(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸走査型の測域センサと、前記測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う演算手段とを備える架線位置測定装置において、
前記演算手段が、
前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出部と、
一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理部と、
前記追跡フェーズ処理部で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理部と
を有することを特徴とする架線位置測定装置。
【請求項２】
前記演算手段が、前記発見フェーズ処理部で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理部を有する
ことを特徴とする請求項１記載の架線位置測定装置。
【請求項３】
前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、
前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、
前記逆追跡フェーズ処理部が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類する
ことを特徴とする請求項２記載の架線位置測定装置。
【請求項４】
前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に１を加算する
ことを特徴とする請求項３記載の架線位置測定装置。
【請求項５】
前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の架線位置測定装置。
【請求項６】
前記発見フェーズ処理部が、当該発見フェーズ処理部により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振る
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の架線位置測定装置。
【請求項７】
前記逆追跡フェーズ処理部が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求める
ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の架線位置測定装置。
【請求項８】
一軸走査型の測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う架線位置測定方法において、
前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出工程と、
一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理工程と、
前記追跡フェーズ処理工程で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理工程と
を有することを特徴とする架線位置測定方法。
【請求項９】
前記発見フェーズ処理工程で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理工程を有する
ことを特徴とする請求項８記載の架線位置測定方法。
【請求項１０】
前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、
前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、
前記逆追跡フェーズ処理工程が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類する
ことを特徴とする請求項９記載の架線位置測定方法。
【請求項１１】
前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に１を加算する
ことを特徴とする請求項１０記載の架線位置測定方法。
【請求項１２】
前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除する
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の架線位置測定方法。
【請求項１３】
前記発見フェーズ処理工程が、当該発見フェーズ処理工程により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振る
ことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の架線位置測定方法。
【請求項１４】
前記逆追跡フェーズ処理工程が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求める
