JP2019015508A

JP2019015508A - 架線測定装置および架線測定方法

Info

Publication number: JP2019015508A
Application number: JP2017130320A
Authority: JP
Inventors: 英雄根岸; Hideo Negishi
Original assignee: Total Electric Management Service Co Ltd
Current assignee: Total Electric Management Service Co Ltd
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2019-01-31

Abstract

【課題】実際の測定からデータの保存までの時間や手間を減らすことができ、また、誤記や誤入力の発生を防止する架線測定装置を提供する。【解決手段】線路を構成するレール３０上を走行する台車２０に取り付けられ、レールの頭面３０ａに対して垂直方向上向きで、レールの延伸方向と垂直に扇を開く形の扇状に、レーザ光２０１を照射するレーザ装置２と、レーザ光が所定の高さの架線４１で反射した反射光２０２が撮像画像内の所定の基準位置で撮像されるように台車のレーザ装置から離れた位置に取り付けられた撮像部３と、台車の移動距離を測定する移動距離測定部と、記憶部と、撮像部が撮像した撮像画像内でレーザ光の反射光が撮像された位置の基準位置からの偏差に基づき反射光が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、移動距離測定部が測定した移動距離に対応づけて、算出した高さと水平偏位を記憶部に記憶する演算処理部とを備える架線測定装置である。【選択図】図３

Description

本発明は、架線測定装置および架線測定方法に関する。

トロリ線の高さと偏位（水平偏位）はパンタグラフが安定的に集電できるように一定の規定値内に設備されていなければならない。その検査は、本線については電気検測車で実施されるが、側線や車両センター構内等については手測定である。手測定には、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている架線測定器が使用される。架線測定器を用いた測定では、現場で測定者が、測定値を読み取り、読み取った測定値を手書きでメモする。そして、測定者は、事務所に戻ってから、表計算ソフトウェア等の所定のフォーマットのファイルに測定値を入力している。

実用新案登録第３２０００８５号公報実用新案登録第３２０００８６号公報

上述したように、手測定では、実際の測定からデータの保存までの時間や手間がかかるという課題がある。また、手測定では、誤記や誤入力が発生するおそれがあるという課題がある。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、上記の課題を解決することができる架線測定装置および架線測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、線路を構成するレール上を走行する台車に取り付けられ、前記レールの頭面に対して垂直方向上向きで、前記レールの延伸方向と垂直に扇を開く形の扇状に、レーザ光を照射するレーザ装置と、前記レーザ光が所定の高さの架線で反射した反射光が撮像画像内の所定の基準位置で撮像されるように前記台車の前記レーザ装置から離れた位置に取り付けられた撮像部と、前記台車の移動距離を測定する移動距離測定部と、記憶部と、前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて、算出した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する演算処理部とを備える架線測定装置である。

また、本発明の一態様は、上記架線測定装置であって、所定の操作を入力する入力部をさらに備え、前記演算処理部が、前記入力部に前記所定の操作が入力されたときに、前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の前記高さと前記水平偏位を算出し、その入力操作に対応するものである旨を示して算出した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する。

また、本発明の一態様は、上記架線測定装置であって、前記台車と前記レールの相対距離を測定する相対距離測定部をさらに備え、前記演算処理部が、前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、算出した前記高さと前記水平偏位を前記相対距離測定部が測定した前記相対距離に基づき補正して、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて、補正した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する。

また、本発明の一態様は、上記架線測定装置であって、前記演算処理部が、前記撮像画像内で複数の箇所で前記反射光が撮像されている場合、異なる撮像画像に基づき算出された前記高さと前記水平偏位を基準として、前記複数の箇所のいずれかを選択する。

また、本発明の一態様は、線路を構成するレール上を走行する台車に取り付けられ、前記レールの頭面に対して垂直方向上向きで、前記レールの延伸方向と垂直に扇を開く形の扇状に、レーザ光を照射するレーザ装置と、前記レーザ光が所定の高さの架線で反射した反射光が撮像画像内の所定の基準位置で撮像されるように前記台車の前記レーザ装置から離れた位置に取り付けられた撮像部と、前記台車の移動距離を測定する移動距離測定部と、記憶部と、前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて、算出した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する演算処理部とを備える架線測定装置を用いて、前記台車を移動させながら、前記演算処理部によって、前記撮像部が撮像した撮像画像に基づき前記架線の高さと水平偏位を算出し、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて前記記憶部に記憶する架線測定方法である。

