(57)【要約】パンタグラフの摺動ボウの位置および加速度、ならびに摺動ボウと懸垂線との間の接触力を測定するための光学システムを提供する。本発明の光学システムは、鉄道列車の天井に設置され、摺動ボウの少なくとも一部分を含む領域がフレーム化されるように構成された少なくとも１つのカメラと、実質的に垂直な平面上に配置されたレーザシート上に集束され、パンタグラフに向けられた少なくとも１つのレーザであって、レーザシートは、カメラによってフレーム化された領域と交差する、レーザとを備える。この光学システムにおいて、システムが、少なくとも１つの円筒状標的であって、摺動ボウに一体的に、摺動ボウの１つに対して平行な軸を有して、標的がレーザによって照らされ、カメラによってフレーム化される位置に設置される、円筒状標的をさらに備え、標的が、レーザによって発せられた光の周波数に対して反射する材料で実現される。
2019512664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システムであって、
鉄道列車の天井に取り付けられ、前記摺動ボウ（１１）の少なくとも一部分を含む領域がフレーム化されるように構成された少なくとも１つのカメラ（２１）と、
実質的に垂直な平面上に配置されたレーザシート上に集束され、前記パンタグラフ（１）に向けられた少なくとも１つのレーザ（２２）であって、前記レーザシートは、前記カメラ（２１）によってフレーム化された前記領域と交差する、レーザとを備える、光学システムにおいて、
前記システムが、少なくとも１つの標的（１１１）であって、前記摺動ボウ（１１）に一体的に、前記標的（１１１）が前記レーザ（２２）によって照らされ、前記カメラ（２１）によってフレーム化される位置に設置され、前記レーザ（２２）によって発せられた前記光の周波数に対して反射する材料で実現される、標的をさらに備え、
前記標的（１１１）が、円筒状であり、前記摺動ボウの１つに対して平行な軸を有して設置されることを特徴とする、光学システム。
【請求項２】
少なくとも別の円筒状標的（１１２）であって、前記摺動ボウ（１１）の支持体（１２）に一体的に、前記別の標的（１１２）が前記レーザ（２２）によって照らされ、前記カメラ（２１）によってフレーム化される位置に設置される、別の円筒状標的をさらに備える、請求項１に記載のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システム。
【請求項３】
少なくとも２つの円筒状標的（１１１）が、前記摺動ボウ（１１）に一体的に設置され、前記標的は、レーザシートによってそれぞれ照らされ、前記レーザシートの両方が前記カメラ（２１）によってフレーム化された前記領域と交差することを特徴とする、請求項１または２に記載のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システム。
【請求項４】
少なくとも２つの円筒状標的（１１１）が、前記摺動ボウ（１１）に一体的に設置され、前記標的は、レーザシートによってそれぞれ照らされ、前記システムは、少なくとも２つのカメラ（２１）をさらに備え、前記レーザシートの各１つは、前記カメラ（２１）のうち少なくとも１つによってフレーム化された領域と交差することを特徴とする、請求項１または２に記載のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システム。
【請求項５】
前記レーザが、８００から８５０ｎｍの間の波長において近赤外線を発することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システム。
【請求項６】
前記カメラ（２１）には、前記レーザ（２２）の周波数を中心とする、バンドパス干渉フィルタが設けられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システム。
【請求項７】
前記カメラが、リニアセンサカメラであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システム。
【請求項８】
前記カメラが、マトリックスセンサカメラであることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の位置および加速度、ならびに前記摺動ボウ（１１）と懸垂線との間の接触力を測定するための光学システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置を使用して、鉄道車両のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）の動きおよびその加速度を測定するための方法であって、
ａ）前記パンタグラフ（１）に、前記パンタグラフ摺動ボウに平行な軸を有する少なくとも１つの円筒状標的（１１１）を拘束するステップと、
ｂ）前記パンタグラフ（１）を、前記標的（１１１）と交差する垂直面内に配置されたレーザシート（２２１）上に集束されるレーザ光源（２２）を用いて照らすステップと、
ｃ）リニアカメラ（２１）またはマトリックスカメラ（２３）によって、後続時点を参照した前記パンタグラフ（１）を含む前記領域の複数の画像を取得するステップと、
ｄ）前記画像の各１つにおいて、前記標的（１１１）の位置に関連するピクセルを特定し、そうして前記後続時点の各１つにおいて、前記標的（１１１）および前記摺動ボウの前記列車の天井までの高さを決定するステップと、
ｅ）前記摺動ボウ（１１）の速度および加速度を、点ｄにおいて測定された、その時間的位置に基づいて算出するステップとを含む、方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置を使用して、鉄道車両のパンタグラフ（１）の摺動ボウ（１１）と懸垂線との間で交換される接触力を測定するための方法であって、
ｆ）請求項９に記載の方法を用いて、後続時点における前記摺動ボウの位置および加速度を決定するステップと、
ｇ）各々の考えられる時点について、前記摺動ボウ（１１）の懸架ばね（１３）によって及ぼされた力を、点ｆ）で決定されたその位置の関数として算出するステップと、
ｈ）前記鉄道車両の速度を取得し、前記パンタグラフ（１）上に作用する空気力学的な力を各時点における前記速度の関数として決定するステップと、
ｉ）各時点について、前記摺動ボウ（１）上に作用する慣性力を、点ｆ）において算出された加速度の関数として算出するステップと、
ｊ）各時点において摺動ボウ（１１）と懸垂線との間で交換される力を、点ｇ、ｈ、およびｉにおいて算出された力の合計として算出するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本事業上の発明は、パンタグラフの摺動ボウの位置および加速度、ならびに摺動ボウと懸垂線との間の接触力を測定するための光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気列車は、軌道に沿ってポストまたはポータルに、またはトンネル天井に設置された特別な支持体に懸架されたワイヤ（接触ワイヤ）によって供給される。接触ワイヤは複数の点で支持ケーブルに懸架されているので、それがとる幾何学的形状は、つり線の１つである。したがって、以下では、接触ワイヤは、用語「懸垂線」とも示される。
【０００３】
機関車は、天井に設置された１つまたは複数のパンタグラフを使用して、接触ワイヤからエネルギーを吸収する。各パンタグラフの上部分には、機械的または空気ばねによって及ぼされる力によって懸垂線と接触する導電性ストリップが設けられている。パンタグラフと懸垂線との間の相互作用力は、主に給電性能に影響を及ぼすパラメータの１つである。
【０００４】
懸垂線とパンタグラフとの間の接触により、導電性ストリップは時間の経過とともに摩耗するので、パンタグラフ摩耗が低減され、懸垂線を支持する構造の変形が回避されるように相互作用力をできるだけ制限することが適切である。
【０００５】
一方、パンタグラフと懸垂線との間の接触力が低減または無効化されると、接触損失が起こり、一連の悪影響が生じる可能性がある。最初に、電流取得に関する性能が目に見えて低減され、二次的に、スパークおよび電気アークが起こり、これは、パンタグラフおよび懸垂線の両方に損傷を与えるだけでなく、大きな電磁気汚染の原因にもなる。
【０００６】
したがって、パンタグラフの位置およびパンタグラフと懸垂線との間の接触力は必須であり、それらを体系的に制御しなければならないことは明確である。
【０００７】
現状技術では、パンタグラフ位置およびパンタグラフと懸垂線との間の接触力を測定するための多くの種類のシステムが知られている。
【０００８】