ことを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の架線位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車の屋根上からトロリ線までの高さおよび偏位を、一軸走査型の測域センサを用いて測定する架線位置測定装置及び架線位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一軸走査型の測域センサを用いてトロリ線等の架線の位置を測定する検測装置が公知となっている（例えば、下記特許文献１等参照）。下記特許文献１には、測定した架線の位置がノイズであるか否かの判定処理を行うことも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４７６７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、測域センサを用いて架線位置を測定する際に課題となる事項はノイズ判定だけではなく、測域センサの測定値が欠損した時の対応や、架線が複数本設置された環境下で測域センサの測定値がそれぞれどの架線の位置データなのかを判定する処理が必要になる。
【０００５】
すなわち、例えば、架線までの距離や形状、車両速度、測域センサの角度分解能などの要因で、位置データが欠損することがある。欠損が発生すると、欠損までを一つの架線として扱った場合、本来架線が切れていない位置で架線が切れていると認識してしまうことになる。
【０００６】
また、例えばダブルカテナリの場合、複数本の架線のクラスタリングができていないと隣り合う架線の位置データを混同してしまい、実際の架線位置と異なる計測結果となってしまう。特に、架線の偏位が実際とは異なりジグザグに変動した計測結果になる現象が発生するおそれがある。また、測定した位置データに対し、移動平均フィルタなどで平滑化を行う際、複数本の架線のクラスタリングができていない場合、隣の架線の位置データも含めてフィルタリングしてしまうことになり、正確なフィルタリング結果にならないおそれがある。
【０００７】
このようなことから本発明は、データの欠損がある場合でも同一架線の判定を行うことができると共に、複数の架線がある場合でもそれぞれの架線ごとにデータを管理することが可能な架線位置測定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】
【０００８】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る架線位置測定装置は、
一軸走査型の測域センサと、前記測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う演算手段とを備える架線位置測定装置において、
前記演算手段が、
前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出部と、
一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理部と、
前記追跡フェーズ処理部で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理部と
を有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る架線位置測定装置は、
前記演算手段が、前記発見フェーズ処理部で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理部を有する
ことを特徴とする。
【００１０】
また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る架線位置測定装置は、
前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、
前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、
前記逆追跡フェーズ処理部が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類する
ことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の課題を解決するための第４の発明に係る架線位置測定装置は、
前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に１を加算する
を有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記の課題を解決するための第５の発明に係る架線位置測定装置は、
前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除する
ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記の課題を解決するための第６の発明に係る架線位置測定装置は、
前記発見フェーズ処理部が、当該発見フェーズ処理部により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振る
ことを特徴とする。
【００１４】
