JP6668573B2 - 車両上空物検測装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、電車車両などの上空に存在する架線（トロリ線）などの被測定物の状態を測定する車両上空物検測装置及び方法に関する。

電車車両の上空には架線（トロリ線）、イヤー、イヤー碍子、ハンガーなどの架線設備が設けられている。特に、トロリ線については、レールに対して垂直方向及び水平方向に適切な相対位置に配置されているかどうかを測定するようにしたトロリ線の高さ・偏位測定装置が特許文献１に記載されている。

特開２００６−１２３７８７号公報

特許文献１に記載のものは、車両上に搭載する高さ・偏位測定装置を、トロリ線にレーザ光を照射して、その反射光路長でトロリ線までの距離を測定するレーザ距離センサと、トロリ線にレーザ光を走査するポリゴンミラーと、レーザ光の投光方向を計測するロータリーエンコーダと、トロリ線の高さ、偏位を算出する演算装置とで構成している。
このようなポリゴンミラーを用いたものは、装置自体が非常に大型のため、専用の検測車に搭載し、その検測車を数カ月に１回程度の周期で運行させることによって測定を行っている。

最近では、小型の回転式レーザスキャンセンサを営業車両の屋根上に搭載可能かつ車両限界に支障せず客室内に取り付け可能とした測定装置が提案されている。回転式レーザスキャンセンサは、レーザを回転するスキャン方式を採用しているため、営業車両の列車速度が４０［ｋｍ］以下でないと十分な測定性能を発揮できない。そこで、最高速度１３０［ｋｍ］に対応可能とするために、回転式レーザスキャンセンサを複数台並列に屋根上に配置することが提案されている。

しかしながら、回転式レーザスキャンセンサを屋根上に複数台配置した場合、少なくとも２台のセンサからそれぞれ出射されたレーザ光同士が相互に干渉する領域が存在することとなり、車両上空の被測定物によってはレーザ光が同時に照射され、正確に測定できない場合がある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、複数の回転式レーザスキャンセンサを車両の屋根上に配置した場合に、それぞれのレーザ光が相互干渉しないように車両上空の被測定物を測定することのできる車両上空物検測装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明に係る車両上空物検測定装置の第１の特徴は、車両の進行方向に対して略直交する方向に沿って前記車両屋根上に並列に設置された複数の回転式レーザスキャンセンサ手段群と、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群を回転走査方向が同じで、それぞれの回転位相が前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の設置台数で分割した位相分ずつ異なるように制御する制御手段と、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群からの検出信号に基づいて前記車両の屋根上空に存在する被測定物を検測する検測手段とを備えたことである。
この発明は、複数の回転式レーザスキャンセンサ手段群を車両屋根上に設置する場合に、車両の進行方向に対して略直交する方向に沿って並列に設置している。このとき、各回転式レーザスキャンセンサ手段の回転走査方向を、車両の進行方向に対して全て同じ方向（例えば反時計方向）となるようにしている。さらに、各回転式レーザスキャンセンサ手段の回転位相を設置台数で分割した位相分ずつ異なるようにしている。例えば、３台設置した場合は、それぞれの位相が１２０°異なるようにし、４台設置した場合は、９０°異なるようにする。このように各回転レーザスキャンセンサ手段を設置し、それぞれを同期制御することによって、レーザ光が相互干渉しないような領域である車両上空に存在する所定の被測定物を検測することができるようになる。

本発明に係る車両上空物検測定装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の車両上空物検測装置において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群は３台以上を有し、前記検測手段は、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第１象限に位置している状態にあるときの第１の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線と、前記第１の回転式レーザスキャンセンサ手段よりも右側に配置された前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第２象限に位置する状態にあるときの第２の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線とが、相互に干渉する位置よりも前記車両屋根から上空に離間した位置に存在する被測定物を検測することである。
各回転式レーザスキャンセンサ手段のレーザ出射方向が第１象限に位置し、その回転式レーザスキャンセンサ手段よりも右側に配置された回転式レーザスキャンセンサ手段のレーザ出射方向が第２象限に位置するときに、互いのレーザ光線は干渉する可能性がある。この発明では、相互に干渉する可能性のある位置よりも車両屋根から上空に離間した位置に存在する被測定物を検測するようにした。これによって、それぞれのレーザ光が相互干渉しないように車両上空の被測定物を測定できるようになる。