本発明によれば、実際の測定からデータの保存までの時間や手間を減らすことができ、また、誤記や誤入力の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る架線測定装置の構成例を示すブロック図である。図１に示す架線測定装置１０の構成例を示す斜視図である。図１に示す架線測定装置１０の構成例を模式的に示す側面図である。図１に示す架線測定装置１０の構成例を模式的に示す正面図である。図１に示す撮像部３の撮像画像の一例を示す模式図である。図１に示す架線測定装置１０の構成例を模式的に示す正面図である。図１に示す架線測定装置１０の動作例を示すフローチャートである。架線設備の一例を模式的に示す平面図である。図１に示す演算処理部７の動作例を説明するための模式図である。図１に示す演算処理部７の動作例を説明するための模式図である。図１に示す架線測定装置１０による測定結果の一例を示す図である。図１に示す架線測定装置１０による測定結果の一例を示す図である。架線の構成例を示す側面図である。図４に示す車輪２１とレール３０の位置関係を模式的に示す正面図である。図４に示す台車２０とレール３０とトロリ線４１の位置関係を模式的に示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る架線測定装置１０の構成例を示すブロック図である。図２は、図１に示す架線測定装置１０の構成例を示す斜視図である。図３は、図１に示す架線測定装置１０の構成例を模式的に示す側面図である。図４は、図１に示す架線測定装置１０の構成例を模式的に示す正面図である。

図１に示す架線測定装置１０は、制御部１と、レーザ装置２と、撮像部３と、移動距離測定部４と、相対距離測定部５と、入力部６を備える。制御部１は、演算処理部７と、記憶部８を備える。本実施形態の架線測定装置１０は、図２に示すように、鉄道線路を構成するレール３０上（レール上）を走行する台車２０に取り付けられている。台車２０は、鉄道用語ではトロと呼ばれ、鉄道線路のレール３０上（軌道上）を、手押しにて、または軌道モータカーに連結する等して、器材を運搬するために使用される４輪車である。台車２０は、レール３０上を走行するため、４個の車輪２１を備えている。

なお、本実施形態の架線測定装置１０は、電車線路における架線の高さと水平偏位（レール３０の延伸方向と垂直な方向の偏位）を測定するために用いられる。電車線路とは、列車に電気を供給する設備である。電車線路は、電柱・ビーム・やぐら（鋼材）と呼ばれる支持物と、支持物に吊された架線とから構成されている。架線は、主に電流を流す「き電線」、列車のパンタグラフと直接接触して電気を供給する「トロリ線」、トロリ線を水平に保つための「ちょう架線」等から構成されている。本実施形態の架線測定装置１０は、架線の構成要素である「き電線」、「トロリ線」、「ちょう架線」等の高さと水平偏位を測定する際に使用することができる。ただし、以下では、架線の一例として主に「トロリ線」を測定対象とする場合について説明する。ここで、図１３を参照して、トロリ線の構成例について説明する。図１３は、トロリ線の構成例を示す側面図である。なお、図１３において図２〜図４に示すものと同一の構成には同一の符号を用いている。

図１３に示すように、架線４０を構成するちょう架線４３は、支持物４２に支持点Ｐで支持されている。また、架線４０を構成するトロリ線４１は、ちょう架線４３に複数のハンガ４４を介して吊されている。なお、架線４０は、高電圧の電気を支持物４２と絶縁するため、図示していない「がいし」によって支持物４２に吊るされている。また、支持点Ｐと隣接する支持点Ｐの間隔Ｌは、径間長と呼ばれる。トロリ線４１の高さと水平偏位の測定は、少なくとも各支持点Ｐと径間長Ｌの半分にあたる位置で行われる。

図１に示すレーザ装置２は、図２〜図４に示すように、レール３０上を走行する台車２０に治具２２を介して取り付けられている。レーザ装置２は、例えば、レーザ光源とレンズの組み合わせによって扇形に発散する平面波のレーザ光２０１を出力したり、レーザ光源を光学的に走査して扇状にレーザ光２０１を出力したりする。図３に示すように、側面からみた場合、レーザ装置２が照射するレーザ光２０１は、レール３０の頭面３０ａに対して垂直方向上向きで線状に照射される。一方、図４に示すように、正面からみた場合、レーザ装置２が照射するレーザ光２０１は、レール３０の延伸方向と垂直に扇を開く形の扇状に、レーザ光２０１を照射する。レーザ装置２は、例えば、制御部１から指示されたタイミングでレーザ光２０１を照射する。

