JP2003011702A - 摩耗計測方法及び摩耗計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電車線の全線に亘って、信頼性を損なうことな
く自動的且つ効率的に耐摩耗材の摩耗量を計測すること
が可能な摩耗計測方法及び装置を提供する。 【解決手段】 電気駆動の車両の走向する軌道に沿って
車両の少なくとも一方の側に設けられる電車線のうち、
走向中の該車両に対して接触式に電力を供給するための
接触面の摩耗量を計測するための方法において、該電車
線の非摩耗領域に該接触面と同じ側に向いた基準面を設
ける段階と、該接触面に対して、該車両の側から斜め
に、少なくとも該接触面及び該基準面に向かってレーザ
を照射する段階と、反射したレーザを用いて、該接触面
及び該基準面について、前記電車線の延び方向に対して
交差する断面の画像を撮影する段階と、撮影した画像デ
ータに基づいて、前記基準面から前記非摩耗領域に含ま
れる所定非摩耗面までの第１長さ及び前記基準面から前
記接触面までの第２長さを算出する段階と、を有するこ
とを特徴とする摩耗計測方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩耗計測装置及び
計測方法に係わり、より詳細には、電車線の摩耗面の摩
耗量を計測することが可能な摩耗計測装置及び計測方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】安全且つ低公害で中容量の輸送が可能な
新交通システム用として、軌道に沿って走向する電気駆
動による車両が用いられている。図７に示すように、こ
の車両100は、ゴムタイヤ110を備えた台車120とこの台
車120に搭載された車体130とを有する。台車120は、一
対の軌道側壁140によって形成された軌道150上に配置さ
れ、台車120には、各軌道側壁140に向かって延び、先端
に案内輪160を設けたガイドウェイ案内装置170と、集電
装置180とが各側面に設けられている。一方、各軌道側
壁140には、それぞれのガイドウェイ案内装置170に対向
配置された案内軌条190と、それぞれの集電装置180に対
向配置された電車線200とが設けられている。この電車
線200について、三相交流の電力が供給される場合を例
として、より詳細に説明すれば、図８に示すように、各
軌道側壁140には、所定間隔を隔ててブラケット210が固
定され、このブラケット210に電車線座220が固定されて
いる。電車線座220には、電気的に絶縁材である碍子230
の一方の端が固定され、他方の端には、電車線取付座24
0が取り付けられ、電車線取付座240にボルト250を介し
て電車線200が締め付け固定されている。電車線200は、
図９に示す軌道150に沿って連続して設けてあり、電力
を効率よく供給するために導電率の高い、例えばアルミ
ニウム製の電車線本体260と、集電装置180と接触する側
の表面に設けられた耐摩耗材270とを有し、この耐摩耗
材270の接触面280が、集電装置180と接触するようにし
ている。このような構成によれば、車両100は、電車線2
00から集電装置180を通じて電気モータ（図示せず）に
電力が供給されつつ、ガイドウェイ案内装置170によっ
て軌道150に沿って案内されながら、安全且つ無公害に
乗員等を輸送することが可能である。

