JP3020661B2 - 走行車両による限界測定方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄道車両の走行範囲にお
いて予め規定された建築限界内に建造物等の障害物があ
るか否かを検測する走行車両による限界測定方法および
その装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄道車両の建築限界内における建
造物等の障害物の有無を検知する方法および装置として
は、「鉄道ピクトリアル」第２０巻、第９号、（昭和４
５年９月）の第２６頁から第２７頁に記載のようにオヤ
３１形限界測定車およびこれを新幹線用に改造したコヤ
９０形新幹線輸送限界測定車があり、これらの限界測定
車は測定用の矢羽が車体から突き出して、これに障害物
が触れることによりどの部分が限界をおかしたかを検知
するものであった。

【０００３】またこの種の装置として関連するものに
は、特公昭 63-12241 号公報に記載のように光切断法を
用いた線条体の形状および欠陥検査装置があり、この装
置はゴムホース等の線条体を対象にして対象物をガイド
ローラに沿って送り、これにスリット光を投光して横か
ら１つの検出器でスリット光の像を検出するが、その実
像面上に良品の線条体のスリット光の像を遮光する遮光
マスクを置き、このマスクを透過した光のみを集光して
光電変換器で検出することにより、良品の線条体のスリ
ット光の像からはずれた線条体の凹凸を光電変換器の出
力電圧の大きさとして検出するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は鉄道車
両の限界測定車が矢羽を用いた接触式のため測定車を高
速走行させて検出することが危険であるので、近年の鉄
道高速化に伴い必要なカーブでの傾斜角変更や鉄道施設
の変更などに対して、規定列車ダイヤを乱すことなくダ
イヤの間をぬって測定車両を高速走査させるのには対応
できない。

【０００５】また光切断法を用いた線条体の検査装置は
連続送りされる線状体の凹凸欠陥を連続的に検出できる
特徴があるが、線条体の単純でなめらかな凹凸変化の検
出や工場内での限定された環境下での使用を前提とした
ものであるため、鉄道車両の限界測定が対象とする柱や
杭その他の建築物の多様で不連続な対象物を検出する場
合には、検出光量の大幅な変化がある場合などに対応で
きないうえ、日光による障害物や周囲背景からの反射光
あるいは夜間の周囲照明設備や対向車両の照明光などの
外乱光があれば誤検出するという問題などがあった。

【０００６】本発明の目的は例えば時速１００ｋｍやそ
れ以上の高速走行中においても建築限界内の障害物の有
無を確実に検出でき、かつ日光や夜間対向車両の照明光
などの外乱光に影響されることなく障害物の有無を確実
に検出することを可能にする走行車両による限界測定方
法およびその装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の走行車両による限界測定方法および装置
は、光切断法を用いて車両周囲に面状に光を投光する投
光器と、投光光が車両走行限界の障害物に当った像を検
出する２次元検出器を投光面に対してその両側に対称に
設け、投光面の両側から光切断線像を検出し、得られた
２つの検出画像の各々対応する点における値を、２つの
検出画像の暗い側の検出画像の値とすることにより、外
乱光を除去した検出画像を得られるようにし、かつ、検
出画像の中の明るい部分の大きさを測定することで外乱
光と投光光を区別することにより外乱光の影響を除去し
て車両走行限界内の障害物に当った投光光のみの像を検
出するようにしたものである。

【０００８】

【作用】上記走行車両による限界測定方法および装置
は、２つの２次元検出器が車両走行限界内に障害物があ
るときには、障害部に当った投光光と外乱光を検出し、
車両走行限界内に障害物がないときには外乱光のみを検
出する。ここで、２つの２次元検出器は投光光の投光面
に対称に載置するので、障害物に当った投光光の検出像
は、２つの２次元検出器の検出画像上で対称な位置に検
出される。そこで、２つの検出画像上で対称となる点を
２つの画像の対応点として２つの検出画像間において各
々の対応点で暗い側の検出画像の値を最終的な検出画像
とすれば、障害物に当った投光光の像が検出できる。一
方、外乱光は２つの検出器が異なる方向を検出している
ため、２つの検出画像間で前記した対応点で同一場所に
同形状で検出されることはない。このため２つの画像間
で対応する画素毎に暗い側の検出画像の値を最終的な検
出画像とすることにより、外乱光を除去することができ
る。また、投光光はスリット光つまりある幅を持った平
板状の光であるから、その投光光が障害物に当たった時
の像は、その平板の厚さにほぼ等しい。このため、前記
した２つの検出画像間の各対応点において、暗い方の検
出値を選択する前に明部の幅を測定し、投光光の幅と比
較して、それより広いものを除去しておくことにより、
たまたま２つの検出画像間の各対応点の同一部に検出さ
れた外乱光があってもその影響を受けないようにするこ
とができるので、車両走行限界内の障害物に当った投光
光の像のみを検出することができる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１から図１５によ
り説明する。

