(57)【要約】【課題】トロリ線の支持点位置を正確に且つ簡単に検出できる手段を提供する。【解決手段】検測車が収集する各種検測データが入力される入力部と、入力部から送られる各種データ及び所要のパラメータファイルに基づきトロリ線の支持点位置検出処理を行う処理部と、処理部の演算結果に基づき支持点位置を出力する出力部とを備える検出システムを構築する。トロリ線偏位の検測値変化曲線Ｋにおいて支持点位置を含む検出範囲Ｒを設定し、検出範囲Ｒの始端側の検測値変化曲線Ｋ上の点Ｓと終端側の点Ｔとを結ぶ補完直線Ｌを求める。検測値変化曲線Ｋと補完直線Ｌとの軌道中心線Ｃに対し垂直な方向の距離ＤＰを算出し、この値ＤＰが最大値ＤＵとなる距離程を求める。検測値変化曲線Ｋは支持点位置で頂点Ｕを形成するから、距離ＤＰが最大値ＤＵとなる位置の距離程ＸＵとして支持点位置の距離程が求められる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロリ線偏位の距離程に対する検測値を表す検測値変化曲線における頂点位置の距離程を特定することにより、トロリ線の支持点位置を検出することを特徴とするトロリ線支持点位置検出方法。
【請求項２】
前記検測値変化曲線においてトロリ線の支持点位置を含むと予想される所定距離範囲の区間を検出範囲として設定し、当該検出範囲の両端それぞれにおける前記検測値変化曲線上の２点を結ぶ直線を補完直線とし、前記検測値変化曲線と前記補完直線との距離が最大となる距離程を算出することにより支持点位置を検出する請求項１に記載のトロリ線支持点位置検出方法。
【請求項３】
前記検測値変化曲線を距離程で微分し、微分係数が急変又は正負が逆転する位置の距離程を特定することにより支持点位置を検出する請求項１に記載のトロリ線支持点位置検出方法。
【請求項４】
トロリ線偏位の距離程に対する検測値データが入力される入力部、当該検測値データに基づいて描いた検測値変化曲線における頂点位置の距離程を特定することにより支持点位置を検出する処理部、当該処理部の処理結果を出力する出力部を備えることを特徴とするトロリ線支持点位置検出システム。
【請求項５】
前記処理部は、トロリ線支持点位置の検出処理を実行する検出範囲を設定するためのデータが格納されると共に、前記検出範囲の両端それぞれにおける前記検測値変化曲線上の２点を結ぶ補完直線と前記検測値変化曲線との距離を演算し、当該距離が最大となる点の距離程を支持点位置として算出するものである請求項４に記載のトロリ線支持点位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線の支持点位置を正確に且つ簡単に検出できる手段の提供を目的とするものであって、詳しくは、トロリ線の偏位検測データを利用して支持点位置を検出する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道においては、トロリ線の保全に活用する各種データを収集するため、検測車を走行させて、トロリ線高さ・トロリ線偏位・トロリ線摩耗等の値を検測している。例えば新幹線では、電気軌道総合試験車という検測車により、営業車とほぼ同様の走行条件下で検測を行っている。また営業車や保守用車に検測システムを搭載することにより、検測車として機能させる場合もある。
【０００３】
検測車による各種検測値は、通常、位置情報に対応して表され、位置情報は、線路起点からの線路に沿った距離である距離程として表される。そして距離程は、基本的には、検測車の車輪の回転を利用して、ある程度の精度で測定されるものである。
【０００４】
ところでトロリ線検測値の位置情報は、検測データに基づいた現場設備の特定を容易にし且つ精度を高めるため、支持点が基準にされる。支持点とは電車線が電柱に設けた支持手段により支持される箇所である。図４に示すように、電車線は、トロリ線４とトロリ線４を吊り下げる吊架線５及び補助吊架線６とから成っており、明かり区間では、電柱１に設けた可動ブラケット２により所定高さに支持される。またトロリ線４と補助吊架線６とは、可動ブラケット２に取り付けた曲線引金具３により引っ張られている。このように電車線を支持する可動ブラケット２は電柱１に設置されるので、従来、支持点位置は電柱位置とも呼ばれている。個々の電柱１は電柱番号で特定され、それぞれに図面上の距離程が定められているから、電柱位置を検出することにより、電柱位置からの相対位置として検測データの位置情報を表している。
