JP3361448B2 - 長尺体の凹凸を連続的に測定する装置 - Google Patents
長尺体の凹凸を連続的に測定する装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カテナリ吊架式電
車線や剛体電車線のトロリ線、第三軌条などの長尺体の
凹凸を連続的に測定する装置に関し、特に水平方向に架
設されたトロリ線の凹凸を連続的に測定する装置に関す
る。
車線や剛体電車線のトロリ線、第三軌条などの長尺体の
凹凸を連続的に測定する装置に関し、特に水平方向に架
設されたトロリ線の凹凸を連続的に測定する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電気鉄道のトロリ線はできるだけ水平に
架設されることが望ましい。しかし実際には支持点高さ
の施工誤差、張力変化、ハンガ長の不整、ハンガ間弛
度、ドラムくせや工事の際の張りくせ等のくせ凹凸、波
状磨耗等による凹凸や架線金具の取付によりトロリ線高
さ、即ちレール面からの距離に変化が生じる。これらの
トロリ線凹凸はパンタグラフの接触力変動や離線の発生
に大きな影響を与え、集電性能を左右する大きな要因の
一つとなっている。しかし、波長の短いトロリ線の凹凸
の振幅は通常１ｍｍ以下の非常に小さいものであり、目
視でも確認することは難しく、これまで集電性能との関
連を定量的に評価することができなかった。また、電気
鉄道の高速化対応設備の研究やパンタグラフ異常離線、
トロリ線局部磨耗の原因調査等において使用できるトロ
リ線凹凸の測定装置も未だ実現されていない。
架設されることが望ましい。しかし実際には支持点高さ
の施工誤差、張力変化、ハンガ長の不整、ハンガ間弛
度、ドラムくせや工事の際の張りくせ等のくせ凹凸、波
状磨耗等による凹凸や架線金具の取付によりトロリ線高
さ、即ちレール面からの距離に変化が生じる。これらの
トロリ線凹凸はパンタグラフの接触力変動や離線の発生
に大きな影響を与え、集電性能を左右する大きな要因の
一つとなっている。しかし、波長の短いトロリ線の凹凸
の振幅は通常１ｍｍ以下の非常に小さいものであり、目
視でも確認することは難しく、これまで集電性能との関
連を定量的に評価することができなかった。また、電気
鉄道の高速化対応設備の研究やパンタグラフ異常離線、
トロリ線局部磨耗の原因調査等において使用できるトロ
リ線凹凸の測定装置も未だ実現されていない。
【０００３】トロリ線の高さ測定装置は、例えば特開平
６−９９７６５に開示されている。この装置は軌条上を
走行する軌陸車上に樹立したフレームに水平方向のガイ
ドレールを備え、このガイドレールに台車をそれぞれ移
動自在にして支持し、この台車に常に上昇力を受け、ト
ロリ線の下面に押圧接されるローラを備えた支持扞を昇
降自在に設け、この支持扞の押上手段に変位計を備え且
つローラにロータリエンコーダを備え、軌陸車の走行に
より吊架されたトロリ線の高さを測定するものである。
この測定装置は、軌条からトロリ線までの距離であるト
ロリ線高さを簡易かつ連続的に測定できるものである
が、トロリ線の凹凸を精度よく連続的に測定することは
できない。何故なら、支持扞の押圧力は弱いものの、押
上量は０．１ｍｍ程度となることや軌陸車、即ち測定台
の上下振動が測定値に影響を及ぼすので、トロリ線の凹
凸の測定としては十分な精度が得られないからである。
６−９９７６５に開示されている。この装置は軌条上を
走行する軌陸車上に樹立したフレームに水平方向のガイ
ドレールを備え、このガイドレールに台車をそれぞれ移
動自在にして支持し、この台車に常に上昇力を受け、ト
ロリ線の下面に押圧接されるローラを備えた支持扞を昇
降自在に設け、この支持扞の押上手段に変位計を備え且
つローラにロータリエンコーダを備え、軌陸車の走行に
より吊架されたトロリ線の高さを測定するものである。
この測定装置は、軌条からトロリ線までの距離であるト
ロリ線高さを簡易かつ連続的に測定できるものである
が、トロリ線の凹凸を精度よく連続的に測定することは
できない。何故なら、支持扞の押圧力は弱いものの、押
上量は０．１ｍｍ程度となることや軌陸車、即ち測定台
の上下振動が測定値に影響を及ぼすので、トロリ線の凹
凸の測定としては十分な精度が得られないからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする第１
の課題は、測定装置を据えつけた測定台の上下振動の影
響を受けないで、長尺体の凹凸を精度良く連続的に測定
する装置を提供することである。また、解決しようとす
る第２の課題は、長尺体の凹凸波長が０．１ｍ程度まで
の短い波長まで測定可能な長尺体の凹凸を精度良く連続
的に測定する装置を提供することである。更に解決しよ
うとする第３の課題は、トロリ線の凹凸を測定台の上下
振動の影響を受けないで、且つトロリ線の凹凸波長が
