CN102869968A - 接触力测量方法以及接触力测量装置 - Google Patents

接触力测量方法以及接触力测量装置 Download PDF

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Abstract

为了提供一种在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中也能够通过图像处理测量受电弓的接触力的接触力测量方法以及接触力测量装置，拍摄受电弓（100）的图像，合成多个弹簧（102）而视为在受电弓（100）的宽度方向的中央假想地存在合成弹簧（1），根据图像来计算受电弓（100）的宽度方向的中央的相当于舟体（101）的位置与舟体支撑物（104）部分的相对位移，通过求出该相对位移与假想的合成弹簧（1）的自然长度之差而计算出假想的合成弹簧（1）的伸缩量，对该伸缩量乘以假想的合成弹簧（1）的弹簧常数而求出弹簧反作用力，根据与所述图像时刻同步的实际的车辆的行驶速度数据求出作用于舟体的升力，将弹簧反作用力、惯性力以及升力相加而求出接触力。

Description

接触力测量方法以及接触力测量装置
技术领域
本发明涉及接触力测量方法以及接触力测量装置。
背景技术
电气铁道通过设置在顶棚上的作为集电装置的受电弓与架线接触而被供给电力。而且，在受电弓与架线之间发生称作接触力的力。如果该接触力的变动变大，则受电弓从架线上脱线，并在受电弓与架线之间发生被称为电弧的放电现象。在发生了该电弧的情况下，架线将磨损。另外，如果接触力过大，则成为架线磨损的原因。即，接触力的变动越小越好。
因此，为了寻求脱线等的抑制方法或者进行磨损诊断，想要测量接触力的需求不断升高。测量接触力的方法有如下方法。
在下述专利文献1中公开了如下方法:预先测量针对接触力变动的受电弓的频率响应函数，通过计算行驶中的受电弓的时间序列响应和频率响应函数的重叠积分来得到接触力。
在下述专利文献2中公开了如下方法:在受电弓上设置加速度计、应变计等传感器，通过测量受电弓的弹簧反作用力和惯性力而得到接触力。
在下述专利文献3中公开了如下方法:在受电弓的弹簧部分将LED等的光源两个两个地上下设置，通过对利用CCD照相机拍摄光源得到的图像进行处理而求出相对位移，通过求出弹簧的伸缩量来得到接触力。
在下述的专利文献4中公开了如下方法：在受电弓的顶棚上设置线性传感器照相机（以下，称为线性传感器），拍摄受电弓的弹簧部分，对所拍摄的图像进行处理并求出相对位移，通过求出弹簧的伸缩量而得到接触力。另外，在下述专利文献4中，没有公开图像处理的详细内容。
在下述专利文献5中公开有如下方法：对受电弓安装易于反射光的区域和难以反射光的区域为花纹的标记，通过设置于车辆的顶棚的线性传感器垂直地拍摄标记，通过图案匹配来检测标记位置，从而测量受电弓的位移。
在下述专利文献5中，在时空图像中，通过进行针对每单位时间沿高度方向扫描与花纹对应的标记图案并通过搜索一致或一定程度以上近似的部位来进行对照的图案匹配，从而即使在白天也能够与背景明确地区分。另外，隧道坑道口等背景的亮度急剧变化的情况下，也能连续地取得数据。另外，根据下述专利文献5所公开的方法能够求得相对位移、弹簧的伸缩量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－194059号公报
专利文献2：日本特开2004－301591号公报
专利文献3：日本特开2001－235310号公报
专利文献4：日本特开2008－185457号公报
专利文献5：日本特开2008－104312号公报
发明内容
【发明要解决的问题】
但是，例如，在上述专利文献2所公开的在受电弓上设置传感器类的方法中，为了传感器的安装，需要电缆的布线、开孔等特殊的精细加工。另外，在上述专利文献3公开的设置LED照明的方法中，也需要LED的安装及其电源等，需要对受电弓实施特殊的精细加工。
关于这一点，因为上述专利文献4公开的方法是使用了图像处理的非接触的接触力测量方法，所以不需要对受电弓进行特殊的精细加工，可以说是比较通用的测量方法，不过在该方法中，为了求得弹簧的伸缩量分别需要弹簧的上下部分的位移，所以需要通过线性传感器拍摄安装于弹簧的上下的标记。
而且，在能够从外部视觉辨认弹簧的上下部分、且能够通过线性传感器拍摄弹簧的上下部分的以往的受电弓的情况下，上述专利文献3，4所公开的方法没有问题，能够适用。但是，在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的结构的受电弓中，不能从外部视觉辨认弹簧的上下部分，不能通过线性传感器拍摄弹簧的上下部分。因此，在上述专利文献3、4所公开的方法中，存在在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中，不能进行接触力的测量的问题。
