JP2000185577A - トロリ線の高さ・偏位測定方法 - Google Patents
トロリ線の高さ・偏位測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ位相差計を用いて、トロリ線とは非接
触でトロリ線の高さと偏位とを測定できるようにする。 【解決手段】 電車の走行路に沿って懸垂架設されたト
ロリ線ｔに対し、レーザ光を投受光するレーザ位相差計
１をトロリ線ｔの長さ方向に対してほぼ直角方向に往復
移動させながら、高周波変調されたレーザ走査光４をト
ロリ線ｔの長さ方向に順次照射し、トロリ線ｔから反射
されるレーザ反射光５をその強度をもとに追尾してレー
ザ位相差計１で受光し、レーザ位相差計１で検出したレ
ーザ走査光４とレーザ反射光５との位相差をもとに、ト
ロリ線ｔの高さと偏位とを求める。
触でトロリ線の高さと偏位とを測定できるようにする。 【解決手段】 電車の走行路に沿って懸垂架設されたト
ロリ線ｔに対し、レーザ光を投受光するレーザ位相差計
１をトロリ線ｔの長さ方向に対してほぼ直角方向に往復
移動させながら、高周波変調されたレーザ走査光４をト
ロリ線ｔの長さ方向に順次照射し、トロリ線ｔから反射
されるレーザ反射光５をその強度をもとに追尾してレー
ザ位相差計１で受光し、レーザ位相差計１で検出したレ
ーザ走査光４とレーザ反射光５との位相差をもとに、ト
ロリ線ｔの高さと偏位とを求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気鉄道への電力
供給用として、線路に沿って懸垂架設されたトロリ線の
高さと左右方向の偏位の測定方法に関する。
供給用として、線路に沿って懸垂架設されたトロリ線の
高さと左右方向の偏位の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気鉄道における電力供給用トロリ線
は、線路に沿って立てられた電柱と、この電柱に支持さ
れた架線から垂れ下がったハンガによって懸垂支持され
ている。そして、電車の屋根上に設置されているパンタ
グラフの摺板をトロリ線に接触させ、電車に所要の電力
を供給している。この場合、摺板の全面で一様に摩耗す
るように、トロリ線は電車の進行方向に沿って所定の範
囲で蛇行するように架設されている。また、電車の走行
密度が高い区間では、所要の電力を供給するために複数
本のトロリ線を所定の間隔で平行に架設することも行な
われている。
は、線路に沿って立てられた電柱と、この電柱に支持さ
れた架線から垂れ下がったハンガによって懸垂支持され
ている。そして、電車の屋根上に設置されているパンタ
グラフの摺板をトロリ線に接触させ、電車に所要の電力
を供給している。この場合、摺板の全面で一様に摩耗す
るように、トロリ線は電車の進行方向に沿って所定の範
囲で蛇行するように架設されている。また、電車の走行
密度が高い区間では、所要の電力を供給するために複数
本のトロリ線を所定の間隔で平行に架設することも行な
われている。
【０００３】このトロリ線は、在来線の場合、レール面
上４５００ｍｍ〜５４００ｍｍの範囲の高さに架設され
ており、トロリ線の高さが定められて基準値の範囲内に
あるか、また電車が通過した時どのような運動をするか
を知るために、トロリ線の高さを測定する必要がある。
このため、従来は図８に示すようにパンタグラフ接触に
よる方法でパンタグラフの運動を測定することにより、
トロリ線ｔの高さを検出している。即ち、トロリ線ｔの
高さが変わると、パンタグラフ５１は上下に運動してパ
ンタグラフ５１の主軸５２が回転する。この回転を絶縁
体５３を介してポテンショメータ５４に導き、このポテ
ンショメータ５４によりトロリ線ｔの高さを測定してい
る。
上４５００ｍｍ〜５４００ｍｍの範囲の高さに架設され
ており、トロリ線の高さが定められて基準値の範囲内に
あるか、また電車が通過した時どのような運動をするか
を知るために、トロリ線の高さを測定する必要がある。
このため、従来は図８に示すようにパンタグラフ接触に
よる方法でパンタグラフの運動を測定することにより、
トロリ線ｔの高さを検出している。即ち、トロリ線ｔの
高さが変わると、パンタグラフ５１は上下に運動してパ
ンタグラフ５１の主軸５２が回転する。この回転を絶縁
体５３を介してポテンショメータ５４に導き、このポテ