０．１ｍ程度まで凹凸振幅が１ｍｍ程度まで精度よく連
続的に測定する装置を提供することである。
の課題は、測定装置を据えつけた測定台の上下振動の影
響を受けないで、長尺体の凹凸を精度良く連続的に測定
する装置を提供することである。また、解決しようとす
る第２の課題は、長尺体の凹凸波長が０．１ｍ程度まで
の短い波長まで測定可能な長尺体の凹凸を精度良く連続
的に測定する装置を提供することである。更に解決しよ
うとする第３の課題は、トロリ線の凹凸を測定台の上下
振動の影響を受けないで、且つトロリ線の凹凸波長が
０．１ｍ程度まで凹凸振幅が１ｍｍ程度まで精度よく連
続的に測定する装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は長尺体の変位を測定して変位信号を求め、こ
の変位信号から長尺体の傾斜を表す傾斜信号を算出し、
この傾斜信号を積分することによって長尺体の凹凸を連
続的に測定するようにした。また、長尺体の凹凸波長に
応じた補正を施して傾斜信号を積分することによって長
尺体の凹凸を連続的に測定するようにした。
に本発明は長尺体の変位を測定して変位信号を求め、こ
の変位信号から長尺体の傾斜を表す傾斜信号を算出し、
この傾斜信号を積分することによって長尺体の凹凸を連
続的に測定するようにした。また、長尺体の凹凸波長に
応じた補正を施して傾斜信号を積分することによって長
尺体の凹凸を連続的に測定するようにした。
【０００６】上記課題を解決するための本発明の測定装
置を、長尺体の測定位置ｘにおける垂直方向の変位を測
定し第１変位信号ｙ1(ｘ) を出力する第１変位センサ、
前記測定位置ｘから微小間隔Δｘ離れた測定位置におけ
る前記長尺体の垂直方向の変位を測定し第２変位信号ｙ
2(ｘ＋Δｘ) を出力する第２変位センサ、前記第１及び
第２変位信号から傾斜信号｛ｙ2(ｘ＋Δｘ) −ｙ1(ｘ)
｝／Δｘを算出する傾斜信号算出手段、及び前記傾斜
信号を積分する傾斜信号積分手段とで構成した。また、
前記傾斜信号積分手段を、長尺体の凹凸波長に応じた補
正を施して前記傾斜信号を積分するようにした。より具
体的には、前記傾斜信号積分手段を、測定しようとする
長尺体の凹凸波長をλとして表される傾斜測定値の真値
に対する比｛ sinπ( Δｘ／λ）｝／π（Δｘ／λ）の
逆数の周波数特性を有するインパルス応答関数を前記傾
斜信号｛ｙ2(ｘ＋Δｘ) −ｙ1(ｘ) ｝／Δｘに重畳し積
分するようにようにした。
置を、長尺体の測定位置ｘにおける垂直方向の変位を測
定し第１変位信号ｙ1(ｘ) を出力する第１変位センサ、
前記測定位置ｘから微小間隔Δｘ離れた測定位置におけ
る前記長尺体の垂直方向の変位を測定し第２変位信号ｙ
2(ｘ＋Δｘ) を出力する第２変位センサ、前記第１及び
第２変位信号から傾斜信号｛ｙ2(ｘ＋Δｘ) −ｙ1(ｘ)
｝／Δｘを算出する傾斜信号算出手段、及び前記傾斜
信号を積分する傾斜信号積分手段とで構成した。また、
前記傾斜信号積分手段を、長尺体の凹凸波長に応じた補
正を施して前記傾斜信号を積分するようにした。より具
体的には、前記傾斜信号積分手段を、測定しようとする
長尺体の凹凸波長をλとして表される傾斜測定値の真値
に対する比｛ sinπ( Δｘ／λ）｝／π（Δｘ／λ）の
逆数の周波数特性を有するインパルス応答関数を前記傾
斜信号｛ｙ2(ｘ＋Δｘ) −ｙ1(ｘ) ｝／Δｘに重畳し積
分するようにようにした。
【０００７】更に上記課題を解決する本発明の装置を、
水平方向に架設されたトロリ線の測定位置ｘにおける垂
直方向の変位を測定し第１変位信号ｙ1(ｘ) を出力する
第１非接触変位センサ、前記測定位置ｘから微小間隔Δ
ｘ離れた測定位置における前記トロリ線の垂直方向の変
位を測定し第２変位信号ｙ2(ｘ＋Δｘ) を出力する第２
非接触変位センサ、前記第１及び第２変位信号から傾斜
信号｛ｙ2(ｘ＋Δｘ)−ｙ1(ｘ) ｝／Δｘを算出する傾
斜信号算出手段、測定しようとするトロリ線の凹凸波長
をλとして表される傾斜測定値の真値に対する比｛ sin
π( Δｘ／λ）｝／π（Δｘ／λ）の逆数の周波数特性
を有するインパルス応答関数を前記傾斜信号に重畳し積
分する傾斜信号積分手段とで構成した。更にまた、前記
第１及び第２非接触変位センサにはレーザー変位センサ
を採用した。
水平方向に架設されたトロリ線の測定位置ｘにおける垂
直方向の変位を測定し第１変位信号ｙ1(ｘ) を出力する
第１非接触変位センサ、前記測定位置ｘから微小間隔Δ
ｘ離れた測定位置における前記トロリ線の垂直方向の変
位を測定し第２変位信号ｙ2(ｘ＋Δｘ) を出力する第２
非接触変位センサ、前記第１及び第２変位信号から傾斜
信号｛ｙ2(ｘ＋Δｘ)−ｙ1(ｘ) ｝／Δｘを算出する傾
斜信号算出手段、測定しようとするトロリ線の凹凸波長
をλとして表される傾斜測定値の真値に対する比｛ sin
π( Δｘ／λ）｝／π（Δｘ／λ）の逆数の周波数特性