【００１０】図１は本発明の走行車両による限界測定方
法およびその装置の一実施例を示す走行限界測定車両の
平面図で、紙面上下方向（矢印方向）が測定車の走行方
向である。図１において、１は本発明の走行限界測定装
置が搭載される測定車（車両）であり、測定装置は、複
数の平面光投光器２と、検出器３と、検出光路のいくつ
かを折り曲げる反射鏡１９と、信号処理回路系（図１に
は図示しない）とから構成される。投光平面は図１の実
施例では車両１の中央部の走行方向（矢印方向）に直角
な平面Ａ−Ａ（破線で示す）と、車両１の端部の走行方
向に直角な平面Ｂ−Ｂ（破線で示す）との２平面であ
る。

【００１１】図２は図１の車両の走行限界を示す正面図
である。図２において、車両走行限界とは図２の車両１
の正面図において車両１の周囲に定められた範囲の外縁
線（領域）５を意味し、外縁線５を越えて図２の斜線で
示す領域の中に建造物などの障害物があってはならない
ものである。

【００１２】図３は図１の投光器２の照明範囲を示す正
面図である。図３において、図２で説明した車両１の外
縁線（領域）５内の領域を検出するために、図１および
図３に示すように複数の平面光投光器２を車両１内また
はその外側に設置し、図１の平面Ａ−Ａおよび平面Ｂ−
Ｂにおいて図３に斜線で示すような領域を投光して、外
縁線（領域）５内の必要な全範囲をカバーするようにし
ている。また同じく図２（図３）の外縁線（領域）５内
の必要な全範囲を検出するように図１の複数の検出器が
配置されている。

【００１３】なお、図１で投光面を平面Ａ−Ａおよび平
面Ｂ−Ｂの２面を有しているのは、カーブにおいて車両
１の中央部がカーブの内側に位置して車両１の端部がカ
ーブの外側に位置するため、これらの両方における障害
物の有無を検出する必要があるからである。また反射鏡
１９は車両１端部における平面Ｂ−Ｂの両側からの検出
を可能にし、かつ検出器３を測定車１内に設置するため
に設けたものであり、図１に図示していないが検出光路
を妨げない構造物により測定車１に固定されている。ま
た検出器３ａおよび検出器３ｂは投光面の平面Ａ−Ａお
よび平面Ｂ−Ｂの両側から検出するように投光面に対し
て対称に設けている。

【００１４】図４は図１の投光・検出系の一実施例を示
す１ユニットの概略構成の平面図で、図１の複数の投光
器２と複数の検出器３の一対の一実施例を示している。
図４において、投光器２は光源６と円筒レンズ７からな
り、これにより破線で示す投光面８を形成する。また検
出器３は投光面８で面対称となる位置関係で検出器３
ａ，３ｂとの２式があり、これらは結像レンズ９と、光
学フィルタ１０と、ＴＶカメラ等の２次元検出器１１
（１１ａ，１１ｂ）からなる。

【００１５】図５は図４の投光器２の構成を示す側面図
である。図５において、図４の投光器２が光源６と円筒
レンズ７から構成されることにより、図５にその側面図
を示すように光源６から発せられた平行ビームが円筒レ
ンズ７で屈折され、広い範囲の投光面を形成して、図４
に破線で示した投光面８が得られる。なお投光面８は平
面として説明しているが、実際にはある厚さをもった平
板状の光束である。