ンショメータ５４によりトロリ線ｔの高さを測定してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】パンタグラフ接触によ
る方法では、トロリ線が揺動したりしてパンタグラフが
一瞬離線した場合、トロリ線の高さ測定ができなくなる
という問題があって、パンタグラフの離線とは関係なく
常に正確な高さ測定ができる方法が要望されていた。本
発明の目的は、レーザ位相差計を用いて、トロリ線とは
非接触でトロリ線の高さが正確に測定でき、また、トロ
リ線の左右方向の偏位も求めることができるトロリー線
の高さ・偏位測定方法を提供することにある。
る方法では、トロリ線が揺動したりしてパンタグラフが
一瞬離線した場合、トロリ線の高さ測定ができなくなる
という問題があって、パンタグラフの離線とは関係なく
常に正確な高さ測定ができる方法が要望されていた。本
発明の目的は、レーザ位相差計を用いて、トロリ線とは
非接触でトロリ線の高さが正確に測定でき、また、トロ
リ線の左右方向の偏位も求めることができるトロリー線
の高さ・偏位測定方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴とするトロリ線の高さ・偏位測定方法
は、電車の走行路に沿って懸垂架設されたトロリ線に対
し、レーザ光を投受光するレーザ位相差計をトロリ線の
長さ方向に対してほぼ直角方向に往復移動させながら、
高周波変調されたレーザ走査光をトロリ線の長さ方向に
順次照射し、トロリ線から反射されるレーザー反射光を
その強度をもとに追尾してレーザ位相差計で受光し、レ
ーザ位相差計で検出したレーザ走査光とレーザ反射光と
の位相差をもとに、前記トロリ線の高さと偏位とを求め
ることであって、営業車両や保守用車両により、昼間で
も測定することが可能である。
に、本発明の特徴とするトロリ線の高さ・偏位測定方法
は、電車の走行路に沿って懸垂架設されたトロリ線に対
し、レーザ光を投受光するレーザ位相差計をトロリ線の
長さ方向に対してほぼ直角方向に往復移動させながら、
高周波変調されたレーザ走査光をトロリ線の長さ方向に
順次照射し、トロリ線から反射されるレーザー反射光を
その強度をもとに追尾してレーザ位相差計で受光し、レ
ーザ位相差計で検出したレーザ走査光とレーザ反射光と
の位相差をもとに、前記トロリ線の高さと偏位とを求め
ることであって、営業車両や保守用車両により、昼間で
も測定することが可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図２は、本発明の方法を実
施する装置を概略的に示すブロック図であり、１はレー
ザ位相差計、２は走査駆動部、３は走査制御部であっ
て、走査制御部３は走査駆動部２を制御してレーザ位相
差計１に光走査させる。レーザ位相差計１は、レーザ走
査光４を測定対象物であるトロリ線ｔに照射すると共
に、トロリ線ｔからの反射光５を受光して走査制御部３
に制御指令を与えるようになっている、６は演算機であ
って、レーザ位相差計１の信号を入力し、制御信号やト
ロリ線高さなどの計算をし、また必要なデータを走査制
御部３に出力する。
面を参照しながら説明する。図２は、本発明の方法を実
施する装置を概略的に示すブロック図であり、１はレー
ザ位相差計、２は走査駆動部、３は走査制御部であっ
て、走査制御部３は走査駆動部２を制御してレーザ位相
差計１に光走査させる。レーザ位相差計１は、レーザ走
査光４を測定対象物であるトロリ線ｔに照射すると共
に、トロリ線ｔからの反射光５を受光して走査制御部３
に制御指令を与えるようになっている、６は演算機であ
って、レーザ位相差計１の信号を入力し、制御信号やト
ロリ線高さなどの計算をし、また必要なデータを走査制
御部３に出力する。
【０００７】次に、図３によって本発明の方法を説明す
ると、高周波変調されたレーザ光を投受光できるレーザ
位相差計１から出るレーザ走査光４を、スキャナー８で
走査して、コリメート鏡７で垂直上方に向け、トロリ線
ｔの長さ方向に対してほぼ直角方向に往復変位（移動）
させながらトロリ線ｔの摺面に投射し、トロリ線ｔの摺
面から反射されるレーザ反射光５を再び同じ経路を経て
レーザ位相差計１で受光する。
ると、高周波変調されたレーザ光を投受光できるレーザ
位相差計１から出るレーザ走査光４を、スキャナー８で
走査して、コリメート鏡７で垂直上方に向け、トロリ線
ｔの長さ方向に対してほぼ直角方向に往復変位（移動）
