(57)【要約】【課題】トロリ線以外の構造物の影響を無くしトロリ線の摩耗量や偏位量を正確に測定する。【解決手段】架線検測車屋根上にトロリ線へ投光する光を照射する投光ユニットを設け、トロリ線より反射した光を受光する受光ユニットを設ける。受光ユニットより受光した信号を二値化回路によってある閾値で二値化し、エッジ検出回路でパルス波形の立ち下がりから次の立ち上がりまでの距離に基づいて、剛体やイヤーなどのノイズ信号とトロリ線の信号を判別し、トロリ線摺面の検出信号を得る。エッジ検出回路から得られた検出信号は、演算装置によって前回の偏位データと今回の偏位データが比較され、前回のものと最も近い信号をトロリ線データとして検出し、トロリ線摩耗量（残存直径）に変換される。これによって、ノイズによる誤検出を低減させ、トロリ線の外形を正確に求める。【選択図】  図１
2012215414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロリ線に向けて光を投光するステップと、
前記トロリ線に向けて投光した光の反射光を受光し、その受光に対応した受光信号を出力するステップと、
前記受光信号を所定の閾値で二値化し、その二値化信号を出力するステップと、
前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離に基づいて、前記二値化信号から前記トロリ線の外形を求めるステップと
を備えたことを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のトロリ線測定方法において、前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺面幅データに分類し、前記摺面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求めることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のトロリ線測定方法において、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以下ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも大きい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のトロリ線測定方法において、今回検出された摺面幅データと前回検出された摺面幅データとの偏位を比較し、前回の摺面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることを特徴とするトロリ線測定方法。
【請求項５】
トロリ線に向けて光を投光する投光手段と、
前記投光手段が前記トロリ線に向けて投光した光の反射光を受光し、その受光に対応した信号を出力する受光手段と、
前記受光手段からの信号を所定の閾値で二値化し、その二値化信号を出力する二値化手段と、
前記二値化手段からの前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離に基づいて、前記二値化信号から前記トロリ線の外形を求める演算手段と
を備えたことを特徴とするトロリ線測定装置
【請求項６】
請求項５に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が、前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺面幅データに分類し、前記摺面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求めることを特徴とするトロリ線測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以下ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも大きい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることを特徴とするトロリ線測定装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が、今回検出された摺面幅データと前回検出された摺面幅データとの偏位を比較し、前回の摺面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることを特徴とするトロリ線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線の摩耗量や偏位量を測定するトロリ線測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多眼式トロリ線摩耗偏位検出装置は、レール横断方向に配列された単色光光源複数個によりスリット状の投光光を生成して、トロリ線の摺面にその投光光を照射する投光ユニットを備えており、この投光ユニットを所定の周期でパルス駆動することで投光光をパルス状の光としてトロリ線の摺面に照射している。