(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標により摺面幅を算出する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項２】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、
前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項３】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、
前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定する手順と、
前記判定において許容値外と判定すると警報を発する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項４】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、
前記算出された摺面幅を記録する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項５】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、
前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定する手順と、
前記算出された摺面幅および／または判定結果を記録する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項６】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、
前記算出された摺面幅と、前記計測された走行距離との対応関係を求める手順と、
前記走行距離と対応関係が求められた摺面幅において、所定の閾値を超える走行区間を抽出する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項７】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標から架線の位置を算出する手順と、
前記算出された架線の位置から架線の水平方向の偏位を算出する手順と、
前記算出された架線の水平方向の偏位と前記計測された走行距離との対応関係を求める手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項８】
架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、
前記算出された摺面幅と、前記計測された走行距離との対応関係を求める手順と、
前記走行距離と対応関係が求められた摺面幅のデータ列から高周波成分を除去する手順と、
前記高周波成分が除去された摺面幅のデータ列の周波数分析を行う手順と、
前記周波数分析により得られた周波数成分から特定の周波数成分を抽出する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項９】
前記特定の周波数成分が波状磨耗に関する周波数成分とされることを特徴とする請求項８記載の架線検査方法。
【請求項１０】
架線のほぼ真下から、架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
前記撮像に同期させてレール踏面の車両の特定位置からの距離を計測する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標および前記計測されたレール踏面の車両の特定位置からの距離を用いて架線摺面のレール踏面からの高さを算出する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項１１】
架線のほぼ真下から、架線を斜めに集光的に照射する手順と、
架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、
前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順およびレール踏面の車両の特定位置からの距離を計測する手順と、
両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、
前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、
前記算出された座標および前記計測されたレール踏面の車両の特定位置からの距離を用いて架線摺面のレール踏面からの高さを算出する手順と、
前記算出された架線摺面のレール踏面からの高さおよび走行距離から架線の勾配を算出する手順
とを含んでなることを特徴とする架線検査方法。
【請求項１２】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から、輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出される
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項１３】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定される
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項１４】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と警報手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定され、
前記判定により摺面幅が許容値外であると判定された場合、前記警報手段から警報が発せられる
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項１５】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と記録手段とを備え、
前記撮像手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、
