、現場での操作を効率的に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、鉄道軌道変位計測装置１の概要を示す概要図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態の変位表示装置６０と送信機７０の概要を示す概念図である。
【図３】図３は、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０を取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】図４は、図３の平面図で、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０と変位表示装置６０を取り付けた状態を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の変位表示装置６０と軌道計測用ターゲット３０の概要を示す概念図である。
【図６】図６は、変位表示装置６０を背面側から図示した概念図である。
【図７】図７は、変位表示装置６０の動作フローの一例を示しているフローチャートである。
【図８】図８は、変位表示装置６０と送信機７０の通信の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図９は、送信機７０と変位表示装置６０が通信可能な状況になるまでの設定の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の変位表示装置を備えた変位計測システムは、トータルステーションを用いて軌道変位を計測する現場、自動沈下計測の現場、ＧＰＳによる変位計測現場、堤体変位計測現場、構造物の３次元変位計測現場、トンネル内空変位計測現場、橋梁の変位計測現場等で利用されるものである。本発明の変位表示装置は、軌道変位計測装置で計測した箇所の変位状況、計測の進捗状況をその場で、点灯して又はディスプレイ上に表示して明示するための装置である。
【００１７】
詳しくは、本発明の変位表示装置は、現場での測定箇所がどの程度変位しているかを表示するための装置である。物理の定義では、物体が所定位置ｘ１から△ｘ離れた位置ｘ２に移動するとき、物体の位置の変化を変位（変位ベクトル）という。本実施の形態においては、測定箇所の変位は、測定箇所が元の位置から変化した変化を示す。例えば、鉄道軌道の場合は、高低変位、通り変位、軌間変位、水準変位、平面性変位等の軌道変位をいう。
【００１８】
本発明を実施するための形態を、鉄道軌道変位計測装置を例に詳細に説明する。図１は、鉄道軌道変位計測装置１の概要を示す概要図、図２は、本発明の変位表示装置６０と送信機７０を示す概念図、図３は、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０を取り付けた状態を示す断面図、図４は、図３の平面図で、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０と変位表示装置６０を取り付けた状態を示す平面図である。鉄道軌道のレール９０は、バラスト道床等に設置されるまくらぎ９１の上部にレール締結装置（図示せず）を介して締結されている。
【００１９】
鉄道軌道変位計測装置１は、レール９０の外部に設置される軌道変位計測装置１０、レール９０の所定の位置に取り付け装置を介して取り付けられる軌道計測用ターゲット３０、軌道変位計測装置１０から出力される測距情報データ、測角情報データ（方位データ）から各軌道計測用ターゲット３０の３次元方向の位置を演算する演算装置２０等から構成されている。演算装置２０は、中央処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力装置、出力装置、通信用ポート、ハードディスク等を備えた電子計算機からなることができる。
【００２０】
図２に図示した、送信機７０は、演算装置２０で計算した軌道変位の計算結果を送信するための装置である。変位表示装置６０は、各軌道計測用ターゲット３０に固定又はその近傍に設置され、送信機７０から送信されたデータを表示するための装置である。変位表示装置６０と送信機７０は、図２に示すように、互いに離れて設置される。送信機７０は、演算装置２０に接続され、複数の変位表示装置６０と通信する。変位表示装置６０は、互いに重複しない識別番号を有する。
【００２１】
図２の例では、識別番号は、ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３になっている。軌道変位計測装置１０として、例えば、ライカ社製のトータルステーション等がよく知られている。軌道変位計測装置１０は、図１に示すように、レール９０から所定の距離離れた位置に設置される。軌道計測用ターゲット（以下、ターゲットという。）３０は、レール９０の近傍に、所定の間隔毎に設けられる反射プリズム３１（図３を参照。）を備えたものであり、レール９０に取り付け具を介して取り付けられている。
【００２２】
言い換えると、ターゲット３０は、変位計測を行う対象区間の鉄道軌道に、この鉄道軌道が延在する方向に沿って、所定の間隔毎に設けられたものである。軌道変位計測装置１０は、レーザ光、近赤外光等の計測光（測距用光）をターゲット３０の反射プリズム３１に投射し、反射プリズム３１によって反射した反射光を受光することで距離を計測する機能と、そのときの方位である水平面内の角度、鉛直面内の角度を計測する機能を備えている。
【００２３】
例えば、軌道変位計測装置１０から反射プリズムまでの距離情報（測距情報データ）、そのときの方位データである水平面内、垂直面内の角度情報（測角情報データ）が出力され、演算装置２０で、反射プリズム３１の位置が３次元の位置情報として演算される。軌道変位計測装置１０は、前述したように、トータルステーションなどとしてよく知られているものであり、この実施の形態の説明では詳細な説明を省略する。図３に示すように、レール９０には、レール９０の下部を挟持する挟持部材３４，３５が、固定ボルト３６、ナット３７、固定部材３４ａ，３４ｂ、固定部材３５ａ，３５ｂで固定されている。
【００２４】
挟持部材３４と固定ボルト３６の頭部３６ａとの間には、ステー３８が挾み込まれており、挟持部材３４，３５が固定ボルト３６、ナット３７で固定されるとき、一緒に固定されている。ステー３８の上部には、上方向が開口している略Ｕ字状の第１取付部材３２がボルト３９の軸線の周り方向（図３及び図５のＡ方向）に回転可能に設けられ、変位計測装置１０との位置関係から回転方向（図３及び図５のＡ方向）の位置が調整され、回転位置が定まったときボルト３９、ナット４０で固定されている。
【００２５】
第１取付部材３２の内側には、第２取付部材３３が設けられている。第２取付部材３３は、前方向が開口している略Ｕ字状となっており、第１取付部材３２に対してボルト４１の軸線の周り方向（図３及び図５のＢ方向）に回転可能である。軌道変位計測装置１０との位置関係から回転方向（図３及び図５のＢ方向）の位置が調整され、回転位置が定まったとき、ボルト４１、ナット４２で、第１取付部材３２に対して第２取付部材３３が固定される。第２取付部材３３には、反射プリズム３１が固定されている（図４を参照。）。
【００２６】
言い換えると、反射プリズム３１の反射プリズム面３１ａ（図４を参照。）が軌道変位計測装置１０の方向を向くように第１取付部材３２、第２取付部材３３の回転方向の向きを調整し、ボルト３９、ナット４０、または、ボルト４１、ナット４２で固定するとよい。なお、ナット３７、ナット４０、ナット４２は、各々、ダブルナットとなっているが、これは鉄道車両走行時の振動等で緩みが生じないようにしているためである。変位表示装置６０は、ターゲット３０の近傍に設置される。一例としては、図４に図示したように、変位表示装置６０は、第２取付部材３３又は第１取付部材３２に固定される。
【００２７】
〔変位表示装置６０〕
図５は、変位表示装置６０をターゲット３０に固定した様子示す概念図である。図６は、変位表示装置６０の背面を図示している。変位表示装置６０は、ＬＥＤ６２、ディスプレイ６１、電池６８、制御回路基板６３、アンテナ６４、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５、電源スイッチ６７、設定用スイッチ６６等からなる。変位表示装置６０は、この例では、箱型をしている。
