(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロリ線に向けて光を投光し、その反射光を受光することによって前記トロリ線の外形を測定するトロリ線測定方法において、
剛体電車線区間で前記トロリ線及びその近傍の電車線設備の画像を撮影し、撮影画像に基づいて前記電車線設備の偏位を測定し、その測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のトロリ線測定方法において、前記反射光の受光信号を所定の閾値で二値化した二値化信号を生成し、前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺動面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺動面幅データに分類し、前記摺動面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求めることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のトロリ線測定方法において、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺動面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のトロリ線測定方法において、今回検出された摺動面幅データと前回検出された摺動面幅データとの偏位を比較し、前回の摺動面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１に記載のトロリ線測定方法において、前記電車線設備として、前記撮影画像に基づいてパターンマッチング法にて、前記トロリ線取り付け用の剛体部及びイヤー部の偏位を測定し、その測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項６】
トロリ線に向けて光を投光する投光手段と、
前記投光手段が前記トロリ線に向けて投光した光の反射光を受光し、その受光に対応した信号を出力する受光手段と、
剛体電車線区間で前記トロリ線及びその近傍の電車線設備の画像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮影された画像に基づいて前記電車線設備の偏位を測定する第１の測定手段と、
前記受光手段からの信号に基づいて前記トロリ線の外形を測定するものであって、前記剛体電車線区間では前記第１の測定手段の測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させる第２の測定手段と
を備えたことを特徴とするトロリ線測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載のトロリ線測定装置において、前記第１の測定手段が前記受光手段からの信号を所定の閾値で二値化し、その二値化信号を出力する二値化手段と、前記二値化手段から出力される前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺動面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺動面幅データに分類し、前記摺動面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求める演算手段とを備えたことを特徴とするトロリ線測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺動面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることを特徴とするトロリ線測定装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が今回検出された摺動面幅データと前回検出された摺動面幅データとの偏位を比較し、前回の摺動面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることを特徴とするトロリ線測定装置。
【請求項１０】
請求項６から９までのいずれか１に記載のトロリ線測定装置において、前記第１の測定手段が前記電車線設備として、前記撮影画像に基づいてパターンマッチング法にて、前記トロリ線取り付け用の剛体部及びイヤー部の偏位を測定し、前記第２の測定手段が前記第１の測定手段の測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させることを特徴とするトロリ線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線の摩耗量や偏位量を測定するトロリ線測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多眼式トロリ線摩耗偏位検出装置は、レール横断方向に配列された単色光光源複数個によりスリット状の投光光を生成して、トロリ線の摺動面にその投光光を照射する投光ユニットを備えており、この投光ユニットを所定の周期でパルス駆動することで投光光をパルス状の光としてトロリ線の摺動面に照射している。そして、この投光光が照射されたときとそうでないときのトロリ線からの反射光に対応した受光信号の差に基づいて摺動面についての検出信号を得るようにしたものが、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４３２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の多眼式トロリ線摩耗偏位検出装置では、丸型トロリ線剛体電車線（剛体と呼ばれるＴ字型の導電材に丸型トロリ線を取り付けた電車線設備）区間は剛体部やイヤー部（トロリ線の溝に引っ掛けて剛体部で支持する金具）からのノイズが多いため、トロリ線の受光信号の検出が困難となる場合があることが判明した。すなわち、投光ユニットから投光光をトロリ線の摺動面へ照射し、トロリ線の摺動面の受光信号を検出する際に、トロリ線以外の剛体やイヤーなどが検出され、それによってトロリ線の摺動面幅データが誤検出されるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、トロリ線以外の構造物の影響を無くし、トロリ線の偏位量を正確に測定することのできるトロリ線測定方法及び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】
【０００６】
本発明に係るトロリ線測定方法の第１の特徴は、トロリ線に向けて光を投光し、その反射光を受光することによって前記トロリ線の外形を測定するトロリ線測定方法において、剛体電車線区間で前記トロリ線及びその近傍の電車線設備の画像を撮影し、撮影画像に基づいて前記電車線設備の偏位を測定し、その測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させることにある。トロリ線の外形を測定する際に、剛体電車線区間では剛体部やイヤー部からのノイズが多く正確に測定することは困難である。そこで、この発明では、剛体電車線区間でトロリ線及びその近傍の電車線設備（剛体部及びイヤー部）の画像を撮影し、撮影された画像に基づいて電車線設備の偏位を測定し、その測定結果をトロリ線の外形の測定に反映させるようにした。
【０００７】