また、上記の課題を解決するための第７の発明に係る架線位置測定装置は、
前記逆追跡フェーズ処理部が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求める
ことを特徴とする。
【００１５】
また、上記の課題を解決するための第８の発明に係る架線位置測定方法は、
前記測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う架線位置測定方法において、
前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出工程と、
一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理工程と、
前記追跡フェーズ処理工程で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理工程と
を有することを特徴とする。
【００１６】
また、上記の課題を解決するための第９の発明に係る架線位置測定方法は、
前記発見フェーズ処理工程で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理工程を有する
ことを特徴とする。
【００１７】
また、上記の課題を解決するための第１０の発明に係る架線位置測定方法は、
前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、
前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、
前記逆追跡フェーズ処理工程が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類する
ことを特徴とする。
【００１８】
また、上記の課題を解決するための第１１の発明に係る架線位置測定方法は、
前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に１を加算する
ことを特徴とする。
【００１９】
また、上記の課題を解決するための第１２の発明に係る架線位置測定方法は、
前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除する
ことを特徴とする。
【００２０】
また、上記の課題を解決するための第１３の発明に係る架線位置測定方法は、
前記発見フェーズ処理工程が、当該発見フェーズ処理工程により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振る
ことを特徴とする。
【００２１】
また、上記の課題を解決するための第１４の発明に係る架線位置測定方法は、
前記逆追跡フェーズ処理工程が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求める
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、データの欠損がある場合でも同一架線の判定を行うことが可能になると共に、複数の架線がある場合でもそれぞれの架線ごとにデータを管理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に係る架線位置測定装置の設置例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る架線位置測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】欠損データの追跡及び架線の終端判定についての説明図である。
【図４】本発明の実施例に係る架線位置測定の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図６】図５に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図７】図６に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図８】図７に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図９】図８に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１０】図９に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１１】図１０に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１２】図１１に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１３】図１２に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１４】図１３に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１５】図１４に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１６】図１５に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１７】図１６に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１８】図１７に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【図１９】図１８に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法について説明する。なお、「偏位」とは鉄道専門用語でパンタグラフがトロリ線に接触する位置のパンタグラフ中心からの車両幅方向の距離を示すものとする。