前記記録手段により前記算出された摺面幅が記録される
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項１６】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と記録手段とを備え、
前記撮像手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定され、
前記記録手段により、前記算出された摺面幅および／または前記判定結果が記録される
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項１７】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と走行距離計測手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅と前記走行距離計測手段により得られた走行距離との対応関係が求められ、▲５▼前記走行距離との対応関係が求められた摺面幅から所定の閾値を超える走行区間が抽出される
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項１８】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と走行距離計測手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標から架線の位置が算出され、▲４▼前記算出された架線の位置から架線の水平方向の偏位が算出され、▲５▼前記算出された架線の水平方向の偏位と走行距離との対応関係が求められる
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項１９】
一対の撮像手段と、集光形照明手段と、高周波成分除去手段と周波数分析手段とを有する画像処理・制御手段と、走行距離計測手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅と前記走行距離計測手段により得られた走行距離との対応関係が求められ、▲５▼前記高周波成分除去手段により前記走行距離との対応関係が求められた摺面幅のデータ列から高周波成分が除去され、▲６▼前記周波数分析手段により前記高周波成分が除去された摺面幅のデータ列の周波数分析がなされ、▲７▼前記周波数分析により得られた周波数成分から特定の周波数成分が抽出される
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項２０】
前記特定の周波数成分が波状磨耗に関する周波数成分とされることを特徴とする請求項１９記載の架線検査装置。
【請求項２１】
一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と距離計測手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記距離計測手段により、車両の特定位置からレール踏面までの距離が計測され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標および前記計測されたレール踏面までの距離とから架線摺面のレール踏面からの高さが算出される
ことを特徴とする架線検査装置。
【請求項２２】
一対の撮像手段と、集光形照明手段と、高周波成分除去手段と周波数分析手段とを有する画像処理・制御手段と、走行距離計測手段と距離計測手段とを備え、
前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、
前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、
前記距離計測手段により、車両の特定位置からレール踏面までの距離が計測され、
前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標および前記計測されたレール踏面までの距離とから架線摺面のレール踏面からの高さが算出され、▲４▼前記算出された架線摺面のレール踏面からの高さおよび前記走行距離計測手段により得られた走行距離から架線の勾配が算出される
ことを特徴とする架線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は架線検査方法および架線検査装置に関する。さらに詳しくは、画像処理を行うことにより架線の検査がなされる架線検査方法および架線検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両への動力の供給は、図１９に示すように、架線１０に接触している車両（図示せず）の屋根に設けられたパンタグラフ１００の集電体１０１によりなされている。しかるに、この集電体１０１は車両が高速で走行するところから、架線１０に接触した状態で高速移動することになる。そのため、図１９に示すように、架線１０の集電体１０１に接触している部分が磨耗する。この磨耗がある程度以上になると、架線１０に作用している張力により架線１０が切断するので、架線１０の保全のためにこの磨耗の程度が定期的に検査されている。当初、この検査は作業員が停止した車両の屋根等に上がり、ノギス等の機械式測定器具を用いてなされていた。このように、当所の検査は機械式測定器具により行っている関係上、検査に高所作業を伴い安全性に問題があるとともに、検査記録も自動的になされず効率的でないという問題があった。
【０００３】
かかる当初の架線検査方法を改善すべく、特開平５ー９６９８０号公報には、図２０に示すように、架線１０の所定方向からの画像を取り込む画像検出手段２０１と、前記画像検出手段２０１によって取り込まれた画像から前記架線１０の磨耗面幅を検出し、この架線１０の磨耗面幅をもとに架線磨耗量を算出する制御手段２０２と、前記制御手段２０２によって算出された架線磨耗量を記録する記録手段２０３とを具備したことを特徴とする架線検査装置２００が提案されている。
【０００４】
