検測方法及び装置
【課題】腕金以外の他の物体を誤検知することなく腕金だけを走行的に安全に検知する。
【解決手段】検測装置は、検測車に搭載された測長センサ手段を用いて電気供給用サードレールの保護板の上面に光を照射し、保護板から反射する反射光を受光することによって保護板上面における変位量を検出し、測長センサ手段によって検出された保護板上面における変位量に基づいて保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する。防護板には腕金以外に取付けボルト等の構造物がある。この発明ではレーザ光を用いた測長センサ手段を用いて防護板上面における変位量を検出し、腕金の存在及びその位置を検出する。測長センサ手段によって検出された変位量が保護板上面から腕金の上部までの高さに対応し、その検出幅が腕金の板厚に対応するので、これらの値を腕金の高さ及び幅を示す基準値と比較して腕金のみを検出する。
【解決手段】検測装置は、検測車に搭載された測長センサ手段を用いて電気供給用サードレールの保護板の上面に光を照射し、保護板から反射する反射光を受光することによって保護板上面における変位量を検出し、測長センサ手段によって検出された保護板上面における変位量に基づいて保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する。防護板には腕金以外に取付けボルト等の構造物がある。この発明ではレーザ光を用いた測長センサ手段を用いて防護板上面における変位量を検出し、腕金の存在及びその位置を検出する。測長センサ手段によって検出された変位量が保護板上面から腕金の上部までの高さに対応し、その検出幅が腕金の板厚に対応するので、これらの値を腕金の高さ及び幅を示す基準値と比較して腕金のみを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気供給用サードレールの高さや離れ等を防護板の取付け金具（腕金）の位置に基づいて測定する検測方法及び装置に係り、特に腕金の位置を高精度に検出することのできる検測方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下鉄等の設備には、営業列車に電気を供給するレール（電気供給用サードレール）がある。営業列車の台車側面には電気供給用の金具があり、この金具が電気供給用サードレールに接触することによって電気の供給を受けて、営業列車は走行している。そのため、電気供給用サードレールは、摩耗等により変形することがあり、軌道形状が変わるとそれに応じてその摩耗の割合も変化する。
【０００３】
また、保守等を合理化するために、走行しながら走行レールを基準に電気供給用サードレールの高さや離れ等を検測する電気供給用サードレール検測装置がある。腕金は、サードレール測定装置の各測定項目を検測する計測ポイントとなりまた腕金をカウントすることで路線上の位置を容易に把握することもできる。腕金の検出する方法として、特許文献１に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４１９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているものは、超音波センサを用いて腕金を検出し、各測定項目を検測する計測ポイントや腕金をカウントすることで路線上の位置を把握している。しかしながら、防護板には腕金以外の物体、例えば金属等の取付けボルト等が存在するため、超音波センサを用いた腕金検出方法では誤検知し易いという問題がある。また、超音波センサを用いた腕金検出方法では車両限界を脅かすおそれがあり、車両の走行状態によっては超音波センサ自体が地上側設備に接触する可能性があり、接触時には超音波センサ及び地上側設備を破損させてしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みなされたものであって、腕金以外の他の物体を誤検知することなく腕金だけを走行的に安全に検知することのできる検測方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る検測方法の第１の特徴は、検測車に搭載された測長センサ手段を用いて電気供給用サードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出し、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出することにある。防護板には腕金以外に取付けボルト等の構造物があり、超音波センサを用いた検出方法では誤検出する可能性がある。そこで、この発明ではレーザ光を用いた測長センサ手段を用いて防護板上面における変位量を検出し、腕金の存在及びその位置を検出するようにした。
【０００８】
本発明に係る検測方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測方法において、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することにある。これは、測長センサ手段によって検出された変位量が保護板上面から腕金の上部までの高さに対応し、その検出幅が腕金の板厚に対応するので、これらの値を腕金の高さ及び幅を示す基準値と比較することによって腕金以外の構造物が存在する場合でも腕金のみを検出するようにした。