【００２５】
［実施例］
図１から図１９を用いて本発明の一実施例に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法の詳細を説明する。本実施例に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法は、時間軸上で断続的に得られた架線の位置データから、ノイズを除去した架線のみのデータを抽出する装置及び方法である。これには、架線は時間軸上に連続して存在するという特徴を利用する。
【００２６】
図１に示すように、本実施例において架線位置測定装置は、車両１の屋根上に架線２を測定するために設けられた一軸走査型の測域センサ３と、車両１の内部に設置された演算装置４及び記憶装置５とを備えている。
【００２７】
測域センサ３は、レーザ光を車両１の進行方向に平行な軸周りで放射線状に投光し、その反射光を受光することによって測定対象物までの角度及び距離（本実施例では、架線２の塊に属するデータの角度及び距離）を測定するものである。本実施例では、測域センサ２は図１に示す測定範囲Ａをスキャンするものとする。測域センサ３によって取得した測域センサデータは、一回のスキャンで得られたデータを一ライン分として記憶装置５に保管される。
【００２８】
演算装置４は、図２に示すように架線位置算出部４ａ、追跡フェーズ処理部４ｂ、発見フェーズ処理部４ｃ、逆追跡フェーズ処理部４ｄ及びメモリ４ｅを備え、測域センサ３により取得した測域センサデータに基づいて架線２の測定を行う。
【００２９】
架線位置算出部４ａは、メモリ４ｅを経て入力される測域センサデータに基づいて架線２の位置を算出する。より具体的には、測域センサデータに基づき、予め設定した検出範囲Ｂ内に存在する測定対象物の座標を対象物座標として抽出し、測域センサ３により一回のスキャンで連続して得られた複数の対象物座標のうち、最もその位置が低い座標を架線２の座標とみなし、この座標（入力値）の情報を架線位置データとして出力する。なお、一回のスキャンで連続して測定対象物を検出した後に、偏位方向に間隔をおいて検出範囲Ｂ内で再度測定対象物を検出した際には、二度目に検出された測定対象物を新たな架線とみなし、この座標（入力値）を第二の架線位置として出力する。ここで、検出範囲Ｂは、測域センサ３により測定される測定範囲Ａ内に架線２の高さ方向及び水平方向の偏位に基づいて設定される。架線位置データはメモリ４ｅに保管される。
【００３０】
追跡フェーズ処理部４ｂは、メモリ４ｅを経て入力される架線位置データに基づき、架線２に対応して設定された既存のクラスの代表値と入力値との間の距離ｄを求め、距離ｄが予め設定する第一の所定距離としての所定距離Ｄ１［ｍｍ］以内にある入力値が存在する場合は既存のクラスの代表値との距離ｄが最も小さい入力値を当該既存のクラスに分類する一方、第一の所定ライン数としての所定ライン数Ｌ１以上連続して距離ｄが所定距離Ｄ１以内にある入力値が存在しない場合は追跡を終了する処理を行う（図３参照）。なお、既存のクラスが設定されていない場合、追跡フェーズ処理部４ｂでの処理は行われないものとする。
【００３１】
ここで、上述した所定距離Ｄ１は入力値が既存のクラスに属するかどうかを判別する際の許容距離、所定ライン数Ｌ１は追跡を終了するか否かを判定する際のしきい値である。
【００３２】
以下、追跡フェーズ処理部４ｂによる処理（以下、追跡フェーズ処理という）の詳細を説明する。
【００３３】
（１）まず、追跡フェーズ処理部４ｂでは、全ての既存のクラスの代表値と測定対象のラインのすべての入力値（高さが０の無効データを除く）との間の距離ｄを求める。
（２）距離ｄが最も小さい代表値と入力値の組み合わせを選択する。
（３）選択した組み合わせの代表値と入力値との距離ｄが所定距離Ｄ１以下であるとき、その入力値を代表値と同一のクラスに分類し、分類された入力値と代表値との平均値を新たな代表値とする。また、入力値と代表値との距離ｄが所定距離Ｄ１以内に存在しない場合に加算される欠損データカウントの値（入力値と代表値との距離ｄが連続して所定距離Ｄ１以内に存在しない場合に計数される値）をリセットする（０にする）。
（４）上述した（２）で選択された代表値とクラスに分類された入力値とを除いて、（２）（３）を既存のクラス数だけ繰り返し行う。なお、既存のクラスに属する入力値が存在しない場合、代表値の更新は行わず、該当する既存のクラスの欠損データカウントの値に１を加算する。