根据以上情况，本发明的目的在于提供一种接触力测量方法以及接触力测量装置，即使在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中，也能够通过图像处理来测量受电弓的接触力。
【用于解决问题的手段】
用于解决上述问题的第1发明的接触力测量方法，在经由多个弹簧将舟体支撑在舟体支撑物上的构造的受电弓的接触力测量方法中，其特征在于，
拍摄所述受电弓的图像，
合成所述多个弹簧而视为在所述受电弓的宽度方向的中央假想地存在合成弹簧，根据所述图像计算所述受电弓的宽度方向的中央的相当于所述舟体的位置与所述舟体支撑物部分的相对位移，通过求出该相对位移和假想的所述合成弹簧的自然长度之差来计算假想的所述合成弹簧的伸缩量，对该伸缩量乘以假想的所述合成弹簧的弹簧常数而求出弹簧反作用力，
根据所述图像对相当于所述舟体的位置的位移进行二阶微分而计算加速度，对该加速度乘以所述受电弓的等效质量求出惯性力，
根据与所述图像时刻同步的实际的车辆的行驶速度数据求出作用于所述舟体的升力，
将所述弹簧反作用力、所述惯性力和所述升力相加而求出接触力。
用于解决上述问题的第2发明的接触力测量方法，其特征在于，在第1发明的接触力测量方法中，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央设置1个标记，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的两侧分别设置1个、合计两个标记，
在所述舟体支撑物上设置标记，
从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的3个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
用于解决上述问题的第3发明的接触力测量方法，其特征在于，在第1发明的接触力测量方法中，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的两侧分别设置1个、合计两个标记，
在所述舟体支撑物上设置标记，
从所述图像检测设置在相当于所述舟体的位置的两个标记的平均位置以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
用于解决上述问题的第4发明的接触力测量方法，其特征在于，在第1发明的接触力测量方法中，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央设置1个标记，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧设置1个标记，
在所述舟体支撑物上设置标记，
从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的两个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置，
根据相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的位置、和设置在相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧的标记的位置，通过线性预测求出假想的标记位置。
用于解决上述问题的第5发明的接触力测量装置，
在经由多个弹簧将舟体支撑在舟体支撑物上的构造的受电弓的接触力测量装置中，其特征在于，具备：
拍摄单元，拍摄所述受电弓的图像；以及
接触力计算单元，
该接触力计算单元合成所述多个弹簧而视为在所述受电弓的宽度方向的中央假想地存在合成弹簧，由所述图像计算所述受电弓的宽度方向的中央的相当于所述舟体的位置与所述舟体支撑物部分的相对位移，通过求出该相对位移和假想的所述合成弹簧的自然长度之差来计算假想的所述合成弹簧的伸缩量，对该伸缩量乘以假想的所述合成弹簧的弹簧常数求出弹簧反作用力，
由所述图像对相当于所述舟体的位置的位移进行二阶微分而计算加速度，对该加速度乘以所述受电弓的等效质量求出惯性力，
根据与所述图像时刻同步的实际的车辆的行驶速度数据求出作用于所述受电弓的升力，
将所述弹簧反作用力、所述惯性力和所述升力相加而求出接触力。
用于解决上述问题的第6发明的接触力测量装置，其特征在于，在第5发明的接触力测量装置中，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央具备1个标记；