本発明に係るトロリ線測定方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のトロリ線測定方法において、前記反射光の受光信号を所定の閾値で二値化した二値化信号を生成し、前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺動面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺動面幅データに分類し、前記摺動面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求めることことにある。これは、二値化信号のパルス波形のエンジエッジ（立ち下がり時点）から次のパルス波形のスタートエッジ（立ち上がり時点）までの距離を所定値と比較し、所定値以上の場合はエンドエッジを含むパルス波形をその幅に基づいて摺動面幅データ又はノイズデータとし、所定値よりも小さい場合は両パルス波形を合成し新たなパルス波形として次のパルス波形との間で同様の処理を行い、二値化信号をノイズデータと摺動面幅データに順次分類し、その分類結果に基づいてトロリ線の外形を求めるようにした。
【０００８】
本発明に係るトロリ線測定方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載のトロリ線測定方法において、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺動面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることにある。これは、パルス波形をその幅に基づいて摺動面幅データ又はノイズデータに分類する際に、パルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以上の場合は摺動面幅データに、これよりも小さい場合はノイズデータに分類するようにした。
【０００９】
本発明に係るトロリ線測定方法の第４の特徴は、前記第２の特徴又は第３の特徴に記載のトロリ線測定方法において、今回検出された摺動面幅データと前回検出された摺動面幅データとの偏位を比較し、前回の摺動面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることにある。これは、前回の摺動面幅データに最も近いものを今回の摺動面幅データとすることによってトロリ線の外形のみを出力するようにした。
【００１０】
本発明に係るトロリ線測定方法の第５の特徴は、前記第１の特徴から第４の特徴までのいずれか１に記載のトロリ線測定方法において、前記電車線設備として、前記撮影画像に基づいてパターンマッチング法にて、前記トロリ線取り付け用の剛体部及びイヤー部の偏位を測定し、その測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させることにある。これは、剛体電車線区間における電車線設備としてトロリ線取り付け用の剛体部とイヤー部の偏位を測定し、その測定結果であるイヤー部の偏位をトロリ線の外形の測定に反映することによってトロリ線の外形を正確に検出するようにしたものである。すなわち、撮影画像に基づいたパターンマッチング法では、トロリ線の両側のイヤー部が測定されるので、このイヤー部の偏位を測定することによってトロリ線の偏位を正確に求めることができる。
【００１１】
本発明に係るトロリ線測定装置の第１の特徴は、トロリ線に向けて光を投光する投光手段と、前記投光手段が前記トロリ線に向けて投光した光の反射光を受光し、その受光に対応した信号を出力する受光手段と、剛体電車線区間で前記トロリ線及びその近傍の電車線設備の画像を撮影する撮像手段と、前記撮像手段によって撮影された画像に基づいて前記電車線設備の偏位を測定する第１の測定手段と、前記受光手段からの信号に基づいて前記トロリ線の外形を測定するものであって、前記剛体電車線区間では前記第１の測定手段の測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させる第２の測定手段と備えたことにある。これは、前記トロリ線測定方法の第１の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【００１２】
本発明に係るトロリ線測定装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のトロリ線測定装置において、前記第１の測定手段が前記受光手段からの信号を所定の閾値で二値化し、その二値化信号を出力する二値化手段と、前記二値化手段から出力される前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺動面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺動面幅データに分類し、前記摺動面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求める演算手段とを備えたことにある。これは、前記トロリ線測定方法の第２の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【００１３】
本発明に係るトロリ線測定装置の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺動面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることことにある。これは、前記トロリ線測定方法の第３の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【００１４】
本発明に係るトロリ線測定装置の第４の特徴は、前記第２又は第３の特徴に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が、今回検出された摺動面幅データと前回検出された摺動面幅データとの偏位を比較し、前回の摺動面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることにある。これは、前記トロリ線測定方法の第４の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【００１５】
本発明に係るトロリ線測定装置の第５の特徴は、前記第１の特徴から第４の特徴までのいずれか１に記載のトロリ線測定装置において、前記第１の測定手段が前記電車線設備として、前記撮影画像に基づいてパターンマッチング法にて、前記トロリ線取り付け用の剛体部及びイヤー部の偏位を測定し、前記第２の測定手段が前記第１の測定手段の測定結果を前記トロリ線の外形の測定に反映させることにある。これは、前記トロリ線測定方法の第５の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トロリ線以外の構造物の影響を無くし、トロリ線の偏位量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るトロリ線測定装置の原理を示す図であり、測定光学系の概略を示している。
【図２】図１に示す測定光学系を用いたトロリ線測定装置を搭載する架線検測車を側面から見た図である。
【図３】図２のトロリ線測定装置の天板を外してその内部構造を上側から見た平面概要図である。
【図４】剛体用カメラが丸型トロリ線剛体電車線区間で撮影したトロリ線の画像の一例を示す図である。
【図５】図２に示す測定光学系を構成する投光ユニットの概略構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るトロリ線測定装置１０の別の実施例のトロリ線測定用投光装置を搭載する架線検測車を側面から見た図である。