【００１６】図６は図４の検出器３の検出分担範囲を示
す正面図である。図６において、図４の検出器３ａ，３
ｂは投光面の両側から車両走行限界の外縁線（領域）５
の内側を含むように検出し、その検出器３の検出範囲が
図６に示す外縁線（領域）５内の斜線領域であるとき
に、投光面８上における検出器３の検出範囲は１３とな
り、検出器３ａの検出範囲を１３ａ、検出器３ｂの検出
範囲を１３ｂと呼ぶ。

【００１７】図７は図４の投光・検出系の信号処理回路
系の一実施例を示す全体構成ブロック図である。図７に
おいて、信号処理回路系は同期信号７１により制御され
る２次元検出器１１ａ，１１ｂと、２次元検出器１１
ａ，１１ｂの出力信号の前処理を行う信号前処理部２０
と、信号前処理部２０により前処理された信号２４と同
期信号２５から障害物の有無を判定する障害判定部２１
と、障害物が有りと判定されたときに画像信号２９と判
定信号２７から障害物の場所や状況等を記録する記録部
２３と、測定車１の走行速度や走行距離および測定車の
姿勢などを実時間で測定して信号２６，２８を出力する
速度計やジャイロスコープなどからなる環境測定部２２
とからなる。

【００１８】図８は、図７の信号前処理部２０の一実施
例を示すブロック図である。図８において、信号前処理
部２０は、２次元検出器１１ａ，１１ｂの出力信号をデ
ジタル値に変換するＡＤ変換３０と、ＡＤ変換器３０の
出力データを所定の閾値Ｖ_TH７２で２値化する２値化回
路３１と、２つの２次元検出器の検出画像の方向を一致
させるためのラインメモリ回路３２と、検出画像の中か
らある長さ以上の明るさの点を除去するフィルタ回路３
３と、２つの２次元検出器の検出画像の各々の処理結果
を合成するＡＮＤ回路３４と、得られた合成画像信号８
２をマスク信号７４によりマスクして信号２４を出力す
るＡＮＤ回路３５および、環境測定部２２からの走行速
度、測定車の姿勢等を入力して前記した信号前処理部２
０の各部を制御する制御信号７０，７１，７２，７３，
７４を生成、出力する制御回路３６とからなる。

【００１９】図９は図８のラインメモリ回路３２の一実
施例を示すブロック図である。図９においてラインメモ
リ回路３２は、２次元検出器１１の走査線方向の画素数
に等しい大きさを持った１次元メモリ４０および４１
と、メモリ４０，４１各々の書き込み時にそのアドレス
８７を発生するアドレスカウンタ４４と、メモリ４０，
４１各々の読み出し時にそのアドレス８９を発生するア
ドレスカウンタ４５と、メモリ４０のアドレスをその書
き込み／読み出し動作に応じてアドレスカウンタ４４と
４５の出力８７，８９より選択するセレクタ４２と、メ
モリ４１のアドレスをその書き込み／読み出し動作に応
じてアドレスカウンタ４４と４５の出力８７，８９より
選択するセレクタ４３と、メモリ４０，４１の書き込み
／読み出し動作に従ってライトイネーブル信号（ＷＥ）
９３を制御するゲート４８，４９と、メモリ４０と４１
のデータ出力を選択して出力８０とするトライステート
バッファ４６，４７とからなる。

【００２０】図１０は図８のフィルタ回路３３の一実施
例を示したブロック図である。図１０においてフィルタ
回路３３は、検出画像を２次元切り出すシリアル・イン
・パラレル・アウトのシフトレジスタ５０ａ，５０ｂ，
５０ｃ，５０ｄ，５０ｅと、シフトレジスタ５０で２次
元にデータを切り出すためにデータを遅延させるための
シフトレジスタ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、シ
フトレジスタ５０から切り出したデータのＡＮＤをとる
ＡＮＤ回路５２と、ＡＮＤ回路５２ａ，５２ｂ，５２ｃ
の出力のＯＲをとるＯＲ回路５３ａと、ＡＮＤ回路５２
ｄ，５２ｅ，５２ｆの出力のＯＲをとるＯＲ回路５３ｂ
と、ＯＲ回路５３ａと５３ｂの出力のＯＲをとるＯＲ回
路５４と、ＯＲ回路５４の出力１１８により注目画素値
であるＤ６３の信号１１９を反転させるためのＥｘＯＲ
回路５５とからなる。