図１に示す撮像部３は、例えば、光学系と固体撮像素子と固体撮像素子の駆動回路等を備え、画像（動画像または静止画像）を撮像し、撮像した画像を表す画像データを制御部１へ出力する。撮像部３は、連続的に画像を撮像し、撮像した画像を表す画像データを連続的に出力してもよいし、制御部１から指示されたタイミングで画像を撮像して画像データを出力してもよい。図２および図３に示すように、レーザ装置２が、台車２０の走行方向に対して一方の端部近傍にレーザ光２０１をレール３０に対して直角に照射するように据え付けられているのに対して、撮像部３は、台車２０の走行方向に対して他方の端部近傍（レーザ装置２から離れた位置）に撮像方向を傾斜させて据付けられている。

本実施形態において、撮像部３は、図３に示すように、レーザ光２０１が所定の高さのトロリ線４１で反射した反射光２０２が撮像画像内の所定の基準位置（基準となる画素位置）で撮像されるように、台車２０のレーザ装置２から離れた位置に傾斜させて取り付けられている。例えば、図３に示す例では、撮像部３が、その撮像方向の上下中心線が高さ５ｍの位置でレーザ光２０１と交差するように角度をつけて据付けられている。このように撮像部３を据付けることにより、撮像画像の基準位置からのＹ方向の偏差に基づいて、トロリ線４１の高さを算出することができる。Ｙ方向は、撮像部３の撮像面を平面の基準とする撮像面の上下方向に対応する。例えば、トロリ線４１にレーザ光２０１が当たる箇所が、トロリ線４１が５ｍよりも高い位置（５ｍ＋α）にあれば撮像画像の画面中心よりも上に、５ｍよりも低い位置（５ｍ−α）にあれば画面中心よりも下に反射光２０２が写ることになる。

また、レーザ装置２と撮像部３は、例えば、図４の正面図に示すように、台車２０上の軌間中央の位置に直線状に並べて据付けられている。その際、撮像部３の撮像方向の中心線と、レーザ装置２の照射方向の中心線はレール３０の頭面３０ａを結ぶ直線に対して直角になるように設定する。この場合、撮像部３の視野範囲と、レーザ光２０１は図示すように扇形に広がる。例えば、撮像部３の視野範囲を高さ５ｍで左右３５０ｍｍとした場合、トロリ線４１の水平偏位が３５０ｍｍ以内（軌間中央を水平偏位ゼロとして、左右それぞれ３５０ｍｍ以内）であればレーザ光２０１が当たる箇所が視野範囲に入り、位置を測定することができる。また、トロリ線４１の水平偏位がゼロの場合、反射光２０２は、視野の中心で撮像される。

図５は、図１に示す撮像部３の撮像画像の一例を示す模式図である。図５は、撮像部３の撮像画像の一部に対応する撮像画像６０を画素６１毎に示す。すなわち、図５で破線で囲んだ１セルが撮像画像の１画素を表す。また、画素６４は、トロリ線４１の高さが規定の５ｍで、水平偏位がゼロ（０ｍｍ）の場合に、レーザ光２０１の反射光２０２が撮像される基準位置に対応する画素である。撮像画像６０の中で縦方向（Ｙ方向）に並んだ画素群６２が、トロリ線４１の画像に対応し、それらの中の画素６３がレーザ光２０１の反射光２０２の画像に対応する。図５に示すＸ方向は図４に示すＸ方向に対応し、図５に示すＹ方向は図３に示すＹ方向（撮像面の上下方向）に対応する。図５に示す例では、撮像画像６０内でレーザ光２０１の反射光２０２が撮像された画素６３の位置の、画素６４の位置である基準位置からの偏差Ｘ１およびＹ１に基づき、反射光２０２がトロリ線４１で反射した位置の高さと水平偏位を算出することができる。ここで、偏差Ｘ１の画素数が水平偏位に対応する。また、偏差Ｙ１の画素数が高さ（基準とする高さからの高さの差）に対応する。例えば、撮像部３から５ｍ離れた位置での１画素が対応する縦横の長さを計算しておけば、基準位置（画素６４）からレーザ光２０１とトロリ線４１の交差箇所（画素６３）までの画素数を数えることにより、トロリ線４１の高さと水平偏位が計算できる。図５の例では、Ｙ１が正（上向きを正とした場合）でＸ１が負（右向きを正とした場合）なので、トロリ線４１は、５ｍよりも高く、左に偏位している。

