(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄道車両のパンタグラフの舟体の動きを精度良く検出する検出装置及び方法を提供する。【解決手段】集電システム１０において、検出装置５０は、パンタグラフ４０の舟体１１０に向けて電波１４０を送信する送信部と、電波の舟体からの反射波１５０を受信する受信部と、受信部が受信した反射波を用いて、舟体の動きを検出する検出部１３０とを備える。舟体の動きを検出する方法は、パンタグラフの舟体に向けて電波を送信する段階と、電波の舟体からの反射波を受信する段階と、受信した反射波を用いて、舟体の動きを検出する段階とを備える。【選択図】図１
2020080595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフの舟体に向けて電波を送信する送信部と、
前記電波の前記舟体からの反射波を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記反射波を用いて、前記舟体の動きを検出する検出部と
を備える装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記パンタグラフの前記舟体に向けてマイクロ波を送信する
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記送信部が送信した前記電波の前記舟体からの前記反射波をそれぞれ受信する複数の前記受信部を備える
請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
互いに異なる周波数の前記電波を送信する複数の前記送信部を備える
請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
複数の前記送信部は、前記パンタグラフが配置された異なる複数の車両にそれぞれ配置される
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
複数の前記送信部は、前記舟体の長さ方向の異なる箇所に向けて前記電波を送信する
請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記送信部が送信する前記電波の周波数を切り替える切替部を備える
請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記送信部は、水平面に対して０度より大きく９０度未満の角度で、前記パンタグラフの前記舟体に向けて前記電波を送信する
請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記検出部は、前記送信部が送信した前記電波の周波数と、前記受信部が受信した前記反射波の周波数との間の差に基づいて、前記舟体の動きを検出する
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記検出部は、
前記送信部が送信した前記電波の周波数と、前記受信部が受信した前記反射波の周波数との間の差を算出する周波数差算出部と、
前記周波数差算出部が算出した前記差に基づいて、前記舟体の速度を算出する速度算出部と、
前記速度算出部が算出した前記舟体の前記速度に基づいて、前記舟体の加速度を算出する加速度算出部と、
前記速度算出部が算出した前記舟体の前記速度に基づいて、前記舟体の変位を算出する変位算出部とを有する
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出部の検出結果を表示する表示部を備える
請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
パンタグラフの舟体に向けて電波を送信する段階と、
前記電波の前記舟体からの反射波を受信する段階と、
受信した前記反射波を用いて、前記舟体の動きを検出する段階と
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の集電システムにおいて、鉄道車両の走行中に、架線およびパンタグラフの状態を監視する。この監視方法として、架線の加速度を接触式で計測することにより、摺り板の段付摩耗を検知する方法や（特許文献１参照）、パンタグラフの舟体に加わる歪みや加速度を接触式で計測することにより、架線とパンタグラフの舟体の間で相互に作用する接触力を連続的に計測する方法がある（特許文献２参照）。
【０００３】
また、非接触の監視方法として、鉄道車両の屋根上に設置したラインセンサカメラでパンタグラフの上下挙動を撮像し、撮像画像を処理して、パンタグラフの舟体の鉛直加速度を計測する方法がある（特許文献３および４参照）。
特許文献１  特開２０１１−１０９７４３号公報
特許文献２  特開平１１−１３６８０４号公報
特許文献３  特開２００６−２５０７７４号公報
特許文献４  特開２０１０−７１７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接触式センサで監視する方法は、計測用のセンサを舟体内部へ配置するため、センサに電源を供給する必要がある。しかし、パンタグラフに印加される電圧が例えば２５ｋＶの特別高圧となるため、グランド側である車内から安全に電源を供給することが難しいという問題があった。また、センサにバッテリで電源供給する場合、頻繁にバッテリ交換が必要であった。
