JP2020016567A - 架線検測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な制御を行ったり特殊な照明を用いることなく、高精度にトロリ線の測定を行うことが可能な架線検測装置を提供する。【解決手段】架線検測装置として、車両１の屋根上に、光軸を直上に向け且つ走査線方向を車幅方向に向けて設置されたラインセンサカメラ５と、ラインセンサカメラ５の車幅方向両側に配設されて直上を照らす第一および第二の照明２，３と、ラインセンサカメラ５の車両前方側または車両後方側に設置され、車両後方側または車両前方側を照らす第三の照明７と、ラインセンサカメラ５の直上に配置されて第三の照明の光を直上に向けて反射させるハーフミラー６とを設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、同軸照明構造を用いた架線検測装置に関する。

従来、車両の屋根上に、その光軸が鉛直上方を向き且つその走査線方向が車両の車幅方向に平行となるようにラインセンサカメラを設置するとともに、このラインセンサカメラによって撮影される部分に対して照明を行うように照明装置を設置し、ラインセンサカメラによって撮影した画像を解析してトロリ線等の測定を行う装置において、車両の周囲の明るさに応じてカメラのシャッター速度または照明装置の照度またはその両方を制御するようにしたものが公知となっている（例えば、下記特許文献１参照）。

また、このようなトロリ線の測定を行う装置において、照明装置として、角度θで相互に交差する第１方向及び第２方向に沿って配置されるＸ型照明手段を採用するものも公知となっている（例えば、下記特許文献２参照）。

特開２０１０−１９７０５８号公報 特開２０１４−１１９３３４号公報

ここで、トロリ線を測定する装置として、図５及び図６に示すように、車両１の屋根上に設置された一台のラインセンサカメラ５に対し、このラインセンサカメラ５の車幅方向両側および車両前方側または車両後方側に設置された三つの照明２，３，９を設置し、ラインセンサカメラ５によって撮像する範囲に対して照明を行うことが考えられる。

しかしながら、このような装置構成とした場合、図６に示すように、照明２，３の光のトロリ線による正反射光をラインセンサカメラ５によって撮像（受光）することはできるものの、図７に示すように、トロリ線８の高さによっては照明９の光の正反射光をラインセンサカメラ５で撮像（受光）することができず拡散反射光成分が撮像（受光）されるのみとなるおそれがある。

拡散反射光成分のみを撮像（受光）した場合、ラインセンサカメラ５で撮像（受光）することができる光量は正反射光に比較して非常に少なくなる。そのため、トロリ線変動範囲Ａにおいて中央付近（図６に示す領域Ａ３）ではトロリ線が暗く映る一方、車幅方向両側の部分（図６に示す領域Ａ１，Ａ２）ではトロリ線が明るく映るというように、トロリ線８の均一な画像が得られない可能性がある。

そこで、上述した特許文献１の技術を用いることが考えられるが、トロリ線の摺動面の鏡面度が高い場合やラインセンサカメラ５とトロリ線８との間の距離が短い場合は、ラインセンサカメラ５で撮像（受光）することができる拡散反射成分が非常に少なくなるため、照明装置の調光で十分に補うことは難しかった。

また、上記特許文献２の技術を用いることも考えられるが、特殊なＸ形状の照明を製作する必要があるという問題があった。

このようなことから本発明は、複雑な制御を行ったり特殊な照明を用いることなく、高精度にトロリ線の測定を行うことが可能な架線検測装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る架線検測装置は、
車両の屋根上に、光軸を直上に向け且つ走査線方向を車幅方向に向けて設置されたラインセンサカメラと、
前記ラインセンサカメラの車幅方向両側に配設されて直上を照らす第一および第二の照明と、
前記ラインセンサカメラの車両前方側または車両後方側に設置され、車両後方側または車両前方側を照らす第三の照明と、
前記ラインセンサカメラの直上に配置されて前記第三の照明の光を直上に向けて反射させるハーフミラーと
を備えることを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る架線検測装置は、第１の発明において、
前記ラインセンサカメラを収納する筺体を備え、
前記筺体は上面であって前記ハーフミラーの直上に位置する部分に窓部を有し、
前記第三の照明および前記ハーフミラーが前記ラインセンサカメラとともに前記筺体内に収納されている
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る架線検測装置は、第１の発明において、
前記ラインセンサカメラを収納する筺体を備え、
前記筺体は、上面であって前記ハーフミラーの直上に位置する部分に窓部を有するとともに、前面または後面であって前記ハーフミラーに対向する部分に部を有し、
前記第三の照明は前記筺体の外部から前記部に向けて光を照射し、
前記ハーフミラーは前記ラインセンサカメラとともに前記筺体内に収納され、前記部を透過して前記筺体内に入射される前記第三の照明の光を直上に向けて反射させる
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第４の発明に係る架線検測装置は、第１から第３のいずれか一つの発明において、
車幅方向に沿って並設され、それぞれレンズの焦点距離が異なる複数の前記ラインセンサカメラを備える
ことを特徴とする。