【図７】図６のトロリ線測定装置１０の天板を外して内部構造を示す平面概要図である。
【図８】図６及び図７の発光ダイオード投光器の概略構成を示す図である。
【図９】演算装置及び測定装置が実行するトロリ線の摺動面幅データ算出処理の一例を示す図である。
【図１０】演算装置が実行するトロリ線偏位追随処理の概要を示す図である。
【図１１】演算装置が剛体部やイヤー部からのノイズを除去する場合の処理の一例を示す図である。
【図１２】ステップＳ９６のトロリ線偏位追随処理及びステップＳ９７のノイズ除去処理の詳細の一例を示す図である。
【図１３】図１２のエッジ検出処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係るトロリ線測定装置の原理を示す図であり、測定光学系の概略を示している。トロリ線測定装置の測定光学系は、投光ユニット２、結像レンズ３、受光ユニット４、剛体用カメラ４１、パルス駆動回路５、及び受光信号処理部６を含んで構成される。投光ユニット２は、赤外光の範囲にある特定の波長の単色光を、集束レンズ３ａを介してトロリ線２０に照射するものである。受光ユニット４は、トロリ線２０からの反射光を、結像レンズ３を通して受光する。図１において、右上斜めに向かう矢印線Ｌ１は、投光ユニット２の投光光を模式的に示すものである。投光ユニット２から出射される単色光の波長は、例えば、λ＝８５０［ｎｍ］である。また、右下斜めに向かう矢印線Ｌ２は、トロリ線２０の摺動面２０ａからの反射光を模式的に示すものである。以下、投光光Ｌ１、反射光Ｌ２と表現する。
【００１９】
受光ユニット４は、ＣＣＤラインセンサで構成される受光器であり、ＣＣＤの光感度特性の全光波長領域で反射光Ｌ２を受光する。その全光波長領域は、通常、３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲でゆるやかな山型のピーク特性を持ち、可視光領域をカバーし、赤外光領域に達する。剛体用カメラ４１は、トロリ線２０を下側から撮影し、その撮影画像（剛体画像）を測定装置１９に出力する。パルス駆動回路５は、投光ユニット２をパルス駆動して投光ユニット２の投光光Ｌ１を所定の周期でＯＮ／ＯＦＦしてパルス状の光として発生させる。そして、所定の周期に対応するパルス駆動用の同期信号ＳＹＮを受光信号処理部６に送出する。なお、ここでは投光ユニット２をパルス駆動することによってパルス状の光を発生させているが、投光ユニット２の直前にシャッタ機構を設けて、これを開閉制御することによって投光光Ｌ１をパルス状の光を発生するようにしてもよい。受光信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換回路１６、波形データメモリ１７、及び演算装置１８から構成される。演算装置１８により算出されたトロリ線摺動面の検出信号は、デジタル値として測定装置１９に送出される。
【００２０】
図２は、図１に示す測定光学系を用いたトロリ線測定装置を搭載する架線検測車を側面から見た図である。図２において、トロリ線測定装置１０は、架線検測車２２の車両屋根の上面２３に設置されている。トロリ線測定装置１０は、図１示すような測定光学系、トロリ線高さ検出機構７、及び測定光学系制御部８から構成される。測定光学系は、投光ユニット２、結像レンズ３、受光ユニットとして機能するラインセンサカメラ９、パルス駆動回路の機能を備えた測定光学系制御部８、及び受光信号処理部とから構成される。
【００２１】
投光ユニット２は、図１に示すように、レール２１の横断方向（紙面の奥行き方向）に複数ｎ個配列された単色光光源（発光ダイオード群）２ａ，２ｂ，・・・，２ｎから構成される。この単色光光源２ａ，２ｂ，・・・，２ｎは、赤外領域の単色光をスリット状の投光光として断続的に生成する。投光ユニット２の投光光Ｌ１は、昼間の太陽光の赤外領域の光強度より強い反射光をトロリ線２０の摺動面２０ａに発生させるものである。通常、昼間の太陽光の赤外領域の光強度は大きくないので、トロリ線２０と投光ユニット２の距離を２ｍ程度とすれば、単色光ＬＥＤを用いることでそれが可能になる。
【００２２】
この受光ユニットは、ＣＣＤラインセンサを内蔵して構成されるラインセンサカメラ９から構成される。結像レンズ３は、ラインセンサカメラ９の手前に設けられている。この受光ユニットとなるラインセンサカメラ９を構成するＣＣＤラインセンサの各受光器の配列ラインは、投光ユニット２と同様に、レール２１の横断方向（紙面の奥行き方向）に沿っている。図２のトロリ線測定装置では、トロリ線２０の摺動面２０ａからの反射光をラインセンサカメラ９まで導入するための受光光学系を備えている。この受光光学系は、回転ミラー１２と、入射方向に反射光を戻す折り返し反射ミラー１３ａ，１３ｂと、折り返し反射ミラー１３ａ，１３ｂを前後（紙面の左右方向）に移動させるミラー移動機構１４とから構成される。この受光光学系は、トロリ線２０の高さに応じて変化する摺動面２０ａからの反射光Ｌ２の変化をラインセンサカメラ９に導くように反射光Ｌ２の反射角度に応じて制御されるようになっている。なお、投光ユニット２も回転テーブル１５上に搭載されており、その投光光Ｌ１がトロリ線２０の高さに応じて変化する摺動面２０ａの高さに追従するようにその入射角度が制御されるようになっている。
【００２３】
図３は、図２のトロリ線測定装置の天板を外してその内部構造を上側から見た平面概要図である。なお、図３に示す受光光学系は、図２と異なり、ラインセンサカメラ９の分割受光の関係を説明する都合上から折り返し反射ミラー１３ａ，１３ｂ及びミラー移動機構１４を省略してあり、トロリ線２０からの反射光Ｌ２を折り返すことなく、反射光Ｌ２の先にラインセンサカメラ９（９ａ，９ｂ，９ｃ）を設けて直接受光するような形で示してある。
【００２４】
図３に示されるように、図２に示す投光ユニット２は、単色発光の多数の単色光光源（発光ダイオード・ＬＥＤ発光器）２ａ，２ｂ，・・・，２ｎをレール２１の横断方向（図３紙面の上下方向）に配列してあり、スリット状の光束Ｌを発生するように構成されている。レール２１の横断方向（図３の紙面の上下方向）におけるその幅は、トロリ線２０への投光光Ｌ１がトロリ線２０の偏位範囲（約７００［ｍｍ］）をカバーするように構成されている。単色光光源（ＬＥＤ発光器）２ａ，２ｂ，・・・，２ｎからの発光光は、スリット整形用集光レンズ２Ｐを介してスリット状の光束Ｌとしてトロリ線２０に照射される。
【００２５】
受光光学系の回転ミラー１２は、トロリ線２０の偏位範囲（約７００［ｍｍ］）の反射光Ｌ２を受光するためにレール２１の横断方向（図３の紙面の上下方向）に反射光Ｌ２を受光可能な長さを持つミラーとして設置されている。図では回転ミラー１２の回転駆動機構は図示されていないが、回転ミラー１２の背面に回転軸１２ａが固定され、その回転軸１２ａがステッピングモータなどの駆動手段によって駆動されるようになっている。図３において、ラインセンサカメラ９は、３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃから構成される。３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃによってトロリ線２０の摺動面２０ａからの反射光Ｌ２は、それぞれ３分割されて受光されている。なお、各ラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃ間において相互の受光境界領域はオーバーラップしている。このように、トロリ線２０の偏位範囲の視野を３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃでカバーすることができるように構成されている。なお、この分割受光のカメラの台数は、複数台設けられればよく、３台に限定されるものではない。