【０００５】
特許文献１に、電柱位置を検出する従来の方法が記載されている。それによると、図５に示すように、レーザー装置を用い、電車線の支持部材（可動ブラケット）へ投射したレーザービームの反射光を受光することにより、電柱位置を検出している。また、強度の大きいレーザービームを使用することにより、太陽光の入射など外乱の影響を受けないようにできるとされている。
【特許文献１】特開平６−３２３９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、出力の大きいレーザー装置を使用したとしても、支持金具のレーザー反射効率が悪いと確実な検出ができないという欠点がある。
【０００７】
さらに従来では、電柱位置と支持点位置とを同一視しているため、正確な支持点位置検出を行っているとは言えず、検測データの位置情報に誤差が含まれるという問題があった。これは、気候や季節による温度変化でトロリ線が長手方向に伸縮するので、トロリ線が支持金具（可動ブラケット）あるいは電柱位置に対し相対移動する結果、支持金具に対するトロリ線各部の真の距離程が変動するからである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光学的手段を用いることなく、トロリ線の真の支持点位置を確実に且つ容易に検出できる手段を提供する。このために本発明が採用したトロリ線支持点位置検出方法の特徴は、請求項１に記載するように、トロリ線偏位の距離程に対する検測値を表す検測値変化曲線における頂点位置の距離程を特定することにより、トロリ線の支持点位置を検出するところにある。
【０００９】
前記検出方法を実施する具体的な態様としては、請求項２に記載する如く、前記検測値変化曲線においてトロリ線の支持点位置を含むと予想される所定距離範囲の区間を検出範囲として設定し、当該検出範囲の両端それぞれにおける前記検測値変化曲線上の２点を結ぶ直線を補完直線とし、前記検測値変化曲線と前記補完直線との距離が最大となる距離程を算出することにより支持点位置を検出する方法が挙げられる。
【００１０】
あるいは請求項３に記載する如く、前記検測値変化曲線を距離程で微分し、微分係数が急変又は正負が逆転する位置の距離程を特定することにより支持点位置を検出する方法も採用可能である。
【００１１】
一方、前記検出方法を実施するために本発明が提案するトロリ線支持点位置検出システムの特徴は、請求項４に記載する如く、トロリ線偏位の距離程に対する検測値データが入力される入力部、当該検測値データに基づいて描いた検測値変化曲線における頂点位置の距離程を特定することにより支持点位置を検出する処理部、当該処理部の処理結果を出力する出力部を備えることである。
【００１２】
前記トロリ線支持点位置検出システムにおいて、前記処理部については、請求項５に記載する如く、トロリ線支持点位置の検出処理を実行する検出範囲を設定するためのデータが格納されると共に、前記検出範囲の両端それぞれにおける前記検測値変化曲線上の２点を結ぶ補完直線と前記検測値変化曲線との距離を演算し、当該距離が最大となる点の距離程を支持点位置として算出するものとすることができる。
【００１３】
なお本発明において、支持点位置を検出するための前記処理を行うにあたり、検測値変化曲線や補完直線を実際に描く必要はなく、検測値変化曲線や補完直線等を求めるのと実質的に同一の数値処理を行えば足りるものである。また、検測値変化曲線と補完直線との距離とは、検測値変化曲線上の任意の点から補完直線上におろした垂線の長さとするだけでなく、検測値変化曲線から補完直線までの軌道中心線に対し垂直な方向の距離と定義することも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