【００２８】
変位表示装置６０の上面には、この例では、ＬＥＤ６２が設置されている。ＬＥＤ６２は、レール９０の軌道変位、通信状態等をその度合いに応じて点灯して周囲に知らせるためのものである。ＬＥＤ６２は、複数の色彩を有することができる。ＬＥＤ６２は、この例では、緑、赤、黄のそれぞれ異なる色の光を発するものになっている。変位表示装置６０の背面は、数値や文字を表示するためのディスプレイ６１を有する。ディスプレイ６１は、現場での測定箇所がどの程度変位しているか、通信状態等を表示するためのものである。
【００２９】
つまり、ディスプレイ６１は、軌道変位等の情報を数字や文字で表示するためのものである。変位表示装置６０は、ディスプレイ６１を有しない一面で、ターゲット３０の第２取付部材３３に固定される。図５の例では、変位表示装置６０が、ディスプレイ６１の反対面で、第２取付部材３３に固定されている。変位表示装置６０と第２取付部材３３を固定するための手段は、接着剤、ボルトとナットによる機械的手段等の公知の任意の手段を用いることができる。
【００３０】
又は、変位表示装置６０は、第１取付部材３２に固定しても良い。そのための一方法は、変位表示装置６０には、Ｕ字形の取付部材を取り付け、この取付部材を第１取付部材３２にボルトとナットで固定する。この場合、第２取付部材３３が図３及び図５のＢの矢印の方向に回動して、第１取付部材３２の回動と関係なく調整できるように設置される。変位表示装置６０は、全体で防水性の筐体に格納されている。筐体の外観からは、ＬＥＤ６２とディスプレイ６１が見える。
【００３１】
電池６８、制御回路６３、アンテナ６４、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５、電源スイッチ６７、設定用スイッチ６６等は、筐体６９内に格納され、固定ネジ等の固定手段６９ａを外して、筐体６９の蓋を開けないと見えない構造になっている。電池６８は、変位表示装置６０の電源であり、ＬＥＤ６２、ディスプレイ６１、制御回路６３等に電源供給するものである。アンテナ６４は、制御回路６３に接続され、送信機７０との無線通信をするためのものである。
【００３２】
制御回路６３は、変位表示装置６０の全体を制御して、動作せるための回路である。この制御回路６３は、アナログ回路でも、ディジタル回路でも、又は、これらの混合回路でも良い。この制御回路６３は、この回路に限定されないが、ＬＥＤ６２を制御する回路、ディスプレイ６１を制御する回路、送信機７０との通信を制御する回路、送信機７０から受信したデータを格納する回路又はメモリ、電池６８の状態の確認や各構成デバイスへの電源を管理するための電源回路等からなる。
【００３３】
制御回路６３は、ディジタル回路の場合は、これらの回路に追加して、制御プログラムや初期値を格納するための不揮発性のメモリ、全体を制御するための中央処理装置、データを仲介するための経路であるバス、制御プログラムの動作中のデータを格納するためのメモリ等を有すると良い。制御回路６３は、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５、設定用スイッチ６６等の設定を受けて動作する。ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５は、ロータリー式のスイッチで、変位表示装置６０毎に固有の識別番号を設定するためのものである。
【００３４】
作業者がＩＤ設定用ロータリースイッチ６５のロータリーを手動で回転させて固有の識別番号に設定する。設定用スイッチ６６は、変位表示装置６０のスリープ時間を設定し、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５の設定を認識させるためのものである。設定用スイッチ６６を押しながら、電源スイッチ６７と入れる操作することで、装置の初期化処理等を行うことができる。電源スイッチ６７は、変位表示装置６０の電源を接続するためのものである。
【００３５】
具体的には、この電源スイッチ６７をＯＮにすると、電池６８が制御回路６３に接続され、変位表示装置６０が動作可能な状態になる。電源スイッチ６７をＯＦＦにすると、変位表示装置６０は動作不能な状態になる。作業者は、変位表示装置６０を設置するとき、筐体の蓋をあけて、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５と設定用スイッチ６６で、固有識別番号等を設定し、電源スイッチ６７をＯＮにする。それから、筐体６９の蓋を閉め、変位表示装置６０を、ターゲット３０に固定する。
【００３６】
電池６８は、変位表示装置６０に電源供給するものであれば、任意の一次電池又は二次電池が利用できる。例えば、市販の乾電池等が利用できる。ディスプレイ６１は、数値や文字等を表示できるものであれば、任意の表示器が利用できる。例えば、図６の例では、ディスプレイ６１は、７セグメントのＬＥＤディスプレイが３個からなっている。このような構成にすると、３個の文字、数字、記号等が表示可能である。このＬＥＤディスプレイは、電力の消費が少なくて、幅広く利用されているデバイスである。
【００３７】
ＬＥＤ６２は、任意の光源を利用できる。例えば、ＬＥＤが利用できる。変位表示装置６０と送信機７０との通信の状態を、ＬＥＤ６２又はディスプレイ６１に表示することができる。例えば、変位表示装置６０と送信機７０が通信しているとき、ＬＥＤ６２が全て又は一部が高速に点灯する。変位表示装置６０のメイン処理が実行されているときは、ＬＥＤ６２が全て又は一部が低速に点灯する。この低速に点灯では、変位表示装置６０の消費電力が少なく済む。
【００３８】
ＬＥＤ６２は、変位表示装置６０内の処理のエラーや、送信機７０との通信が失敗した時に、全て点灯して知らせることもできる。また、このように、通信中、メイン処理の実行、処理の実行エラー、通信失敗等は、１本バー、２本バー等の所定記号、数値や文字からなるエラーコード等でディスプレイ６１に表示することができる。例えば、識別番号を表示するとき、ディスプレイ６１には、「＿ｘ８」、「□７８」、「 ｜７８」等のように表示する。
【００３９】
変位表示装置６０は、ターゲット３０の標準大きさとの関係があり、基本的に、１０ｃｍ以内の大きさが好ましい。図５に例示した変位表示装置６０は、大きさが横６０ｍｍ、縦１００ｍｍ、奥行４０ｍｍである。変位表示装置６０は、防水性の筐体６９に入っており、屋外での仕様になっているので、基本的に屋外設置して利用される。アンテナ６４は、筐体６９の外に出ない仕様になっており、これにより、その損傷を防ぐことができる。
【００４０】
〔送信機７０〕
送信機７０は、基本的に、演算装置２０に接続されて利用される。送信機７０は、演算装置２０と接続するためのインターフェース、変位表示装置６０との通信のためのアンテナ、この通信を制御するための通信回路、変位表示装置６０からデータを格納するためのメモリ等からなる。送信機７０は、１台で複数台の変位表示装置６０を制御する。例えば、本実施の形態の例の、鉄道軌道変位計測装置１の場合は、５０台までの変位表示装置６０を制御することが好ましい。
【００４１】
しかし、鉄道軌道変位計測装置１が利用される現場の要求に合わせて、送信機７０は、数百台、数千台の変位表示装置６０を制御することもできる。演算装置２０と送信機７０は、無線又は有線で接続される。例えば、ケーブルで、演算装置２０と送信機７０が接続できる。演算装置２０と送信機７０の通信は、ＲＳ２３２Ｃ規格等を利用すると良い。送信機７０は、複数の変位表示装置６０と通信する。変位表示装置６０は、互いに重複しない識別番号を有する。図２の例では、識別番号は、ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３になっている。
【００４２】
送信機７０は、これらの変位表示装置６０と通信するとき、同じ周波数の電波を使う。送信機７０と変位表示装置６０の間の通信方式には、任意の方式を利用できる。例えば、送信機７０から変位表示装置６０へ送信されるデータは、事前に設定したフォーマットの通信パケットで送信される。このとき、変位表示装置６０は、送信機７０からの電波を受信、通信パケットのヘッダを確認して、自分自身の識別番号が入っているパケットのみを受信する。