本発明に係る車両上空物検測定装置の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の車両上空物検測装置において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段が両端以外の位置に設置されていることである。
この発明は、車両屋根上に並列に設置されている３台以上の回転式レーザスキャンセンサ手段群の中で互いにレーザ光線の干渉する可能性のある第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段を、両端に設置しないものである。第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されたレーザ光線が相互に干渉する可能性のある位置の高さ（車両屋根からの距離）は、両センサの離間距離に依存するので、第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段を両端に設置しないことによって、レーザ光線が相互に干渉する可能性のある位置の高さ（車両屋根からの距離）を最も高い位置から低い位置に変更することができ、測定可能範囲を大幅に向上できる。

本発明に係る車両上空物検測定装置の第４の特徴は、前記第２又は第３の特徴に記載の車両上空物検測装置において、前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段が互いに隣り合うように前記車両屋根上に並列に設置されていることである。
この発明は、車両屋根上に並列に設置されている３台以上の回転式レーザスキャンセンサ手段群の中で互いにレーザ光線の干渉する可能性のある第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段を、両センサの離間距離が最も小さくなる、互いに隣り合う位置に設置したものである。これによって、レーザ光線が相互に干渉する可能性のある位置の高さ（車両屋根からの距離）を最も低い位置に変更することができ、測定可能範囲を大幅に向上できる。

本発明に係る車両上空物検測定装置の第５の特徴は、前記第１、第２、第３又は第４の特徴に記載の車両上空物検測装置において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の各回転式レーザスキャンセンサ手段から少なくとも水平方向に出射されるレーザ光を遮光する遮光手段を有することである。
これは、回転式レーザスキャンセンサ手段の走査可能な範囲が１８０°以上ある場合、隣接する回転式レーザスキャンセンサ手段にレーザ光が照射する可能性があるので、水平方向に出射するレーザ光を遮光する遮光手段を各センサ間に設けるようにしたものである。これによって、他のセンサからのレーザの入射を防ぐことができる。

本発明に係る車両上空物検測定方法の第１の特徴は、車両の進行方向に対して略直交する方向に沿って前記車両屋根上に並列に配置された複数の回転式レーザスキャンセンサ手段群を用いて、前記車両の屋根上空に存在する被測定物を検測する車両上空物検測方法において、記回転式レーザスキャンセンサ手段群は、回転走査方向が同じでそれぞれの回転位相を、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の設置台数で分割した位相分ずつ異なるように設定してあることである。
これは、前記車両上空物検測定装置の第１の特徴に対応した車両上空物検測定方法の発明である。

本発明に係る車両上空物検測定方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の車両上空物検測方法において、３台以上を有する前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第１象限に位置している状態にあるときの第１の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線と、前記第１の回転式レーザスキャンセンサ手段よりも右側に配置された前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第２象限に位置する状態にあるときの第２の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線とが、相互に干渉する位置よりも前記車両屋根から上空に離間した位置に存在する被測定物を検測することである。
これは、前記車両上空物検測定装置の第２の特徴に対応した車両上空物検測定方法の発明である。

本発明に係る車両上空物検測定方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の車両上空物検測方法において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段を両端以外の位置に設置することである。
これは、前記車両上空物検測定装置の第３の特徴に対応した車両上空物検測定方法の発明である。

本発明に係る車両上空物検測定方法の第４の特徴は、前記第２又は第３の特徴に記載の車両上空物検測方法において、前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段が互いに隣り合うように前記車両屋根上に並列に設置したことである。
これは、前記車両上空物検測定装置の第４の特徴に対応した車両上空物検測定方法の発明である。

