JP5250280B2 - トロリ線の支持点検出装置 - Google Patents
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架線検測車によるトロリ線摩耗量あるいは偏位量測定は、通常、電柱等の基準位置(あるいはこれに支持されたトロリ線支持構造物)からの走行距離に応じて測定され、電柱等(あるいはこれに支持されたトロリ線支持構造物)で走行距離の補正がなされるが、トンネル区間では電柱は設けられていないので、トロリ線支持構造物の位置(トロリ線の支持点)が位置情報として活用される。そのため、トンネル内ではトロリ線支持構造物をもってトロリ線の支持点を検出することが必要になる。
これとは別に、トンネル区間以外でカメラによりトロリ線支持金具の映像を採取するトロリ線支持金具角度測定装置が公知である(特許文献1)。
また、トロリ線摩耗量を測定するカメラによりトロリ線とともに周囲の構造物を含めてトロリ線の支持点となる碍子等の映像を明かり区間と同様にトンネル内でも採取することが可能である。なお、この種のトンネル区間のトロリ線摩耗量の際の投光器については公知である(特許文献2)
走行中は車体が左右それぞれ±50mm程度は上下動するので、カメラの視野にはトロリ線支持構造物を含めトンネル壁面に取付けられた種々の構造物が入り込む。その関係で、ノイズ処理やテンプレート処理等でトロリ線の支持点の碍子等の映像だけを抽出することははなはだ難しく、しかも、その抽出処理に対するデータ処理装置の処理ロードは大きくなる。そのため、走行状態で測定するトロリ線摩耗量あるいは偏位量の測定処理に悪影響を与え兼ねない。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、トンネル構造が多少変化してもトンネル内のトロリ線の支持点を検測車の走行状態において精度よく検出でき、データ処理装置の処理ロードを低減できるトロリ線の支持点検出装置を提供することにある。
前記検測車の屋根上面に設けられ、トンネル断面内側方向に向かって垂直方向から角度θで斜めに検出方向が設定され、所定の検出限界距離を有し前記トロリ線支持構造物を検出する反射型距離センサを備え、前記反射型距離センサは、前記トンネルの前記天井側の壁面の上下変動量が標準的なトンネルに対し±Dとしたときに、前記天井側の壁面が上方向にD変動したときは前記トロリ線支持構造物を検出でき、前記天井側の壁面が下方向にD変動したときは前記トンネルの内壁に到達しないように前記角度θと前記検出限界距離とが選択されているものである。
前記検測車の屋根上面において、前記トロリ線が偏位していないときのトロリ線の基準位置に対して前記検測車が上り走行の場合と下り走行にそれぞれ対応して左右にそれぞれ設けられ、トンネル断面内側方向に向かって垂直方向から角度θで斜めに検出方向が設定され、所定の検出限界距離を有し前記トロリ線支持構造物を検出する第1の反射型距離センサを備え、左右の各前記第1の反射型距離センサは、前記トンネルの前記天井側の壁面の上下変動量が標準的なトンネルに対し±Dとしたときに、前記天井側の壁面が上方向にD変動したときは前記トロリ線支持構造物を検出でき、前記天井側の壁面が下方向にD変動したときは前記トンネルの内壁に到達しないように前記角度θと前記検出限界距離とが選択されているものである。
トンネル断面内側方向のトンネル天井は、凹型に湾曲しているので、トンネル頂点近傍の中心部の領域には空き空間ができている。トンネル断面内側方向に向かって斜め方向でトロリ線支持構造物を検出するようにすると、検出限界距離の先端がこの空き空間に配置されるので、トンネル天井が下側に移動しても検出限界距離の先端が天井壁面に達しないで済む。そこで、検出限界距離を長くすることができ、トンネル天井が上側に移動しても検出限界距離の範囲内でトロリ線支持構造物を検出することが可能になる。
