CN108431547A - 滑触线测量装置及滑触线测量方法 - Google Patents

滑触线测量装置及滑触线测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明包括：铁轨检测部(21)，该铁轨检测部(21)根据对对象物进行三维测量而得到的点的集合即点群数据(11)，来对构成电车行驶的轨道的铁轨进行检测；基准设定部(22)，该基准设定部(22)基于检测到的铁轨，设定成为测量滑触线上的点的高度和偏位时的基准的基准；滑触线检测部(30)，该滑触线检测部(30)根据点群数据(11)检测滑触线上的点；以及高度偏位测量部(40)，该高度偏位测量部(40)使用基准来测量滑触线上的点的高度和偏位。

Description

滑触线测量装置及滑触线测量方法
技术领域
本发明涉及测量滑触线的位置的滑触线测量装置及滑触线测量方法。
背景技术
以往，存在对向电车供电的滑触线的位置进行测量的装置。在专利文献1中公开了下述技术，即：在位于所设定的范围内的测量点中，将处于较低点的测量点设为滑触线候补，并基于搭载了测量装置的车辆的速度及滑触线的设置条件来计算滑触线的坐标值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－243416号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，根据上述现有的技术，以搭载于车辆的测量装置为基准来测量滑触线的位置。因此存在下述问题：在车辆晃动的情况下无法准确地测量出滑触线相对于基准的位置。
本发明是鉴于上述问题完成的，其目的在于获得一种滑触线测量装置，能够测量滑触线相对于轨道上所设定的基准的高度及偏位。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，实现目的，本发明的滑触线测量装置具备铁轨检测部，该铁轨检测部根据对对象物进行三维测量而得到的点的集合即点群数据，来检测出构成电车行驶的轨道的铁轨。此外，滑触线测量装置还具备基准设定部，该基准设定部基于所检测到的铁轨，来设定测量滑触线上的点的高度以及偏位时的基准。另外，滑触线测量装置还具备滑触线检测部，该滑触线检测部根据点群数据来检测滑触线上的点。此外，滑触线测量装置的特征在于还具备高度偏位测量部，该高度偏位测量部使用基准来测量滑触线上的点的高度和偏位。
发明效果
根据本发明，可起到下述效果：能够测量出滑触线相对于轨道上所设定的基准的高度及偏位。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的滑触线测量装置的结构例的框图。
图2是表示由实施方式1所涉及的存储部存储的点群数据来表示的进行了三维测量的对象物的示例的图。
图3是表示实施方式1所涉及的存储部存储的点群数据的结构例的图。
图4是表示实施方式1所涉及的铁轨检测部中的检测铁轨的处理的图像的图。
图5是表示实施方式1所涉及的基准设定部中的求取铁轨面的处理的图像的图。
图6是表示实施方式1所涉及的基准设定部中的求取轨道中心线的处理的图像的图。
图7是表示实施方式1所涉及的铁轨检测部所保持的铁轨点的数据的示例的图。
图8是表示由实施方式1所涉及的基准设定部求得的轨道中心面与铁轨面及轨道中心线的关系的图。
图9是表示实施方式1所涉及的滑触线检测部中的从存储部提取点群数据时的提取区域的示例的图。
图10是表示在实施方式1所涉及的高度偏位测量部中进行测量的滑触线上的点的高度和偏位的图。
图11是表示实施方式1所涉及的高度偏位测量部中所测量到的滑触线上的点的高度及偏位与电车的位置关系的图。
图12是表示实施方式1所涉及的高度偏位测量部中所测量到的滑触线上的点的高度和偏位的数据的图。
图13是表示实施方式1所涉及的滑触线测量装置的滑触线测量处理的流程图。
图14是表示实施方式1所涉及的轨道测量部中的处理的流程图。
图15是表示实施方式1所涉及的高度偏位测量部中在铁轨弯曲时进行测量的滑触线的高度和偏位的图。
图16是表示由实施方式1所涉及的基准设定部求得的并行轨道的铁轨面、轨道中心线及轨道中心面的图。
图17是表示利用专用的硬件来构成实施方式1所涉及的滑触线测量装置的处理电路时的示例的图。
图18是表示利用CPU和存储器来构成实施方式1所涉及的滑触线测量装置的处理电路时的示例的图。
图19是表示在实施方式2所涉及的高度偏位测量部中进行测量的滑触线上的点的高度和偏位的图。
图20是表示实施方式2所涉及的滑触线测量装置的滑触线测量处理的流程图。
图21是表示实施方式2所涉及的轨道测量部中的处理的流程图。
图22是表示实施方式3所涉及的包含滑触线测量装置和测定装置的滑触线测量系统的结构例的框图。
图23是表示由实施方式3所涉及的测定装置进行三维测量后得到的点群数据来表示的铁轨、滑触线等的图。
图24是表示实施方式3所涉及的滑触线测量装置的滑触线测量处理的流程图。
图25是表示实施方式3所涉及的轨道测量部中的处理的流程图。
图26是表示实施方式4所涉及的滑触线测量装置的结构例的框图。
图27是表示实施方式4所涉及的滑触线测量装置的滑触线测量处理的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图，详细说明本发明的实施方式所涉及的滑触线测量装置及滑触线测量方法。此外，本发明并不由本实施方式所限定。
实施方式1.
