(57)【要約】【課題】トロリ線の種類や走行位置によらず、一様にトロリ線を撮影することができる架線検測装置を提供する。【解決手段】検測車両１の屋根上に設置されたカメラ２と、同じく検測車両１の屋根上に設置された照明装置３と、検測車両１の内部に設置された車載コンピュータ６とを備え、車載コンピュータ６により検測車両１の周囲の明るさに応じてカメラ２のシャッター速度又は照明装置３の照度、またはその両方を制御するようにした。【選択図】図１
2010197058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上に設置された撮像手段と、
同じく前記車両の屋根上に設置された照明手段と、
前記車両の内部に設置された車載処理手段とを備え、
前記車載処理手段が、前記車両の周囲の明るさに応じて前記撮像手段のシャッター速度又は前記照明手段の照度、またはその両方を制御するように構成された
ことを特徴とする架線検測装置。
【請求項２】
前記車載処理手段が、前記車両の周囲の明るさを、前記車両の走行位置と当該走行位置における前記車両の周囲の明るさとを関連付けてなる予め設定された参照値と、前記車両の走行位置を検出する走行位置検出手段の出力結果とに基づいて前記撮像手段のシャッター速度又は前記照明手段の照度、またはその両方を調整するように構成された
ことを特徴とする請求項１記載の架線検測装置。
【請求項３】
前記車載処理手段が、前記車両の屋根上に設置され、前記車両の周囲の明るさを検出する照度検出手段の出力結果に基づいて前記撮像手段のシャッター速度又は前記照明手段の照度、またはその両方を調整するように構成された
ことを特徴とする請求項１記載の架線検測装置。
【請求項４】
前記照度検出手段が照度検出用カメラまたは照度計または輝度計またはこれらの組み合わせである
ことを特徴とする請求項３記載の架線検測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架線検測装置に関し、とくに、列車に搭載される撮像機器でトロリ線やパンタグラフの画像を取得し、取得した画像を画像処理装置にて解析し、トロリ線やパンタグラフの動的状態を検出する架線検測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の架線検測装置には、営業列車の屋根上のパンタグラフ近傍に撮像機器を設置し、撮像機器からの画像データをトロリ線摩耗測定装置において解析し、トロリ線の摩耗部の幅を正確に測定し、かつ、測定装置を小型化するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４８４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような架線検測装置においては、撮像機器によって撮像されるトロリ線やパンタグラフの周囲の環境が、これらを撮像して得られる画像の画像解析に適した一様な状態であることが好ましい。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された架線検測装置においては、トロリ線の種類、トンネル内の壁面反射、トロリ線の高低等によりトロリ線へ照射する照明の反射が変化することにより、撮像手段によって撮像されるトロリ線やパンタグラフが、場所によって明るく撮像されたり、暗く撮像されたりする。そのため、場所によって明暗の差が大きくなり、画像解析を行う際に高精度に解析を行うことが困難になるおそれがあるという問題があった。
【０００６】
このようなことから本発明は、被測定物の種類や走行位置によらず、一様な環境下で被測定物を撮影することを可能とした架線検測装置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】