させながらトロリ線ｔの摺面に投射し、トロリ線ｔの摺
面から反射されるレーザ反射光５を再び同じ経路を経て
レーザ位相差計１で受光する。
【０００８】この際、レーザ位相差計１に一体又は別個
に置かれたスキャナー８を僅かにトロリ線ｔの長さ方向
に対してほぼ直角方向に振動させ、反射強度を追尾する
トロリ線位置センサーによってトロリ線ｔを見張り、ス
キャナー８の振幅にフィードバックをかけ、動くトロリ
線ｔにレーザ走査光４を照射し続け、測定回数を多くし
て精度を向上させる。なお、スキャナー８の振幅により
トロリ線ｔの偏位が測定できる。また、複数本のトロリ
線ｔの高さ測定は、現在では最大４本（ツインシンプル
カテナリのエアセクションによるトロリ線区分個所）で
あるが、スキャナー８をトロリ線ｔの長さ方向に対して
ほぼ直角方向に移動させ、図２の演算機６から何本目の
トロリ線ｔを測定せよという指示を受ければ、その指示
に従って当該トロリ線ｔの高さが測定される。
に置かれたスキャナー８を僅かにトロリ線ｔの長さ方向
に対してほぼ直角方向に振動させ、反射強度を追尾する
トロリ線位置センサーによってトロリ線ｔを見張り、ス
キャナー８の振幅にフィードバックをかけ、動くトロリ
線ｔにレーザ走査光４を照射し続け、測定回数を多くし
て精度を向上させる。なお、スキャナー８の振幅により
トロリ線ｔの偏位が測定できる。また、複数本のトロリ
線ｔの高さ測定は、現在では最大４本（ツインシンプル
カテナリのエアセクションによるトロリ線区分個所）で
あるが、スキャナー８をトロリ線ｔの長さ方向に対して
ほぼ直角方向に移動させ、図２の演算機６から何本目の
トロリ線ｔを測定せよという指示を受ければ、その指示
に従って当該トロリ線ｔの高さが測定される。
【０００９】トロリ線ｔが複数本ある場合には、図２の
演算機６にどのトロリ線ｔを測定するかを設定してお
き、レーザ位相差計１がレーザ反射光を何も受光してい
ない場合はレーザ位相差計１を図４の矢印で示すように
トロリ線ｔの長さ方向に対してほぼ直角方向に変位させ
る。レーザ走査光４がトロリ線ｔの摺面に照射される場
合、図４のａに示すようにトロリ線ｔの中心にレーザ走
査光４が当たる場合にレーザ反射光５（図３を参照）が
一番強く、図４のｂ，ｃに示すようにトロリ線ｔの中心
から外れた位置にレーザ走査光４が当たる場合にはレー
ザ反射光５は弱くなる。
演算機６にどのトロリ線ｔを測定するかを設定してお
き、レーザ位相差計１がレーザ反射光を何も受光してい
ない場合はレーザ位相差計１を図４の矢印で示すように
トロリ線ｔの長さ方向に対してほぼ直角方向に変位させ
る。レーザ走査光４がトロリ線ｔの摺面に照射される場
合、図４のａに示すようにトロリ線ｔの中心にレーザ走
査光４が当たる場合にレーザ反射光５（図３を参照）が
一番強く、図４のｂ，ｃに示すようにトロリ線ｔの中心
から外れた位置にレーザ走査光４が当たる場合にはレー
ザ反射光５は弱くなる。
【００１０】このため、図５に示すようにレーザ走査光
４がトロリ線ｔの中心に当たっていると、レーザ位相差
計１のレーザ反射光５の感度９の幅は広いが、例えば図
６に矢印で示すようにトロリ線ｔが左方向へ移動する
と、レーザ位相差計１のレーザ反射光５の感度９の幅は
左側から狭くなっていくので、レーザ反射光５を右方向
へ振れば感度９の幅は広くなり、トロリ線ｔを追尾する
ことができる。
４がトロリ線ｔの中心に当たっていると、レーザ位相差
計１のレーザ反射光５の感度９の幅は広いが、例えば図
６に矢印で示すようにトロリ線ｔが左方向へ移動する
と、レーザ位相差計１のレーザ反射光５の感度９の幅は
左側から狭くなっていくので、レーザ反射光５を右方向
へ振れば感度９の幅は広くなり、トロリ線ｔを追尾する
ことができる。
【００１１】例えば、レーザ走査光４のスキャン分解能
を１ｍｍとし、レーザ位相差計１の左右振幅数を１ＫＨ
ｚ以下とすれば、１００ｍｍスパンなら０．１秒で追尾
できる。但し、ガルバノメータの応答速度から、もう少
し遅くなるが、１ＫＨｚ以下のトロリ線ｔの移動があれ
ば、測定装置搭載車両の走行中や停止中に関係なくトロ
リ線ｔをサーチすることができる。
を１ｍｍとし、レーザ位相差計１の左右振幅数を１ＫＨ
ｚ以下とすれば、１００ｍｍスパンなら０．１秒で追尾
できる。但し、ガルバノメータの応答速度から、もう少
し遅くなるが、１ＫＨｚ以下のトロリ線ｔの移動があれ
ば、測定装置搭載車両の走行中や停止中に関係なくトロ