（５）欠損データカウントの値が予め設定する所定ライン数Ｌ１となった場合（欠損が所定ライン数Ｌ１連続して続いた場合）、架線２が終了したと判断し（架線の終端判定）、そのクラスの追跡を終了する。
【００３４】
追跡フェーズ処理部４ｂによって既存のクラスと入力値とを関連付けられたデータは、クラス振り分け後架線データとしてメモリ４ｅに保管される。
【００３５】
ここで、図３を用いて架線２の終端判定について簡単に説明する。図３中のａは未分類の入力値を示し、ｂはクラスに分類された入力値を示し、ｃは欠損を示す。図３に示すように、架線２に対応する入力値ａを追跡フェーズ処理部４ｂにより既存のクラスに分類する際、欠損ｃの数が所定ライン数Ｌ１未満の場合は架線２の測定を継続する一方、欠損ｃの数が所定ライン数Ｌ１に達したら架線２が終了したと判断し、所定ライン数Ｌ１分の欠損ｃの直前に既存のクラスに登録された入力値ｂを架線２の終端と判定する。
【００３６】
発見フェーズ処理部４ｃは、メモリ４ｅを経て入力される架線位置データに基づき、既存のクラスに属さない入力値（本実施例では、追跡フェーズ処理部４ｂにおいて既存のクラスに登録されなかった入力値）についてその入力値が新しい架線２を示すのかノイズなのかを判定し、架線２であると判定された場合には新しいクラスを設定して該当する入力値を新しいクラスの代表値として登録し、ノイズであると判定された場合には該当する入力値を削除する処理を行う。
【００３７】
以下、発見フェーズ処理部４ｃによる処理（以下、発見フェーズ処理という）の詳細を説明する。
（１）まず、発見フェーズ処理部４ｃでは、代表値が空のクラスがあり（クラスの数が予め設定する所定クラス数Ｃより少なく）且つ入力値が既存のどのクラスにも属さない（既存のクラスの代表値と入力値との間の距離ｄが所定距離Ｄ１より大きい）とき、この入力値を評価対象データとして以降の処理を行う。すなわち、
（２）評価対象データを取得したラインの次時間のラインから予め設定する第二の所定ライン数としての所定ライン数Ｌ２分の入力値のデータを次ライン入力値として取得する。
（３）評価対象データと各次ライン入力値との距離ｄを求める。
（４）評価対象データと各次ライン入力値との距離ｄが予め設定する第二の所定距離としての所定距離Ｄ２以内にある次ライン入力値が予め設定する所定個数Ｎ以上あった場合、評価対象データをノイズではなく新しい架線であるとみなして、新しいクラス番号を付与して新しいクラスを設定し、評価対象データを新しいクラスの代表値とする。
（５）評価対象データとの距離ｄが予め設定する所定距離Ｄ２以内にある次ライン入力値が予め設定する所定個数Ｎ未満であった場合、評価対象データを架線ではなくノイズであるとみなし、評価対象データを削除する。
（６）一つのラインにおいて上述した（４）で評価対象データが複数存在し、且つ複数の評価対象データが架線と判定された場合、評価対象データとの距離ｄが予め設定する所定距離Ｄ２以内にある次ライン入力値の個数が多いものから順に新しいクラス番号を付与し、その新しいクラス番号に対応する評価対象データを該当する新しいクラスの代表値とする。
【００３８】
発見フェーズ処理部４ｃによって設定された新しいクラスと代表値とを関連付けたデータは、新しいクラスの架線データとしてメモリ４ｅに保管される。
【００３９】
なお、上述した所定クラス数Ｃは架線の数に対応する数（例えば、シングルカテナリなら２［本］、ダブルカテナリなら４［本］）、所定ライン数Ｌ２は検証に用いるラインの数、所定距離Ｄ２は一つの架線と判断される許容距離、所定個数Ｎはいくつの入力値が所定ライン数Ｌ２かつ所定距離Ｄ２以内にあれば評価対象データを新しいクラスの代表値とするかを決定するためのしきい値である。
【００４０】
逆追跡フェーズ処理部４ｄは、メモリ４ｅを経て入力される架線位置データと新しいクラスの架線データとに基づき、発見フェーズ処理部４ｃで新しいクラスが設定された場合のみ、時間軸に逆方向に第三の所定ライン数としての所定ライン数Ｌ３だけ遡って新しいクラスの代表値との距離が所定距離Ｄ２以内である入力値（以下、前ライン入力値）が存在すれば、この前ライン入力値を発見フェーズ処理部４ｃにより設定した新しいクラスと同一のクラスに分類する処理を行う。
【００４１】
例えば、架線２の始まりはオーバーラップ区間であるため、架線２の高さ変動が激しくなることが多い。そのため、発見フェーズ処理では架線２の始まりから数ライン分の架線２に対応する入力値をノイズと判定するおそれがある。そこで、逆追跡フェーズ処理部４ｄでは、架線２の始まりから数ラインまでの範囲にあってノイズと判定された入力値から架線２に対応する入力値を検出することにより、架線２の始まりから数ライン分についても架線２を測定することができるようにしている。
【００４２】
以下、逆追跡フェーズ処理部４ｄによる処理（以下、逆追跡フェーズ処理という）の詳細を説明する。
（１）発見フェーズ処理で新しいクラスを設定したとき、その代表値を発見点とし、以降の処理を行う。
（２）所定ライン数Ｌ３分の前ライン入力値を、発見点から遡って取得する。なお、新しいクラスを設定したライン番号が所定ライン数Ｌ３よりも小さいときは、発見点を取得したラインよりも時間軸に逆方向にある全てのラインから前ライン入力値を取得する。