图1是表示本发明实施方式1所涉及的滑触线测量装置1的结构例的框图。滑触线测量装置1测量滑触线相对于基准的位置、具体而言测量滑触线相对于基准的高度和偏位，其中，该基准是基于构成电车行驶的轨道的铁轨的位置来设定得到的。滑触线测量装置1包括存储部10、轨道测量部20、滑触线检测部30、以及高度偏位测量部40。
存储部10对点群数据11进行存储，该点群数据11是对滑触线、吊架线、铁轨等对象物进行三维测量而得到的结果，是具有三维坐标值的点的集合即点群的数据。点群数据11是用坐标值来表示在使用了激光扫描仪、摄像头、GPS天线等的测定装置中通过三维测量而得到的点的数据。点群数据11例如是利用MMS(Mobile Mapping System：移动测图系统)等测定装置进行三维测量而得到的点的数据，但并不限于此。图2是表示由实施方式1所涉及的存储部10存储的点群数据11来表示的进行了三维测量的对象物的示例的图。此处，将点群数据11所表示的进行了三维测量的对象设为包含铺设在地上的铁轨101、设置在空中的滑触线102、悬吊滑触线102的吊架线103等在内的范围。构成进行了三维测量的对象物的点群104的一个点Pi可使用x轴方向、y轴方向及z轴方向的三轴的坐标值来表示为Pi(xi、yi、zi)。图3是表示实施方式1所涉及的存储部10存储的点群数据11的结构例的图。存储部10中，关于包含上述点Pi的各点P1～PK，存储x轴方向、y轴方向及z轴方向的三轴的坐标值的数据来作为点群数据11。另外，关于x轴方向、y轴方向及z轴方向，例如，可使用平面直角坐标系，在水平面上取xy轴，在高度方向上取z轴。或者，也可以使用如下坐标系：设任意的原点，并且例如将朝东方向设为x轴方向、朝北方向设为y轴方向、朝铅直向上的方向设为z轴方向。关于表示各点的坐标值的数据的单位，可使用米(m)等，但并不限于此。
轨道测量部20包括铁轨检测部21和基准设定部22。
铁轨检测部21根据存储部10中所存储的点群数据11来检测铁轨101。铁轨检测部21例如从点群数据11中提取出由多个点构成的点群104，通过对提取出的点群104所表示的形状与模板105进行匹配来检测出铁轨101，其中，模板105是示出了铁轨101的形状的点的排列。图4是表示实施方式1所涉及的铁轨检测部21中的检测铁轨101的处理的图像的图。铁轨检测部21如图4所示，检测出在与模板105的形状匹配的点群104的位置存在铁轨101。
基准设定部22基于铁轨检测部21检测出的铁轨101，设定测量滑触线102上的点的高度和偏位时的基准。具体而言，基准设定部22基于铁轨检测部21检测出的铁轨101，求出包含连接所检测到的左右两根铁轨101的上表面的面、即电车所接触的面在内的面来作为铁轨面。图5是表示实施方式1所涉及的基准设定部22中的求取铁轨面106的处理的图像的图。基准设定部22如图5所示，将连接左右两根铁轨101的上表面的面设为铁轨面106。另外，在基准设定部22中，实际上也可以不绘制图5所示那样的铁轨101，而在图3所示的点群数据11的状态下通过运算来求取铁轨面106。
此外，基准设定部22求出从铁轨面106上起，位于左右两根铁轨101间的中心的轨道中心线。图6是表示实施方式1所涉及的基准设定部22中的求取轨道中心线109的处理的图像的图。基准设定部22例如将在铁轨检测部21中检测出的铁轨101中的左右两根铁轨101的铁轨头部的内侧的位置设为铁轨点107。基准设定部22针对左右的各铁轨101，例如通过铁轨点107的最小二乘近似来求取连接铁轨点107的铁轨线108。接着，基准设定部22求取位于针对左右的各铁轨101求得的铁轨线108间的中心的线来作为轨道中心线109。轨道中心线109是离各铁轨101的距离相等的线。另外，铁轨点107不限于左右两根铁轨101的铁轨头部的内侧的位置，也可以设为左右两根铁轨101的铁轨头部的外侧等。
图6中，铁轨点107是指关于铁轨检测部21检测到的铁轨101的特定位置，这里表示左右两根铁轨101的铁轨头部的内侧的位置。铁轨点107的坐标值是利用铁轨检测部21的检测处理，针对点群数据11中所存储的测量得到的原始的点群数据，将其修正至铁轨101原本应该处于的位置后得到的坐标值。图7是表示实施方式1所涉及的铁轨检测部21所保持的铁轨点107的数据的示例的图。铁轨检测部21保持图7所示的铁轨点107的数据，基准设定部22利用图7所示的铁轨点107的数据。另外，如图6和图7所示，在铁轨检测部21中，关于一条轨道检测出两根铁轨101，而关于两条铁轨101、此处为左右铁轨101，则保持左侧的铁轨101的铁轨点107Li、右侧的铁轨101的铁轨点107Ri的数据。
基准设定部22还求出在轨道中心线109上与铁轨面106正交的轨道中心面。图8是表示由实施方式1所涉及的基准设定部22求得的轨道中心面110与铁轨面106及轨道中心线109的关系的图。相对于图2，增加了铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110。基准设定部22针对所求得的铁轨面106、轨道中心面110，将铁轨面106作为第1基准、将轨道中心面110作为第2基准输出给高度偏位测量部40。
滑触线检测部30根据存储部10中所存储的点群数据11检测滑触线102上的点。滑触线检测部30也能够将存储部10中所存储的所有点群数据11作为对象来进行检测滑触线102上的点的处理，但检测滑触线102上的点的处理量将变大。因此，优选为滑触线检测部30对从点群数据11提取出的点群104的区域进行限定。滑触线检测部30例如可以将某一高度以上的规定范围作为点群104的提取区域，也可以在过去进行了滑触线102的测量的情况下，使用此时搭载有测定装置的车辆的轨迹、铁轨位置的信息来限定左右方向的提取区域。