【００４３】
〔現場での取り付け〕
軌道計測を行う所定の地点に、取付部材３２、３３等を介して反射プリズム３１を取り付ける。変位表示装置６０を第２取付部材３３に固定する。取付部材３２、取付部材３３等を調整させて、反射プリズム３１が、軌道変位計測装置１０の方向を向くように調整されている。軌道変位計測装置１０によって、反射プリズム３１、３１・・の位置を自動追尾させて各反射プリズム３１の位置を計測し、測距情報データ、測角情報データを順次出力し、演算装置２０で演算し、各反射プリズムの３次元方向の位置を求める。
【００４４】
なお、自動追尾は、例えば、一番、強い強度の位置に追尾するようになっているとよい。軌道変位計測装置１０は、所定の時間毎に、反射プリズム３１、３１、・・の位置を計測し、軌道位置の変化を計測し、演算装置２０でその計測結果を計算処理して、軌道変位を求め、この軌道変位を送信機７０で変位表示装置６０に送信する。変位表示装置６０は、送信機７０から送信された軌道変位を受信して、ＬＥＤ６２で点灯及び／又はディスプレイ６１で表示する。この点灯及び／又は表示を現場の作業者が見て、軌道変位を即座に把握することができる。
【００４５】
〔変位表示装置６０の動作フロー〕
図７のフローチャートには、変位表示装置６０の動作フローの一例を示している。変位表示装置６０は、工場出荷時は、電源はＯＦＦの状態になっている（ステップ１０）。変位表示装置６０は現場に設定され、電源が作業者の手動で電源スイッチ６７をＯＮにする（ステップ１１）。このとき、変位表示装置６０の固有識別番号も設定される。又は、送信機７０から遠隔操作で固有識別番号を付与し、設定することもできる。変位表示装置６０のディスプレイ６１には、変位表示装置６０の設定値が表示される（ステップ１２）。
【００４６】
変位表示装置６０が正常起動に失敗、又は初期化に失敗すると、エラーがディスプレイ６１に表示され、その電源をＯＦＦにする（ステップ１３、１４、及び１５）。作業が最初のステップ１０からやり直される。変位表示装置６０が正常に動作しているときは、送信機７０との通信を開始して、送信機７０から命令やデータを受信する（ステップ１５）。送信機７０から測定結果を示すデータを受信すると、その測定結果をディスプレイ６１で表示する（ステップ１７）。これと同時又はその代わり、測定結果を示すデータをＬＥＤ６２で点灯させる（ステップ１８）。
【００４７】
そして、所定時間の間に待機する（ステップ１９、２０）。そして、所定時間が経過、言い換えると、設定されたスリープ時間が経過すると、変位表示装置６０の電源を自動的にＯＦＦにする（ステップ２０、及び１５）。送信機７０から測定結果を示すデータを受信しない場合、所定時間待機しながら、送信機７０からデータ受信を試みる（ステップ２１、２２、１５、及び１６）。所定時間が経過、言い換えると、設定されたスリープ時間が経過すると、変位表示装置６０の電源を自動的にＯＦＦにする（ステップ２２、及び１５）。
【００４８】
変位表示装置６０の電源が自動的にＯＦＦになるとは、変位表示装置６０のＬＥＤ６２とディスプレイ６１への電源供給を止めて、休止状態に入ることである。このとき、変位表示装置６０の通信回路が最小限の電力で動作して、送信機７０からデータ受信を待機している。変位表示装置６０の電源が自動的にＯＦＦになったときは、送信機７０から命令して、変位表示装置６０をＯＮにすることができる。このときは、変位表示装置６０のＬＥＤ６２とディスプレイ６１へ電源が供給され、変位表示装置６０の状態や、送信機７０から送信されたデータがそれらに表示される。
【００４９】
図８のフローチャートは、変位表示装置６０が、送信機７０との通信の詳細を示すフロー図である。図７のフローチャートのステップ１５で示すように変位表示装置６０の通信処理が開始されると、変位表示装置６０は送信機７０からのステータスデータの受信待ち状態になる（ステップ５０、５１）。ステータスデータは、グループ識別番号、送信機７０の識別番号、変位表示装置６０の識別番号、バッテリ状態bit、変位表示装置６０の設定コマンド、測定結果などのデータからなる。送信機から送信される１つのパケットデータの中で、複数の変位表示装置６０向けのステータスデータを入れることも可能である。
【００５０】
ステータスデータを正常に受信できないでエラーが起こると、再度試みる（ステップ５１、５７）。これを所定回数、例えば５回、繰り返し、成功しない場合は、通信を終了する（ステップ５７、６０）。変位表示装置６０がステータスデータを正常に受信すると、変位表示装置６０のステータスを、このステータスデータ、特に変位表示装置６０の設定コマンド、で更新し、ディスプレイ６１に表示される表示データも更新する（ステップ５２、５３）。
【００５１】
そして、変位表示装置６０は、ステータスデータの中のバッテリ状態bitを確認する（ステップ５４）。バッテリ状態bitは、「０」又は「１」の値を持つ、値であり、送信機７０側が変位表示装置６０のバッテリ６８の状態を確認するために使われるものである。この例では、バッテリ状態bitが「０」の場合は、変位表示装置６０のバッテリ６８の状態が正常であることを示す。バッテリ状態bitが「１」の場合は、変位表示装置６０のバッテリ６８の状態が低下していることを示し、バッテリ６８を交換する必要があることを示す。
【００５２】
変位表示装置６０は、バッテリ６８の状態をチェックする（ステップ５５）。バッテリ状態bitの値が、バッテリ６８の状態と一致するか否かを確認し、一致するときは、通信を終了する（ステップ５６、６０）。例えば、バッテリ状態bitが「０」で、バッテリ６８の状態が良好の場合は、両方が一致している。同様に、バッテリ状態bitが「１」で、バッテリ６８の状態が低下している場合は、両方が一致している。これは、上位機器である送信機７０側は、変位表示装置６０の状態を正常に把握していることを示すものである。
【００５３】
バッテリ状態bitの値が、バッテリ６８の状態と一致しないときは、変位表示装置６０は、バッテリ６８の状態を、送信機７０へ送信する（ステップ５６、５８）。そして、変位表示装置６０は、ステータスデータの受信待ち状態になる（ステップ５１）。この動作は、基本的に、バッテリ状態bitの値がバッテリ６８の状態と一致するまで行われる。
【００５４】
ステップ５１で示すように、変位表示装置６０がステータスデータの受信待ち状態になったとき、送信機７０から応答がない、言い換えると、通信がない場合は、リトライフラグを確認し、再度通信することを示す「０」の場合は、通信を再度開始し、ステータスデータの受信待ち状態になる（ステップ５２、５９、及び５１）。リトライフラグが「０」ではない場合は、通信を終了する（ステップ５９、及び６０）。送信機７０は、演算装置２０に接続されている。
【００５５】
演算装置２０には、送信機７０を制御するための設定ソフトウェアが動作している。この設定ソフトウェアで、グループＩＤ、送信機７０と変位表示装置６０とする電波の周波数、送信機７０の識別番号、変位表示装置６０の式番号等を設定する。図９のフローチャートは、送信機７０と変位表示装置６０が通信可能な状況になるまでの設定の手順を示すものである。演算装置２０で設定ソフトウェアを実行させる（ステップ１００、１０１）。設定ソフトウェアは、演算装置２０に、軌道変位計測装置１０と送信機７０が接続されているかを確認し、初期化の処理を実行する（ステップ１０２）。
【００５６】
この初期化の実行で、送信機７０の設定が初期化され、デフォルト設定になる。作業者は、設定ソフトウェアで、グループの識別番号、送信機７０の識別番号、変位表示装置６０の識別番号、通信周波数の識別番号をそれぞれ入力して設定する（ステップ１０３〜１０６）。グループの識別番号は、同一現場で、複数の軌道変位計測装置１０が動作しているとき、それぞれを識別するためのものである。
【００５７】
