JP2014194367A - トロリ線高さ測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定用パンタグラフ以外の通常の営業車両のパンタグラフでトロリ線の高さを測定できるようにする方法及び装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載したパンタグラフ３の一部のターゲット７をカメラによって測定する。カメラで得られた画像からトロリ線１の高さデータを算出する。このようにパンタグラフ３の一部のターゲット７をカメラによって非接触で測定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の電源供給源であるトロリ線の高さを非接触で測定するトロリ線高さ測定方法及び装置に関する。

鉄道の安定輸送において、車両に電源を供給するトロリ線の高さ管理が必要である。トロリ線とパンタグラフとの接触によって、車両へ電源を供給している。トロリ線の高さは、周辺の構造物に応じて変化し、またトロリ線の摩耗を低減するために、ジグザグに張られている。従来は、車両の屋根上に測定用のパンタグラフを設け、そのアーム機構の基部に回転型の可変抵抗器を設け、それによって測定していた。このようなものとして、特許文献１に記載のトロリ線の動的偏位量補正方法が知られている。また、車両の屋根上にカメラを設け、パンタグラフ全体を映し、パンタグラフの中心位置を測定するようにしたパンタグラフ検出装置が、特許文献２に記載されている。

特開平９−１６３５０２号公報 特開２００５−１２１４０６号公報

特許文献１に記載のものは、測定用のパンタグラフを車両に搭載する必要があり、そのために車両を改造しなければならず、パンタグラフの回転基部へ可変抵抗器等の検出部材を取り付けなければならず、その改良に多大の労力が必要であった。特許文献２に記載のものは、パンタグラフ全体を包括する領域を写し込ませてパターンマッチング処理を行っている。従って、被対象物であるパンタグラフが大きいので、パンタグラフ全体を包括するためには、十分なカメラ配置の距離が必要である。さらに、カメラを車両屋根上に斜めに取り付けているため、外乱光の影響を受ける可能性があった。

本発明は、上述の点に鑑みなされたものであって、測定用パンタグラフ以外の通常の営業車両のパンタグラフでトロリ線の高さを測定することができるトロリ線高さ測定方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトロリ線高さ測定方法の第１の特徴は、パンタグラフの一部に設けられたターゲットを車両の屋根上に搭載された撮像手段によって撮像し、撮像された画像の中から前記ターゲットに対応した画像をサーチし、サーチされた前記ターゲットに対応した画像の位置情報に基づいてトロリ線の高さデータを算出することにある。これは、パンタグラフの一部に設けられたターゲットを撮像手段によって非接触で測定し、それに基づいてトロリ線の高さデータを算出するようにしたものである。これによって、簡便な方法で正確にトロリ線の高を測定することができる。

本発明に係るトロリ線高さ測定方法の第２の特徴は、前記ターゲットの色及び形状をパターンとして、前記撮像された画像の中から前記ターゲットをサーチし、追随することによって前記トロリ線の高さを測定することにある。これは、撮像手段によって撮像された画像の中からターゲットの色及び形状に基づいて判定するようにしたものである。これによって、トロリ線の高さを正確に測定することができる。

本発明に係るトロリ線高さ測定装置の第１の特徴は、パンタグラフの一部に設けられたターゲットと、前記ターゲットを撮像するために車両の屋根上に搭載された撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像の中から前記ターゲットに対応した画像をサーチし、サーチされた前記ターゲットに対応した画像の位置情報に基づいてトロリ線の高さデータを算出する制御手段とを備えたことにある。これは、前記トロリ線高さ測定方法の第１の特徴に対応したトロリ線高さ測定装置の発明である。

本発明に係るトロリ線高さ測定装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のトロリ線高さ測定装置において、前記ターゲットの色及び形状をパターンとして、前記撮像された画像の中から前記ターゲットをサーチし、追随することによって前記トロリ線の高さを測定することにある。これは、前記トロリ線高さ測定方法の第２の特徴に対応したトロリ線高さ測定装置の発明である。