关于滑触线102的位置，一般情况下，滑触线102距离铁轨面106的高度处于所规定的范围内的高度，滑触线102离轨道中心面110的距离即偏位被规定为处于所规定的范围内。因此，虽然图1中没有图示，但滑触线检测部30可以从基准设定部22获取铁轨面106和轨道中心面110的信息，并将从点群数据11提取的点群104的区域限定为比作为滑触线102的位置而规定的高度和偏位的范围稍大的范围。图9是表示实施方式1所涉及的滑触线检测部30中的从存储部10提取点群数据11时的提取区域的示例的图。示出了铁轨101、滑触线102、铁轨面106、轨道中心面110、电车111、滑触线102上的点113等与提取区域112的位置关系。滑触线检测部30通过限定从存储部10提取的点群数据11的提取区域112，从而能够减少检测滑触线102上的点113时的处理量。
滑触线检测部30在所提取的点群104的区域中提取到多个对象物的情况下，当对象物位于上下时，根据架空线的结构而认为位于上侧的是悬吊滑触线102的吊架线103、位于下侧的是滑触线102，因此，将下侧的对象物检测为滑触线102上的点113。滑触线检测部30将检测到的滑触线102上的点113的位置、即滑触线102上的点113的坐标值的信息输出给高度偏位测量部40。
高度偏位测量部40使用从基准设定部22获取到的作为第1基准的铁轨面106和作为第2基准的轨道中心面110、以及从滑触线检测部30获取到的滑触线102上的点113的位置，针对滑触线102上的点113，测量距离铁轨面106的高度、以及距离轨道中心面110的偏位。图10是表示在实施方式1所涉及的高度偏位测量部40中进行测量的滑触线102上的点113的高度115和偏位117的图。高度偏位测量部40将从滑触线102上的点113到下垂至铁轨面106的垂线的脚部114的长度、即滑触线102上的点113与铁轨面106的距离作为滑触线102上的点113的高度115。此外，高度偏位测量部40将从滑触线102上的点113到下垂至轨道中心面110的垂线的脚部116的长度、即滑触线102上的点113与轨道中心面110的距离作为滑触线102上的点的偏位117。
图11是表示由实施方式1所涉及的高度偏位测量部40测量到的滑触线102上的点113的高度115及偏位117与电车111的位置关系的图。根据由高度偏位测量部40测量到的滑触线102上的点113的高度115和偏位117，铁路设备的维护负责人能够判断滑触线102上的点113的位置是否位于铁路公司等所规定的范围、即所规定的高度115和偏位117。图12是表示由实施方式1所涉及的高度偏位测量部40测量到的滑触线102上的点113Ti的高度115和偏位117的数据的图。高度偏位测量部40以与从滑触线检测部30获取到的滑触线102上的点113Ti的位置信息、即滑触线102上的点113Ti的坐标值相关联的方式，增加并存储测量到的滑触线102上的点113Ti的高度115和偏位117的信息。
接着，使用流程图来说明滑触线测量装置1中的测量滑触线102上的点113的处理。图13是表示实施方式1所涉及的滑触线测量装置1的滑触线测量处理的流程图。首先，在滑触线测量装置1中，轨道测量部20和滑触线检测部30从存储部10中读取多次扫描量的点群数据11(步骤S1)。通过三维测量生成了点群数据11的测定装置一般搭载于车辆，并且一边在轨道上行驶一边对对象物进行扫描。多次扫描量的点群数据11例如是图2中在车辆的前进方向即纵深方向具有宽度的点群数据。
轨道测量部20根据读取到的点群数据11求取铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110(步骤S2)。
图14是表示实施方式1所涉及的轨道测量部20中的处理的流程图。轨道测量部20中，首先，铁轨检测部21根据读取到的点群数据11检测铁轨101(步骤S11)。接着，基准设定部22基于由铁轨检测部21检测到的铁轨101求取铁轨面106(步骤S12)。接着，基准设定部22在铁轨面106上求取轨道中心线109(步骤S13)。然后，基准设定部22求出在轨道中心线109上与铁轨面106正交的轨道中心面110(步骤S14)。铁轨检测部21中检测铁轨101的处理、及基准设定部22中求取铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110的处理如上所述。
返回图13的流程图，滑触线检测部30根据读取出的点群数据11，检测滑触线102上的点113(步骤S3)。在滑触线检测部30中，检测滑触线102上的点113的处理如上所述。
高度偏位测量部40从轨道测量部20获取铁轨面106和铁轨中心面110，从滑触线检测部30获取滑触线102上的点113的位置。高度偏位测量部40取出一个未处理的滑触线102上的点113(步骤S4)。
高度偏位测量部40测量滑触线102上的点113与铁轨面106的距离来作为滑触线102上的点113的高度115(步骤S5)。
此外，高度偏位测量部40还测量滑触线102上的点113与轨道中心面110的距离来作为滑触线102上的点113的偏位117(步骤S6)。
高度偏位测量部40在存在未求取高度115和偏位117的滑触线102上的未处理的点的情况下(步骤S7：是)，返回步骤S4，重复执行到步骤S6为止的处理。
高度偏位测量部40在不存在未求取高度115和偏位117的滑触线102上的未处理的点的情况下(步骤S7：否)，结束测量处理。