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的两侧分别具有1个、合计两个标记；
在所述舟体支撑物上具有标记，
所述接触力计算单元从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的三个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
用于解决上述问题的第7发明的接触力测量装置，其特征在于，在第5发明的接触力测量装置中，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的两侧分别具有1个、合计两个标记；
在所述舟体支撑物上具有标记，
所述接触力计算单元从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的2个标记的平均位置以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
用于解决上述问题的第8发明的接触力测量装置，其特征在于，在第5发明的接触力测量装置中，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央具有1个标记，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧具有1个标记，
在所述舟体支撑物上具有标记，
所述接触力计算单元，
从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的两个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置，
根据相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的位置、和设置在相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧的标记的位置，通过线性预测求出假想的标记位置。
【发明的效果】
根据本发明，能够提供即使在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中，也能通过图像处理测量受电弓的接触力的接触力测量方法以及接触力测量装置。
附图说明
图1是示出第1实施例的接触力测量装置的结构的示意图。
图2是示出第1实施例的接触力测量方法的处理程序的流程图。
图3是示出第1实施例的假想的合成弹簧的例子的示意图。
图4是示出第1实施例的标记的贴装位置的例子的示意图。
图5是示出第2实施例的接触力测量装置的结构的示意图。
图6是示出第2实施例的接触力测量方法的处理的程序的流程图。
图7是示出第2实施例的基于标记位置的线性预测削减线性传感器台数的方法的例子的示意图。
图8是示出第3实施例的接触力测量装置的相对位移的例子的示意图。
图9是示出第3实施例的接触力测量装置的由弹性振动造成的舟体的弯曲的例子的示意图。
图10是示出无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的受电弓的例子的示意图。
附图标记说明
1：合成弹簧；2L：左侧的上部标记；2C：中央的上部标记；2R：右侧的上部标记；3：下部标记；4：假想的标记位置；5：平均位置；10：车辆；11L：左侧的线性传感器11C：中央的线性传感器；11R：右侧的线性传感器；12：照明；13：处理用PC；100：受电弓；101：舟体；102：弹簧；103：盖体；104：舟体支撑物
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的接触力测量方法的方式进行说明。
实施例1
以下，对本发明的接触力测量方法以及接触力测量装置的第1实施例进行说明。
在本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置中，其特征在于，为了在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中也能测量接触力，使用受电弓的中央的相对位移和3点的加速度以非接触的方式测量受电弓的接触力。
图10是示出无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的受电弓的例子的示意图。
如图10所示，在通过盖体103保护受电弓100的舟体101部分和弹簧102部分的构造的受电弓100中，舟体101上端和盖体103上端被连结，对盖体103上端施力时，舟体101也与盖体103联动地位移。