本発明によれば、専用の測定用パンタグラフを用いることなく通常の営業車両のパンタグラフでトロリ線の高さを測定することができるという効果がある。

トロリ線高さ測定装置を搭載した車両を側面から見た概略図である。 ターゲットを備えたパンタグラフとその撮像領域の概略を示す図である。 図１のトロリ線高さ測定装置の全体構成の概略を示すブロック図である。 制御装置の実行する処理の一例を示すフローチャート図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態に係るトロリ線高さ測定装置を説明する。図１は、トロリ線高さ測定装置を搭載した車両を側面から見た概略図である。車両４は、平行する２本のレール１０上を走行する。また、車両４は、トロリ線１とパンタグラフ３の接触によって電源の供給を受ける。車両４の屋根上には、カメラ２及びパンタグラフ３が搭載されている。また、車両４の室内には、トロリ線高さ測定装置の制御装置５が配置されている。トロリ線１は、周囲の構造物に応じて高さが変化するため、カメラ２は、パンタグラフ３の稼動範囲を包括する三角形状の有効視野領域６を有する。カメラ２で得られた画像は、車両４の室内に搭載された制御装置５へ転送される。転送された画像は、制御装置５内で補正処理された後、測定結果として出力される。なお、この実施の形態では、カメラ２が、横長１６：９のアスペクト比のハイビジョンカメラで構成され、これを右又は左回りに９０度回転させて屋根上に設置することによって、カメラ２からアスペクト比が９：１６の縦長の画像を取得するようにしている。カメラ２から取得された縦長の画像は、制御装置５に転送される。

図２は、ターゲットを備えたパンタグラフとその撮像領域の概略を示す図である。図２に示すように、トロリ線１は、パンタグラフ３の摺り板８と接触して、電源を供給する。摺り板８の下部近傍に、パンタグラフ３の摺り板８の長手方向に沿って長尺の長方形状のターゲット７が取り付けられている。ターゲット７は、点線長方形で示す取付有効範囲１１内であれば、どこに配置しても良い。また、ターゲット７の形状は、長方形に限らず、円形、三角形等、さらにこれを種々組み合わせもの又は分割したものでもよい。ターゲット７は、着色してあり、太陽光の下でも周囲から容易に識別することができるようになっている。例えば、赤、黄、橙、これらの蛍光色などに着色することが好ましい。また、着色は一色だけでなく模様等のパターン状に着色してもよい。ターゲット７の寸法は、取付有効範囲１１内に納まり、かつカメラ２の分解能（画素）で捉えられる大きさであればよく、特に寸法に指定は無い。トロリ線１が上下に動作する範囲で有効視野領域６の（Ｘ、Ｙ）を決める。なお、ターゲット７の横方向（Ｘ方向）の寸法を図２に示すように有効視野領域６の横方向（Ｘ方向）の幅よりも大きくすることによって、後述するパターンサーチ処理を簡単化することができる。

図３は、図１のトロリ線高さ測定装置の全体構成の概略を示すブロック図である。カメラ２は、カラーカメラで構成され、ターゲット７を撮影する。制御装置５は、ターゲット７の位置とトロリ線１の摺動面（トロリ線１と摺り板８が接触する面）までの距離をオフセット値として設ける。制御装置５は、ターゲット７の重心点を輪郭画像から求めた後、有効視野領域６における座標位置を算出する。その際、外乱光などのノイズの影響でターゲット７の画像に欠け、ピントボケが発生した場合には、制御装置５は、その判定基準を変更する処理を実行する。制御装置５は、有効視野領域６における座標位置に基づいて、レール１０の踏面からトロリ線１までの高さを補正処理し、それを最終結果として出力する。