しかしながら、前記提案にかかわる架線検査装置２００は、図２０に示すように、ＣＣＤカメラを１台しか用いていないために、架線１０の３次元的な位置や寸法を測定することができない。そのため、架線１０の直径や集電体１０１との接触面の幅、いわゆる摺面幅の絶対寸法を測定することができない。そこで、前記提案にかかわる架線検査装置２００においては、架線１０の直径は既知であるとして直径との比から摺面幅を算出している。かかる方法により摺面幅を算出した場合、架線１０の種類が違ったときや架線が大きく変位し、撮像が斜め方向となり架線１０の直径が正確に測定できないときには、摺面幅を算出することができない。また、高さ方向の情報がないため、架線１０の上方にある張架線やその他の構造物と架線を分離することができない。
【０００５】
あるいは図２１に示すような、レーザ式架線磨耗測定装置３００が用いられている。このレーザ式架線磨耗測定装置３００は、ミラー部３１０と走査受光部３２０とパンタグラフ高さ測定部３３０と演算処理部３４０とを備え、単一波長の光線を回転ミラーを介して架線１０の幅方向に走査照射して、その反射光を光電変換素子に受光検出し、そして反射光が受光素子に検出される時間が架線１０の摺面１０ａに比例することから、この時間幅を電圧に変換して摺面幅、すなわち架線１０の磨耗量を算出するものである。より具体的には、このレーザ式架線磨耗測定装置３００は、走査受光部３２０において、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザ３２１からのレーザ光（ビーム光）はＡミラー３２２で方向が変えられ、第１レンズ３２３を通過後、一度位置ａで集光するが、位置ａは第２レンズ３２５の焦点と若干ずれているので、穴明きミラー３２４、第２レンズ３２５を通過した後、回転ミラー３２６によりミラー部３１０に出力される。そして、ミラー部３１０において、第１ミラー３１１、第２ミラー３１２、第３ミラー３１３により反射されて架線１０にスポット光として出力される。この出力されたスポット光は架線１０の摺面１０ａに集光する。このとき、回転ミラー３２６は矢印の方向に回転しているから、スポット状のレーザ光も矢印の方向に架線１０を走査する。この架線１０に集光したレーザ光は、ついで架線１０の摺面１０ａで正反射され、天空からの外光とともに往路と同一経路を反対にたどって走査受光部３２０の穴明きミラー３２４に到達する。この穴明ミラー３２４に到達した光は、そこで方向を変えられて干渉フィルター３２７に入力されてレーザ光以外の外光は除去され、架線１０で反射したレーザ光のみが受光素子３２８に結像される。受光素子３２８は、この受光したレーザ光を電気信号に変換し、前置増幅器３２９に入力する。前置増幅器３２９は、この電気信号を増幅して演算処理部３４０の摺面幅算出部３４１に入力する。この摺面幅算出部３４１は、入力された受光時間を架線１０の摺面幅に相当する電圧に変換して出力する。
【０００６】
ところが、架線１０はレール踏面上４８００ｍｍを中心として上下に６００ｍｍの幅で変化しているために、レーザ光を架線１０に集光させて摺面幅を測定するようにしているレーザ式架線磨耗測定装置３００においては、架線１０の高さ変化に追従させてレーザ光の集光位置を調整する必要がある。そのため、レーザ式架線磨耗測定装置３００では、架線の高さがパンタグラフｐの高さに一致するとしてパンタグラフ高さ測定部３３０によりパンタグラフｐの高さを測定し、その測定高さに基づいて第２レンズ３２５の位置を調整してレーザ光を架線１０に集光するようにしている。ここで、パンタグラフ高さ測定部３３０のパンタグラフ高さ測定装置としては、例えば、パンタグラフｐの主軸にポテンショメータを装着し、このポテンショメータによりパンタグラフｐが架線１０の高さ変化に追従して上下する際の主軸の回転角を検出し、それにより架線１０の高さ測定するようにしてなるものがある。
【０００７】
このように、このレーザ式架線磨耗測定装置３００においては、一台の受光素子３２８しか用いられていないので、前記特開平５ー９６９８０号公報の提案にかかわる測定装置２００と同様の問題がある。また、パンタグラフの昇降に追従させて第２レンズ３２５の位置を調整しているので、構造が複雑であるという問題もある。さらに、パンタグラフｐの昇降量から架線１０の高さを推定しているので、その測定精度が低いという問題があるとともに、レール踏面からの架線１０の高さが測定できないという問題もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、架線の種類に関係なく、しかも架線の上方に存在する張架線等に影響されることなく、架線の摺面幅を正確に測定できる架線検査方法および架線検査装置を提供することを主たる目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記従来技術の課題を解決すべく鋭意研究した結果、架線の集電体と接触している部分（摺面）は、集電体が摺動するために、鏡面状態となっている。このため、この架線を下方から集光形照明装置により適当な角度で照明すると、摺面では乱反射がほとんど起こらず、照射された光のほとんどは所定の反射角で反射されるが、架線の摺面との境界部分より上の部分（以下、エッジ部という）は鏡面ではないために、照射された光は乱反射される。そこで、集光形照明装置に照明されている箇所を、撮像手段を光線に対してほぼ直角にし、かつ斜め下方から撮像すると、摺面では乱反射光が少ないためにその部分では輝度が低く、エッジ部では乱反射光が多いためにその部分では輝度が高いという画像が得られる。そして、得られた画像の輝度が極大値となる位置を、摺面のエッジと認定して演算処理を行えば摺面幅が測定できることを見出した。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。
【００１０】