但是，因为舟体支撑物104与盖体103不直接地连结，与盖体103的联动性低，所以即使简单地在盖体103表面的隐藏有弹簧102的位置贴装标记，因为标记与盖体103一起发生位移，所以无法测量弹簧102的伸缩量。
因此，在本实施例的接触力测量方法中，如图3所示，通过合成左右的弹簧102，视为合成弹簧1假想地处于舟体101的宽度方向的中央。而且，如图4所示，在盖体103的中央部的上部（相当于舟体101的位置）安装中央的上部标记2C，并在中央的上部标记2C的宽度方向的两侧分别安装左侧的上部标记2L和右侧的上部标记2R。另外，在盖体103的中央部分下部的舟体支撑物104部分安装下部标记3。
然后，求出盖体103的中央部的上部（相当于舟体101的位置）与舟体支撑物104的中央部分的相对位移，计算假想的合成弹簧1的伸缩量。在此，相对位移为图4中以箭头D示出的中央的上部标记2C的位置与下部标记3的位置之差。
通过求出假想的合成弹簧1未伸缩状态的位移（自然长度）与相对位移之差，能够求出假想的合成弹簧1的伸缩量。然后，对所求得的假想的合成弹簧1的伸缩量乘以合成弹簧常数，从而求出弹簧反作用力。
另外，在本实施例中，以通过左右的两个弹簧102来支撑舟体101的构造的受电弓100为例进行了说明，但是在通过更多的弹簧102来支撑舟体101的构造的受电弓100中也同样地能够求出假想的合成弹簧1的伸缩量。
另外，在本实施例中，以无法直接拍摄舟体101部分以及弹簧102部分的构造的受电弓为例进行了说明，但是在能够直接拍摄舟体101部分以及弹簧102部分的构造的以往的受电弓中也能够应用本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置。
图1是示出本实施例的接触力测量装置的结构的示意图。
如图1所示，在本实施例的接触力测量装置中，在车辆10上设置有3台线性传感器11L、11C、11R，并在其附近设置照明12。
如图1、4所示，在受电弓100的盖体103表面部分的不易反射光的黑色材质上，安装易于反射光的白色材质而作为上部标记2L、2C、2R以及下部标记3，对上部标记2L、2C、2R以及下部标记3照射照明12。
利用中央的线性传感器11C拍摄中央的上部标记2C以及下部标记3，利用左侧的线性传感器11L拍摄左侧的上部标记2L，利用右侧的线性传感器11R拍摄右侧的上部标记2R。利用线性传感器11L、11C、11R拍摄的图像保存于设置在车辆10内的处理用PC13。
通过对利用中央的线性传感器11C拍摄的图像进行处理，而检测受电弓100的中央部分的中央的上部标记2C和下部标记3的位置。根据中央的上部标记2C和下部标记3的位置计算相对位移，通过求出该相对位移与假想的合成弹簧1的自然长度之差而计算出假想的合成弹簧1的伸缩量。通过对假想的合成弹簧1的伸缩量乘以合成弹簧常数而求出弹簧反作用力。
另外，在处理用PC13中通过对利用线性传感器11L、11C、11R拍摄的图像进行处理，检测受电弓100的上部标记2L、2C、2R的位置。通过对上部标记2L、2C、2R的位移进行二阶微分而计算加速度，对该加速度乘以受电弓100的等效质量，从而求得惯性力。
另外，实际上，作用于舟体101的升力会影响接触力测量结果，所以通过下述式（1）求出升力Faero。
[式1]
F aero = 1 2 C L ρ V 2 S - - - ( 1 )
上述式（1）中，CL表示舟体的升力系数，ρ表示空气密度，V表示行驶速度，S表示舟体的代表面积。另外，关于行驶速度V，根据与图像数据时刻同步的实际的车辆10的行驶数据来计算。另外，关于其它的参数，能够实验性地求得。
最后，将通过上述方法求得的弹簧反作用力、惯性力和升力相加而求出受电弓100的接触力。
接下来，对本实施例的接触力测量方法的处理程序进行说明。
图2是示出本实施例的接触力测量方法的处理程序的流程图。
如图2所示，首先，在步骤P10中，将利用线性传感器11L、11C、11R拍摄的图像保存到设置于车辆10内的处理用PC13。
接着，在步骤P11中，使用通过处理用PC13预先取得的上部标记2L、2C、2R以及下部标记3的模板进行图案匹配，从而从所保存的图像中检测安装于受电弓100的上部标记2L、2C、2R以及下部标记3的位置。
接着，在步骤P12中，通过处理用PC13计算受电弓100的中央部分的相对位移，求出该相对位移与假想的合成弹簧1的自然长度之差，从而计算出假想的合成弹簧1的伸缩量。对该伸缩量乘以假想的合成弹簧1的弹簧常数，求出弹簧反作用力。
接着，在步骤P13中，通过处理用PC13对上部标记2L、2C、2R的位移进行二阶微分，计算加速度。对该加速度乘以受电弓100的等效质量，求出惯性力。
接着，在步骤P14中，通过处理用PC13根据与图像数据时刻同步的实际的车辆10的行驶速度数据求出升力。
