(57)【要約】【課題】電気鉄道において、車両の動揺に影響されることなく、かつ連続的に、サードレールの設置状況を測定することができる、サードレール測定装置及び方法を提供する。【解決手段】電気鉄道における車両１に設けられるサードレール測定装置であって、サードレール３及び走行レール２を同時に測定するレーザ測域センサ１１と、レーザ測域センサ１１の測定データの中から、サードレール３及び走行レール２に該当する部分をそれぞれ検出する検出部１３と、検出部１３によって検出したサードレール３及び走行レール２の測定値をそれぞれ求め、走行レール２の測定値に基づき車両１の動揺の値を算出し、車両１の動揺の値、サードレール３の測定値、及び、走行レール２の測定値に基づき、走行レール２を基準点としたサードレール３の高さ及び位置を求める処理部１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気鉄道における車両に設けられるサードレール測定装置であって、
サードレール及び走行レールを同時に測定するレーザ測域センサと、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、前記サードレール及び前記走行レールに該当する部分をそれぞれ検出する検出部と、
前記検出部によって検出した前記サードレール及び前記走行レールの測定値をそれぞれ求め、前記走行レールの前記測定値に基づき前記車両の動揺の値を算出し、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記サードレールの前記測定値に基づき、前記サードレールの高さ及び位置を求める処理部とを備える
ことを特徴とするサードレール測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記サードレールの高さ及び位置を求めるにあたり、前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項１に記載のサードレール測定装置。
【請求項３】
予め前記走行レールの軌道幅が設定され、前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記軌道幅に基づき、前記走行レールの軌道中心を基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める補正部をさらに備える
ことを特徴とする請求項２に記載のサードレール測定装置。
【請求項４】
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記検出部は、前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
前記処理部は、さらに、前記検出部によって検出した前記周辺構造物の測定値を求め、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記周辺構造物の前記測定値に基づき、前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項１に記載のサードレール測定装置。
【請求項５】
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記検出部は、前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
前記処理部は、さらに、前記検出部によって検出した前記周辺構造物の測定値を求め、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項２に記載のサードレール測定装置。
【請求項６】
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記検出部は、前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
前記処理部は、さらに、前記検出部によって検出した前記周辺構造物の測定値を求め、
前記補正部は、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記軌道幅に基づき、前記軌道中心を基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項３に記載のサードレール測定装置。
【請求項７】
電気鉄道における車両に設けられるレーザ測域センサを用いたサードレール測定方法であって、
前記レーザ測域センサにより、サードレール及び走行レールを同時に測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、前記サードレール及び前記走行レールに該当する部分をそれぞれ検出し、
検出した前記サードレール及び前記走行レールの測定値をそれぞれ求め、前記走行レールの前記測定値に基づき前記車両の動揺の値を算出し、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記サードレールの前記測定値に基づき、前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とするサードレール測定方法。
【請求項８】
前記サードレールの高さ及び位置を求めるにあたり、前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項７に記載のサードレール測定方法。
【請求項９】
前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記走行レールの軌道幅に基づき、前記走行レールの軌道中心を基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項８に記載のサードレール測定方法。
【請求項１０】
前記レーザ測域センサにより、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
検出した前記周辺構造物の測定値を求め、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記周辺構造物の前記測定値に基づき、前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項７に記載のサードレール測定方法。
【請求項１１】
前記レーザ測域センサにより、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
検出した前記周辺構造物の測定値を求め、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項８に記載のサードレール測定方法。
【請求項１２】