すなわち、本発明の架線検査方法の第１態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所をその右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標により摺面幅を算出する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の架線検査方法の第２態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所をその右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の架線検査方法の第３態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所をその右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定する手順と、前記判定において許容値外と判定すると警報を発する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の架線検査方法の第４態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所をその右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、前記算出された摺面幅を記録する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の架線検査方法の第５態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所をその右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定する手順と、前記算出された摺面幅および／または判定結果を記録する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の架線検査方法の第６態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、前記算出された摺面幅と、前記計測された走行距離との対応関係を求める手順と、前記対応関係において、所定の閾値を超える走行区間を抽出する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の架線検査方法の第６態様においては、前記抽出された所定の閾値を超える走行区間において、摺面幅が最大となる地点を検出する手順が付加されてなるのが好ましい。
【００１７】
本発明の架線検査方法の第７態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標から架線の位置を算出する手順と、前記算出された架線の位置から架線の水平方向の偏位を算出する手順と、前記算出された架線の水平方向の偏位と前記計測された走行距離との対応関係を求める手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の架線検査方法の第８態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標により摺面幅を算出する手順と、前記算出された摺面幅と、前記計測された走行距離との対応関係を求める手順と、前記走行距離と対応関係が求められた摺面幅のデータ列から高周波成分を除去する手順と、前記高周波成分が除去された摺面幅のデータ列の周波数分析を行う手順と、前記周波数分析により得られた周波数成分から特定の周波数成分を抽出する手順とを含んでなることを特徴とする。ここで、前記特定の周波数成分は、例えば波状磨耗に関する周波数成分とされる。
【００１９】
本発明の架線検査方法の第９態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、前記撮像に同期させてレール踏面の車両の特定位置からの距離を計測する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標および前記計測されたレール踏面の車両の特定位置からの距離を用いて架線摺面のレール踏面からの高さを算出する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の架線検査方法の第１０態様は、架線のほぼ真下から架線を斜めに集光的に照射する手順と、架線の照射された個所を、その右横斜め下方および左横斜め下方から撮像する手順と、前記撮像に同期させて車両の走行距離を計測する手順およびレール踏面の車両の特定位置からの距離を計測する手順と、両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる位置を検出する手順と、前記検出された輝度の極大値となる位置の座標を算出する手順と、前記算出された座標および前記計測されたレール踏面の車両の特定位置からの距離を用いて架線摺面のレール踏面からの高さを算出する手順と、前記算出された架線摺面のレール踏面からの高さおよび走行距離から架線の勾配を算出する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００２１】
一方、本発明の架線検査装置の第１態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から、輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の架線検査装置の第２態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定されることを特徴とする。
【００２３】
本発明の架線検査装置の第３態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と警報手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を、斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定され、前記判定により摺面幅が許容値外であると判定された場合、前記警報手段から警報が発せられることを特徴とする。
【００２４】
本発明の架線検査装置の第４態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と記録手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、前記記録手段により前記算出された摺面幅が記録されることを特徴とする。
【００２５】
