JP2020034499A - Noncontact-type pantograph contact force measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理を用いてパンタグラフの接触力を測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a contact force of a pantograph using image processing.
電気鉄道において、架線からパンタグラフを介して車両に電力を供給する方式が一般的である。架線とパンタグラフとの接触力は、架線の高さ変動や、車両及びパンタグラフの振動等によって変化する。この接触力の変動が大きくなると、パンタグラフが架線から離線してしまい、アークが発生してしまう虞がある。また、接触力が大きすぎると架線の摩耗が激しくなってしまう。 2. Description of the Related Art In an electric railway, a method of supplying electric power to a vehicle from an overhead line via a pantograph is general. The contact force between the overhead wire and the pantograph changes due to fluctuations in the height of the overhead wire, vibration of the vehicle and the pantograph, and the like. If the fluctuation of the contact force becomes large, the pantograph may be separated from the overhead wire, and an arc may be generated. On the other hand, if the contact force is too large, the overhead wire will be severely worn.
したがって、架線とパンタグラフとの接触力の測定を行う技術が求められている。下記特許文献１〜３は、このような技術を開示するものである。 Therefore, a technique for measuring the contact force between the overhead wire and the pantograph is required. Patent Documents 1 to 3 below disclose such a technique.
しかしながら、特許文献１，２は、パンタグラフの片側にしかカメラがないため、１列舟体のパンタグラフにしか適用することができない。 However, Patent Documents 1 and 2 have a camera only on one side of the pantograph, and therefore can be applied only to a single-row pantograph.
本発明は、上記技術的課題に鑑み、舟体が２列であっても、さらに集電を行うパンタグラフが対象であっても、架線とパンタグラフとの接触力の測定を可能とする、非接触式パンタグラフ接触力測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above technical problem, and enables the measurement of the contact force between the overhead wire and the pantograph, even if the boat body has two rows, and even if the pantograph performs current collection, It is an object of the present invention to provide a pantograph contact force measuring device.
上記課題を解決するための第１の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
架線と接触する舟体、及び、バネにより前記舟体を支持する支持部を備えるパンタグラフと、前記架線との接触力を測定する非接触式パンタグラフ接触力測定装置であって、
前記支持部の側面、及び、前記舟体の側面のうち前記支持部の側面の鉛直方向上方位置に配される、一対の第１マーカーと、
一対の前記第１マーカーを一括して撮影する第１撮影手段と、
前記第１撮影手段によって撮影された映像に基づき、一対の前記第１マーカーの各位置を検出し、検出した一対の前記第１マーカーの各位置、及び、前記車両の速度に基づき、前記接触力を求める接触力算出部とを備える
ことを特徴とする。
A non-contact type pantograph contact force measuring device according to a first invention for solving the above-mentioned problems,
A boat body that comes into contact with the overhead wire, and a pantograph including a support portion that supports the boat body by a spring, and a non-contact pantograph contact force measurement device that measures a contact force with the overhead wire,
A pair of first markers, which are disposed at a position vertically above the side surface of the support portion among the side surface of the support portion and the side surface of the boat body,
First photographing means for photographing the pair of first markers at once,
Detecting a position of the pair of first markers based on an image captured by the first image capturing unit, and determining the contact force based on the detected positions of the pair of first markers and a speed of the vehicle; And a contact force calculation unit for determining the contact force.
上記課題を解決するための第２の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第１の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記支持部は、前記舟体の枕木方向両端部に配され、
前記第１マーカーは、全ての前記支持部、及び、前記舟体の前記側面のうち全ての前記支持部の側面の鉛直方向上方位置に対して配される
ことを特徴とする。
A non-contact type pantograph contact force measuring device according to a second invention for solving the above-mentioned problems,
In the non-contact pantograph contact force measuring device according to the first invention,
The support portion is disposed at both ends of the boat body in the sleeper direction,
The first marker is disposed at a position vertically above all the side surfaces of the support portions among all the support portions and the side surfaces of the boat body.
上記課題を解決するための第３の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第１または２の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記接触力算出部は、
検出した一対の前記第１マーカーの各位置に基づき、前記バネの反力、前記バネの減衰係数、及び慣性力を求め、
前記速度に基づき揚力を求め、
求めた前記反力、前記減衰係数、前記慣性力、及び前記揚力の合力を、前記接触力として求める
ことを特徴とする。
A non-contact type pantograph contact force measuring device according to a third invention for solving the above-mentioned problems,
In the non-contact pantograph contact force measuring device according to the first or second invention,
The contact force calculator,
Based on the detected positions of the pair of first markers, a reaction force of the spring, a damping coefficient of the spring, and an inertia force are obtained,
Determine the lift based on the speed,
The obtained reaction force, the damping coefficient, the inertial force, and the resultant force of the lift are obtained as the contact force.
上記課題を解決するための第４の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記第１マーカーは、白線及び黒線が鉛直方向に交互に並ぶ縞模様であり、
前記接触力算出部は、前記第１マーカーの位置を鉛直方向の１ライン上において検出する
ことを特徴とする。
A non-contact pantograph contact force measuring device according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems,
In the non-contact pantograph contact force measuring device according to any one of the first to third inventions,
The first marker is a stripe pattern in which white lines and black lines are alternately arranged in a vertical direction,
The contact force calculation unit detects the position of the first marker on one vertical line.
上記課題を解決するための第５の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第４の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記接触力算出部は、
鉛直方向の１ライン上における前記第１マーカーに対応するテンプレート画像を用いたテンプレートマッチングを行い、
前記白線の鉛直方向端部を輝度値の微分値を計算することによって求め、
求められた前記白線の鉛直方向端部かつ枕木方向両端部における微分値を用いて、パラボラフィッティングを行い、前記第１マーカーの位置を検出する
ことを特徴とする。
A non-contact pantograph contact force measuring device according to a fifth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems,
In the non-contact pantograph contact force measuring device according to the fourth invention,
The contact force calculator,
Performing template matching using a template image corresponding to the first marker on one vertical line,
Find the vertical end of the white line by calculating the differential value of the brightness value,
Parabolic fitting is performed using the obtained differential values of the white line at the end in the vertical direction and both ends in the sleeper direction to detect the position of the first marker.
上記課題を解決するための第６の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第５の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記白線は、互いに鉛直方向の幅が異なる２本以上の線であり、
前記接触力算出部による前記輝度値の微分値の計算は、複数の前記白線のうち鉛直方向上端に配される白線の鉛直方向上端、または鉛直方向下端に配される白線の鉛直方向下端に対して行う
ことを特徴とする。
A non-contact pantograph contact force measuring device according to a sixth aspect of the present invention for solving the above problems,
In the non-contact pantograph contact force measuring device according to the fifth invention,
The white lines are two or more lines having different vertical widths from each other,
The calculation of the differential value of the brightness value by the contact force calculation unit, the vertical upper end of the white line arranged at the vertical upper end of the plurality of white lines, or the vertical lower end of the white line arranged at the vertical lower end It is characterized by performing.