最も一般的な測定方法は、パンタグラフ上に設置され、相互作用力に関するデータを取得して送信することができるセンサおよびトランスデューサに基づいている。これらの方法はすべて、パンタグラフのダイナミクス、とりわけ空気力学的特徴を変更するので、過度に侵襲的であるという点で不利である。それらはさらに、測定装置とシステムの高電圧部分との間の分離を管理することがかなり困難である。
【０００９】
また、リニアカメラまたはマトリックスカメラによってパンタグラフの位置を測定することを可能にし、場合によってはパンタグラフと懸垂線との間の接触力を推定することも可能にする光学測定システムも知られている。
【００１０】
この種のシステムの第１の例は、特開２００２−２７９４０９号公報に記載されており、ここで説明される装置は、リニアセンサを介してパンタグラフの複数の画像を取得し、前記画像の連続的アプローチによって時空画像を得、移動体メディアプロセスによってパンタグラフの位置を時間および加速度で特定することができる。
【００１１】
このようなシステムの有効性は、環境条件に強く依存する。実際に、リニアセンサが暗闇の中（夜間やトンネル内）、太陽を背にしてまたは逆光で取得する場合があり、この可変性は、取得された画像の品質にかなり影響を与え、したがってシステムを信頼性できないものにする。
【００１２】
引用されたシステムの開発は、標的が拘束されたパンタグラフの画像をリニアセンサが連続的に取得するシステムを記載している、特開２００８−１０４３１２公報に記載されている。標的は、２つの非反射ストリップの間に挿入された高反射ストリップを備える。したがって、取得された画像では、３つの標的ストリップに対応するパターンが個別化され、そうしてパンタグラフの位置が見出される。このシステムの開発は、特開２００９−２４４０２３号公報に記載されている。
【００１３】
小山ら（画像処理技術によるパンタグラフの接触力の測定−ＲＴＲＩの四半期報告、５５巻、第２号、２０１４年５月（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｆｏｒｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ  ｂｙ  ｉｍａｇｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  −  Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ＲＴＲＩ，  ｖｏｌ．  ５５，  ｎｏ．  ２，  Ｍａｙ  ２０１４））では、パンタグラフと懸垂線との間の接触力を測定するための光学的方法が記載されている。この方法は、接触力が空気力学的な力（列車速度の関数）、弾性力（パンタグラフ位置の関数）および慣性力（パンタグラフ加速度の関数）の合計であるという考察から始まる。
【００１４】
（複数の白黒ストリップを有する標的を用いる）すぐ上で説明したものとほぼ同一の光学システムによってパンタグラフの時間的位置を測定し、次いで加速度を導出し、列車速度を取得することにより、上述した３つの力が推定され、その結果が、パンタグラフと懸垂線との間の接触力となる。
【００１５】
白黒ストリップが設けられた標的を使用するシステムの別の例は、文献の欧州特許第２４０４７７７号明細書に記載されている。この文献に記載されている標的は、光をほぼ同じ方向、ただし光が来る方向に対して反対の方向に反射することができる、再帰反射材料の２つのストリップを備える平坦な接着ステッカである。
【００１６】
Ｄ１に示すシステムでは、カメラには、標的によって反射された太陽光線が到達することができる。実際、再帰反射ストリップは、ほとんどすべての太陽光線を太陽光線が来るのと同じ方向（カメラに向かってではなく）に反射するが、標的の再帰反射ではない部分は、一般的な光学規則にしたがって光を反射するため、一部の環境条件において、これは、光をカメラに向かって反射することになる。これは、図７および図８に概略的に示されている。図７には、文献の欧州特許第２４０４７７７から得られた図２が示されている。図８には、太陽（４）によって発せられた光線（４１）が示されており、この光線は、反射光線（４３）内で平坦な標的（３）によって反射された後、カメラ（２１）に到達することができる。反射された光線に関連する説明した外乱は、カメラによって取得された画像内で、パンタグラフの動きと同じ周波数で移動する。現状技術で知られているすべてのシステムでは、標的をカメラが見ることができるように、カメラによって傍受することができる、レーザから反射される光線が確実に存在するように、標的面は、必ず拡散または拡散−鏡面反射混合型のものである必要がある。いずれにせよ、カメラは、この後者の拡散部分によって標的を見る。代替案は、標的が欧州特許第２４０４７７７号明細書のように再帰反射することであるが、この場合、装置が動作するためには、レーザとカメラとが必ず互いに非常に接近していなければならない。