なお、図５に示す例では、トロリ線４１の幅が１画素に対応しているが、トロリ線４１および反射光２０２に対応する画素が複数であってもよい。その場合、複数画素の輝度値や複数画素の形状に応じて画素位置を算出することができる。

一方、図１に示す移動距離測定部４は、台車２０の移動距離（走行距離）を測定し、測定結果を示す信号を制御部１へ出力する。例えば図２に示すように、移動距離測定部４は、台車２０上のレール３０の近傍に取り付けられている。図２に示す例で、移動距離測定部４は、レール３０に接して回転する車輪４０１、車輪４０１の回転角を検知する図示していないセンサ等を有するロータリエンコーダとして構成されている。移動距離測定部４は、例えば、台車２０が一定距離移動する（すなわち車輪４０１が一定角度の回転する）度にパルス信号を出力するとともに、移動方向（すなわち車輪４０１の回転方向）を示す信号を出力する。

また、図１に示す相対距離測定部５は、台車２０とレール３０の相対距離を測定し、測定結果を示す信号を制御部１へ出力する。相対距離測定部５は、例えば、台車２０の所定の位置に設置された３Ｄ（３次元）スキャナを用いて構成することができる。相対距離測定部５は、制御部１の指示に応じて相対距離を測定し、測定結果を制御部１へ出力する。相対距離測定部５は、台車２０とレール３０間のＺ方向（レール３０の垂直方向）の距離とＸ方向（レール３０の頭面３０ａに対する水平方向）の距離を測定する。相対距離測定部５の測定結果に基づき、頭面３０ａに対する台車２０の垂直および水平方向の偏位を知ることができ、また、台車２０の前後左右の傾きなどの動揺を算出することができる。台車２０の車輪２１は走行方向と垂直に、テーパーとレール３０に対する遊びを有している。図１４は、車輪２１とレール３０の位置関係を模式的に示す正面図（断面図）である。図１４（ａ）は車輪２１とレール３０が一定の遊びを有する場合の位置関係を模式的に示し、図１４（ｂ）は車輪２１とレール３０間の遊びが０ｍｍである場合の位置関係を模式的に示す。図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように台車２０とレール３０間の位置関係はテーパーと遊びを要因として変動する。また、図１５に示すように、台車２０とトロリ線４１との位置関係は、テーパーによる変動と遊びによる変動を誤差要因として変動する。図１５は、図４に示す台車２０とレール３０とトロリ線４１の位置関係を模式的に示す正面図（断面図）である。図１５に示すように、遊びによる変動は主にＸ方向の変動を発生し、テーパーによる変動は台車２０のロール方向の変化として現れるためＸ方向とＺ方向の変動を発生する。このため、例えば台車２０が左右にずれた場合、撮像部３の撮像画像に基づいて算出されたトロリ線４１の高さと水平偏位の両方に誤差が生じることになる。相対距離測定部５が測定したデータを用いれば台車２０の動揺を算出することができるので、相対距離測定部５が測定したデータは、撮像画像に基づくトロリ線４１の高さや水平偏位の算出結果を補正するための情報として用いることができる。例えば図６に示すように、相対距離測定部５がレーザ光を用いて距離を測定する場合、受光素子２ｒの軌間中心から距離ＸＤと、測定されたＸ方向およびＺ方向の距離とに基づき、測定したトロリ線４１の高さや水平偏位を幾何学的に補正することができる。

なお、台車２０の動揺により測定値に発生する誤差を小さくするため、架線測定装置１０が備えるレーザ装置２、撮像部３、移動距離測定部４、相対距離測定部５等の各部は、可能な限り台車２０の荷台近く（レール３０に近づけて）に設置することが望ましい。