（３）取得した前ライン入力値のうち、すでに以前の追跡フェーズ処理でクラスに分類された入力値を除外して（偏位，高さ＝０，０に設定する）、クラスに属していない入力値のみとする。
（４）発見点からひとつ前のラインに対し、発見点を代表値とする追跡フェーズ処理を行う。同様に、発見点から二つ前のライン、三つ前のライン、…と所定ライン数Ｌ３分のラインに対し、発見点を代表値として追跡フェーズ処理と同様の処理を行う。
（５）上述した（４）で得られたデータのうち、発見点と同一のクラスに該当する入力値を、メモリ４ｅに保管されているクラス振り分け後架線データに上書きして反映させる。
【００４３】
ここで、上述した所定ライン数Ｌ３は前ライン入力値を発見点から遡って追跡するライン数である。
【００４４】
以下、図４を用いて、本実施例に係る架線位置測定装置による架線位置測定処理の流れを簡単に説明する。
図４に示すように、まず、上述した追跡フェーズ処理を行う（ステップＳ１）。続いて、追跡フェーズ処理でクラスに分類されなかった入力値に対し、上述した発見フェーズ処理を行う（ステップＳ２）。続いて、発見フェーズ処理により新しいクラスが設定されたか否かを判定し（ステップＳ３）、新しいクラスが設定されていなければ（ＮＯ）、ステップＳ６に移行する。一方、新しいクラスが設定されていれば（ＹＥＳ）、当該新しいクラスを追跡対象に追加し（ステップＳ４）、上述した逆追跡フェーズ処理を行い（ステップＳ５）、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、最終ラインか否か（全てのラインについて処理を行ったか否か）を判定し（ステップＳ６）、最終ラインであれば（ＹＥＳ）処理を終了する。一方、最終ラインでなければ（ＮＯ）、次ラインの架線位置データを取得し（ステップＳ７）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００４５】
図５から図１９を用いて本実施例に係る架線位置測定方法について具体的に説明する。なお、以下の説明では、一例として所定距離Ｄ１＝１００［ｍｍ］、所定距離Ｄ２＝３０［ｍｍ］、所定ライン数Ｌ１＝１０［本］、所定ライン数Ｌ２＝１０［本］、所定ライン数Ｌ３＝２０［本］、所定個数Ｎ＝６［個］、所定クラス数Ｃ＝２［本］とし、また、時刻ｔ１において既存のクラスは存在しないものとする。
【００４６】
また、図５から図１９に示す例では、ラインごとに入力値の偏位方向の位置を示しており、高さ方向の位置は省略している。また、図５から図１９に示すａは未分類の入力値、ａ´は評価対象データ、ｂはクラスに分類された入力値を示している。
【００４７】
本実施例において架線位置測定を行う場合、図５に示すように、まず、時刻ｔ１における架線位置データに対し、追跡フェーズ処理を行う。図５に示す例では時刻ｔ１に一つの入力値ａが存在するものの、クラスの代表値が一つもないため、続いて発見フェーズ処理に移行する。
【００４８】
発見フェーズ処理では、時刻ｔ１において代表値が空のクラスがあり且つ既存のクラスがないので、入力値ａを評価対象データａ´とする（図６参照）。
【００４９】
そこで、図７に破線で囲んで示すように評価対象データａ´を取得した時刻ｔ１の次の時刻ｔ２から所定ライン数Ｌ１分（ここでは、時刻ｔ１１まで）且つ所定距離Ｄ２以内にある入力値（次ライン入力値）ａを取得する。図７に示す例では、所定ライン数Ｌ１分且つ所定距離Ｄ２以内に、８個（＞Ｎ）の入力値ａが存在することから、図８に示すように新しいクラスｃ１が付与され、評価対象データａ´が新しいクラスｃ１に分類され、この分類された入力値ｂが新しいクラスｃ１の代表値となる。
【００５０】
続いて、逆追跡フェーズ処理を行うが、図８に示す例では時刻ｔ１以前に新しいクラスｃ１に分類される入力値がないため、続いて、図９に示すように、時刻ｔ２における架線位置データに対し、追跡フェーズ処理を行う。図９に示す例では、時刻ｔ２には二つの入力値ａが存在する。
【００５１】
図１０に示すように、図中左側の入力値ａは、クラスｃ１の代表値（時刻ｔ１においてクラスｃ１に分類された入力値ｂ）と当該入力値ａとの間の距離ｄが所定距離Ｄ１よりも小さいため、クラスｃ１に分類され、クラスｃ１の代表値との平均値が新たな代表値として更新される。また、欠損データカウントの値が０にリセットされる。
【００５２】
次に、図中右側の入力値ａは、クラスｃ１の代表値との間の距離ｄが所定距離Ｄ１以上であるため、クラスｃ１には分類されず、続いて、発見フェーズ処理が行われる。ここでは、時刻ｔ２において代表値が空のクラスがあり且つ当該入力値ａとクラスｃ１の代表値との距離が所定距離Ｄ１以上であるため、図１１に示すように当該入力値ａを評価対象データａ´とする。
【００５３】
そこで、図１２に破線で囲んで示すように評価対象データａ´を取得した時刻の次の時刻ｔ３から所定ライン数Ｌ１分（ここでは、ｔ１２まで）且つ所定距離Ｄ２以内にある入力値（次ライン入力値）ａを取得する。図１２に示す例では、所定ライン数Ｌ１分且つ所定距離Ｄ２以内に存在する入力値ａが３個（＜Ｎ）であることから、当該評価対象データａ´はノイズとみなされて図１３に示すように削除される。
【００５４】