最后，在步骤P15中，通过处理用PC13将在上述在步骤P12~在步骤P14中求得的弹簧反作用力、惯性力和升力相加而求出受电弓100的接触力。
以上是本实施例的接触力测量方法的处理程序。
如以上的那样，根据本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置，即使在无法直接拍摄舟体101部分以及弹簧102部分的构造的受电弓100中，也能高精度地测量受电弓100的接触力。
另外，根据本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置，因为对利用线性传感器11L、11C、11R拍摄的图像进行处理而以非接触方式求出接触力，所以不需要如上述专利文献2、3所公开的方法那样为了在受电弓100设置传感器类、LED照明而进行电缆的布线、开孔等特殊的精细加工。
另外，根据本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置，通过使用线性传感器11L、11C、11R，能够以高空间分辨率和时间分辨率来测量受电弓100的接触力。
实施例2
以下，对本发明的接触力测量方法以及接触力测量装置的第2实施例进行说明。
图5是示出本实施例的接触力测量装置的结构的示意图。
如图5所示，本实施例的接触力测量装置是与第1实施例的接触力测量装置大致相同的结构，但与第1实施例的接触力测量装置的不同点在于，对于左右的上部标记2L、2R中的一方的左侧的上部标记2L的位置，利用另一方的右侧的上部标记2R的位置和中央的上部标记2C的位置，通过线性预测求出作为假想的标记位置4，并求出受电弓100的接触力，从而削减左侧的线性传感器11L。
即，本实施例的接触力测量装置删去了图1示出的3台线性传感器11L、11C、11R中的左右的线性传感器11L、11R的某1台。另外，在本实施例中，以删去了左侧的线性传感器11L的情况为例进行说明。
而且，在本实施例中，如图7所示，求出将通过连结右侧的上部标记2R的位置和中央的上部标记2C的位置而得到的线段S延长了标记间隔L的点，作为存在另一个标记的假想的标记位置4。由此，即使在删去左侧的线性传感器11L的情况下，也能通过使用假想的标记位置4来求得受电弓100的上部分的3点的位移。
接着，对本实施例的接触力测量方法的处理的程序进行说明。
图6是示出本实施例的接触力测量方法的处理的程序的流程图。
如图6所示，首先，在步骤P20中，将利用线性传感器11C、11R拍摄的图像保存到设置于车辆10内的处理用PC13。
接着，在步骤P21中，使用通过处理用PC13预先取得的上部标记2C、2R以及下部标记3的模板进行图案匹配，从而从所保存的图像中检测安装于受电弓100的上部标记2C、2R以及下部标记3的位置。
接着，在步骤P22中，在通过处理用PC13进行图案匹配后，通过线性预测求得假想的标记位置4。这一点与第1实施例的接触力测量方法不同。
接着，在步骤P23中，通过处理用PC13来计算受电弓100的中央部分的相对位移，并求得该相对位移与假想的合成弹簧1的自然长度之差，从而计算出假想的合成弹簧1的伸缩量。对该伸缩量乘以假想的合成弹簧1的弹簧常数而求出弹簧反作用力。
接着，在步骤P24中，通过处理用PC13对上部标记2C、2R和标记的假想位置4的位移进行二阶微分，计算出加速度。对该加速度乘以受电弓100的等效质量而求出惯性力。
接着，在步骤P25中，通过处理用PC13根据与图像数据时刻同步的实际的车辆10的行驶速度数据求出升力。
最后，在步骤P26中，通过处理用PC13将在上述在步骤P23~步骤P25中求出的弹簧反作用力、惯性力和升力相加而求出受电弓100的接触力。
以上是本实施例的接触力测量方法的处理的程序。
如以上说明的那样，根据本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置，除了第1实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置所获得的效果之外，根据右侧的上部标记2R的位置与中央的上部标记2C的位置求出假想的标记位置4并求出受电弓100的接触力，从而与第1实施例的接触力测量装置相比能够削减左侧的线性传感器11L。
另外，根据本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置，因为能够从第1实施例的接触力测量装置削减左侧的上部标记2L，所以不需要用于从图像检测出左侧的上部标记2L的位置的图案匹配，能够减少图案匹配的次数，因此与第1实施例的接触力测量方法相比还能够使处理高速化。
实施例3