を有するインパルス応答関数を前記傾斜信号に重畳し積
分する傾斜信号積分手段とで構成した。更にまた、前記
第１及び第２非接触変位センサにはレーザー変位センサ
を採用した。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に係る長尺体の凹凸を連続
的に測定する装置の実施においては、変位センサ、演算
装置、レコーダ等が用いられる。測定基準位置からの被
測定物である長尺体の変位を測定して変位信号を出力す
る変位センサは、接触型変位センサ又は非接触型変位セ
ンサのいずれも利用可能である。変位センサは２個用い
るのが最も望ましいが、３個又はその他の個数でも実現
できる。変位信号から傾斜信号を算出すること、長尺体
の凹凸波長に応じた補正を施すこと、この補正を施され
た傾斜信号を積分することを、別個の専用の演算装置で
実施してもよいが、汎用のパーソナルコンピュータを用
いてこれらの演算処理を行わせるのが最も実際的であ
る。測定結果はパーソナルコンピュータのメモリに記憶
され、利用目的に応じてレコーダ、プリンタ又はＣＲＴ
の出力装置により記録或いは表示される。勿論、専用の
演算装置を用いた場合、測定結果は直接に出力装置に与
えられる。
的に測定する装置の実施においては、変位センサ、演算
装置、レコーダ等が用いられる。測定基準位置からの被
測定物である長尺体の変位を測定して変位信号を出力す
る変位センサは、接触型変位センサ又は非接触型変位セ
ンサのいずれも利用可能である。変位センサは２個用い
るのが最も望ましいが、３個又はその他の個数でも実現
できる。変位信号から傾斜信号を算出すること、長尺体
の凹凸波長に応じた補正を施すこと、この補正を施され
た傾斜信号を積分することを、別個の専用の演算装置で
実施してもよいが、汎用のパーソナルコンピュータを用
いてこれらの演算処理を行わせるのが最も実際的であ
る。測定結果はパーソナルコンピュータのメモリに記憶
され、利用目的に応じてレコーダ、プリンタ又はＣＲＴ
の出力装置により記録或いは表示される。勿論、専用の
演算装置を用いた場合、測定結果は直接に出力装置に与
えられる。
【０００９】本発明は、以下の実施例に詳細に示す如
く、集電装置としてパンタグラフを用いる電車に給電す
るトロリ線の凹凸を連続的に測定するのに適用される
他、第三軌条などの長尺体の凹凸を連続的に測定する場
合にも適用できる。
く、集電装置としてパンタグラフを用いる電車に給電す
るトロリ線の凹凸を連続的に測定するのに適用される
他、第三軌条などの長尺体の凹凸を連続的に測定する場
合にも適用できる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例装置の回路図、図２
は本発明の測定原理を説明するための図である。これら
図１と図２において、測定台１３上に取り付けられてい
る第１非接触変位センサ１ａは、水平方向に架設された
トロリ線９の測定位置ｘにおける垂直方向の変位を測定
しアナログの第１変位信号ｙ1(ｘ) を出力する。また第
１非接触変位センサ１ａとΔｘ離れて測定台１３上に取
り付けられている第２非接触変位センサ１ｂは、前記測
定位置ｘから微小間隔Δｘ離れた測定位置における前記
トロリ線９の垂直方向の変位を測定しアナログの第２変
位信号ｙ2(ｘ＋Δｘ) を出力する。第１変位信号ｙ
1(ｘ) は第１増幅器２ａで増幅された後に第１アナログ
／デジタル変換器３ａでデジタル信号に変換され、更に
第１ローパスフィルタ４ａを経て傾斜演算器５の一方の
入力端子に加えられる。同様に、第２変位信号ｙ2(ｘ＋
Δｘ) は第２増幅器２ｂで増幅された後に第２アナログ
／デジタル変換器３ｂでデジタル信号に変換され、更に
第２ローパスフィルタ４ｂを経て傾斜演算器５の他方の
入力端子に加えられる。
は本発明の測定原理を説明するための図である。これら
図１と図２において、測定台１３上に取り付けられてい
る第１非接触変位センサ１ａは、水平方向に架設された
トロリ線９の測定位置ｘにおける垂直方向の変位を測定
しアナログの第１変位信号ｙ1(ｘ) を出力する。また第
１非接触変位センサ１ａとΔｘ離れて測定台１３上に取
り付けられている第２非接触変位センサ１ｂは、前記測
定位置ｘから微小間隔Δｘ離れた測定位置における前記
トロリ線９の垂直方向の変位を測定しアナログの第２変
位信号ｙ2(ｘ＋Δｘ) を出力する。第１変位信号ｙ
1(ｘ) は第１増幅器２ａで増幅された後に第１アナログ
／デジタル変換器３ａでデジタル信号に変換され、更に
第１ローパスフィルタ４ａを経て傾斜演算器５の一方の
入力端子に加えられる。同様に、第２変位信号ｙ2(ｘ＋
Δｘ) は第２増幅器２ｂで増幅された後に第２アナログ
／デジタル変換器３ｂでデジタル信号に変換され、更に
第２ローパスフィルタ４ｂを経て傾斜演算器５の他方の
入力端子に加えられる。
【００１１】傾斜演算器５は第２変位信号と第１変位信