そして、この投光光が照射されたときとそうでないときのトロリ線からの反射光に対応した受光信号の差に基づいて摺動面についての検出信号を得るようにしたものが、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４３２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の多眼式トロリ線摩耗偏位検出装置では、丸型トロリ線剛体電車線（剛体と呼ばれるＴ字型の導電材に丸型トロリ線を取り付けた電車線設備）区間は剛体やイヤー（トロリ線の溝に引っ掛けて剛体部で支持する金具）からのノイズが多いため、トロリ線の受光信号の検出が困難となる場合があることが判明した。すなわち、投光ユニットから投光光をトロリ線の摺面へ照射し、トロリ線の摺面の受光信号を検出する際に、トロリ線以外の剛体やイヤーなどが検出されることがある。そして、受光ユニットによって検出された受光信号を二値化したときに、剛体やイヤーから検出された信号がトロリ線の摺面幅データとして誤検出されるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、トロリ線以外の構造物の影響を無くしトロリ線の摩耗量や偏位量を正確に測定することのできるトロリ線測定方法及び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】
【０００６】
本発明に係るトロリ線測定方法の第１の特徴は、トロリ線に向けて光を投光するステップと、前記トロリ線に向けて投光した光の反射光を受光し、その受光に対応した受光信号を出力するステップと、前記受光信号を所定の閾値で二値化し、その二値化信号を出力するステップと、前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離に基づいて、前記二値化信号から前記トロリ線の外形を求めるステップとを備えたことにある。トロリ線測定方法は、受光ユニットによって検出された受光信号を所定の閾値で二値化信号に変換し、その二値化された信号のパルス波形のエンドエッジ（立ち下がり時点）から次のパルス波形のスタートエッジ（立ち上がり時点）までの距離に基づいて、本来検出すべき摺面幅データを判別している。これによって、ノイズによる誤検出を低減させ、トロリ線の外形を正確に求めることができる。
【０００７】
本発明に係るトロリ線測定方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のトロリ線測定方法において、前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺面幅データに分類し、前記摺面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求めることにある。これは、二値化信号のパルス波形のエンドエッジ（立ち下がり時点）から次のパルス波形のスタートエッジ（立ち上がり時点）までの距離を所定値と比較し、所定値以上の場合はエンドエッジを含むパルス波形をその幅に基づいて摺面幅データ又はノイズデータとし、所定値よりも小さい場合は両パルス波形を合成し新たなパルス波形として次のパルス波形との間で同様の処理を行い、二値化信号をノイズデータと摺面幅データに順次分類し、その分類結果に基づいてトロリ線の外形を求めるようにした。
【０００８】
本発明に係るトロリ線測定方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載のトロリ線測定方法において、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも大きい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることにある。これは、パルス波形をその幅に基づいて摺面幅データ又はノイズデータに分類する際に、パルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以下の場合は摺面幅データに、これよりも大きい場合はノイズデータに分類するようにした。
【０００９】
本発明に係るトロリ線測定方法の第４の特徴は、前記第２又は第３の特徴に記載のトロリ線測定方法において、今回検出された摺面幅データと前回検出された摺面幅データとの偏位を比較し、前回の摺面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることにある。これは、前回の摺面幅データに最も近いものを今回の摺面幅データとすることによってトロリ線の外形のみを出力するようにした。