また、図１に示す入力部６は、架線測定装置１０に対して、測定者が所定の操作を入力するために用いられる。本実施形態で、入力部６は、図２に示すようにスイッチ６０１を有して構成されている。本実施形態では、レーザ装置２から例えば間欠的にレーザ光２０１を照射させながら、操作者が、図１３に示す支持点Ｐを構成する構造物（例えば最初の電柱位置）にレーザ光２０１が当たるように台車２０を移動させ、そこでスイッチ６０１を押下する。スイッチ６０１が押下されると、制御部１は、当該位置を支持点Ｐの位置として設定する。この構成によれば、操作者は、レーザ光２０１を目印とすることで、簡易な構成で支持点Ｐの位置を容易に正確に設定することができる。なお、入力部６に例えば複数のスイッチを設け、それらの１つを支持点Ｐの設定指示用に、他の１つをレーザ光２０１の間欠または連続照射の開始および停止の指示用に用いてもよい。この場合、測定者は、例えば、支持点Ｐの位置を入力するときに、まずレーザ光２０１の照射を開始させ、次にレーザ光２０１を支持点Ｐに合わせて支持点Ｐの位置を入力し、次にレーザ光２０１の照射を停止させることができる。

また、図１に示す制御部１は、例えば、１または複数のノート型のパーソナルコンピュータと、入出力信号のインターフェース回路等を構成する１または複数のマイクロコンピュータ等の複数のコンピュータとの組み合わせ、または、パーソナルコンピュータ単体もしくはマイクロコンピュータ単体で構成することができる。制御部１が有する演算処理部７は、撮像部３が撮像した撮像画像内でレーザ光２０１の反射光２０２が撮像された位置の基準位置からの偏差に基づき反射光２０２が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、移動距離測定部４が測定した移動距離に対応づけて、算出した高さと水平偏位を記憶部８に記憶する。記憶部８は、例えば不揮発性の記憶装置である。

また、演算処理部７は、入力部６に所定の操作が入力されたときに、撮像部３が撮像した撮像画像内でレーザ光２０１の反射光２０２が撮像された位置の基準位置からの偏差に基づき反射光２０２が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、その入力操作に対応するものである旨を示して算出した高さと水平偏位を記憶部８に記憶することができる。

なお、本実施形態の架線測定装置１０の構成は、図１に示すものに限定されない。例えば、相対距離測定部５を省略したり、測定結果や撮像画像を表示する表示部を追加したりしてもよい。

また、演算処理部７は、撮像部３が撮像した撮像画像内でレーザ光２０１の反射光２０２が撮像された位置の基準位置からの偏差に基づき反射光２０２が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、算出した高さと水平偏位を相対距離測定部５が測定した相対距離に基づき補正して、移動距離測定部４が測定した移動距離に対応づけて、補正した高さと水平偏位を記憶部に記憶してもよい。

次に、図７を参照して、図１に示す架線測定装置１０の動作例について説明する。架線測定装置１０は、パーソナルコンピュータに対する所定の操作あるいは所定の操作子に対する操作に応じて、制御部１によって図７に示す処理を開始する。また、図７に示す処理では、移動距離測定部４が所定距離（例えば１０ｃｍ）台車２０が移動したことを検知する度に、演算処理部７の制御下、レーザ光２０１の短時間の照射が行われるとともに、撮像部３による画像の撮像と撮像画像の演算処理部７への取り込み、あるいは撮像部３が連続的に撮像して出力している撮像画像の演算処理部７への取り込みが行われる。また、演算処理部７は、撮像画像の取り込みに続いて、トロリ線４１の高さと水平偏位を算出して記憶部８に記憶する。また、演算処理部７は、次の支持点Ｐの入力操作に備えて、所定時間毎に、レーザ光２０１の短時間の照射を行う。

制御部１は、図７に示す処理が開始されると、演算処理部７によって、レーザ装置２によるレーザ光２０１の間欠照射の開始を指示する（ステップＳ１）。演算処理部７は、以後、所定時間毎に、レーザ装置２に対して短時間のレーザ光２０１の照射を指示する。