以下，对本发明的接触力测量方法以及接触力测量装置的第3实施例进行说明。
图9示出本实施例的接触力测量装置中的由弹性振动引起的舟体的弯曲的例子的示意图。
如图9所示，在无法忽视舟体101的弹性振动的影响的频率范围，舟体101将发生弯曲，不能根据盖体103的中央的上部标记2C的位置准确地测量舟体101的位移，所以需要将左侧的上部标记2L和右侧的上部标记2R的平均位置5作为合成弹簧1的上部的位置。
因此，本实施例的接触力测量装置是与第1实施例的接触力测量装置大致相同的结构，但是设为根据左侧的上部标记2L与右侧的上部标记2R的平均位置5、和下部标记3的位置来计算相对位移。另外，在本实施例中，对设置有中央的上部标记2C的情况进行说明，但也可以省略中央的上部标记2C。
图8是示出本实施例的接触力测量装置的相对位移的例子的示意图。
如图8所示，在本实施例中，将通过左侧的上部标记2L和右侧的上部标记2R的平均位置5求得的合成弹簧1的上部的位置、通过下部标记3的位置求得的合成弹簧1的下部的位置之差作为相对位移而求出。在此，相对位移是图8、9中以箭头D示出的左侧的上部标记2L和右侧的上部标记2R的平均位置5与下部标记3的位置之差。
接着，对本实施例的接触力测量方法的处理的程序进行说明。
本实施例的接触力测量方法的处理的程序与第1实施例的接触力测量方法的处理的程序大致相同，但是步骤P11~13的处理的内容不同。
在本实施例中，在图2所示的步骤P11中，使用通过处理用PC13预先取得的左侧的上部标记2L、右侧的上部标记2R以及下部标记3的模板进行图案匹配，从而从所保存的图像中检测安装于受电弓100的左侧的上部标记2L、右侧的上部标记2R以及下部标记3的位置。
接着，在步骤P12中，通过处理用PC13利用左侧的上部标记2L和右侧的上部标记2R的平均位置5以及下部标记3的位置计算受电弓100的中央部分的相对位移，求出该相对位移与假想的合成弹簧1的自然长度之差，从而计算出假想的合成弹簧1的伸缩量。对该伸缩量乘以假想的合成弹簧1的弹簧常数，求出弹簧反作用力。
接着，在步骤P13中，通过处理用PC13对上部标记2L、2R的位移、左侧的上部标记2L与右侧的上部标记2R的平均位置5的位移进行二阶微分，计算出加速度。对该加速度乘以受电弓100的等效质量，求出惯性力。
另外，在本实施例中，以设置有中央的上部标记2C的情况为例进行了说明，但也可以省略中央的上部标记2C。另外，也可以设为在舟体101的弹性振动的影响能够忽视的振动频率范围、即舟体101未弯曲的情况下实施第1实施例的接触力测量方法，而在舟体101弹性振动的影响无法忽视的振动频率范围、即舟体101弯曲的情况下实施本实施例的接触力测量方法。
如以上说明的那样，根据本实施例的接触力测量方法以及接触力测量装置，在无法直接拍摄舟体101部分以及弹簧102部分的构造的受电弓100中，即使在舟体101的弹性振动的影响无法忽视的振动频率范围中舟体101弯曲了的情况下，也能高精度地测量受电弓100的接触力。
产业上的可利用性
本发明能够利用于使用图像处理来测量受电弓的接触力的接触力测量方法以及接触力测量装置，特别是能够利用于在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中，不使用弹簧伸缩量而计量接触力的接触力测量方法以及接触力测量装置。

Claims (8)

1.一种接触力测量方法，是经由多个弹簧将舟体支撑在舟体支撑物上的构造的受电弓的接触力测量方法，其特征在于，
拍摄所述受电弓的图像，
合成所述多个弹簧而视为在所述受电弓的宽度方向的中央假想地存在合成弹簧，根据所述图像计算所述受电弓的宽度方向的中央的相当于所述舟体的位置与所述舟体支撑物部分的相对位移，通过求出该相对位移和假想的所述合成弹簧的自然长度之差来计算假想的所述合成弹簧的伸缩量，对该伸缩量乘以假想的所述合成弹簧的弹簧常数而求出弹簧反作用力，
根据所述图像对相当于所述舟体的位置的位移进行二阶微分而计算加速度，对该加速度乘以所述受电弓的等效质量求出惯性力，
根据与所述图像时刻同步的实际的车辆的行驶速度数据求出作用于所述舟体的升力，
将所述弹簧反作用力、所述惯性力和所述升力相加而求出接触力。
2.根据权利要求1所述的接触力测量方法，其特征在于，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央设置1个标记，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的两侧分别设置1个、合计两个标记，
在所述舟体支撑物上设置标记，
从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的3个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