【０００９】
本発明に係る検測方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の検測方法において、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することにある。これは、検測車の走行に応じてエンコーダから出力されるサンプリングパルスに基づいて腕金の幅を検出するようにしたものである。
【００１０】
本発明に係る検測方法の第４の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測方法において、前記測長センサ手段が、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向の離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることにある。これは測長センサ手段を検測車に複数個設置し、その設置状態として光を保護板上面であって検測車の進行方向に垂直な方向の離間した箇所に照射するようにしたものである。複数の測長センサ手段の検出結果の論理積をとることで検出精度を向上することができる。なお、検測車の進行方向の離間した位置に複数個設置してもよい。
【００１１】
本発明に係る検測方法の第５の特徴は、前記第４の特徴に記載の検測方法において、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測方法。
【００１２】
本発明に係る検測装置の第１の特徴は、検測車に搭載され、電気供給用サードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出する測長センサ手段と、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する腕金検出手段とを備えたことにある。これは、前記検測方法の第１の特徴に対応した検測装置の発明である。この発明において、検測装置とは検測車に搭載される検測装置及びこの検測装置を搭載した検測車を含む概念である。
【００１３】
本発明に係る検測装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測装置において、前記腕金検出手段が、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することにある。これは、前記検測方法の第２の特徴に対応した検測装置の発明である。
【００１４】
本発明に係る検測装置の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の検測装置において、前記腕金検出手段が、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することにある。これは、前記検測方法の第３の特徴に対応した検測装置の発明である。
【００１５】
本発明に係る検測装置の第４の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測装置において、前記測長センサ手段が、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向に沿った離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることにある。これは、前記検測方法の第４の特徴に対応した検測装置の発明である。
【００１６】
本発明に係る検測装置の第５の特徴は、前記第４の特徴に記載の検測装置において、前記腕金検出手段が、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することにある。これは、前記検測方法の第５の特徴に対応した検測装置の発明である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、腕金以外の他の物体を誤検知することなく腕金だけを走行的に安全に検知することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る検測装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の腕金位置検出用測長センサを用いた高精度な腕金の検出システムの概略構成及びその動作波形を示す図である。
【図３】図２の動作波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明に係る検測装置の概略構成を示す図である。図１は２本の走行レールのうち片方側（図では左側の走行レール１０Ｌ）のみを示している。従って、同様のものが他方の右側レールにも設けられているが図１ではその図示は省略してある。図１に示すように、車両が走行する方向（走行レール１０Ｌの敷設方向）に沿って数ｍ間隔に設置されている碍子１１上に電気供給用サードレール１２が設けられている。電気供給用サードレール１２は、その上側に設けられた防護板１３によって保護されている。防護板１３はＬ字形の腕金１４によってボルトで固定されている。腕金１４は碍子１１と同様に、車両が走行する方向（走行レール１０Ｌの敷設方向）に沿って数ｍ間隔で設置されている。Ｌ字形の腕金１４は、図１に示すように短軸方向が地面と平行となり、長軸方向が地面と垂直となるように設置されいる。防護板１３は、地面と平行なＬ字形の短軸と地面との間であって、電気供給用サードレール１２の敷設方向に沿って電気供給用サードレール１２を保護するように設けられている。図１では電気供給用サードレール１２についても、片側面（図では左側）のみを示しているが、軌道上の分岐部等の構造物によってはサイドレールがレールの右側に設置されている場合がある。