【００２１】図１１は図７の障害判定部２１の一実施例
を示すブロック図である。図１１において、障害判定部
２１は信号前処理部２０からの出力信号２４を同期信号
２５により２次元に切り出すための切り出しレジスタ６
１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄと、切り出しレジスタ６
１へ２次元にデータを入力するため切り出しレジスタ６
１ｃ，６１ｄへのデータを遅延させるためのシフトレジ
スタ６０と、切り出しレジスタ６１ａ，６１ｂ，６１
ｃ，６１ｄの出力の論理積をとるＡＮＤゲート６２と、
２次元検出器の１画面中に検出した障害有りの判定出力
２７を２次元検出器１１の１画面検出（読み出し）の間
に保持するためのレジスタ６３とＯＲゲート６４とから
なり、信号８６はそのクリア信号である。

【００２２】図１２は図７の記録部２３の一実施例を示
すブロック図である。図１２において、記録部２３は障
害判定部２１が障害有りと判定したときの２次元検出器
１１ａの画像信号２９を記録する画像メモリ６４と、そ
の時の測定車１の走行距離数２８を記録するメモリ６５
と、その画像や走行距離数を表示するＴＶモニタ等の表
示装置６６と、障害物が数多くあった時や長時間にデー
タを残す時にその画像や距離数などを記録する磁気ディ
スクやＶＴＲ等の補助記憶装置６７と、判定信号２７を
入力としてこれらを制御する記録制御回路６８とからな
る。

【００２３】つぎに上記の全体構成における本実施例の
動作を説明する。

【００２４】図４の投光・検出系において、投光器２は
図１の測定車１の走行方向に直角に投光して投光面８を
発生させる。ここでもし検出器３ａ，３ｂの２次元検出
器１１ａ，１１ｂの検出範囲１３（図６）に障害物がな
ければ、２次元検出器１１ａ，１１ｂの出力には測定車
１周辺の外乱光像が検出されるだけである。しかし検出
視野に障害物が入ってくると投光面８が障害物の表面を
照射し、その像が外乱光像と共に検出される。ここで、
図１３から図１５によりその検出画像の例を説明するが
便宜上障害物からの反射光像および外乱光像は黒で表し
ている。

【００２５】図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は図６の検
出器３の視野内での障害物の検出状態を例示する図で、
図１３（ａ）は検出視野内の障害物１００を示す斜視
図、図１３（ｂ）はその検出器３ｂによる検出画像の正
面図、図１３（ｃ）はその検出器３ａによる検出画像の
正面図である。図１３において、図１３（ａ）に示すよ
うに２次元検出器１１ａ，１１ｂの車両走行限界の外縁
線（領域）５で示す検出視野に障害物１００が入ってく
ると投光面８が障害物１００の表面を照射し、図１３
（ｂ）（ｃ）のような障害物１００からの反射光として
の像１０１が検出器３ａ，３ｂによって検出される。

【００２６】また、図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、
２次元検出器３ａの検出範囲内に外乱光源１０３がある
場合を例示するものである。図１４（ａ）の平面図に示
すような位置関係で外乱光源１０３が存在すれば、それ
ぞれ検出器３ｂの検出画像図１４（ｂ），検出器３ａの
検出画像図１４（ｃ）に示すように検出器３ａにのみ、
その外乱光が検出される。