一般にトロリ線は、電柱に設けた可動ブラケットに取着した曲線引金具により、線路に沿って左右ジグザグの折れ線又は曲線を描くように張り渡されており、故にトロリ線は軌道中心に対し枕木方向の偏位を有している。これがトロリ線偏位である。トロリ線をジグザグに形成しているのは曲線引金具であるから、トロリ線が描く曲線の頂点位置には必ず曲線引金具が存在し、曲線引金具がトロリ線に取着されている箇所が支持点である。すなわち、トロリ線偏位の頂点位置が支持点位置に等しい。本発明は、かかる原理に基づき、トロリ線偏位の検測値変化曲線における頂点位置を特定することにより、トロリ線の支持点位置を検出することができるので、従来の如きレーザー装置を用いる手段と比較して、はるかに正確な支持点位置検出を実現でき、しかもレーザー装置が不要である上に既存の設備を利用できるから、低コストで実施できる。
【００１５】
本発明では、曲線引金具の取着位置をトロリ線の支持点位置として検出するから、温度変化によりトロリ線が伸縮移動したとしても、当該支持点位置も同様に伸縮移動する。つまり、支持点位置とトロリ線上の各部との相対位置関係は実質的に変化しない。従って、本発明により得られる支持点位置情報は、温度変化によるトロリ線の伸縮の影響を受けないから、検測データの位置情報の精度を高めることができる。このことは、検測データに基づきトロリ線の保全・管理を行う場合にきわめて有利である。例えば、トロリ線摩耗の経時変化を観測して時系列管理を行う場合、各部の摩耗検測値は、支持点位置を基準とした距離程に対応して表される。従来の支持点位置検出手段では、電柱位置を支持点位置と同一視して処理していたので、トロリ線が伸縮移動すると、電柱位置からトロリ線各部までの距離程が変動し、検測データの位置情報が誤差を含んでいた。これに対し本発明によれば、支持点位置とトロリ線各部との相対位置関係は実質的に不変であるから、各部の状況を正確に反映した検測値データを得ることができ、よって精度の高い時系列管理を実現できる。
【００１６】
なお請求項２，５に記載した支持点位置検出方法及びシステムは、支持点位置を演算によって算出するための確実で且つ簡便な手法を提供する。すなわち、検測値変化曲線上に支持点位置を含む検出範囲を設定し、検出範囲両端の検測値変化曲線上の２点を結んで補完直線とし、検測値変化曲線と補完直線との距離が最大となる点を求めれば、それが曲線の頂点つまり支持点位置となる。従って、きわめて簡単な演算方法で、確実にトロリ線支持点位置を検出することができる。なお上記演算で求める距離としては、前述の如く、検測値変化曲線から補完直線上におろした垂線の長さでも、検測値変化曲線から補完直線までの軌道中心線に対し垂直な方向の距離でもよく、いずれを採用しても同様の結果が得られる。
【００１７】
また請求項３に記載した支持点位置検出方法によれば、検測値変化曲線における頂点位置を詳細に特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
トロリ線は電柱に設けられた可動ブラケットの曲線引金具により引っ張られ、軌道中心に対し、ジグザグなトロリ線偏位を形成している。検測車は、収集する検測データの一つとしてトロリ線偏位を検測している。図１は、トロリ線偏位の検測値変化曲線を表したグラフであって、縦軸にトロリ線偏位を、横軸に距離程を表している。同時に、電柱１及び可動ブラケット２の位置もグラフ上に示してある。なお図１の（Ａ）は、一般的な曲線明かり区間の検測値であり、図（Ｂ）は直線明かり区間における検測値である。ジグザグなトロリ線偏位の一般的な周期は、図面に示すように、曲線明かり区間では電柱１径間あたり半サイクルであり、直線明かり区間では電柱３径間当たり半サイクルとなっている。なお、図示は省略したが、直線明かり区間でも１径間あたり半サイクルに設定される場合があり、トンネル区間では４径間で半サイクルに設定される。通常、電柱１径間の距離は数十ｍ以下（標準的には４０数ｍ）である。
【００１９】
図１において、トロリ線偏位の検測値変化曲線Ｋにおける各頂点位置に必ず曲線引金具が存在し、その位置が支持点位置である。従って、上記頂点位置の距離程を特定することにより、支持点位置を検出できる。頂点位置の特定方法としては、図１のようなグラフをプリンタ等で印刷しあるいはディスプレイに表示させ、作業者がグラフを観察して曲線の頂点位置を目視により特定する手法が考えられる。しかしながら、この手法は、作業者の個人差による数値の変動を生じうる。表示された検測値変化曲線をイメージ読取手段で解析して、頂点位置を特定することも考えられるが、能率が良いとは言えない。