上記課題を解決するための第７の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第１または２の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記舟体の前記側面のうち、枕木方向中央位置に配される第２マーカーと、
前記第２マーカーを撮影する第２撮影手段とをさらに備え、
前記接触力算出部は、
前記第２撮影手段によって撮影された映像に基づき、前記第２マーカーの位置を検出し、
検出した前記第２マーカーの位置に基づき、慣性力を求め、
検出した一対の前記第１マーカーの各位置に基づき、前記バネの反力、及び前記バネの減衰係数を求め、
前記速度に基づき揚力を求め、
求めた前記反力、前記減衰係数、前記慣性力、及び前記揚力の合力を、前記接触力として求める
ことを特徴とする。
A non-contact type pantograph contact force measuring device according to a seventh aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems,
In the non-contact pantograph contact force measuring device according to the first or second invention,
A second marker disposed at the center of the side of the boat body in the sleeper direction;
A second photographing means for photographing the second marker,
The contact force calculator,
Detecting a position of the second marker based on an image photographed by the second photographing means;
Based on the detected position of the second marker, the inertial force is obtained,
Based on the detected positions of the pair of first markers, the reaction force of the spring and the damping coefficient of the spring are determined,
Determine the lift based on the speed,
The obtained reaction force, the damping coefficient, the inertial force, and the resultant force of the lift are obtained as the contact force.
上記課題を解決するための第８の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第７の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記第１マーカー及び前記第２マーカーは、それぞれ白線及び黒線が鉛直方向に交互に並ぶ縞模様であり、
前記接触力算出部は、前記第１マーカー及び前記第２マーカーの各位置を、鉛直方向の１ライン上において検出する
ことを特徴とする。
A non-contact type pantograph contact force measuring device according to an eighth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems,
In the non-contact pantograph contact force measuring device according to the seventh aspect,
The first marker and the second marker are striped patterns in which white lines and black lines are alternately arranged in the vertical direction, respectively.
The contact force calculation unit detects each position of the first marker and the second marker on one vertical line.
上記課題を解決するための第９の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第８の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
鉛直方向の１ライン上における前記第１マーカー及び前記第２マーカーにそれぞれ対応するテンプレート画像を用いたテンプレートマッチングを行い、
前記白線の鉛直方向端部を輝度値の微分値を計算することによって求め、
求められた前記白線の鉛直方向端部かつ枕木方向両端部における微分値を用いて、パラボラフィッティングを行い、前記第１マーカー及び前記第２マーカーの各位置を検出する
ことを特徴とする。
A non-contact type pantograph contact force measuring device according to a ninth invention for solving the above-mentioned problems,
In the noncontact pantograph contact force measuring device according to the eighth invention,
Performing template matching using template images respectively corresponding to the first marker and the second marker on one vertical line,
Find the vertical end of the white line by calculating the differential value of the brightness value,
Parabolic fitting is performed using the obtained differential values at the vertical end of the white line and both ends in the sleeper direction to detect each position of the first marker and the second marker.
上記課題を解決するための第１０の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、
上記第９の発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置において、
前記白線は、互いに鉛直方向の幅が異なる２本以上の線であり、
前記接触力算出部による前記輝度値の微分値の計算は、複数の前記白線のうち鉛直方向上端に配される白線の鉛直方向上端、または鉛直方向下端に配される白線の鉛直方向下端に対して行う
ことを特徴とする。
A non-contact pantograph contact force measuring device according to a tenth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems,
In the noncontact pantograph contact force measuring device according to the ninth aspect,
The white lines are two or more lines having different vertical widths from each other,
The calculation of the differential value of the brightness value by the contact force calculation unit, the vertical upper end of the white line arranged at the vertical upper end of the plurality of white lines, or the vertical lower end of the white line arranged at the vertical lower end It is characterized by performing.
本発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置によれば、舟体が２列であっても、さらに集電を行うパンタグラフが対象であっても、架線とパンタグラフとの接触力の測定を可能とする。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the non-contact type pantograph contact force measuring apparatus which concerns on this invention, even if a boat body is a two-row, and even if it is a pantograph which collects electricity, the measurement of the contact force of an overhead wire and a pantograph is possible. And
以下、本発明に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置について、実施例にて図面を用いて説明する。 Hereinafter, a non-contact type pantograph contact force measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings using examples.
［実施例１］
まず、本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置を説明する概略図である。なお、図１中の破線枠Ｐ内は、なびき側から見たパンタグラフ近傍の図である。
[Example 1]
First, the configuration of the noncontact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment. In addition, the inside of the broken line frame P in FIG. 1 is a view near the pantograph viewed from the fluttering side.
図１に示すように、架線１に接触するパンタグラフ２は、車両の屋根上３ａに固定された枠組４、及び、枠組４に支持され、枕木方向に延伸し架線１に接触する２本の舟体５，６を備えている。なお、舟体５，６は、互いに車両進行方向に並ぶようにして平行に配されている。 As shown in FIG. 1, a pantograph 2 that contacts an overhead line 1 includes a framework 4 fixed to a roof 3a of a vehicle, and two boats that are supported by the framework 4, extend in a sleeper direction, and contact the overhead line 1. It has bodies 5,6. The boats 5, 6 are arranged in parallel so as to be arranged in the vehicle traveling direction.
枠組４の鉛直方向上端には、各舟体５，６の枕木方向両端部をそれぞれ支持する、計４つの支持部７〜１０が形成されている。また、各支持部７〜１０の内部には、それぞれ鉛直方向に延伸する内部バネ７ａ〜１０ａが設けられている。 At the upper end of the frame 4 in the vertical direction, a total of four support portions 7 to 10 for supporting both end portions of the boat bodies 5 and 6 in the sleeper direction are formed. Further, internal springs 7a to 10a extending in the vertical direction are provided inside the support portions 7 to 10, respectively.
すなわち、舟体５の枕木方向両端部は、支持部７，８の内部バネ７ａ，８ａによって支持され、船体６の枕木方向両端部は、支持部９，１０の内部バネ９ａ，１０ａによって支持されている。 That is, both ends of the hull 5 in the sleeper direction are supported by the internal springs 7a, 8a of the support portions 7, 8, and both end portions of the hull 6 in the sleeper direction are supported by the internal springs 9a, 10a of the support portions 9, 10. ing.
本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、上述の架線１とパンタグラフ２との接触力を求めるものであり、図１に示すように、主たる構成として、マーカー１１Ａ〜１４Ａ，１１Ｂ〜１４Ｂ（第１マーカー）、ラインセンサカメラ１５〜１８、及び接触力算出部２３を備えている。 The non-contact type pantograph contact force measuring device according to the present embodiment is for determining the contact force between the overhead wire 1 and the pantograph 2, and as shown in FIG. 1, as a main configuration, the markers 11A to 14A, 11B to 14B (first marker), line sensor cameras 15 to 18, and a contact force calculator 23.