【０００７】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る架線検測装置は、車両の屋根上に設置された撮像手段と、同じく前記車両の屋根上に設置された照明手段と、前記車両の内部に設置された車載処理手段とを備え、前記車載処理手段が、前記車両の周囲の明るさに応じて前記撮像手段のシャッター速度又は前記照明手段の照度、またはその両方を制御するように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明に係る架線検測装置は、前記車載処理手段が、前記車両の周囲の明るさを、前記車両の走行位置と当該走行位置における前記車両の周囲の明るさとを関連付けてなる予め設定された参照値と、前記車両の走行位置を検出する走行位置検出手段の出力結果とに基づいて前記撮像手段のシャッター速度又は前記照明手段の照度、またはその両方を調整するように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明に係る架線検測装置は、前記車載処理手段が、前記車両の屋根上に設置され、前記車両の周囲の明るさを検出する照度検出手段の出力結果に基づいて前記撮像手段のシャッター速度又は前記照明手段の照度、またはその両方を調整するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
第４の発明に係る架線検測装置は、前記照度検出手段が照度検出用カメラまたは照度計または輝度計またはこれらの組み合わせであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述した第１の発明に係る架線検測装置によれば、車両の屋根上に設置された撮像手段と、同じく車両の屋根上に設置された照明手段と、車両の内部に設置された車載処理手段とを備え、車載処理手段が、車両の周囲の明るさに応じて撮像手段のシャッター速度又は照明手段の照度、またはその両方を制御するように構成されたので、撮像手段によって架線を一様に撮影することができ、解析精度が向上する。
【００１２】
第２の発明に係る架線検測装置によれば、車載処理手段が、車両の周囲の明るさを、車両の走行位置と当該走行位置における車両の周囲の明るさとを関連付けてなる予め設定された参照値と、車両の走行位置を検出する走行位置検出手段の出力結果とに基づいて撮像手段のシャッター速度又は照明手段の照度、またはその両方を調整するように構成されたので、撮像手段によって架線を一様に撮影することができ、より安定的に解析精度を向上させることができる。
【００１３】
第３の発明に係る架線検測装置によれば、車載処理手段が、車両の屋根上に設置され、車両の周囲の明るさを検出する照度検出手段の出力結果に基づいて撮像手段のシャッター速度又は照明手段の照度、またはその両方を調整するように構成されたので、走行位置に対応する撮像手段のシャッター速度や照明手段の照度を予め求める必要がないため、路線近傍の設備の経年変化等が発生した場合でも情報を更新する等の必要がなく、作業効率が向上する。
【００１４】
第４の発明に係る架線検測装置によれば、照度検出手段が照度検出用カメラまたは照度計または輝度計またはこれらの組み合わせであるので、確実に車両の周囲の明るさを検出することができ、解析精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る架線検測装置の設置例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１に係る架線検測装置の概略構造を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る架線検測装置のシャッター速度調整に関する概念図である。
【図４】本発明の実施例１に係る架線検測装置におけるシャッター速度調整のタイミングを示す概念図である。
【図５】本発明の実施例２に係る架線検測装置の設置例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例２に係る架線検測装置の概略構造を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例２に係る架線検測装置による制御の流れ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】
以下、図面を参照して本発明に係る架線検測装置の実施形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１乃至図４に基づき本発明に係る架線検測装置の第一の実施例について説明する。