另外，本实施方式中，如图10等所示那样以铁轨101为直线的情况为例进行了说明，但对于铁轨101弯曲的情况也能够适用。图15是表示实施方式1所涉及的高度偏位测量部40中在铁轨101弯曲时进行测量的滑触线102的高度115和偏位117的图。高度偏位测量部40中，即使在铁轨101弯曲的情况下，也能够测量从滑触线102上的点113到铁轨面106的距离来作为滑触线102上的点113的高度115，并测量从滑触线102上的点113到轨道中心面110的距离来作为滑触线102上的点113的偏位117。对于之后的实施方式也相同。
此外，在滑触线测量装置1中，对于一个轨道测量了滑触线102上的点113的高度115和偏位117，但对于并行轨道，也能够以并行轨道的铁轨为基准来测量出滑触线上的点的高度和偏位。如图8所示，在存储部10所存储的点群数据11中包含有关于多条轨道的点群数据的情况下，滑触线测量装置1针对图8所示的并行的右侧轨道，也能够像左侧所示的轨道那样，求取铁轨、铁轨面、轨道中心线以及轨道中心面，从而能够测量出并行轨道的滑触线上的点的高度和偏位。图16是表示由实施方式1所涉及的基准设定部22求得的并行轨道的铁轨面122、轨道中心线123及轨道中心面124的图。该图是示出关于并行轨道的铁轨121、铁轨面122、轨道中心线123、轨道中心面124、滑触线125以及吊架线126的位置关系的图。例如，在图8和图16中，在左侧的轨道是搭载了进行三维测量并生成点群数据11的测定装置的车辆所行驶的轨道的情况下，滑触线测量装置1对于并行的右侧的轨道，也能够以右侧的并行轨道的铁轨121为基准，求取并行轨道的铁轨面122、并行轨道的轨道中心线123以及并行轨道的轨道中心面124，并测量滑触线125上的点的高度和偏位。
此外，滑触线测量装置1对于多条轨道分叉或合流的道岔部分，通过针对主线和侧线的各轨道求出铁轨、铁轨面、轨道中心线以及轨道中心面，从而也能够以主线和侧线的各轨道的铁轨为基准来测量出滑触线上的点的高度和偏位。
在点群数据11包含关于多条轨道的点的情况下，铁轨检测部21针对每条轨道检测铁轨。此外，基准设定部22还针对每条轨道求取铁轨面、轨道中心线和轨道中心面，并将每条轨道的第1基准和第2基准输出给高度偏位测量部40。此外，滑触线检测部30还针对每条轨道检测滑触线上的点。另外，高度偏位测量部40针对每条轨道测量滑触线上的点的高度和偏位。
至此为止的说明中，滑触线测量装置1求取滑触线102的整体图像，对滑触线102上的点113的高度115和偏位117进行了测量，但并不限于此。滑触线测量装置1例如也可以根据点群104，通过基于直线的组合的折线近似来求取滑触线102，针对折线近似得到的滑触线102的顶点的部分的点113来测量高度115和偏位117。由此，在滑触线测量装置1中，也能够与通过求取滑触线102的整体图像来测量滑触线102上的点113的高度115和偏位117的情况同样地测量出滑触线102上的点113的高度115和偏位117。此外，在滑触线测量装置1中，由于减少了所使用的点群数据11的数据量，因此能够削减测量滑触线102上的点113的高度115和偏位117时的处理量，能够减小存储点群数据11的存储部10的容量。
接着，对滑触线测量装置1的硬件结构进行说明。滑触线测量装置1中，存储部10由存储器来实现。由铁轨检测部21和基准设定部22构成的轨道测量部20、滑触线检测部30以及高度偏位测量部40的各功能通过处理电路来实现。即，滑触线测量装置1具备用于进行下述动作的处理电路，即：根据点群数据11检测铁轨101，求取铁轨面106、轨道中心线109、轨道中心面110，根据点群数据11检测滑触线上102的点113，并测量滑触线102上的点113的高度115和偏位117。处理电路可以是专用的硬件，也可以是执行存储于存储器的程序的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)和存储器。
图17是表示利用专用的硬件来构成实施方式1所涉及的滑触线测量装置1的处理电路时的示例的图。在处理电路是专用的硬件的情况下，图17所示的处理电路91例如是单一电路、复合电路、程序化处理器、串联程序化处理器、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、或它们的组合。可以利用处理电路91分别实现轨道测量部20、滑触线检测部30以及高度偏位测量部40的各部分的功能，也可以汇总各部分的功能并由处理电路91来实现。
图18是表示利用CPU和存储器来构成实施方式1所涉及的滑触线测量装置1的处理电路时的示例的图。在处理电路由CPU92和存储器93构成的情况下，轨道测量部20、滑触线检测部30以及高度偏位测量部40的功能通过软件、固件、或软件和固件的组合来实现。软件或固件以程序的形式来表述，并存储在存储器93中。处理电路中，通过由CPU92读取存储于存储器93的程序并加以执行来实现各部分的功能。即，滑触线测量装置1具备用于存储在由处理电路执行时最终执行下述步骤的程序的存储器93，即：根据点群数据11检测铁轨101的步骤、求取铁轨面106的步骤、求取轨道中心线109的步骤、求取轨道中心面110的步骤、根据点群数据11检测滑触线102上的点113的步骤、测量滑触线102上的点113的高度115和偏位117的步骤。此外，这些程序也可认为是使计算机执行轨道测量部20、滑触线检测部30以及高度偏位测量部40的步骤和方法的程序。此处，处理器92可以是处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、处理器或DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等。此外，存储器93例如是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ROM：可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically EPROM：电可擦写可编程只读存储器)等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、CD、小型磁盘、或者DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)等。另外，也可以将实现存储部10的存储器设为存储器93。