本発明に係る車両上空物検測定方法の第５の特徴は、前記第１、第２、第３又は第４の特徴に記載の車両上空物検測方法において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の各回転式レーザスキャンセンサ手段から少なくとも水平方向に出射されるレーザ光を遮光したことである。
これは、前記車両上空物検測定装置の第５の特徴に対応した車両上空物検測定方法の発明である。

本発明によれば、複数の回転式レーザスキャンセンサを車両の屋根上に配置した場合に、それぞれのレーザ光が相互干渉しないように車両上空の被測定物を測定することができる。

トロリ線測定装置を搭載する営業車両の一例を模式的に示す図である。 図１の４台の回転式レーザスキャンセンサの同期制御の一例を示す図である。 図２に示すような位相遅れにおいて、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ出射方向が徐々に変化した場合の様子を示す図である。 図３（Ａ）に示す回転式レーザスキャンセンサのレーザ光線が相互干渉する状態を示す。 図２の回転式レーザスキャンセンサの配置を入れ換えて、それぞれの位相遅れの関係が配置方向に沿って異なるようにした実施の形態を示す図である。 図５の回転式レーザスキャンセンサの配置を入れ換えて、それぞれの位相遅れの関係が配置方向に沿って異なるようにした別の実施の形態を示す図である。 ３台の回転式レーザスキャンセンサの同期制御の一例を示す図である。 図１のトロリ線測定装置の全体構成を示すブロック図である。

以下、図面に基づいて本発明の車両上空物検測装置の実施の形態としてトロリ線測定装置を例に説明する。図１は、トロリ線測定装置を搭載する営業車両の一例を模式的に示す図である。図１において、トロリ線測定装置４は、４台の回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４と、センサ制御部７と、測定装置８とから構成される。４台の回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４は、回転移動するレーザ測長センサを用いて空間を面状に走査するものである。回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４は、トロリ線１の存在する空間すなわちトロリ線１の偏位方向にレーザ光を面状に走査して車両上空（屋根上）のトロリ線１からの反射光を受光し、レーザ測長センサとトロリ線１との間の距離と角度を測定するものである。

４台の回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４は、営業車両９の屋根上であって車両進行方向（図面の前後方向）に対して略垂直方向（図面の左右方向）にそれぞれ所定の間隔で並列配置される。回転式レーザスキャンセンサ４２と回転式レーザスキャンセンサ４３とは、例えば６００［ｍｍ］以上離間した位置に設置される。回転式レーザスキャンセンサ４２，４３は、車両９の左右中心からは約３００［ｍｍ］以上離間した位置にそれぞれ設置される。回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４２との間、回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４４と間は、例えば、約３００［ｍｍ］程度離間した位置に配置されることが望ましい。回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の走査角度は、約１８０度である。この走査角度は一例であり、１８０度以上の場合もこれ以下の場合もある。従って、この実施の形態のように複数の回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４を並列配置した場合、被測定物の位置に応じて、複数の回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４から出射されたレーザ光同士がそれぞれ干渉する場合がある。この実施の形態では、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の走査時の位相角度を異ならせ、それぞれを同期制御している。この同期制御の詳細については後述する。

センサ制御部７は、４台の回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４からの検出器信号及び回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の屋根上における設置位置に基づいて、トロリ線１の高さ偏位座標を算出して、測定装置８に出力する。測定装置８は、センサ制御部７のオペレーションとデータ収録を行う。センサ制御部７及び測定装置８は、営業用の車両９内の適当な箇所に設置される。なお、センサ制御部７を回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４と同じ屋根上に配置し、測定装置８を営業車両の床下に配置してもよいし、これ以外の場所に配置してもよい。

