JP7043761B2

JP7043761B2 - 電柱距離測定装置

Info

Publication number: JP7043761B2
Application number: JP2017170835A
Authority: JP
Inventors: 宗久坂田
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: JP2019043460A; TWI679137B; TW201919933A

Description

本発明は、電柱距離測定装置に関する。

電車のトロリ線を支える電柱は電車が走行する建築限界の外側に位置する必要がある。従来、電柱が建築限界の外にあるかどうかを判断するため、車両に搭載したレーザー距離計により、当該車両の走行中に電柱までの水平距離を検出することが行われている。

また、下記特許文献１には、列車前方にカメラを搭載し、カメラで撮影された画像中から電柱を検出する車両前方電柱位置検査装置が記載されている。

特開２０１５－１１６９１６号公報

しかしながら、上述したように、レーザー距離計を用いて走行中の車両から線路横にある電柱までの水平距離を測定する場合、次のような問題点があった。
（１）車両の速度によって走査間隔にばらつきが生じるため、レーザー距離計によって取得したデータに基づいて作成される電柱の走査像が不定になり、走査像から電柱を抽出することが困難である。
（２）電柱が円柱の場合、レーザー距離計の走査間隔によって電柱までの水平距離が最短となる箇所で必ずしも測定できるとは限らず、精度が低下する可能性がある。精度を向上させるためには、前後の測定データを数学的手法により補完する（例えば、電柱の形状の近似式を求める等）必要があるが、電柱の走査像が不定であるため、このような補完を行うことが難しく、電柱までの最短の水平距離を求めることが困難である。

また、上述した特許文献１のように、カメラを用いて走行中の車両から線路横にある電柱までの水平距離を測定する場合、次のような問題があった。
（１）夜間はカメラ映像が暗くなるため、映像から電柱を特定することが難しく、測定できない。

このようなことから本発明は、昼夜に関わらず電柱までの最短の水平距離を高精度に検出することが可能な電柱距離測定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の発明に係る電柱距離測定装置は、車両の走行中に、当該車両と線路横に設置された電柱との間の最短の水平距離を求める電柱距離測定装置であって、前記車両から当該車両の側方を通過する構造物までの水平距離を測定する測域センサーと、前記車両の直上を通過する構造物を検出する光電センサーと、前記測域センサーによって取得した前記構造物までの水平距離と、前記光電センサーによって取得した前記車両の直上を通過する構造物の情報とから前記電柱までの最短の水平距離を求める画像処理部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の発明に係る電柱距離測定装置は、第１の発明において、前記画像処理部は、前記測域センサーの測定誤差を平滑化して、前記測域センサーによって取得した前記電柱までの複数の測定点に基づいて前記電柱の近似円を推定し、前記測定点を補完して前記最短距離を求め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の発明に係る電柱距離測定装置は、第１または第２の発明において、前記画像処理部は、前記測域センサーによって取得した前記車両から前記構造物までの水平距離に基づいて走査像を作成する走査像作成部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４の発明に係る電柱距離測定装置は、第３の発明において、前記画像処理部は、前記光電センサーによって取得した前記車両の直上を通過する構造物の情報に基づいて前記走査像中に存在する電柱像を抽出する電柱像特定部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５の発明に係る電柱距離測定装置は、第４の発明において、前記画像処理部は、前記電柱像に基づき前記車両から前記電柱までの最短の水平距離を求める電柱距離抽出部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６の発明に係る電柱距離測定装置は、第１から第５のいずれか一つの発明において、前記画像処理部は、前記光電センサーにより前記車両の直上を通過する構造物を検出したときに前記電柱が存在すると判断して前記走査像から前記電柱を抽出することを特徴とする。

本発明に係る電柱距離測定装置によれば、昼夜に関わらず高精度に電柱までの最短の水平距離を検出することができる。

本発明の実施例に係る電柱距離測定装置を模式的に示す概略構成図である。測域センサーから電柱までの最短距離の例を示す模式図である。図１に示す画像処理部の構成を示すブロック図である。図３に示す走査像作成部により走査像を作成した例を示す説明図である。図４に示す走査像から電柱像を抽出した例を示す説明図である。電柱と測定点と最短距離との関係を示す説明図である。本発明の実施例に係る電柱距離測定装置による電柱までの最短距離測定の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電柱距離測定装置について説明する。
本発明は、電気鉄道において、走行している車両から、路線構造物で線路横に立っている電柱までの最短の水平距離を、測域センサーと光電センサーを用いて測定するものである。