另外，关于轨道测量部20、滑触线检测部30以及高度偏位测量部40的各功能，也可以利用专用的硬件来实现一部分，并利用软件或固件来实现一部分。例如，关于轨道测量部20和滑触线检测部30，可利用作为专用的硬件的处理电路91来实现其功能，关于高度偏位测量部40，可通过由CPU92读取储存于存储器93的程序并加以执行来实现其功能。
由此，处理电路能够通过专用的硬件、软件、固件、或它们的组合来实现上述各功能。
如上所述，根据本实施方式，在滑触线测量装置1中，根据对对象物进行三维测量而得到的点的集合即点群数据11来检测铁轨101，基于检测到的铁轨101求取铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110，并且根据点群数据11检测滑触线102上的点113，测量滑触线102上的点113与铁轨面106的距离来作为滑触线102上的点113的高度115，并测量滑触线102的点113与轨道中心面110的距离来作为滑触线102上的点113的偏位117。由此，滑触线测量装置1能够根据同一点群数据11检测铁轨101和滑触线102上的点113，并以轨道上所设定的基准、即以检测到的铁轨101为基准来测量出滑触线102上的点113的高度115和偏位117，因此，铁轨101和滑触线102上的点113的相互位置是准确的，由此能够准确地测量出滑触线102上的点113的高度115和偏位117。
此外，由于滑触线测量装置1根据同一点群数据11来检测铁轨101和滑触线102上的点113并进行使用，因此，在生成了点群数据11的测定装置中，在三维测量时搭载有测定装置的车辆发生晃动、振动的情况下，或轨道存在弯曲的情况下，也能够准确地测量出滑触线102上的点113的高度115和偏位117。
此外，滑触线测量装置1在点群数据11包含有关于多条轨道的点群数据的情况下，能够针对各轨道以相同的方式测量滑触线上的点的高度和偏位，因此能够将并行轨道或道岔处主线和侧线的各轨道作为对象来测量滑触线上的点的高度和偏位。滑触线测量装置1能够高效地对多条轨道测量滑触线上的点的高度和偏位。
实施方式2.
实施方式1中，在基准设定部22中求得轨道中心面110。实施方式2中，对于在不求取轨道中心面110的情况下测量滑触线102上的点113的偏位117的方法进行说明。
实施方式2所涉及的滑触线测量装置1的结构与实施方式1(参照图1)相同。本实施方式中，基准设定部22不求取轨道中心面110，而将铁轨面106作为第1基准、将轨道中心线109作为第2基准输出给高度偏位测量部40。
高度偏位测量部40通过与实施方式1相同的方法来测量滑触线102上的点113的高度115。本实施方式中，高度偏位测量部40测量从滑触线102上的点113下垂至铁轨面106的垂线的脚部114与轨道中心线109的距离来作为滑触线102上的点113的偏位117。例如，高度偏位测量部40测量从滑触线102上的点113下垂至铁轨面106的垂线的脚部114与从滑触线102上的点113下垂至轨道中心线109的垂线的脚部118的距离，来作为滑触线102上的点113的偏位117。图19是表示在实施方式2所涉及的高度偏位测量部40中进行测量的滑触线102上的点113的高度115和偏位117的图。由此，在高度偏位测量部40中，仅利用从基准设定部22获取到的铁轨面106和轨道中心线109就能够测量出滑触线102上的点113的偏位117。
图20是表示实施方式2所涉及的滑触线测量装置1的滑触线测量处理的流程图。步骤S1的处理与实施方式1时的处理相同。轨道测量部20根据读取到的点群数据11求取铁轨面106和轨道中心线109(步骤S2a)。图21是表示实施方式2所涉及的轨道测量部20中的处理的流程图。从图14所示的实施方式1的流程图中删除了步骤S14的处理，步骤S11～S13的处理与实施方式1时的处理相同。步骤S3的处理与实施方式1时的处理相同。
高度偏位测量部40中的步骤S4、S5的处理与实施方式1时的处理相同。高度偏位测量部40测量从滑触线102上的点113下垂至铁轨面106的垂线的脚部114与轨道中心线109的距离来作为滑触线102上的点113的偏位117(步骤S6a)。高度偏位测量部40中的步骤S7的处理与实施方式1时的处理相同。
另外，在点群数据11包含关于多条轨道的点的情况下，铁轨检测部21针对每条轨道检测铁轨。此外，基准设定部22针对每条轨道求取铁轨面和轨道中心线，将每条轨道的第1基准和第2基准输出给高度偏位测量部40。此外，滑触线检测部30针对每条轨道检测滑触线上的点。另外，高度偏位测量部40针对每条轨道测量滑触线上的点的高度和偏位。
如上所述，根据本实施方式，在滑触线测量装置1中，根据点群数据11来检测铁轨101，基于检测到的铁轨101求取铁轨面106和轨道中心线109，并且根据点群数据11检测滑触线102上的点113，测量滑触线102上的点113与铁轨面106的距离来作为滑触线102上的点113的高度115，并测量从滑触线102上的点113下垂至铁轨面106的垂线的脚部114与轨道中心线109的距离来作为滑触线102上的点113的偏位117。在该情况下，也能获得与实施方式1相同的效果。
实施方式3.