号の変位差Δｙを算出し、更に傾斜信号Δｙ／Δｘを算
出する。この傾斜信号Δｙ／Δｘは積分器６で積分さ
れ、これによってトロリ線９の凹凸ｙ（ｘ）が求められ
る。積分器６の出力、即ち測定結果はレコーダ、プリン
タ或いはＣＲＴ等の出力装置８により記録或いは表示さ
れる。なお、係数設定器７は傾斜補正のための装置であ
るが、その機能については後述する。
号の変位差Δｙを算出し、更に傾斜信号Δｙ／Δｘを算
出する。この傾斜信号Δｙ／Δｘは積分器６で積分さ
れ、これによってトロリ線９の凹凸ｙ（ｘ）が求められ
る。積分器６の出力、即ち測定結果はレコーダ、プリン
タ或いはＣＲＴ等の出力装置８により記録或いは表示さ
れる。なお、係数設定器７は傾斜補正のための装置であ
るが、その機能については後述する。
【００１２】図３は本発明の一実施例のトロリ線凹凸の
測定装置の構成を示す正面図、図４は２個のレーザー変
位計からなる変位センサの斜視図である。図３並びに図
４に示すトロリ線凹凸の測定装置の変位センサは第１変
位センサ１ａである第１レーザー変位計と、第２変位セ
ンサ１ｂである第２レーザー変位計とを含む。第１レー
ザー変位計のセンサヘッドは第１投光器１０ａと第１受
光器１１ａであり、また第２レーザー変位計のセンサヘ
ッドは第２投光器１０ｂと第２受光器１１ｂである。実
施例装置に採用したレーザー変位計は、１２００回／秒
の高速サンプリングで０．０５μｍの高分解能の市販の
透過型レーザー寸法測定装置である。
測定装置の構成を示す正面図、図４は２個のレーザー変
位計からなる変位センサの斜視図である。図３並びに図
４に示すトロリ線凹凸の測定装置の変位センサは第１変
位センサ１ａである第１レーザー変位計と、第２変位セ
ンサ１ｂである第２レーザー変位計とを含む。第１レー
ザー変位計のセンサヘッドは第１投光器１０ａと第１受
光器１１ａであり、また第２レーザー変位計のセンサヘ
ッドは第２投光器１０ｂと第２受光器１１ｂである。実
施例装置に採用したレーザー変位計は、１２００回／秒
の高速サンプリングで０．０５μｍの高分解能の市販の
透過型レーザー寸法測定装置である。
【００１３】第１投光器１０ａと第１受光器１１ａは第
１センサ取付部材１２ａ上に、また第２投光器１０ｂと
第２受光器１１ｂは第２センサ取付部材１２ｂ上に距離
Ｌだけ隔ててそれぞれ取り付けられている。これら第１
変位センサ１ａのセンサヘッドと変位センサ１ｂのセン
サヘッドとの取り付け間隔Δｘは、測定されるトロリ線
凹凸の波長を考慮して適当な値に選定される。図４にお
いては、第１投光器１０ａと第２投光器１０ｂとの間隔
はΔｘであり、また第１受光器１１ａと第２受光器１１
ｂとの間隔も当然にΔｘである。要するに、第１センサ
取付部材１２ａと第２センサ取付部材１２ｂは、測定台
１３上にセンサヘッド取付間隔Δｘ隔てて固定されてい
る。測定台１３は、架台１５と高さ調整用ジャッキ１４
を介して作業台１７に設置される。架台１５と作業台１
７との間に設けられている可変伸長脚１６は、測定台を
水平にするための傾斜調整用部材である。作業台１７
は、レール上を走行する保守用車の一部を構成してもよ
い。
１センサ取付部材１２ａ上に、また第２投光器１０ｂと
第２受光器１１ｂは第２センサ取付部材１２ｂ上に距離
Ｌだけ隔ててそれぞれ取り付けられている。これら第１
変位センサ１ａのセンサヘッドと変位センサ１ｂのセン
サヘッドとの取り付け間隔Δｘは、測定されるトロリ線
凹凸の波長を考慮して適当な値に選定される。図４にお
いては、第１投光器１０ａと第２投光器１０ｂとの間隔
はΔｘであり、また第１受光器１１ａと第２受光器１１
ｂとの間隔も当然にΔｘである。要するに、第１センサ
取付部材１２ａと第２センサ取付部材１２ｂは、測定台
１３上にセンサヘッド取付間隔Δｘ隔てて固定されてい
る。測定台１３は、架台１５と高さ調整用ジャッキ１４
を介して作業台１７に設置される。架台１５と作業台１
７との間に設けられている可変伸長脚１６は、測定台を
水平にするための傾斜調整用部材である。作業台１７
は、レール上を走行する保守用車の一部を構成してもよ
い。
【００１４】本発明の測定方法、図２を参照して更に詳
細に説明すると以下の通りである。トロリ線９の位置ｘ
におけるトロリ線凹凸（測定の基準点からのトロリ線高
さ）をｙ（ｘ）、測定台１３の上下振動をｎ（ｘ）、セ
ンサ１ａとセンサ１ｂの取り付け間隔をΔｘとすれば、
第１変位信号ｙ1(ｘ) と第２変位信号ｙ2(ｘ＋Δｘ)は
数式１及び２の如くに表される。
細に説明すると以下の通りである。トロリ線９の位置ｘ
におけるトロリ線凹凸（測定の基準点からのトロリ線高
さ）をｙ（ｘ）、測定台１３の上下振動をｎ（ｘ）、セ
ンサ１ａとセンサ１ｂの取り付け間隔をΔｘとすれば、
第１変位信号ｙ1(ｘ) と第２変位信号ｙ2(ｘ＋Δｘ)は
数式１及び２の如くに表される。
【００１５】
【数１】ｙ1(ｘ) ＝ｙ（ｘ）−ｎ（ｘ）