【００２０】
本例では、図２に示すような検出システムを構築し、支持点位置を検測データから自動的に算出する方法を採用した。同システムは、入力部・処理部・出力部を備えるものであって、検測車とは別個に構築するが、検測車に搭載することも可能である。
【００２１】
入力部は、検測車が収集した各種検測データが入力される機構である。データの入力方式は特に限定されるものではなく、光磁気ディスクやフラッシュメモリ等の記録媒体による方式、通信回線（有線、無線を問わない）によるオンライン方式等が可能である。入力される検測データは、少なくともトロリ線偏位検測値を含み、その他、トロリ線保全に利用するトロリ線高さ・トロリ線摩耗等のデータである。これらはいずれも距離程に対応した検測値として入力される。また、データ処理するための補助情報として、検測車の停車パターン・検測車の上り又は下りの走行方向・検測車の走行区間に関するデータ等が、併せて入力される。これらのデータは、処理部へ送られる。
【００２２】
処理部は、入力部から送られる各種データに基づき、トロリ線の支持点位置検出処理を行う機構であり、検出処理に必要なパラメータファイルを格納する記憶装置と、演算処理を実行して演算結果を出力する演算装置とを備える。記憶装置に格納されるパラメータファイルは、電柱距離程・電柱番号・検出処理の有無等の既定の情報、検出幅及び検出範囲等の演算プログラムの設定情報、検測車の停車パターン・検測車の上り又は下りの走行方向・検測車の走行区間データ等のインデックス情報などである。処理部における演算結果は、出力部へ送られる。
【００２３】
出力部は、処理部から送られる演算結果に基づき、支持点位置を出力する。出力する内容は、電柱番号に対する支持点位置の距離程である。出力方式は、ディスプレイにおける表示、紙等への印刷、記憶媒体への出力、別の処理システムへの通信回線等を利用したオンライン出力など、必要に応じ適宜選択できる。
【００２４】
次に、図３を参照して、前記検出システムによる支持点位置検出方法の一態様を説明する。なお説明の都合上、本検出システムが実行する処理を図面に視覚化して示したが、実際には、視覚化された処理と実質的に同一の数値処理を行うものである。
【００２５】
図３に示すように、検測データから得られたトロリ線偏位の検測値変化曲線において、必ず支持点位置を含むと予想される検出範囲Ｒを設定する。支持点は電柱に設けた可動ブラケットの曲線引金具により形成されるから、電柱距離程を基準にして、その前後に一定の検出幅Ｑ，Ｑを有する区間を検出範囲Ｒとすればよい。例えば標準的な電柱径間が４０数ｍであるから、検出幅Ｑの値を２０ｍとし、電柱距離程の前後２０ｍの範囲を検出範囲Ｒに設定すればよい。なお検出範囲Ｒの設定値は、上記に限定されるものではなく、線路が直線か曲線かの線形条件や、検出精度を高めるためトロリ線偏位の状況に応じ、適当な値に設定することができる。
【００２６】
続いて、検測値の入力順に見て、検出範囲Ｒの始端側の検測値変化曲線Ｋ上の点を始点Ｓ（Ｘ１，Ｙ１）とし、終端側の点を終点Ｔ（Ｘ２，Ｙ２）とし［Ｘ１，Ｘ２：距離程、Ｙ１，Ｙ２：偏位検測値］、２点Ｓ，Ｔを結ぶ直線である補完直線Ｌを求める。検出範囲Ｒにおいて、検測値変化曲線Ｋと補完直線Ｌとはほぼ三角形を成すから、検測値変化曲線Ｋ上の頂点位置Ｕは、検測値変化曲線Ｋと補完直線Ｌとの距離が最大となる点である。このような点の特定は、検測値変化曲線Ｋ上の点から補完直線Ｌまでの距離を直接的に計算（検測値変化曲線Ｋ上の点から補完直線Ｌ上に下ろした垂線の長さを算出）して行うこともできるが、さらに簡便な手法で求めることもできる。例えば、検測値変化曲線Ｋと補完直線Ｌとの軌道中心線Ｃに対し垂直な方向の距離ＤＰを算出し、この値ＤＰが最大値ＤＵとなるときの距離程を求める。検測値変化曲線Ｋは、支持点位置で頂点Ｕを形成し、電柱１径間内では支持点位置が原則として１個であるから、前記距離ＤＰが最大値ＤＵとなる頂点位置Ｕを支持点位置と見なすことができる。従って、距離ＤＰが最大値ＤＵとなる頂点位置Ｕの距離程ＸＵが、支持点位置の距離程となる。