实施方式1、2中，说明了使用预先测量得到的点群数据11来测量滑触线102上的点113的高度115和偏位117的情况。实施方式3中，对下述情况进行说明，即：使用实时进行三维测量的对象物的点群数据来测量滑触线102上的点113的高度115和偏位117。
图22是表示实施方式3所涉及的包含滑触线测量装置1a和测定装置2的滑触线测量系统3的结构例的框图。滑触线测量系统3包括滑触线测量装置1a和测定装置2。测定装置2搭载于车辆等，伴随着车辆的行驶，该测定装置2边移动，边对包含铁轨101、滑触线102等的对象物进行三维测量。
测定装置2包括三维测量部81和数据输出部82。
三维测量部81通过上述的MMS等对对象物进行三维测量，并将三维测量得到的点群数据输出至数据输出部82。
数据输出部82将由三维测量部81进行三维测量而得到的点群数据输出给滑触线测量装置1a。数据输出部82例如可通过无线通信或有线通信将点群数据发送给滑触线测量装置1a，但并不限于此。数据输出部82也可以经由存储介质等将点群数据输出给滑触线测量装置1a。
滑触线测量装置1a是从滑触线测量装置1中删除了存储部10并增加了数据输入部50和测量结果输出部60而得到的装置。
数据输入部50从对对象物进行三维测量的测定装置2获取点群数据。数据输入部50例如可通过无线通信或有线通信从测定装置2接收点群数据，但并不限于此。数据输入部50也可以经由存储介质等从测定装置2获取点群数据。
测量结果输出部60输出由高度偏位测量部40进行测量而得到的滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果。测量结果输出部60例如是显示测量结果的显示装置、打印测量结果的打印装置、将测量结果输出给存储介质的接口等，但并不限于此。测量结果输出部60例如输出图12所示的滑触线102上的点113Ti的坐标值、高度115和偏位117的信息，来作为测量结果。另外，关于测量结果输出部60，也可以增加到图1所示的滑触线测量装置1中进行使用。即，在实施方式1、2中，测量结果输出部60也可以输出由高度偏位测量部40进行测量而得到的滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果。
图23是表示由实施方式3所涉及的测定装置2进行三维测量后得到的点群数据来表示的铁轨101、滑触线102等的图。实施方式3中，测定装置2搭载于未图示的车辆，边向图23的纵深方向移动边进行三维测量。图23中，由最新的一次扫描量的点群119表示的部分是在测定装置2中进行三维测量后得到的最新的点群。此处，在滑触线测量装置1a中，铁轨检测部21能够根据最新的一次扫描量的点群119检测铁轨101。此外，滑触线检测部30能够根据最新的一次扫描量的点群119检测出滑触线102上的点113。
另一方面，基准设定部22在基于由铁轨检测部21根据最新的一次扫描量的点群119的数据而检测到的铁轨101来求取铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110的情况下，预计会包含有误差。因此，在基准设定部22中，基于使用包含最新的一次扫描量的点群119在内的最近的多次扫描量的点群104的数据而检测得到的铁轨101，来求取铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110。基准设定部22预先存储使用最近的多次扫描量的点群104的数据而检测得到的铁轨101的信息、例如铁轨点107的信息。
滑触线测量装置1a中，铁轨检测部21在每次从测定装置2获取最新的一次扫描量的点群119的数据时，更新铁轨101的位置。滑触线检测部30在每次从测定装置2获取最新的一次扫描量的点群119的数据时，更新滑触线102上的点113。此外，基准设定部22在铁轨检测部21中铁轨101的位置每次被更新时，基于根据最新的和过去的多次扫描量的点群104的数据而得到的铁轨101，更新铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110。
接着，使用流程图来说明滑触线测量装置1a中的测量滑触线102上的点113的处理。图24是表示实施方式3所涉及的滑触线测量装置1a的滑触线测量处理的流程图。首先，滑触线测量装置1a中，轨道测量部20和滑触线检测部30经由数据输入部50，从测定装置2获取一次扫描量的点群数据(步骤S21)。
轨道测量部20使用获取到的点群数据，更新铁轨面106、轨道中心线109以及轨道中心面110(步骤S22)。
图25是表示实施方式3所涉及的轨道测量部20中的处理的流程图。轨道测量部20中，首先，铁轨检测部21根据获取到的点群数据来检测并更新铁轨101(步骤S31)。接着，基准设定部22基于由铁轨检测部21检测和更新后的铁轨101、以及通过过去的多次扫描而检测到的铁轨101，来求取并更新铁轨面106(步骤S32)。接着，基准设定部22在铁轨面106上求取并更新轨道中心线109(步骤S33)。然后，基准设定部22求出并更新在轨道中心线109上与铁轨面106正交的轨道中心面110(步骤S34)。
返回图24的流程图，滑触线检测部30根据获取到的点群数据，检测滑触线102上的点113(步骤S3)。滑触线检测部30中，虽然所使用的点群数据的个数不同，但检测滑触线102和滑触线102上的点113的处理与实施方式1时的处理相同。
高度偏位测量部40中的步骤S4～S7的处理与实施方式1时的处理相同。
若高度偏位测量部40将滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果输出至测量结果输出部60，则测量结果输出部60通过显示等输出滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果(步骤S23)。由此，维护负责人等能够实时地确认滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果。
滑触线测量装置1a在继续进行滑触线102的测量的情况下(步骤S24：是)，返回步骤S21并重复执行上述的处理。滑触线测量装置1a在结束滑触线102的测量的情况下(步骤S24：否)，结束处理。
另外，本实施方式中，以实施方式1为例进行了说明，但也可以适用于实施方式2的情况。
关于滑触线测量装置1a的硬件结构，数据输入部50由无线通信装置、有线通信装置、从存储介质输入数据的接口电路等构成。测量结果输出部60由监视器、打印机、向存储介质输出数据的接口电路等构成。轨道测量部20、滑触线检测部30以及高度偏位测量部40的结构与实施方式1的情况相同。
如上所述，根据本实施方式，在滑触线测量装置1a中，从测定装置2实时地获取点群数据，使用获取到的点群数据检测铁轨101，求取铁轨面106、轨道中心线109、轨道中心面110，并且根据点群数据检测滑触线102上的点113，测量滑触线102上的点113的高度115和偏位117，并输出滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果。由此，滑触线测量装置1a能够获得与实施方式1相同的效果，并且，能够向维护负责人等实时地输出滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果。
实施方式4.