【００１０】
本発明に係るトロリ線測定装置の第１の特徴は、トロリ線に向けて光を投光する投光手段と、前記投光手段が前記トロリ線に向けて投光した光の反射光を受光し、その受光に対応した信号を出力する受光手段と、前記受光手段からの信号を所定の閾値で二値化し、その二値化信号を出力する二値化手段と、前記二値化手段からの前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離に基づいて、前記二値化信号から前記トロリ線の外形を求める演算手段とを備えたことにある。これは、前記トロリ線測定方法の第１の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【００１１】
本発明に係るトロリ線測定装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が、前記二値化信号を構成するパルス波形の隣接するもののエンドエッジとスタートエッジとの間のパルス間距離が所定値以上ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅に基づいて摺面幅データ又はノイズデータとし、前記パルス間距離が前記所定値よりも小さい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形と前記スタートエッジを含むパルス波形を合成して新たなパルス波形とし、前記新たなパルス波形に隣接するパルス波形との間で同様の処理を行うことによって前記二値化信号を前記ノイズデータと前記摺面幅データに分類し、前記摺面幅データに分類された前記二値化信号に基づいて前記トロリ線の外形を求めることにある。これは、前記トロリ線測定方法の第２の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【００１２】
本発明に係るトロリ線測定装置の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値以下ある場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記摺面幅データとし、前記エンドエッジを含むパルス波形の幅がトロリ線として認識可能な値よりも大きい場合は、前記エンドエッジを含むパルス波形を前記ノイズデータとすることにある。これは、前記トロリ線測定方法の第３の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【００１３】
本発明に係るトロリ線測定装置の第４の特徴は、前記第２又は第３の特徴に記載のトロリ線測定装置において、前記演算手段が、今回検出された摺面幅データと前回検出された摺面幅データとの偏位を比較し、前回の摺面幅データの偏位に最も近いものをトロリ線の外形とすることにある。これは、前記トロリ線測定方法の第４の特徴に記載に対応したトロリ線測定装置の発明である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トロリ線以外の構造物の影響を無くしトロリ線の摩耗量や偏位量を正確に測定することのできるトロリ線測定方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るトロリ線測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置の検出部上部の天板、絶縁碍子及び舟体を取り外してその内部構造を示す図である。
【図３】エッジ検出回路が実行するエッジ検出方法の概要を示す図である。
【図４】エッジ検出回路が実行するエッジ検出方法におけるノイズ除去機能の概要を示す図である。
【図５】本発明に係る多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置を搭載する架線検測車の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置が架線検測車屋根上の測定用特殊パンタグラフ１９に取り付けられた状態を示す図である。
【図７】図１、図２及び図５の摩耗・偏位検出処理部が行うトロリ線の摺面幅データ算出処理の一例を示す図である。
【図８】図７のエッジ検出処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基いて説明する。図１は、本発明に係るトロリ線測定装置の概略構成を示す図である。この実施の形態では、多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置からなるトロリ線測定装置について説明する。多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置は、検出部１と受光信号処理部１２と測定装置１８とから構成される。検出部１は、投光ユニット２と、反射ミラー３と、結像レンズ４と、受光ユニット５とからなる。受光信号処理部１２は、摩耗・偏位検出処理部１３と演算装置１７とからなる。