【００２０】
図１において、検測装置は、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂ、走行レール用２次元センサ２、サードレール用２次元センサ３、腕金水平距離用測長センサ４、及び防護板用２次元センサ５から構成されている。図では、前述と同様に、レールの片側面の検測装置が示してあるが、実際には右側にも同様の構成の検測装置が設けられている。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、Ｌ字形の腕金１４の上面位置がターゲットとなるように腕金１４の斜め上方からレーザ光を照射し、その反射光を受光するようになっている。図では、腕金１４の幅に沿って２個の腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂを設けているが、１個でもよい。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂの測定方法の詳細については後述する。
【００２１】
走行レール用２次元センサ２は、電気供給用サードレール１２等の高さ及び水平距離の基準となる走行レール１０Ｌの位置を検出するものである。走行レール用２次元センサの構成については公知なのでその詳細は省略する。サードレール用２次元センサ３は、走行レール１０Ｌの頭頂面からの高さを電気供給用サードレール１２の高さＴＨとして検出すると共に走行レール１０Ｌの内側端面から電気供給用サードレール１２中央までの距離を水平距離ＴＤとして検出するものである。腕金水平距離用測長センサ４は、走行レール１０Ｌの内側端面からＬ字形の腕金１４の内側端面までの距離を腕金水平距離ＡＤとして検出するものである。防護板用２次元センサ５は、走行レール１０Ｌの頭頂面から防護板１３の下面までの高さを防護板１３の高さＰＨとし、走行レール１０Ｌの内側端面から防護板１３の内側（走行レール１０Ｌ側）端面までの距離を水平距離ＰＤとして検出するものである。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、レーザ光を用いて腕金１４を検出するものである。上述のサードレール用２次元センサ３、腕金水平距離用測長センサ４及び防護板用２次元センサ５がそれぞれ計測するポイントは、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂによって腕金１４を検出した箇所にて各測定値を算出している。図１において、一点鎖線１７は図示していない検測車の車両限界を示し、二点鎖線１８は建築限界を示し、点線１９はコレクターシュー限界をそれぞれ示す。
【００２２】
図２は、図１の腕金位置検出用測長センサを用いた高精度な腕金の検出システムの概略構成を示すブロック図である。図３は、図２の動作波形を示す図である。図２に示すように腕金検出システムは、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂ、Ａ／Ｄ変換器６０、車載エンコーダ６１及びＣＰＵ６３から構成される。図２の腕金検出システムは、本発明に係る検測装置の特に電気供給用サードレール１２を検測するシステムに組込まれている。検測装置を構成する腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、走行レール１０Ｌを走行する検測車の車体上に搭載設置されている。Ａ／Ｄ変換器６０は、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから出力されるアナログ信号をデジタル信号６０ａ，６０ｂに変換してＣＰＵ６３に出力する。車載エンコーダ６１は、軌道検測車の車軸に取り付けられ、車軸の回転に対応したサンプリングパルス６１ａをＣＰＵ６３に出力する。ＣＰＵ６３は、Ａ／Ｄ変換器６０からのデジタル信号６０ａ，６０ｂと車載エンコーダ６１からのサンプリングパルス６１ａに基づいて腕金１４の板の寸法（高さ及び幅（板厚））を算出し、それを腕金１４の寸法の基準値と比較して腕金１４の存在及び位置を判断するものである。なお、基準値となる腕金１４の板の寸法（高さ及び幅（板厚））は予め決まっており、その寸法はＣＰＵ６３内の内部メモリに格納されている。
【００２３】