リ線ｔをサーチすることができる。
【００１２】図１は本発明の方法に使用する装置の一例
を示すブロック図であって、１０は発光源である半導体
レーザ、１１はコリメートレンズであって、コリメート
レンズ１１は半導体レーザ１０から発光するレーザ走査
光４の光路上に配置されている。１２はトロリ線ｔから
のレーザ反射光の光路上に配置された集光レンズで、こ
の集光レンズ１２の前か後に干渉フイルター１３が配置
されている。
を示すブロック図であって、１０は発光源である半導体
レーザ、１１はコリメートレンズであって、コリメート
レンズ１１は半導体レーザ１０から発光するレーザ走査
光４の光路上に配置されている。１２はトロリ線ｔから
のレーザ反射光の光路上に配置された集光レンズで、こ
の集光レンズ１２の前か後に干渉フイルター１３が配置
されている。
【００１３】１４は基準発信機を内蔵しアバランシェフ
ォトダイオードを有する第１の光電変換器で、自身の参
照光は光ファイバー１５を用いて受光している。１６は
アバランシェフォトダイオードを有する第２の光電変換
器であって、上述した半導体レーザ１０、コリメートレ
ンズ１１、集光レンズ１２、干渉フイルター１３、第１
の光電変換器１４及び第２の光電変換器１６はレーザ位
相差計１を構成している。
ォトダイオードを有する第１の光電変換器で、自身の参
照光は光ファイバー１５を用いて受光している。１６は
アバランシェフォトダイオードを有する第２の光電変換
器であって、上述した半導体レーザ１０、コリメートレ
ンズ１１、集光レンズ１２、干渉フイルター１３、第１
の光電変換器１４及び第２の光電変換器１６はレーザ位
相差計１を構成している。
【００１４】そして、２は走査駆動部、１７は基準周波
数発生器、１８はトリガパルス発生器、１９は第１の光
電変換器１４の出力信号を入力とする第１の高速アン
プ、２０は第２の光電変換器１６の出力信号を入力とす
る自動ゲイン制御機能を有する第２の高速アンプ、２１
はトリガパルス発生器１８と第１の高速アンプ１９の出
力信号を入力とするサンプリングヘッド、２２はトリガ
パルス発生機１８と第２の高速アンプ２０の出力信号を
入力とするダブルバランスミキサー、２３は第１の波形
整形回路、２４は第２の波形整形回路であって、上述し
たサンプリングヘッド２１、ダブルバランスミキサー２
２、第１の波形整形回路２３及び第２の波形整形回路２
４によって時間軸回路２５を構成している。
数発生器、１８はトリガパルス発生器、１９は第１の光
電変換器１４の出力信号を入力とする第１の高速アン
プ、２０は第２の光電変換器１６の出力信号を入力とす
る自動ゲイン制御機能を有する第２の高速アンプ、２１
はトリガパルス発生器１８と第１の高速アンプ１９の出
力信号を入力とするサンプリングヘッド、２２はトリガ
パルス発生機１８と第２の高速アンプ２０の出力信号を
入力とするダブルバランスミキサー、２３は第１の波形
整形回路、２４は第２の波形整形回路であって、上述し
たサンプリングヘッド２１、ダブルバランスミキサー２
２、第１の波形整形回路２３及び第２の波形整形回路２
４によって時間軸回路２５を構成している。
【００１５】更に図１において、２６は第１の波形整形
回路２３の出力信号を入力とする第１のレベルコンパレ
ータ、２７は第２の波形整形回路２４の出力信号を入力
とするレベルコンパレータ、２８は第１のレベルコンパ
レータ２６及び第２のレベルコンパレータ２７の各出力
信号と基準周波数発生器１７の出力信号を入力とするゲ
ート制御回路、２９はゲート制御回路２８の出力信号を
入力として計数するカウンタであって、これらの第１の
レベルコンパレータ２６、第２のレベルコンパレータ２
７、ゲート制御回路２８及びカウンタ２９によって時間
差測定回路３０が構成されており、また、基準周波数発
生器１７、トリガパルス発生機１８、時間軸回路２５、
時間差測定回路３０及びマイクロプロセッサー３１によ
って走査制御部３が構成されている。
回路２３の出力信号を入力とする第１のレベルコンパレ
ータ、２７は第２の波形整形回路２４の出力信号を入力
とするレベルコンパレータ、２８は第１のレベルコンパ
レータ２６及び第２のレベルコンパレータ２７の各出力
信号と基準周波数発生器１７の出力信号を入力とするゲ
ート制御回路、２９はゲート制御回路２８の出力信号を
入力として計数するカウンタであって、これらの第１の
レベルコンパレータ２６、第２のレベルコンパレータ２