【００１７】
現状技術において知られているシステムは限定されており、その理由は、説明したものによって標的を使用しているにもかかわらず、その有効性は、そのようなシステムに対して極めて可変になり得る、これらが作用する光の環境的条件に極めて依存するためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明の目的は、パンタグラフ摺動ボウの位置および加速度を非接触で測定することができる装置であって、現状技術で知られている装置に関連する欠点を克服する、装置を提供することである。特に、本発明の目的は、摺動ボウの位置および加速度の非接触の測定を実行することができる装置であって、光のあらゆる環境条件において信頼性がある、装置を提供することである。別の目的によれば、本発明は、パンタグラフと懸垂線との間の接触力を決定するための方法を提供する。
【００１９】
別の目的によれば、本発明は、パンタグラフ摺動ボウの位置および加速度を非接触で測定することができる装置であって、その性能は、太陽の位置にも、光源として使用されるレーザとカメラの間のそれぞれの距離にも影響されない、装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、パンタグラフ摺動ボウの位置および加速度、ならびに摺動ボウと懸垂線との間の接触力を測定するための光学システムであることで目的を実現し、光学システムは、鉄道車両の天井に設置され、前記摺動ボウの少なくとも一部分を含む領域がフレーム化されるように構成された少なくとも１つのカメラと、実質的に垂直な平面上に配置されたレーザシート上に集束され、前記パンタグラフに向けられた少なくとも１つのレーザであって、前記レーザシートは、前記カメラによってフレーム化された前記領域と交差する、少なくとも１つのレーザとを備える光学システムにおいて、前記システムは、少なくとも１つの円筒状標的であって、前記摺動ボウに一体的に、前記摺動ボウの１つに対して平行な軸を有して、標的がレーザによって照らされる位置に設置された、円筒状標的をさらに備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
いくつかの好ましい実施形態を付属の図１〜６を参照して以下に詳細に説明する。
【００２２】
【図１】リニアセンサカメラを備える本発明の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】リニアセンサカメラを備える本発明の第１の実施形態の断面図である。
【図３】リニアセンサカメラを備える本発明の第１の実施形態の詳細図である。
【図４】マトリックスセンサカメラを備える、本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図５】マトリックスセンサカメラを備える、本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図６】測定原理を説明する例示的な幾何学的概略図である。
【００２３】
【図７】現状技術において知られている実施形態の図である。
【図８】現状技術において知られている別の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施形態１
図１には、本発明による装置の第１の好ましい実施形態の斜視図が示される。特に、パンタグラフおよび装置は、その相互位置関係で示されている。図を明確にするためだけに、これら両方が一体的に拘束される鉄道車両の天井は示されていない。図１に示すように、パンタグラフ（１）は、摺動ボウ（１１）と、摺動ボウの支持体（１２）とを備える。摺動ボウ（１１）には、上方向を向く表面内に、作用状態において懸垂線と接触する、スライディングと呼ばれる導電性ストリップが設けられる。摺動ボウ（１１）およびその支持体（１２）は、ばね懸架装置（１３）によって連結される。
【００２５】