これによりトンネル構造に多少の相違があってトロリ線支持構造物の位置変動に対して検出距離が稼げる。また、トンネル天井壁面の距離変動に対しても検出する対象に対して距離限定がされているのでトンネル壁面に達することはなく、そこからの反射を防止できる。さらに、距離センサだけで支持点検出ができるので、データ処理装置の処理ロードを低減することができる。
図1において、1は、検測車であり、図面右側が上り軌道の場合を示し、左側が下り軌道の場合を示している。
検測車1の上部には、トロリ線支持構造物2が設けられ、このトロリ線支持構造物2に複数の碍子3を介してトロリ線4が吊られている。図示するトロリ線4の位置は、トロリ線4が偏位範囲の中心位置(軌道中心に対応する基準位置R)に位置付けられている場合である。複数の碍子3は、トロリ線4の支持点に設けられた支持点碍子である。
なお、トロリ線4は、通常、軌道中心(図示する基準位置R)から±250mm程度は偏位し、碍子3によりトロリ線支持構造物2から50cm程度降下している。
9は、レールであり、10は、トンネルであり、10aはその内壁面である。
上り支持点検出器5と下り支持点検出器6の間隔は1.5mであり、トロリ線4は、これらセンサの間で点線で示す位置までそれぞれに偏位する。
検出距離限定距離センサ5aは、上り車線7においてトンネル10内において内側に向かうトロリ線4の最大偏位した位置(点線参照)よりその検出方向の矢線Aが内側に位置するように設けられていればよい。しかし、ここでは上り支持点検出器5に内蔵する検出距離限定距離センサ5bとの関係でこれとほぼ同じ位置に設けてある。
検出距離限定距離センサ5aは、上り支持点検出器5のから立てた垂線を基準にしてトンネル断面内側方向(図面反時計方向)にθ回転した方向を検出方向としてその検出限界距離が2mのものである。なお、θは後述するようにこの実施例では22°である。
下り支持点検出器6のから立てた垂線を基準にしてトンネル断面内側方向(図面時計方向)にθ回転した方向を検出方向としてその検出限界距離が2mのものである。
上り支持点検出器5の検出距離限定距離センサ5aと下り支持点検出器6の検出距離限定距離センサ6aとは、それぞれの検出方向の矢線A,Bが最大偏位したトロリ線4(点線部)に接しければよいので、検出距離限定距離センサ5bと検出距離限定距離センサ6bとは切り離して検測車1の中心側に寄せてあるいはさらに外側にそれぞれ設けることもできる。なお、点線で示す矢線Kは、検出距離限定距離センサ5b,6bに対応する検出限界距離が5mのものである。
検出距離限定距離センサ5bは、上り車線7において、トンネル区間ではなく、トンネル外の明かりでトロリ線支持構造物2を検出するものであって、垂直方向に設けられ、その検出限界距離5mのものであるが、これは、4m〜6mの範囲であればよい。
検出距離限定距離センサ6bは、下り車線8において、トンネル区間ではなく、トンネル外の明かりでトロリ線支持構造物2を検出するものであって、垂直方向に設けられ、その検出限界距離5mのものであるが、これも4m〜6mの範囲であればよい。。
なお、上り支持点検出器5と下り支持点検出器6とは、トロリ線4が偏位しない基準位置Rにあるときに、この基準位置Rを通る垂線に対して対称となる位置にある。
このような条件と車体の左右の上下変動±50mmを加えてかつトンネルの構造の相違を検討し、例えば、トンネルの構造の相違でトロリ線支持構造物2が±0.25mの範囲で上下変動をすると仮定する。トンネルの構造の相違は、これよりも変動が小さい場合も多い。しかし、トンネルの構造の上下変動がこれより多い場合には、その個所については、そのトンネル位置あるいは個所が分かっていてかつそのような個所は少ないので、従来のようにそのトンネル位置あるいは個所についてはあらかじめ登録してある支持点情報を走行距離を示す距離パルスを参照して登録してある位置を参考にして支持点を検出すればよい。
なお、トンネル10の天井面の上下の変動量とトロリ線支持構造物2の上下の変動量とはほぼ対応している。
そこで、θ=22°として、トロリ線支持構造物2との距離を1.6mとすれば、トロリ線支持構造物2に到達するまでの矢線Aの長さが1.6/0.92=1.739として算出できる。