７、ゲート制御回路２８及びカウンタ２９によって時間
差測定回路３０が構成されており、また、基準周波数発
生器１７、トリガパルス発生機１８、時間軸回路２５、
時間差測定回路３０及びマイクロプロセッサー３１によ
って走査制御部３が構成されている。
【００１６】以下に、図１に示す装置による測定動作を
説明する。半導体レーザ１０から発生したレーザ走査光
４はトロリ線ｔに照射されて反射し、反射したレーザ反
射光５の一部はコリメートレンズ１１から光ファイバー
１５を通り参照光として第１の光電変換器１４に入射さ
れる一方、大部分のレーザ反射光５は集光レンズ１２で
集束され、干渉フイルター１３を通って第２の光電変換
器１６に入射する。そして、第１及び第２の光電変換器
１４，１６はレーザ反射光５を反射光のエネルギーの強
弱に対応する強弱の電気信号に変換する。
説明する。半導体レーザ１０から発生したレーザ走査光
４はトロリ線ｔに照射されて反射し、反射したレーザ反
射光５の一部はコリメートレンズ１１から光ファイバー
１５を通り参照光として第１の光電変換器１４に入射さ
れる一方、大部分のレーザ反射光５は集光レンズ１２で
集束され、干渉フイルター１３を通って第２の光電変換
器１６に入射する。そして、第１及び第２の光電変換器
１４，１６はレーザ反射光５を反射光のエネルギーの強
弱に対応する強弱の電気信号に変換する。
【００１７】基準周波数発生器１７は、基準周波数信号
ｆ０を走査駆動部２に入力すると共に、周波数信号ｆ１
をトリガパルス発生器１８に入力する。第１の光電変換
器１４の出力信号は第１の高速アンプ１９により増幅さ
れ、第２の光電変換器１６の出力信号は第２の高速アン
プ２０によって増幅される。サンプリングヘッド２１は
第１の高速アンプ１９の出力信号とトリガパルス発生器
１８のトリガパルス信号を入力信号として、第１の高速
アンプ１９の出力信号をサンプリングし、ダブルバラン
スミキサー２２は第２の高速アンプ２０の出力信号とト
リガパルス発生器１８のトリガパルス信号を入力信号と
して、第２の高速アンプ２０の出力信号とトリガパルス
発生器１８の出力信号を合成する。
ｆ０を走査駆動部２に入力すると共に、周波数信号ｆ１
をトリガパルス発生器１８に入力する。第１の光電変換
器１４の出力信号は第１の高速アンプ１９により増幅さ
れ、第２の光電変換器１６の出力信号は第２の高速アン
プ２０によって増幅される。サンプリングヘッド２１は
第１の高速アンプ１９の出力信号とトリガパルス発生器
１８のトリガパルス信号を入力信号として、第１の高速
アンプ１９の出力信号をサンプリングし、ダブルバラン
スミキサー２２は第２の高速アンプ２０の出力信号とト
リガパルス発生器１８のトリガパルス信号を入力信号と
して、第２の高速アンプ２０の出力信号とトリガパルス
発生器１８の出力信号を合成する。
【００１８】サンプリングヘッド２１のサンプリング信
号は第１の波形整形回路２３によって、またダブルバラ
ンスミキサー２２の合成信号は第２の波形整形回路２４
によってそれぞれ波形整形され、図７に示すようにその
信号の時間軸が拡大される。時間差測定回路３０の第１
のレベルコンパレータ２６は第１の波形整形回路２３の
波形整形信号のレベルを基準レベルと比較し、第２のレ
ベルコンパレータ２７は第２の波形整形回路２４の波形
整形信号のレベルを基準レベルと比較する。
号は第１の波形整形回路２３によって、またダブルバラ
ンスミキサー２２の合成信号は第２の波形整形回路２４
によってそれぞれ波形整形され、図７に示すようにその
信号の時間軸が拡大される。時間差測定回路３０の第１
のレベルコンパレータ２６は第１の波形整形回路２３の
波形整形信号のレベルを基準レベルと比較し、第２のレ
ベルコンパレータ２７は第２の波形整形回路２４の波形
整形信号のレベルを基準レベルと比較する。
【００１９】ゲート制御回路２８は、第１のレベルコン
パレータ２６の偏差出力信号と第２のレベルコンパレー
タ２７の偏差出力信号を入力信号として、基準周波数発
生器１７の周波数信号ｆ２をもとにゲート信号を発生す
る。カウンタ２９はゲート制御回路２８からのゲート信
号を計数して、第１の光電変換器１４の出力信号、即
ち、光ファイバー１５からのレーザ走査光４が第１の光
電変換器１４に入射する時間と、トロリ線ｔから反射し
たレーザ反射光５が第２の光電変換器１６に入射する時
間との時間差信号を出力する。
パレータ２６の偏差出力信号と第２のレベルコンパレー