【００１７】
投光ユニット２は、赤外光の範囲にある特定の波長の単色の投光光Ｌ１をトロリ線７に照射する。トロリ線７に照射された光のうち、トロリ線７の下端部である摺動面からの反射光Ｌ２は反射ミラー３によって反射され、受光ユニット５に導かれる。反射ミラー３で反射した反射光Ｌ２は、結像レンズ４によって結像され、受光ユニット５に受光される。投光ユニット２の投光光である単色の投光光Ｌ１は、波長λが例えば８５０［ｎｍ］である。受光ユニット５は、ＣＣＤラインセンサからなる受光器であり、ＣＣＤの光感度特性の全光波長領域で反射光Ｌ２を受光する。その全光波長領域は、通常、３００〜１０００［ｎｍ］の範囲でゆるやかな山型のピーク特性を持ち、可視光領域をカバーし、赤外光領域に達する。
【００１８】
受光信号処理部１２は、摩耗・偏位検出処理部１３と、演算装置１７とから構成される。摩耗・偏位検出処理部１３は、アンプ回路１４と、二値化回路１５、エッジ検出回路１６から構成される。摩耗・偏位検出処理部１３のアンプ回路１４は、受光ユニット５から出力される映像信号を増幅して、二値化回路１５に出力する。二値化回路１５は、増幅された映像信号を所定の閾値に基づいて二値化する。エッジ検出回路１６は、二値化された映像信号のパルス波形の立ち下がりエッジ部分と立ち上がりエッジ部分を検出し、両エッジ間の距離に基づいてノイズ信号とトロリ線信号とを区別（検出）して演算装置１７に送出する。演算装置１７は、エッジ検出回路１６によって検出されたノイズ信号とトロリ線信号をトロリ線偏位追随処理にフィードバックすることでトロリ線摺面幅を算出し、測定装置１８に出力する。測定装置１８は、演算装置１７からのトロリ線摺面幅に基づいてトロリ線摩耗量（残存径）を算出する。
【００１９】
図２は、多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置の検出部上部の天板、絶縁碍子及び舟体を取り外してその内部構造を示す図である。投光ユニット２は、図２に示すように、レールの進行方向に対して横断する方向（紙面の横方向）に配列された赤外領域の単色の投光光を出射するｎ個の光源群（ＬＥＤ発光器）２ａ〜２ｎからなり、これらの光源群２ａ〜２ｎによってスリット状の投光光Ｌ１を断続的に生成して、上空のトロリ線７に向かって投光する。投光ユニット２の横断方向における幅は約７００［ｍｍ］であり、これはトロリ線７への投光光Ｌ１がトロリ線７の偏位範囲をカバーすることのできる値である。投光ユニット２の各光源群２ａ〜２ｎから投光された光は、トロリ線７（図６では図示せず）に向かって照射される。
【００２０】
多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置の検出部には、トロリ線７から反射された反射光Ｌ２を受光ユニット５へ導くための反射ミラー３ａ〜３ｄが設置されている。反射ミラー３ａ〜３ｄは、光源群２ａ〜２ｎのように、トロリ線７の横断方向に設置されている。また、これと同様に結像レンズ４ａ〜４ｄ、受光ユニット５のラインセンサカメラ（受光器）５ａ〜５ｄがトロリ線７の横断方向に沿って設置されている。受光ユニット５は、結像レンズ４ａ〜４ｄとともに内蔵されたＣＣＤラインセンサを有するラインセンサカメラ（受光器）５ａ〜５ｄから構成される。各受光器５ａ〜５ｄにおけるＣＣＤラインセンサの配列ライン方向は、レールの進行方向に対して横断する方向（紙面に横方向）になっている。
【００２１】
トロリ線７からの反射光Ｌ２は、トロリ線７の偏位位置によって反射ミラー３ａ〜３ｄのいずれかに受光する。例えば、トロリ線の偏位位置が反射ミラー３ｂに近ければ、トロリ線７からの反射光Ｌ２は反射ミラー３ｂに受光され、反射ミラー３ｂによって反射された光はレンズ４ｂを通り、ラインセンサカメラ５ｂに受光される。このように、トロリ線７の偏位位置によってトロリ線７からの反射光Ｌ２の光路が変わるため、レールの進行方向に対して横断する方向にＬＥＤ発光器、反射ミラー、結像レンズ、ラインセンサカメラが設置されている。また、ラインセンサカメラは、一つのセンサが約１４０［ｍｍ］の偏位方向の測定幅をもち、互いにオーバーラップして測定不可能な点がないように設置されている。
【００２２】
投光ユニット２の各光源群２ａ〜２ｎからの投光光Ｌ１は、昼間の太陽光の赤外領域の光強度より強い反射光を、トロリ線７の摺面７ｂに発生させるものである。通常、昼間の太陽光の赤外領域の光強度は大きくないので、トロリ線７と投光ユニット２の距離を１ｍ〜１．５ｍ程度とすれば、１Ｗ程度の比較的小さい出力の単色光ＬＥＤを用いることで可能になる。従って、このような光源群をレール（トロリ線）横断方向に配列しても多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置の占有面積はさほど大きくはならない。