【０００５】
また、撮像による監視方法は、監視の精度が光環境に依存するという問題、および画像処理時間より高いサンプリング周波数での監視が困難であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、パンタグラフの舟体に向けて電波を送信する送信部と、電波の舟体からの反射波を受信する受信部と、受信部が受信した反射波を用いて、舟体の動きを検出する検出部とを備える装置を提供する。
【０００７】
本発明の第２の態様においては、パンタグラフの舟体に向けて電波を送信する段階と、電波の舟体からの反射波を受信する段階と、受信した反射波を用いて、舟体の動きを検出する段階とを備える方法を提供する。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の集電システム１０の第１の構成例を示す。
【図２】本実施形態の検出装置５０のより詳細な構成を示す。
【図３】本実施形態の検出装置５０により舟体１１０の動きを検出するフローを示す。
【図４】本実施形態の集電システム１０の第２の構成例を示す。
【図５】本実施形態の集電システム１０の第３の構成例を示す。
【図６】本実施形態の集電システム１０の第４の構成例を示す。
【図７】本実施形態の複数の態様が全体的または部分的に具現化されうるコンピュータ１９００の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
図１は、本実施形態の集電システム１０の第１の構成例を示す。集電システム１０は、走行中の鉄道車両２０に、架線３０からパンタグラフ４０を介して電力を取り込む。集電システム１０は、鉄道車両２０の走行中に、パンタグラフ４０の舟体１１０の動きを検出して、架線３０またはパンタグラフ４０の状態を監視してよい。集電システム１０は、鉄道車両２０と、架線３０と、パンタグラフ４０と、検出装置５０とを備える。
【００１２】
鉄道車両２０は、線路等の軌道上を電力によりモータを駆動させて走行するものであってよい。架線３０は、鉄道車両２０が走行する空間の上部に張り渡され、鉄道車両２０に電力を供給するための電線であってよい。架線３０は、例えば、支持された部分の間で上下にたわみ、また、支持された部分で左右に屈曲するように張り渡されうる。
【００１３】
パンタグラフ４０は、絶縁ガイシ４５を介して鉄道車両２０の屋根上に設置され、架線３０からの電力を集電して鉄道車両２０に供給するものであってよい。パンタグラフ４０は、枠組１００と、舟体１１０とを有する。枠組１００は、舟体１１０を架線３０に接触させる。舟体１１０は、枠組１００の上端で支持され、架線３０に接触して集電する。舟体１１０は、枠組１００に付けられたばね等を用いて架線３０に押しつけられるように力が加えられ、鉄道車両２０の走行中に舟体１１０と架線３０との接触が維持される。
【００１４】
検出装置５０は、一例として、ドップラーセンサを有する。検出装置５０は、電波１４０を用いてパンタグラフ４０の舟体１１０の動きを検出する。検出装置５０は、アンテナ１２０と、検出部１３０とを備える。
【００１５】
アンテナ１２０は、パンタグラフ４０の舟体１１０に向けて電波１４０を送信し、電波１４０の舟体１１０からの反射波１５０を受信する。検出部１３０は、アンテナ１２０が受信した反射波１５０を用いて、舟体１１０の動きを検出する。アンテナ１２０は、風または雪等からアンテナ１２０を保護するためのカバーにより覆われてよい。ここで、電波１４０は、周波数３００ＧＨｚ以下の電磁波であってよい。
【００１６】
図２は、本実施形態の検出装置５０のより詳細な構成を示す。検出装置５０は、アンテナ１２０と、入出力制御部２００と、検出部１３０と、表示部２１０とを備える。
【００１７】
アンテナ１２０は、舟体１１０の動きを検出するための電波１４０を送信し、舟体１１０からの反射波１５０を受信する。アンテナ１２０は、例えば、舟体１１０の真下で鉄道車両２０の屋根上に、パンタグラフ４０の舟体１１０に向けて固定される。アンテナ１２０は、電波１４０を出力するアンテナ面の法線方向（アンテナ１２０の電波１４０の指向方向）が、例えば舟体１１０の底部に向くように設置されてよい。アンテナ１２０は、例えばマイクロ波１４０を舟体１１０に向けて送信してよい。アンテナ１２０は、反射波１５０を受信して入出力制御部２００に出力する。
【００１８】
入出力制御部２００は、アンテナ１２０に有線で接続される。入出力制御部２００は、電波１４０の送信および反射波１５０の受信を制御する。入出力制御部２００は、送信部２２０と、受信部２２２と、切替部２２４とを有する。
【００１９】
送信部２２０は、予め定められた周波数の電波１４０を生成してアンテナ１２０に出力し、舟体１１０に向けて送信させてよい。受信部２２２は、アンテナ１２０が受信した反射波１５０を受け取り、例えば反射波１５０を増幅して、検出部１３０に出力してよい。本実施形態では、アンテナ１２０は電波１４０の送信および反射波１５０の受信の両方に用いられ、アンテナ１２０および送信部２２０は、送信部として機能し、アンテナ１２０および受信部２２２は、受信部として機能する。