【数２】ｙ2(ｘ＋Δｘ) ＝ｙ（ｘ＋Δｘ）−ｎ（ｘ）
これらの関係から、トロリ線凹凸ｙ（ｘ）は下式により
近似的に求めることができる。
近似的に求めることができる。
【数３】ｙ（ｘ）＝（１／Δｘ）∫｛ｙ2(ｘ＋Δｘ) −
ｙ1(ｘ) ｝ｄｘ 数式３から明らかなように、本発明に係る測定装置はト
ロリ線の変位を検出し、変位信号からトロリ線傾斜信号
を算出し、このトロリ線傾斜信号を積分することによっ
てトロリ線凹凸を測定するものであり、そして、数式３
には測定台の上下振動ｎ（ｘ）は含まれない。従って、
本発明に係るトロリ線凹凸の測定装置、即ち長尺体の凹
凸の測定装置は、測定台の上下振動の影響を受けないと
いう優れた特長を有する。
ｙ1(ｘ) ｝ｄｘ 数式３から明らかなように、本発明に係る測定装置はト
ロリ線の変位を検出し、変位信号からトロリ線傾斜信号
を算出し、このトロリ線傾斜信号を積分することによっ
てトロリ線凹凸を測定するものであり、そして、数式３
には測定台の上下振動ｎ（ｘ）は含まれない。従って、
本発明に係るトロリ線凹凸の測定装置、即ち長尺体の凹
凸の測定装置は、測定台の上下振動の影響を受けないと
いう優れた特長を有する。
【００１６】ところで、上述の如く本発明に係る水平方
向に架設されたトロリ線の凹凸を連続的に測定する装置
は、２点間の変位差から傾斜を近似的に求めるため、凹
凸波長λにより誤差が生じる。そこで、この凹凸波長λ
による誤差を、本発明では以下に述べる手段により補正
した。本発明に係る水平方向に架設されたトロリ線の凹
凸を連続的に測定する装置において、傾斜演算器５で算
出され積分器６に入力される傾斜信号、即ち、傾斜測定
値ｇｍ の傾斜真値ｇｔに対する比は数式４で表され
る。
向に架設されたトロリ線の凹凸を連続的に測定する装置
は、２点間の変位差から傾斜を近似的に求めるため、凹
凸波長λにより誤差が生じる。そこで、この凹凸波長λ
による誤差を、本発明では以下に述べる手段により補正
した。本発明に係る水平方向に架設されたトロリ線の凹
凸を連続的に測定する装置において、傾斜演算器５で算
出され積分器６に入力される傾斜信号、即ち、傾斜測定
値ｇｍ の傾斜真値ｇｔに対する比は数式４で表され
る。
【数４】
センサヘッド取付間隔Δxとトロリ線凹凸波長λとの比
Δx／λを横軸に傾斜測定値ｇｍの傾斜真値ｇｔに対す
る比ｇｍ ／ｇｔを縦軸とした図５の傾斜測定誤差のグ
ラフに示す如く、ｇｍ ／ｇｔはΔx／λが０のときに
１で、１のときに０である。そして、この間は、ｇ ｍ
／ｇ ｔ は二次曲線に近い曲線でゆるやかに減少してい
る。即ち、トロリ線波長λがセンサヘッド取付間隔Δx
より大きければ大きいほど傾斜測定誤差は小さくなり、
逆にトロリ線波長λがセンサヘッド取付間隔Δxに近づ
けば近づくほど傾斜測定誤差は大きくなる。図５から、
センサヘッド取付間隔Δxとトロリ線凹凸波長λとの比
Δx／λが０．２５であれば、傾斜誤差は１０％程度で
あることが分かる。
Δx／λを横軸に傾斜測定値ｇｍの傾斜真値ｇｔに対す
る比ｇｍ ／ｇｔを縦軸とした図５の傾斜測定誤差のグ
ラフに示す如く、ｇｍ ／ｇｔはΔx／λが０のときに
１で、１のときに０である。そして、この間は、ｇ ｍ
／ｇ ｔ は二次曲線に近い曲線でゆるやかに減少してい
る。即ち、トロリ線波長λがセンサヘッド取付間隔Δx
より大きければ大きいほど傾斜測定誤差は小さくなり、
逆にトロリ線波長λがセンサヘッド取付間隔Δxに近づ
けば近づくほど傾斜測定誤差は大きくなる。図５から、
センサヘッド取付間隔Δxとトロリ線凹凸波長λとの比
Δx／λが０．２５であれば、傾斜誤差は１０％程度で
あることが分かる。
【００１７】実施例の測定装置においてセンサヘッド取
付間隔Δxは１００ｍｍとした。トロリ線に現れる凹凸
の波長は様々であるが、例えばλが１０ｍであればΔx
／λは０．０１となり、これに対応する図５のグラフ上
のｇｍ ／ｇｔの値は殆ど１である。この程度の凹凸波
長であれば傾斜補正の必要はない。しかしながら、１０
ｍ以下であって、かなりセンサヘッド取付間隔Δxに近
い凹凸波長の測定には、傾斜補正が必要である。ところ
で本発明に係る長尺体の凹凸を連続的に測定する装置に
おいて傾斜測定値ｇ ｍ を入力とし傾斜真値ｇ ｔ を出力
とすると、前記装置は線形システムと考えることができ
る。そこで、傾斜測定値ｇ ｍ から傾斜真値ｇ ｔ を算出
するための具体的方法を、一般的な工学関係書籍（例え
ば朝倉書店発行の日野幹雄著 「 スペクトル解析 」 等）を参
照しながら説明する。即ち、上記の書籍等に示されてい
る通り、線形システムLに時系列信号y i (t) （ただしtは
時間）が入力されたとき、時系列出力信号y 0 (t)は数式
５の重畳積分で表される。これは、一種のフィルター処
理を行っていることに相当する。なお、重畳積分はたた
み込み積分とも呼ばれる。
付間隔Δxは１００ｍｍとした。トロリ線に現れる凹凸