【００２３】
投光ユニット２がトロリ線７へ投光光Ｌ１を照射することによって、投光光Ｌ１の一部はトロリ線７の摺面７ｂで反射する。受光ユニット５はトロリ線７、剛体８又はイヤー９からの反射光Ｌ２を受光する。受光した信号には、トロリ線７の摺面と偏位に関する信号、及び剛体８やイヤー９などのノイズ信号を含んでおり、そのまま受光信号処理部１２の摩耗・偏位検出処理部１３へ送出される。摩耗・偏位検出処理部１３のアンプ回路１４は、受光ユニット５からの検出信号を増幅し、それを二値化回路１５へ送出する。
【００２４】
二値化回路１５は、二値化判定レベル（信号を二値化するための閾値）に基づいて検出された信号を二値化する。即ち、二値化回路１５は、二値化判定レベル以上の信号は“１”とし、二値化判定レベルより下の信号は“０”として、検出信号を二値化する。二値化された検出信号は複数のパルス波形として、エッジ検出回路１６内のエッジ検出メモリに送出され、そこに一時的に記憶される。エッジ検出回路１６は、エッジ検出メモリに記憶されている二値化検出信号（パルス波形群）に基づいてリアルタイムにそのパルス波形の立ち下がりエッジ部分と次のパルス波形の立ち上がりエッジ部分を検出し、エッジ部分の距離及びトロリ線直径に基づいてノイズとトロリ線摺面７ｂの信号とを判別する。
【００２５】
トロリ線データがエッジ検出回路１６に入力された時、トロリ線の摺面幅は下記の式（１）によって算出される。
摺面幅データ＝（二値化判定ＥＮＤ）−（二値化判定ＳＴＡＲＴ）…（１）
しかし、この算出式が適用可能なのは、検出信号にノイズなどが混入していない場合である。通常はトロリ線の黒化箇所等の影響で、摩耗波形が乱れ摺面幅データが分割されて入力されてくることが多い。
【００２６】
図３は、エッジ検出回路が実行するエッジ検出方法の概要を示す図である。図３に示すように、トロリ線７の摺面７ｂから反射した光は、受光ユニット５のＣＣＤラインセンサによってＣＣＤ映像波形信号（検出信号）に変換され、二値化回路１５に取り込まれる。ＣＣＤ映像波形信号において、縦軸は明るさ（受光レベル）を示し、横軸はＣＣＤラインセンサが配列されるライン方向（レール（トロリ線）の横断方向）を示す。図３のＣＣＤ映像波形信号に示すようなトロリ線７の検出信号が二値化回路１５に入力した場合、その二値化信号は図のように３個のパルス波形群として認識される。
【００２７】
エッジ検出回路１６は、この二値化信号に基づいて、それぞれのパルス波形の立ち上がりエッジ部分と立ち下がりエッジ部分を、二値化判定１ＳＴＡＲＴ、二値化判定１ＥＮＤ、二値化判定２ＳＴＡＲＴ、二値化判定２ＥＮＤ、二値化判定３ＳＴＡＲＴ、二値化判定３ＥＮＤとして検出する。演算装置１７は、最初の二値化判定１ＳＴＡＲＴから立ち下がりエッジ部分（二値化判定１ＥＮＤ、二値化判定２ＥＮＤ、二値化判定３ＥＮＤ）までの距離を測定し、その距離がトロリ線直径内に存在する場合は、それらの立ち下がりエッジ部分の信号は同一トロリ線における検出信号とみなす。従って、図３のＣＣＤ映像波形信号の場合、トロリ線摺面幅データは次の式（２）のようにして求められる。
摺面幅データ＝（二値化判定３ＥＮＤ−二値化判定１ＳＴＡＲＴ）＜トロリ線直径…（２）
多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置は、このようにして得られた摺面幅データを１チャネルの摩耗偏位データとし、最大８チャネル分の検出を行う。
【００２８】
図４は、エッジ検出回路が実行するエッジ検出方法におけるノイズ除去機能の概要を示す図である。図３に示すように、二値化信号のエッジとトロリ線の直径に基づいて摺面幅を算出することができるのは、剛体８やイヤー９などからの反射光、すなわちノイズ信号が検出信号に混入していない場合である。しかしながら、実際の検出信号には、図４の二値化信号に示すようにトロリ線を示すデータの近傍にノイズ（剛体やイヤーなどからの反射光）を示す二値化信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９がデータとして混入している。そのため、図４に示すような二値化信号を上述の式（１），（２）に基づいてトロリ線摺面幅データを得たとしても、それは図４に示すような誤検出摺面幅データとなり、本来検出されるべき摺面幅データのような正確なトロリ線直径を検出することはできない。
【００２９】
そこで、この実施の形態では、ノイズ対策として二値化信号の立ち下がりエッジ部分から次の立ち上がりエッジ部分までの距離、すなわちエッジ間の離が２．０［ｍｍ］以上離れている場合には、別のトロリ線又はノイズ信号と認識することによって、ノイズによる誤検出を低減させるようにした。なお、この２．０［ｍｍ］という値は一例であり、検出状態に応じて適宜変更することが可能である。