【００２０】
切替部２２４は、アンテナ１２０が送信する電波１４０の周波数を切り替える。切替部２２４は、送信部２２０を制御して、ユーザ等により予め設定された複数の周波数の値のうち、いずれか１つの周波数の値となるように、電波１４０の周波数を切り替えてよい。また、切替部２２４は、送信部２２０を制御して、電波１４０の周波数を段階的に増減するように切り替えてよい。
【００２１】
検出部１３０は、入出力制御部２００に接続される。検出部１３０は、送信した電波１４０の周波数と、入出力制御部２００から受け取った反射波１５０の周波数との間の差に基づいて、舟体１１０の動きを検出してよい。一例として、検出部１３０は、ドップラー効果を利用した検出を行ってよい。検出部１３０は、舟体１１０の速度、加速度、および変位の少なくとも１つを検出する。検出部１３０は、周波数差算出部２３０と、速度算出部２４０と、加速度算出部２５０と、変位算出部２６０とを有する。
【００２２】
周波数差算出部２３０は、アンテナ１２０が送信した電波１４０の周波数と、アンテナ１２０が受信した反射波１５０の周波数との間の差を算出する。周波数差算出部２３０は、送信した電波１４０の信号と、反射波１５０の信号とをミキサにより合波して、合成波の周波数を計測することにより、周波数の差を算出してよい。周波数差算出部２３０は、受信部２２２から反射波１５０を受け取り、反射波１５０の周波数を検出してもよい。
【００２３】
速度算出部２４０は、周波数差算出部２３０に接続され、周波数差算出部２３０が算出した周波数の差に基づいて、舟体１１０の速度を算出する。速度算出部２４０は、周波数差算出部２３０から周波数の差を受け取り、例えば架線３０の長さ方向に対して鉛直方向の舟体１１０の速度を算出する。
【００２４】
加速度算出部２５０は、速度算出部２４０に接続され、速度算出部２４０が算出した舟体１１０の速度に基づいて、舟体１１０の加速度を算出する。加速度算出部２５０は、速度算出部２４０から舟体１１０の速度を受け取り、例えば、架線３０の長さ方向に対して鉛直方向の舟体１１０の加速度を算出する。
【００２５】
変位算出部２６０は、速度算出部２４０に接続され、速度算出部２４０が算出した舟体１１０の速度に基づいて、舟体１１０の変位を算出する。変位算出部２６０は、速度算出部２４０から速度を受け取り、例えば、架線３０の長さ方向に対して鉛直方向の舟体１１０の相対変位を算出する。ここで、相対変位は、鉄道車両２０が走行していない状態での舟体１１０の静止位置を基準として、鉄道車両２０の走行中の舟体１１０の上下の変位量であってよい。
【００２６】
表示部２１０は、加速度算出部２５０および変位算出部２６０に接続され、検出部１３０の検出結果を表示する。表示部２１０は、検出部１３０が検出した周波数の差、舟体１１０の速度、舟体１１０の加速度、および舟体１１０の変位のうちの少なくとも１つの経時的変化を表示してよい。
【００２７】
図３は、本実施形態の検出装置５０により舟体１１０の動きを検出するフローを示す。本実施形態の検出装置５０は、鉄道車両２０の走行中に舟体１１０の動きを検出する。
【００２８】
Ｓ３００において、アンテナ１２０は、パンタグラフ４０の舟体１１０に向けて、例えば３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の周波数、好ましくは１０ＧＨｚ以上２４ＧＨｚ以下の周波数を有するマイクロ波１４０を送信する。
【００２９】
マイクロ波１４０は、周波数が高いほど指向性が高くなり、検出の分解能が高くなる。例えば、検出装置５０は、動き検出前または検出中に、切替部２２４によりマイクロ波１４０の周波数を上昇させながら反射波１５０を受信してよい。これにより切替部２２４は、反射波１５０を受信可能な範囲で最も高い周波数に、マイクロ波１４０の周波数を設定してよい。また、切替部２２４は、動き検出中に、受信部２２２で舟体１１０からの反射波１５０が検出できない場合に、マイクロ波１４０の周波数を下げて指向性を低くしてよい。
【００３０】
Ｓ３１０において、アンテナ１２０は、舟体１１０からの反射波１５０を受信する。検出装置５０は、マイクロ波１４０の送信開始と同時に反射波１５０の検出動作を開始してよい。アンテナ１２０は、受信した反射波１５０を受信部２２２を介して検出部１３０に出力する。
【００３１】
Ｓ３２０において、周波数差算出部２３０は、入出力制御部２００から反射波１５０と送信したマイクロ波１４０とを受け取り、（数１）式に示すように、マイクロ波１４０の周波数ｆ０と反射波１５０の周波数ｆ１との間の差ｆｄを算出する。
（数１）
ｆｄ＝ｆ１−ｆ０
【００３２】
Ｓ３３０において、速度算出部２４０は、周波数差算出部２３０から周波数の差ｆｄを受け取る。速度算出部２４０は、（数２）式を用いて、周波数の差ｆｄから舟体１１０の速度Ｖ（ｍ／ｓ）を算出する。ここで、（数２）式において「ｃ」は、光速（３×１０８ｍ／ｓ）を表す。
（数２）
Ｖ＝ｃ×ｆｄ／（２×ｆ０）
【００３３】