【００２６】
図２において、トロリ線高さ検出機構７は、トロリ線２０に接触するローラ式接触子７ａと、２本のアームのリンク結合によって構成された曲折支持可能な回動アーム７ｂと、この回動アーム７ｂの根本側のリンクの垂直方向における回動角をポテンションメータによって検出する角度検出器７ｃとから構成される。なお、この種のポテンションメータを用いて回動アーム７ｂの角度に基づいてトロリ線２０の高さを検出するように構成された高さ検出器としては、例えば、特開平７−１２０２２８号等に記載されるようなものがあるので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００２７】
図２において、投光ユニット２からトロリ線２０への投光光Ｌ１は、トロリ線測定装置１０の屋根フレーム１０ａに設けられたガラス窓１０ｂを介してトロリ線２０の摺動面２０ａに照射される。トロリ線２０からの反射光Ｌ２は、ガラス窓１０ｂを介して回転ミラー１２、折り返し反射ミラー１３ａ，１３ｂを経て、ラインセンサカメラ９（図３に示す３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃ）のいずれかの視野内に取り込まれ、トロリ線２０の摺動面２０ａを含む画像（一次元波形データ）として受像されることになる。なお、ガラス窓１０ｂは、トロリ線測定装置１０の屋根フレーム１０ａの水平面に対して約１０°程度の角度を持たせて屋根フレーム１０ａに取付けられている。屋根フレーム１０ａの高さは、実際は、トロリ線２０が上下に偏位する下限高さよりも十分に低い位置にある。これによりガラス窓１０ｂの位置が低くなり、トロリ線測定装置１０は、車両の屋根等の高さにほとんど影響を与えることなく設置することができるようになる。
【００２８】
図２において、測定光学系制御部８は、トロリ線高さ検出機構７の角度検出器７ｃから出力されるトロリ線高さ信号を受けて、投光ユニット２の回転テーブル１５と、回転ミラー１２と、ミラー移動機構１４を制御して、トロリ線２０の高さが変化してもラインセンサカメラ９の視野内にトロリ線２０の画像（一次元波形データ）が採取されるように、トロリ線２０の高さに応じた追従制御を行なっている。測定光学系制御部８には、トロリ線２０の高さに対する追従制御のための制御データ用テーブル８ａが設けられている。この制御データ用テーブル８ａは、角度検出器７ｃの検出値に対応して回転テーブル１５の角度値、回転ミラー１２の角度値、そしてミラー移動機構１４の移動量がそれぞれ制御値として格納されている。これらの各制御値は、あらかじめ、トロリ線２０の高さに応じて回転テーブル１５と回転ミラー１２の各角度値とミラー移動機構１４の移動量とが分析されて得られたものである。
【００２９】
回転テーブル１５、回転ミラー１２、及びミラー移動機構１４は、現在の角度及び移動位置を検出するエンコーダ（図示せず）をそれぞれ内蔵しており、それぞれがステッピングモータ（図示せず）により駆動制御されるようになっている。各エンコーダの信号はそれぞれ測定光学系制御部８に入力される。測定光学系制御部８は、制御データ用テーブル８ａを参照して回転テーブル１５、回転ミラー１２、及びミラー移動機構１４をそれぞれ制御して、トロリ線２０の高さの変化に関係なく、ラインセンサカメラ９（３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃ）の視野内にトロリ線２０の摺動面２０ａの画像（一次元波形データ）が受像されるように制御している。
【００３０】
ラインセンサカメラ９（３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃ）は、内部にＡ／Ｄ変換器を備えたデジタルカメラで構成されている。従って、図１の受光信号処理部に必要であったＡ／Ｄ変換回路１６は図３では省略されている。３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９Ｃから出力される一次元イメージのデジタル値は、それぞれパラレルに読み出され、さらに各ラインセンサカメラ９を構成する２つのＣＣＤが同期して同時にかつシリアルに順次出力され、その読出処理は連続的に繰り返される。３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃの一次元イメージのデジタル値は、波形データメモリ１７に出力され、それぞれに波形データメモリ１７の各領域に一次元イメージデータとしてそれぞれ記憶される。なお、波形データメモリ１７には、書込／読出等を行うコントローラが内蔵され、記憶されたデータをプッシュダウンして最新の波形データを先頭に記憶するプッシュダウンバッファメモリとして機能する。従って、一定量が一時的に記憶され、最後の記憶位置からオーバーフローした古い過去の一次元イメージのデジタル値は順次破棄される。その一時的な記憶容量は、演算装置１８の処理時間に関係して設定されている。
【００３１】
波形データメモリ１７に記憶された各一次元のイメージの波形データは、ＤＳＰ等で構成される演算装置１８によって古いものから順次読出されて処理され、処理後に順次消去される。３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃで３分割受光された反射光Ｌ２における摺動面２０ａの画像（一次元イメージデータ）は、波形データとして処理され、そのピーク値が検出され、ピークレベルの実質的に１／２のレベルが算出される。算出された１／２のレベルを基準として、これ以上のレベルを「１」とし、それ未満のレベルを「０」とする、二値化処理が行なわれ、波形データはデジタル値のデータとして算出される。その結果は演算装置１８の内部メモリ（図示せず）に記憶される。デジタル値のデータの中で、「１」が連続する部分の画素数に基づいて、距離に換算されたトロリ線摺動面２０ａの幅が算出されて、トロリ線摺動面２０ａの幅がデジタル値として測定装置１９へ出力される。測定装置１９は、内部にＭＰＵ、メモリ等を有しており、ＭＰＵによりメモリに記憶された所定の処理プログラムが実行されて演算装置１８で算出されたトロリ線摺動面２０ａの幅、及び剛体用カメラ４１からの画像に基づいてトロリ線２０の偏位及び摩耗量を算出する。
【００３２】
剛体用カメラ４１（２台の２次元カメラ４１ａ，４１ｂ）は、内部にＡ／Ｄ変換器を備えたデジタルカメラで構成されている。２台の２次元カメラ４１ａ，４１ｂから出力される２次元の剛体画像は、測定装置１９に出力され、画像データメモリにそれぞれ記憶される。図４は、剛体用カメラが丸型トロリ線剛体電車線区間で撮影したトロリ線の画像の一例を示す図である。図４（Ａ）は、剛体用カメラ４１によって撮影された画像を示し、図４（Ｂ）はその画像からパターンマッチング法にて剛体部２０ｂ，２０ｃとイヤー部２０ｄ，２０ｅを抽出した画像の一例を示す。図４に示すように、丸型トロリ線剛体電車線区間では、剛体用カメラ４１に剛体部とイヤー部が鮮明に撮影される。この実施の形態では、測定装置１９は、図４（Ｂ）の画像に示すように剛体部２０ｂ，２０ｃとイヤー部２０ｄ，２０ｅを予め記憶しておいたパターンと比較することによって抽出する。剛体部２０ｂ，２０ｃとイヤー部２０ｄ，２０ｅとでは、横方向の幅及びその表示位置がそれぞれ異なるので容易に分別することができる。また、イヤー部２０ｄ，２０ｅを示す四角形のほぼ中央付近に、トロリ線２０が存在することを意味する。測定装置１９は、このイヤー部２０ｄ，２０ｅを示す四角形のほぼ中央付近をトロリ線２０としてその偏位を検出する。