の波長は様々であるが、例えばλが１０ｍであればΔx
／λは０．０１となり、これに対応する図５のグラフ上
のｇｍ ／ｇｔの値は殆ど１である。この程度の凹凸波
長であれば傾斜補正の必要はない。しかしながら、１０
ｍ以下であって、かなりセンサヘッド取付間隔Δxに近
い凹凸波長の測定には、傾斜補正が必要である。ところ
で本発明に係る長尺体の凹凸を連続的に測定する装置に
おいて傾斜測定値ｇ ｍ を入力とし傾斜真値ｇ ｔ を出力
とすると、前記装置は線形システムと考えることができ
る。そこで、傾斜測定値ｇ ｍ から傾斜真値ｇ ｔ を算出
するための具体的方法を、一般的な工学関係書籍（例え
ば朝倉書店発行の日野幹雄著 「 スペクトル解析 」 等）を参
照しながら説明する。即ち、上記の書籍等に示されてい
る通り、線形システムLに時系列信号y i (t) （ただしtは
時間）が入力されたとき、時系列出力信号y 0 (t)は数式
５の重畳積分で表される。これは、一種のフィルター処
理を行っていることに相当する。なお、重畳積分はたた
み込み積分とも呼ばれる。
【数５】
ここでｈ(t)は、システムLの周波数応答関数H(iω）
（ただしωは角周波数、Iは虚数単位）から得られるイ
ンパルス応答関数である。インパルス応答関数ｈ(t)
は、上記の書籍等に示されている通り、数式６で表され
る。
（ただしωは角周波数、Iは虚数単位）から得られるイ
ンパルス応答関数である。インパルス応答関数ｈ(t)
は、上記の書籍等に示されている通り、数式６で表され
る。
【数６】
入力信号y
i
(t)の周波数特性をそれぞれY
i
(iω）, Y
o
(i
ω）とすると、これらは数式７の関係にある。
ω）とすると、これらは数式７の関係にある。
【数７】
これらの性質を利用して、時系列入力信号y
i
(t)として
傾斜測定値g m を、またΔx／λを周波数に置き換えて線
形システムLを数式４の逆数の周波数特性を有するもの
とすれば、時系列出力信号y 0 (t)は、傾斜補正された傾
斜真値ｇ ｔ として得られることになる。本発明をデジタ
ル計算機で実現する場合には、数式５の時系列入力信号
y i (t)と時系列出力信号y 0 (t)はいずれも離散化されたデ
ジタルデータの数列となり、従ってインパルス応答関数
ｈ(t)も有限個数のデジタルデータの数列となる。この
場合のように線形デジタル信号処理システムの具体的な
計算手段は、一般的な工学関係書籍（例えば東京電機大
学出版局発行の中村尚五著 「 ビギナーズデジタル信号処
理 」 等）に示されている如く、数式８で表される。
傾斜測定値g m を、またΔx／λを周波数に置き換えて線
形システムLを数式４の逆数の周波数特性を有するもの
とすれば、時系列出力信号y 0 (t)は、傾斜補正された傾
斜真値ｇ ｔ として得られることになる。本発明をデジタ
ル計算機で実現する場合には、数式５の時系列入力信号
y i (t)と時系列出力信号y 0 (t)はいずれも離散化されたデ
ジタルデータの数列となり、従ってインパルス応答関数
ｈ(t)も有限個数のデジタルデータの数列となる。この
場合のように線形デジタル信号処理システムの具体的な
計算手段は、一般的な工学関係書籍（例えば東京電機大
学出版局発行の中村尚五著 「 ビギナーズデジタル信号処
理 」 等）に示されている如く、数式８で表される。
【数８】
ここで、Tはサンプリング周期で、Mはインパルス応答関
数の次数でn番目のデジタルデータの計算手段を示して
いる。また、インパルス応答関数ｈ(t)も、数式９で表
される。
数の次数でn番目のデジタルデータの計算手段を示して
いる。また、インパルス応答関数ｈ(t)も、数式９で表
される。
【数９】 ここでR e は実数部を、ωoは最大角周波数を表す。 本
発明の実施例装置では図１に示す如く、係数設定器７で
sinπλ（Δx／λ）／π（Δx／λ）の逆数の周波数特
性を有するインパルス応答関数に対応する係数を数式９
によって積分器６に設定し、積分器６で傾斜信号{y2 (x
+Δx )−y1 (x) }／Δxに前記インパルス応答関数を重
畳し積分することによって、傾斜補正を施されたトロリ
線凹凸信号を得るようにしている。勿論、傾斜補正器、
例えば前記インパルス応答関数のフィルタを傾斜演算器
５の後段に設け、前記傾斜信号に所定の傾斜補正を施し
た後に積分するような回路構成にしてもよい。
発明の実施例装置では図１に示す如く、係数設定器７で
sinπλ（Δx／λ）／π（Δx／λ）の逆数の周波数特
性を有するインパルス応答関数に対応する係数を数式９
によって積分器６に設定し、積分器６で傾斜信号{y2 (x
+Δx )−y1 (x) }／Δxに前記インパルス応答関数を重
畳し積分することによって、傾斜補正を施されたトロリ
線凹凸信号を得るようにしている。勿論、傾斜補正器、
例えば前記インパルス応答関数のフィルタを傾斜演算器
５の後段に設け、前記傾斜信号に所定の傾斜補正を施し