図１の破線円Ｑ内の図は、一例としてマーカー１３Ａの拡大図を表している。マーカー１１Ａ〜１４Ａは、この拡大図に示すとおり、黒の背景に白線が２本配されている模様、換言すれば、白線及び黒線が交互に並ぶ縞模様であり、各支持部７〜１０の側面Ａに対し、それぞれ、白黒の縞模様が鉛直方向に並ぶようにして設けられている。 The figure inside the broken line circle Q in FIG. 1 shows an enlarged view of the marker 13A as an example. As shown in the enlarged view, the markers 11A to 14A have a pattern in which two white lines are arranged on a black background, in other words, a stripe pattern in which white lines and black lines are alternately arranged. Are provided in such a manner that black and white stripes are lined up in the vertical direction.
マーカー１１Ｂ〜１４Ｂは、舟体５，６における各側面のうち、各側面Ａの鉛直方向上方位置Ｂに対し、それぞれ、マーカー１１Ａ〜１４Ａと同じく白線及び黒線からなる縞模様が鉛直方向に交互に並ぶようにして設けられている。なお、マーカー１１Ａとマーカー１１Ｂ、マーカー１２Ａとマーカー１２Ｂ、マーカー１３Ａとマーカー１３Ｂ、マーカー１４Ａとマーカー１４Ｂが、それぞれ対応した位置に配され、上下一対のマーカーとなっている。 The markers 11B to 14B have vertical stripes composed of white lines and black lines alternately with the markers 11A to 14A, respectively, at the vertically upper position B of each side A among the side surfaces of the boat bodies 5, 6. It is provided so that it may line up. The markers 11A and 11B, the markers 12A and 12B, the markers 13A and 13B, and the markers 14A and 14B are arranged at corresponding positions to form a pair of upper and lower markers.
なお、２本の上記白線は、鉛直方向の幅が互いに異なり、鉛直下側の直線の方が鉛直方向上側の直線よりも幅広となっている。 Note that the two white lines have different widths in the vertical direction, and the straight line below the vertical line is wider than the straight line above the vertical line.
また、なびき側の舟体５の枕木方向両端部に配された支持部７，８においては、側面Ａは、なびき側の側面とし、位置Ｂは、舟体５のなびき側の側面における側面Ａの鉛直方向上方位置とする。 Further, in the support portions 7 and 8 disposed at both ends of the boat body 5 on the flutter side in the sleeper direction, the side surface A is the side surface on the flutter side, and the position B is the side surface A on the side surface on the flutter side of the boat body 5. Above the vertical direction.
さらに、反なびき側の舟体６の枕木方向両端部に配された支持部９，１０においては、側面Ａは、反なびき側の側面とし、位置Ｂは、舟体６の反なびき側の側面における側面Ａの鉛直方向上方位置とする。 Further, in the support portions 9 and 10 arranged on both ends of the boat body 6 on the anti-fluttering side in the sleeper direction, the side surface A is the side surface on the anti-fluttering side, and the position B is the side surface on the anti-fluttering side of the hull 6. At a position above the side surface A in the vertical direction.
これにより、各マーカーの向く角度が、後述するラインセンサカメラ１５〜１８による撮影を考慮した際に最適な角度となり、撮影が簡便となる。 Accordingly, the angle at which each marker faces becomes an optimal angle in consideration of the image capturing by the line sensor cameras 15 to 18 described later, and the image capturing is simplified.
ラインセンサカメラ１５は、支持部７の側面Ａ及びその鉛直方向上方位置Ｂにそれぞれ設けられたマーカー１１Ａ，１１Ｂを、一括して撮影可能に、車両の屋根上３ａに（上向きに傾けて）固定されている。なお、ここでの撮影とは、鉛直方向の１ラインを撮影することを指す（以降のラインセンサカメラも全て同様）。 The line sensor camera 15 is fixed (tilted upward) on the roof 3a of the vehicle so that the markers 11A and 11B provided at the side surface A of the support portion 7 and the vertically upper position B thereof can be collectively photographed. Have been. Note that the term “photographing” here refers to photographing one line in the vertical direction (the same applies to all subsequent line sensor cameras).
そして、ラインセンサカメラ１６〜１８においても同様に、各支持部８〜１０の側面Ａ及びその鉛直方向上方位置Ｂにそれぞれ設けられたマーカー１２Ａ〜１４Ａ，１２Ｂ〜１４Ｂを、それぞれ一括して撮影可能に、車両の屋根上３ａに固定されている。 Similarly, the line sensor cameras 16 to 18 can collectively photograph the markers 12A to 14A and 12B to 14B provided on the side surface A of each of the support portions 8 to 10 and the vertically upper position B thereof. And is fixed to the roof 3a of the vehicle.
すなわち、本実施例では、上述のようにして設けられたラインセンサカメラ１５〜１８によって、パンタグラフ２の全可動域に配されたマーカー１１Ａ〜１４Ａ，１１Ｂ〜１４Ｂを撮影する。 That is, in this embodiment, the markers 11A to 14A and 11B to 14B arranged in the entire movable range of the pantograph 2 are photographed by the line sensor cameras 15 to 18 provided as described above.
また、照明１９は、マーカー１１Ａ，１１Ｂを一括して照らし、照明２０〜２２においても同様に、それぞれマーカー１２Ａ〜１４Ａ，１２Ｂ〜１４Ｂを一括して照らすものである。これら照明１９〜２２は、後述する輝度値の測定精度を向上させるためのものである。 The illumination 19 collectively illuminates the markers 11A and 11B, and the illuminations 20 to 22 similarly illuminate the markers 12A to 14A and 12B to 14B, respectively. These illuminations 19 to 22 are for improving the measurement accuracy of the luminance value described later.
ただし、例えば１つの照明によって舟体５の枕木方向両端部に配されるマーカー１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂを同時に照らす等の工夫により、照明の個数を変更することが可能である。 However, for example, the number of lights can be changed by devising, for example, simultaneously irradiating the markers 11A, 12A, 11B, and 12B arranged on both ends of the boat body 5 in the sleeper direction with one light.