図４は、制御装置の実行する処理の一例を示すフローチャート図である。ステップＳ１では、あらかじめカメラ２の有効視野領域６に基準値を設け、ターゲット７の映像をカメラ２で撮像する。ステップＳ２では、撮像した画像からターゲット７をサーチするエリアサーチ処理を実行する。ステップＳ３では、事前に登録されている色判定及び形状判定に基づいてターゲット７をサーチするパターンサーチ処理を実行する。このとき、ターゲット７の横方向（Ｘ方向）の寸法が図２に示すように有効視野領域６の横方向（Ｘ方向）の幅よりも十分に大きい場合は、色判定によって抽出された画像が有効視野領域６の幅と同等であり、有効視野領域６を上下に寸断するような形状ものであれば、その抽出された画像はターゲット７の画像であると容易にサーチすることができる。ステップＳ４では、前のパターンサーチ処理の結果、ターゲット７をサーチできたか否かの判定を行い、サーチできなかった（ｎｏ）場合はステップＳ５に進み、サーチできた（ｙｅｓ）場合はステップＳ７に進む。

ステップＳ５では、色ぼかし処理済か否かの判定を行い、色ぼかし処理済（ｙｅｓ）の場合はリターンし、色ぼかし処理が未だ（ｎｏ）の場合はステップＳ６に進む。ステップＳ６では、色ぼかし処理が未だなので、色ぼかし処理を実行し、ステップＳ３にリターンする。太陽光等の影響でターゲット７が見つけられないときに、色ぼかし処理を実行することで、ターゲット７の未検出をなくすことができる。ここでの色ぼかし処理とは、ターゲット７の色が例えば赤色の場合には、赤色の波長範囲を６１０〜７５０［ｎｍ］とした場合その範囲を前後に拡張し、例えば、６００〜７６０［ｎｍ］に変更することである。ステップＳ７では、色判定及び形状判定によってサーチされたターゲット７の位置を算出し、それに基づいてトロリ線の高さデータを取得し、リターンする。なお、図示していないが、別途設けられた軌道検測装置によって検出されたレール踏面からトロリ線までの高さをトロリ線高さとする。

上述の実施の形態では、色ぼかし処理を１回行う場合について説明したが、１回の色ぼかし処理にてターゲット７をサーチすることができなかった場合には、段階的に色ぼかし処理を実行するようにしてもよい。また、この色ぼかし処理にてターゲット７を検出することができなかった場合には、前回検出したターゲット７の位置を参考にその付近の色情報の中から最も多い色情報をターゲット７の色情報としてサーチを行うようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、有効視野領域６を縦方向（Ｙ方向）にパンタグラフ３の縦方向の状態を認識可能に撮像しているが、ターゲット７の上下する範囲がある程度分かっている場合には、その上下する範囲と有効視野領域６の縦方向長さを等しくして、ターゲット７の上下動する位置を高精度に検出できるようにしてもよい。このように、ターゲット７の形状に応じてカメラ２の視野を狭くし、また外乱光の影響を低減するように設置することにより、簡便かつ正確な検測を行うことができる。

１…トロリ線
１０…レール
１１…取付有効範囲
２…カメラ
３…パンタグラフ
４…車両
５…制御装置
６…有効視野領域
７…ターゲット
８…摺り板

Claims (4)

1. パンタグラフの一部に設けられたターゲットを車両の屋根上に搭載された撮像手段によって撮像し、
   撮像された画像の中から前記ターゲットに対応した画像をサーチし、
   サーチされた前記ターゲットに対応した画像の位置情報に基づいてトロリ線の高さデータを算出することを特徴とするトロリ線高さ測定方法。
2. 請求項１に記載のトロリ線高さ測定方法において、前記ターゲットの色及び形状をパターンとして、前記撮像された画像の中から前記ターゲットをサーチし、追随することによって前記トロリ線の高さを測定することを特徴とするトロリ線高さ測定方法。
3. パンタグラフの一部に設けられたターゲットと、
   前記ターゲットを撮像するために車両の屋根上に搭載された撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された画像の中から前記ターゲットに対応した画像をサーチし、サーチされた前記ターゲットに対応した画像の位置情報に基づいてトロリ線の高さデータを算出する制御手段と
   を備えたことを特徴とするトロリ線高さ測定装置。
4. 請求項３に記載のトロリ線高さ測定装置において、前記ターゲットの色及び形状をパターンとして、前記撮像された画像の中から前記ターゲットをサーチし、追随することによって前記トロリ線の高さを測定することを特徴とするトロリ線高さ測定装置。

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