本発明によれば、複雑な制御を行ったり特殊な照明を用いることなく、トロリ線画像を画像解析に適した一様な状態とし、高精度にトロリ線摩耗測定を行うことができる。

本発明の実施例１に係る架線検測装置の同軸照明構造を説明する概念図である。 本発明の実施例１に係る架線検測装置の同軸照明構造を説明する他の概念図である。 本発明の実施例２に係る架線検測装置の同軸照明構造を説明する概念図である。 本発明の実施例３に係る架線検測装置の同軸照明構造を説明する概念図である。 従来技術に係る架線検測装置の設置例を示す平面図である。 図５のVI−VI’矢視図である。 図５のVII−VII’矢視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る架線検測装置について説明する。
なお、本発明に係る架線検測装置は、照明手段とラインセンサカメラを用いてトロリ線を撮影し、撮像した画像を解析してトロリ線摩耗・偏位を測定する架線検測装置において、特に照明の正反射光をトロリ線の位置によらず均一な状態で得るようにしたものである。

以下、図１および図２を用いて本発明の実施例１に係る架線検測装置の詳細を説明する。

図１および図２に示すように、本実施例において車両１の屋根上には、カメラボックス（筐体）４および二つの照明（第一，第二の照明）２，３が設置されている。

カメラボックス４は、車両１の車幅方向中央に設置され、その上面に窓部４ａを備えている。窓部４ａは車幅方向の幅がほぼカメラボックス４の車幅方向の幅と等しくなっている。

このカメラボックス４の内部には、ラインセンサカメラ５と、ハーフミラー６と、カメラボックス内照明（第三の照明）７とが収納されている。
ラインセンサカメラ５は、その光軸が鉛直上方を向くようにかつその走査線方向が車両１の車幅方向と一致するように設置されている。
ハーフミラー６は、ラインセンサカメラ５の直上（ラインセンサカメラ５の走査線上）に、車両１の前後方向に対して傾斜を有するように配置されている。
カメラボックス内照明７は、ハーフミラー６と同一の高さであってハーフミラー６の上面に対向する位置（車両前方側または車両後方側）に、ハーフミラー６側へ光を照射するように配置されている。これによりカメラボックス内照明７の光は、ハーフミラー６によって反射され直上へ向けて照射される。

すなわち、本実施例において、ラインセンサカメラ５と、ハーフミラー６と、カメラボックス内照明７とが同軸照明構造型の配置となっており、本実施例に係る架線検測装置は、照明２，３と、ラインセンサカメラ５と、ハーフミラー６と、カメラボックス内照明７とを含んで構成されている。

照明２，３は、直上を照らす。

すなわち、本実施例においてトロリ線８が図１中に二点鎖線で囲んで示すトロリ線変動範囲Ａの領域Ａ１内にある場合は、照明２の光のトロリ線８による正反射光がハーフミラー６を透過してラインセンサカメラ５により撮像される。
また、トロリ線８がトロリ線変動範囲Ａの領域Ａ２内にある場合は、照明３の光のトロリ線８による正反射光がハーフミラー６を透過してラインセンサカメラ５により撮像される。
また、トロリ線８がトロリ線変動範囲Ａの領域Ａ３内にある場合は、ハーフミラー６によって反射されたカメラボックス内照明７の光のトロリ線８による正反射光がハーフミラー６を透過してラインセンサカメラ５により撮像される。

このように構成される本実施例に係る架線検測装置によれば、カメラボックス４の車幅方向両側に照明２，３を配設する一方、カメラボックス４の内部に照明を組み込み同軸照明構造としたことにより、トロリ線変動範囲Ａの全領域Ａ１〜Ａ３においてトロリ線８からの正反射光をラインセンサカメラ５により撮像することが可能となる。
そのため、ラインセンサカメラ５によって撮像したトロリ線８に対応する部分の画像が一様に画像解析に適した状態となり、トロリ線摩耗測定において誤測定率を低減することが可能になる。

さらに、汎用な照明をカメラボックス４の内部に組み込むことにより装置を構成することが可能であり、特殊な形状の照明を製作する必要がない。

さらに加えて、カメラボックス内照明７の光はハーフミラー６によって反射され鉛直上方へ照射されるため、トロリ線８の高さ変動が大きい場合であっても確実にトロリ線８による正反射光をラインセンサカメラ５によって撮像することができ、トロリ線摩耗測定を実施することができる。

なお、上述した実施例ではラインセンサカメラ５及びハーフミラー６がカメラボックス４に収納されている例を示したが、ラインセンサカメラ５およびハーフミラー６は必ずしもカメラボックス４に収納されている必要はない。

以下、図３を用いて本発明の実施例２に係る架線検測装置の詳細を説明する。
本実施例は上述した実施例１のカメラボックス内照明７に代えて、図３に示す照明（第三の照明）９を採用するものである。

図３に示すように、本実施例においてカメラボックス４の車両前方側または車両後方側の側面には、ハーフミラー６と同一の高さであってハーフミラー６の上面に対向する位置（車両前方側または車両後方側）に、部４ｂが設けられている。部４ｂは、車幅方向の幅がほぼカメラボックス４の車幅方向の幅と等しいものとする。