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
検出した前記周辺構造物の測定値を求め、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記軌道幅に基づき、前記軌道中心を基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする請求項９に記載のサードレール測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サードレールを測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道の集電方式の一つに、走行用のレールと並行して別途第三の給電用レールを敷設し、この第三の給電用レールに対し、車両に取り付けた集電靴を擦ることで、車両に電気を供給するものがある。
【０００３】
また、この第三の給電用レールはサードレール（第三軌条）と呼称され、本明細書では、上側が集電靴と接触するサードレールを上面接触式サードレール、下面が集電靴と接触するサードレールを下面接触式サードレールと定義する。
【０００４】
上面接触式サードレールは主に日本国内で用いられ、下面接触式サードレールは主に海外で用いられている。以下では、特に指定がない限り「サードレール」＝「上面接触式サードレール」とする。
【０００５】
サードレールには、通常の架線同様、高電圧電流が流れていることから、従来、サードレールの測定を行う際は、高電圧電流を遮断し直接作業員が測定を行う方式、又は、加圧中に非接触で測定する方式がある。非接触で行う測定方式として、レーザを用いたものがあり、下記特許文献１，２が提案されている。
【０００６】
下記特許文献１に開示された測定方式は、サードレールの上面に向けたレーザセンサの値から、変位量を測定し、腕金の上部を検出するものである。なお「腕金」とは、サードレールを覆う「防護カバー」を支持する金具であり、サードレールの延伸方向に沿って一定間隔で設置されている。
【０００７】
下記特許文献２に開示された測定方式は、車両に取り付けたレーザセンサによって、サードレールと防護板の隙間に向けてレーザを照射し、その隙間の距離と防護板までの距離を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５４９８６３３号公報
【特許文献２】特開平６‐８２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１は、腕金（の一部）を検出した箇所の値のみを用いた測定となっており、連続的な測定ができないといった課題がある。
【００１０】
上記特許文献２では、レーザセンサからの相対距離を求めるものであり、走行レールからの距離を測定することができず、さらに、車両が動揺（ローリング）した際の補正ができないといった課題がある。
【００１１】
本発明は、上記技術的課題に鑑み、電気鉄道において、車両の動揺に影響されることなく、かつ連続的に、サードレールの設置状況を測定することができる、サードレール測定装置及び方法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】
【００１２】
上記課題を解決するための第１の発明に係るサードレール測定装置は、
電気鉄道における車両に設けられるサードレール測定装置であって、
サードレール及び走行レールを同時に測定するレーザ測域センサと、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、前記サードレール及び前記走行レールに該当する部分をそれぞれ検出する検出部と、
前記検出部によって検出した前記サードレール及び前記走行レールの測定値をそれぞれ求め、前記走行レールの前記測定値に基づき前記車両の動揺の値を算出し、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記サードレールの前記測定値に基づき、前記サードレールの高さ及び位置を求める処理部とを備える
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するための第２の発明に係るサードレール測定装置は、
上記第１の発明に係るサードレール測定装置において、
前記処理部は、前記サードレールの高さ及び位置を求めるにあたり、前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するための第３の発明に係るサードレール測定装置は、
上記第２の発明に係るサードレール測定装置において、
予め前記走行レールの軌道幅が設定され、前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記軌道幅に基づき、前記走行レールの軌道中心を基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める補正部をさらに備える
ことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するための第４の発明に係るサードレール測定装置は、
上記第１の発明に係るサードレール測定装置において、
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記検出部は、前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
前記処理部は、さらに、前記検出部によって検出した前記周辺構造物の測定値を求め、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記周辺構造物の前記測定値に基づき、前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するための第５の発明に係るサードレール測定装置は、
上記第２の発明に係るサードレール測定装置において、
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記検出部は、前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
前記処理部は、さらに、前記検出部によって検出した前記周辺構造物の測定値を求め、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するための第６の発明に係るサードレール測定装置は、
上記第３の発明に係るサードレール測定装置において、
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記検出部は、前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