これらの設定を、設定ソフトウェアから送信機７０へ送信され、従って、変位表示装置６０へ送信されて、送信機７０と変位表示装置６０の設定が行われる。この設定が終了すると、設定ソフトウェアは、運用状態になる（ステップ１０８）。この運用状態になると、軌道変位計測装置１０による計測と、それに同期して、送信機７０からそれぞれの変位表示装置へ、測定結果が送信され、自動で、計測が行われる状態になる。よって、送信機７０と変位表示装置６０が通信可能状態になる（ステップ１０９）。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態の説明を行ったが、本発明はこの実施の形態に限定されることはない。本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。この形態の説明では、作業者が手動操作で変位表示装置のＯＮ／ＯＦＦを行っているが、自動で行っても良い。例えば、測定中に、変位表示装置のあるターゲットを測定し終わったら、自動的に、変位表示装置へＯＮにする信号と軌道変位の結果信号を送信し、変位表示装置がＯＮになって、軌道変位を点灯して及び／又はディスプレイで、表示させると良い。この表示が所定期間経ったら自動的に変位表示装置がＯＦＦになると良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の変位表示装置は、トータルステーションを用いて軌道変位を計測する現場、自動沈下計測の現場、ＧＰＳによる変位計測現場、堤体変位計測現場、構造物の３次元変位計測現場、トンネル内空変位計測現場、橋梁の変位計測現場等の特定軌道が設計通りであるか、あるいは、その高低差等が所定の許容範囲内に入っているかを監視する分野に利用すると良い。
【符号の説明】
【００６０】
１…鉄道軌道変位計測装置
１０…軌道変位計測装置
２０…演算装置
３０…軌道計測用ターゲット
３２…第１取付部材
３３…第２取付部材
３８…ステー
６０…変位表示装置
６１…ディスプレイ
６２…ＬＥＤ
６３…制御回路
６４…アンテナ
６７…電源スイッチ
６８…電池
７０…送信機
９０…レール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物や地盤等の変形を表示するための変位表示装置を備えた変位計測システムに関する。詳しくは、鉄道の軌道、道路の路面、橋梁等の変位を常時監視して、その変位を計測するための変位表示装置を備えた変位計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測量機器を用いて軌道の変位を計測する装置が様々な現場で利用されている。例えば、このような軌道変位計測装置は、トータルステーションを用いて軌道変位を計測する現場、自動沈下計測の現場、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）による変位計測現場、堤体変位計測現場、構造物の３次元変位計測現場、トンネル内空変位計測現場、橋梁の変位計測現場等の特定軌道が設計通りであるか、あるいは、その高低差等が所定の許容範囲内に入っているかを監視するとき等、幅広く利用されている。
【０００３】
一つの例としては、鉄道車両が走行する鉄道軌道は、軌間、通り、高さ、高低差等が所定の許容範囲内に入っていることを定期的に検査し、それが許容範囲内に維持するように整備されている。これは、鉄道の安全走行にとって最優先の課題でありながら、その測量、つまり、軌道変位を測定することは、多大な時間と労力を使う現場である。この変位を計測する方法としては、レーザー光源を用いた計測方法が知られている。例えば、特許文献１には、軌道の変位をレーザー光によって検出する軌道変位検出装置が開示されている。
【０００４】
この軌道変位検出装置は、軌道の長手方向に対して略平行にレーザー光を照射するレーザー光源と、軌道に取り付けられ、レーザー光の光路の変位の基準となる基準光路上に受光部を備える受光器と、レーザー光源と受光器との間に設けられる光路規制板とを有し、受光器が受光する光量の変化率によって軌道の変位を検出するものである。また、特許文献２には、レール変位測定装置が開示されている。
【０００５】
この装置は、固定側の任意の位置に設けられた三次元計測器により、レールの上面及び側面に当接する移動ターゲットの距離、方位を測定して三次元座標を演算し、複数位置における移動ターゲットの三次元座標に基づいてレールの変位を求めるものである。また、特許文献３には、洗浄機能を備えた鉄道軌道変位計測装置が開示されている。この装置は、変位計測を行う対象区間の鉄道軌道に、この鉄道軌道が延在する方向に沿って、所定の間隔毎に設けられた複数の軌道計測用ターゲットと、前記鉄道軌道の外部の近傍に設置されている。
【０００６】
この装置の軌道変位計測装置は、この軌道計測用ターゲットに、計測光を投射するとともに、反射光を受光することで、前記軌道計測用ターゲットの位置を計測するものである。更に、この軌道計測用ターゲットの近傍に、ノズルが設けられる。軌道計測用ターゲットの計測面にこのノズルから洗浄流体が噴射され、汚れた軌道計測用ターゲットの計測面を洗浄し、計測不良を生じさせることがないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２３２６１１号公報
【特許文献２】特開平０６−０９４４１６号公報
【特許文献３】特開２００８−２５５５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来のシステムでは、測定した測定結果は、軌道変位計測装置の測定データをデータ処理した計算機で表示していた。軌道変位計測装置で測定している測定箇所の測定結果は、測定者でも、現場の作業者でも分かり易く伝えることが求められている。従来は、軌道変位計測装置の測定結果を軌道変位計測装置又はそのための計算機から、操作者等が読み取り、現場の作業者に伝えていた。
【０００９】
鉄道等の場合は、実際の軌道変位を測定する時間帯が限られており、測定作業の効率化、つまり、連続的に精度よく測定することが求められる。軌道に変位があると、その修正のための工事は、現場の作業者が行うのが一般的で、この作業者が軌道変位の変化を見ながら又は把握しながら作業することが求められている。
【００１０】
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明は、対象物の変位を光学的に計測する間に、その変位状況を表示又は知らせることができる変位表示装置を備えた変位計測システムを提供する。
本発明の他の目的は、計測用ターゲット用の変位表示装置を備え、長期間に亘って高い信頼性があり、安定して計測ができる変位表示装置を備えた変位計測システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の変位表示装置を備えた変位計測システムは、変位計測を行う対象物に、この対象物が位置する方向に沿って、所定の位置に配置された複数の計測用ターゲットと、前記対象物の外部近傍に設置され、この計測用ターゲットに計測光を投射するとともにこの計測用ターゲットから反射した反射光を受光することで、前記計測用ターゲットの位置を計測する変位計測装置とを備えた変位計測システムにおいて、前記計測用ターゲットに固定、又は前記計測用ターゲットの近傍に設置され、前記変位計測装置に接続された送信手段から送信されてきた、前記変位計測装置の前記計測の結果である前記対象物の変位を、受信する受信手段と、前記対象物の変位を光源によって点灯、及び／又は前記変位を数字若しくは記号により表示するための表示手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
前記表示手段は、前記無線通信又は手動で、稼動・停止する制御手段を有すると良い。
前記光源は、ＬＥＤであると良い。
前記ＬＥＤは、複数の色彩を有するものであると良い。
前記変位表示装置は、前記表示手段及び前記受信手段を駆動するため電源である電池を内蔵していると良い。
【００１３】
前記変位表示装置は、前記受信手段及び前記表示手段を収納するための防水の筐体を有すると良い。
前記無線通信のためのアンテナは、前記筐体内に収納されていると良い。
上述の変位表示装置を備えた変位計測システムは、鉄道のレールの変位を計測するための軌道計測用のシステムであると良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、次の効果が奏される。
本発明の変位表示装置を備えた変位計測システムによると、現場の構造物、地盤の変形、軌道における変位等を光学的に計測する間に、その変位状況、測定の進捗状態が変位表示装置に表示されるので、計測者でも現場の作業者でもそれを把握し、データの共有化ができ、現場でも工事が効率的にできるようになった。