【００２７】また、図１５（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）は例えば駅舎などのプラットホームを照明する蛍
光灯のような測定車１の走行方向に平行（つまり、投光
面８に対して直角）、かつ、長尺な外乱光源１０５ａ，
１０５ｂ，１０５ｃが存在する場合を例示するものであ
る。一般に知られているように、例えば、「画像理解」
（金谷健一著、森北出版）ｐ１に記載のように ”空間
中の平行線は画像面上では一点（消失点）で交わる”
から図１５（ａ）の平面図および図１５（ｂ）の側面図
に示すような位置関係で外乱光源１０５が存在すれば検
出器３ａの検出画像は図１５（ｄ）のようになり、検出
器３ｂの検出画像は図１５（ｃ）のようになる。ここ
で、外乱光像１０７ａ，１０６ａは外乱光源１０５ａ
の、外乱光像１０７ｂ，１０６ｂは外乱光源１０５ｂ
の、また同様に外乱光像１０７ｃ，１０６ｃは外乱光源
１０５ｃによるものであり、外乱光像１０７と１０６
は、画像の左右端に対して対称である。また、測定車１
の走行方向に平行でない、長尺な外乱光源が存在した場
合には、特に例示はしないが、図１５の１０６，１０７
のように長尺な外乱光像が検出されるが、図１５
（ｃ），図１５（ｄ）のようにそれぞれが対称関係には
ならないか、または２次元検出器１１ａ、又は１１ｂの
どちらか一方にしか検出されないこともある。また、前
記、図１３，図１４，図１５の各検出条件は、各々独立
して例示したが、実際には、種々これらが組み合わさっ
て検出されるものである。

【００２８】また２次元検出器１１ａ，１１ｂの検出光
路には図４に示すように投光器２の投光光の中の主な波
長を通過帯域とした光学フィルタ１０を入れて波長帯域
を限定しているため、測定車１周囲の外乱光の多くは光
学フィルタ１０で遮断あるいは減光されている。

【００２９】以下、信号の処理について説明する。図７
の信号処理回路系の信号前処理部２０（図８）におい
て、２次元検出器１１ａ，１１ｂで検出された画像信号
７５ａ，７５ｂは図８に示すようにＡＤ変換器３０によ
りデジタル信号化され、２値化回路３１により、２値化
閾値Ｖ_TH７２で２値化する。こうして得られた２値の検
出画像信号７９ａ，７９ｂは図１３，図１５に示したよ
うに対称であるため、ラインメモリ３２ａ，３２ｂによ
り、画像信号７９ａ又は７９ｂのどちらか一方を左右反
転する。

【００３０】ここで、ラインメモリ３２の動作を図９に
より説明する。メモリ４０とメモリ４１は２次元検出器
１１の各走査線１本毎に各々その動作が書き込みと読み
出しがライン切替信号９０により交互に切り替わる。２
次元検出器１１のある１本の走査線の読み出し（出力）
時について説明する。例えばその走査線でメモリ４０が
書き込み側であると仮定すれば、メモリ４０のアドレス
は、セレクタ４２により書き込みアドレスカウンタ４４
が選択され、２次元検出器１１の読み出しに同期した書
き込みタイミングパルス９１によりアドレスが更新され
２次元検出器より読み出したデータが順次メモリ４０に
書き込まれていく。一方、メモリ４１のアドレスはセレ
クタ４３により読み出しアドレスカウンタ４５が選択さ
れ、後段の処理回路の処理タイミングに同期した読み出
しタイミングパルス９２によりアドレスが更新され一走
査前にメモリ４１に書き込まれたデータが読み出されて
出力８０として出力される。２次元検出器１１の次の走
査線の読み出し時には、メモリ４０と４１の書き込み／
読み出しの関係が逆になり以下同様にそれが交互に繰り
返されていく。

【００３１】ここで、アドレスの更新方向は、例えば２
次元検出器１１ａ側の画像の左右を反転したいときは、
ラインメモリ回路３２ａの書き込みアドレスカウンタ４
４と読み出しカウンタ４５の更新方向を反転させる。つ
まり書き込みアドレスカウンタ４４がインクリメント方
向（低アドレスから高アドレス方向）とすれば、読み出
しアドレスカウンタ４５はデクリメント方向（高アドレ
スから低アドレス方向）となる。またこのとき２次元検
出器１１ｂの系統は画像の左右を反転する必要がないの
でラインメモリ回路３２ｂのアドレスカウンタ４４と４
５の更新方向は同一とする。このとき、このラインメモ
リ３２ｂは反転させる側との画像信号のタイミングを合
わせる役割を果たす。