次に、演算処理部７は、入力部６に対して支持点Ｐを入力する操作が行われるまで待機する（ステップＳ２で「Ｎｏ」の繰り返し）。演算処理部７は、ステップＳ２で入力部６に対して支持点Ｐを入力する操作が行われると（ステップＳ２で「Ｙｅｓ」になると）、相対距離測定部５に対してレール３０と台車２０の相対距離の測定を指示し、測定が終わると相対距離測定部５から測定結果を取得する（ステップＳ３）。

次に、ステップＳ４で、演算処理部７は、レーザ装置２に対して短時間のレーザ光２０１の照射を指示するとともに、撮像部３が撮像した撮像画像を取り込み、取り込んだ撮像画像に基づき、トロリ線４１（レーザ光２０１の反射位置）の高さと水平偏位を算出する。ステップＳ４で、演算処理部７は、さらに、ステップＳ３で取得した相対距離の測定結果に基づき、算出した高さと水平偏位に含まれる誤差を補正して、最初の支持点Ｐでの測定結果である旨を示して求めた高さと水平偏位を記憶部８に記憶する。

次に、演算処理部７は、次の支持点Ｐを入力する操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ５）。次の支持点Ｐを入力する操作が行われていない場合（ステップＳ５で「Ｎｏ」の場合）、演算処理部７は、台車２０が最後の測定位置（１つ前の測定位置）から所定距離移動したか否かを判定する（ステップＳ６）。所定距離移動していない場合（ステップＳ６で「Ｎｏ」の場合）、演算処理部７は、再び、次の支持点Ｐを入力する操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ５）。

一方、所定距離移動していた場合（ステップＳ６で「Ｙｅｓ」の場合）、演算処理部７は、相対距離測定部５に対してレール３０と台車２０の相対距離の測定を指示し、測定が終わると相対距離測定部５から測定結果を取得する（ステップＳ８）。次に、ステップＳ９で、演算処理部７は、レーザ装置２に対して短時間のレーザ光２０１の照射を指示するとともに、撮像部３が撮像した撮像画像を取り込み、取り込んだ撮像画像に基づき、トロリ線４１（レーザ光２０１の反射位置）の高さと水平偏位を算出する。ステップＳ９で、演算処理部７は、さらに、ステップＳ８で取得した相対距離の測定結果に基づき、算出した高さと水平偏位に含まれる誤差を補正して、最後に指定された支持点Ｐからの移動距離ともに求めた高さと水平偏位を記憶部８に記憶する。次に、演算処理部７は、台車２０が最後の測定位置から所定距離移動したか否かを判定する（ステップＳ６）。以後、次の支持点Ｐを入力する操作が行われるまで（ステップＳ５で「Ｙｅｓ」となるまで）、演算処理部７は、ステップＳ５〜ステップＳ９の処理を繰り返し実行し、所定の移動距離毎に高さと水平偏位を算出し、最後に指定された支持点Ｐからの移動距離に対応づけて記憶部８に記憶する。

他方、次の支持点Ｐを入力する操作が行われた場合（ステップＳ５で「Ｙｅｓ」の場合）、演算処理部７は、相対距離測定部５に対してレール３０と台車２０の相対距離の測定を指示し、測定が終わると相対距離測定部５から測定結果を取得する（ステップＳ１０）。

次に、ステップＳ１１で、演算処理部７は、レーザ装置２に対して短時間のレーザ光２０１の照射を指示するとともに、撮像部３が撮像した撮像画像を取り込み、取り込んだ撮像画像に基づき、トロリ線４１（レーザ光２０１の反射位置）の高さと水平偏位を算出する。ステップＳ１１で、演算処理部７は、さらに、ステップＳ１０で取得した相対距離の測定結果に基づき、算出した高さと水平偏位に含まれる誤差を補正して、次の支持点Ｐでの測定結果である旨を示して、前の支持点Ｐからの距離とともに、求めた高さと水平偏位を記憶部８に記憶する。

次に、演算処理部７は、最後に入力された支持点Ｐとその前に入力された支持点Ｐの距離を径間長Ｌとして径間中央を算出し、径間中央に対応するトロリ線４１の高さと水平偏位の算出結果を、記憶部８から抽出する（ステップＳ１２）。径間中央に対応するトロリ線４１の高さと水平偏位の算出結果は、径間長Ｌの始点である支持点Ｐからの移動距離が、径間中央に最も近い測定点での算出結果としたり、径間中央に最も近い２測定点の算出結果に基づき補間計算を行った結果としたりすることができる。