本発明の架線検査装置の第５態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と記録手段とを備え、前記撮像手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定され、前記記録手段により、前記算出された摺面幅および／または前記判定結果が記録されることを特徴とする。
【００２６】
本発明の架線検査装置の第６態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と走行距離計測手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅と前記走行距離計測手段により得られた走行距離との対応関係が求められ、▲５▼前記走行距離との対応関係が求められた摺面幅から所定の閾値を超える走行区間が抽出されることを特徴とする。
【００２７】
本発明の架線検査装置の第６態様においては、前記所定の閾値を超える走行区間から摺面幅が最大となる地点が抽出されるのが好ましい。
【００２８】
本発明の架線検査装置の第７態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と走行距離計測手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、  前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標から架線の位置が算出され、▲４▼前記算出された架線の位置から架線の水平方向の偏位が算出され、▲５▼前記算出された架線の水平方向の偏位と走行距離との対応関係が求められることを特徴とする。
【００２９】
本発明の架線検査装置の第８態様は、一対の撮像手段と、集光形照明手段と、高周波成分除去手段と周波数分析手段とを有する画像処理・制御手段と、走行距離計測手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標により摺面幅が算出され、▲４▼前記算出された摺面幅と前記走行距離計測手段により得られた走行距離との対応関係が求められ、▲５▼前記高周波成分除去手段により前記走行距離との対応関係が求められた摺面幅のデータ列から高周波成分が除去され、▲６▼前記周波数分析手段により前記高周波成分が除去された摺面幅のデータ列の周波数分析がなされ、▲７▼前記周波数分析により得られた周波数成分から特定の周波数成分、例えば波状磨耗に関する周波数成分が抽出されることを特徴とする。
【００３０】
本発明の架線検査装置の第９態様は、一対の撮像手段と集光形照明手段と画像処理・制御手段と距離計測手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記距離計測手段により車両の特定位置からレール踏面までの距離が計測され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標および前記計測されたレール踏面までの距離とから架線摺面のレール踏面からの高さが算出されることを特徴とする。
【００３１】
本発明の架線検査装置の第１０態様は、一対の撮像手段と、集光形照明手段と、高周波成分除去手段と周波数分析手段とを有する画像処理・制御手段と、走行距離計測手段と距離計測手段とを備え、前記撮像手段が車両の屋根上において、一方の撮像手段が架線をその右横斜め下方から撮像するように配設され、他方の撮像手段が架線をその左横斜め下方から撮像するように配設され、前記集光形照明手段が車両の架線のほぼ真下に対応する屋根上において、前記撮像手段の撮像位置を斜め下方から照明する位置に配設され、前記距離計測手段により車両の特定位置からレール踏面までの距離が計測され、前記画像処理・制御手段において、▲１▼入力された両撮像手段からの画像の対応する画素列から輝度が極大値となる位置が検出され、▲２▼前記検出された位置の座標が算出され、▲３▼前記算出された座標および前記計測されたレール踏面までの距離とから架線摺面のレール踏面からの高さが算出され、▲４▼前記算出された架線摺面のレール踏面からの高さおよび前記走行距離計測手段により得られた走行距離から架線の勾配が算出されることを特徴とする。
【００３２】
ここで、前記走行距離計測手段は、例えば車両の車軸に配設されたパルスジェネレータとされ、前記高周波成分除去手段は、例えばローパスフィルタとされ、前記周波数分析手段は、例えばスペクトルアナライザとされる。
【００３３】
また、前記撮像手段は、例えば２次元ＣＣＤカメラまたはラインセンサカメラとされる。
【００３４】
【作用】
車両の屋根上に配設された集光形照明手段により、架線の撮像手段が望む個所が集光的に照明される。架線のこの照明された個所が、車両の屋根上において架線の左右の横斜め下方に配設されている撮像手段により撮像される。この撮像画像は、信号ケーブルを介して画像処理・制御手段に入力される。画像処理・制御手段は、入力された両画像の対応する画素列における輝度が極大値となる個所を検出し、ついでその座標を算出する。さらに画像処理・制御手段は、算出された座標から摺面幅を算出する。
【００３５】
本発明の好ましい態様においては、この算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定され、許容値外であれば警報が出力される。あるいは、算出された摺面幅や判定結果が記録手段により記録される。
【００３６】
本発明の別の好ましい態様においては、車両の車軸に設けられている走行距離計測手段により、摺面の撮像に同期させて走行距離が計測されるとともに、所定の閾値を超える走行区間が抽出されるので、磨耗の激しい区間を特定できる。この別の好ましい態様において、所定の閾値を超える区間内で摺面幅が最大となる地点が特定されるようにされている、さらに好ましい態様においては、最初に破断される個所を検出できる。
【００３７】
本発明のさらに別の好ましい態様においては、架線の水平方向の偏位と走行距離との対応関係が求められるので、架線が集電体から外れる位置を検出できる。
【００３８】
本発明のさらに別の好ましい態様においては、車両の車軸に設けられている走行距離計測手段により、摺面の撮像に同期させて走行距離が計測されるとともに、その走行距離に対応した摺面幅のデータ列から高周波成分が除去され、その高周波成分が除去されたデータから周波数分析により、特定周波数成分、例えば波状磨耗に関する周波数成分が抽出されるので、波状磨耗等の特定の磨耗を生ずる走行区間を抽出できる。