【００３２】以上のようにして、検出画像の左右端で対
称な関係であった２つの系統の画像信号７９ａ，７９ｂ
は左右の方向が一致した画像信号８０ａ，８０ｂに変換
される。次にこれらの信号をフィルタ回路３３により外
乱光の候補を除去する。前記したように障害物１００に
投光光８が当たった像１０１は、その幅が投光光８の厚
さと、投光光８と検出器３のなす角度、および投光光８
と障害物１００の表面のなす角度により決まるある範囲
をもった値であるから、検出画像でその幅以上の明部は
外乱光像であるから除去する必要がある。

【００３３】ここで、フィルタ回路３３による外乱光除
去動作を幅６画素以上の検出像を除去する場合を例に図
１０を用いて説明する。前処理回路３３の処理はいわゆ
るパイプライン処理であり画像信号８０は、シフトレジ
スト５０群により２次元に切り出される。ここで注目画
素つまりその処理で値が決まる画素は図１０のシフトレ
ジスタ５０ＣのＤ６３の出力である。図１０に示すよう
にＡＮＤ回路５２ａ〜５２ｆで注目画素を中心に放射状
の画素値のＡＮＤをとりＡＮＤ回路５２ａ〜５２ｆのい
ずれか１つでもＡＮＤ条件が成立したとき、つまり幅が
６画素以上の明部パターンが存在したとき、注目画素値
を反転し出力する。この演算（操作）により６画素以上
の幅（長さ）をもったパターンが除去される。ここで、
ＡＮＤ回路５２ａ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｆのように斜
めの画素のＡＮＤ演算を行うのは図１５に示したように
測定車１の走行方向に平行な長尺外乱光が存在したと
き、検出画像では図１５（ｃ）（ｄ）に示したように斜
めの検出像として検出され、これを除去するためであ
る。また、この傾斜角度は、投光光８と検出器３のなす
角度によって決まるものである。

【００３４】以上のように、２次元検出器１１ａ，１１
ｂの２系統で検出し、左右反転の補正をし、長尺の外乱
光像を除去した画像信号８１ａ，８１ｂをＡＮＤゲート
３４で合成する。つまり画像信号８１ａ，８１ｂは、検
出画像信号７７ａ，７７ｂを同一閾値で２値化している
ため、画像信号８１ａ，８１ｂのＡＮＤをとるというこ
とは２つの検出画像信号７７ａ，７７ｂのうち各対応す
る画素毎に暗い方を選択してそれを２値化したことと等
しいから、図１３に示したような投光光８が障害物に当
たった検出像１０１は、合成画像信号８２に残り、図１
４に例示したような外乱光像１０４や測定車１の走行方
向に平行でない長尺な外乱光源による外乱光像は除去さ
れる。

【００３５】ここで図６に示したように検出器３の２次
元検出器１１の検出範囲１３は車両走行限界の外縁線
（領域）５の外側の像も検出するが、この外側の領域の
像はＡＮＤゲート３５（図８）の機能により無効とす
る。ＡＮＤゲート３５のゲート信号７４は制御回路３６
が、予め決められた車両走行限界の外縁線（領域）５に
対応する検出画像上の検出範囲を環境測定部２２からの
測定車１の傾き等の姿勢情報により補正して発生する。

【００３６】図７の信号処理回路系の障害判定部２１
（図１１）において、信号前処理部２０より出力される
２値画像信号２４をシフトレジスタ６０と切出しレスジ
タ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄにより、同期信号２
５に従って順次に２×２画素ずつ２次元に切り出す。こ
こで信号前処理部２０の制御回路３６から入力する同期
信号２５は各画素のタイミング信号である。こうして順
次に切り出された４画素はＡＮＤゲート６２によって論
理積がとられ、４画素が全て“１”つまり明るいときに
は障害物１００が有りとしてレジスタ６３にセットし、
これにより判定信号２７を出力する。このレジスタ６３
は２次元検出器１１をなすＴＶカメラの垂直同期信号Ｖ
_Dの間隔で制御回路３６から入力するクリア信号８６に
よりクリアされるレジスタであり、垂直同期信号Ｖ_D間
内に障害物が１個でもあればその間中に判定信号２７を
保持するものである。なお、ここでは２×２画素の正方
形に２値画像信号２４の画像信号２４の画素を切り出し
たが、これはｎ×ｎ画素（ｎは自然数）でもよいし、正
方形ではなく十字形や長方形またはそれらの組合せなど
でもよく、投光面８の幅を考慮して決めるものである。