これに変動量Dとして垂直方向での検出距離の変動量0.25m=0.20m+0.05mから、これのθ方向の長さを算出すると、0.25m/Cos22°=0.269となる。そこで、これに先のトロリ線支持構造物2に到達するまでの矢線Aの長さ1.739を加えると、矢線Aの長さは2.008mとして算出できる。これにより、矢線Aの長さを2mとすれば、トンネル天井側が0.25m上がり、これに応じてトロリ線支持構造物2が上側に0.25m移動したとしても矢線Aの先端がトロリ線支持構造物2に接触するのでこれを検出できる。
そこで、矢線Aの長さがこの最大距離Lか、それ以下ならば、トンネル天井側が0.25m下がり、これに応じてトロリ線支持構造物2が下側に0.25m移動してたとしても矢線Aの先端がトンネル天井側に接触することはない。したがって、トンネルの内壁面10aからの反射は発生しない。
よって、矢線Aの長さ(検出距離限定距離センサ5aの検出限界距離)を2mとすればトロリ線支持構造物2が上下に0.25m移動したとしても検出距離限定距離センサ5aの検出限界距離が内壁面10aに到達することなくトロリ線支持構造物2を検出できる。ただし、Cos22°=0.927とする。
その結果、矢線Aの長さ(検出距離限定距離センサ5aの検出限界距離)を2mに選択しても問題は生じない。なお、この場合の検出距離限定距離センサ5aの検出限界距離は、2m〜2.10mの範囲から選択できる。逆に、検出距離限定距離センサ5aの検出限界距離を2.10mとして角度θを大きく採ることもできる。
角度θに応じてそれぞれの距離センサの検出限界距離が選択され、θの角度が大きくなると、その分、距離センサの検出限界距離は長くなる。最適な角度としては、20°〜25°前後で2m前後である。なお、角度θが大きくなれば、限定される検出距離は長くなり、逆に小さくなれば短くなる。
以上は、矢線Bの長さ(検出距離限定距離センサ6aの検出限界距離)と角度についても同様である。
ここで、垂直方向に1.65mの検出距離限定距離センサ5aを設けてもトンネル10の天井が上側に0.25mシフトし、これに応じてトロリ線支持構造物2が0.25m上にシフトしたときには、トロリ線支持構造物2の距離は1.9mの高さとなり、検出距離限定距離センサ5aの垂直方向での検出距離限界=1.65mでは検出できない。
そこで、空間E側に検出距離限定距離センサ5aを傾斜させて検出できる角度θを求め、かつ、トンネルの内壁面10aに到達することなくトロリ線支持構造物2を検出できる長さを求めるのがこの発明である。
そのような角度としては、現在のトンネル構造物の上下変動範囲±0.2mでは20°〜25°程度範囲がある。
検出距離限定距離センサ5a,5bと検出距離限定距離センサ6a,6bとはそれぞれ変位センサが用いられる。
図3において、50は、検出距離限定距離センサであって、受光器としての2分割フォトセンサ51と差動増幅回路52、コンパレータ53、比較電圧調整回路54、そして投光用の赤外線LED55とからなる。
赤外線LED55で対象に投光した反射光を2分割フォトセンサ51のそれぞれのエリアで受光し、それぞれの受光信号(検出信号)を差動増幅回路52に入力してその差を検出し、その差が一定レベル以上のときにコンパレータ53により出力を得て検出信号とする。
この場合、0〜60mm程度の不感帯が発生するが、検出される距離は、赤外線LED55の光強度と受光側の2分割フォトセンサ51の感度に応じて5mを越える検出が可能である。なお、感度は、2分割フォトセンサ51の電源電圧12V〜24V等の範囲で調整可能である。
なお、上り車線と下り車線との上り支持点検出器5と下り支持点検出器6との切換も切換スイッチ11と同様な切換スイッチにより上り支持点検出器5と下り支持点検出器6とのいずれか一方だけを動作させる切換えを行うものである。