そしてこの部４ｂと同一の高さであって部４ｂに対向する位置に、ハーフミラー６に向けて光を照射する照明９が配設されている。これにより、照明９の光は、部４ｂを透過してハーフミラー６によって反射され直上へ向けて照射される。

その他の構成は上述した実施例１と同様であり、以下、実施例１で説明した部材と同一の作用を奏する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

すなわち、本実施例に係る架線検測装置は、第一，第二，第三の照明２，３，９と、ラインセンサカメラ５と、ハーフミラー６とを含んで構成されている。

すなわち、本実施例においては、上述した実施例１と同様にトロリ線８がトロリ線変動範囲Ａの領域Ａ１内にある場合は、照明２の光のトロリ線８による正反射光がハーフミラー６を透過してラインセンサカメラ５により撮像される。
また、トロリ線８がトロリ線変動範囲Ａの領域Ａ２内にある場合は、照明３の光のトロリ線８による正反射光がハーフミラー６を透過してラインセンサカメラ５により撮像される。
また、トロリ線８がトロリ線変動範囲Ａの領域Ａ３内にある場合は、ハーフミラー６によって反射された照明９の光のトロリ線８による正反射光がハーフミラー６を透過してラインセンサカメラ５により撮像される。

このように構成される本実施例に係る架線検測装置によれば、上述した実施例１と同様の作用効果が得られる。

以下、図４を用いて本発明の実施例３に係る架線検測装置の詳細を説明する。

本実施例に係る架線検測装置は、上述した実施例１または実施例２のラインセンサカメラ５に代えて、図４に示す二台のラインセンサカメラ（第一，第二のラインセンサカメラ）５Ａ，５Ｂを採用するものである。

図４に示すように、二台のラインセンサカメラ５Ａ，５Ｂは、車両１の車幅方向に沿って並設されている。

第一のラインセンサカメラ５Ａと第二のラインセンサカメラ５Ｂとは、異なる焦点レンズを採用しているものとし、第一のラインセンサカメラ５Ａにより図４中に二点鎖線で囲んで示すトロリ線変動範囲Ａ_Lの範囲にあるトロリ線８からの正反射光を撮像し、第二のラインセンサカメラ５Ｂにより図４中に二点鎖線で囲んで示すトロリ線変動範囲Ａ_Hにあるトロリ線８からの正反射光を撮像する。なお、トロリ線変動範囲Ａ_Hはトロリ線変動範囲Ａ_Lの直上に位置する範囲である。

このように構成される本実施例に係る架線検測装置によれば、上述した実施例１または実施例２による作用効果に加え、ラインセンサカメラ５Ａ，５Ｂがそれぞれ例えば約５００ｍｍの高さ範囲を撮像する場合、二台で約１０００ｍｍの高さ範囲においてトロリ線８の摩耗測定を実施することが可能となる。
なお、本実施例では二台のラインセンサカメラ５Ａ，５Ｂを車両１の車幅方向に沿って並設する例を示したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、それぞれ異なる焦点レンズを採用した三台以上のラインセンサカメラを採用してもいいことは言うまでもない。

１ 車両
２ 第一の照明
３ 第二の照明
４ カメラボックス
４ａ カメラボックス窓部
４ｂ 部
５ ラインセンサカメラ
５Ａ 第一のラインセンサカメラ
５Ｂ 第二のラインセンサカメラ
６ ハーフミラー
７ カメラボックス内照明（第三の照明）
８ トロリ線
９ 第三の照明
Ａ，Ａ_L，Ａ_H トロリ線変動範囲
Ａ１〜Ａ３ トロリ線変動範囲内の領域

Claims (4)

1. 車両の屋根上に、光軸を直上に向け且つ走査線方向を車幅方向に向けて設置されたラインセンサカメラと、
   前記ラインセンサカメラの車幅方向両側に配設されて直上を照らす第一および第二の照明と、
   前記ラインセンサカメラの車両前方側または車両後方側に設置され、車両後方側または車両前方側を照らす第三の照明と、
   前記ラインセンサカメラの直上に配置されて前記第三の照明の光を直上に向けて反射させるハーフミラーと
   を備えることを特徴とする架線検測装置。
2. 前記ラインセンサカメラを収納する筺体を備え、
   前記筺体は上面であって前記ハーフミラーの直上に位置する部分に窓部を有し、
   前記第三の照明および前記ハーフミラーが前記ラインセンサカメラとともに前記筺体内に収納されている
   ことを特徴とする請求項１記載の架線検測装置。
3. 前記ラインセンサカメラを収納する筺体を備え、
   前記筺体は、上面であって前記ハーフミラーの直上に位置する部分に窓部を有するとともに、前面または後面であって前記ハーフミラーに対向する部分に部を有し、
   前記第三の照明は前記筺体の外部から前記部に向けて光を照射し、
   前記ハーフミラーは前記ラインセンサカメラとともに前記筺体内に収納され、前記部を透過して前記筺体内に入射される前記第三の照明の光を直上に向けて反射させる
   ことを特徴とする請求項１記載の架線検測装置。
4. 車幅方向に沿って並設され、それぞれレンズの焦点距離が異なる複数の前記ラインセンサカメラを備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の架線検測装置。

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