Ｓ３４０において、加速度算出部２５０は、速度算出部２４０から舟体１１０の速度Ｖを受け取る。加速度算出部２５０は、（数３）式を用いて、速度算出部２４０が連続で算出した時刻ｔ１での速度Ｖ１および時刻ｔ２での速度Ｖ２から、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間の舟体１１０の加速度ａを算出する。ここで、（数３）式において「ｆｓ」は、速度Ｖを測定するサンプリング周波数を表す。サンプリング周波数は、ユーザ等により予め設定されてよい。
（数３）
ａ＝（Ｖ２−Ｖ１）×ｆｓ
【００３４】
Ｓ３５０において、変位算出部２６０は、速度算出部２４０が連続で算出した時刻ｔ１での速度Ｖ１および時刻ｔ２での速度Ｖ２を受け取り、（数４）式を用いて、時刻ｔ１からｔ２時刻までの期間の舟体１１０の変位ｓ（ｍ）を算出する。
（数４）
ｓ＝０．５×（Ｖ１＋Ｖ２）／ｆｓ
【００３５】
なお、変位算出部２６０は、加速度算出部２５０が算出した加速度ａを受け取り、当該加速度ａから変位ｓを算出してもよい。
【００３６】
ここで、サンプリング周波数ｆｓは、（数３）式および（数４）式を成立させるのに十分高いことが望ましい。一例として、鉄道車両２０である新幹線の走行速度が３００ｋｍ／ｈとして、架線３０の長さ方向に５ｃｍ単位で舟体１１０の動き検出を行う場合、必要な最小サンプリング周波数は、１６６６．７Ｈｚ（＝３００×１０００×１００／３６００／５）である。従って、標本化定理より、サンプリング周波数ｆｓは、ｆｓ≧３３３３．３（１６６６．７×２）Ｈｚに設定されることが望ましい。
【００３７】
検出部１３０は、鉄道車両２０の走行中に、連続的に算出した舟体１１０の速度Ｖ、加速度ａ、および変位ｓの少なくとも１つを表示部２１０に出力する。検出部１３０は、鉄道車両２０の走行終了時または検出装置５０の電源オフ時等に、検出を終了してよい。
【００３８】
本実施形態の検出装置５０は、マイクロ波１４０を用いて非接触で舟体１１０の動き検出を安全に実行でき、表示部２１０を介してユーザは舟体１１０の動きから（例えば、検出した舟体１１０の速度、加速度、および変位の少なくとも１つが安全閾値を超えた等から）、架線３０の異常等を監視することができる。また、検出装置５０は、マイクロ波等の電波１４０を用いるため、照度環境、天気、および雪等の障害物によらず、精度良く舟体１１０の動きを検出できる。
【００３９】
図４は、本実施形態の集電システム１０の第２の構成例を示す。第２の構成例の集電システム１０は、第１の構成例と同様の構成を有し、ただしアンテナ１２０の配置が異なる。第１の構成例と同様の構成については説明を省略する。
【００４０】
アンテナ１２０は、パンタグラフ４０の舟体１１０の直下の領域以外の位置に配置される。アンテナ１２０は、水平面に対して斜めに角度Θで、舟体１１０に向けて電波１４０を送信する。アンテナ１２０は、電波１４０を出力するアンテナ面の法線方向が鉄道車両２０の屋根に対して角度Θとなるように配置されてよい。角度Θは、例えば０度より大きく９０度未満の角度であってよく、好ましくは、６０度以上９０度未満の角度である。角度Θが６０度以上９０度未満の角度であれば、検出装置５０における、舟体１１０の鉛直方向の速度の検知感度がより良好である。
【００４１】
検出部１３０は、アンテナ１２０が受信した反射波１５０を受け取り、架線３０の長さ方向に対して鉛直方向の舟体１１０の動きを検出してよい。一例として、速度算出部２４０が、架線３０の長さ方向に対して鉛直方向の舟体１１０の速度を算出する方法を説明する。
【００４２】
周波数差算出部２３０は、Ｓ３２０と同様に、周波数の差ｆｄを算出する。速度算出部２４０は、Ｓ３３０と同様に、周波数の差ｆｄから舟体１１０の速度Ｖ（ｍ／ｓ）を算出する。当該算出された速度Ｖは、架線３０の長さ方向に対して角度Θの速度であるため、速度算出部２４０は、鉛直方向の速度Ｖｙを（数５）式により算出する。
（数５）
Ｖｙ＝Ｖ／ｓｉｎΘ＝ｃ×ｆｄ／（２×ｆ０×ｓｉｎΘ）
【００４３】
加速度算出部２５０および変位算出部２６０は、速度算出部２４０が算出したＶｙを用いて、Ｓ３４０およびＳ３５０と同様に鉛直方向の加速度ａおよび変位ｓを算出することができる。また、加速度算出部２５０または変位算出部２６０は、（数５）式で算出した鉛直方向の速度Ｖｙを用いて、架線３０の長さ方向に対して鉛直方向の加速度ａまたは変位ｓを算出してもよい。
【００４４】
本実施形態により、舟体１１０の直下にパンタグラフ４０またはカバー等が設置される場合に、アンテナ１２０を舟体１１０の直下以外の領域に設置でき、装置の設計の自由度が高くなる。さらに、本実施形態の角度範囲であれば、反射波１５０を良好に受信することができる。
【００４５】
図５は、本実施形態の集電システム１０の第３の構成例を示す。図５は、図１および４とは異なり、舟体１１０の長さ方向に対して鉛直方向（例えば、鉄道車両２０の進行方向）からみた図である。第３の構成例の集電システム１０は、第１の構成例と同様の構成を有し、ただしアンテナ１２０の数が異なる。第１の構成例と同様の構成については説明を省略する。
【００４６】