腕金１４を検出する腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、図１に示すように、電気供給用サードレール１２側であって、且つ防護板１３よりも上部側の検測車（検測装置）上に取付けられている。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、レーザ光６ａ，６ｂを腕金１４の上端部側の離間した位置にそれぞれ投光する。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、レーザ光６ａ，６ｂが防護板１３の上面位置をターゲットとなるような位置に取付けられている。このような検測装置を搭載した検測車（図示せず）が走行レール１０Ｌを走行すると防護板１３をターゲットとした腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから防護板１３の上面に照射されたレーザ光を腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂがそれぞれ追従して受光する。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂからの出力は、Ａ／Ｄ変換器６０によって変換され、図３に示すようなデジタル信号６０ａ，６０ｂとしてＣＰＵ６３に入力される。これと同時に車載エンコーダ６１からサンプリングパルス６１ａもＣＰＵ６３に入力される。
【００２４】
図１に示すように腕金１４が存在する箇所では、防護板１３の上面位置に腕金１４の凹凸部が位置することになる。このとき、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから防護板１３の上面に照射されたレーザ光は、腕金１４の凹凸部を検測車の走行に応じて追従することとなる。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、腕金１４の凹凸部に追従して受光したレーザ光に対応したアナログ信号をＡ／Ｄ変換器６０に出力する。Ａ／Ｄ変換器６０は、そのアナログ信号をデジタル信号６０ａ，６０ｂに変換してＣＰＵ６３に出力する。一方、車載エンコーダ６１からは検測車の走行に対応したサンプリングパルス６１ａがＣＰＵ６３に取り込まれている。ＣＰＵ６３は、デジタル信号６０ａ，６０ｂのパルスの高さ６０ｈと幅６０ｗを車載エンコーダ６１のサンプリングパルス６１ａに基づいて算出する。デジタル信号６０ａ，６０ｂのパルスの高さ６０ｈが腕金１４の高さを示し、デジタル信号６０ａ，６０ｂのパルスの幅６０ｗが腕金１４の幅（板厚）となる。ＣＰＵ６３は、このようにして算出した腕金１４の高さ６０ｈ及び幅６０ｗを内部メモリに予め格納してある腕金板の寸法と一致するか否か（所定の許容範囲内にあるか否か）の比較判定を行い、一致する場合には、それを腕金１４と判断し、一致しない場合は何らかの異物と判断する。この実施の形態では、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから同じ信号６０ａ，６０ｂを出力しているものとして説明したが、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂからそれぞれ異なる信号６０ａ，６０ｂを出力する場合には、両者の論理積をとるようにすればよい。例えば、デジタル信号６０ａには高さ６０ｈ及び幅６０ｗのパルスが検出され、デジタル信号６０ｂにはパルスが検出されなかった場合には、そのデジタル信号６０ａは誤検出と判断することができるので、両者の論理積を採ることで、誤検出を除去することが可能となる。
【００２５】
上述の実施の形態では、２個の腕金位置検出用測長センサを検測車に搭載設置する場合について説明したが、１個でもよい。また、上述の実施の形態では、２個の腕金位置検出用測長センサを検測車の走行方向に対して垂直な方向に並べて設ける場合について説明したが、検測車の走行方向に並べて設けてもよい。この場合は、図３に示すような高さ６０ｈ及び幅６０ｗのパルス波形が所定の時間差を持ってデジタル信号６０ａ，６０ｂに現れることになる。この所定の時間差を持ってパルスが現れなかった場合には、いずれかのパルスは誤検出と判断することができる。また、２個の腕金位置検出用測長センサのうち、１台を碍子１１の支持点の検出に使用してもよいし、別途碍子１１の支持点検出用の測長センサを設けてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０Ｌ…走行レール、
１１…碍子、
１２…電気供給用サードレール、
１３…防護板、
１４…腕金、
１ａ，１ｂ…腕金位置検出用測長センサ、
２…走行レール用２次元センサ
３…サードレール用２次元センサ、
４…腕金水平距離用測長センサ、
５…防護板用２次元センサ、
６０…Ａ／Ｄ変換器、
６１…車載エンコーダ、
６１ａ…サンプリングパルス、
６３…ＣＰＵ、
１７…車両限界、
１８…建築限界、
１９…コレクターシュー限界
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気供給用サードレールの高さや離れ等を防護板の取付け金具（腕金）の位置に基づいて測定する検測方法及び装置に係り、特に腕金の位置を高精度に検出することのできる検測方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下鉄等の設備には、営業列車に電気を供給するレール（電気供給用サードレール）がある。営業列車の台車側面には電気供給用の金具があり、この金具が電気供給用サードレールに接触することによって電気の供給を受けて、営業列車は走行している。そのため、電気供給用サードレールは、摩耗等により変形することがあり、軌道形状が変わるとそれに応じてその摩耗の割合も変化する。
【０００３】