【００３３】
図５は、図２に示す測定光学系を構成する投光ユニットの概略構成を示す図である。図５（Ａ）は、投光ユニットの全体構成の斜視図を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の投光ユニットの横断面形状を示すと共に投光光の集光状態の様子を模式的に示す図である。投光ユニット２は、スリット状の投光光を照射する投光光学系を構築するものであり、直方体形状の筐体２４と、この筐体２４内に設けられた単色光源実装基板２５と、筐体２４の前面すなわち投光光出射側面に設けられた集光レンズ群２６ａ〜２６ｎ，２７ａ〜２７ｎと、これらの集光レンズ群２６ａ〜２６ｎ，２７ａ〜２７ｎを筐体２４の前面部で保持するレンズホルダ群２８ａ〜２８ｎ，２９ａ〜２９ｎとから構成されている。単色光源実装基板２５は、レール横断方向（図５（Ａ）の紙面の左右方向、図５（Ｂ）の紙面の奥行き方向））に沿って少なくとも上下方向に２列分配列された発光ダイオード群２ａ〜２ｎを片側表面部に実装している。これらの２列分配列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎのそれぞれから出射する光をトロリ線摺動面２０ａに集光すると共に、隣接する２列分の発光ダイオード群２ａ〜２ｎから出射する光をトロリ線摺動面２０ａの所定位置（照射範囲Ａ１）に集約するものであり、レンズホルダ群２８ａ〜２８ｎ，２９ａ〜２９ｎによってそれぞれの対応する発光ダイオード群２ａ〜２ｎの直前に設けられている。
【００３４】
図５（Ｂ）に示すように、単色光源実装基板２５上にレール横断方向（図５（Ｂ）の紙面の奥行き方向））に沿って２列分配列された単色光光源となる発光ダイオード群２ａ〜２ｎから照射され光は、その前面に設けられた集光レンズ群２６ａ〜２６ｎ，２７ａ〜２７ｎによって照射範囲Ａ１に集約される。上段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎに対応した集光レンズ群２６ａ〜２６ｎの光軸Ｄ１は、上段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎの光軸Ｃ１よりも下側にずれた位置にあり、上段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎから照射された光は、照射範囲Ａ１をカバーするように集約される。一方、下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎに対応した集光レンズ群２７ａ〜２７ｎの光軸Ｄ２は、下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎの光軸Ｃ２よりも上側にずれた位置にあり、下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎから照射された光は、照射範囲Ａ１をカバーするように集約される。すなわち、上段列及び下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎと集光レンズ群２６ａ〜２６ｎ，２７ａ〜２７ｎとの配置関係は、それぞれの単色光源である上段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎによる照射範囲Ｌ３、及び下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎによる照射範囲Ｌ４がそれぞれトロリ線摺動面２０ａにおける照射範囲Ａ１に収まるように、それぞれの上段列及び下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎの光軸Ｃ１，Ｃ２と集光レンズ群２６ａ〜２６ｎ，２７ａ〜２７ｎの光軸Ｄ１，Ｄ２とは、互いに上下方向にずらして配置してある。また、図５（Ａ）に示すように、上段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎの光軸間に下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎの光軸が位置するようになっており、上段列及び下段列の発光ダイオード群２ａ〜２ｎはそれぞれ各光軸間の光を補うように構成されている。
【００３５】
図６は、本発明の一実施の形態に係るトロリ線測定装置１０の別の実施例のトロリ線測定用投光装置を搭載する架線検測車を側面から見た図である。図７は、図６のトロリ線測定装置１０の天板を外して内部構造を示す平面概要図である。図６及び図７において、図２及び図３と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。図８は、図６及び図７の発光ダイオード投光器の概略構成を示す図であり、図８（ａ）は全体構成を示す斜視図であり、図８（ｂ）は発光ダイオード投光器の短手方向の配光イメージを示す側面図である。図６及び図７のトロリ線測定装置１０が図２のものと異なる点は、面発光の単色光源である発光ダイオード群２ａ〜２ｎの光をコリメートレンズ６５ａ〜６５ｎとリニアフレネルレンズ６０にてトロリ線検出位置６１で集光点を持たせて測定するようにした点である。これ以外に、図６及び図７のトロリ線測定装置１０が図２のものと異なる点は、投光ユニット２を発光ダイオード投光器５０と投光角度調整ミラー５１とで構成し、投光角度調整ミラー５１を測定光学系制御部８で制御するようにした点、反射光Ｌ２に含まれる外光波長をカットする外光フィルタ５５を結像レンズ３の手前に設け、反射光Ｌ２を測定しやすくした点である。投光角度調整ミラー５１は、投光光Ｌ１がトロリ線２０の高さに応じて変化する摺動面２０ａの高さに追従するように、その入射角度が測定光学系制御部８にて制御されるようになっている。
【００３６】
発光ダイオード投光器５０は、スリット状の投光光を照射する投光光学系を構築するものであり、単色光源（赤外ＬＥＤ）である発光ダイオード群２ａ〜２ｎを片側表面部に実装した実装基板６９と、発光ダイオード群２ａ〜２ｎの発熱を逃がすためのヒートシンク６３と、集光のための発光ダイオード群２ａ〜２ｎをそれぞれ覆うように実装基板６９に設けられたコリメートレンズ６５ａ〜６５ｎと、リニアフレネルレンズ６０とから構成されている。コリメートレンズ６５ａ〜６５ｎの拡がり角度は約１０度とし、リニアフレネルレンズ６０の焦点距離（ｆ値）は約２７０［ｍｍ］とする。これによって、図８（ｂ）に示すように、実装基板６９上の単色光源である発光ダイオード群２ａ〜２ｎから出射した面発光光は、コリメートレンズ６５ａ〜６５ｎにて平行光束に変換され、さらにリニアフレネルレンズ６０によって、トロリ線摺動面２０ａ付近（距離約１７００［ｍｍ］付近）に集光ウエストを持つ光線束（投光光）Ｌ１となる。これによって、単色光源である発光ダイオードを用いて、昼間の太陽光の光強度より強い反射光をトロリ線摺動面から発生させることができる。
【００３７】
この実施の形態によれば、投光ユニット２又は発光ダイオード投光器５０を小型でかつ光量を増加することができるという効果がある。特に、発光ダイオード群２ａ〜２ｎとして赤外領域の単色光を使用すれば、太陽光の強度との差が大きくなり、強いレーザ光を発生する光源を設ける必要がなくなる。しかも、トロリ線の偏位範囲に亙ってトロリ線に単色光を照射する場合にはレール横断方向にその光源を複数個配列するだけで済み、単色光光源の光軸方向にレンズを複数使用することが無いため、ポリゴンミラー等による回転走査光学系が不要となり、投光系を小型化できる。その結果、トロリ線摩耗量検出光学系を車両の屋根上にも搭載することが可能になる。投光光が昼間の太陽光の光強度より強い反射光をトロリ線摺動面に発生させるものである。また、車両の動揺等によって発生する傾きが、トロリ線摺動面とトロリ線測定光学系の配置関係に傾きによる影響にも対応することができる。