図１から図７を用いて本発明の実施例に係る電柱距離測定装置の詳細を説明する。
図１に示すように、本実施例に係る電柱距離測定装置は、車両１の屋根上に設置された測域センサー１１および光電センサー１２と、車両１の内部に設置された画像処理部（コンピューター）１３とを備えている。

測域センサー１１は、車両１の屋根上の側方に、枕木方向外側へ向けて走査方向が水平となるように設置されている。測域センサー１１は、サンプリング周波数に従って、走行中の車両１の側方を通過する路線構造物までの水平距離を測定する。具体的には、測域センサー１１を中心に線路方向に±Ｌ［ｍｍ］、枕木方向にＳ［ｍｍ］の範囲内にある路線構造物までの距離を測定する。測域センサー１１によって取得した路線構造物までの距離のデータ（以下、距離データ）は、画像処理部１３に入力される。

光電センサー１２は、測域センサー１１の近傍に、鉛直上方に向けて設置される。光電センサー１２は、走行中の車両１の側方を通過する電柱２の上部から路線内側に延びて架線４を支持する架線支持物（水平梁）３を検出するために設けられる。すなわち、鉛直上方に向けて投光した光の架線支持物３による反射光を検知することにより架線支持物３を検出する。光電センサー１２によって取得した架線支持物３の有無のデータは、電柱位置検出信号として画像処理部１３に入力される。

画像処理部１３は、測域センサー１１および光電センサー１２によって取得したデータを統合して、図２に示すような測域センサー１１から電柱２までの最短の水平距離Ｄを求める。画像処理部１３は、図３に示すように、走査像作成部１３ａと、電柱像特定部１３ｂと、電柱距離抽出部１３ｃと、メモリ１３ｄとを備えている。

走査像作成部１３ａは、測域センサー１１から入力された距離データに基づいて、図４に示すような路線構造物の走査像を作成する。なお、図４において、Ｇ１およびＧ２は電柱２以外の路線構造物の走査像、Ｇ３は電柱２の走査像、Ｇ４は測域センサー１１の周辺の車両構造物の走査像を示す。

電柱像特定部１３ｂは、走査像作成部１３ａによって作成した路線構造物の走査像（図４に示す例ではＧ１～Ｇ４。以下同様）および光電センサー１２から入力された電柱位置検出信号に基づいて走査像から図５に示すような電柱像を抽出する。電柱２は測域センサー１１に面している箇所しか走査されない（測域センサー１１に対向する箇所のみセンシングされる）ため、電柱２が円柱である場合、電柱像は図５に示すように測定点が円弧状（概ね半円状）に分布したものとなる。

電柱距離抽出部１３ｃは、電柱像特定部１３ｂにより抽出した電柱像に基づいて電柱２までの最短距離を求める。具体的には、図６に示すように、測域センサー１１のサンプリング周波数（走査ピッチ）により、測域センサー１１で測定した測定点Ｐから必ずしも電柱２までの最短距離が得られるとは限らない。例えば、図６に示す例では、真の最短距離Ｄに対し、測定点Ｐから得られる最短距離Ｄ’が異なっていることが分かる。また、測域センサー１１自体の測定誤差によって生じるばらつきも測定値に含まれる。そこで、電柱距離抽出部１３ｃでは数学的手法によって測定誤差を平滑化して図５に示すような電柱２の近似円Ｃを推定し、測定点Ｐを補完した上で、電柱２までの最短距離を求める。

メモリ１３ｄは、測域センサー１１から入力される距離データ、光電センサー１２から入力される電柱位置検出信号、走査像作成部１３ａにおいて作成された路線構造物の走査像、電柱像特定部１３ｂにおいて抽出した電柱像、電柱距離抽出部１３ｃにより求めた電柱２までの最短距離等を記憶する。