図１に示すように、本実施例において架線検測装置は、検測車両１の屋根上に設置された撮影手段としての左側ＣＣＤカメラ２１及び右側ＣＣＤカメラ２２、同じく撮影手段としての上側ラインセンサカメラ２３及び下側ラインセンサカメラ２４、照明手段としての二台の照明装置３１，３２、及び走行位置検出手段としての左側電柱ビームセンサ４１及び右側電柱ビームセンサ４２と、同じく走行位置検出手段としての速度センサ５と、検測車両１の内部に設置された車載処理装置としての車載コンピュータ６とから構成されている。
【００１８】
以下、ＣＣＤカメラ２１，２２及びラインセンサカメラ２３，２４を総称する場合はカメラ２、照明装置３１，３２を総称する場合は照明装置３、電柱ビームセンサ４１，４２を総称する場合は電柱ビームセンサ４として表示する。
【００１９】
左側ＣＣＤカメラ２１及び右側ＣＣＤカメラ２２は、検測車両１に設置されたパンタグラフ１ａを撮影するようにその位置及び角度を設定されている。左側ＣＣＤカメラ２１、右側ＣＣＤカメラ２２はレール方向に対してそれぞれ左右に設置され、パンタグラフ１ａをステレオ視で撮影するように構成されている。これら左側ＣＣＤカメラ２１及び右側ＣＣＤカメラ２２によって撮影された画像データは車載コンピュータ６の後述する画像記録部６Ａに入力される。
【００２０】
上側ラインセンサカメラ２３及び下側ラインセンサカメラ２４はトロリ線７を撮影するようにその位置および角度を設定されている。上側ラインセンサカメラ２３と下側ラインセンサカメラ２４とは焦点距離が相互に異なり、上側ラインセンサカメラ２３の焦点距離に比較して下側ラインセンサ２４の焦点距離が短く設定されている。
【００２１】
これにより、検測車両１の走行位置によってトロリ線７の高さに高低差がある場合であっても上側ラインセンサカメラ２３又は下側ラインセンサカメラ２４のどちらかによってトロリ線７を適正に撮影できるようにしている。
【００２２】
これらラインセンサカメラ２３，２４は、図１ではその光軸が鉛直上方を向くように且つその走査線方向が検測車両１の進行方向に直交するように設置されている。これら上側ラインセンサカメラ２３及び下側ラインセンサカメラ２４によって撮影された画像データは車載コンピュータ６の画像記録部６Ａに入力される。
【００２３】
照明装置３１，３２はそれぞれパンタグラフ１ａ及びトロリ線７のＣＣＤカメラ２１，２２及びラインセンサカメラ２３，２４によって撮影される部分に対して照明を行うように、その位置及び角度を設定されている。この照明装置３は、図２に示すように照明調光部３Ａと照明電源３Ｂとを有し、照度を複数段階（例えば、３段階切替等）で変更可能に構成されている。
【００２４】
左側電柱ビームセンサ４１及び右側電柱ビームセンサ４２は、電柱ビーム８ａを検出するためのセンサである。これら電柱ビームセンサ４１，４２によって得られた検出結果は車載コンピュータ６の後述する制御部６Ｂに入力される。
【００２５】
速度センサ５は検測車両１の車両速度を検出するためのセンサであり、本実施例ではロータリーエンコーダを用いて車両速度を検出するものとする。即ち、速度センサ５（ロータリエンコーダ）は車輌一回転につき固定数のパルスを出力する。このパルスの数を車載コンピュータ６の制御部６Ｂにおいてカウントすることにより、検測車両１の走行距離及び速度を求めることができる。
【００２６】
車載コンピュータ６はカメラ２から入力される画像を記録する一方、検測車両１の走行位置に応じてカメラ２のシャッター速度又は照明装置３の調光を制御する手段である。より詳しくは、車載コンピュータ６は、図２に示すように画像データを記録する画像記録部６Ａと架線検測装置の制御を行う制御部６Ｂとを備えている。画像記録部６Ａにはカメラ２から画像データとして映像信号が入力される。また、制御部６Ｂは電柱ビームセンサ４１，４２及び速度センサ５から入力される情報に基づいてその時点における走行距離から検測車両１の走行位置（キロ程）を算出し、この走行位置に対応するシャッター速度調整信号及び調光指令をそれぞれカメラ２及び照明装置３に対して出力する。照明調光部３Ａは調光指令を受けて、照明電源３Ｂに調光信号を出力する。これにより照明装置３の照度が制御される。
【００２７】