た後に積分するような回路構成にしてもよい。
【００１８】図６は上述の本発明の一実施例の測定装置
によって測定されたトロリ線凹凸の測定例を示す。図６
において、下から２段目のゆるやかな波形がトロリ線凹
凸を表す出力信号波形であり、凹凸振幅は±１０ｍｍ前
後である。また測定されたトロリ線は長さは１００ｍで
ある。最下段の波形は、測定凹凸のうち波長１０ｍ以下
の成分のみを選択して拡大して示したものである。な
お、測定は測定装置を保守用車に載せてレール上を走行
しながら行ったが、走行速度は１ｍ／ｓであった。
によって測定されたトロリ線凹凸の測定例を示す。図６
において、下から２段目のゆるやかな波形がトロリ線凹
凸を表す出力信号波形であり、凹凸振幅は±１０ｍｍ前
後である。また測定されたトロリ線は長さは１００ｍで
ある。最下段の波形は、測定凹凸のうち波長１０ｍ以下
の成分のみを選択して拡大して示したものである。な
お、測定は測定装置を保守用車に載せてレール上を走行
しながら行ったが、走行速度は１ｍ／ｓであった。
【００１９】
【発明の効果】本発明は長尺体の変位を測定して変位信
号を求め、この変位信号から長尺体の傾斜を表す傾斜信
号を算出し、この傾斜信号を積分することによって長尺
体の凹凸を連続的に測定する装置であるので、測定装置
を据えつけた測定台の上下振動の影響を受けないで長尺
体の凹凸を精度良く連続的に測定することができるよう
になった。また、傾斜信号に長尺体の凹凸波長に応じた
補正を施して積分することにしたので、センサヘッドの
取付間隔に近い波長の凹凸まで精度良く測定できるよう
になった。更に、本発明に係る測定装置は信号処理が複
雑でなく、従って市販の機器・装置を構成要素として利
用することが可能である。
号を求め、この変位信号から長尺体の傾斜を表す傾斜信
号を算出し、この傾斜信号を積分することによって長尺
体の凹凸を連続的に測定する装置であるので、測定装置
を据えつけた測定台の上下振動の影響を受けないで長尺
体の凹凸を精度良く連続的に測定することができるよう
になった。また、傾斜信号に長尺体の凹凸波長に応じた
補正を施して積分することにしたので、センサヘッドの
取付間隔に近い波長の凹凸まで精度良く測定できるよう
になった。更に、本発明に係る測定装置は信号処理が複
雑でなく、従って市販の機器・装置を構成要素として利
用することが可能である。
【図１】本発明に係る測定装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明に係る測定装置の測定原理を説明する図
である。
である。
【図３】本発明に係る測定装置の一実施例の構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図４】本発明に係る測定装置に用いられるセンサの一
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図５】トロリ線傾斜の真値に対する測定値の比を示す
図である。
図である。
【図６】本発明の一実施例の測定装置で測定したトロリ
線凹凸の測定例を示す。
線凹凸の測定例を示す。
１ａ 第１センサ
１ｂ 第２センサ
２ａ 第１増幅器
２ｂ 第２増幅器
３ａ 第１Ａ／Ｄ変換器
３ｂ 第２Ａ／Ｄ変換器
４ａ 第１ローパスフィルタ
４ｂ 第２ローパスフィルタ
５ 傾斜演算器
６ 積分器
７ 係数設定器
８ 出力装置
９ トロリ線
１０ａ 第１投光器
１０ｂ 第２投光器
１１ａ 第１受光器
１１ｂ 第２受光器
１２ａ 第１センサ取付部材
１２ｂ 第２センサ取付部材
１３ 測定台
１４ ジャッキ
１５ 架台
１６ 傾斜調整手段
１７ 作業台
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 21/30
B60M 1/28
G01B 11/30
Claims (3)
- 【請求項１】 長尺体の測定位置xにおける垂直方向の
変位を測定し第１変位信号y 1 (x)を出力する第１変位セ
ンサ、前記測定位置xから微小間隔Δx離れた測定位置に
おける前記長尺体の垂直方向の変位を測定し第２変位信
号y 2 (x+Δx)を出力する第２変位センサ、前記第１及び
第２変位信号から傾斜信号{y 2 (x+Δx )−y 1 (x) }／Δ
xを算出する傾斜信号算出手段、及び前記傾斜信号を積
分する傾斜信号積分手段とからなる長尺体の凹凸を連続
的に測定する装置において、前記傾斜信号積分手段が、
測定しようとする長尺体の凹凸波長をλとして表される
傾斜測定値の真値に対する比{sinπλ（Δx／λ）}／π
（Δx／λ）の逆数の周波数特性を有するインパルス応
答関数を前記傾斜信号{y 2 (x+Δx )−y 1 (x) }／Δxに
重畳し積分することによって前記傾斜補正と積分を行う
ものであることを特徴とする長尺体の凹凸を連続的に測
定する装置。 - 【請求項２】 水平方向に架設されたトロリ線の測定位