また、保守等を合理化するために、走行しながら走行レールを基準に電気供給用サードレールの高さや離れ等を検測する電気供給用サードレール検測装置がある。腕金は、サードレール測定装置の各測定項目を検測する計測ポイントとなりまた腕金をカウントすることで路線上の位置を容易に把握することもできる。腕金の検出する方法として、特許文献１に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４１９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているものは、超音波センサを用いて腕金を検出し、各測定項目を検測する計測ポイントや腕金をカウントすることで路線上の位置を把握している。しかしながら、防護板には腕金以外の物体、例えば金属等の取付けボルト等が存在するため、超音波センサを用いた腕金検出方法では誤検知し易いという問題がある。また、超音波センサを用いた腕金検出方法では車両限界を脅かすおそれがあり、車両の走行状態によっては超音波センサ自体が地上側設備に接触する可能性があり、接触時には超音波センサ及び地上側設備を破損させてしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みなされたものであって、腕金以外の他の物体を誤検知することなく腕金だけを走行的に安全に検知することのできる検測方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る検測方法の第１の特徴は、検測車に搭載された測長センサ手段を用いて電気供給用サードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出し、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出することにある。防護板には腕金以外に取付けボルト等の構造物があり、超音波センサを用いた検出方法では誤検出する可能性がある。そこで、この発明ではレーザ光を用いた測長センサ手段を用いて防護板上面における変位量を検出し、腕金の存在及びその位置を検出するようにした。
【０００８】
本発明に係る検測方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測方法において、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することにある。これは、測長センサ手段によって検出された変位量が保護板上面から腕金の上部までの高さに対応し、その検出幅が腕金の板厚に対応するので、これらの値を腕金の高さ及び幅を示す基準値と比較することによって腕金以外の構造物が存在する場合でも腕金のみを検出するようにした。
【０００９】
本発明に係る検測方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の検測方法において、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することにある。これは、検測車の走行に応じてエンコーダから出力されるサンプリングパルスに基づいて腕金の幅を検出するようにしたものである。
【００１０】
本発明に係る検測方法の第４の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測方法において、前記測長センサ手段が、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向の離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることにある。これは測長センサ手段を検測車に複数個設置し、その設置状態として光を保護板上面であって検測車の進行方向に垂直な方向の離間した箇所に照射するようにしたものである。複数の測長センサ手段の検出結果の論理積をとることで検出精度を向上することができる。なお、検測車の進行方向の離間した位置に複数個設置してもよい。
【００１１】
本発明に係る検測方法の第５の特徴は、前記第４の特徴に記載の検測方法において、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測方法。
【００１２】
本発明に係る検測装置の第１の特徴は、検測車に搭載され、電気供給用サードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出する測長センサ手段と、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する腕金検出手段とを備えたことにある。これは、前記検測方法の第１の特徴に対応した検測装置の発明である。この発明において、検測装置とは検測車に搭載される検測装置及びこの検測装置を搭載した検測車を含む概念である。
【００１３】
本発明に係る検測装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測装置において、前記腕金検出手段が、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することにある。これは、前記検測方法の第２の特徴に対応した検測装置の発明である。
【００１４】