即ち、本実施例において車載コンピュータ６の制御部６Ｂでは、電柱ビームセンサ４から入力される検出値及び車速センサ５から入力されるパルス信号データに基づいて車両速度や、走行位置を算出する。ここで、本実施例においては、路線設備の情報（路線設備データ）及び走行ルートの情報（走行ルートデータ）とともに、走行位置の予め設定する範囲（走行範囲）ごとのカメラ２のシャッター速度の調整値（例えば、1/2000sec等）及び照明４の照度レベルを、各々走行位置と関連付けてなる情報を参照値（以下、テーブルという）として車載コンピュータ６の制御部６Ｂに予め保管しておく。そして、電柱ビームセンサ４及び速度センサ５からの入力に基づいて算出した走行位置に応じて、制御部６Ｂからカメラ２、照明装置３にそれぞれシャッター速度の調整値、照度レベルを出力する。
【００２８】
ここで、一例として制御部６Ｂにおいてカメラ２のシャッター速度を制御する場合についてより詳しく説明する。本実施例において制御部６Ｂは、図３に示すように検測原データ取得部６Ｂａと、カメラ自動シャッター調整部６Ｂｂとを備えている。検測原データ取得部６Ｂａはシャッター速度Ｖｉのテーブルデータと、走行位置データとを照合し、照合の結果に基づいてその時点における走行位置に対応するカメラ２１，２２，２３，２４のシャッター速度の設定値Ｖｉを取得し、カメラ自動シャッター調整部６Ｂｂは検測原データ取得部６Ｂａにおいて取得したシャッター速度の調整値Ｖｉをシャッター速度調整信号として出力する。シャッター速度の設定後、検測原データ取得部６ＢａはＣＣＤカメラ２１，２２及びラインセンサカメラ２３，２４から画像データを取得し、走行位置データを添えて格納する。
【００２９】
また、制御部６ＢとＣＣＤカメラ２１，２２及びラインセンサカメラ２３，２４との間の通信において異常が発生した場合はシャッター調整通信異常と判定され、カメラ自動シャッター調整部６Ｂｂにより異常発生が出力される。異常発生が出力されると、制御部６Ｂでは通信ポートに対してリセット処理を行い、通信状態の回復を試みる。そして、制御部６ＢとＣＣＤカメラ２１，２２及びラインセンサカメラ２３，２４との間の通信状態が復帰したら、カメラ自動シャッター調整部６Ｂｂにより復帰の通知を行う。
【００３０】
なお、図示はしないが、制御部６Ｂにおいて照明装置３１，３２の照度を制御する場合は、検測原データ取得部６Ｂａにより照明装置３１，３２の照度のテーブルデータと走行位置データとを照合し、照合の結果に基づいてその時点における走行位置に対応する照明装置３１，３２の照度の設定値を取得して照明装置自動照度調整部により照明装置３１，３２の照度を調整する。これにより、照明装置３１，３２に対して、それぞれ走行位置に応じた照度の調整値Ｌｉが調光指令として出力される。
【００３１】
図４を用いてカメラ２のシャッター速度を調整する例を説明すると、図４に示すように、車載コンピュータ６（制御部６Ｂ）は例えばカメラ２のシャッター速度を調整値Ｖ１で制御している状態において、電柱ビームセンサ４１，４２及び速度センサ５から入力される信号に基づいて検測車両１の走行位置がＰ１に達したと判断したら、走行範囲Ｐ１〜Ｐ２に対応するカメラ２のシャッター速度の調整値であるＶ２をカメラ２に対して出力する。
【００３２】
これにより、カメラ２は走行位置がＰ１からＰ２までの区間を走行する間、シャッター速度を調整値Ｖ２で制御された状態でパンタグラフ１ａやトロリ線７の撮影を行う。
【００３３】
続いて、電柱ビームセンサ４１，４２及び速度センサ５から入力される信号に基づいて検測車両１の走行位置がＰ２に達したと判断したら、走行範囲Ｐ２〜Ｐ３に対応するカメラ２のシャッター速度の調整値であるＶ３をカメラ２に対して出力する。これにより、カメラ２は走行位置がＰ２からＰ３までの区間を走行する間、シャッター速度を調整値Ｖ３で制御された状態でパンタグラフ１ａやトロリ線７の撮影を行う。
【００３４】
このようにして、制御部６Ｂから順次走行範囲Ｐ３−Ｐ４，Ｐ４〜…に対応するシャッター速度の調整値Ｖ４，Ｖ５…がカメラ２に対して出力され、これに基づいてカメラ２はシャッター速度を制御された状態でパンタグラフ１ａやトロリ線７の撮影を行う。なお、制御部６ＢからＣＣＤカメラ２１，２２、ラインセンサカメラ２３，２４へのシャッター速度の調整値の指示は、例えばＲＳ２３２Ｃのシリアル通信で行う。
【００３５】