また、本発明の変位表示装置は、簡素な構成で、信頼性が高く、長期間に亘ってメンテナンスの必要がない。特に、変位表示装置は、ＬＥＤを光源に用いているのでその寿命も長く、無線通信で遠隔から操作ができるので、現場での操作を効率的に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、鉄道軌道変位計測装置１の概要を示す概要図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態の変位表示装置６０と送信機７０の概要を示す概念図である。
【図３】図３は、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０を取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】図４は、図３の平面図で、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０と変位表示装置６０を取り付けた状態を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の変位表示装置６０と軌道計測用ターゲット３０の概要を示す概念図である。
【図６】図６は、変位表示装置６０を背面側から図示した概念図である。
【図７】図７は、変位表示装置６０の動作フローの一例を示しているフローチャートである。
【図８】図８は、変位表示装置６０と送信機７０の通信の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図９は、送信機７０と変位表示装置６０が通信可能な状況になるまでの設定の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の変位表示装置を備えた変位計測システムは、トータルステーションを用いて軌道変位を計測する現場、自動沈下計測の現場、ＧＰＳによる変位計測現場、堤体変位計測現場、構造物の３次元変位計測現場、トンネル内空変位計測現場、橋梁の変位計測現場等で利用されるものである。本発明の変位表示装置は、軌道変位計測装置で計測した箇所の変位状況、計測の進捗状況をその場で、点灯して又はディスプレイ上に表示して明示するための装置である。
【００１７】
詳しくは、本発明の変位表示装置は、現場での測定箇所がどの程度変位しているかを表示するための装置である。物理の定義では、物体が所定位置ｘ１から△ｘ離れた位置ｘ２に移動するとき、物体の位置の変化を変位（変位ベクトル）という。本実施の形態においては、測定箇所の変位は、測定箇所が元の位置から変化した変化を示す。例えば、鉄道軌道の場合は、高低変位、通り変位、軌間変位、水準変位、平面性変位等の軌道変位をいう。
【００１８】
本発明を実施するための形態を、鉄道軌道変位計測装置を例に詳細に説明する。図１は、鉄道軌道変位計測装置１の概要を示す概要図、図２は、本発明の変位表示装置６０と送信機７０を示す概念図、図３は、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０を取り付けた状態を示す断面図、図４は、図３の平面図で、鉄道軌道に軌道計測用ターゲット３０と変位表示装置６０を取り付けた状態を示す平面図である。鉄道軌道のレール９０は、バラスト道床等に設置されるまくらぎ９１の上部にレール締結装置（図示せず）を介して締結されている。
【００１９】
鉄道軌道変位計測装置１は、レール９０の外部に設置される軌道変位計測装置１０、レール９０の所定の位置に取り付け装置を介して取り付けられる軌道計測用ターゲット３０、軌道変位計測装置１０から出力される測距情報データ、測角情報データ（方位データ）から各軌道計測用ターゲット３０の３次元方向の位置を演算する演算装置２０等から構成されている。演算装置２０は、中央処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力装置、出力装置、通信用ポート、ハードディスク等を備えた電子計算機からなることができる。
【００２０】
図２に図示した、送信機７０は、演算装置２０で計算した軌道変位の計算結果を送信するための装置である。変位表示装置６０は、各軌道計測用ターゲット３０に固定又はその近傍に設置され、送信機７０から送信されたデータを表示するための装置である。変位表示装置６０と送信機７０は、図２に示すように、互いに離れて設置される。送信機７０は、演算装置２０に接続され、複数の変位表示装置６０と通信する。変位表示装置６０は、互いに重複しない識別番号を有する。
【００２１】
図２の例では、識別番号は、ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３になっている。軌道変位計測装置１０として、例えば、ライカ社製のトータルステーション等がよく知られている。軌道変位計測装置１０は、図１に示すように、レール９０から所定の距離離れた位置に設置される。軌道計測用ターゲット（以下、ターゲットという。）３０は、レール９０の近傍に、所定の間隔毎に設けられる反射プリズム３１（図３を参照。）を備えたものであり、レール９０に取り付け具を介して取り付けられている。
【００２２】
言い換えると、ターゲット３０は、変位計測を行う対象区間の鉄道軌道に、この鉄道軌道が延在する方向に沿って、所定の間隔毎に設けられたものである。軌道変位計測装置１０は、レーザ光、近赤外光等の計測光（測距用光）をターゲット３０の反射プリズム３１に投射し、反射プリズム３１によって反射した反射光を受光することで距離を計測する機能と、そのときの方位である水平面内の角度、鉛直面内の角度を計測する機能を備えている。
【００２３】
例えば、軌道変位計測装置１０から反射プリズムまでの距離情報（測距情報データ）、そのときの方位データである水平面内、垂直面内の角度情報（測角情報データ）が出力され、演算装置２０で、反射プリズム３１の位置が３次元の位置情報として演算される。軌道変位計測装置１０は、前述したように、トータルステーションなどとしてよく知られているものであり、この実施の形態の説明では詳細な説明を省略する。図３に示すように、レール９０には、レール９０の下部を挟持する挟持部材３４，３５が、固定ボルト３６、ナット３７、固定部材３４ａ，３４ｂ、固定部材３５ａ，３５ｂで固定されている。
【００２４】
挟持部材３４と固定ボルト３６の頭部３６ａとの間には、ステー３８が挾み込まれており、挟持部材３４，３５が固定ボルト３６、ナット３７で固定されるとき、一緒に固定されている。ステー３８の上部には、上方向が開口している略Ｕ字状の第１取付部材３２がボルト３９の軸線の周り方向（図３及び図５のＡ方向）に回転可能に設けられ、変位計測装置１０との位置関係から回転方向（図３及び図５のＡ方向）の位置が調整され、回転位置が定まったときボルト３９、ナット４０で固定されている。
【００２５】
第１取付部材３２の内側には、第２取付部材３３が設けられている。第２取付部材３３は、前方向が開口している略Ｕ字状となっており、第１取付部材３２に対してボルト４１の軸線の周り方向（図３及び図５のＢ方向）に回転可能である。軌道変位計測装置１０との位置関係から回転方向（図３及び図５のＢ方向）の位置が調整され、回転位置が定まったとき、ボルト４１、ナット４２で、第１取付部材３２に対して第２取付部材３３が固定される。第２取付部材３３には、反射プリズム３１が固定されている（図４を参照。）。
【００２６】
言い換えると、反射プリズム３１の反射プリズム面３１ａ（図４を参照。）が軌道変位計測装置１０の方向を向くように第１取付部材３２、第２取付部材３３の回転方向の向きを調整し、ボルト３９、ナット４０、または、ボルト４１、ナット４２で固定するとよい。なお、ナット３７、ナット４０、ナット４２は、各々、ダブルナットとなっているが、これは鉄道車両走行時の振動等で緩みが生じないようにしているためである。変位表示装置６０は、ターゲット３０の近傍に設置される。一例としては、図４に図示したように、変位表示装置６０は、第２取付部材３３又は第１取付部材３２に固定される。
【００２７】
〔変位表示装置６０〕
図５は、変位表示装置６０をターゲット３０に固定した様子示す概念図である。図６は、変位表示装置６０の背面を図示している。変位表示装置６０は、ＬＥＤ６２、ディスプレイ６１、電池６８、制御回路基板６３、アンテナ６４、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５、電源スイッチ６７、設定用スイッチ６６等からなる。変位表示装置６０は、この例では、箱型をしている。