次に、演算処理部７は、測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。
演算処理部７は、パーソナルコンピュータに対する所定の操作あるいは所定の操作子に対する操作がなされた場合、測定が終了したと判定し、処理を終了する（ステップＳ１３で「Ｙｅｓ」の場合）。一方、演算処理部７は、測定が終了したと判定しなかった場合（ステップＳ１３で「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ６に戻って再度、上述した処理を実行する。

以上のように、本実施形態によれば、架線の高さと水平偏位を自動的に測定し、測定結果を自動的に記憶装置に記憶することができる。したがって、実際の測定からデータの保存までの時間を短縮でき、手間を少なくすることができる。また、本実施形態によれば、誤記や誤入力の発生を防止することができる。

なお、本実施形態の架線測定装置１０は、撮像画像に基づいて架線の高さと水平偏位を算出する際に、次の処理を行うことができる。図８〜図１０を参照して、この処理について説明する。

図８は、架線設備の一例を模式的に示す平面図である。図８に示す架線設備では、支持物４２−１、４２−２、４２−３および４２−４に、トロリ線４１−１、４１−２、４１−３または４１−４が支持されている。例えば、トロリ線４１−２は下り線用の架線であり、トロリ線４１−３は上り線用の架線である。また、トロリ線４１−１とトロリ線４１−２は領域Ａ１で交差している。図９および図１０は、図８に示す領域Ａ１の周辺部を示す平面図である。

例えば、本実施形態の架線測定装置１０を用いて、台車２０を移動させながら、支持物４２−２から支持物４２−３までの間で、トロリ線４１−２の高さと水平偏位を測定する場合、領域Ａ１を撮像した撮像画像が、トロリ線４１−２上の反射位置ｐ３でレーザ光２０１が反射した反射光２０２と、トロリ線４１−１上の反射位置ｐ４でレーザ光２０１が反射した反射光２０２を含むときがある。このような場合、本実施形態の架線測定装置１０では、演算処理部７が、撮像画像内で複数の箇所で反射光が撮像されているときに、異なる測定位置で撮像された撮像画像に基づき算出された反射位置の高さと水平偏位を基準として、複数の箇所の反射光のいずれかを選択する処理を行うことができる。

図９は、今回の測定位置で、領域Ａ１を撮像した撮像画像に、反射位置ｐ３での反射光２０２と反射位置ｐ４での反射光２０２が含まれ、前回の測定位置では撮像画像にトロリ線４１−２上の反射位置ｐ２での反射光２０２が含まれ、前々回の測定位置では撮像画像にトロリ線４１−２上の反射位置ｐ１での反射光２０２が含まれる例を示す。このような場合、演算処理部７は、例えば、まず、すでに測定した反射位置ｐ１の高さおよび水平偏位と反射位置ｐ２の高さおよび水平偏位に基づき、今回の測定位置で測定されるトロリ線４１−２の高さと水平偏位の範囲を予測する。次に、演算処理部７は、今回の撮像画像から、予測した範囲内の高さと水平偏位を有する反射光２０２の画素（画素群）を選択する。演算処理部７は、例えば、反射位置ｐ３の高さと水平偏位が予測した範囲内であり、反射位置ｐ４の高さまたは水平偏位が予測した範囲内にない場合、反射位置ｐ３の高さと水平偏位を今回の測定位置での測定結果として選択する。

あるいは、架線測定装置１０は、図１０に示すように、反射光が撮像画像内の２箇所に存在する領域Ａ１より、前の反射位置ｐ２の測定結果と、後の反射位置ｐ５の測定結果から、反射位置ｐ３を選択し、反射位置ｐ３の高さと水平編位を領域Ａ１を撮像した測定位置での測定結果として選択してもよい。