【００３０】
図４の誤検出摺面幅データにおいて、二値化信号Ｂ０の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ２の立ち下がりエッジ部分までの距離はトロリ線直径以内であるが、二値化信号Ｂ０の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ１の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ０１は、２．０［ｍｍ］以上あるので、別のトロリ線と判定される。同様にして、二値化信号Ｂ３の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ４の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ３４、二値化信号Ｂ５の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ６の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ５６、二値化信号Ｂ８の立ち下がりエッジ部分から二値化信号Ｂ９の立ち上がりエッジ部分までの距離ＥＳ８９は、全て２．０［ｍｍ］以上であるので別のトロリ線と判定される。上述の判定の結果、図４に示すような本来検出されるべき摺面幅データが検出され、正確なトロリ線直径を検出することが可能となる。
【００３１】
演算装置１７は、エッジ検出回路１６によって検出された摺面幅データをトロリ線偏位追随処理にフィードバックすることにより、今回検出された摺面幅データと前回検出された摺面幅データとの偏位を比較し、前回の摺面幅データの偏位に最も近いものを偏位データ、すなわちトロリ線摺面幅データとして出力する。演算装置１７は、検出されたトロリ線摺面幅データをデジタル値に変換して測定装置１８へ出力する。測定装置１８は、内部にＭＰＵ、メモリ等を有していて、ＭＰＵによりメモリに記憶された所定の処理プログラムを実行し、演算装置１７から入力したトロリ線摺面幅データのデジタル値に基づいてトロリ線摩耗量（残存径）を算出し、それを測定値として出力する。測定装置１８は、後述する電柱位置検出器及び距離パルス発生器によって検出された信号を基に条件化し、測定値をその条件に基づいてデータ処理を行い、測定データとして外部に出力する。
【００３２】
図５は、本発明に係る多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置を搭載する架線検測車の概略構成を示す図である。図６は、本発明の実施の形態に係る多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置が架線検測車屋根上の測定用特殊パンタグラフ１９に取り付けられた状態を示す図である。架線検測車２３は、屋根上に測定用特殊パンタグラフ１９と高さ検出器２１と電柱位置検出器２０とを搭載し、車輪の軸箱には距離パルス発生器２２を備えている。測定用特殊パンタグラフ１９は架線検測車２３の屋根上に搭載されている。多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置の検出部１は、測定用特殊パンタグラフ１９に組み込まれている。検出部１の上側には絶縁碍子１１と舟体１０が設置されている。測定用特殊パンタグラフ１９の主軸には、高さ検出器２１が組み込まれている。
【００３３】
高さ検出器２１は、測定用特殊パンタグラフ１９の主軸に連結されたポテンショメータから構成される。このポテンショメータの両端に直流電圧を与え、測定用特殊パンタグラフ１９がトロリ線の高さの変化に応じた上下運動を行うことにより主軸が回転するので、この主軸の回転角度に応じた電気信号をポテンショメータから取り出し、それを高さ信号として利用する。なお、この種のポテンションメータを用いて回動アームの角度すなわちトロリ線の高さを検出する高さ検出器については、特開平７−１２０２２８号等に記載されているので、ここではその説明は省略する。
【００３４】
電柱位置検出器２０は、限定距離反射型ビームセンサで支持物（ビーム等）を検出する機器である。電柱位置検出用限定距離反射型ビームセンサは、赤外ＬＥＤ光を投光部から信号光として照射し、検出物体（支持物等）によって反射する光を受光部で検出し電気信号に変換後出力する。電柱位置検出器２０は検測車２３の左右に各１台設置されており、処理回路では、いずれか一方でも検出されれば支持物有りとみなす（特開平８−２１０８１０参照）。
【００３５】