回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の間には、水平方向に出射するレーザ光を遮光する遮光板５１〜５３が設けられている。回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の走査可能な範囲が１８０°以上の場合、隣接する回転式レーザスキャンセンサ同士に隣接する回転式レーザスキャンセンサから出射するレーザ光が照射される可能性がある。そこで、この実施の形態では、水平方向に出射するレーザ光を遮光する遮光手段として遮光板５１〜５３をそれぞれ回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の間に設けている。なお、この遮光板５１〜５３に代えて、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４自体に出射防止用及び／又は入射防止用の遮光膜を設けるようにしてもよい。また、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の走査可能な範囲を１８０°よりも小さくし、隣接する回転式レーザスキャンセンサにレーザ光が出射されないようにしてもよい。

図２は、図１の４台の回転式レーザスキャンセンサの同期制御の一例を示す図である。図２では、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ出射方向は、それぞれの回転中心から延びる矢印４１ａ〜４４ａで示してある。回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ走査方向（回転走査方向）は、それぞれの回転中心を中心とする点線円の矢印４１ｃ〜４４ｃで示してある。すなわち、図２において、紙面奥行き方向が電車進行方向の場合、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ走査方向（回転走査方向）は反時計方向となり、紙面手前方向が電車進行方向の場合、時計方向となる。

回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の配置は次のようになっている。回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４２との距離はＬ１２、回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４４との距離はＬ３４、回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４４との距離はＬ１４、回転式レーザスキャンセンサ４２と回転式レーザスキャンセンサ４３との距離はＬ２３である。すなわち、それぞれの回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４は、距離Ｌ１２，Ｌ２３，Ｌ３４，Ｌ１４に相当するだけ離間して配置してある。また、距離Ｌ１２と距離Ｌ３４は同じ値である。なお、距離Ｌ１２，Ｌ２３，Ｌ３４をそれぞれ同じとして、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４をそれぞれ等間隔に配置してもよい。

回転式レーザスキャンセンサ４１の矢印４１ａのレーザ出射方向を基準０°とした場合、回転式レーザスキャンセンサ４２の矢印４２ａのレーザ出射方向は−９０°、回転式レーザスキャンセンサ４３の矢印４３ａのレーザ出射方向は−１８０°、回転式レーザスキャンセンサ４４の矢印４４ａのレーザ出射方向は−２７０°、それぞれ位相が９０°遅れている。

図３は、図２に示すような位相遅れにおいて、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ出射方向が徐々に変化した場合の様子を示す図である。図３（Ａ）は、回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第１象限（４５°）に、回転式レーザスキャンセンサ４２のレーザ出射方向が第４象限（−４５°）に、回転式レーザスキャンセンサ４３のレーザ出射方向が第３象限（−１３５°）に、回転式レーザスキャンセンサ４４のレーザ出射方向が第２象限（−２２５°）に位置することを示す。以下同様に、図３（Ｂ）は、回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第２象限（１３５°）に位置する場合、図３（Ｃ）は、回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第３象限（２２５°）に位置する場合、図３（Ｄ）は、回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第４象限（３１５°）に位置する場合における各回転式レーザスキャンセンサ４２〜４４のレーザ出射方向をそれぞれ示す。

図３において、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４から出射するレーザ光線が相互に干渉する可能性があるのは、図３（Ａ）に示す回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第１象限に位置し、回転式レーザスキャンセンサ４４のレーザ出射方向が第２象限に位置する場合である。すなわち、各回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ出射方向が第１象限に位置し、その回転式レーザスキャンセンサよりも右側に配置された回転式レーザスキャンセンサのレーザ出射方向が第２象限に位置するときに、互いのレーザ光線は干渉する可能性がある。

図４は、図３（Ａ）に示す回転式レーザスキャンセンサのレーザ光線が相互干渉する状態を示す。回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第１象限の１５°，３０°，４５°，６０°，７５°に位置し、回転式レーザスキャンセンサ４４のレーザ出射方向が第２象限の１０５°，１２０°、１３５°、１５０°、１６５°に位置する場合に、双方のレーザ光線は領域Ｒ１〜Ｒ５で相互に干渉することとなる。この領域Ｒ１〜Ｒ５は、回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４４との中間点を中心とする、半径が距離Ｌ１４の約２分の１に相当する円弧上に存在することとなる。領域Ｒ３が最も屋根上の最上部に位置し、その高さは距離Ｌ１４の約２分の１（Ｌ１４／２）すなわちＬ１４／２である。従って、この領域Ｒ３よりも上方が図２に示すような位相遅れで走査される回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の測定可能範囲となる。