【００２８】
変位表示装置６０の上面には、この例では、ＬＥＤ６２が設置されている。ＬＥＤ６２は、レール９０の軌道変位、通信状態等をその度合いに応じて点灯して周囲に知らせるためのものである。ＬＥＤ６２は、複数の色彩を有することができる。ＬＥＤ６２は、この例では、緑、赤、黄のそれぞれ異なる色の光を発するものになっている。変位表示装置６０の背面は、数値や文字を表示するためのディスプレイ６１を有する。ディスプレイ６１は、現場での測定箇所がどの程度変位しているか、通信状態等を表示するためのものである。
【００２９】
つまり、ディスプレイ６１は、軌道変位等の情報を数字や文字で表示するためのものである。変位表示装置６０は、ディスプレイ６１を有しない一面で、ターゲット３０の第２取付部材３３に固定される。図５の例では、変位表示装置６０が、ディスプレイ６１の反対面で、第２取付部材３３に固定されている。変位表示装置６０と第２取付部材３３を固定するための手段は、接着剤、ボルトとナットによる機械的手段等の公知の任意の手段を用いることができる。
【００３０】
又は、変位表示装置６０は、第１取付部材３２に固定しても良い。そのための一方法は、変位表示装置６０には、Ｕ字形の取付部材を取り付け、この取付部材を第１取付部材３２にボルトとナットで固定する。この場合、第２取付部材３３が図３及び図５のＢの矢印の方向に回動して、第１取付部材３２の回動と関係なく調整できるように設置される。変位表示装置６０は、全体で防水性の筐体に格納されている。筐体の外観からは、ＬＥＤ６２とディスプレイ６１が見える。
【００３１】
電池６８、制御回路６３、アンテナ６４、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５、電源スイッチ６７、設定用スイッチ６６等は、筐体６９内に格納され、固定ネジ等の固定手段６９ａを外して、筐体６９の蓋を開けないと見えない構造になっている。電池６８は、変位表示装置６０の電源であり、ＬＥＤ６２、ディスプレイ６１、制御回路６３等に電源供給するものである。アンテナ６４は、制御回路６３に接続され、送信機７０との無線通信をするためのものである。
【００３２】
制御回路６３は、変位表示装置６０の全体を制御して、動作せるための回路である。この制御回路６３は、アナログ回路でも、ディジタル回路でも、又は、これらの混合回路でも良い。この制御回路６３は、この回路に限定されないが、ＬＥＤ６２を制御する回路、ディスプレイ６１を制御する回路、送信機７０との通信を制御する回路、送信機７０から受信したデータを格納する回路又はメモリ、電池６８の状態の確認や各構成デバイスへの電源を管理するための電源回路等からなる。
【００３３】
制御回路６３は、ディジタル回路の場合は、これらの回路に追加して、制御プログラムや初期値を格納するための不揮発性のメモリ、全体を制御するための中央処理装置、データを仲介するための経路であるバス、制御プログラムの動作中のデータを格納するためのメモリ等を有すると良い。制御回路６３は、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５、設定用スイッチ６６等の設定を受けて動作する。ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５は、ロータリー式のスイッチで、変位表示装置６０毎に固有の識別番号を設定するためのものである。
【００３４】
作業者がＩＤ設定用ロータリースイッチ６５のロータリーを手動で回転させて固有の識別番号に設定する。設定用スイッチ６６は、変位表示装置６０のスリープ時間を設定し、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５の設定を認識させるためのものである。設定用スイッチ６６を押しながら、電源スイッチ６７と入れる操作することで、装置の初期化処理等を行うことができる。電源スイッチ６７は、変位表示装置６０の電源を接続するためのものである。
【００３５】
具体的には、この電源スイッチ６７をＯＮにすると、電池６８が制御回路６３に接続され、変位表示装置６０が動作可能な状態になる。電源スイッチ６７をＯＦＦにすると、変位表示装置６０は動作不能な状態になる。作業者は、変位表示装置６０を設置するとき、筐体の蓋をあけて、ＩＤ設定用ロータリースイッチ６５と設定用スイッチ６６で、固有識別番号等を設定し、電源スイッチ６７をＯＮにする。それから、筐体６９の蓋を閉め、変位表示装置６０を、ターゲット３０に固定する。
【００３６】
電池６８は、変位表示装置６０に電源供給するものであれば、任意の一次電池又は二次電池が利用できる。例えば、市販の乾電池等が利用できる。ディスプレイ６１は、数値や文字等を表示できるものであれば、任意の表示器が利用できる。例えば、図６の例では、ディスプレイ６１は、７セグメントのＬＥＤディスプレイが３個からなっている。このような構成にすると、３個の文字、数字、記号等が表示可能である。このＬＥＤディスプレイは、電力の消費が少なくて、幅広く利用されているデバイスである。
【００３７】
ＬＥＤ６２は、任意の光源を利用できる。例えば、ＬＥＤが利用できる。変位表示装置６０と送信機７０との通信の状態を、ＬＥＤ６２又はディスプレイ６１に表示することができる。例えば、変位表示装置６０と送信機７０が通信しているとき、ＬＥＤ６２が全て又は一部が高速に点灯する。変位表示装置６０のメイン処理が実行されているときは、ＬＥＤ６２が全て又は一部が低速に点灯する。この低速に点灯では、変位表示装置６０の消費電力が少なく済む。
【００３８】
ＬＥＤ６２は、変位表示装置６０内の処理のエラーや、送信機７０との通信が失敗した時に、全て点灯して知らせることもできる。また、このように、通信中、メイン処理の実行、処理の実行エラー、通信失敗等は、１本バー、２本バー等の所定記号、数値や文字からなるエラーコード等でディスプレイ６１に表示することができる。例えば、識別番号を表示するとき、ディスプレイ６１には、「＿ｘ８」、「□７８」、「 ｜７８」等のように表示する。
【００３９】
変位表示装置６０は、ターゲット３０の標準大きさとの関係があり、基本的に、１０ｃｍ以内の大きさが好ましい。図５に例示した変位表示装置６０は、大きさが横６０ｍｍ、縦１００ｍｍ、奥行４０ｍｍである。変位表示装置６０は、防水性の筐体６９に入っており、屋外での仕様になっているので、基本的に屋外設置して利用される。アンテナ６４は、筐体６９の外に出ない仕様になっており、これにより、その損傷を防ぐことができる。
【００４０】
〔送信機７０〕
送信機７０は、基本的に、演算装置２０に接続されて利用される。送信機７０は、演算装置２０と接続するためのインターフェース、変位表示装置６０との通信のためのアンテナ、この通信を制御するための通信回路、変位表示装置６０からデータを格納するためのメモリ等からなる。送信機７０は、１台で複数台の変位表示装置６０を制御する。例えば、本実施の形態の例の、鉄道軌道変位計測装置１の場合は、５０台までの変位表示装置６０を制御することが好ましい。
【００４１】
しかし、鉄道軌道変位計測装置１が利用される現場の要求に合わせて、送信機７０は、数百台、数千台の変位表示装置６０を制御することもできる。演算装置２０と送信機７０は、無線又は有線で接続される。例えば、ケーブルで、演算装置２０と送信機７０が接続できる。演算装置２０と送信機７０の通信は、ＲＳ２３２Ｃ規格等を利用すると良い。送信機７０は、複数の変位表示装置６０と通信する。変位表示装置６０は、互いに重複しない識別番号を有する。図２の例では、識別番号は、ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３になっている。
【００４２】
送信機７０は、これらの変位表示装置６０と通信するとき、同じ周波数の電波を使う。送信機７０と変位表示装置６０の間の通信方式には、任意の方式を利用できる。例えば、送信機７０から変位表示装置６０へ送信されるデータは、事前に設定したフォーマットの通信パケットで送信される。このとき、変位表示装置６０は、送信機７０からの電波を受信、通信パケットのヘッダを確認して、自分自身の識別番号が入っているパケットのみを受信する。