画像記録部６Ａに記録されたパンタグラフ１ａ及びトロリ線７の画像データは検測車両１の走行中または測定が終了してから、画像処理を行いパンタグラフ１ａの挙動やトロリ線７の摩耗の状態等を解析するものとする。
【００３６】
また、図示はしないが照明装置３に対する制御は、カメラ２のシャッター速度の制御と同様に、走行範囲毎に予め設定する照度となるように制御部６Ｂから照明装置３に対して調整指令を送信するようにすればよい。
【００３７】
また、本実施例ではカメラ２のシャッター速度の調整と、照明装置３の照度の調整とを同時に行う例を示したが、本発明に係る架線検測装置はこれに限定されず、カメラ２のシャッター速度の調整と、照明装置３の照度の調整のいずれかのみを行うようにしてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。また、本実施例では走行位置検出手段として電柱ビームセンサ４１，４２及び速度センサ５を用いる例を示したが、検測車両１の走行位置はこれら電柱ビームセンサ４１，４２及び速度センサ５から入力される信号に基づいて算出する他、速度センサ５のみを用いる、又はＡＴＣから情報を取得する、ＧＰＳから情報を取得する等としてもよい。さらに、本実施例ではＣＣＤカメラを二台、ラインセンサカメラを二台用いる例を示したが、これらは必ずしも二台用いる必要はなく、必要に応じて一台または複数台用いるようにすればよい。
【００３８】
上述した本実施例に係る架線検測装置によれば、車載コンピュータ６において予め設定した走行範囲ごとにカメラ２を制御し、カメラ２のシャッター速度を走行範囲ごとに変更する機能を付加することにより、トロリ線７やパンタグラフ１ａを一様に撮影できるようになり、解析精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００３９】
図５乃至図７に基づき本発明に係る架線検測装置の第二の実施例について説明する。
図５に示すように、本実施例に係る架線検測装置は図１に示し上述した実施例１に係る架線検測装置のテーブルに代えて照度検出手段としての照度検出手段９を設け、車載コンピュータ６による処理を一部変更したものである。その他の構成は上述した実施例１のものと概ね同様であり、以下、同様の作用を奏する部材には同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００４０】
照度検出手段９は、走行中の検測車両１の周囲の明るさを検出するものであり、本実施例では、図６に示す照度検出用カメラ９１、照度計９２、及び輝度計９３を併用するものとする。これら照度検出手段９は、照度検出手段９による検出結果をＣＣＤカメラ２１，２２及びラインセンサカメラ２３，２４に反映させるため、ＣＣＤカメラ２１，２２及びラインセンサカメラ２３，２４に比較して検測車両１の進行方向前方に設置される。例えば照度検出用カメラ９１は鉛直上方を撮影するように設置される。
【００４１】
これら照度検出用カメラによって撮影されたカメラ画像、照度計９２によって検出された照度データ、輝度計９３によって検出された輝度データはそれぞれ車載コンピュータ６の制御部６Ｂに入力される。
【００４２】
制御部６Ｂは、照度検出用カメラ９１から入力されるカメラ画像、照度計９２から入力される照度データ、輝度計９３から入力される輝度データに基づいて総合的に検測車両１の周囲の明るさを判定し、判定結果に応じてカメラ２に対してシャッター速度の調整値を出力するとともに、照明装置３の照明調光部３Ａに対して調光指令を出力する。照明調光部３Ａは調光指令を受けて照明電源３Ｂに調光信号を出力する。これにより照明装置３の照度が制御される。
【００４３】
また、図示はしないが、本実施例においては、電柱ビームセンサ４１，４２を挟んで照度検出手段９の反対側に、照度検出手段９とは別にもう一つの照度検出手段を設置し、図５に示す進行方向とは反対方向に検測車両１を走行させる場合であっても架線の検測を行うことができるように構成している。
【００４４】
図７に基づいて本実施例におけるカメラ２及び照明装置３に対する制御の流れについて説明する。図７に示すように、検測車両１の走行中に照度検出手段９を用いてカメラ２のシャッター速度及び照明装置３の照度の調整を行う場合は、まず、照度検出用カメラ９１、照度計９２、及び輝度計９３によりそれぞれ取得したデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３を車載コンピュータ６の制御部６Ｂに入力する（ステップＰ１）。