回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４４との距離Ｌ１４が、例えば、約１２００［ｍｍ］であると、車両の屋根から領域Ｒ３までの距離は約６００［ｍｍ］となり、トロリ線１の測定に支障が生じることになる。この距離を小さくするには、回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４４との距離Ｌ１４を小さくすることで対応することができるが、距離Ｌ１４を小さくすることには限界がある。

図５は、図２の回転式レーザスキャンセンサの配置を入れ換えて、それぞれの位相遅れの関係が配置方向に沿って異なるようにした実施の形態を示す図である。図５では、図２に示した回転式レーザスキャンセンサ４２と回転式レーザスキャンセンサ４４との配置を入れ換えて、距離Ｌ１４を小さくなるようにした。また、この配置交換によって、各回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ出射方向が第１象限に位置し、その回転式レーザスキャンセンサよりも右側に配置された回転式レーザスキャンセンサのレーザ出射方向が第２象限に位置する関係は、図５（Ａ）に示した回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４２の場合以外に、図５（Ｂ）に示す回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４２の場合と、図５（Ｃ）に示す回転式レーザスキャンセンサ４４と回転式レーザスキャンセンサ４３の場合とで、それぞれ発生するようになる。すなわち、互いのレーザ光線の干渉する可能性は増加する。

図５（Ａ）において、回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４２のレーザ光が相互干渉する領域Ｒ６までの車両屋根からの距離は、距離Ｌ１４の約２分の１（Ｌ１４／２）すなわち約１５０［ｍｍ］となる。図５（Ｂ）において、回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４２のレーザ光が相互干渉する領域Ｒ７までの車両屋根からの距離は、距離Ｌ３２の約２分の１（Ｌ３２／２）、すなわち約１５０［ｍｍ］となる。一方、図５（Ｃ）において、回転式レーザスキャンセンサ４４と回転式レーザスキャンセンサ４３のレーザ光が相互干渉する領域Ｒ８までの車両屋根からの距離は、距離Ｌ４３の約２分の１（Ｌ４３／２）すなわち約３００［ｍｍ］となる。従って、図５に示す回転式レーザスキャンセンサの配置によって、領域Ｒ８よりも上方が図５に示すような位相遅れで走査される回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の測定可能範囲となる。なお、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４を等間隔、すなわち距離Ｌ１４，Ｌ４３，Ｌ３２を等しくすることによって、距離Ｌ１４，Ｌ４３，Ｌ３２はそれぞれ最小となり、測定可能範囲を拡大することができる。

図６は、図５の回転式レーザスキャンセンサの配置を入れ換えて、それぞれの位相遅れの関係が配置方向に沿って異なるようにした別の実施の形態を示す図である。図６では、図５の回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４４との配置を入れ換えて、これらが相互に干渉しないように配置した。すなわち、図２の回転式レーザスキャンセンサ４２を回転式レーザスキャンセンサ４４の位置に配置し、回転式レーザスキャンセンサ４３及び回転式レーザスキャンセンサ４４を左側にずらした場合に相当する。この配置交換によって、各回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４のレーザ出射方向が第１象限に位置し、その回転式レーザスキャンセンサよりも右側に配置された回転式レーザスキャンセンサのレーザ出射方向が第２象限に位置する関係が、図６（Ａ）に示す回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４４の場合と、図６（Ｂ）に示す回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４２の場合とで、それぞれ発生するようになる。すなわち、互いのレーザ光線の干渉する可能性は図５の場合よりも減少する。