【００４３】
〔現場での取り付け〕
軌道計測を行う所定の地点に、取付部材３２、３３等を介して反射プリズム３１を取り付ける。変位表示装置６０を第２取付部材３３に固定する。取付部材３２、取付部材３３等を調整させて、反射プリズム３１が、軌道変位計測装置１０の方向を向くように調整されている。軌道変位計測装置１０によって、反射プリズム３１、３１・・の位置を自動追尾させて各反射プリズム３１の位置を計測し、測距情報データ、測角情報データを順次出力し、演算装置２０で演算し、各反射プリズムの３次元方向の位置を求める。
【００４４】
なお、自動追尾は、例えば、一番、強い強度の位置に追尾するようになっているとよい。軌道変位計測装置１０は、所定の時間毎に、反射プリズム３１、３１、・・の位置を計測し、軌道位置の変化を計測し、演算装置２０でその計測結果を計算処理して、軌道変位を求め、この軌道変位を送信機７０で変位表示装置６０に送信する。変位表示装置６０は、送信機７０から送信された軌道変位を受信して、ＬＥＤ６２で点灯及び／又はディスプレイ６１で表示する。この点灯及び／又は表示を現場の作業者が見て、軌道変位を即座に把握することができる。
【００４５】
〔変位表示装置６０の動作フロー〕
図７のフローチャートには、変位表示装置６０の動作フローの一例を示している。変位表示装置６０は、工場出荷時は、電源はＯＦＦの状態になっている（ステップ１０）。変位表示装置６０は現場に設定され、電源が作業者の手動で電源スイッチ６７をＯＮにする（ステップ１１）。このとき、変位表示装置６０の固有識別番号も設定される。又は、送信機７０から遠隔操作で固有識別番号を付与し、設定することもできる。変位表示装置６０のディスプレイ６１には、変位表示装置６０の設定値が表示される（ステップ１２）。
【００４６】
変位表示装置６０が正常起動に失敗、又は初期化に失敗すると、エラーがディスプレイ６１に表示され、その電源をＯＦＦにする（ステップ１３、１４、及び１５）。作業が最初のステップ１０からやり直される。変位表示装置６０が正常に動作しているときは、送信機７０との通信を開始して、送信機７０から命令やデータを受信する（ステップ１５）。送信機７０から測定結果を示すデータを受信すると、その測定結果をディスプレイ６１で表示する（ステップ１７）。これと同時又はその代わり、測定結果を示すデータをＬＥＤ６２で点灯させる（ステップ１８）。
【００４７】
そして、所定時間の間に待機する（ステップ１９、２０）。そして、所定時間が経過、言い換えると、設定されたスリープ時間が経過すると、変位表示装置６０の電源を自動的にＯＦＦにする（ステップ２０、及び１５）。送信機７０から測定結果を示すデータを受信しない場合、所定時間待機しながら、送信機７０からデータ受信を試みる（ステップ２１、２２、１５、及び１６）。所定時間が経過、言い換えると、設定されたスリープ時間が経過すると、変位表示装置６０の電源を自動的にＯＦＦにする（ステップ２２、及び１５）。
【００４８】
変位表示装置６０の電源が自動的にＯＦＦになるとは、変位表示装置６０のＬＥＤ６２とディスプレイ６１への電源供給を止めて、休止状態に入ることである。このとき、変位表示装置６０の通信回路が最小限の電力で動作して、送信機７０からデータ受信を待機している。変位表示装置６０の電源が自動的にＯＦＦになったときは、送信機７０から命令して、変位表示装置６０をＯＮにすることができる。このときは、変位表示装置６０のＬＥＤ６２とディスプレイ６１へ電源が供給され、変位表示装置６０の状態や、送信機７０から送信されたデータがそれらに表示される。
【００４９】
図８のフローチャートは、変位表示装置６０が、送信機７０との通信の詳細を示すフロー図である。図７のフローチャートのステップ１５で示すように変位表示装置６０の通信処理が開始されると、変位表示装置６０は送信機７０からのステータスデータの受信待ち状態になる（ステップ５０、５１）。ステータスデータは、グループ識別番号、送信機７０の識別番号、変位表示装置６０の識別番号、バッテリ状態bit、変位表示装置６０の設定コマンド、測定結果などのデータからなる。送信機から送信される１つのパケットデータの中で、複数の変位表示装置６０向けのステータスデータを入れることも可能である。
【００５０】
ステータスデータを正常に受信できないでエラーが起こると、再度試みる（ステップ５１、５７）。これを所定回数、例えば５回、繰り返し、成功しない場合は、通信を終了する（ステップ５７、６０）。変位表示装置６０がステータスデータを正常に受信すると、変位表示装置６０のステータスを、このステータスデータ、特に変位表示装置６０の設定コマンド、で更新し、ディスプレイ６１に表示される表示データも更新する（ステップ５２、５３）。
【００５１】
そして、変位表示装置６０は、ステータスデータの中のバッテリ状態bitを確認する（ステップ５４）。バッテリ状態bitは、「０」又は「１」の値を持つ、値であり、送信機７０側が変位表示装置６０のバッテリ６８の状態を確認するために使われるものである。この例では、バッテリ状態bitが「０」の場合は、変位表示装置６０のバッテリ６８の状態が正常であることを示す。バッテリ状態bitが「１」の場合は、変位表示装置６０のバッテリ６８の状態が低下していることを示し、バッテリ６８を交換する必要があることを示す。
【００５２】
変位表示装置６０は、バッテリ６８の状態をチェックする（ステップ５５）。バッテリ状態bitの値が、バッテリ６８の状態と一致するか否かを確認し、一致するときは、通信を終了する（ステップ５６、６０）。例えば、バッテリ状態bitが「０」で、バッテリ６８の状態が良好の場合は、両方が一致している。同様に、バッテリ状態bitが「１」で、バッテリ６８の状態が低下している場合は、両方が一致している。これは、上位機器である送信機７０側は、変位表示装置６０の状態を正常に把握していることを示すものである。
【００５３】
バッテリ状態bitの値が、バッテリ６８の状態と一致しないときは、変位表示装置６０は、バッテリ６８の状態を、送信機７０へ送信する（ステップ５６、５８）。そして、変位表示装置６０は、ステータスデータの受信待ち状態になる（ステップ５１）。この動作は、基本的に、バッテリ状態bitの値がバッテリ６８の状態と一致するまで行われる。
【００５４】
ステップ５１で示すように、変位表示装置６０がステータスデータの受信待ち状態になったとき、送信機７０から応答がない、言い換えると、通信がない場合は、リトライフラグを確認し、再度通信することを示す「０」の場合は、通信を再度開始し、ステータスデータの受信待ち状態になる（ステップ５２、５９、及び５１）。リトライフラグが「０」ではない場合は、通信を終了する（ステップ５９、及び６０）。送信機７０は、演算装置２０に接続されている。
【００５５】
演算装置２０には、送信機７０を制御するための設定ソフトウェアが動作している。この設定ソフトウェアで、グループＩＤ、送信機７０と変位表示装置６０とする電波の周波数、送信機７０の識別番号、変位表示装置６０の式番号等を設定する。図９のフローチャートは、送信機７０と変位表示装置６０が通信可能な状況になるまでの設定の手順を示すものである。演算装置２０で設定ソフトウェアを実行させる（ステップ１００、１０１）。設定ソフトウェアは、演算装置２０に、軌道変位計測装置１０と送信機７０が接続されているかを確認し、初期化の処理を実行する（ステップ１０２）。
【００５６】
この初期化の実行で、送信機７０の設定が初期化され、デフォルト設定になる。作業者は、設定ソフトウェアで、グループの識別番号、送信機７０の識別番号、変位表示装置６０の識別番号、通信周波数の識別番号をそれぞれ入力して設定する（ステップ１０３〜１０６）。グループの識別番号は、同一現場で、複数の軌道変位計測装置１０が動作しているとき、それぞれを識別するためのものである。
【００５７】