【０００３】このとき、電車線200のうち、特に耐摩耗
材270の接触面280は、車両100の集電装置180と常時面接
触しているため、時間経過とともに摩耗することは避け
られない。したがって、摩耗状態を適宜検出することに
より、所定量以上摩耗が進行している場合には、耐摩耗
材270又は電車線200を交換する必要がある。このような
摩耗状態の検出方法について説明すれば、従来は、接触
式超音波厚み計290によって、図９に示すように、計測
位置Ｐは電車線200の長手方向に間隔を隔てており、接
触面280をスポット的に非連続な方法で計測していた。
しかしながら、このような検出方法には、以下に示すよ
うな技術的問題がある。電車線は軌道に沿って、路線全
長に亘って延びるため、このよう非連続的な計測方法で
は、非効率的である。より具体的には、第１に、人手に
よる作業、特に1人が接触式超音波厚み計290のセンサー
を被測定点に当て、他の１人がメーターを読み取って記
録するという２人作業となるため、作業効率が悪いとと
もに、人為的ミスが起こりやすく信頼性に欠ける。第２
に、検出場所が限定的であるから、たとえば軌道に交差
する方向の断面に亘る摩耗分布を検出できず、行うにし
ても長時間を要するため、局所的な摩耗を見逃す恐れが
ある。さらに、時間経過による摩耗変化を把握すること
により、将来の摩耗予測をすることができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記課題に鑑
み、本発明の目的は、電車線の全線に亘って、信頼性を
損なうことなく自動的且つ効率的に耐摩耗材の摩耗量を
計測することが可能な摩耗計測方法及び装置を提供する
ことにある。本発明の目的は、車両の蛇行に係わらず、
電車線の全線に亘って耐摩耗材の摩耗量を連続的且つ正
確に計測することが可能な摩耗計測方法及び装置を提供
することにある。本発明の目的は、耐摩耗材の摩耗面全
体について摩耗変化或いは摩耗傾向を予測することが可
能な摩耗計測方法及び装置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、本発明の摩耗計測方法は、電気駆動の車両の走向す
る軌道に沿って車両の少なくとも一方の側に設けられる
電車線のうち、走向中の該車両に対して接触式に電力を
供給するための接触面の摩耗量を計測するための方法に
おいて、該電車線の非摩耗領域に該接触面と同じ側に向
いた基準面を設ける段階と、該接触面に対して、該車両
の側から斜めに、少なくとも該接触面及び該基準面に向
かってレーザを照射する段階と、反射したレーザを用い
て、該接触面及び該基準面について、前記電車線の延び
方向に対して交差する断面の画像を撮影する段階と、撮
影した画像データに基づいて、前記基準面から前記非摩
耗領域に含まれる所定非摩耗面までの第１長さ及び前記
基準面から前記接触面までの第２長さを算出する段階
と、を有する構成としてある。このような構成によれ
ば、摩耗計測に際し、人手の作業をなくすことにより、
電車線の全線に亘って、信頼性を損なうことなく自動的
且つ効率的に耐摩耗材の摩耗量を計測することが可能で
ある。

【０００６】さらに、前記算出した第２長さに対して、
前記第１長さに相当する実際の長さの該算出した第１長
さに対する比を乗じることにより、前記算出した第２長
さを較正する段階をさらに有するのが好ましい。

【０００７】このような構成によれば、摩耗を生じない
基準面を含めて、電車線の接触面について電車線の延び
方向に対して交差する断面の画像を撮影し、撮影した画
像データに基づいて、接触面の摩耗量を指示する基準面
から接触面までの第２長さを較正することにより、車両
の軌道が左右に蛇行する場合であっても、摩耗面全体に
ついて接触面に生じた摩耗量を正確に計測することが可
能となる。

【０００８】さらにまた、前記照射段階及び前記撮影段
階は、軌道に沿って移動しながら行うのがよい。

【０００９】このような構成によれば、電車線の全線に
亘って摩耗量を連続的に計測することが可能となる。

【００１０】さらに、前記第２較正長さを記憶させる段
階を有し、過去及び現在の前記第２較正長さを比較し
て、摩耗量の時間的な変化を算出することにより、将来
の摩耗量を予測するのもよい。

【００１１】このような構成によれば、第２較正長さを
例えばデータベースとして記憶しておき、過去及び現在
の第２較正長さを比較することにより、接触面の摩耗傾
向或いは摩耗変化を予測することが可能となる。上記目
的を達成するために、本発明の摩耗計測装置は、電気駆
動の車両の走向する軌道に沿って車両の少なくとも一方
の側に設けられる電車線のうち、走向中の該車両に対し
て接触式に電力を供給するための接触面の摩耗量を計測
するための装置において、この該接触面に対して、該車
両の側から斜めに、少なくとも該接触面及び前記電車線
において該接触面と同じ側に向いた基準面に向かってレ
ーザを照射するためのレーザ照射手段と、反射したレー
ザを用いて、該接触面及び前記電車線について、前記電
車線の延び方向に対して交差する断面の画像を撮影する
ための撮影手段と、撮影した画像データに基づいて、前
記基準面から前記非摩耗領域に含まれる所定非摩耗面ま
での第１長さ及び前記基準面から前記接触面までの第２
長さを算出するための算出手段と、を有する構成として
ある。

【００１２】さらに、前記算出した第２長さに対して、
前記第１長さに相当する実際の長さの該算出した第１長
さに対する比を乗じることにより、前記算出した第２長
さを較正するための較正手段をさらに有するのが好まし
い。

【００１３】さらに、前記第２較正長さを記憶させる記
憶手段を有し、過去及び現在の前記第２較正長さを比較
して、摩耗量の時間的な変化を算出することにより、将
来の摩耗量を予測するのがよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら、本
発明による電車線の摩耗計測装置及び計測方法の実施形
態を詳細に説明する。