図６（Ａ）において、回転式レーザスキャンセンサ４１と回転式レーザスキャンセンサ４３のレーザ光が相互干渉する領域Ｒ９までの車両屋根からの距離は、距離Ｌ１４の約２分の１（Ｌ１４／２）すなわち約４５０［ｍｍ］となる。図６（Ｂ）において、回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４２のレーザ光が相互干渉する領域ＲＡまでの車両屋根からの距離は、距離Ｌ３２の約２分の１（Ｌ３２／２）、すなわち約４５０［ｍｍ］となる。従って、図６に示す回転式レーザスキャンセンサの配置によって、領域Ｒ９，ＲＡよりも上方が図６に示すような位相遅れで走査される回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の測定可能範囲となる。なお、回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４４の離間距離Ｌ３４を小さくすることによって、距離Ｌ１４，Ｌ３２を小さくすることができ、測定可能範囲を拡大することができる。

図７は、３台の回転式レーザスキャンセンサの同期制御の一例を示す図である。図２では、４台の回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４を用いた場合について説明したが、以下、３台の回転式レーザスキャンセンサを用いた場合について説明する。この場合は、回転式レーザスキャンセンサ４１の矢印４１ａのレーザ出射方向を基準０°とした場合、回転式レーザスキャンセンサ４２の矢印４２ａのレーザ出射方向は１２０°、回転式レーザスキャンセンサ４３の矢印４３ａのレーザ出射方向は２４０°、それぞれ位相が遅れている。従って、図７（Ａ）に示すように、回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第１象限に位置するときに、回転式レーザスキャンセンサ４３のレーザ出射方向が第２象限に位置するという関係が成立する。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す回転式レーザスキャンセンサのレーザ光線が相互干渉する状態を示す。回転式レーザスキャンセンサ４１のレーザ出射方向が第１象限の１５°，３０°，４５°に位置し、回転式レーザスキャンセンサ４３のレーザ出射方向が第２象限の１３５°、１５０°、１６５°に位置する場合に、双方のレーザ光線は領域ＲＢ，ＲＣ，ＲＤで相互に干渉することとなる。領域ＲＣが屋根上の最上部に位置し、その高さは距離Ｌ１３の０．２９倍（０．２９×Ｌ１３）、すなわち約１７５［ｍｍ］となる。従って、この領域ＲＣよりも上方が図７に示すような位相遅れで走査される回転式レーザスキャンセンサ４１〜４３の測定可能範囲となる。なお、図７（Ｂ）において、回転式レーザスキャンセンサ４３と回転式レーザスキャンセンサ４２の配置を入れ換えた場合、双方のレーザ光線は領域ＲＥで相互に干渉することとなる。このときの高さは、距離Ｌ１２の０．２９倍（０．２９×Ｌ１２）、すなわち約３５０［ｍｍ］となる。これは、図２の場合とほぼ同様の測定可能範囲である。

図８は、図１のトロリ線測定装置の全体構成を示すブロック図である。センサ制御部７は、回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４に接続された高さ偏位演算パソコン７１〜７４を含んで構成される。高さ偏位演算パソコン７１〜７４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とメモリとＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）とＤＩＯ（ｄｉｓｋ ｉｎｐｕｔ−ｏｕｔｐｕｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）とがそれぞれバスで接続されたパソコンで構成される。

高さ偏位演算パソコン７１〜７４は、各回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４からのトロリ線位置検出信号をメモリに取り込む。高さ偏位演算パソコン７１〜７４は、取り込んだＨＤＤ内の高さ偏位座標変換プログラムによって回転式レーザスキャンセンサ４１〜４４の配列位置に基づいて、トロリ線の高さ（軌道面基準）であるＸ座標とトロリ線の偏位（軌道面を基準とした左右位置）であるＹ座標に変換し、メモリに格納する。高さ偏位演算パソコン７１〜７４には、車両距離情報が入力され、車両移動位置の同期がなされる。

測定装置８は、データ収録パソコン８１及び外部記録媒体８２を含んで構成される。データ収録パソコン８１は、ＣＰＵとメモリとＨＤＤとＤＩＯとがそれぞれバスで接続されたパソコンで構成される。測定装置８のデータ収録パソコン８１、センサ制御部７内の高さ偏位演算パソコン７１〜７４は、それぞれＬＡＮで接続されている。測定装置８は、センサ制御部７から測定データを受け取り、外部記録媒体８２にデータ収録を行う。