距離パルス発生器２２は、車輪の軸箱に取り付けられているものであり、車軸の回転に応じて回転するスリット板のスリット間にセンサ（光電センサ又は磁気センサ）を有し、車軸の回転数に対応した電気パルスを出力する。距離パルス発生器２２から出力される電気パルスは、基本単位パルス（距離パルス）として、演算装置１７に取り込まれる。演算装置１７はこの基本単位パルス（距離パルス）の間隔で各検出器から得た信号を処理し、測定装置１８へ出力する。測定装置１８は、モニター等の外部媒体へ距離パルスの間隔で測定データを出力する。すなわち、測定装置１８は、電柱位置検出器２０によって検出された電柱の信号を電柱区間としてデータ処理し、距離パルス発生器２２から入力した基本単位パルス（距離パルス）と電柱区間データとを測定条件データとして、各検出器から出力された信号を測定条件データに基づいて測定データとして出力する。
【００３６】
投光ユニット２は、単色発光の多数のＬＥＤ発光器２ａ〜２ｎをレール２４の横断方向（トロリ線７の横断方向）に配列している。投光ユニット２の横断方向における幅は約７００［ｍｍ］であり、これはトロリ線７への投光光Ｌ１がトロリ線７の偏位範囲をカバーすることのできる値である。投光ユニット２の各ＬＥＤ発光器２ａ〜２ｎから投光された光はトロリ線７（図６では図示せず）に向かって照射される。多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置６は、トロリ線７から反射された反射光Ｌ２を受光ユニット５へ導くための反射ミラー３が設置されている。反射ミラー３は、ＬＥＤ発光器２ａ，２ｂ，…２ｎのように、レール２３の横断方向に反射ミラー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが設置され、これと同様に結像レンズ４は結像レンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，受光ユニット５はラインセンサカメラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがレール２３の横断方向に設置されている。トロリ線７からの反射光Ｌ２は、トロリ線の偏位位置によって反射ミラー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのいずれかに受光する。例えば、トロリ線の偏位位置が反射ミラー３ｂに近ければ反射ミラー３ｂが受光し、反射ミラー３ｂより反射した光はレンズ４ｃを通り、ラインセンサカメラ５ｂに受光する。このように、トロリ線の偏位位置によってトロリ線の反射光Ｌ２の光路が変わるため、レール２３の横断方向にＬＥＤ発光器、反射ミラー、結像レンズ、ラインセンサカメラが設置されている。また、ラインセンサカメラは、一つのセンサが１４０［ｍｍ］の偏位方向の測定幅をもち、互いにオーバーラップして測定不可能な点がないように設置されている。
【００３７】
図７は、図１、図２及び図５の摩耗・偏位検出処理部が行うトロリ線の摺面幅データ算出処理の一例を示す図である。
ステップＳ７１では、エッジ検出回路１６がエッジ検出メモリに記憶されているｎ個のパルスデータに基づいて、それぞれのパルスデータの立ち上がりエッジ部分と立ち下がりエッジ部分の位置を検出する。
図８は、図７のエッジ検出処理の一例を示す図である。
ステップＳ８１では、エッジ検出メモリに記憶されているパルスデータを順次読み込む。
【００３８】
ステップＳ８２では、読み込まれたパルスデータは立ち上がりエッジ部分か否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ８３に進み、ｎｏの場合はステップＳ８４にジャンプする。
ステップＳ８３では、パルスデータの立ち上がりエッジ部分の位置をスタートエッジとして検出する。
ステップＳ８４では、読み込まれたパルスデータは立ち下がりエッジ部分か否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ８５に進み、ｎｏの場合はステップＳ８６にジャンプする。
ステップＳ８５では、パルスデータの立ち下がりエッジ部分の位置をエンドエッジとして検出する。
【００３９】
ステップＳ８６では、エッジ検出メモリに格納されている全てのパルスデータ（ｎ個）を読み込んだか否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ８７に進み、ｎｏの場合はステップＳ８１にリターンする。
ステップＳ８７では、エッジ検出メモリに格納されている全てのパルスデータのエッジ検出が終了したので、それを各パルスデータ毎に格納して、図７のステップＳ７２に進む。上述の処理によって、図４のようなノイズ信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９を含む二値化信号が抽出される。
【００４０】
ステップＳ７２では、各パルスデータのスタートエッジ及びエンドエッジを上述の式（１）に代入して摺面幅データを算出する。