図２は、接触力算出部２３の構成を説明するブロック図である。接触力算出部２３は、ラインセンサカメラ１５〜１８によって撮影された映像に基づき、上下一対のマーカーの各位置を（鉛直方向の１ライン上において）検出し、検出した各マーカーの位置、及び、車両３の速度に基づき、架線１とパンタグラフ２との接触力を求めるものである。図２に示すように、接触力算出部２３は、処理部２４、検出部２５、及び計算部２６を備えている。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the contact force calculation unit 23. The contact force calculation unit 23 detects each position of the pair of upper and lower markers (on one line in the vertical direction) based on the images captured by the line sensor cameras 15 to 18, and detects the positions of the detected markers, and The contact force between the overhead wire 1 and the pantograph 2 is determined based on the speed of the vehicle 3. As shown in FIG. 2, the contact force calculation unit 23 includes a processing unit 24, a detection unit 25, and a calculation unit 26.
処理部２４には、ラインセンサカメラ１５〜１８によって撮影したマーカー１１Ａ〜１４Ａ，１１Ｂ〜１４Ｂの映像、車両３の速度信号、及び、後述するマーカー変位が入力される。そして、処理部２４は、上記映像に基づき画像データを作成するとともに、上記速度信号に基づき車両３の速度（車両速度）［ｍ／ｓ］を求める。 The image of the markers 11A to 14A and 11B to 14B captured by the line sensor cameras 15 to 18, the speed signal of the vehicle 3, and the marker displacement described later are input to the processing unit 24. Then, the processing unit 24 creates image data based on the video and obtains the speed (vehicle speed) [m / s] of the vehicle 3 based on the speed signal.
検出部２５には、処理部２４から上記画像データが入力される。そして検出部２５は、入力された上記画像データに基づき、マーカー変位（マーカー位置）［ｍｍ］を求める。 The detection unit 25 receives the image data from the processing unit 24. Then, the detection unit 25 obtains a marker displacement (marker position) [mm] based on the input image data.
計算部２６には、処理部２４から上記マーカー変位及び上記車両速度が入力される。また、計算部２６は、入力された上記マーカー変位及び上記車両速度に基づき、架線１とパンタグラフ２（すなわち舟体５，６）との接触力［Ｎ］を求める。 The calculating unit 26 receives the marker displacement and the vehicle speed from the processing unit 24. Further, the calculation unit 26 obtains a contact force [N] between the overhead wire 1 and the pantograph 2 (that is, the boat bodies 5, 6) based on the input marker displacement and the vehicle speed.
以上が本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置の構成の説明である。以下では、接触力算出部２３の動作について、図３のフローチャートを用いて詳述する。 The above is the description of the configuration of the non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment. Hereinafter, the operation of the contact force calculation unit 23 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
ステップＳ１では、処理部２４によって、ラインセンサカメラ１５〜１８から映像を受け取る。 In step S1, the processing unit 24 receives images from the line sensor cameras 15 to 18.
ここで、ラインセンサカメラ１５によって撮影される上下一対のマーカー１１Ａ，１１Ｂの画像例を図４に示す（他のラインセンサカメラ１６〜１８によって撮影される上下一対のマーカー１２Ａ〜１４Ａ，１２Ｂ〜１４Ｂの画像も同じような形状となる）。 Here, an example of an image of a pair of upper and lower markers 11A and 11B taken by the line sensor camera 15 is shown in FIG. 4 (a pair of upper and lower markers 12A to 14A and 12B to 14B taken by other line sensor cameras 16 to 18). Image has a similar shape).
図４は、ラインセンサカメラによる鉛直方向の１ライン分のスキャン画像を、縦方向に時系列で一定数並べた画像となっている。つまり、図４の横軸は、ラインセンサカメラ１５で撮影したマーカー１１Ａ，１１Ｂの鉛直方向の幅を、横向きにしたものであり、縦軸は時間となっている。 FIG. 4 is an image obtained by arranging a certain number of scan images of one line in the vertical direction by the line sensor camera in the vertical direction in time series. That is, the horizontal axis in FIG. 4 is the vertical width of the markers 11A and 11B taken by the line sensor camera 15 in the vertical direction, and the vertical axis is time.
ステップＳ２では、検出部２５によって、処理部２４から入力された画像に基づき、各上下一対のマーカー位置の検出を行う。すなわち、ラインセンサカメラ１５で撮影したマーカー１１Ａ，１１Ｂの位置、ラインセンサカメラ１６で撮影したマーカー１２Ａ，１２Ｂの位置、ラインセンサカメラ１７で撮影したマーカー１３Ａ，１３Ｂの位置、ラインセンサカメラ１８で撮影したマーカー１４Ａ，１４Ｂの位置を、それぞれ検出する。 In step S2, the detection unit 25 detects a pair of upper and lower marker positions based on the image input from the processing unit 24. That is, the positions of the markers 11A and 11B photographed by the line sensor camera 15, the positions of the markers 12A and 12B photographed by the line sensor camera 16, the positions of the markers 13A and 13B photographed by the line sensor camera 17, and the photograph by the line sensor camera 18. The positions of the markers 14A and 14B thus detected are respectively detected.
また、この検出には、テンプレートマッチングによる大まかな位置の検出、及び、エッジ検出とサブピクセル推定による高精度な位置の検出の２段階で行う。 This detection is performed in two stages, that is, rough position detection by template matching, and highly accurate position detection by edge detection and sub-pixel estimation.
まず、テンプレートマッチングによる大まかな位置の検出は、図５に一例を示すように、予め用意しておいた鉛直方向の１ライン上におけるマーカーに対応するテンプレート画像１１ＡＡとのマッチングを、実際のラインセンサカメラの撮影による各ライン（単位時間当たりの画像）に対して行う。 First, as shown in an example in FIG. 5, the rough position detection by template matching is performed by matching a prepared template image 11AA corresponding to a marker on one vertical line with an actual line sensor. This is performed for each line (image per unit time) obtained by the camera.
なお、図５に示すテンプレート画像１１ＡＡは、上下一対のマーカー１１Ａ，１１Ｂのうち、一方のマーカー（例えば１１Ａ）に対応するものであって、マーカーごとに対応するテンプレート画像とのマッチングを行う必要がある（勿論、全マーカーを同一の模様とすることで、一つのテンプレート画像のみを用いて各マーカーとのマッチングを行ってもよい）。 Note that the template image 11AA shown in FIG. 5 corresponds to one of the upper and lower markers 11A and 11B (for example, 11A), and it is necessary to perform matching with the corresponding template image for each marker. (Of course, by making all markers the same pattern, matching with each marker may be performed using only one template image).
上記テンプレート画像と実際のラインセンサカメラの撮影による画像との類似度計算には、正規化相互相関の１種であるＺＮＣＣを使用する。 For calculating the similarity between the template image and an image captured by an actual line sensor camera, ZNCC, which is a type of normalized cross-correlation, is used.
上記テンプレートマッチングにより、大まかにマーカーを検出した後、図６にグレースケールで示すように、検出された各マーカーにおける２本の白線のうち、鉛直方向下側の白線の鉛直方向下端をエッジ検出により求める。このエッジ検出は、輝度値の微分値を計算するものである。 After the marker is roughly detected by the template matching, as shown in gray scale in FIG. 6, of the two white lines in each of the detected markers, the lower end in the vertical direction of the lower white line in the vertical direction is detected by edge detection. Ask. This edge detection is for calculating a differential value of the luminance value.