前記処理部は、さらに、前記検出部によって検出した前記周辺構造物の測定値を求め、
前記補正部は、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記軌道幅に基づき、前記軌道中心を基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決するための第７の発明に係るサードレール測定方法は、
電気鉄道における車両に設けられるレーザ測域センサを用いたサードレール測定方法であって、
前記レーザ測域センサにより、サードレール及び走行レールを同時に測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、前記サードレール及び前記走行レールに該当する部分をそれぞれ検出し、
検出した前記サードレール及び前記走行レールの測定値をそれぞれ求め、前記走行レールの前記測定値に基づき前記車両の動揺の値を算出し、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記サードレールの前記測定値に基づき、前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決するための第８の発明に係るサードレール測定方法は、
上記第７の発明に係るサードレール測定方法において、
前記サードレールの高さ及び位置を求めるにあたり、前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するための第９の発明に係るサードレール測定方法は、
上記第８の発明に係るサードレール測定方法において、
前記車両の前記動揺の値、前記サードレールの前記測定値、及び、前記走行レールの軌道幅に基づき、前記走行レールの軌道中心を基準点とした前記サードレールの高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決するための第１０の発明に係るサードレール測定方法は、
上記第７の発明に係るサードレール測定方法において、
前記レーザ測域センサにより、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
検出した前記周辺構造物の測定値を求め、少なくとも前記車両の前記動揺の値、及び、前記周辺構造物の前記測定値に基づき、前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決するための第１１の発明に係るサードレール測定方法は、
上記第８の発明に係るサードレール測定方法において、
前記レーザ測域センサにより、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
検出した前記周辺構造物の測定値を求め、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記走行レールの前記測定値に基づき、前記走行レールを基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決するための第１２の発明に係るサードレール測定方法は、
上記第９の発明に係るサードレール測定方法において、
前記レーザ測域センサは、さらに、前記サードレールの周辺構造物を測定し、
前記レーザ測域センサの測定データの中から、さらに、前記周辺構造物に該当する部分を検出し、
検出した前記周辺構造物の測定値を求め、前記車両の前記動揺の値、前記周辺構造物の前記測定値、及び、前記軌道幅に基づき、前記軌道中心を基準点とした前記周辺構造物の高さ及び位置を求める
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るサードレール測定装置及び方法によれば、車両の動揺に影響されることなく、かつ連続的に、サードレールの設置状況を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１に係るサードレール測定装置の構成を説明する模式的正面図である。
【図２Ａ】本発明の実施例１における車両が水平状態の場合の模式的正面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例１における車両が揺動状態の場合の模式的正面図である。
【図３】本発明の実施例１において、レーザ測域センサ１１を２つ配置し、それぞれ片方の走行レール及びサードレールを測定している状態を示す模式的正面図である。
【図４】本発明の実施例２に係るサードレール測定装置の構成を説明する模式的正面図である。
【図５】本発明の実施例２における、軌間及び軌道中心を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施例３に係るサードレール測定装置の構成を説明する模式的正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係るサードレール測定装置及び方法は、レーザ測域センサによって取得したデータを基に、サードレールの設置状態及び使用度（摩耗度すなわち高さ）を測定するものである。
【００２７】
また、本発明に係るサードレール測定装置及び方法は、サードレールを測定すると同時に走行レールも測定することにより、車両の動揺に影響されることなく、サードレールの設置状況を判断することができる。
【００２８】
以下、本発明に係るサードレール測定装置及び方法について、実施例にて図面を用いて説明する。
【００２９】
［実施例１］
図１は、本実施例に係るサードレール測定装置の構成を説明するための模式的正面図である。本実施例に係るサードレール測定装置は、車両１に設けられており、レーザ測域センサ１１、記憶部１２、検出部１３、及び、処理部１４を備えている。
【００３０】
レーザ測域センサ１１は、レーザをセンサの周囲に照射し、周囲の物体までの距離を扇状に走査するものである。本実施例におけるレーザ測域センサ１１は、図１中に破線で示すごとく、サードレール３及び走行レール２を測定範囲とする。ただし、レーザ測域センサ１１は、測定方向（扇状）がこれらのレールと直交するようにして配置される。
【００３１】
記憶部１２は、レーザ測域センサ１１による測定データを保存するものである。また、検出部１３は、この測定データの中から、サードレール３及び走行レール２に該当する部分をそれぞれ検出する。
【００３２】
処理部１４は、検出部１３によって検出されたサードレール３及び走行レール２の測定値をそれぞれ求める。さらに、走行レール２の測定値に基づき車両１の動揺を計算する。そして、算出した動揺の値、サードレール３の測定値、及び、走行レール２の測定値に基づき、走行レール２を基準点としたサードレール３の高さ及び位置を求める。
【００３３】