カメラに向かって反射された光の強度を増大させるために、パンタグラフ（１）上には、少なくとも１つの円筒状標的（１１１）が、前記摺動ボウ（１１）と一体的に設置され、場合によっては標的（１１２）もまた支持体（１２）と一体化する。標的は、その軸をパンタグラフ（１）の前記要素と平行にして配置される。標的（１１１、１１２）は、レーザ（２２）（その使用法は以下に示される）の周波数に対する反射材料、好ましくはステンレス鋼で実現される。
【００２６】
パンタグラフ位置を測定するための装置は、カメラ（２１）とレーザ（２２）とを備える。レーザ（２２）の光学系は、図１の点線で示す平面（２２１）を有するレーザシート上に集束されるようなものである。図１では、カメラ（２１）の視野（２１１）における開口角度も実線で示されている。図１に示す開口角度は、リニアセンサカメラおよびそれぞれの光学系で得ることができる、図式的な開口角度である。図４には、通常マトリックスカメラ（２３）およびそれぞれの光学系で得ることができる、より大きい開口角度を有する視野（２３１）を有するカメラの利用が図式化されている。
【００２７】
レーザ（２２）は、パンタグラフ（１）に向けられ、レーザシート（２２１）は、実質的に垂直な平面上に配置される。カメラ（２１）を参照すれば、その位置は、パンタグラフにおいて、レーザシート（２２１）によって照らされた平面が、カメラ（２１）の視野（２１１）内に含まれるようにならなければならない。
【００２８】
このようにして、カメラは、レーザによって照らされたパンタグラフ（１）の部分、特にレーザによって照らされた円筒状標的（１１１）をフレーム化する。レーザ（２２）およびカメラ（２１）は、固有の容器（図示せず）内に予め組み立てられた状態で容易に設置されるように、互いの近くに配置されることが好ましい。レーザ（２２）は、図１に示すように、カメラ（２１）の隣に配置することができ、またはカメラ（２１）の上または下方に配置することができる。代替案として、図４に示すような種類のセットアップを使用することができ、ここでは、レーザおよびカメラは、互いに対して離間されている。
【００２９】
円筒状標的（１１１、１１２）の有用性は、図６の概略図を参照すれば明確であり、この図は、レーザ（２２）およびカメラ（２１）を円として図式化し、円筒状標的は、第１（１１１）および第２の位置（１１１’）で示される側面図を示す。パンタグラフを下げた後に標的（１１１）がとることができるすべての位置において、直接反射によってカメラがレーザ光を受光する光レーザ−標的−カメラ経路が存在することが画像から明らかである。実際には、レーザ（２２）およびカメラ（２１）の位置の結合体の中間点と標的中心（１１１）を結合することによって、標的の外周上で点を個別化し、それにより、レーザ光は、カメラに向かって鏡面反射式に反射され、こうしてカメラに到達する放射の強度を最大にする。
【００３０】
常に図６を参照すると、レーザ光がカメラに直接反射される点が、パンタグラフの位置を変えながら標的の外面上で変位することは明らかである。しかし、この誤差は、絶対的に体系的なものであるため（パンタグラフのすべての昇降サイクルで同一に繰り返される）、較正の簡単な予備手順で解消することができる。
【００３１】
システムの幾何学的構成を説明した後、その光学的特徴を説明することが可能である。
【００３２】
知られているように、レーザは単色光源であり、これは、非常に限定されたスペクトル間隔で光を発することを意味する。好ましくは、本発明によるシステムで使用されるレーザ（２２）は、太陽光スペクトルの強度がより低い近赤外、より好ましくは８００から８５０ｎｍの間の波長で発する。
【００３３】
カメラ（２１）は、レーザ周波数を中心とするバンドパス干渉フィルタが設けられていることが好ましく、このフィルタの機能は、許容されるバンド外の周波数で到着する光の全体をフィルタリングして、ほとんどすべての太陽放射および人工光源からの放射を排除することである。
【００３４】
したがって、カメラのセンサに到着するのは：
−パンタグラフによって鏡面反射式に反射されたレーザ光と、
−フィルタによって許容される波長のバンド内に含まれる、太陽放射（存在する場合）の部分のみである。
【００３５】
挙げられた２つの寄与のうち第１のものが、第２のものより顕著に大きい（少なくとも１桁大きい）ようにレーザパワーを較正することにより、カメラのセンサは、それが作用する環境の光条件に関係なく、パンタグラフの位置における信号のピークのみを検出する。