【００４５】
そして制御部６Ｂにおいて、照度検出用カメラ９１から入力されたカメラ画像から検測車両１の周囲の照度を判定する処理（ステップＰ２−１）、照度計９２から入力された照度データから検測車両１の周囲の照度を判定する処理（ステップＰ２−２）、輝度計９３から入力された輝度データから検測車両１の周囲の照度を判定する処理（ステップＰ２−３）を並行して行い、続いて、検測車両１の周囲の照度の判定結果に基づいてカメラ２の適正なシャッター速度と照明装置３の適正な照度とを決定する（ステップＰ３）。
【００４６】
続いて、カメラ２に対してシャッター速度調整信号として適正なシャッター速度への変更指令を出力し（ステップＰ４）、続いてシャッター速度を調整されたカメラ２でパンタグラフ１ａの撮影を行う（ステップＰ５）。
【００４７】
また、ステップＰ４、ステップＰ５の処理に並行して、照明装置３の照明調光部３Ａに対して適性照度の調光指令を出力する（ステップＰ６）。その後調光指令を受けた照明調光部３Ａから照明電源３Ｂへ調光信号として調光指令の設定値が出力され（ステップＰ７）、照明電源３Ｂにおいて入力された設定値の電源が出力され（ステップＰ８）、照明装置３により適正な照度での照射を行う（ステップＰ９）。
【００４８】
このような処理により、照度検出用カメラ９１、照度計９２、及び輝度計９３の出力に基づいて検出した検測車両１の周囲の照度に対応してカメラ２のシャッター速度の調整及び照明装置３の調光を行うように構成されている。
【００４９】
このような構成を備える本実施例に係る架線検測装置によれば、実施例１に係る架線検測装置に比較して、検測車両１のそのときどきの周囲の明るさを検出する照度検出手段９を備えることにより、予め設定する走行位置におけるカメラ２のシャッター速度情報又は照明装置３の照度をテーブル方式で事前に登録しておく必要がなくなり、路線近傍の設備の経年変化等が発生した場合でも、テーブルを修正する必要がない。
【００５０】
なお、上述した実施例では照度検出手段９として照度検出用カメラ９１、照度計９２、及び輝度計９３の三つの装置を利用する例を示したが、照度検出手段９はこれに限定されるものではなく、例えば、照度検出用カメラ９１のみ、照度計９２のみ、輝度計９３のみを用いるまたはこれらのうちの二つを組み合わせて用いる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。また、照度検出用カメラ９１、照度計９２、輝度計９３に代えて、他の照度検出手段を用いてもよい。
【００５１】
また、上述した実施例ではカメラ２のシャッター速度の調整と照明装置３の照度の両方を調整する例を示したが、カメラ２のシャッター速度を固定して照明装置３の照度のみを調整する、もしくは、照明装置３の照度を固定してカメラ２のシャッター速度のみを調整する等としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、画像処理を用いた架線検測装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  検測車両
１ａ  パンタグラフ
２  カメラ
３，３１，３２  照明装置
３Ａ  照明調光部
３Ｂ  照明電源
４，４１，４２  電柱ビームセンサ
５  速度センサ
６  車載コンピュータ
６Ａ  画像記録部
６Ｂ  制御部
６Ｂａ  検測原データ取得部
６Ｂｂ  カメラ自動シャッター調整部
７  トロリ線
８  電柱
９  照度検出手段
２１，２２  ＣＣＤカメラ
２３，２４  ラインセンサカメラ
９１  照度検出用カメラ
９２  照度計
９３  輝度計
【図１】
2010197058.tif 000003
【図２】
2010197058.tif 000004
【図３】
2010197058.tif 000005
【図４】
2010197058.tif 000006
【図５】
2010197058.tif 000007
【図６】
2010197058.tif 000008
【図７】
2010197058.tif 000009