複数のアンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、１または複数の入出力制御部２００および検出部１３０に接続されてよい。複数のアンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、それぞれ第１の構成例におけるアンテナ１２０と同様に機能してよい。複数のアンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、舟体１１０の長さ方向の異なる箇所に向けて電波１４０を送信し、各アンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが送信した電波１４０の舟体１１０からの反射波１５０をそれぞれ受信する。一例として、１＋２ｎ（ｎ≧１）個のアンテナ１２０は、舟体１１０の長さ方向に、中心位置と、中心位置から両側に一定距離ｎ×ａ離れた２ｎ箇所の位置とに向けて電波１４０を送信してよい。また、他の例として、２ｎ（ｎ≧１）個のアンテナ１２０は、舟体１１０の長さ方向に、中心位置から両側に一定距離ｎ×ａ離れた２ｎ箇所の位置に向けて電波１４０を送信してよい。
【００４７】
複数のアンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、互いに異なる周波数の電波１４０を送信してよい。切替部２２４は、複数のアンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのそれぞれについて、送信する電波１４０の周波数が互いに異なるように設定してよい。複数のアンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが互いに異なる周波数の電波１４０を送信することで、異なる位置からの反射波１５０同士の混線を低減することができる。
【００４８】
検出部１３０は、複数のアンテナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃからの反射波１５０をそれぞれ受信して、第１の構成例と同様に、舟体１１０の長さ方向の異なる箇所の動きをそれぞれ検出してよい。
【００４９】
本実施形態により、舟体１１０の複数箇所の検出結果から、架線３０の上下および左右の動きを検出することができ、架線３０の異常等をより確実に検出することができる。
【００５０】
図６は、本実施形態の集電システム１０の第４の構成例を示す。第４の構成例の集電システム１０は、第１の構成例と同様の構成を有し、ただし複数のアンテナ１２０ｄ、１２０ｅが、連結された複数の鉄道車両２０のうち、パンタグラフ４０が配置された異なる複数の鉄道車両２０ｄ、２０ｅにそれぞれ設置される点で異なる。第４の構成例の集電システム１０の各アンテナ１２０ｄ、１２０ｅは、第１〜第３の構成例の少なくとも１つと同様に、鉄道車両２０ｄ、２０ｅの屋根上に設置され、動作する。
【００５１】
複数のアンテナ１２０ｄ、１２０ｅは、１または複数の入出力制御部２００および検出部１３０に接続されてよい。複数のアンテナ１２０ｄ、１２０ｅは、互いに異なる周波数の電波１４０ｄ、１４０ｅを送信してよい。切替部２２４は、複数のアンテナ１２０ｄ、１２０ｅのそれぞれについて、電波１４０ｄ、１４０ｅの周波数が互いに異なるように設定してよい。一例として、切替部２２４は、鉄道車両２０ｄ、２０ｅの走行方向で前の鉄道車両２０ｄに設置するアンテナ１２０ｄはより高い周波数の電波１４０ｄを送信するように、後ろの鉄道車両２０ｅに設置するアンテナ１２０ｅはより低い周波数の電波１４０ｅを送信するように設定してよい。
【００５２】
本実施形態により、前の鉄道車両２０ｄに設置されたアンテナ１２０ｄで、より高い周波数の電波１４０ｄを送信することで、反射波１５０ｄで高い分解能で精度よく舟体１１０ｄの動きを検出できる。また、前のアンテナ１２０ｄで舟体１１０ｄの動きが検出できない場合に、後ろの鉄道車両２０ｅに設置されたアンテナ１２０ｅが、より低い周波数で指向性がより低い電波１４０ｅを送信することで、反射波１５０ｅから舟体１１０ｅの動きを確実に検出することができる。従って、架線３０の状態を確実に監視することができる。
【００５３】
なお、第３および第４構成例の集電システム１０は、複数のアンテナ１２０にそれぞれ接続された複数の送信部２２０および複数の受信部２２２を備えてよい。また、第３および第４構成例における複数のアンテナ１２０は、互いに同一の周波数の電波１４０を送信してもよい。また、第３および第４構成例における複数のアンテナ１２０は、第２構成例のアンテナ１２０と同様に斜めに電波１４０を送信してもよい。
【００５４】
また、複数の異なるアンテナ１２０が、送信部２２０と受信部２２２とに個別に接続されてよい。一例として第３構成例の集電システム１０は、中央位置に配置し、送信部２２０に接続された１つの送信用アンテナ１２０ａと、両側に配置し、２つの受信部２２２にそれぞれ接続された２つの受信用アンテナ１２０ｂ、１２０ｃとを備えてよい。
【００５５】
図７は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１９００の例を示す。コンピュータ１９００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１９００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ１９００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１９００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２０００によって実行されてよい。