この実施例においては、上り支持点検出器5には、補助検出センサとしてさらに垂直方向に矢線A1で示す1.65mの検出距離限定距離センサ5cが設けられる。同様に下り支持点検出器6には、補助検出センサとしてさらに垂直方向に矢線B1で示す1.65mの検出距離限定距離センサ6cが設けられる。いずれのものも、トンネル10の内壁面10aには到達しない距離である。
ここで、検出距離限定距離センサ5cと検出距離限定距離センサ6cとは、垂直方向にあって、検出距離限定距離センサ5bと検出距離限定距離センサ6bと同様なセンサであるが、その検出距離を1.65mに限定することで、検出距離限定距離センサ5bと検出距離限定距離センサ6bに換えてトンネル内で検出距離1.65mにおいてトロリ線支持構造物2を垂直方向で検出する。
この実施例では、上り支持点検出器5は、検出距離限定距離センサ5aの検出信号と検出距離限定距離センサ5cの検出信号との論理和出力を検出信号として発生する。これによりいずれかのセンサでトロリ線支持構造物2が検出されたときにトロリ線4の支持点あるとする。同様に、下り支持点検出器6は、検出距離限定距離センサ6aの検出信号と検出距離限定距離センサ6cの検出信号との論理和出力を検出信号として発生する。これによりいずれかのセンサでトロリ線支持構造物2が検出されたときにトロリ線4の支持点であるとする。
このような論理和の検出信号で検出することにより一方が検出できないような希な状態に対して対処することができる。
また、実施例では、上り、下りの車線に対応して左右に斜め方向でトロリ線支持構造物を検出する検出距離限定距離センサを設けているが、前記のような単線の場合には、上り、下りともに同じ軌道となるので、この発明の検出距離限定距離センサは左右対称に一対設ける必要はない。
3…碍子、4…トロリ線、
5…上り支持点検出器、5a〜5c,6a〜6c…検出距離限定距離センサ、
6…下り支持点検出器、7…上り車線、
8…下りの車線、9…レール、
10…トンネル、10a…トンネルの内壁面、
50…検出距離限定距離センサ、51…2分割フォトセンサ、
52…差動増幅回路、53…コンパレータ、
54…比較電圧調整回路、55…投光用の赤外線LED。
Claims (7)
- トロリ線支持構造物と前記トロリ線支持構造物から吊られた碍子により支持されるトロリ線が支持されている支持点について検測車の走行方向における位置を検出するトロリ線の支持点検出装置において、
前記検測車の屋根上面に設けられ、トンネル断面内側方向に向かって垂直方向から角度θで斜めに検出方向が設定され、所定の検出限界距離を有し前記トロリ線支持構造物を検出する反射型距離センサを備え、
前記反射型距離センサは、前記トンネルの天井側の壁面の上下変動量が標準的なトンネルに対し±Dとしたときに、前記天井側の壁面が上方向にD変動したときは前記トロリ線支持構造物を検出でき、前記天井側の壁面が下方向にD変動したときは前記トンネルの内壁に到達しないように前記角度θと前記検出限界距離とが選択されているトロリ線の支持点検出装置。 - トロリ線支持構造物と前記トロリ線支持構造物から吊られた碍子により支持されるトロリ線が支持されている支持点について検測車の走行方向における位置を検出するトロリ線の支持点検出装置において、
前記検測車の屋根上面において、前記トロリ線が偏位していないときのトロリ線の基準位置に対して前記検測車が上り走行の場合と下り走行にそれぞれ対応して左右にそれぞれ設けられ、トンネル断面内側方向に向かって垂直方向から角度θで斜めに検出方向が設定され、所定の検出限界距離を有し前記トロリ線支持構造物を検出する第1の反射型距離センサを備え、
左右の各前記第1の反射型距離センサは、前記トンネルの天井側の壁面の上下変動量が標準的なトンネルに対し±Dとしたときに、前記天井側の壁面が上方向にD変動したときは前記トロリ線支持構造物を検出でき、前記天井側の壁面が下方向にD変動したときは前記トンネルの内壁に到達しないように前記角度θと前記検出限界距離とが選択されているトロリ線の支持点検出装置。 - さらにトンネル区間の前後にある明かり区間において他のトロリ線支持構造物を垂直方向で検出する第2の反射型距離センサを前記検測車の屋根上面において左右にそれぞれ有し、