【００３９】
本発明のさらに別の好ましい態様においては、さらに車両の特定位置からレール踏面までの距離も計測されて、そのレール踏面までの距離および架線の位置に基づいて架線のレール踏面からの高さが計測される。そのため、架線が車両の天井に備えられている機器と干渉するか否か判定できる。
【００４０】
本発明のさらに別の好ましい態様においては、走行距離と架線のレール踏面からの高さに基づいて架線の勾配が測定できる。それゆえ、架線が車両の天井に備えられている機器と干渉するか否かが予測できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施の形態のみに限定されるものではない。
【００４２】
実施の形態１
本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態１の概略図を図１および図２に示し、同架線検査装置Ｉは、一対の２次元ＣＣＤカメラ（第１カメラ１および第２カメラ２）と、集光形照明装置３と、画像処理・制御装置４と、記録装置５と、警報装置６を主要部として備えてなる。
【００４３】
一対の２次元ＣＣＤカメラ１，２は、図２に示すように、車両Ｔの屋根に対称に配設されている。そして、この２次元ＣＣＤカメラ１，２の撮像部１ａ，２ａは、架線１０の摺面１０ａを望むよう、その向きが調整されている。この２次元ＣＣＤカメラ１，２の撮像部１ａ，２ａが望む位置を照明するために、集光形照明装置３が車両Ｔの屋根の中央、すなわち架線１０のほぼ真下に対応する位置において２次元ＣＣＤカメラ１，２の後方に所定距離を置いて配設されている。この所定距離は、撮像された画像からエッジが特定できる輝度差を得るために、この照明装置３からの架線１０への入射光の入射角が適当な範囲、例えば３０度ないし６０度の範囲となるよう選定される。
【００４４】
この一対の２次元ＣＣＤカメラ１，２により撮像された画像は、信号ケーブル１１を介して画像処理・制御装置４に入力され、２次元ＣＣＤカメラ１，２を用いた３次元位置計測方法により処理されて摺面幅が算出される。
【００４５】
以下、実施の形態１の理解を容易にするために、この２次元ＣＣＤカメラ１，２を用いた３次元位置計測方法について簡単に説明する。
【００４６】
いま、図３に示すように光学系を設定し、空間上（物体座標系上）の点Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を観測するものとする。この点Ｐのカメラ１およびカメラ２の像の撮像面上の座標（カメラ座標）を、それぞれＱ１（ＸＣ１，ＹＣ２）、Ｑ２（ＸＣ２，ＹＣ２）とすると、点Ｐと点Ｑ１および点Ｐと点Ｑ２の関係は下記式１および式２により表される。
【００４７】
【数１】
0003629568.tif 000002
【００４８】
【数２】
0003629568.tif 000003
【００４９】
ここに、
Ｃ１１１〜Ｃ１３４：カメラ１のカメラパラメータ
Ｃ２１１〜Ｃ２３４：カメラ２のカメラパラメータ
【００５０】
しかして、カメラパラメータ（Ｃ１１１〜Ｃ１３４およびＣ２１１〜Ｃ２３４）を予め定めておいて、点Ｑ１（ＸＣ１，ＹＣ２）およびＱ２（ＸＣ２，ＹＣ２）を撮像画像から計測し、ついでこれらの値を用いて式１および式２を連立させて解くことにより点Ｐの３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出できる。すなわち、式１および式２を展開し、同次座標表現における媒介変数ｈ１およびｈ２を消去し、Ｘ，Ｙ，Ｚについて整理すると下記式３が得られる。
【００５１】
Ｂ＝Ａ＊Ｖ                                          （３）
【００５２】
ここに、
【００５３】
【数３】
0003629568.tif 000004
【００５４】
【数４】
0003629568.tif 000005
【００５５】
【数５】
0003629568.tif 000006
【００５６】
したがって、点Ｐの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は下記式４により算出される。Ｖ＝（Ａｔ・Ａ）−１・Ａｔ・Ｂ                            （４）
【００５７】
それ故、カメラ１およびカメラ２より、図４に模式図的に示す形状の架線１０について、それぞれ図５および図６に示すような摺面１０ａの画像が、また同一摺面に対応する画素列Ａ，Ｂについて図７および図８に示すような輝度曲線が得られたとすると、輝度が極大値となる位置がエッジ（エッジ１およびエッジ２）と認定されるから、画像処理・制御装置４において、前述した２次元ＣＣＤカメラを用いた３次元位置計測方法を用いることにより、エッジ１およびエッジ２の物体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における座標を算出できる。したがって、この座標を用いて簡単な数学の公式により摺面幅を算出できる。なお、図５および図６中、符号２１はエッジを、符号２２は摺面を示す。
【００５８】
この場合、両眼立体視では一般的に２つの画像の対応点を取るのに時間がかかるので、処理の迅速化の観点から、例えば２つの画面の中央部の画素列Ａ，Ｂが同じ摺面位置となるように、カメラ１およびカメラ２を設置するのが好ましい。また、この実施の形態１においては、カメラ１およびカメラ２は対称に配置されているが、カメラ１およびカメラ２は必ずしも対称に配置される必要はない。
【００５９】
さらに画像処理・制御装置４は、算出された摺面幅が許容値内にあるか否か判定し、許容値外であれば警報装置に警報を発するように指令する。そして、警報装置は、この指令により警報信号、警報ブザー、警報ランプの点灯等の処置をとる。ここで、この画像処理・制御装置４は、例えば、ＣＰＵを中心として画像処理用メモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースなどを備えてなるものとされる。
【００６０】
また、この算出された摺面幅や判定結果は、記録装置により記録される。この記録装置としては、磁気記録装置、光ディスク記録装置などが用いられる。