实施方式4中，进一步对下述情况进行说明，即：与滑触线102一起，还对构成架空线的吊架线103、吊架线103与滑触线102之间的吊绳、支承吊架线103的金属件等进行检测。
图26是表示实施方式4所涉及的滑触线测量装置1b的结构例的框图。滑触线测量装置1b通过在滑触线测量装置1的结构中增加支承点检测部70而得到。
支承点检测部70根据存储部10中所存储的点群数据11，检测出支承滑触线102的结构即吊架线103、吊绳、以及金属件中架空线上的点、吊绳上的点及金属件上的点。与滑触线检测部30中检测滑触线102的处理相同地，支承点检测部70将图9所示的提取区域112作为对象，例如能够检测出位于滑触线102的上侧的是吊架线103、位于滑触线102与吊架线103之间的是吊绳。此外，与铁轨检测部21中检测铁轨101的情况相同地，支承点检测部70例如能够通过与表示金属件的形状的模板进行匹配来检测出金属件。另外，在支承点检测部70中，检测吊架线103、吊绳、金属件的上述处理是一个示例，并不限于此。
在滑触线测量装置1b中，高度偏位测量部40能够通过使用由支承点检测部70检测得到的吊架线103、吊绳、金属件的位置，使得滑触线102的高度115和偏位117的测量结果中能够包含滑触线102上的点113是否处于有金属件的部分、或者是否处于有吊绳的部分的信息，从而能够向维护负责人提供有用的信息。
图27是表示实施方式4所涉及的滑触线测量装置1b的滑触线测量处理的流程图。对于图13所示的实施方式1的流程图，在步骤S3与步骤S4之间，在步骤S7为是的情况下所返回的位置的上方部分，增加了支承点检测部70检测吊架线103、吊绳、金属件的处理，以作为步骤S41。其他处理与实施方式1时的处理相同。
另外，本实施方式中，以实施方式1为例进行了说明，但也可以适用于实施方式2、3的情况。
关于滑触线测量装置1b的硬件结构，支承点检测部70由与滑触线检测部30等相同的处理电路、即专用的硬件、软件、固件、或它们的组合来实现。
如上所述，根据本实施方式，在滑触线测量装置1b中，除了实施方式1的处理之外，还检测支承滑触线102的吊架线103、吊绳、金属件等。由此，通过在滑触线102上的点113的高度115和偏位117的测量结果中增加吊架线103、吊绳、金属件的信息，从而能够向维护负责人提供有用的信息。
上述实施方式所示的结构是本发明内容的一个示例，可以与其他公知技术进行组合，当然也可以在不脱离本发明的要点的范围内省略、变更结构中的一部分。
标号说明
1、1a、1b滑触线测量装置，2测定装置，3滑触线测量系统，10存储部，11点群数据，20轨道测量部，21铁轨检测部，22基准设定部，30滑触线检测部，40高度偏位测量部，50数据输入部，60测量结果输出部，70支承点检测部，81三维测量部，82数据输出部。

Claims (17)

1.一种滑触线测量装置，其特征在于，包括：
铁轨检测部，该铁轨检测部根据对对象物进行三维测量而得到的点的集合即点群数据，来检测构成电车行驶的轨道的铁轨；
基准设定部，该基准设定部基于所检测到的所述铁轨，来设定测量滑触线上的点的高度和偏位时的基准；
滑触线检测部，该滑触线检测部根据所述点群数据检测所述滑触线上的点；以及
高度偏位测量部，该高度偏位测量部使用所述基准，来测量所述滑触线上的点的高度和偏位。
2.如权利要求1所述的滑触线测量装置，其特征在于，
所述基准设定部求取包含两根所述铁轨与所述电车接触的面在内的铁轨面、在所述铁轨面中位于两根所述铁轨间的中心的轨道中心线、以及在所述轨道中心线上与所述铁轨面正交的轨道中心面，并将所述铁轨面作为第1基准、将所述轨道中心面作为第2基准输出给所述高度偏位测量部，
所述高度偏位测量部测量所述滑触线上的点与所述第1基准的距离来作为所述滑触线上的点的高度，测量所述滑触线上的点与所述第2基准的距离来作为所述滑触线上的偏位。
3.如权利要求2所述的滑触线测量装置，其特征在于，
在所述点群数据中包含关于多条轨道的点的情况下，
所述铁轨检测部针对每条轨道检测所述铁轨，
所述基准设定部针对每条轨道求取所述铁轨面、所述轨道中心线及所述轨道中心面，将每条轨道的所述第1基准和所述第2基准输出给所述高度偏位测量部，
所述滑触线检测部针对每条轨道检测所述滑触线上的点，
所述高度偏位测量部针对每条轨道测量所述滑触线上的点的高度和偏位。
4.如权利要求1所述的滑触线测量装置，其特征在于，
所述基准设定部求取包含两根所述铁轨与所述电车接触的面在内的铁轨面、以及在所述铁轨面中位于两根所述铁轨间的中心的轨道中心线，并将所述铁轨面作为第1基准、将所述轨道中心线作为第2基准输出给所述高度偏位测量部，
所述高度偏位测量部测量所述滑触线上的点与所述第1基准的距离来作为所述滑触线上的点的高度，测量所述第1基准中从所述滑触线上的点下垂的垂线的脚部与所述第2基准的距离来作为所述滑触线上的偏位。
5.如权利要求4所述的滑触线测量装置，其特征在于，