【００１５】電気駆動の車両を用いた新交通システムと
して、電車線の摩耗計測装置以外の車体、台車、集電装
置、ガイドウェイ案内装置は、従来と同様であるので、
その説明は省略し、以下に電車線20の摩耗計測装置まわ
りについて説明する。図１において、電車線20は、アル
ミニウム等の高導電率の材料からなる電車線本体26と耐
摩耗材27とを有する。図２に示すように、電車線本体26
は、組立を容易にしつつ曲げ剛性を確保する観点から、
断面形状をH字形としている。一方、耐摩耗材27は、高
導電率を保ちつつ耐摩耗性に優れたステンレス合金等か
らなり、電車線本体26に圧着等の手段によって密着され
ている。電車線本体26の耐摩耗材27側の面には、上下方
向に耐摩耗材27を介して両側に、耐摩耗材27の接触面28
と平行に基準面40が加工してある。なお、この基準面40
は、片側に加工してもよい。摩耗計測装置10は、軌道に
沿って走向する検測用車両（図示せず）に載置する。摩
耗計測装置10は、接触面28に対して、車両10の側から斜
めに、少なくとも接触面28及び基準面40に向かってレー
ザを照射するためのレーザスリット光源42と、反射した
レーザを用いて、接触面28及び基準面40について、電車
線20の延び方向に対して交差する断面の画像を撮影する
ための撮影装置44と、撮影した画像データを画像処理す
るための画像処理手段45とを有する。摩耗計測装置10
は、輸送用の車両、作業用車両及びその他の車両に搭載
したものでもよい。画像処理手段45は、画像データから
ノイズを除去するために、画像データを２値化処理する
ための２値化処理手段と、２値化処理によって得られた
接触面28の凹凸に応じた線画像から特異点を抽出するた
めの特異点抽出手段と、抽出した特異点を用いて、軌道
の蛇行に伴う計測値の較正をするための座標補正手段と
を有する。

【００１６】この座標補正手段は、基準面40から非摩耗
領域に含まれる所定非摩耗面までの第１長さ及び基準面
40から不特定多数の特異点までの第２長さを算出するた
めの算出手段と、第２長さに対して、第１長さに相当す
る実際の長さの第１長さに対する比を乗じることによ
り、第２長さを較正するための較正手段とを、を有し、
さらに計測結果をデータベース46として記憶する。画像
処理手段45は、画像データを処理するソフトウェアによ
って実現してもよい。レーザスリット光源42は、電車線
20の耐摩耗材27の正面に対して、斜めの方向から垂直に
広がるレーザスリット光を照射するようにしている。こ
の斜めの方向は、水平方向の斜め約45°をなすのが好ま
しい。撮影装置44は、CCDカメラからなり、レーザスリ
ット光源42から照射され、電車線20で反射するレーザス
リット光を受光できるような位置に位置決めする。これ
により、電車線20の表面形状を線画像として撮影するこ
とが可能である。レーザスリット光源42及びCCDカメラ
の組は、電車線20毎に設置するのが好ましく、三相交流
電源の場合には、レーザスリット光源42及びCCDカメラ
のセットが上下方向に３組、直流電源の場合には、上下
方向に２組設けるのがよい。

【００１７】以上の構成を有する摩耗計測装置10につい
て、その動作、すなわち摩耗計測方法を図４ないし図６
を参照しながら説明する。まず、予め電車線20の非摩耗
領域であって、接触面28と同じ側に向いた基準面40を設
けておく。次いで、軌道に沿って走向する検測用車両に
搭載した摩耗計測装置10から、レーザスリット光をレー
ザスリット光源42から摩耗計測装置１0の側から斜め
に、電車線20に向けて照射し、そこから反射するレーザ
スリット光の反射光を用いて、基準面40及び接触面28に
ついて、電車線20の延び方向に対して交差する断面の画
像をCCDカメラで撮影する。次いで、図４に示すよう
に、CCDカメラの受像信号を２値化処理等のノイズ除去
手段によってノイズ成分を除去を行う（Ｓ１）。 次い
で、耐摩耗材27の摩耗量を定量化するために、特異点抽
出手段によって、基準面40と電車線本体26の境界及びエ
ッジ部、変曲点等から特異点を決定することにより、特
異点のカメラ座標を求めて、電車線20の接触面28の凹凸
に応じた、より鮮明な線画像を得て、耐摩耗材27の表面
位置を定量的に算出する（Ｓ２）。