【００６１】
このように、実施の形態１によれば、一対の２次元ＣＣＤカメラを用いて架線を撮像しているために、非接触により摺面を３次元的に計測できるので、架線の種類や直径が変わっても摺面幅を直接測定できる。しかも、撮像の際には集光形照明装置により撮像部近傍のみを照明するようにしているので、張架線等の不要なものが撮像された画像中に存在しない。そのため、画像処理が簡素化され、その処理時間が短縮される。また、その算出結果は自動的に記録されるので、架線検査が効率的になされる。さらに、摺面幅が許容値外であれば警報が発せられるので、不具合個所の探知が迅速になされる。
【００６２】
実施の形態２
本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態２の概略図を図９および図１０に示す。実施の形態２は、実施の形態１におけるＣＣＤカメラ１，２に代えてラインセンサカメラ１，２を用いてなるものである。なお、その余の構成については実施の形態１と同様とされている。したがって、ここでは実施の形態２の実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【００６３】
以下、実施の形態２の理解を容易にするために、このラインセンサカメラ１，２を用いた３次元位置計測方法について簡単に説明する。
【００６４】
いま、図１１に示すように光学系を設定したとすると、ラインセンサカメラ１，２の撮像面上の座標（カメラ座標）（Ｘｃ）と、物体座標系（Ｘ，Ｙ）の関係は透視変換の関係式５で表される。
【００６５】
【数６】
0003629568.tif 000007
【００６６】
ここに、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３はカメラパラメータを、ｈは倍率をそれぞれ示す。
【００６７】
式５からｈを消去して、Ｘ，Ｙについて解くと下記式６が得られる。
【００６８】
0003629568.tif 000008
【００６９】
前記式６はカメラ１およびカメラ２について成立するので、式６をカメラ１およびカメラ２に適用して変形すると、下記式７，８が得られる。
【００７０】
0003629568.tif 000009
【００７１】
そして、カメラ１およびカメラ２のカメラパラメータ（Ｃ１１１〜Ｃ１２３およびＣ２１１〜Ｃ２２３）は、それぞれ特定されており、またカメラ座標（Ｘｃ）も撮像画像から特定されるので、式７および式８から、撮像されたものの物体座標系（Ｘ，Ｙ）における座標を求めることができる。
【００７２】
Ｘ＝（ｂｆ−ｃｅ）／（ａｅ−ｂｄ）
Ｙ＝（ａｆ−ｃｄ）／（ｂｄ−ａｅ）
【００７３】
ここに
ａ＝Ｃ１２１＊ｘｃ−Ｃ１１１
ｂ＝Ｃ１２２＊ｘｃ−Ｃ１１２
ｃ＝Ｃ１２３＊ｘｃ−Ｃ１１３
ｄ＝Ｃ２２１＊ｘｃ−Ｃ２１１
ｅ＝Ｃ２２２＊ｘｃ−Ｃ２１２
ｆ＝Ｃ２２３＊ｘｃ−Ｃ２１３
【００７４】
しかして、カメラ１およびカメラ２より、架線１０についてそれぞれ図１２および図１３に示すような摺面１０ａの画像が得られたとすると、前述したラインセンサカメラ１，２を用いた３次元位置計測方法を用いることにより、エッジ１およびエッジ２の物体座標系（Ｘ，Ｙ）における座標を算出できる。したがって、この座標を用いて簡単な数学の公式により摺面幅を算出できる。
【００７５】
このように、実施の形態２によれば、実施形態１と同様に摺面幅を非接触により測定できる。また、ラインセンサカメラを用いて架線を撮像しているので、実施の形態１と比較して検査時間が短いという効果も得られる。
【００７６】
実施の形態３
本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態３の概略図を図１４に示す。実施の形態３は実施の形態１において車軸に走行距離計測手段、例えばパルスジェネレータ１２を設けて、架線の撮像に同期させて走行距離数も計測できるようにしてなるものである。なお、その余の構成は実施の形態１と同様とされている。
【００７７】
図１５は、この実施の形態３において得られた走行区間と摺面幅との関係を、横軸に走行距離数を取り、縦軸に摺面幅を取った場合のグラフである。図１５から明らかなように、走行区間のどの区間においてよく磨耗が生ずるかを把握することができる。またその際、この摺面幅の所定の閾値を超える区間を要注意区間として選定してもよい。さらに、その選定された区間おける摺面幅が最大となる地点を抽出してもよい。このようにすることにより、危険個所あるいは破断しやすい個所の認定がただちになされるようになる。
【００７８】
また、算出された摺面の位置から架線の位置を算出して、その算出された架線の位置の車両進行方向中心からの左右の振れを算出すれば、架線の水平方向の偏位を算出できる。そして、算出された架線の水平方向の偏位と走行距離計測手段により得られた走行距離との対応関係を求めれば、走行距離のどの位置で架線が集電体から外れるか否かの判定できる。なお、架線の位置は、例えば摺面の中央位置とされる。
【００７９】
このように、実施の形態３においては、摺面幅が所定の閾値を超えて、危険がある個所や区間あるいは破断しやすい区間や個所、さらには集電不能となる位置の認定がただちになされるようになるので、架線の保守作業が効率的になるという実施の形態１および実施の形態２では得られない効果が得られる。
【００８０】
実施の形態４
本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態４の概略図を図１６に示す。実施の形態４は実施の形態３を改変したものであって、走行距離と対応関係がとられた摺面幅のデータ列から高周波成分を除去する高周波成分除去手段、例えばローパスフィルタ４ａ、および高周波成分が除去された摺面幅のデータ列の周波数成分析を行う周波数分析手段、例えばスペクトルアナライザ４ｂを画像処理・制御装置４に設けて、そしてその周波数分析された周波数成分から特定の周波数成分、例えば波状磨耗に関する周波数成分を抽出するようにしてなるものである。なお、実施の形態４のその余の構成は実施の形態３と同様とされている。
【００８１】
