JP6450971B2 - トロリ線摩耗測定装置およびトロリ線摩耗測定方法 - Google Patents
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Description
また、トロリ線5のオーバーラップ箇所や渡り線が入り込む箇所においては、図8(d)に示すように、トロリ線5の摩耗部が、水平摩耗部5aと傾斜摩耗部5bとからなる偏摩耗と呼ばれる摩耗状態となることもある。
電車屋根上に設置した摩耗測定用カメラで、パンタグラフに接触するトロリ線の下面を撮影し、撮影された前記トロリ線の下面の画像を画像処理して、前記トロリ線の残存直径を求めるトロリ線摩耗測定方法において、
水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗トロリ線と断面積が同一である水平摩耗部のみを有する水平摩耗トロリ線の残存直径を、前記偏摩耗トロリ線の残存直径相当値として算出する
ことを特徴とする。
前記トロリ線の下面の画像から前記トロリ線の中心点の実座標を算出する工程と、
前記トロリ線の下面の画像から前記水平摩耗部の端部の実座標、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の実座標、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標を算出する工程と、
前記トロリ線の中心点の実座標、並びに前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標に基づき前記偏摩耗トロリ線の断面積を算出する工程と、
前記偏摩耗トロリ線の断面積に基づき前記残存直径相当値を算出する工程と
を有することを特徴とする。
パンタグラフに接触するトロリ線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された前記トロリ線の下面の画像を画像処理して、前記トロリ線の残存直径を求める画像処理部を備えたトロリ線摩耗測定装置において、
前記画像処理部は、水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗トロリ線と断面積が同一である水平摩耗部のみを有する水平摩耗トロリ線の残存直径を、前記偏摩耗トロリ線の残存直径相当値として算出する残存直径相当値算出処理部を備える
ことを特徴とする。
前記画像処理部は、
前記トロリ線の下面の画像から前記トロリ線の中心点の実座標を算出するトロリ線中心点位置算出処理部と、
前記トロリ線の下面の画像からすくなくとも前記水平摩耗部の端部の実座標、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の実座標、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標を算出する境界点位置算出処理部と、
前記トロリ線中心点位置算出処理部により算出した前記トロリ線の中心点の実座標、並びに前記境界点位置算出処理部により算出した前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標に基づき前記偏摩耗トロリ線の断面積を算出する摩耗断面積算出処理部と
を備え、
前記残存直径相当値算出処理部は、前記摩耗断面積算出処理部により算出した前記偏摩耗トロリ線の断面積に基づき前記残存直径相当値を算出する
ことを特徴とする。
ここで、1素子当たりのセンサ幅がΔuのとき、センサ面2aの左端を原点としてピクセル位置px1,px5[pix]は下式(1)によりセンサ面座標u1’,u5’[mm]に変換される。さらに、センサ面2aの中心を原点、センサ面の幅をUとすると、センサ面上の座標u1,u5[mm]は下式(2)に変換される。ただし、下式(1),(2)ではピクセル位置px1,px5をpx、センサ面座標u1’,u5’をu’、センサ面座標u1,u5をuとして示している。
u’=Δu×px ・・・(1)
u=u’−U/2 ・・・(2)
なお、このときレンズの歪みを考慮して変換することでより高精度の結果が得られる。
y=ax=(f/u)x ・・・(3)
θ=arcTan(f/u) ・・・(4)
すなわち、図5に示すように、トロリ線5の中心点P0とカメラ中心点Cを通る直線L0を考えると、x方向に対する直線L0の角度θ0=(θ1+θ5)/2であることから、直線L0の式は下式(5)で求められる。
y=a0x=tan(θ0)x ・・・(5)
さらに、この直線L0上にあるトロリ線5の中心点P0(x0,y0)から直線L1までの距離と、トロリ線の半径r[mm]とが等しいことから、トロリ線5の中心点P0のx座標xoは下式(6)により求まる。また、y0=a0x0から、y0も求まる。なお、式(6)は下式(7)に示す「点と直線の距離dの公式」を用いて求めた。
以上により、実座標P2(x2,y2),P4(x4,y4)が得られた。
以上により境界点p3の実座標P3(x3,y3)が得られた。
まず、理想状態における摩耗断面積の算出処理について説明する。例えば、図6のように半径r[mm]のトロリ線5のx方向の頂点をP6,P7として、P6−P2間、P2−P3間、P3−P4間、P4−P7間のx方向の距離d1,d2,d3,d4[mm]が分かっている場合について考える(d1+d2+d3+d4=2r)。
すなわち、パラメータd1,d2,d3,d4が与えられたときの摩耗断面積Sは、扇形P6P0P2、P4P0P7の面積S1,S2、三角形P0P2P4、P2P3P4の面積S3,S4を用いて下式(12)により求められる。