【００３８】
なお、図２及び図３の実施の形態では、単色光源である発光ダイオードを上下２列分配置する場合について説明したが、1列又は３列以上の複数列配置するようにしてもよい。また、図６及び図７の実施の形態では、単色光源である発光ダイオードを１列分配置する場合について説明したが、２列以上の複数列配置するようにしてもよい。これによって、照射光の光量を上げることが可能になる。さらに、上述の実施の形態では、ラインセンサカメラ９を３台のラインセンサカメラ９ａ，９ｂ，９ｃで構成し、剛体用カメラ４１を２台の２次元カメラ４１ａ，４１ｂで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、これ以外の台数のカメラで構成してもよい。図示した単色光源である発光ダイオードの数は一例であり、単色光源と照射範囲との距離などに応じてその個数等は適宜変更してもよい。
【００３９】
図９は、演算装置及び測定装置が実行するトロリ線の摺動面幅データ算出処理の一例を示す図である。以下、各ステップについて説明する。
ステップＳ９１では、演算装置１８及び測定装置１９は、現在走行中の区間が剛体区間であるか否かの判定を行い、剛体（丸型トロリ線剛体電車線）区間（ｙｅｓ）の場合はステップＳ９２に進み、剛体区間でない（ｎｏ）の場合はステップＳ９６に進む。
【００４０】
ステップＳ９２では、演算装置１８は、剛体用カメラ４１（２台の２次元カメラ４１ａ，４１ｂ）からの画像を取得する。
ステップＳ９３では、演算装置１８は画像データメモリに記憶されている２次元の剛体画像に対してパターンマッチング判定処理にて剛体部２０ｂ，２０ｃとイヤー部２０ｄ，２０ｅを抽出する。
ステップＳ９４では、抽出された剛体部２０ｂ，２０ｃとイヤー部２０ｄ，２０ｅの偏位を抽出する。
ステップＳ９５では、演算装置１８は、このイヤー部２０ｄ，２０ｅの偏位を追随する剛体偏位追随処理を行う。すなわち、イヤー部２０ｄ，２０ｅを示す四角形のほぼ中央付近にトロリ線２０が存在することが分かっているので、剛体偏位追随処理を行うことによって、今回検出されたイヤー部２０ｄ，２０ｅと前回検出されたイヤー部２０ｄ，２０ｅとの間の偏位を比較し、前回のイヤー部２０ｄ，２０ｅの偏位に最も近いものを剛体偏位データとする。測定装置１９は、イヤー部２０ｄ，２０ｅを示す四角形のほぼ中央付近をトロリ線２０の偏位データとして利用する。
【００４１】
ステップＳ９６では、演算装置１８はトロリ線偏位追随処理を実行する。図１０は、演算装置が実行するトロリ線偏位追随処理の概要を示す図である。図１０（Ａ）に示すよう、演算装置１８は、受光ユニットのＣＣＤラインセンサカメラ９から出力されるＣＣＤ映像波形信号（検出信号）を二値化判定レベル（信号を二値化するための閾値）に基づいて二値化する。即ち、検出信号の中で二値化判定レベル以上の信号は“１”とし、二値化判定レベルより下の信号は“０”とする。二値化された検出信号は複数のパルス波形として、演算装置１８内のエッジ検出メモリ（図示せず）に送出され、そこに一時的に記憶される。演算装置１８は、エッジ検出メモリに記憶されている二値化検出信号（パルス波形群）に基づいて、リアルタイムにそのパルス波形の立ち下がりエッジ部分と次のパルス波形の立ち上がりエッジ部分を検出し、エッジ部分の距離及びトロリ線直径に基づいて、トロリ線摺動面２０ａを判別する。すなわち、トロリ線摺動面２０ａの摺面幅は下記の式（１）によって算出される。
摺面幅データ＝（二値化判定ＥＮＤ）−（二値化判定ＳＴＡＲＴ）…（１）
ここで、このトロリ線の偏位は、この摺面幅の真ん中の画素位置をパンタグラフのトロリ線位置に換算したものとする。
【００４２】
図１０（Ｂ）は、演算装置１８が実行するトロリ線偏位追随処理の概要をパンタグラフの舟体の位置に対応付けて示す図である。図１０（Ｂ）中において、黒く塗りつぶした丸（黒丸、●）は追随中の偏位データ（本線）を、塗りつぶしていない丸（白丸、○）は疑似データを、デルタ（Δ、δ）は入力された偏位データをそれぞれ示す。図１０（Ｂ）において、状態Ｃ１から状態Ｃ７には、パンタグラフの船体を表示して、黒丸、白丸及びデルタがパンタグラフの船体の位置に対して、どの位置にあるかを視覚的に表示している。
【００４３】
状態Ｃ１において、追随中の偏位データはパンタグラフの船体のほぼ中央に存在する。黒丸の両側に示した矢印は、サーチするときの幅（サーチ幅）である。サーチ幅は、本線を中心として左右に等しい幅に設定される。サーチ幅の最大幅を縦棒で表示する。この縦棒の間で挟まれた領域をサーチ範囲とする。本線は、このサーチ範囲で測定される。なお、以降の図においては、矢印を省略してこの縦棒のみを表示する。このサーチ幅は、本線の測定結果により広げたり狭めたりされ、これによって本線の測定範囲を変化させる。デルタΔは、第１の入力された偏位データであり、パンタグラフの船体の中央よりも右側、かつ、サーチ範囲の右側よりも外側に存在する。
【００４４】
状態Ｃ２において、追随中の偏位データはパンタグラフの船体のほぼ中央に存在する。サーチ幅は、追随中の偏位データの位置から左右に等しい状態Ｃ１と同じ幅であり、サーチ範囲も同じである。第１の入力された偏位データΔは追随中の偏位データの左側に、第２の入力された偏位データδは、追随中の偏位データの右側にある。第１の入力された偏位データΔと第２の入力された偏位データδは、共にサーチ範囲内に存在している。このとき、第１の入力された偏位データΔと第２の入力された偏位データδとが、追随中の偏位データに対してどちらに近いかを判断する。ここでは、第１の入力された偏位データΔが、第２の入力された偏位データδよりも本線に近いと仮定する。
【００４５】
状態Ｃ３は、状態Ｃ２で第１の入力された偏位データΔが、追随中の偏位データとして測定される場合を示す。このときのサーチ範囲は、状態Ｃ１と同じサーチ範囲である。第１の入力された偏位データΔは、サーチ範囲よりも左側の外側に存在する。一方、第２の入力された偏位データδは、追随中の偏位データの左側にあって、サーチ範囲の内側に存在する。したがって、第２の入力された偏位データδが次の測定の追随中の偏位データとなる。
【００４６】
状態Ｃ４は、状態Ｃ３における第２の入力された偏位データδが追随中の偏位データとなった場合を示す。第１の入力された偏位データΔは、サーチ範囲よりも左側の外側に存在する。また、第２の入力された偏位データδも存在しないことから、サーチ範囲内に入力された偏位データは全く存在しないことになる。
【００４７】
状態Ｃ５は、状態Ｃ４においてサーチ範囲内に入力された偏位データは全く存在しないので、状態Ｃ４の追随中の偏位データを疑似データとするときの場合を示す。何らかの追随中の偏位データが存在しないため、前回測定したときの追随中の偏位データを、今回の追随中の偏位データとして測定する。そのため、状態Ｃ５の追随中の偏位データは、疑似データとなる。疑似データとして測定するとき、サーチ幅は追随中の偏位データのときのサーチ幅よりも広くする。これは、入力された偏位データがサーチ範囲内に入るようにするためである。入力された偏位データを次の測定の追随中の偏位データとするので、入力された偏位データがサーチ範囲内に入らない状態が続くと、測定精度が低下してしまうおそれがある。サーチ範囲を広げることで、これを防ぐことができる。第１の入力された偏位データΔは、サーチ範囲を広げたことで、疑似データの左側のサーチ範囲内に存在する。