これらの設定を、設定ソフトウェアから送信機７０へ送信され、従って、変位表示装置６０へ送信されて、送信機７０と変位表示装置６０の設定が行われる。この設定が終了すると、設定ソフトウェアは、運用状態になる（ステップ１０８）。この運用状態になると、軌道変位計測装置１０による計測と、それに同期して、送信機７０からそれぞれの変位表示装置へ、測定結果が送信され、自動で、計測が行われる状態になる。よって、送信機７０と変位表示装置６０が通信可能状態になる（ステップ１０９）。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態の説明を行ったが、本発明はこの実施の形態に限定されることはない。本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。この形態の説明では、作業者が手動操作で変位表示装置のＯＮ／ＯＦＦを行っているが、自動で行っても良い。例えば、測定中に、変位表示装置のあるターゲットを測定し終わったら、自動的に、変位表示装置へＯＮにする信号と軌道変位の結果信号を送信し、変位表示装置がＯＮになって、軌道変位を点灯して及び／又はディスプレイで、表示させると良い。この表示が所定期間経ったら自動的に変位表示装置がＯＦＦになると良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の変位表示装置は、トータルステーションを用いて軌道変位を計測する現場、自動沈下計測の現場、ＧＰＳによる変位計測現場、堤体変位計測現場、構造物の３次元変位計測現場、トンネル内空変位計測現場、橋梁の変位計測現場等の特定軌道が設計通りであるか、あるいは、その高低差等が所定の許容範囲内に入っているかを監視する分野に利用すると良い。
【符号の説明】
【００６０】
１…鉄道軌道変位計測装置
１０…軌道変位計測装置
２０…演算装置
３０…軌道計測用ターゲット
３２…第１取付部材
３３…第２取付部材
３８…ステー
６０…変位表示装置
６１…ディスプレイ
６２…ＬＥＤ
６３…制御回路
６４…アンテナ
６７…電源スイッチ
６８…電池
７０…送信機
９０…レール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位計測を行う対象物に、この対象物が位置する方向に沿って、所定の位置に配置された複数の計測用ターゲットと、
前記対象物の外部近傍に設置され、この計測用ターゲットに計測光を投射するとともにこの計測用ターゲットから反射した反射光を受光することで、前記計測用ターゲットの位置を計測する変位計測装置とを備えた変位計測システムにおいて、
前記計測用ターゲットに固定、又は前記計測用ターゲットの近傍に設置され、
前記変位計測装置に接続された送信手段から送信されてきた、前記変位計測装置の前記計測の結果である前記対象物の変位を、受信する受信手段と、
前記対象物の変位を光源によって点灯、及び／又は前記変位を数字若しくは記号により表示するための表示手段と
を有することを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記表示手段は、前記無線通信又は手動で、稼動・停止する制御手段を有する
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記光源は、ＬＥＤである
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項４】
請求項３に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記ＬＥＤは、複数の色彩を有するものである
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項５】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記変位表示装置は、前記表示手段及び前記受信手段を駆動するため電源である電池を内蔵している
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項６】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記変位表示装置は、前記受信手段及び前記表示手段を収納するための防水の筐体を有する
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項７】
請求項６に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記無線通信のためのアンテナは、前記筐体内に収納されている
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項８】
請求項１乃至７の中から選択される１項に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムが、鉄道のレールの変位を計測するための軌道計測用である
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項１】
変位計測を行う対象物に、この対象物が位置する方向に沿って、所定の位置に配置された複数の計測用ターゲットと、
前記対象物の外部近傍に設置され、この計測用ターゲットに計測光を投射するとともにこの計測用ターゲットから反射した反射光を受光することで、前記計測用ターゲットの位置を計測する変位計測装置とを備えた変位計測システムにおいて、
前記計測用ターゲットに固定、又は前記計測用ターゲットの近傍に設置され、
前記変位計測装置に接続された送信手段から送信されてきた、前記変位計測装置の前記計測の結果である前記対象物の変位を、受信する受信手段と、
前記対象物の変位を光源によって点灯、及び／又は前記変位を数字若しくは記号により表示するための表示手段と
を有することを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記表示手段は、前記無線通信又は手動で、稼動・停止する制御手段を有する
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記光源は、ＬＥＤである
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項４】
請求項３に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記ＬＥＤは、複数の色彩を有するものである
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項５】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記変位表示装置は、前記表示手段及び前記受信手段を駆動するため電源である電池を内蔵している
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項６】
請求項１に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記変位表示装置は、前記受信手段及び前記表示手段を収納するための防水の筐体を有する
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項７】
請求項６に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムにおいて、
前記無線通信のためのアンテナは、前記筐体内に収納されている
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【請求項８】
請求項１乃至７の中から選択される１項に記載された変位表示装置を備えた変位計測システムが、鉄道のレールの変位を計測するための軌道計測用である
ことを特徴とする変位表示装置を備えた変位計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０２４９８（Ｐ２０１２−１０２４９８Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０５９４（Ｐ２０１０−２５０５９４）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（５０３２９５４４８）計測ネットサービス株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（５０３２９５４４８）計測ネットサービス株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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