すなわち、実際の摩耗断面積は、P2,P3,P4の座標とrが分かれば求められる。まず、P2−P4間の長さd24を求めれば三角形P0P2P4の面積S3は三辺の長さ(d24,r,r)が既知の三角形になるので、下式(16)で求まる。
また、三角形P2P3P4の面積S4についてもP2−P3間の長さd23(=d2),P3−P4間の長さd34,P2−P4間の長さd24が既知の三角形の面積の公式でS3と同様に求められる。
求められたαより、残存直径相当値Hは下式(21)で求められる。
こうして求めた残存直径相当値Hは記録装置4に記録しておく。
例えば、上述した実施例では、境界点位置算出処理部3cにおいて境界点p1,p2,p3,p4,p5の実座標P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4),P5(x5,y5)の算出を行う例を示したが、境界点位置算出処理部3cでは少なくとも境界点p2,p3,p4の実座標P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4)の算出を行えばよい。
また、上述した本実施例ではトロリ線5の摩耗面が一つの水平摩耗部5aと一つの傾斜摩耗部5bとを有する例を示したが、トロリ線5の摩耗面は他の異なる摩耗形状であってもよい。
また、残存直径相当値Hは、通常の水平摩耗トロリ線5Aの残存直径値と同列に扱うことができるため、偏摩耗トロリ線5ABと通常の水平摩耗トロリ線5Aを一元管理することができるという利点もある。さらに、断面積から残存直径相当値Hを求める考え方は、偏摩耗だけでなく、さらに異なる摩耗形状のトロリ線に対しても柔軟に応用することができる。
2 ラインセンサカメラ
3 画像処理装置
3a ラインセンサ画像作成部
3b トロリ線中心点位置算出処理部
3c 境界点5点の位置算出処理部
3d 摩耗断面積算出処理部
3e 残存直径相当値算出処理部
4 記録装置
5 トロリ線
5A 水平摩耗トロリ線
5AB 偏摩耗トロリ線
5a 水平摩耗部
5b 傾斜摩耗部
6 レール
Claims (4)
- 電車屋根上に設置した摩耗測定用カメラで、パンタグラフに接触するトロリ線の下面を撮影し、撮影された前記トロリ線の下面の画像を画像処理して、前記トロリ線の残存直径を求めるトロリ線摩耗測定方法において、
水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗トロリ線と断面積が同一である水平摩耗部のみを有する水平摩耗トロリ線の残存直径を、前記偏摩耗トロリ線の残存直径相当値として算出する
ことを特徴とするトロリ線摩耗測定方法。 - 前記トロリ線の下面の画像から前記トロリ線の中心点の実座標を算出する工程と、
前記トロリ線の下面の画像から前記水平摩耗部の端部の実座標、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の実座標、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標を算出する工程と、
前記トロリ線の中心点の実座標、並びに前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標に基づき前記偏摩耗トロリ線の断面積を算出する工程と、
前記偏摩耗トロリ線の断面積に基づき前記残存直径相当値を算出する工程と
を有することを特徴とする請求項1記載のトロリ線摩耗測定方法。 - パンタグラフに接触するトロリ線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された前記トロリ線の下面の画像を画像処理して、前記トロリ線の残存直径を求める画像処理部を備えたトロリ線摩耗測定装置において、
前記画像処理部は、水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗トロリ線と断面積が同一である水平摩耗部のみを有する水平摩耗トロリ線の残存直径を、前記偏摩耗トロリ線の残存直径相当値として算出する残存直径相当値算出処理部を備える
ことを特徴とするトロリ線摩耗測定装置。 - 前記画像処理部は、
前記トロリ線の下面の画像から前記トロリ線の中心点の実座標を算出するトロリ線中心点位置算出処理部と、
前記トロリ線の下面の画像からすくなくとも前記水平摩耗部の端部の実座標、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の実座標、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標を算出する境界点位置算出処理部と、
前記トロリ線中心点位置算出処理部により算出した前記トロリ線の中心点の実座標、並びに前記境界点位置算出処理部により算出した前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、及び前記傾斜摩耗部の端部の実座標に基づき前記偏摩耗トロリ線の断面積を算出する摩耗断面積算出処理部と
を備え、
前記残存直径相当値算出処理部は、前記摩耗断面積算出処理部により算出した前記偏摩耗トロリ線の断面積に基づき前記残存直径相当値を算出する
ことを特徴とする請求項3記載のトロリ線摩耗測定装置。
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