【００１８】次いで、座標補正手段によって、撮影した
画像データに基づいて、基準面40から非摩耗領域に含ま
れる所定非摩耗面までの第１長さ及び基準面40から不特
定多数の特異点までの第２長さを算出する。次いで、こ
の算出した第２長さに対して、第１長さに相当する実際
の長さの算出した第１長さに対する比を乗じることによ
り、算出した第２長さを較正する（Ｓ３）。この較正処
理について、図５を参照しながら、より詳細に説明す
る。図５(ａ)は、軌道が直線状であるときの耐摩耗材27
の線画像であり、図５(ｂ)及び(ｃ)は、軌道が左右に蛇
行するときの耐摩耗材27の線画像であり、特に図５(ｂ)
は、蛇行によりＣＣＤカメラと電車線20との距離が大き
くなった場合、図５(ｃ)は、逆に蛇行によりＣＣＤカメ
ラと電車線20との距離が小さくなった場合を示す。図５
(ｂ)及び(ｃ)の場合、実際の距離と測定距離との間にず
れが生じるため、そのための補正が必要となる。より具
体的には、図５(ｂ)の場合、基準面40間の間隔Ｖ１（前
記第１長さに相当）は、図５(ａ)における基準面40間の
間隔Ｖ0（このＶ0は、実際の間隔に等しい）より小さく
なっているため、その比Ｖ０／Ｖ１を基準面40から不特
定多数の特異点（図６において、50aないし50h）までの
間隔ｈ１（前記第2長さに相当）に乗じることにより、
計測値ｈ１をＨ１＝Ｖ０／Ｖ１×ｈ１として較正し、摩
耗量ΔＨ１＝Ｈ０−Ｈ１として算出することができる。
一方、図５(ｃ)の場合、基準面40間の間隔Ｖ２は、図５
(ａ)における基準面40間の間隔Ｖ0（このＶ0は、実際の
間隔に等しい）より大きくなっているため、その比Ｖ０
／Ｖ２を基準面40から不特定多数の特異点までの間隔ｈ
２に乗じることにより、同様に計測値ｈ２をＨ２＝Ｖ０
／Ｖ２×ｈ２として較正し、摩耗量ΔＨ２＝Ｈ０−Ｈ２
として算出することができる。このようにして、軌道の
蛇行に係わらず、基準面40から摩耗面28までの間隔を正
確に計測することにより、摩耗量を的確に把握すること
が可能となる。

【００１９】図６は、本実施形態の摩耗計測装置による
摩耗計測結果の例を示す。この結果例に基づいて、図４
に示す摩耗計測結果（Ｓ４）及び判定（Ｓ５）を説明す
る。図６(ａ)ないし図６(ｃ)はそれぞれ、接触面28が一
様に摩耗した正常な摩耗状態、接触面28が偏摩耗してい
る状態及び接触面28が局所的に摩耗している局所摩耗状
態を示す。いずれの摩耗状態であるかに応じて、取るべ
き処置が異なる。正常な摩耗状態である場合には、摩耗
量ΔＨ１＝Ｈ０−Ｈ１で評価し、ΔＨ１が所定値以上に
なっていれば、耐摩耗材27または電車線20を交換すれば
よく、摩耗量ΔＨ１が所定値未満であれば、過去の計測
結果と今回のそれを比較することにより、いつ交換が必
要になるかを予測してもよい。図６(ｂ)に示すような偏
摩耗状態である場合（Ｈ２＞Ｈ１）には、電車線20の取
り付け状態或いは集電装置との調整状態を調査して、不
具合があるときには改善し、さらに摩耗量ΔＨ１＝Ｈ０
−Ｈ１で評価し、ΔＨ１が所定値以上になっていれば、
耐摩耗材27または電車線20を交換すればよい。図６(ｃ)
に示すような局所摩耗状態である場合には、異物のかみ
込み或いは放電等の有無を調査して、不具合があるとき
は改善し、さらに摩耗量ΔＨ１＝Ｈ０−Ｈ１で評価し、
ΔＨ１が所定値以上になっていれば、耐摩耗材27または
電車線20を交換すればよい。