【００４８】
状態Ｃ６は、状態Ｃ５において第１の入力された偏位データΔがサーチ範囲内に存在するので、第１の入力された偏位データΔを追随中の偏位データとして測定する場合を示したものである。状態Ｃ５において偏位データがサーチ範囲内に存在したことから、広範囲のサーチ範囲を使用する必要がない。そのため、サーチ幅を状態Ｃ１と同じ幅にして、サーチ範囲を狭めて測定する。この測定では、第１の入力された偏位データΔは、追随中の偏位データの右側でサーチ範囲内に存在する。もし、状態Ｃ５において、第１の入力された偏位データΔがまだ存在しないときは、疑似データはそのままで使用する。また、サーチ幅は状態Ｃ５よりももっと広いサーチ幅に変更する。入力された偏位データがサーチ範囲内に入るように、さらにサーチ幅を広げる。
【００４９】
状態Ｃ７は、状態Ｃ６における第１の入力された偏位データを追随中の偏位データとする場合を示す。サーチ幅は状態Ｃ１と同じ幅にして、同じサーチ範囲を測定する。第１の入力された偏位データΔが追随中の偏位データの右側でサーチ範囲内に存在する。
また、上述の算出式（１）が適用可能なのは、現在走行中の区間が剛体区間でなく、ＣＣＤ映像波形信号（検出信号）にノイズなどが混入していない場合である。通常はトロリ線の黒化箇所等の影響で摩耗波形が乱れ摺面幅データが分割されて入力されてくることが多い。また、剛体区間では、剛体部やイヤー部からのノイズが多いため、トロリ線自体の受光信号を検出することが困難となる場合が多い。従って、この実施の形態では、ノイズ除去処理を行っている。
【００５０】
ステップＳ９７では、演算装置１８はＣＣＤ映像波形信号（検出信号）に含まれるノイズ除去処理を行う。まず、トロリ線の黒化箇所等の影響で摩耗波形が乱れ摺面幅データが分割された場合に、演算装置１８が行うノイズ除去処理について説明する。図１０（Ａ）に示すように、トロリ線２０の摺動面２０ｂから反射した光は、受光ユニットのＣＣＤラインセンサカメラ９によってＣＣＤ映像波形信号（検出信号）に変換され、演算装置１８に出力される。図１０（Ａ）のＣＣＤ映像波形信号において、縦軸は明るさ（受光レベル）を示し、横軸はＣＣＤラインセンサが配列されるライン方向（レール（トロリ線）の横断方向）を示す。図１０（Ａ）のＣＣＤ映像波形信号に示すようなトロリ線２０の検出信号は、二値化処理によって図に示すような３個の二値化された信号（分割されたパルス波形群）として認識される。
【００５１】
演算装置１８は、この二値化信号に基づいて、それぞれのパルス波形の立ち上がりエッジ部分と立ち下がりエッジ部分を、二値化判定１ＳＴＡＲＴ、二値化判定１ＥＮＤ、二値化判定２ＳＴＡＲＴ、二値化判定２ＥＮＤ、二値化判定３ＳＴＡＲＴ、二値化判定３ＥＮＤとして検出する。演算装置１８は、最初の二値化判定１ＳＴＡＲＴから立ち下がりエッジ部分（二値化判定１ＥＮＤ、二値化判定２ＥＮＤ、二値化判定３ＥＮＤ）までの距離を測定し、その距離がトロリ線直径内に存在する場合は、それらの立ち下がりエッジ部分の信号は同一トロリ線における検出信号とみなす。従って、図１０（Ａ）のＣＣＤ映像波形信号の場合、トロリ線摺動面幅データは次の式（１）のようにして求められる。
摺動面幅データ＝（二値化判定３ＥＮＤ−二値化判定１ＳＴＡＲＴ）＜トロリ線直径…（１）
【００５２】
次に、剛体部やイヤー部からのノイズがＣＣＤ映像波形信号（検出信号）に含まれる場合に演算装置１８が行うノイズ除去処理について説明する。図１１は、演算装置１８が剛体部やイヤー部からのノイズを除去する場合の処理の一例を示す図である。二値化信号のエッジとトロリ線の直径に基づいて摺動面幅を算出することができるのは、図１０（Ａ）に示すＣＣＤ映像波形信号ように、剛体部やイヤー部などからの反射光がノイズ信号として検出信号に混入していない場合である。しかしながら、剛体区間では、剛体部やイヤー部からのノイズが検出信号に含まれている。例えば、図１１の二値化信号に示すようにトロリ線を示すデータの前後近傍にノイズ（剛体部やイヤー部などからの反射光）を示す二値化信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９がデータとして混入している。そのため、図１１に示すような二値化信号を上述の式（１），（２）に基づいてトロリ線摺動面幅データを得たとしても、それは図１１に示すような誤検出摺動面幅データとなり、本来検出されるべき摺動面幅データのような正確なトロリ線直径を検出することはできない。
【００５３】
そこで、ステップＳ９７のノイズ除去処理では、剛体部やイヤー部からのノイズ対策として二値化信号の立ち下がりエッジ部分から次の立ち上がりエッジ部分までの距離、すなわちエッジ間の離が２．０［ｍｍ］以上離れている場合には、別のトロリ線又はノイズ信号と認識することによって、ノイズによる誤検出を低減させている。なお、この２．０［ｍｍ］という値は一例であり、検出状態に応じて適宜変更することが可能である。
【００５４】
図１１の誤検出摺動面幅データにおいて、二値化信号Ｂ０の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ２の立ち下がりエッジ部分までの距離はトロリ線直径以内であるが、二値化信号Ｂ０の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ１の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ０１は、２．０［ｍｍ］以上あるので、別のトロリ線と判定される。同様にして、二値化信号Ｂ３の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ４の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ３４、二値化信号Ｂ５の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ６の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ５６、二値化信号Ｂ８の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ９の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ８９は全て２．０［ｍｍ］以上であるので別のトロリ線と判定される。ここで、前回トロリ線偏位位置に最も近い信号Ｄ１，Ｄ２をトロリ線と判定し、図１１に示すような本来検出されるべき摺動面幅データが検出され、正確なトロリ線直径を検出することが可能となる。
【００５５】
図１２は、上述したステップＳ９６のトロリ線偏位追随処理及びステップＳ９７のノイズ除去処理の詳細の一例を示す図である。以下、各ステップについて説明する。
ステップＳ１２１では、演算装置１８がエッジ検出メモリに記憶されているｎ個のパルスデータに基づいて、それぞれのパルスデータの立ち上がりエッジ部分と立ち下がりエッジ部分の位置を検出する。
図１３は、図１２のステップＳ１２１のエッジ検出処理の一例を示す図である。
ステップＳ１３１では、エッジ検出メモリに記憶されているパルスデータを順次読み込む。
【００５６】
ステップＳ１３２では、読み込まれたパルスデータは立ち上がりエッジ部分か否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ１３３に進み、ｎｏの場合はステップＳ１３４にジャンプする。