3.根据权利要求1所述的接触力测量方法，其特征在于，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的两侧分别设置1个、合计两个标记，
在所述舟体支撑物上设置标记，
从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的两个标记的平均位置以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
4.根据权利要求1所述的接触力测量方法，其特征在于，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央设置1个标记，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧设置1个标记，
在所述舟体支撑物上设置标记，
从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的两个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置，
根据相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的位置、和设置在相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧的标记的位置，通过线性预测求出假想的标记位置。
5.一种接触力测量装置，是经由多个弹簧将舟体支撑在舟体支撑物上的构造的受电弓的接触力测量装置，其特征在于，具备：
拍摄单元，拍摄所述受电弓的图像；以及
接触力计算单元，
该接触力计算单元合成所述多个弹簧而视为在所述受电弓的宽度方向的中央假想地存在合成弹簧，由所述图像计算所述受电弓的宽度方向的中央的相当于所述舟体的位置与所述舟体支撑物部分的相对位移，通过求出该相对位移和假想的所述合成弹簧的自然长度之差来计算假想的所述合成弹簧的伸缩量，对该伸缩量乘以假想的所述合成弹簧的弹簧常数求出弹簧反作用力，
由所述图像对相当于所述舟体的位置的位移进行二阶微分而计算加速度，对该加速度乘以所述受电弓的等效质量求出惯性力，
根据与所述图像时刻同步的实际的车辆的行驶速度数据求出作用于所述受电弓的升力，
将所述弹簧反作用力、所述惯性力和所述升力相加而求出接触力。
6.根据权利要求5所述的接触力测量装置，其特征在于，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央具备1个标记；
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的两侧分别具有1个、合计两个标记；
在所述舟体支撑物上具有标记，
所述接触力计算单元从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的三个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
7.根据权利要求5所述的接触力测量装置，其特征在于，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的两侧分别具有1个、合计两个标记；
在所述舟体支撑物上具有标记，
所述接触力计算单元从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的两个标记的平均位置以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置。
8.根据权利要求5所述的接触力测量装置，其特征在于，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的宽度方向的中央具有1个标记，
在所述受电弓的相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧具有1个标记，
在所述舟体支撑物上具有标记，
所述接触力计算单元，
从所述图像中检测设置在相当于所述舟体的位置的两个标记以及设置在所述舟体支撑物的标记的位置，
根据相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的位置、和设置在相当于所述舟体的位置的所述中央的标记的宽度方向的一侧的标记的位置，通过线性预测求出假想的标记位置。
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