【００３７】図７の信号処理回路系の記録部２３（図１
２）において、障害判定部２１より障害物１００があっ
たことを示す判定信号２７が記録部２３に入力される
と、記録制御回路６８はその時の画像信号２９を画像メ
モリ６４に記録し、環境測定部２２からの走行距離、測
定車１の姿勢等の環境情報２８をメモリ６５に記録す
る。これらに記憶された画像と環境情報は表示装置６６
に表示されて確認することができるが、この表示装置６
６には例えばＴＶモニタを用いて検出画像を表示すると
ともに、環境情報を文字や絵で表示することができる。
また画像メモリ６４およびメモリ６５は障害物１００が
１件ないし数件ほど記憶できる容量とするが、さらに障
害物の多発や記録の保管に対応してその内容を磁気ディ
スクやＶＴＲなどの補助記憶装置６７に適宜に記録す
る。なおここでは記憶画像として２次元検出器１１によ
る画像信号２９を用いたが、別途にＴＶカメラ等の撮像
装置とストロボ照明等の発光器を設けて障害物１００を
発見した地点を撮影した画像を用いてもよい。

【００３８】本実施例では検出器３ａと検出器３ｂの検
出像間の精度のよい位置合わせは特に行わないで合成し
て外乱光を除去したが、例えば画像信号８１ａ，８１ｂ
をそれぞれ例えば特開昭５８−０３０６４５号公報に記
載の方法で精度のよい位置合わせを行った後に、ＡＮＤ
ゲート３４で合成してもよい。また他の例として２値化
回路３１とラインメモリ３２を入れ替えて、ラインメモ
リ３２の出力８０ａ，８０ｂを、例えば電子情報通信学
会論文誌Ｄ−ＩＩ，Ｖol.Ｊ７２−Ｄ−ＩＩ，Ｎo.１
２，ｐｐ．２０４１−２０５０（１９８９年１２月）に
記載の方法により精度のよい位置合わせを行った後に、
２値化し、フィルタ処理３３以降の処理を行ってもよ
い。このように精度の良い位置合わせを行うことによ
り、外乱光をさらに精度よく除去できて障害物の検出精
度を上げることが可能である。ただし、このとき、図１
４に例示したように検出器間で画像が異なることがある
ので、そのことを考慮する必要がある。また、本実施例
ではカーブにおいて車両１の中央部と端部がそれぞれ内
側と外側に位置することを補正するため投光面を中央部
と端部それぞれに設けたが、これは投光面を例えば中央
部のみの１ヵ所にしてカーブであることを環境測定部２
２で感知するか、または、予め用意された線路の状態情
報などによりゲート信号７４に規定する外縁線（領域）
５の範囲を変えても良い。これにより、測定ユニットは
１式で済ませることができる。

【００３９】上記実施例によれば、照明・検出光の波長
帯域を限定しているので相対的に外乱光の影響を弱める
ことができる。

【００４０】また障害物を検出したときの検出画像やそ
の地点を別途撮影したものを記録することにより障害物
を確認することができる。さらに走行車両の走行距離情
報を記録するのでどの地点に障害物があったかを知るこ
とができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、投光面上で検出器の検
出範囲内に存在した物体からの反射光を検出するので、
車両走行限界内に障害物があればこれを検出できる。

【００４２】また、投光光の幅より決まるある幅より異
なる検出画像中の明部を除去するので外乱光の影響を除
去することができ高精度な検出が可能である。さらに、
障害物に当たった投光光を検出するため、異なる方向の
２つの検出器を設け、２つの検出画像間で対応する画素
毎に暗い側の検出画素の値を検出画像とすることで外乱
光を除去するので高精度な検出が可能となる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走行車両による限界測定方法および装
置の一実施例を示す測定車両の平面図である。