そのため、実施の形態４においては、図１７に示すように、走行区間と対応関係が取られた摺面幅のデータ列（図１７（ａ）参照）から、ローパスフィルタ４ａにより高周波成分が除去され（図１７（ｂ）参照）、ついでスペクトルアナライザ４ｂにより含有されている周波数成分のパワー分布が得られる（図１７（ｃ）参照）。そして、得られた周波数成分のパワー分布から、特定の周波数成分、例えば波状磨耗に関する周波数成分を抽出すれば、摺面の磨耗が、例えば波状磨耗によるものか否かの判定がなし得る。
【００８２】
このように、実施の形態４によれば磨耗に関与している現象を特定できるという実施の形態１ないし実施の形態３では得られない効果が得られる。ちなみに、この波状磨耗が発生すると、架線の磨耗が急速に進行する。そのため、この波状磨耗が発生している区間を特定できるということは、その対策上重要な意義を有する。
【００８３】
実施の形態５
本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態５の概略図を図１８に示す。実施の形態５は実施の形態３を改変し、車体の前方の特定高さ位置、例えばレール踏面Ｒａの上方にレーザ距離計１３を設置してレール踏面Ｒａまでの距離をも計測できるようにしたものである。かかる構成とすることにより、レーザ距離計１３により計測されたレール踏面Ｒａまでの垂直距離ｈ１、第１カメラ１および第２カメラ２により得られた架線１０の高さｈ３および第１カメラ１とレーザ距離計１３との垂直距離ｈ２から、架線１０のレール踏面Ｒａからの高さが計測できる。また、高さ計測に同期させて走行距離も計測されているので、架線１０の勾配も計測できる。そのため、車両の天井に設置されている機器が架線と干渉するか否かの判定や予測ができる。
【００８４】
このように、実施の形態５によれば架線１０のレール踏面Ｒａからの高さや架線の勾配が計測されて、車両の天井に設置されている機器の架線との干渉が防止されるという実施の形態１ないし実施の形態４では得られない効果が得られる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、集光形照明装置により撮像する架線の近傍のみを照明するようにし、その照明された個所を２台のカメラにより斜め下方より撮像し、その撮像画像により摺面のエッジの物体座標系における座標を算出し、その値を用いて摺面幅を直接算出しているので、測定に要する時間を短縮できるとともに、架線の種類が変わっても測定できるという優れた効果が得られる。
【００８６】
また、ラインセンサカメラを用いている本発明の好ましい態様によれば、検査時間を短かくできるので、車両が走行中においても計測できるという優れた効果も得られる。
【００８７】
本発明の別の好ましい態様によれば、摺面幅、架線の水平方向の偏位や架線のレール踏面からの高さや架線の勾配と走行区間とを対応させているので、走行区間における危険区間の特定が容易となり、架線の保守作業が効率的になるという優れた効果も得られる。
【００８８】
本発明のさらに別の好ましい態様によれば、走行区間と対応関係が取られた摺面幅のデータ列から特定の周波数成分を抽出しているので、その成分から架線の磨耗に関与している現象を特定できるという優れた効果も得られる。例えば、架線を急速に磨耗させる波状磨耗が発生している箇所を検出できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態１の説明図である。
【図２】実施の形態１におけるカメラの配置を示す説明図である。
【図３】実施の形態１における光学系の説明図である。
【図４】撮像される架線の説明図である。
【図５】実施の形態１におけるカメラ１による摺面の撮像画像を示す説明図である。
【図６】実施の形態１におけるカメラ２による摺面の撮像画像を示す説明図である。
【図７】実施の形態１におけるカメラ１による摺面の画面中央の撮像画像を示す説明図である。
【図８】実施の形態１におけるカメラ２による摺面の画面中央の撮像画像を示す説明図である。
【図９】本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態２の説明図である。
【図１０】実施の形態２におけるカメラの配置を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２における光学系の説明図である。
【図１２】実施の形態２におけるカメラ１による摺面の撮像画像を示す説明図である。
【図１３】実施の形態２におけるカメラ２による摺面の撮像画像を示す説明図である。
【図１４】本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態３の説明図である。
【図１５】摺面幅と走行距離数との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態４の説明図である。
【図１７】実施の形態４における走行区間と対応関係が取られた摺面幅のデータ列の処理を示す説明図であって、同（ａ）はデータ列が高周波成分を含んでいる状態を示し、同（ｂ）は高周波成分が除去された状態を示し、同（ｃ）は周波数分析がなされた状態を示す。
【図１８】本発明の架線検査方法に用いられる架線検査装置の実施の形態５の説明図である。
【図１９】架線が集電体の摺動によりその摺面が摩耗することを示す説明図である。
【図２０】特開平５ー９６９８０号公報の提案にかかわる検査装置の概略図である。
【図２１】従来のレーザ式架線磨耗測定装置の概略図である。
【符号の説明】
１        第１カメラ（２次元ＣＣＤカメラ、ラインセンサカメラ）
２        第２カメラ（２次元ＣＣＤカメラ、ラインセンサカメラ）
３        集光形照明装置
４        画像処理・制御装置
４ａ      ローパスフィルタ
４ｂ      スペクトルアナライザ
５        記録装置
６        警報装置
１０        架線
１０ａ      摺面
１１        信号ケーブル
１２        パルスジェネレータ
１３        レーザ距離計
Ｉ        架線検査装置
Ｔ        車両
Ｒａ      レール踏面
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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