続いて、図７を用いて本実施例に係る電柱距離測定装置による電柱２までの最短距離の測定処理の流れを簡単に説明する。

図７に示すように、本実施例において電柱２までの最短距離を測定する場合は、まず、ステップＳ１Ａで光電センサー１２により車両１の直上を通過する架線支持物３のセンシングを行いつつ、ステップＳ１Ｂ－１で測域センサー１１により線路横にある路線構造物のセンシングを行い、ステップＳ１Ｂ－２で走査像作成部１３ａにより測域センサー１１によって取得した距離データに基づき路線構造物の走査像を作成する。

ステップＳ１ＡおよびステップＳ１Ｂ－２に続いては、ステップＳ２で光電センサー１２により取得した電柱位置検出信号に基づいて電柱２の位置が検出されたか否かを判断する。ステップＳ２で電柱２の位置を検出したと判断した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３で電柱像特定部１３ｂにより走査像から電柱像を抽出する。一方、ステップＳ２で電柱２の位置を検出していないと判断した場合（ＮＯ）、ステップＳ１Ａ及びステップＳ１Ｂ－１に戻る。

ステップＳ３に続いては、ステップＳ４で電柱距離抽出部１３ｃによりステップＳ３で抽出した電柱像に基づき上述したように測域センサー１１から電柱２までの最短距離を求めてこれを出力する。その後、ステップＳ５で測定を継続する場合（ＹＥＳ）はステップＳ１Ａ，Ｓ１Ｂ－１に戻り、測定を継続しない場合（ＮＯ）は一連の処理を終了する。

このように構成される本実施例に係る電柱距離測定装置によれば、測域センサー１１によって取得した距離データから作成した路線構造物の走査像と、光電センサー１２によって取得した電柱検出信号とに基づいて、走行中の車両１の側方を通過する電柱２のみを正確に抽出することができる。

また、電柱距離抽出部１３ｃにおいて測定誤差を平滑化し、電柱２の近似円を推定し、測定点Ｐを補完するようにしたことにより、車両１から電柱２までの最短の水平距離を高精度に求めることができる。さらに、カメラを用いず測域センサー１１を用いることにより、昼夜に関係なく測定を行うことができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施例では、測域センサー１１を一台設ける例を示したが、測域センサー１１を車両１の進行方向に対して左右に一台ずつ設けて、走行中の車両１の左右側方を通過する路線構造物までの距離を測定してもよい。

１車両
２電柱
３架線支持物
４架線
１１測域センサー
１２光電センサー
１３画像処理部
１３ａ走査像作成部
１３ｂ電柱像特定部
１３ｃ電柱距離抽出部
１３ｄメモリ
Ｃ近似円
Ｐ測定点
Ｇ１～Ｇ４走査像

Claims

車両の走行中に、当該車両と線路横に設置された電柱との間の最短の水平距離を求める電柱距離測定装置であって、
前記車両から当該車両の側方を通過する構造物までの水平距離を測定する測域センサーと、
前記車両の直上を通過する構造物を検出する光電センサーと、
前記測域センサーによって取得した前記構造物までの水平距離と、前記光電センサーによって取得した前記車両の直上を通過する構造物の情報とから前記電柱までの最短の水平距離を求める画像処理部と
を備えることを特徴とする電柱距離測定装置。
前記画像処理部は、前記測域センサーの測定誤差を平滑化して、前記測域センサーによって取得した前記電柱までの複数の測定点に基づいて前記電柱の近似円を推定し、前記測定点を補完して前記電柱までの最短の水平距離を求める
ことを特徴とする請求項１記載の電柱距離測定装置。
前記画像処理部は、前記測域センサーによって取得した前記車両から前記構造物までの水平距離に基づいて走査像を作成する走査像作成部を備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電柱距離測定装置。
前記画像処理部は、前記光電センサーによって取得した前記車両の直上を通過する構造物の情報に基づいて前記走査像中に存在する電柱像を抽出する電柱像特定部を備える
ことを特徴とする請求項３記載の電柱距離測定装置。
前記画像処理部は、前記電柱像に基づき前記車両から前記電柱までの最短の水平距離を求める電柱距離抽出部を備える
ことを特徴とする請求項４記載の電柱距離測定装置。
前記画像処理部は、前記光電センサーにより前記車両の直上を通過する構造物を検出したときに前記電柱が存在すると判断して前記走査像から前記電柱を抽出する
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一つに記載の電柱距離測定装置。