【図２】図１の走行限界を示す正面図である。

【図３】図１の投光器の照明範囲を示す正面図である。

【図４】図１の投光・検出系の１ユニットの概略構成の
一実施例を示す平面図である。

【図５】図４の投光器の構成を示す側面図である。

【図６】図４のある一つの検出器の検出分担範囲を示す
正面図である。

【図７】信号処理回路系の一実施例を示すブロック図で
ある。

【図８】図７の信号前処理部の一実施例を示すブロック
図である。

【図９】図８のラインメモリの一実施例を示すブロック
図である。

【図１０】図８のフィルタ回路の一実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１１】図７の障害判定部の一実施例を示すブロック
図である。

【図１２】図７の記録部の一実施例を示すブロック図で
ある。

【図１３】（ａ）は障害物の検出状態を示す斜視図、
（ｂ）（ｃ）は（ａ）の検出画像を示す正面図である。

【図１４】（ａ）は外乱光の検出状態を示す平面図、
（ｂ）（ｃ）は（ａ）の検出画像を示す正面図である。

【図１５】長尺状外乱光の検出状態を示す図である。

【符号の説明】

１・・・測定車（車両）、 ２・・・投光器 ３（３ａ，３ｂ）・・・検出器、 ５・・・外縁線（領域）、 ６・・・光源、 ７・・・円筒レンズ、 ８・・・投光面、 ９・・・結像レンズ、 １０・・・光学フィルタ、 １１（１１ａ，１１ｂ）・・・２次元検出器、 １９・・・反射鏡、 ２０・・・信号前処理部、 ２１・・・障害判定部、 ２２・・・環境測定部、 ２３・・・記録部、 ３０・・・ＡＤ変換器、 ３１（３１ａ，３１ｂ）・・・メモリ、 ３２（３２ａ，３２ｂ）・・・ラインメモリ、 ３３（３３ａ，３３ｂ）・・・フィルタ回路、 ３４・・・ＡＮＤゲート、 ３５・・・ＡＮＤゲート、 ３６・・・制御回路、 ４０・・・メモリ、 ４１・・・メモリ、 ４２・・・セレクタ、 ４３・・・セレクタ ４４・・・アドレスカウンタ、 ４５・・・アドレスカウンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二宮 隆典 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中川 泰夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 吉沢 孝夫 東京都千代田区大手町二丁目６番２号日 立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 菊地 常信 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号東 日本旅客鉄道株式会社 (72)発明者 猿谷 賢三 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号東 日本旅客鉄道株式会社 (56)参考文献 特開 昭59−138974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−182382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−42160（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−35073（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭63−12241（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 8/20 B61K 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する車両の周囲方向で前記車両の走行
   方向にほぼ直交する方向に平板状の投光光を照射し、前
   記車両の走行の障害となる範囲すなわち前記車両の走行
   限界より内側で前記照射により反射された光を前記平板
   上の投光光の光路面の両側で該光路面に対して斜め方向
   からそれぞれ検出して前記投光光より決まる大きさの領
   域の１対の画像を得、該得た１対の画像の対応する箇所
   の明るさを順次比較し暗い方の画像を選択して該選択し
   た画像を順次合成することにより合成画像を得、該合成
   した画像を用いて前記車両の走行限界より内側の障害物
   の有無を判定することを特徴とする車両走行による限界
   測定方法。
2. 【請求項２】走行する車両の周囲方向で前記車両の走行
   方向にほぼ直交する方向に平板状の投光光を照射する投
   光手段と、前記車両の走行の障害となる範囲すなわち前
   記車両の走行限界より内側で前記照射により反射された
   光を前記平板上の投光光の光路面の両側で該光路面に対
   して斜め方向からそれぞれ検出する１対の検出器を有す
   る検出手段と、該検出手段で検出した信号から前記投光
   光より決まる大きさの領域の１対の画像を得る画像取得
   手段と、該画像取得手段で得た１対の画像の対応する箇
   所の明るさを比較して暗い方の画像を選択して該選択し
   た画像を合成する画像選択合成手段と、該選択合成手段
   で合成した画像から前記車両の走行限界より内側の障害
   物の有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とす
   る車両走行による限界測定装置。
3. 【請求項３】前記投光手段と前記検出手段とを、前記車
   両の中央部および端部にそれぞれ設けたことを特徴とす
   る請求項２記載の車両走行による限界測定装置。