【００２０】このようにして、軌道の始点から軌道に沿
って軌道の終点まで計測車両を移動させながら、摩耗計
測を行うことにより、軌道に沿って延びる電車線20の全
線に亘って軌道の蛇行に係わらず、連続的且つ正確に電
車線20の摩耗量を把握することが可能となる。以上、本
発明の実施形態を詳細に説明したが、請求の範囲に記載
された本発明の範囲内で種々の変更、修正が可能であ
る。たとえば、軌道が直線状の場面では、結果的に較正
が不要である場合があり、本発明は、このような場面も
含むものである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の摩耗計測
装置及び計測方法によれば、電車線の全線に亘って、信
頼性を損なうことなく自動的且つ効率的に耐摩耗材の摩
耗量を計測することができる。本発明の摩耗計測装置及
び計測方法によれば、車両の軌道の蛇行に係わらず、電
車線の全線に亘って耐摩耗材の摩耗量を連続的且つ正確
に計測することができる。本発明の摩耗計測装置及び計
測方法によれば、耐摩耗材の摩耗面全体について摩耗変
化或いは摩耗傾向を予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電車線の部分概略図である。

【図２】図１のA−A断面図である。

【図３】本発明の実施形態に係わる摩耗計測装置の概略
構成を示す図である。

【図４】本発明の実施形態に係わる摩耗計測方法の計測
フローを示すフローチャートである。

【図５】本発明の実施形態に係わる摩耗計測方法の座標
補正を説明するための図である。

【図６】本発明の実施形態に係わる摩耗計測装置による
撮像例を示す図である。

【図７】従来からの新交通システムにおける電気駆動車
両の概略正面図である。

【図８】図７の軌道側壁まわりの拡大図である。

【図９】従来の摩耗計測方法を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 摩耗計測装置 ２０ 電車線 ２６ 電車線本体 ２７ 耐摩耗材 ２８ 接触面 ４０ 基準面 ４２ レーザスリット光源 ４４ CCDカメラ ４５ 画像処理手段 ４６ データベース ５０ 特異点

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気駆動の車両の走向する軌道に沿って
   車両の少なくとも一方の側に設けられる電車線のうち、
   走向中の該車両に対して接触式に電力を供給するための
   接触面の摩耗量を計測するための方法において、 該電車線の非摩耗領域に該接触面と同じ側に向いた基準
   面を設ける段階と、 該接触面に対して、該車両の側から斜めに、少なくとも
   該接触面及び該基準面に向かってレーザを照射する段階
   と、 反射したレーザを用いて、該接触面及び該基準面につい
   て、前記電車線の延び方向に対して交差する断面の画像
   を撮影する段階と、 撮影した画像データに基づいて、前記基準面から前記非
   摩耗領域に含まれる所定非摩耗面までの第１長さ及び前
   記基準面から前記接触面までの第２長さを算出する段階
   と、を有することを特徴とする摩耗計測方法。
2. 【請求項２】 前記算出した第２長さに対して、前記第
   １長さに相当する実際の長さの該算出した第１長さに対
   する比を乗じることにより、前記算出した第２長さを較
   正する段階をさらに有する請求項１に記載の摩耗計測方
   法。
3. 【請求項３】 前記照射段階及び前記撮影段階は、軌道
   に沿って移動しながら行う請求項１または請求項２に記
   載の摩耗計測方法。
4. 【請求項４】 さらに、前記第２較正長さを記憶させる
   段階を有し、 過去及び現在の前記第２較正長さを比較して、摩耗量の
   時間的な変化を算出することにより、将来の摩耗量を予
   測する、請求項１に記載の摩耗計測方法。
5. 【請求項５】電気駆動の車両の走向する軌道に沿って車
   両の少なくとも一方の側に設けられる電車線のうち、走
   向中の該車両に対して接触式に電力を供給するための接
   触面の摩耗量を計測するための装置において、 この該接触面に対して、該車両の側から斜めに、少なく
   とも該接触面及び前記電車線において該接触面と同じ側
   に向いた基準面に向かってレーザを照射するためのレー
   ザ照射手段と、 反射したレーザを用いて、該接触面及び前記電車線につ
   いて、前記電車線の延び方向に対して交差する断面の画
   像を撮影するための撮影手段と、 撮影した画像データに基づいて、前記基準面から前記非
   摩耗領域に含まれる所定非摩耗面までの第１長さ及び前
   記基準面から前記接触面までの第２長さを算出するため
   の算出手段と、 を有することを特徴とする摩耗計測装置。
6. 【請求項６】前記算出した第２長さに対して、前記第１
   長さに相当する実際の長さの該算出した第１長さに対す
   る比を乗じることにより、前記算出した第２長さを較正
   するための較正手段をさらに有する、請求項５に記載の
   摩耗計測装置。
7. 【請求項７】さらに、前記第２較正長さを記憶させる記
   憶手段を有し、 過去及び現在の前記第２較正長さを比較して、摩耗量の
   時間的な変化を算出することにより、将来の摩耗量を予
   測する、請求項６に記載の摩耗計測装置。