タ２７の偏差出力信号を入力信号として、基準周波数発
生器１７の周波数信号ｆ２をもとにゲート信号を発生す
る。カウンタ２９はゲート制御回路２８からのゲート信
号を計数して、第１の光電変換器１４の出力信号、即
ち、光ファイバー１５からのレーザ走査光４が第１の光
電変換器１４に入射する時間と、トロリ線ｔから反射し
たレーザ反射光５が第２の光電変換器１６に入射する時
間との時間差信号を出力する。
【００２０】マイクロプロセッサー３１は時間差信号の
０点補正、光束補正及び平均化を実行して、測定点から
トロリ線ｔまでの高さであるデジタル及びアナログ距離
信号を演算機６に出力する。例えば、半導体レーザ１０
を２９．９７９ＭＨｚ（波長λ／２＝５ｍｍ）で変調
し、平行ビームにした後、トロリ線ｔに放射する。トロ
リ線ｔの表面で乱反射したレーザ反射光５をコリメート
レンズ１１及び集光レンズ１２で集光し、第２の光電変
換器１６に入射する。乱反射の場合はレーザ位相差計１
に返ってくる光のエネルギーが小さいため、大口径、例
えば１００〜２００ｍｍのコリメートレンズと高感度の
第１の光電変換器１４及び第２の光電変換器１６を使用
する。また、高性能の干渉フィルター１３によりＳ／Ｎ
比を向上させる。
０点補正、光束補正及び平均化を実行して、測定点から
トロリ線ｔまでの高さであるデジタル及びアナログ距離
信号を演算機６に出力する。例えば、半導体レーザ１０
を２９．９７９ＭＨｚ（波長λ／２＝５ｍｍ）で変調
し、平行ビームにした後、トロリ線ｔに放射する。トロ
リ線ｔの表面で乱反射したレーザ反射光５をコリメート
レンズ１１及び集光レンズ１２で集光し、第２の光電変
換器１６に入射する。乱反射の場合はレーザ位相差計１
に返ってくる光のエネルギーが小さいため、大口径、例
えば１００〜２００ｍｍのコリメートレンズと高感度の
第１の光電変換器１４及び第２の光電変換器１６を使用
する。また、高性能の干渉フィルター１３によりＳ／Ｎ
比を向上させる。
【００２１】半導体レーザ１０の直接光及び反射光を、
それぞれＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォト
ダイオードで電気信号に変換し、性能の揃った高速アン
プで増幅する。検出信号をレーザ変調周波数より例えば
２．９９８ＫＨｚ（１／１００００）低い周波数でサン
プリングすると、信号の時間軸が１００００倍拡大され
る。この時、サンプリングヘッドの電気的特性の制約か
ら、サンプリングを１／２０に間引きするが、時間軸の
拡大率には影響しない。サンプリングヘッドの出力はパ
ルス列信号となるので、第１の波形整形回路２３と第２
の波形整形回路２４によって連続信号に変換する。
それぞれＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォト
ダイオードで電気信号に変換し、性能の揃った高速アン
プで増幅する。検出信号をレーザ変調周波数より例えば
２．９９８ＫＨｚ（１／１００００）低い周波数でサン
プリングすると、信号の時間軸が１００００倍拡大され
る。この時、サンプリングヘッドの電気的特性の制約か
ら、サンプリングを１／２０に間引きするが、時間軸の
拡大率には影響しない。サンプリングヘッドの出力はパ
ルス列信号となるので、第１の波形整形回路２３と第２
の波形整形回路２４によって連続信号に変換する。
【００２２】波形成形された基準信号と反射信号の時間
差を正確に測定するために、第１のレベルコンパレータ
２６と第２のレベルコンパレータ２７で各々のゼロック
ス点を検出し、時間差を１４．９８９ＭＨｚのクロック
でカウントする。時間軸が１００００倍に拡大されるの
で、１４．９８９ＭＨｚの１カウントは、トロリ線ｔの
変位１ｍｍに対応する。そして、マイクロプロセッサ３
１によって０点補正、光束補正、平均化を実行して精度
を上げると、トロリ線ｔの変位は平均化を３２回とすれ
ば、分解能１ｍｍ、応答２０Ｈｚ程度で測定可能にな
る。
差を正確に測定するために、第１のレベルコンパレータ
２６と第２のレベルコンパレータ２７で各々のゼロック
ス点を検出し、時間差を１４．９８９ＭＨｚのクロック
でカウントする。時間軸が１００００倍に拡大されるの
で、１４．９８９ＭＨｚの１カウントは、トロリ線ｔの
変位１ｍｍに対応する。そして、マイクロプロセッサ３
１によって０点補正、光束補正、平均化を実行して精度