置xにおける垂直方向の変位を測定し第１変位信号y
1 (x)を出力する第１非接触変位センサ、前記測定位置x
から微小間隔Δx離れた測定位置における前記トロリ線
の垂直方向の変位を測定し第２変位信号y 2 (x+Δx )を
出力する第２非接触変位センサ、前記第１及び第２変位
信号から傾斜信号{y 2 (x+Δx )−y 1 (x) }／Δxを算出
する傾斜信号算出手段、及び前記傾斜信号を積分する傾
斜信号積分手段とからなる水平方向に架設されたトロリ
線の凹凸を連続的に測定する装置において、前記傾斜信
号積分手段が、測定しようとするトロリ線の凹凸波長を
λとして表される傾斜測定値の真値に対する比{sinπλ
（Δx／λ）}／π（Δx／λ）の逆数の周波数特性を有
するインパルス応答関数を前記傾斜信号{y 2 (x+Δx )−
y 1 (x) }／Δxに重畳し積分することによって前記傾斜
補正と積分を行うものであることを特徴とする水平方向
に架設されたトロリ線の凹凸を連続的に測定する装置。 - 【請求項３】 前記第１及び第２非接触変位センサがレ
ーザー変位センサであることを特徴とする請求項２の水
平方向に架設されたトロリ線の凹凸を連続的に測定する
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35195997A JP3361448B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 長尺体の凹凸を連続的に測定する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35195997A JP3361448B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 長尺体の凹凸を連続的に測定する装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173838A JPH11173838A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3361448B2 true JP3361448B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=18420806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35195997A Expired - Fee Related JP3361448B2 (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 長尺体の凹凸を連続的に測定する装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361448B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104002700A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 一种接触网吊弦预配平台 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4919331B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2012-04-18 | 日本電設工業株式会社 | 剛体電車線凹凸測定装置 |
| DE102007013669B4 (de) * | 2007-03-19 | 2009-07-09 | Deutsche Bahn Ag | Verfahren zur Messung der Feinwelligkeit von montierten Fahrdrähten im Schienenverkehr |
| CN106159810B (zh) * | 2016-08-30 | 2017-12-22 | 中国铁建电气化局集团北方工程有限公司 | 全自动高铁吊弦线穿线机 |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP35195997A patent/JP3361448B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104002700A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 一种接触网吊弦预配平台 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11173838A (ja) | 1999-07-02 |
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