その後に行われるサブピクセル推定は、このエッジ検出により求められたエッジ（鉛直方向下端）位置の左右２ピクセルの微分値の情報を用いて、パラボラフィッティング(２次曲線の頂点の探索)を行うことで、詳細なマーカー位置を検出する。 In the sub-pixel estimation performed thereafter, parabola fitting (search for a vertex of a quadratic curve) is performed using information on the differential values of the left and right two pixels at the edge (vertical lower end) position obtained by this edge detection. Then, a detailed marker position is detected.
ステップＳ３では、計算部２６によって、図７に示すパンタグラフに作用する力のモデルに基づき、下記計算式（１）〜（５）を用いて、パンタグラフ２と架線１との接触力Ｆ
cを求める。なお、Ｆbは内部バネ（７ａ〜１０ａ）のバネ反力、Ｆdは内部バネ（７ａ〜１０ａ）の減衰力、Ｆineは慣性力、Ｆaeroは揚力、Ｎはラインセンサカメラの数（本実施例では１５〜１８の計４つ）、Ｋは内部バネ（７ａ〜１０ａ）のバネ係数、Ｃdは減衰係数、Ｍは等価質量、ＣLは揚力係数、ｘuは上側のマーカー（１１Ｂ〜１４Ｂ）位置、ｘlは下側のマーカー（１１Ａ〜１４Ａ）位置、Ｖは車両３の車両速度を表している。
In step S3, the contact force F between the pantograph 2 and the overhead wire 1 is calculated by the calculation unit 26 using the following formulas (1) to (5) based on the force model acting on the pantograph shown in FIG.
Find c . Incidentally, F b is the spring reaction force of the internal spring (7 a through 10), F d is the damping force of the internal spring (7 a through 10), F ine inertial force, F aero is lift, N is the number of line sensor camera ( a total of four 15 to 18 in this embodiment), K is the spring coefficient of the internal spring (7 a through 10), C d is the damping coefficient, M is the equivalent mass, C L is the lift coefficient, x u upper marker ( 11B～14B) position, x l is below the markers (11A to 14A) position, V is represents the vehicle speed of the vehicle 3.
ここで、バネ反力Ｆb、バネの減衰力Ｆd、及び慣性力Ｆineは、各内部バネ７ａ〜１０ａに対応するマーカー１１Ａ〜１４Ａ，１１Ｂ〜１４Ｂの位置に基づき計算した値の合力になる。揚力Ｆaeroは車両速度Ｖにより決定する力である。 Here, the spring reaction force F b, the damping force of the spring F d, and inertial force F ine the marker 11A~14A corresponding to each internal springs 7 a through 10, the resultant force of the calculated value based on the position of 11B~14B Become. Lift Faero is a force determined by the vehicle speed V.
そして、バネ反力Ｆb、バネの減衰力Ｆd、慣性力Ｆine、及び揚力Ｆaeroの合力を、接触力Ｆcとして求める。 The spring reaction force F b, the damping force of the spring F d, the inertial force F ine, and the resultant force of the lift F aero, determined as the contact force F c.
ただし、本実施例では、各マーカーの白線の数を２本とし、上記ステップＳ２のエッジ検出により、各マーカーにおける鉛直方向下側の白線の鉛直方向下端を求めるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、各マーカーにおける白線の数は２本以上あればよく、さらに、この複数の白線のうち、鉛直方向上端の白線の鉛直方向上端または下端に配される白線の鉛直方向下端に対して、エッジ検出を行うことで、本実施例での説明と同等の結果となる。 However, in the present embodiment, the number of white lines of each marker is set to two, and the vertical lower end of the white line on the lower side in the vertical direction of each marker is obtained by the edge detection in step S2. The number of white lines in each marker is not limited to two or more. Further, among the plurality of white lines, the vertical direction of the white line arranged at the vertical upper end or the lower end of the white line at the vertical upper end By performing edge detection on the lower end, a result equivalent to that described in the present embodiment is obtained.
本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、カメラを用いて画像解析により、パンタグラフの接触力の測定を行うため、保守車両を用いた夜間等の停電時間帯の運用だけでなく、通常の営業車両にも適用することが可能である。 The non-contact pantograph contact force measurement device according to the present embodiment measures the contact force of the pantograph by image analysis using a camera, so that not only operation during a blackout time period such as at night using a maintenance vehicle, It is also possible to apply to normal business vehicles.
また、パンタグラフのなびき側と反なびき側の両方にカメラを設置することで、新幹線などの高速鉄道で使用されている１列の舟体のパンタグラフだけでなく、一般的な車両で多く採用されている２列舟体のパンタグラフにも適用可能である。 In addition, by installing cameras on both the fluttering side and the anti-fluttering side of the pantograph, it is widely used not only for single-row boat pantographs used in high-speed railways such as Shinkansen, but also for general vehicles. It can also be applied to a two-row boat pantograph.
さらに、２列舟体のパンタグラフでは内部バネの数が１列舟体に比べて多く測定箇所が多いため、各測定位置における誤差が全体の接触力に大きな影響を与える。そのような場合でも、バネの減衰力を画像処理により求め、接触力の算出式に加えることでより高精度な接触力の測定が可能である。 Further, in a two-row hull pantograph, the number of internal springs is larger than in a single-row hull, and there are more measurement points. Therefore, an error at each measurement position greatly affects the overall contact force. Even in such a case, the contact force can be measured with higher accuracy by obtaining the damping force of the spring by image processing and adding the damping force to the calculation formula of the contact force.
［実施例２］
本実施例は、実施例１に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置の構成に加え、さらにマーカーを増設することで、パンタグラフに１次の振動モードが発生する場合にも対応可能としたものである。以下、実施例１と重複する部分は極力省略し、実施例１との相違点を中心に説明する。
[Example 2]
In the present embodiment, in addition to the configuration of the non-contact pantograph contact force measuring device according to the first embodiment, by adding a marker, it is possible to cope with a case where a primary vibration mode occurs in the pantograph. is there. Hereinafter, portions overlapping with the first embodiment will be omitted as much as possible, and differences from the first embodiment will be mainly described.
本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置の構成について、図８を用いて説明する。図８は、本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置を説明する概略図である（図中の破線枠Ｐ内は、なびき側から見たパンタグラフ近傍の図である）。 The configuration of the non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment (the inside of a broken line frame P in the figure is a diagram near the pantograph viewed from the flutter side).
図８に示すように、本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、実施例１に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置の構成に加え、マーカー３１，３２、ラインセンサカメラ３３，３４、照明３５，３６を備えている。 As shown in FIG. 8, the non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment includes the markers 31 and 32, the line sensor camera 33, 34, and illuminations 35 and 36.