発見フェーズ処理で新しいクラスが設定されなかったため、続いて、図１４に示すように時刻ｔ３における架線位置データに対して追跡フェーズ処理を行う。図１４に示す例では、時刻ｔ３には二つの入力値ａが存在する。
【００５５】
図１５に示すように、図中左側の入力値ａは、クラスｃ１の代表値（時刻ｔ１においてクラスｃ１に分類された入力値ｂと時刻ｔ２においてクラスｃ１に分類された入力値ｂとの平均値）との間の距離ｄが所定距離Ｄ１よりも小さいためクラスｃ１に分類され、当該入力値ａと代表値との平均値が新たな代表値として更新され、さらに欠損データカウントの値が０にリセットされる。
【００５６】
また、図中右側の入力値ａは、クラスｃ１の代表値との間の距離ｄが所定距離Ｄ１以上であるため、クラスｃ１に分類されず、続いて、発見フェーズ処理が行われる。ここでは、代表値が空のクラスがあり且つ当該入力値ａとクラスｃ１の代表値との距離が所定距離Ｄ１以上であるため図１６に示すように当該入力値ａは評価対象データａ´となる。
【００５７】
そこで、図１７に破線で囲んで示すように評価対象データａ´を取得した時刻ｔ３の次の時刻ｔ４から所定ライン数Ｌ１分（ここでは、ｔ１３まで）且つ所定距離Ｄ２以内にある入力値（次ライン入力値）ａを取得する。図１７に示す例では、所定ライン数Ｌ１分且つ所定距離Ｄ２以内に、１０個（＞Ｎ）の入力値ａが存在することから、図１８に示すように新しいクラスｃ２が付与され、評価対象データａ´が新しいクラスｃ２に分類され、この分類された入力値ｂが新しいクラスｃ２の代表値となる。
【００５８】
続いて、逆追跡フェーズ処理を行うが、図１８に示す例では時刻ｔ３以前に新しいクラスｃ２に分類される入力値がないため、次に時刻ｔ４における架線位置データに対する追跡フェーズ処理を行う。
【００５９】
このようにして、追跡フェーズ処理、発見フェーズ処理、逆追跡フェーズ処理を繰り返すことにより、最終的に図１９に示すようにノイズを除去し二つの架線２を適切にクラスタリングすることができる。
【００６０】
このように構成される本実施例に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、一軸走査型の測域センサ３を用いた簡易的な装置で得られた架線２の偏位、高さに対し、欠損を許容するしきい値（所定ライン数Ｌ２）を設け、欠損がそのしきい値以内であれば同一の架線２であると判定するようにしたことにより、データに欠損がある場合でも架線２が終了したと判断することなく正確な架線２の判定を行うことができる。
【００６１】
例えば、測域センサ３のパラメータや架線２の反射面の状態によっては測域センサ３により架線２が検測できず、入力値が欠損することがある。このような場合であっても、本実施例では連続する欠損の数が所定ライン数Ｌ１未満であれば図３に示すように追跡可能であり、欠損が所定ライン数Ｌ１連続して続けば架線２が終了したと判断することにより、欠損を許容し同一架線の判定を行うことができる。
【００６２】
また、架線２に対応して設定された既存のクラスの代表値と入力値との間の距離ｄを求め、距離ｄが予め設定する第一の所定距離としての所定距離Ｄ１［ｍｍ］以内にある入力値が存在する場合は既存のクラスの代表値との距離ｄが最も小さい入力値を当該既存のクラスに分類することにより、架線２が複数本ある場合であっても、それぞれの架線２ごとに位置データを管理することができるようになる。
【００６３】
また、一軸走査型の測域センサ３を用いた簡易的な装置で得られた架線の偏位、高さに対し、ある時刻の入力値と当該時刻より前の時刻までの架線位置データから求めたクラスの代表値との距離ｄを利用することにより、例えば架線２の始まりなどの従来ノイズと判定されやすかった部分を架線２として検出することができる。
【００６４】
なお、上述した実施例では、架線位置測定処理を追跡フェーズ処理、発見フェーズ処理、逆追跡フェーズ処理の順に行う例を示したが、例えば発見フェーズ処理、逆追跡フェーズ処理、追跡フェーズ処理の順に行う等としてもよい。また、所定距離Ｄ１，Ｄ２、所定ライン数Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、所定個数Ｎは、上述した例に限定されるものではなく、必要に応じて設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、一軸走査型の測域センサを用いて車両の屋根上から架線までの高さ及び偏位を測定する架線位置測定装置及び架線位置測定方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  車両
２  架線
３  測域センサ
４  演算装置
４ａ  架線位置算出部
４ｂ  追跡フェーズ処理部
４ｃ  発見フェーズ処理部
４ｄ  逆追跡フェーズ処理部
４ｅ  メモリ
５  記憶装置
Ａ  測定範囲
Ｂ  検出範囲
ａ  未分類の入力値
ａ´  評価対象データ
ｂ  クラスに分類された入力値
ｃ  欠損
ｃ１，ｃ２  クラス
【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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