左右の各前記第1の反射型距離センサは、前記トンネル内において断面内側に向かう前記トロリ線の最大偏位より内側に配置され、左右の各前記第1の反射型距離センサと左右の各前記第2の反射型距離センサとはそれぞれ上り、下りに応じて切換えて使用され、左右の各前記第2の反射型距離センサは、前記垂直方向において前記トンネルの内壁を越える検出限界距離を持つものであって、前記トンネル区間では検出が無効にされ、前記明かり区間で検出が有効とされ、前記明かり区間における前記他のトロリ線支持構造物を検出する請求項2記載のトロリ線の支持点検出装置。 - 前記反射型距離センサは検出距離が限定された変位センサであって、前記変位センサは、LED発光素子と2分割のフォトダイオードの受光素子とからなり、前記第1の反射型距離センサとしての前記変位センサは、検出限界距離が2mか、これ以下であり、前記垂直方向に対して20°〜25°の範囲にあって、前記第2の反射型距離センサとしての前記変位センサは、検出限界距離が4mから6mの範囲にある請求項3記載のトロリ線の支持点検出装置。
- トロリ線支持構造物と前記トロリ線支持構造物から吊られた碍子により支持されるトロリ線が支持されている支持点について検測車の走行方向における位置を検出するトロリ線の支持点検出装置において、
前記検測車の屋根上面において、前記トロリ線が偏位していないときのトロリ線の基準位置に対して前記検測車が上り走行の場合と下り走行にそれぞれ対応して左右にそれぞれ設けられ、所定の検出限界距離を有する前記トロリ線支持構造物を検出する第1及び第2の反射型距離センサを備え、
左右の各前記第1の反射型距離センサは、前記トロリ線支持構造物を越える距離でかつ前記トンネルの内壁に到達しない前記検出限界距離を有し、前記トンネル内において断面内側に向かう前記トロリ線の最大偏位より内側において垂直方向で前記トロリ線支持構造物を検出するものであり、
左右の各前記第2の反射型距離センサは、トンネル断面内側方向に向かって前記垂直方向から角度θで斜めに検出方向が設定され、前記トンネルの天井側の壁面の上下変動量が標準的なトンネルに対し±Dとしたときに、前記天井側の壁面が上方向にD変動したときは前記トロリ線支持構造物を検出でき、前記天井側の壁面が下方向にD変動したときは前記トンネルの内壁に到達しないように前記角度θと前記検出限界距離とが選択され、
前記第1の反射型距離センサおよび第2の反射型距離センサの検出信号の論理和により前記トロリ線支持構造物を検出するトロリ線の支持点検出装置。 - さらにトンネル区間の前後にある明かり区間において他のトロリ線支持構造物を垂直方向で検出する第3の反射型距離センサを前記検測車の屋根上面において左右にそれぞれ有し、
左右の各前記第1の反射型距離センサは、前記トンネル内において断面内側に向かう前記トロリ線の最大偏位より内側に配置され、左右の各前記第1の反射型距離センサと左右の各前記第2の反射型距離センサと前記第3の反射型距離センサとはそれぞれ上り、下りに応じて切換えて使用され、左右の各前記第3の反射型距離センサは、前記垂直方向において前記トンネルの内壁を越える検出限界距離のものであって、前記トンネル区間では検出が無効にされ、前記明かり区間で検出が有効とされ、前記明かり区間における前記他のトロリ線支持構造物を検出する請求項5記載のトロリ線の支持点検出装置。 - 前記反射型距離センサは検出距離が限定された変位センサであって、前記変位センサは、LED発光素子と2分割のフォトダイオードの受光素子とからなり、前記第1および第2の反射型距離センサとしての前記変位センサは、検出限界距離が2mか、これ以下であり、前記垂直方向に対して20°〜25°の範囲にあって、前記第3の反射型距離センサとしての前記変位センサは、検出限界距離が4mから5mの範囲にある請求項6記載のトロリ線の支持点検出装置。
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