【００３６】
リニアセンサカメラが使用されても、マトリックスセンサカメラが使用されても、得られる画像は、非常に高い信号／ノイズ比を有し、標的（およびパンタグラフ）の位置を直ちに決定することを可能にする。
【００３７】
図４および図５では、本発明の第２の実施形態が示されており、リニアカメラ（２１）の代わりにマトリックスカメラ（２３）が使用されている。マトリックスカメラの視野（２３１）は、リニアカメラの視野よりも顕著に大きい開口角度を有する。この実施形態に関しては、上記のすべての考慮事項が有効である。
【００３８】
さらに、説明する装置は、カメラによって検出されたデータの取得および処理手段、ならびに列車に好都合に設置された、カメラおよびレーザの制御手段を備えることが特記されるべきである。
【００３９】
本発明による装置の他の実施形態も説明される。実際、パンタグラフの可能な回転を特定するために、摺動ボウ上には、それぞれのレーザシートが集束される２つの円筒状標的が設置され得る。これは、場合によっては支持体に対しても行われ得る。２つの円筒状標的を含む領域の画像は、各々がそれぞれの標的およびそれぞれのレーザシートと対にされた２つのリニアカメラによって、またはマトリックスセンサおよび対象の全領域がフレーム化されるように構成された光学系を備えた、カメラによって取得され得る。このようにして、摺動ボウの高さを２つの別個の点で個別化することが可能であり、したがってその可能な回転を特定することが可能である。
【００４０】
図９には、装置の好ましい実施形態の幾何学的形状がさらに示されている。標的（１１１）は、好ましくは研磨されたステンレス鋼で実現された、反射性の高い円筒形で構成される。光学的な視点からの挙動を強調するために、円筒形の断面は、現実よりかなり大きな寸法で図９に示されている。円筒形の表面特徴は、拡散よりも鏡面反射の効果を極めて優勢にするので、標的（１１１）は、スネルの法則が適用されるほぼ完璧な反射体である。円形断面は、レーザ（２２）によって発せられた複数の光線（２２６、２２７）の中でも、カメラ（２１）によって傍受される光線（２２８）内で鏡面反射式に反射される光線（２２６）が確実に存在することを保証する。
【００４１】
幾何光学の簡単な考察から、パンタグラフの摺動ボウ（１１）の高さごとに、したがってこれに一体化された円筒形（１１１）の高さごとに、カメラ（２１）内に鏡面反射式に反射される、レーザ（２２）によって発せられた光線が、常にかつ一意的に存在することが明確である。
【００４２】
図１０の概略図では、鏡面反射式に反射された光線の一意性は、太陽によって妨げられないほどの十分な状態であることが示される。実際には、標的がとることができる２つの極限位置（１１１）および（１１１’）が考慮されなければならない：そのような位置では、レーザ２２によって発せられる２つの一次光線（２２６）および（２２６’）が存在し、この一次光線は、それぞれの光線２１６および２１６’を介してカメラ（２１）内で反射される。カメラの解像度を最大にし、したがって測定の精度を最大にするために、カメラの対物レンズ（２１４）の焦点距離は、円筒状標的の極限位置がカメラのセンサ（２１３）上の、その極限点（Ａ、Ｂ）内に画像を生成するように選択される。そのため、２つの一次光線（２２６、２２６’）の間に含まれていないレーザビームのすべての光線は、センサの外側の点上に投影され、したがってカメラには見えないことが想定される。
【００４３】
これが、太陽（４）によって発せられ、円筒形上に投影された光線（４１）であると考えられる場合、幾何光学の簡単な考察から、極限位置１１１と１１１’の間の円筒形のいかなる高さにおいても、そのような光線は、２２６と２２６’の間の光線に属さないので、カメラには見えないと仮定される。太陽の高さを変えるとき、対象となるシステムのセットアップを考慮して、２２６と２２６’の間の光線ビームに属する、円筒形で反射された太陽光は存在せず、そのため、太陽は、円筒形上の反射によって、いかなる方法においても外乱信号をカメラ上に生成することはできない。
【００４４】
一意的な外乱光線は、図１１に示すように、直接入射によって引き起こされる。この場合、太陽光線（４１）は、カメラ（２１）のセンサ上の点Ｃに投影される。いずれにせよ、円筒形は、太陽の何倍もの大きさである時間ダイナミクスで動くため、点Ｃは、実際には、固定位置に現れ、そのために、画像処理ソフトウェアによって簡単に個別化され、フィルタリングされる。図８の外乱信号（４３）は、標的によって拡散され、標的の同じ時間ダイナミクスでセンサ上を移動する画像を生成し、したがって太陽反射として認識することができないため、排除することができないことに留意されたい。