本発明に係る検測装置の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の検測装置において、前記腕金検出手段が、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することにある。これは、前記検測方法の第３の特徴に対応した検測装置の発明である。
【００１５】
本発明に係る検測装置の第４の特徴は、前記第１の特徴に記載の検測装置において、前記測長センサ手段が、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向に沿った離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることにある。これは、前記検測方法の第４の特徴に対応した検測装置の発明である。
【００１６】
本発明に係る検測装置の第５の特徴は、前記第４の特徴に記載の検測装置において、前記腕金検出手段が、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することにある。これは、前記検測方法の第５の特徴に対応した検測装置の発明である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、腕金以外の他の物体を誤検知することなく腕金だけを走行的に安全に検知することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る検測装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の腕金位置検出用測長センサを用いた高精度な腕金の検出システムの概略構成及びその動作波形を示す図である。
【図３】図２の動作波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明に係る検測装置の概略構成を示す図である。図１は２本の走行レールのうち片方側（図では左側の走行レール１０Ｌ）のみを示している。従って、同様のものが他方の右側レールにも設けられているが図１ではその図示は省略してある。図１に示すように、車両が走行する方向（走行レール１０Ｌの敷設方向）に沿って数ｍ間隔に設置されている碍子１１上に電気供給用サードレール１２が設けられている。電気供給用サードレール１２は、その上側に設けられた防護板１３によって保護されている。防護板１３はＬ字形の腕金１４によってボルトで固定されている。腕金１４は碍子１１と同様に、車両が走行する方向（走行レール１０Ｌの敷設方向）に沿って数ｍ間隔で設置されている。Ｌ字形の腕金１４は、図１に示すように短軸方向が地面と平行となり、長軸方向が地面と垂直となるように設置されいる。防護板１３は、地面と平行なＬ字形の短軸と地面との間であって、電気供給用サードレール１２の敷設方向に沿って電気供給用サードレール１２を保護するように設けられている。図１では電気供給用サードレール１２についても、片側面（図では左側）のみを示しているが、軌道上の分岐部等の構造物によってはサイドレールがレールの右側に設置されている場合がある。
【００２０】
図１において、検測装置は、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂ、走行レール用２次元センサ２、サードレール用２次元センサ３、腕金水平距離用測長センサ４、及び防護板用２次元センサ５から構成されている。図では、前述と同様に、レールの片側面の検測装置が示してあるが、実際には右側にも同様の構成の検測装置が設けられている。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、Ｌ字形の腕金１４の上面位置がターゲットとなるように腕金１４の斜め上方からレーザ光を照射し、その反射光を受光するようになっている。図では、腕金１４の幅に沿って２個の腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂを設けているが、１個でもよい。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂの測定方法の詳細については後述する。
【００２１】
走行レール用２次元センサ２は、電気供給用サードレール１２等の高さ及び水平距離の基準となる走行レール１０Ｌの位置を検出するものである。走行レール用２次元センサの構成については公知なのでその詳細は省略する。サードレール用２次元センサ３は、走行レール１０Ｌの頭頂面からの高さを電気供給用サードレール１２の高さＴＨとして検出すると共に走行レール１０Ｌの内側端面から電気供給用サードレール１２中央までの距離を水平距離ＴＤとして検出するものである。腕金水平距離用測長センサ４は、走行レール１０Ｌの内側端面からＬ字形の腕金１４の内側端面までの距離を腕金水平距離ＡＤとして検出するものである。防護板用２次元センサ５は、走行レール１０Ｌの頭頂面から防護板１３の下面までの高さを防護板１３の高さＰＨとし、走行レール１０Ｌの内側端面から防護板１３の内側（走行レール１０Ｌ側）端面までの距離を水平距離ＰＤとして検出するものである。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、レーザ光を用いて腕金１４を検出するものである。上述のサードレール用２次元センサ３、腕金水平距離用測長センサ４及び防護板用２次元センサ５がそれぞれ計測するポイントは、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂによって腕金１４を検出した箇所にて各測定値を算出している。図１において、一点鎖線１７は図示していない検測車の車両限界を示し、二点鎖線１８は建築限界を示し、点線１９はコレクターシュー限界をそれぞれ示す。