次に、本実施形態の架線測定装置１０を用いた架線の高さと水平偏位の測定手順について一例を説明する。

（１）まず、測定者は、最初の電柱位置（支持点Ｐ）でスイッチ６０１を扱うことにより、その位置でのトロリ線４１の高さと水平偏位を測定・記録する。

（２）測定者が、台車２０を次の支持点Ｐに向かって進めると、移動距離測定部４から例えば一定距離毎にパルス信号が出力される。

（３）演算処理部７はパルス数を数えて、所定距離（例えば１００ｍｍ）に相当するパルス数でレーザ装置２に照射指令を出す。

（４）（３）と同時に演算処理部７は撮像画像の取り込み処理と、取り込んだ撮像画像に対する画像認識処理を開始する。

（５）演算処理部７には、例えば撮像部３が出力した撮像画像データと移動距離測定部４が出力したパルス信号が常時送られており、演算処理部７は、（４）のタイミングの撮像画像からトロリ線４１の高さと水平偏位を計算して、例えば、（１）のデータとは別のファイルに記録する。

（６）測定者が、電柱位置で再びスイッチ６０１を扱うことにより、演算処理部７は、その位置のトロリ線４１の高さと水平偏位データを測定し、（１）のデータを記録したファイルに記録するとともに、（３）〜（５）で蓄積したデータのうち、径間中央にあたる位置のデータを抜き出し、（１）のデータと同じファイルに記録することができる。

（７）（１）〜（６）を繰り返すことにより、所要のデータを得る。

次に、図１１と図１２を参照して、図２に示す外観を有する本実施形態の架線測定装置１０を用いて、支持点Ｐ間の距離が４０ｍのトロリ線４１で高さと水平偏位の測定を行った結果について一例を説明する。図１１は、支持点Ｐからの距離と高さの測定結果との対応関係を示す。図１２は、支持点Ｐからの距離と水平偏位の測定結果との対応関係を示す。図１１と図１２は、同じ区間を２回繰り返し測定した結果を示す。２回の測定では、高さと水平偏位ともに誤差が最大でも１０ｍｍ未満であり、十分な精度が得られた。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１制御部
２レーザ装置
３撮像部
４移動距離測定部
５相対距離測定部
６入力部
７演算処理部
８記憶部
１０架線測定装置
２０台車
３０レール
４０架線
４１トロリ線
４２支持物
Ｐ支持点

Claims

線路を構成するレール上を走行する台車に取り付けられ、前記レールの頭面に対して垂直方向上向きで、前記レールの延伸方向と垂直に扇を開く形の扇状に、レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光が所定の高さの架線で反射した反射光が撮像画像内の所定の基準位置で撮像されるように前記台車の前記レーザ装置から離れた位置に取り付けられた撮像部と、
前記台車の移動距離を測定する移動距離測定部と、
記憶部と、
前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて、算出した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する演算処理部と
を備える架線測定装置。
所定の操作を入力する入力部をさらに備え、
前記演算処理部が、前記入力部に前記所定の操作が入力されたときに、前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の前記高さと前記水平偏位を算出し、その入力操作に対応するものである旨を示して算出した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する
請求項１に記載の架線測定装置。
前記台車と前記レールの相対距離を測定する相対距離測定部をさらに備え、
前記演算処理部が、前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、算出した前記高さと前記水平偏位を前記相対距離測定部が測定した前記相対距離に基づき補正して、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて、補正した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する
請求項１または２に記載の架線測定装置。
前記演算処理部が、前記撮像画像内で複数の箇所で前記反射光が撮像されている場合、異なる撮像画像に基づき算出された前記高さと前記水平偏位を基準として、前記複数の箇所のいずれかを選択する
請求項１から３のいずれか１項に記載の架線測定装置。
線路を構成するレール上を走行する台車に取り付けられ、前記レールの頭面に対して垂直方向上向きで、前記レールの延伸方向と垂直に扇を開く形の扇状に、レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光が所定の高さの架線で反射した反射光が撮像画像内の所定の基準位置で撮像されるように前記台車の前記レーザ装置から離れた位置に取り付けられた撮像部と、
前記台車の移動距離を測定する移動距離測定部と、
記憶部と、
前記撮像部が撮像した撮像画像内で前記レーザ光の反射光が撮像された位置の前記基準位置からの偏差に基づき前記反射光が反射した位置の高さと水平偏位を算出し、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて、算出した前記高さと前記水平偏位を前記記憶部に記憶する演算処理部と
を備える架線測定装置を用いて、
前記台車を移動させながら、前記演算処理部によって、前記撮像部が撮像した撮像画像に基づき前記架線の高さと水平偏位を算出し、前記移動距離測定部が測定した前記移動距離に対応づけて前記記憶部に記憶する
架線測定方法。