ここで、車両１の動揺について説明する。例えば、レーザ測域センサ１１が、車両１内における２本の走行レール２の中央（軌道中心）位置に配設されている場合、図２Ａの模式的正面図に示すように、走行中の車両１が水平状態であるときは、レーザ測域センサ１１から２本の走行レール２までの距離の測定値が互いに等しくなる。しかしながら、図２Ｂの模式的正面図に示すように、走行中の車両１が左右いずれかに傾斜した場合、レーザ測域センサ１１から２本の走行レール２までの距離の測定値が互いに異なるものとなる。
【００３４】
すなわち、車両１の動揺により、レーザ測域センサ１１による測域データが変化する。これは、レーザ測域センサ１１が車両１内における軌道中心位置以外に配設されていても同じことである。
【００３５】
したがって、処理部１４においては、左右の走行レール２の測定値に基づき車両１の動揺（ローリング）を計算し、サードレール３の測定値に対しこのローリング分を逆演算することで、水平状態におけるサードレール３の高さ及び位置を求める。なお、このサードレール３の高さ及び位置は、走行レール２を基準点とした値として算出する。
【００３６】
これにより、本実施例に係るサードレール測定装置では、車両１の動揺に影響されることなくサードレール３の設置状況を正確に測定することができる。
【００３７】
また、本実施例に係るサードレール測定装置では、上述のごとく、レーザ測域センサ１１によりサードレール３と同時に走行レール２を測定することで、処理部１４により、レーザ測域センサ１１を基準点とするのではなく、走行レール２を基準点（絶対基準）としたサードレール３の高さ及び位置を求めることができる。
【００３８】
このように、走行レール２を基準点とすることで、車両１に設けられるレーザ測域センサ１１を基準点とするのに比べ、車両１の動揺による回転量を考慮する必要がなくなり、利便性が向上する。
【００３９】
さらに、本実施例に係るサードレール測定装置では、上記特許文献１を実現するために必要な、腕金を延長した形状の板（上部板とする）は不要となる。上記特許文献１では、この上部板を検出しその箇所の測定を行うため、連続的な測定ができないが、本実施例に係るサードレール測定装置では、上部板を設置及び検出する必要がなく、連続的にサードレール３を測定することができる。
【００４０】
なお、本実施例においては、レーザ測域センサ１１が車両１内における軌道中心に配設されるものとしたが、サードレール３及び走行レール２が測定できるようにさえすれば、車両１内における軌道中心位置以外に配設されてもよい。
【００４１】
さらに言えば、レーザ測域センサ１１は、左右の走行レール２とサードレール３を測定できる範囲を持つようにさえすれば、その個数は限定されるものではない。例えば図３の模式的正面図には、レーザ測域センサ１１を２つ配置し、それぞれ片方の走行レール２及びサードレール３を測定している状態を表している。
【００４２】
［実施例２］
図４は、本実施例に係るサードレール測定装置の構成を説明する正面概略図である。本実施例に係るサードレール測定装置は、実施例１に係るサードレール測定装置の構成に加え、さらに補正部１５を備えている。なお、以下では、実施例１と重複する説明については省略する。
【００４３】
補正部１５は、作業者により予めパラメータとして走行レール２の軌道幅（以下、軌間）が設定される。そして、実施例１で説明したごとく処理部１４で求めた、車両１の動揺の値、及び、サードレール３の測定値に基づき、図５の模式図に示す軌道中心を基準点としたサードレール３の高さ及び位置を求める。
【００４４】
すなわち、本実施例に係るサードレール測定装置では、走行レール２ではなく軌道中心を基準点としたサードレール３の設置状況を、正確に測定することができる。
【００４５】
なお、本実施例では、補正部１５において軌道中心を基準点としたサードレール３の高さ及び位置を算出するとともに、実施例１で説明したように処理部１４において走行レール２を基準点としたサードレール３の高さ及び位置を算出してもよい。
【００４６】
［実施例３］
図６は、本実施例に係るサードレール測定装置の構成を説明する正面概略図である。本実施例に係るサードレール測定装置では、実施例１あるいは実施例２の構成において、レーザ測域センサ１１の測定範囲を拡張し、検出部１３、処理部１４の機能を追加したものである（図６では実施例２で説明した補正部１５は省略しているが、勿論この補正部１５を備えるものとしてもよい）。なお、以下では、実施例１，２と重複する説明については省略する。
【００４７】
レーザ測域センサ１１は、図６中に破線で示すごとく、測定範囲にサードレール３、走行レール２、及び、サードレール３の周辺構造物、例えば、腕金４、碍子５、防護カバー６、を含めるものとする。
【００４８】
検出部１３では、レーザ測域センサ１１による測定データの中から、サードレール３及び走行レール２に該当する部分とともに、上記周辺構造物に該当する部分を検出する。
【００４９】
処理部１４では、検出部１３によって検出されたサードレール３、走行レール２、及び、上記周辺構造物の測定値をそれぞれ求める。さらに、走行レール２の測定値に基づき車両１の動揺を計算する。そして、算出した動揺の値、サードレール３の測定値、走行レール２の測定値、及び、上記周辺構造物の測定値に基づき、走行レール２を基準としたサードレール３及び上記周辺構造物の高さ及び位置を求める。
【００５０】
あるいは、補正部１５（実施例２参照）を備える場合は、補正部１５において、処理部１４で算出した動揺の値、サードレール３の測定値、及び、上記周辺構造物の測定値に基づき、軌道中心を基準点としたサードレール３及び上記周辺構造物の高さ及び位置を求める。
【００５１】
すなわち、本実施例に係るサードレール測定装置では、サードレール３及び走行レール２と同時に周辺構造物も測定することにより、周辺構造物の設置状況を求めることができる。
【００５２】
本実施例に係るサードレール測定装置では、例えば、腕金４、碍子５、及び、防護カバー６に対し、上記基準点からのそれぞれの位置及び高さを測定することで、腕金４のズレや外れ、防護カバー６のズレや外れ、碍子５の有無等を判別することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、サードレールを測定する装置及び方法として好適である。
【符号の説明】
【００５４】
１  車両
２  走行レール
３  サードレール
４  腕金
５  碍子
６  防護カバー
１１  レーザ測域センサ
１２  記憶部
１３  検出部
１４  処理部
１５  補正部
【図１】
2019045449.tif 000003
【図２Ａ】
2019045449.tif 000004
【図２Ｂ】
2019045449.tif 000005
【図３】
2019045449.tif 000006
【図４】
2019045449.tif 000007
【図５】
2019045449.tif 000008
【図６】
2019045449.tif 000009