を上げると、トロリ線ｔの変位は平均化を３２回とすれ
ば、分解能１ｍｍ、応答２０Ｈｚ程度で測定可能にな
る。
【００２３】図７はサンプリング、△ｆに時間拡大され
た信号及び基準周波数信号ｆ０を示すもので、ｆ０Ｈｚ
の周波数信号を（ｆ１−△ｆ）Ｈｚの周波数信号のゼロ
クロス点でサンプリングすれば、基準周波数信号ｆ０は
（ｆ１−△ｆ）Ｈｚの信号に時間軸拡大される。この図
７の例では△ｆ＝ｆ０／１０であって、△ｆ＝ｆ０／Ｍ
とすれば、元の信号は周波数で１／Ｍ時間軸でＭ倍に変
換されたことになる。レーザ光変調方式で基準信号と反
射信号の時間差を正確に測定するには、このような技術
によって取り扱う信号の周波数を大幅に下げる必要があ
る。
た信号及び基準周波数信号ｆ０を示すもので、ｆ０Ｈｚ
の周波数信号を（ｆ１−△ｆ）Ｈｚの周波数信号のゼロ
クロス点でサンプリングすれば、基準周波数信号ｆ０は
（ｆ１−△ｆ）Ｈｚの信号に時間軸拡大される。この図
７の例では△ｆ＝ｆ０／１０であって、△ｆ＝ｆ０／Ｍ
とすれば、元の信号は周波数で１／Ｍ時間軸でＭ倍に変
換されたことになる。レーザ光変調方式で基準信号と反
射信号の時間差を正確に測定するには、このような技術
によって取り扱う信号の周波数を大幅に下げる必要があ
る。
【００２４】
【発明の効果】本発明は上記の如くであって、トロリ線
に対し、レーザ光を投受光するレーザ位相差計をトロリ
線の長さ方向に対してほぼ直角方向に往復移動させなが
ら、高周波変調されたレーザ走査光をトロリ線の長さ方
向に順次照射し、トロリ線から反射されるレーザ反射光
をレーザ位相差計で受光して、車両進行方向と直角に変
位するトロリ線の左右の動きを見張り、トロリ線の長さ
方向に往復変位させるレーザ走査光の振幅を制御してト
ロリ線にレーザ走査光を照射し続け、非接触でトロリ線
の高さと左右偏位とを経済的で高精度に測定できる効果
がある。
に対し、レーザ光を投受光するレーザ位相差計をトロリ
線の長さ方向に対してほぼ直角方向に往復移動させなが
ら、高周波変調されたレーザ走査光をトロリ線の長さ方
向に順次照射し、トロリ線から反射されるレーザ反射光
をレーザ位相差計で受光して、車両進行方向と直角に変
位するトロリ線の左右の動きを見張り、トロリ線の長さ
方向に往復変位させるレーザ走査光の振幅を制御してト
ロリ線にレーザ走査光を照射し続け、非接触でトロリ線
の高さと左右偏位とを経済的で高精度に測定できる効果
がある。
【図１】本発明の方法に使用する装置の一例を示す示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の方法に使用する装置を概略的に示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】本発明の方法を説明する側面図である。
【図４】本発明の方法に使用する装置の動作原理図であ
る。
る。
【図５】本発明の方法に使用するレーザ位相差計の動作
概念図である。
概念図である。
【図６】本発明の方法に使用するレーザ位相差計の動作
概念図である。
概念図である。
【図７】図１に示すレーザ位相差計の特性線図である。
【図８】従来のトロリ線の高さ測定方法を説明するため
の概略的構成図である。
の概略的構成図である。
１はレーザ位相差計 ４はレーザ走査光 ５はレーザ反射光 ｔはトロリ線
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勇輔 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 山田 正和 埼玉県川越市大字今福2763番地８ Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA07 AA09 AA24 BB12 CC34 DD00 DD04 DD12 EE00 FF13 FF28 FF32 FF44 FF65 GG04 GG06 GG12 JJ01 JJ18 LL02 LL04 LL13 LL19 LL22 LL62 MM16 NN08 NN13 PP22 QQ01 QQ25 QQ30 QQ31 QQ42 QQ47 QQ51
Claims (1)
- 【請求項１】 電車の走行路に沿って懸垂架設されたト
ロリ線に対し、レーザ光を投受光するレーザ位相差計を
該トロリ線の長さ方向に対してほぼ直角方向に往復移動
させながら、高周波変調されたレーザ走査光をトロリ線