【００４５】
方法
本発明は、上述した装置を使用することによって、パンタグラフ摺動ボウの動きおよびその加速度を測定するため、また、パンタグラフと懸垂線との間の接触力を決定するための方法をさらに提供する。
【００４６】
位置を決定するための方法は、
ａ）パンタグラフ（１）に、パンタグラフ摺動ボウと平行な軸を有する少なくとも１つの円筒状標的（１１１）を拘束するステップと、
ｂ）パンタグラフを、前記標的（１１１）と交差する垂直面内に配置されたレーザシート（２２１）上に集束されるレーザ光源（２２）で照らすステップと、
ｃ）前記レーザ（２２）の周波数に中心を置く周波数フィルタが設けられた、リニアカメラ（２１）またはマトリックスカメラ（２３）を用いて、後続時点を参照したパンタグラフを含む領域の複数の画像を取得するステップと、
ｄ）前記画像の各１つにおいて、標的の位置、したがってその標的の列車の、したがって摺動ボウの天井までの高さに関連するピクセルを、前記後続時点の各１つ内で特定するステップと、
ｅ）摺動ボウの速度および加速度を、点ｄで測定されたその時間的位置に基づいて計算するステップとを含む。
【００４７】
摺動ボウと懸垂線との間の接触力を決定するために、接触力は、パンタグラフ上に及ぼされた空気力学的な力（列車速度の二乗およびパンタグラフの空気力学的特徴の関数）、摺動ボウとその支持体との間の懸架ばねによって及ぼされた弾性力（パンタグラフの位置およびばね特徴の関数）、および慣性力（パンタグラフ加速度の関数）の合計であると考慮される。
【００４８】
点ａ）〜点ｅ）の方法によって、各時点の摺動ボウの位置および加速度を知り、摺動ボウの懸架ばねによって及ぼされた力をその位置の関数として知り、列車速度に対する空気力学的な力の依存規則を知るだけで、列車の速度を取得してパンタグラフと懸垂線との間の接触力のすべての成分を推定し、そうして結果として生じる力を算出するのに十分である。そのようにするために、以下のステップを含む方法を実施することが必要である：
ｆ）請求項８に記載の方法によって、後続時点における摺動ボウの位置および加速度を決定するステップと、
ｇ）各々の考えられる時点について、前記摺動ボウ（１１）の懸架ばね（１３）によって及ぼされた力を、点ｆ）で決定された、その位置の関数として算出するステップと、
ｈ）鉄道車両の速度を取得し、前記パンタグラフ（１）に作用する空気力学的な力を各時点における前記速度の関数として決定するステップと、
ｉ）各時点について、前記摺動ボウ（１１）に作用する慣性力を、点ｆ）で算出された加速度の関数として算出するステップと、
ｊ）各時点において摺動ボウ（１１）と懸垂線との間で交換される力を、点ｇ、ｈおよびｉで算出された力の和として算出するステップ。
【図１】
2019512664.tif 000003
【図２】
2019512664.tif 000004
【図３】
2019512664.tif 000005
【図４】
2019512664.tif 000006
【図５】
2019512664.tif 000007
【図６】
2019512664.tif 000008
【図７】
2019512664.tif 000009
【図８】
2019512664.tif 000010
【図９】
2019512664.tif 000011
【図１０】
2019512664.tif 000012
【図１１】
2019512664.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月27日(2018.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【図７】現状技術において知られている実施形態の図である。
【図８】現状技術において知られている別の実施形態の図である。
【図９】装置の好ましい実施形態の幾何学的形状を示す図である。
【図１０】鏡面反射式に反射された光線の一意性を示す概略図である。
【図１１】直接入射によって引き起こされる一意的な外乱光線を示す図である。
【国際調査報告】
2019512664.tif 000014
2019512664.tif 000015
2019512664.tif 000016