在所述点群数据中包含关于多条轨道的点的情况下，
所述铁轨检测部针对每条轨道检测所述铁轨，
所述基准设定部针对每条轨道求取所述铁轨面和所述轨道中心线，将每条轨道的所述第1基准和所述第2基准输出给所述高度偏位测量部，
所述滑触线检测部针对每条轨道检测所述滑触线上的点，
所述高度偏位测量部针对每条轨道测量所述滑触线上的点的高度和偏位。
6.如权利要求1至5的任一项所述的滑触线测量装置，其特征在于，
具备存储所述点群数据的存储部。
7.如权利要求1至5的任一项所述的滑触线测量装置，其特征在于，
具备数据输入部，该数据输入部从对所述对象物进行三维测量的测定装置获取所述点群数据。
8.如权利要求1至7的任一项所述的滑触线测量装置，其特征在于，
具备测量结果输出部，该测量结果输出部输出由所述高度偏位测量部测量得到的所述滑触线上的点的高度和偏位的测量结果。
9.如权利要求1至8的任一项所述的滑触线测量装置，其特征在于，
具备支承点检测部，该支承点检测部根据所述点群数据，检测支承所述滑触线的结构即吊架线、吊绳、以及金属件中的架空线上的点、吊绳上的点及金属件上的点。
10.一种滑触线测量方法，其特征在于，包括：
铁轨检测步骤，在该铁轨检测步骤中，铁轨检测部根据对对象物进行三维测量而得到的点的集合即点群数据，来检测构成电车行驶的轨道的铁轨；
基准设定步骤，在该基准设定步骤中，基准设定部基于所检测到的所述铁轨，来设定成为测量滑触线上的点的高度和偏位时的基准的基准；
滑触线检测步骤，在该滑触线检测步骤中，滑触线检测部根据所述点群数据检测所述滑触线上的点；以及
高度偏位测量步骤，在该高度偏位测量步骤中，高度偏位测量部使用所述基准，来测量所述滑触线上的点的高度和偏位。
11.如权利要求10所述的滑触线测量方法，其特征在于，
在所述基准设定步骤中，所述基准设定部求取包含两根所述铁轨与所述电车接触的面在内的铁轨面、在所述铁轨面中位于两根所述铁轨间的中心的轨道中心线、以及在所述轨道中心线上与所述铁轨面正交的轨道中心面，并将所述铁轨面作为第1基准、将所述轨道中心面作为第2基准输出给所述高度偏位测量部，
在所述高度偏位测量步骤中，所述高度偏位测量部测量所述滑触线上的点与所述第1基准的距离来作为所述滑触线上的点的高度，测量所述滑触线上的点与所述第2基准的距离来作为所述滑触线上的偏位。
12.如权利要求11所述的滑触线测量方法，其特征在于，
在所述点群数据中包含关于多条轨道的点的情况下，
在所述铁轨检测步骤中，所述铁轨检测部针对每条轨道检测所述铁轨，
在所述基准设定步骤中，所述基准设定部针对每条轨道求取所述铁轨面、所述轨道中心线及所述轨道中心面，将每条轨道的所述第1基准和所述第2基准输出给所述高度偏位测量部，
在所述滑触线检测步骤中，所述滑触线检测部针对每条轨道检测所述滑触线上的点，
在所述高度偏位测量步骤中，所述高度偏位测量部针对每条轨道测量所述滑触线上的点的高度和偏位。
13.如权利要求10所述的滑触线测量方法，其特征在于，
在所述基准设定步骤中，所述基准设定部求取包含两根所述铁轨与所述电车接触的面在内的铁轨面、以及在所述铁轨面中位于两根所述铁轨间的中心的轨道中心线，并将所述铁轨面作为第1基准、将所述轨道中心线作为第2基准输出给所述高度偏位测量部，
在所述高度偏位测量步骤中，所述高度偏位测量部测量所述滑触线上的点与所述第1基准的距离来作为所述滑触线上的点的高度，测量所述第1基准中从所述滑触线上的点下垂的垂线的脚部与所述第2基准的距离来作为所述滑触线上的偏位。
14.如权利要求13所述的滑触线测量方法，其特征在于，
在所述点群数据中包含关于多条轨道的点的情况下，
在所述铁轨检测步骤中，所述铁轨检测部针对每条轨道检测所述铁轨，
在所述基准设定步骤中，所述基准设定部针对每条轨道求取所述铁轨面和所述轨道中心线，将每条轨道的所述第1基准和所述第2基准输出给所述高度偏位测量部，
在所述滑触线检测步骤中，所述滑触线检测部针对每条轨道检测所述滑触线上的点，
在所述高度偏位测量步骤中，所述高度偏位测量部针对每条轨道测量所述滑触线上的点的高度和偏位。
15.如权利要求10至14的任一项所述的滑触线测量方法，其特征在于，
包含数据输入步骤，在该数据输入步骤中，数据输入部从对所述对象物进行三维测量的测定装置获取所述点群数据。
16.如权利要求10至15的任一项所述的滑触线测量方法，其特征在于，
包含测量结果输出步骤，在该测量结果输出步骤中，测量结果输出部输出在所述高度偏位测量步骤中测量得到的所述滑触线上的点的高度和偏位的测量结果。
17.如权利要求10至16的任一项所述的滑触线测量方法，其特征在于，
包含支承点检测步骤，在该支承点检测步骤中，支承点检测部检测支承所述滑触线的结构即吊架线、吊绳、以及金属件中的架空线上的点、吊绳上的点及金属件上的点。
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