ステップＳ７３では、エッジ検出メモリに格納されている全てのパルスデータ（ｎ個）に対して摺面幅データを算出したか否かを判定し、ｙｅｓの場合は次のステップＳ７４に進み、ｎｏの場合はステップＳ７２にリターンし、全てのパルスデータ（ｎ個）に対して摺面幅データの算出処理を行う。図４に示すようにトロリ線を示すデータの近傍にノイズ（剛体やイヤーなどからの反射光）を示す二値化信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９がデータとして混入しているので、これらのノイズ信号を除去する必要がある。
【００４１】
ステップＳ７４では、パルスデータのエンドエッジから次のパルスデータのスタートエッジまでの距離（パルス間距離）が所定値Ｘ［ｍｍ］以上であるか否かの判定を行い、ｎｏの場合はステップＳ７５に進み、ｙｅｓの場合はステップＳ７８に進み、なお、この実施の形態では、Ｘ＝２［ｍｍ］とする。
ステップＳ７５では、前のステップＳ７４でパルスデータのパルス間距離が所定値Ｘ［ｍｍ］よりも小さいと判定されたので、両パルスデータを合成したものを新たな摺面幅データとして登録し、次の判定処理に使用する。
ステップＳ７６では、パルスデータの摺面幅データがトロリ線データとして認識可能な値Ｙ［ｍｍ］以下であるか否かの判定を行い、ｙｅｓの場合はステップＳ７７に進み、ｎｏの場合はステップＳ７８に進む。なお、この実施の形態では、Ｙは新品のトロリ線直径として、Ｙ＝１０［ｍｍ］とする。
ステップＳ７７では、ステップＳ７４でパルスデータのパルス間距離が所定値Ｘ［ｍｍ］以上であると判定され、ステップＳ７６で摺面幅データが所定値Ｙ［ｍｍ］以下であると判定されたので、そのパルスデータをトロリ線データとして登録する。
ステップＳ７８では、ステップＳ７４でパルスデータのパルス間距離が所定値Ｘ［ｍｍ］以上であると判定されたが、ステップＳ７６で摺面幅データが所定値Ｙ［ｍｍ］より大きいと判定されたので、そのパルスデータをノイズデータとして登録する。
ステップＳ７９では、全てのパルスデータ（ｎ個）に対してステップＳ７４〜ステップＳ７８の処理を行ったか否かを判定し、ｎｏの場合はステップＳ７４にリターンし、全てのパルスデータ（ｎ個）をトロリ線データ又はノイズデータとして登録する処理を繰り返し、ｙｅｓの場合は摺面幅データ算出処理を終了する。上述の処理によって、図４のような本来検出されるべき摺面幅データの中からノイズ信号Ｂ０，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ９を含む摺面幅データは除去され、トロリ線の直径を示す摺面幅データのみが抽出される。
【００４２】
上述の実施の形態によれば、投光ユニットより投光光をトロリ線の摺面へ照射し、トロリ線からの反射光を受光ユニットで受光したときに、剛体やイヤーからのノイズの影響無くトロリ線摩耗偏位を検測できる。また、丸型トロリ線剛体電車線のトロリ線偏位位置及び摺面幅がきまることによりノイズの影響による誤検出が少なくなり、剛体トロリ線の検測の信頼性が向上される。これによって、丸型トロリ線剛体電車線のトロリ線摩耗偏位検測を正確に行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…検出部、
１０…舟体、
１１…絶縁碍子、
１２…受光信号処理部、
１３…摩耗・偏位検出処理部、
１４…アンプ回路、
１５…二値化回路、
１６…エッジ検出回路、
１７…演算装置、
１８…測定装置、
１９…測定用特殊パンタグラフ、
２…投光ユニット、
２０…電柱位置検出器、
２１…高さ検出器、
２２…距離パルス発生器、
２３…レール、
２３…架線検測車、
２３…検測車、
２４…レール、
２ａ〜２ｎ…光源群（ＬＥＤ発光器）、
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…反射ミラー、
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…結像レンズ、
５…受光ユニット、
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…受光器（ラインセンサカメラ）、
６…多眼式トロリ線摩耗・偏位検出装置、
７…トロリ線、
７ｂ…摺面、
８…剛体、
９…イヤー、
Ｌ１…投光光、
Ｌ２…反射光
【図１】
2012215414.tif 000003
【図２】
2012215414.tif 000004
【図３】
2012215414.tif 000005
【図４】
2012215414.tif 000006
【図５】
2012215414.tif 000007
【図６】
2012215414.tif 000008
【図７】
2012215414.tif 000009
【図８】
2012215414.tif 000010