なお、上述の実施の形態では、複数の回転式レーザスキャンセンサとして３台の場合と４台の場合を例に説明したが、これ以上の回転式レーザスキャンセンサを車両屋根上に設置してもよい。
上述の実施の形態では、トロリ線を測定する場合を例に説明したが、トロリ線以外のイヤー、イヤー碍子、ハンガーなどの車両上空に存在する架線設備等又はこれ以外の物体を測定する場合にも同様に適用できる。

１…トロリ線
４…トロリ線測定装置
４１，４２，４３，４４…回転式レーザスキャンセンサ
５１，５２，５３…遮光板
７…センサ制御部
７１…高さ偏位演算パソコン
８…測定装置
８１…データ収録パソコン
８２…外部記録媒体
９…車両

Claims (8)

1. 車両の進行方向に対して略直交する方向に沿って前記車両屋根上に並列に設置された複数の回転式レーザスキャンセンサ手段群と、
   前記回転式レーザスキャンセンサ手段群を回転走査方向が同じで、それぞれの回転位相が前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の設置台数で分割した位相分ずつ異なるように制御する制御手段と、
   前記回転式レーザスキャンセンサ手段群からの検出信号に基づいて前記車両の屋根上空に存在する被測定物を検測する検測手段とを備え、
   前記回転式レーザスキャンセンサ手段群は３台以上を有し、前記検測手段は、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第１象限に位置している状態にあるときの第１の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線と、前記第１の回転式レーザスキャンセンサ手段よりも右側に配置された前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第２象限に位置する状態にあるときの第２の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線とが、相互に干渉する干渉位置よりも前記車両屋根から上空に離間した位置に存在する被測定物を検測することを特徴とする車両上空物検測装置。
2. 請求項１に記載の車両上空物検測装置において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段が両端以外の位置に設置されていることを特徴とする車両上空物検測装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両上空物検測装置において、前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段が互いに隣り合うように前記車両屋根上に並列に設置されていることを特徴とする車両上空物検測装置。
4. 請求項１、２又は３に記載の車両上空物検測装置において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の各回転式レーザスキャンセンサ手段から少なくとも水平方向に出射されるレーザ光を遮光する遮光手段を有することを特徴とする車両上空物検測装置。
5. 車両の進行方向に対して略直交する方向に沿って前記車両屋根上に並列に配置された複数の回転式レーザスキャンセンサ手段群を用いて、前記車両の屋根上空に存在する被測定物を検測する車両上空物検測方法において、
   前記回転式レーザスキャンセンサ手段群は、回転走査方向が同じでそれぞれの回転位相を、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の設置台数で分割した位相分ずつ異なるように設定してあり、
   ３台以上を有する前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第１象限に位置している状態にあるときの第１の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線と、前記第１の回転式レーザスキャンセンサ手段よりも右側に配置された前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の中でレーザ出射方向が前記進行方向を見て第２象限に位置する状態にあるときの第２の回転式レーザスキャンセンサ手段から出射されるレーザ光線とが、相互に干渉する干渉位置よりも前記車両屋根から上空に離間した位置に存在する被測定物を検測することを特徴とする車両上空物検測方法。
6. 請求項５に記載の車両上空物検測方法において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段を両端以外の位置に設置することを特徴とする車両上空物検測方法。
7. 請求項５又は６に記載の車両上空物検測方法において、前記第１及び第２の回転式レーザスキャンセンサ手段が互いに隣り合うように前記車両屋根上に並列に設置したことを特徴とする車両上空物検測方法。
8. 請求項５、６又は７に記載の車両上空物検測方法において、前記回転式レーザスキャンセンサ手段群の各回転式レーザスキャンセンサ手段から少なくとも水平方向に出射されるレーザ光を遮光したことを特徴とする車両上空物検測方法。

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