の長さ方向に順次照射し、トロリ線から反射されるレー
ザ反射光をその強度をもとに追尾してレーザ位相差計で
受光し、レーザ位相差計で検出したレーザ走査光とレー
ザ反射光との位相差をもとに、前記トロリ線の高さと偏
位とを求めることを特徴とするトロリ線の高さ・偏位測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37823698A JP3610446B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | トロリ線の高さ・偏位測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37823698A JP3610446B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | トロリ線の高さ・偏位測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000185577A true JP2000185577A (ja) | 2000-07-04 |
| JP3610446B2 JP3610446B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=18509507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37823698A Expired - Fee Related JP3610446B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | トロリ線の高さ・偏位測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3610446B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015178978A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 東海旅客鉄道株式会社 | トロリ線の高さ，偏位測定装置 |
| JP2016024141A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 株式会社明電舎 | 架線位置測定装置及び方法 |
| JP2017116925A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-29 | アストロデザイン株式会社 | 光学的距離計測装置 |
| US10139219B2 (en) | 2015-12-17 | 2018-11-27 | ASTRODESIGN, Inc. | Optical distance measuring apparatus |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP37823698A patent/JP3610446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015178978A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 東海旅客鉄道株式会社 | トロリ線の高さ，偏位測定装置 |
| JP2016024141A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 株式会社明電舎 | 架線位置測定装置及び方法 |
| JP2017116925A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-29 | アストロデザイン株式会社 | 光学的距離計測装置 |
| US10139219B2 (en) | 2015-12-17 | 2018-11-27 | ASTRODESIGN, Inc. | Optical distance measuring apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3610446B2 (ja) | 2005-01-12 |
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