【００２７】
検測値変化曲線Ｋと補完直線Ｌとの前記距離ＤＰの算出方法は図面から明らかである。補完直線Ｌの式は、
Ｙｈ＝Ｙ１＋（ＸＰ−Ｘ１）＊（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）  ［＊：乗算記号］
で表されるから、検測値変化曲線Ｋ上の任意の点Ｐ（ＸＰ，ＹＰ）から補完直線Ｌ上の点（ＸＰ，Ｙｈ）までの距離ＤＰは、
ＤＰ＝｜ＹＰ−Ｙｈ｜
＝｜（ＹＰ−Ｙ１）−（ＸＰ−Ｘ１）＊（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）｜
でとなる。従って、上記ＸＰ，ＹＰそれぞれに距離程及びそこでのトロリ線偏位の検測値を代入して、ＤＰが最大値ＤＵとなるときの距離程ＸＵを求めれば、それが支持点位置の距離程である。
【００２８】
ところで、検出範囲内に支持点は原則として一箇所であるが、検測値の誤差等により、計算上、前記距離ＤＰが最大となる点が２箇所以上検出される可能性が考えられる。このような場合には、あらかじめ定めた方法で支持点を決定すればよい。例えば、検出された複数の点の平均値から求める方法や、始点側又は終点側の点を支持点と見なす方法等が挙げられる。
【００２９】
図１（Ｂ）に示す如く、直線明かり区間やトンネル区間では、検測値変化曲線Ｋの頂点は、複数径間内に１箇所しか存在しない。可動ブラケット２が頂点を形成する電柱１Ａについては、トロリ線偏位の検測値から頂点位置を求めて支持点位置を検出できるが、頂点を形成しない電柱１Ｂについては、トロリ線偏位の検測値データからは支持点位置を特定することができない。そこで、このような場合は、各電柱の電柱距離程に基づいて得られる電柱径間を利用し、検出した２つの支持点（頂点）間の距離程を比例配分することにより、各電柱１Ｂについて支持点位置を割り当てればよい。１径間長は数十ｍ以下なので、上記の如く計算によって割り当てても、実用上問題をもたらすような誤差を生じるおそれがない。従来のように、光線の反射により支持点位置を検出する手段では、検出できない支持点位置の予測が困難である。これに対し本例では、検出処理の実行対象となる電柱とそれ以外の電柱とを区別するものであり、支持点を持つ電柱は少なくとも４径間に一つは存在するから、誤差の少ない支持点位置検出が可能である。なお、検測値に基づき支持点位置検出処理を行う電柱１Ａと、検出処理を行わずに上記の如く比例配分で支持点位置を求める電柱１Ｂとは予め決められているから、処理部に格納した検出処理の有無データに基づき、処理内容を決定することができる。
【００３０】
［その他の実施形態］
トロリ線偏位の検測値データに基づき、トロリ線の支持点位置を検出する他の方法として、検測値変化曲線を距離程で微分することにより、曲線の頂点位置を求める手法も採用可能である。一般に曲線の頂点では、微分係数が急変するか又は正負の符号が逆転する。従って、トロリ線偏位の変化曲線を距離程で微分し、微分係数が急変するか正負の符号が逆転する位置を特定することにより、支持点位置を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】トロリ線偏位の検測値変化曲線を示すグラフであって、図（Ａ）は曲線明かり区間のもの、図（Ｂ）は直線明かり区間のものである。
【図２】本発明に係るトロリ線支持点位置検出システムの構成を概念的に示す図面である。
【図３】本発明に係るトロリ線支持点位置検出方法の実施要領を説明するための図面である。
【図４】従来のトロリ線の取付状況を示す斜視図である。
【図５】従来のトロリ線支持点位置（電柱位置）検出方法の要領を示す図面である。
【符号の説明】
【００３２】
１…電柱  １Ａ…電柱（検出処理有り）  １Ｂ…電柱（検出処理無し）  ２…可動ブラケット  ３…曲線引金具  Ｃ…軌道中心線  Ｋ…検測値変化曲線  Ｌ…補完直線
【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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