マーカー３１，３２は、実施例１のマーカー１１Ａ〜１４Ａ，１１Ｂ〜１４Ｂと同様の模様であり、舟体５，６の外側の側面における枕木方向中央位置Ｃ、すなわち、なびき側の舟体５であればなびき側を向く側面における枕木方向中央位置Ｃ、反なびき側の舟体６であれば反なびき側を向く側面における枕木方向中央位置Ｃに、それぞれ設けられている。 The markers 31 and 32 have the same pattern as the markers 11A to 14A and 11B to 14B of the first embodiment, and are positioned at the center position C in the sleeper direction on the outer side surfaces of the boats 5 and 6, that is, the boat 5 on the fluttering side. The center is located at the center position C in the sleeper direction on the side facing the fluttering side, and in the case of the boat body 6 on the anti-fluttering side is located at the center position C in the sideway facing the fluttering side.
ラインセンサカメラ３３，３４は、それぞれ、マーカー３１，３２を撮影可能に車両の屋根上３ａに（上向きに傾けて）固定されている。また、照明３５，３６は、それぞれマーカー３１，３２を照らすものである。ただし、実施例１で説明したごとく、マーカー３１，３２（及びその他のマーカー）を照らし、輝度値の測定精度を向上させることができれば、照明の個数はいくつであってもよい。 The line sensor cameras 33 and 34 are fixed (tilted upward) on the roof 3a of the vehicle so that the markers 31 and 32 can be photographed, respectively. The lights 35 and 36 illuminate the markers 31 and 32, respectively. However, as described in the first embodiment, any number of lights may be used as long as the markers 31 and 32 (and other markers) can be illuminated to improve the measurement accuracy of the luminance value.
また、図９は接触力算出部３７の構成を説明するブロック図である。接触力算出部３７は、図９に示すように、処理部３８、検出部３９、及び計算部４０を備えている。 FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of the contact force calculation unit 37. The contact force calculation unit 37 includes a processing unit 38, a detection unit 39, and a calculation unit 40, as shown in FIG.
処理部３８は、実施例１のステップＳ１において、ラインセンサカメラ１５〜１８、及びラインセンサカメラ３３，３４から映像を受け取る。 The processing unit 38 receives images from the line sensor cameras 15 to 18 and the line sensor cameras 33 and 34 in step S1 of the first embodiment.
検出部３９は、実施例１のステップＳ２において、処理部３８から入力された画像に基づき、（舟体５，６の枕木方向両端部の位置にある）上下一対のマーカー位置の検出を行うとともに、枕木方向中央位置Ｃのマーカー３１，３２の位置の検出も行う。なお、マーカー３１，３２の位置の検出も、実施例１で説明したステップＳ２と同様に行う。 In step S2 of the first embodiment, the detection unit 39 detects a pair of upper and lower marker positions (located at both ends of the hulls 5, 6 in the sleeper direction) based on the image input from the processing unit 38. Also, the positions of the markers 31, 32 at the center position C in the sleeper direction are detected. The positions of the markers 31 and 32 are also detected in the same manner as in step S2 described in the first embodiment.
計算部４０は、実施例１のステップＳ３において、慣性力Ｆineを、ラインセンサカメラ３３，３４によって撮影した枕木方向中央位置Ｃのマーカー３１，３２の位置に基づき計算した値の合力として求め（計算式（４）のｘuがマーカー３１，３２の位置となる）たうえで、計算式（１）〜（５）に基づきＦcを求める。 In step S3 of the first embodiment, the calculation unit 40 calculates the inertia force Fine as a resultant force of values calculated based on the positions of the markers 31 and 32 at the center position C in the sleeper direction photographed by the line sensor cameras 33 and 34 ( in terms of x u formula (4) is a position of the marker 31, 32) was to determine the F c based on the equations (1) to (5).
すなわち、通常は舟体５，６が全体的に（鉛直方向上下に）振動するところ、１次の振動モードが発生すると、主に枕木方向中央部分が（鉛直方向上下に）振動することになる。本実施例の接触力算出部３７によれば、慣性力を枕木方向中央位置のマーカーに基づき求めることで、１次の振動モードが発生した場合でも、接触力の測定を可能とするものである。 That is, although the boat bodies 5 and 6 generally vibrate as a whole (vertically up and down), when the first vibration mode occurs, the center portion in the sleeper direction mainly vibrates (vertically up and down). . According to the contact force calculation unit 37 of the present embodiment, even when the first vibration mode occurs, the contact force can be measured by obtaining the inertial force based on the marker at the center position in the sleeper direction. .
このようにして、本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、実施例１に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置に加え、さらに、パンタグラフに１次の振動モードが発生する場合にも測定可能となる。 Thus, the non-contact type pantograph contact force measuring device according to the present embodiment is different from the non-contact type pantograph contact force measuring device according to the first embodiment, and further, when a primary vibration mode occurs in the pantograph. Can also be measured.
［実施例３］
本実施例は、実施例１に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置のうち、ラインセンサカメラをエリアセンサカメラに変更したものである。以下、実施例１と重複する部分は極力省略し、実施例１との相違点を中心に説明する。
[Example 3]
In the present embodiment, in the non-contact pantograph contact force measuring device according to the first embodiment, the line sensor camera is changed to an area sensor camera. Hereinafter, portions overlapping with the first embodiment will be omitted as much as possible, and differences from the first embodiment will be mainly described.
本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置を説明する概略図である（図中の破線枠Ｐ内は、なびき側から見たパンタグラフ近傍の図である）。 The configuration of the non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment (the inside of a broken line frame P in the drawing is a diagram near the pantograph viewed from the fluttering side).
図１０に示すように、本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、実施例１に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置の構成のうち、４台のラインセンサカメラ１９〜２２に代えて、２台のエリアセンサカメラ４１，４２を設けている。 As shown in FIG. 10, the non-contact pantograph contact force measuring device according to the present embodiment includes four line sensor cameras 19 to 22 in the configuration of the non-contact pantograph contact force measuring device according to the first embodiment. Instead, two area sensor cameras 41 and 42 are provided.
エリアセンサカメラ４１は、マーカー１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂを撮影範囲に収めるように、車両の屋根上３ａの舟体５のなびき側に（上向きに傾けて）固定されている。エリアセンサカメラ４２は、マーカー１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂを撮影範囲に収めるように、車両の屋根上３ａの舟体６の反なびき側に（上向きに傾けて）固定されている。これにより、エリアセンサカメラ４１，４２は、パンタグラフ２の全可動域に配された全マーカーを撮影できるようになる。 The area sensor camera 41 is fixed to the fluttering side of the boat body 5 on the roof 3a of the vehicle (tilted upward) so that the markers 11A, 11B, 12A, and 12B fall within the photographing range. The area sensor camera 42 is fixed (tilted upward) to the anti-fluttering side of the hull 6 on the roof 3a of the vehicle so that the markers 13A, 13B, 14A, and 14B fall within the photographing range. As a result, the area sensor cameras 41 and 42 can capture images of all markers arranged in the entire movable range of the pantograph 2.