ステップＳ１３３では、パルスデータの立ち上がりエッジ部分の位置をスタートエッジとして検出する。
ステップＳ１３４では、読み込まれたパルスデータは立ち下がりエッジ部分か否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ１３５に進み、ｎｏの場合はステップＳ１３６にジャンプする。
ステップＳ１３５では、パルスデータの立ち下がりエッジ部分の位置をエンドエッジとして検出する。
【００５７】
ステップＳ１３６では、エッジ検出メモリに格納されている全てのパルスデータ（ｎ個）を読み込んだか否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ１３７に進み、ｎｏの場合はステップＳ１３１にリターンする。
ステップＳ１３７では、エッジ検出メモリに格納されている全てのパルスデータのエッジ検出が終了したので、それを各パルスデータ毎に格納して、図１２のステップＳ１２２に進む。上述の処理によって、図１１のようなノイズ信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９を含む二値化信号が抽出される。
【００５８】
ステップＳ１２２では、各パルスデータのスタートエッジ及びエンドエッジを上述の式（１）に代入して摺動面幅データを算出する。
ステップＳ１２３では、エッジ検出メモリに格納されている全てのパルスデータ（ｎ個）に対して摺動面幅データを算出したか否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ１２４に進み、ｎｏの場合はステップＳ１２２にリターンし、全てのパルスデータ（ｎ個）に対して摺動面幅データの算出処理を行う。図１１に示すようにトロリ線を示すデータの近傍にノイズ（剛体部やイヤー部などからの反射光）を示す二値化信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９がデータとして混入しているので、これらのノイズ信号を除去する必要がある。
【００５９】
ステップＳ１２４では、パルスデータのエンドエッジから次のパルスデータのスタートエッジまでの距離（パルス間距離）が所定値Ｘ［ｍｍ］以上であるか否かの判定を行い、ｎｏの場合はステップＳ１２５に進み、ｙｅｓの場合はステップＳ１２６に進み、なお、この実施の形態では、Ｘ＝２［ｍｍ］とする。
ステップＳ１２５では、前のステップＳ１２４でパルスデータのパルス間距離が所定値Ｘ［ｍｍ］よりも小さいと判定されたので、両パルスデータを合成したものを新たな摺動面幅データとして登録し、次の判定処理に使用する。
【００６０】
ステップＳ１２６では、パルスデータの摺動面幅データがトロリ線データとして認識可能な値（新線直径）Ｙ［ｍｍ］以下であるか否かの判定を行い、ｙｅｓの場合はステップＳ１２７に進み、ｎｏの場合はステップＳ１２９に進む。なお、この実施の形態では、Ｙ＝１５．４９［ｍｍ］とする。
ステップＳ１２７では、前回の摺動面幅データの偏位に最も近い偏位データであるか否かを判定する。最も近い偏位データである場合（ｙｅｓの場合）はステップＳ１２８に進み、最も近い偏位データでない場合(ｎｏの場合）はステップＳ１２９に進む。
ステップＳ１２８では、ステップＳ１２４でパルスデータのパルス間距離が所定値Ｘ［ｍｍ］以上であると判定され、ステップＳ１２６で摺動面幅データが所定値Ｙ［ｍｍ］以下であると判定され、ステップＳ１２７で前回偏位データに最も近い偏位データであると判定されたので、そのパルスデータをトロリ線データとして登録する。
【００６１】
ステップＳ１２９では、ステップＳ１２４でパルスデータのパルス間距離が所定値Ｘ［ｍｍ］以上であると判定されたが、ステップＳ１２６で摺動面幅データが所定値Ｙ［ｍｍ］より大きいと判定され、または、ステップＳ１２７で前回偏位データに最も近い偏位データでないと判定されたので、そのパルスデータをノイズデータとして登録する。
ステップＳ１３０では、全てのパルスデータ（ｎ個）に対してステップＳ１２４〜ステップＳ１２９の処理を行ったか否かを判定し、ｎｏの場合はステップＳ１２４にリターンし、全てのパルスデータ（ｎ個）をトロリ線データ又はノイズデータとして登録する処理を繰り返し、ｙｅｓの場合は摺動面幅データ算出処理を終了する。上述の処理によって、図１１のような本来検出されるべき摺動面幅データの中からノイズ信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９を含む摺動面幅データは除去され、トロリ線の直径を示す摺動面幅データのみが抽出される。
【００６２】
ステップＳ９８では、測定装置１９は、上述のトロリ線偏位追随処理及びノイズ除去処理、並びに剛体区間の場合はステップＳ９５の剛体偏位追随処理によって検出されたトロリ線の偏位及び剛体の偏位に基づいて、トロリ線２０の摺動面幅データを算出し、それをここでも前回検出された摺動面幅データの偏位と比較して、前回の摺動面幅データの偏位に最も近いものを偏位データ、すなわちトロリ線摺動面幅データとする。
【００６３】
上述の実施の形態によれば、投光ユニットより投光光をトロリ線の摺動面へ照射し、トロリ線からの反射光を受光ユニットで受光したときに、剛体部やイヤー部からのノイズの影響無くトロリ線摩耗偏位を検測できる。また、丸型トロリ線剛体電車線区間においては、その剛体部及びイヤー部の撮影画像に基づいてその偏位を測定しているので、剛体部及びイヤー部の影響による誤検出が少なくなり、剛体トロリ線の検測の信頼性を向上することができる。
なお、図９の摺動面幅データ算出処理では、剛体区間か否かを判定して処理を分岐する場合について説明したが、この判定を省略し、全ての区間でステップＳ９２〜Ｓ９５の処理を実行するようにしてもよい。また、剛体区間でノイズが発生することが分かっているので、ステップＳ９８のノイズ除去処理をステップＳ９５の処理の直後に移動して剛体区間だけノイズ除去処理を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０…トロリ線測定装置、
１０ａ…屋根フレーム、
１０ｂ…ガラス窓、
１２…回転ミラー、
１２ａ…回転軸
１３ａ…反射ミラー、
１４…ミラー移動機構、
１５…回転テーブル、
１６…Ａ／Ｄ変換回路、
１７…波形データメモリ、
１８…演算装置、
１９…測定装置、
２…投光ユニット、
２０…トロリ線、
２０ａ…トロリ線摺動面、
２０ｂ，２０ｃ…剛体部、
２０ｄ，２０ｅ…イヤー部、
２１…レール、
２２…架線検測車、
２４…筐体
２５…単色光源実装基板
２６ａ〜２６ｎ，２７ａ〜２７ｎ…集光レンズ群
２８ａ〜２８ｎ，２９ａ〜２９ｎ…レンズホルダ群
２ａ〜２ｎ…発光ダイオード群、
２Ｐ…スリット整形用集光レンズ
３…結像レンズ、
３ａ…集束レンズ、
４…受光ユニット、
４１…剛体用カメラ、
４１ａ，４１ｂ…２次元カメラ、
５…パルス駆動回路、
５０…発光ダイオード投光器、
５１…投光角度調整ミラー、
５５…外光フィルタ、
６…受光信号処理部、
６０…リニアフレネルレンズ、
６１…トロリ線検出位置、
６３…ヒートシンク、
６５a〜６５n…コリメートレンズ
６９…実装基板、
７…トロリ線高さ検出機構、
７ａ…ローラ式接触子、
７ｂ…回動アーム、
７ｃ…角度検出器、
８…測定光学系制御部、
８ａ…制御データ用テーブル、
９…ＣＣＤラインセンサカメラ、
９，９ａ，９ｂ，９ｃ…ラインセンサカメラ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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