老朽化した何千マイルもの鉄道線路は定期的に点検する必要があり、鉄道検査官はかつてないほど忙しくなっています。しかし1日に視覚的に検査できる線路には限りがあり、微細なひび割れや金属疲労、寸法や位置の変化といった小さな欠陥は見逃されがちです。

それでも、これらの欠陥が引き起こす可能性のあるダメージは非常に大きいです。毎年世界中で何千件もの列車の脱線事故が発生していますが、脱線事故による財産やインフラに与える影響やサービスの中断は、数十年にわたって続くこともあります。

より良い解決策の必要性が高まる中で、鉄道検査官たちは3Dスキャニングに目を向けました。彼らは3DスキャナーArtec LeoとArtec Studio、およびGeomagic ControlX 3D検査ソフトウェアの組み合わせが最適であると考えました。

どのように機能するのか？

多くの国では政府の規制により、鉄道会社の全線路区間を四半期ごとまたは月ごとに実地で点検することが求められています。

企業ではレールのひび割れやその他の異常、欠陥を検出するために、自動化された高速超音波検査ソリューションを導入しています。問題のある区間が発見された場合、鉄道検査官がその場所に派遣され、詳細な視覚検査を行います。

しかし検査官が1回のシフト中に訪れ、確実に点検できる線路には限りがあります。また視覚的な検査は文書化の観点からも課題があり、どのレール部品や区間を点検するかを検査官が判断する必要があります。

3Dスキャニングが登場

時間が限られている中で、3Dスキャナーと3D検査ソフトウェアの組み合わせは非常に有用です。

鉄道検査の専門家からの需要の高まりを受け、3Dスキャニングおよび測定ソリューションを提供するGoMeasure3Dは、実際に3Dスキャニングを試してみました。彼らはArtec 3DのArtec LeoをGeomagic ControlXと組み合わせて使用し、鉄道のレールトラックの表面ジオメトリの記録と処理を行いました。

鉄道検査官はArtec Leoを使用することで、レール、枕木、バラストを含む鉄道トラックの全区間をデジタルでキャプチャし、記録することができます。スキャンはサブミリメートル精度のカラー3Dで行われるため、微細な表面の欠陥や不規則性も明らかになります。

Artec Leoはワイヤレスでポータブルなスキャナーで、自己完結型のバッテリーパックとタッチスクリーンディスプレイを備えており、検査官は数秒でレールの区間をキャプチャすることができます。スキャンしたデータは参照用のCADモデルと比較することで、レールやその他の部品が許容範囲内に収まっているかどうかを確認できます。

ControlXではワンクリックで1回または最大数十回分のスキャンに対する検査報告書を生成することができます。その後、同僚や経営陣、保険会社と簡単に共有することができます。

変位監視

Geomagic ControlXとArtec Leoを組み合わせることで、鉄道検査官は航空機メーカーが翼や胴体の長期的な構造性能をテストするために行っている「変位監視」と同様の分析を簡単に実施できます。このような分析により許容範囲を超えているか、または超えそうな場合だけでなく、原因が他の場所にあるかどうかも確認することができます。

例えば鉄道の軌道の幅（ゲージ）が数ヶ月の間に許容範囲を超えている場合、軌道の下にあるバラストの深さや排水が不十分であることが原因である可能性が高いです。

鉄道事故の再構築を支援する方法

予期せぬ脱線やその他の鉄道事故が発生した場合、鉄道の専門家や調査員は3Dスキャニングに頼ることができます。壊れたレールは数分でキャプチャすることができます。
スキャンされたレールの3Dモデルは脱線や衝撃点、圧縮変形を文書化し、分析するために使用されます。これにより、事故の各段階を再構築するために必要な貴重な洞察が得られます。

鉄道部品のリバースエンジニアリング

またスキャンデータは部品や機械のリバースモデリングにも活用することができます。

多くの部品は組み立てラインを離れてから数十年の間に製造が終了しています。重要なギアやバルブ、ギアボックスのような複雑な組立部品が故障し市場で手に入らなくなった場合、一番の解決策は、機械全体を交換することです。
しかしスキャンとリバースエンジニアリングを行うことで、これらのオブジェクトを数分でデジタルキャプチャしてCADで再作成し、その後CNCフライス盤、3Dプリンティング、鋳造などで実際の部品として再生することができます。