図１１は、接触力算出部４３の構成を説明するブロック図である。接触力算出部４３は、図１１に示すように、処理部４４、検出部２５、及び計算部２６を備えている。 FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of the contact force calculation unit 43. The contact force calculation unit 43 includes a processing unit 44, a detection unit 25, and a calculation unit 26, as shown in FIG.
図１２は、エリアセンサカメラによる撮影の一例を示す概略図である。図１２ではエリアセンサカメラ４２のみを示しているが、エリアセンサカメラ４１も舟体５に対して同様である。 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of photographing by the area sensor camera. FIG. 12 shows only the area sensor camera 42, but the area sensor camera 41 is similar to the boat body 5.
処理部４４は、エリアセンサカメラ４１，４２で撮影した画像から各マーカーの位置に対応したラインのみを抽出する（すなわち、各マーカーの位置を鉛直方向の１ライン上において検出する）。 The processing unit 44 extracts only the line corresponding to the position of each marker from the images captured by the area sensor cameras 41 and 42 (that is, detects the position of each marker on one vertical line).
そして、それを時系列に並べることで、内部バネの位置毎にマーカー画像を作成する。これにより、実施例１におけるラインセンサカメラ１５〜１８で撮影した画像（図４参照）と同等の画像を得ることができる。 Then, by arranging them in chronological order, a marker image is created for each position of the internal spring. As a result, an image equivalent to the image (see FIG. 4) taken by the line sensor cameras 15 to 18 in the first embodiment can be obtained.
したがって、検出部２５及び計算部２６においては、実施例１と同様の動作を行うことで、架線１とパンタグラフ２との接触力を求めることができる。 Therefore, the detection unit 25 and the calculation unit 26 can obtain the contact force between the overhead wire 1 and the pantograph 2 by performing the same operation as in the first embodiment.
本実施例に係る非接触式パンタグラフ接触力測定装置は、上述の構成とすることで、エリアセンサカメラを用いた場合であっても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。なお、当然のことながら、本実施例は実施例２にも適用可能である。 The non-contact type pantograph contact force measuring device according to the present embodiment has the above-described configuration, and can provide the same operation and effects as those of the first embodiment even when an area sensor camera is used. Note that this embodiment is naturally applicable to the second embodiment.
本発明は、画像処理を用いてパンタグラフの接触力を測定する非接触式パンタグラフ接触力測定装置として好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable as a non-contact pantograph contact force measuring device for measuring a contact force of a pantograph using image processing.
１ 架線
２ パンタグラフ
３ 車両
３ａ （車両の）屋根上
４ 枠組
５，６ 舟体
７〜１０ 支持部
７ａ〜１０ａ 内部バネ
１１Ａ〜１４Ａ，１１Ｂ〜１４Ｂ マーカー（第１マーカー）
１１ＡＡ テンプレート画像
１５〜１８，３３，３４ ラインセンサカメラ
１９〜２２ 照明
２３，３７，４３ 接触力算出部
２４，３８，４４ 処理部
２５，３９ 検出部
２６，４０ 計算部
３１，３２ マーカー（第２マーカー）
３５，３６ 照明
４１，４２ エリアセンサカメラ
Ａ （支持部における）側面
Ｂ （舟体の側面における）位置
Ｃ （舟体の側面における）枕木方向中央位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Overhead wire 2 Pantograph 3 Vehicle 3a On the roof (of a vehicle) 4 Frame 5, 6 Hull 7-10 Support 7a-10a Internal spring 11A-14A, 11B-14B Marker (first marker)
11AA Template images 15 to 18, 33, 34 Line sensor cameras 19 to 22 Lighting 23, 37, 43 Contact force calculation units 24, 38, 44 Processing units 25, 39 Detection units 26, 40 Calculation units 31, 32 Markers (second marker)
35, 36 Lighting 41, 42 Area sensor camera A Side B (at the support) Side B (at the side of the hull) Position C (at the side of the hull) Center position in the sleeper direction
Claims (10)
前記支持部の側面、及び、前記舟体の側面のうち前記支持部の側面の鉛直方向上方位置に配される、一対の第１マーカーと、
一対の前記第１マーカーを一括して撮影する第１撮影手段と、
前記第１撮影手段によって撮影された映像に基づき、一対の前記第１マーカーの各位置を検出し、検出した一対の前記第１マーカーの各位置、及び、前記車両の速度に基づき、前記接触力を求める接触力算出部とを備える
ことを特徴とする非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 A boat body that comes into contact with the overhead wire, and a pantograph including a support portion that supports the boat body by a spring, and a non-contact pantograph contact force measurement device that measures a contact force with the overhead wire,
A pair of first markers, which are disposed at a position vertically above the side surface of the support portion among the side surface of the support portion and the side surface of the boat body,
First photographing means for photographing the pair of first markers at once,
Detecting each position of the pair of first markers based on the image captured by the first image capturing unit, and determining the contact force based on the detected positions of the pair of first markers and the speed of the vehicle; And a contact force calculating unit for determining the contact force.
前記第１マーカーは、全ての前記支持部、及び、前記舟体の前記側面のうち全ての前記支持部の側面の鉛直方向上方位置に対して配される
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The support portion is disposed at both ends of the boat body in the sleeper direction,
The said 1st marker is arrange | positioned with respect to all the said support parts, and the vertical direction upper position of the side surface of all the said support parts among the said side surfaces of the said boat body. Non-contact type pantograph contact force measuring device.
検出した一対の前記第１マーカーの各位置に基づき、前記バネの反力、前記バネの減衰係数、及び慣性力を求め、
前記速度に基づき揚力を求め、
求めた前記反力、前記減衰係数、前記慣性力、及び前記揚力の合力を、前記接触力として求める
ことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The contact force calculator,
Based on the detected positions of the pair of first markers, a reaction force of the spring, a damping coefficient of the spring, and an inertia force are obtained,
Determine the lift based on the speed,
The non-contact type pantograph contact force measuring device according to claim 1 or 2, wherein the obtained reaction force, the damping coefficient, the inertia force, and the resultant force of the lift are obtained as the contact force.
前記接触力算出部は、前記第１マーカーの位置を鉛直方向の１ライン上において検出する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The first marker is a stripe pattern in which white lines and black lines are alternately arranged in a vertical direction,
The noncontact pantograph contact force measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the contact force calculation unit detects the position of the first marker on one vertical line.