【００５６】
本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＤＶＤドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部を備える。
【００５７】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【００５８】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、有線又は無線によりネットワークを介して他の装置と通信する。また、通信インターフェイスは、通信を行うハードウェアとして機能する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤドライブ２０６０は、ＤＶＤ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
【００５９】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フラッシュメモリ・ドライブ２０５０は、フラッシュメモリ２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続するとともに、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。
【００６０】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フラッシュメモリ２０９０、ＤＶＤ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１９００に読み取られ、ソフトウェアと、上記様々なタイプのハードウェア資源との間の協働をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１９００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【００６１】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フラッシュメモリ２０９０、又はＤＶＤ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【００６２】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０（ＤＶＤ２０９５）、フラッシュメモリ・ドライブ２０５０（フラッシュメモリ２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０及び外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。
【００６３】
本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。
【００６４】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすか否かを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
【００６５】
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
【００６６】
また、実施形態の説明において複数の要素が列挙された場合には、列挙された要素以外の要素を用いてもよい。例えば、「Ｘは、Ａ、Ｂ及びＣを用いてＹを実行する」と記載される場合、Ｘは、Ａ、Ｂ及びＣに加え、Ｄを用いてＹを実行してもよい。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６９】
１０  集電システム
２０  鉄道車両
３０  架線
４０  パンタグラフ
４５  絶縁ガイシ
５０  検出装置
１００  枠組
１１０  舟体
１２０  アンテナ
１３０  検出部
１４０  電波
１５０  反射波
２００  入出力制御部
２１０  表示部
２２０  送信部
２２２  受信部
２２４  切替部
２３０  周波数差算出部
２４０  速度算出部
２５０  加速度算出部
２６０  変位算出部
１９００  コンピュータ
２０００  ＣＰＵ
２０１０  ＲＯＭ
２０２０  ＲＡＭ
２０３０  通信インターフェイス
２０４０  ハードディスクドライブ
２０５０  フラッシュメモリ・ドライブ
２０６０  ＤＶＤドライブ
２０７０  入出力チップ
２０７５  グラフィック・コントローラ
２０８０  表示装置
２０８２  ホスト・コントローラ
２０８４  入出力コントローラ
２０９０  フラッシュメモリ
２０９５  ＤＶＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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