鉛直方向の１ライン上における前記第１マーカーに対応するテンプレート画像を用いたテンプレートマッチングを行い、
前記白線の鉛直方向端部を輝度値の微分値を計算することによって求め、
求められた前記白線の鉛直方向端部かつ枕木方向両端部における微分値を用いて、パラボラフィッティングを行い、前記第１マーカーの位置を検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The contact force calculator,
Performing template matching using a template image corresponding to the first marker on one vertical line,
Find the vertical end of the white line by calculating the differential value of the brightness value,
The non-contact type according to claim 4, wherein parabola fitting is performed by using the obtained differential values at the vertical direction end and the sleeper direction both ends of the white line to detect the position of the first marker. Pantograph contact force measurement device.
前記接触力算出部による前記輝度値の微分値の計算は、複数の前記白線のうち鉛直方向上端に配される白線の鉛直方向上端、または鉛直方向下端に配される白線の鉛直方向下端に対して行う
ことを特徴とする請求項５に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The white lines are two or more lines having different vertical widths from each other,
The calculation of the differential value of the brightness value by the contact force calculation unit, the vertical upper end of the white line arranged at the vertical upper end of the plurality of white lines, or the vertical lower end of the white line arranged at the vertical lower end The non-contact pantograph contact force measuring device according to claim 5, wherein
前記第２マーカーを撮影する第２撮影手段とをさらに備え、
前記接触力算出部は、
前記第２撮影手段によって撮影された映像に基づき、前記第２マーカーの位置を検出し、
検出した前記第２マーカーの位置に基づき、慣性力を求め、
検出した一対の前記第１マーカーの各位置に基づき、前記バネの反力、及び前記バネの減衰係数を求め、
前記速度に基づき揚力を求め、
求めた前記反力、前記減衰係数、前記慣性力、及び前記揚力の合力を、前記接触力として求める
ことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 A second marker arranged at the center of the side of the boat body in the sleeper direction;
A second photographing means for photographing the second marker,
The contact force calculator,
Detecting a position of the second marker based on an image photographed by the second photographing means;
On the basis of the detected position of the second marker, the inertial force is obtained,
Based on the detected positions of the pair of first markers, the reaction force of the spring and the damping coefficient of the spring are determined,
Determine the lift based on the speed,
The non-contact type pantograph contact force measuring device according to claim 1 or 2, wherein the obtained reaction force, the damping coefficient, the inertia force, and the resultant force of the lift are obtained as the contact force.
前記接触力算出部は、前記第１マーカー及び前記第２マーカーの各位置を、鉛直方向の１ライン上において検出する
ことを特徴とする請求項７に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The first marker and the second marker are striped patterns in which white lines and black lines are alternately arranged in the vertical direction, respectively.
The non-contact type pantograph contact force measuring device according to claim 7, wherein the contact force calculation unit detects each position of the first marker and the second marker on one vertical line.
鉛直方向の１ライン上における前記第１マーカー及び前記第２マーカーにそれぞれ対応するテンプレート画像を用いたテンプレートマッチングを行い、
前記白線の鉛直方向端部を輝度値の微分値を計算することによって求め、
求められた前記白線の鉛直方向端部かつ枕木方向両端部における微分値を用いて、パラボラフィッティングを行い、前記第１マーカー及び前記第２マーカーの各位置を検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The contact force calculator,
Performing template matching using template images respectively corresponding to the first marker and the second marker on one vertical line,
Find the vertical end of the white line by calculating the differential value of the brightness value,
The parabola fitting is performed by using the obtained differential value at the vertical end and the end in the sleeper direction of the white line to detect each position of the first marker and the second marker. Non-contact type pantograph contact force measuring device according to 4.
前記接触力算出部による前記輝度値の微分値の計算は、複数の前記白線のうち鉛直方向上端に配される白線の鉛直方向上端、または鉛直方向下端に配される白線の鉛直方向下端に対して行う
ことを特徴とする請求項９に記載の非接触式パンタグラフ接触力測定装置。 The white lines are two or more lines having different vertical widths from each other,
The calculation of the differential value of the brightness value by the contact force calculation unit, the vertical upper end of the white line arranged at the vertical upper end of the plurality of white lines, or the vertical lower end of the white line arranged at the vertical lower end The non-contact pantograph contact force measuring device according to claim 9, wherein:
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111976494A (en) * | 2020-08-19 | 2020-11-24 | 南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司 | Portable pantograph auxiliary adjusting device |
| CN115014600A (en) * | 2022-04-22 | 2022-09-06 | 西南交通大学 | Non-contact bow net contact force detection method |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001235310A (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-31 | Railway Technical Res Inst | Measuring apparatus for pantograph displacement, contact force and trolley wire deviation |
| JP2008104312A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Meidensha Corp | Pantograph measurement device by image processing |
| JP2009300137A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Meidensha Corp | Line sensor elevation angle measuring apparatus by image processing |
| JP2011232273A (en) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Meidensha Corp | Contact force measurement method and contact force measurement device |
| JP2013181755A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Meidensha Corp | Pantograph measuring method and pantograph measuring instrument |
| US20160180518A1 (en) * | 2013-07-17 | 2016-06-23 | Siemens Aktiengesellschaft | System for Detecting the State of a Current Collector |
| JP2018112476A (en) * | 2017-01-12 | 2018-07-19 | 株式会社明電舎 | Minute displacement measuring device and minute displacement measuring method |
-
2018
- 2018-08-31 JP JP2018163089A patent/JP7008001B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001235310A (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-31 | Railway Technical Res Inst | Measuring apparatus for pantograph displacement, contact force and trolley wire deviation |
| JP2008104312A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Meidensha Corp | Pantograph measurement device by image processing |
| JP2009300137A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Meidensha Corp | Line sensor elevation angle measuring apparatus by image processing |
| JP2011232273A (en) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Meidensha Corp | Contact force measurement method and contact force measurement device |
| JP2013181755A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Meidensha Corp | Pantograph measuring method and pantograph measuring instrument |
| US20160180518A1 (en) * | 2013-07-17 | 2016-06-23 | Siemens Aktiengesellschaft | System for Detecting the State of a Current Collector |
| JP2018112476A (en) * | 2017-01-12 | 2018-07-19 | 株式会社明電舎 | Minute displacement measuring device and minute displacement measuring method |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111976494A (en) * | 2020-08-19 | 2020-11-24 | 南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司 | Portable pantograph auxiliary adjusting device |
| CN111976494B (en) * | 2020-08-19 | 2024-04-26 | 南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司 | Portable pantograph auxiliary adjusting device |
| CN115014600A (en) * | 2022-04-22 | 2022-09-06 | 西南交通大学 | Non-contact bow net contact force detection method |
| CN115014600B (en) * | 2022-04-22 | 2023-10-24 | 西南交通大学 | Non-contact bow net contact force detection method |
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| Publication number | Publication date |
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