【００２２】
図２は、図１の腕金位置検出用測長センサを用いた高精度な腕金の検出システムの概略構成を示すブロック図である。図３は、図２の動作波形を示す図である。図２に示すように腕金検出システムは、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂ、Ａ／Ｄ変換器６０、車載エンコーダ６１及びＣＰＵ６３から構成される。図２の腕金検出システムは、本発明に係る検測装置の特に電気供給用サードレール１２を検測するシステムに組込まれている。検測装置を構成する腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、走行レール１０Ｌを走行する検測車の車体上に搭載設置されている。Ａ／Ｄ変換器６０は、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから出力されるアナログ信号をデジタル信号６０ａ，６０ｂに変換してＣＰＵ６３に出力する。車載エンコーダ６１は、軌道検測車の車軸に取り付けられ、車軸の回転に対応したサンプリングパルス６１ａをＣＰＵ６３に出力する。ＣＰＵ６３は、Ａ／Ｄ変換器６０からのデジタル信号６０ａ，６０ｂと車載エンコーダ６１からのサンプリングパルス６１ａに基づいて腕金１４の板の寸法（高さ及び幅（板厚））を算出し、それを腕金１４の寸法の基準値と比較して腕金１４の存在及び位置を判断するものである。なお、基準値となる腕金１４の板の寸法（高さ及び幅（板厚））は予め決まっており、その寸法はＣＰＵ６３内の内部メモリに格納されている。
【００２３】
腕金１４を検出する腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、図１に示すように、電気供給用サードレール１２側であって、且つ防護板１３よりも上部側の検測車（検測装置）上に取付けられている。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、レーザ光６ａ，６ｂを腕金１４の上端部側の離間した位置にそれぞれ投光する。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、レーザ光６ａ，６ｂが防護板１３の上面位置をターゲットとなるような位置に取付けられている。このような検測装置を搭載した検測車（図示せず）が走行レール１０Ｌを走行すると防護板１３をターゲットとした腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから防護板１３の上面に照射されたレーザ光を腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂがそれぞれ追従して受光する。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂからの出力は、Ａ／Ｄ変換器６０によって変換され、図３に示すようなデジタル信号６０ａ，６０ｂとしてＣＰＵ６３に入力される。これと同時に車載エンコーダ６１からサンプリングパルス６１ａもＣＰＵ６３に入力される。
【００２４】
図１に示すように腕金１４が存在する箇所では、防護板１３の上面位置に腕金１４の凹凸部が位置することになる。このとき、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから防護板１３の上面に照射されたレーザ光は、腕金１４の凹凸部を検測車の走行に応じて追従することとなる。腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂは、腕金１４の凹凸部に追従して受光したレーザ光に対応したアナログ信号をＡ／Ｄ変換器６０に出力する。Ａ／Ｄ変換器６０は、そのアナログ信号をデジタル信号６０ａ，６０ｂに変換してＣＰＵ６３に出力する。一方、車載エンコーダ６１からは検測車の走行に対応したサンプリングパルス６１ａがＣＰＵ６３に取り込まれている。ＣＰＵ６３は、デジタル信号６０ａ，６０ｂのパルスの高さ６０ｈと幅６０ｗを車載エンコーダ６１のサンプリングパルス６１ａに基づいて算出する。デジタル信号６０ａ，６０ｂのパルスの高さ６０ｈが腕金１４の高さを示し、デジタル信号６０ａ，６０ｂのパルスの幅６０ｗが腕金１４の幅（板厚）となる。ＣＰＵ６３は、このようにして算出した腕金１４の高さ６０ｈ及び幅６０ｗを内部メモリに予め格納してある腕金板の寸法と一致するか否か（所定の許容範囲内にあるか否か）の比較判定を行い、一致する場合には、それを腕金１４と判断し、一致しない場合は何らかの異物と判断する。この実施の形態では、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂから同じ信号６０ａ，６０ｂを出力しているものとして説明したが、腕金位置検出用測長センサ１ａ，１ｂからそれぞれ異なる信号６０ａ，６０ｂを出力する場合には、両者の論理積をとるようにすればよい。例えば、デジタル信号６０ａには高さ６０ｈ及び幅６０ｗのパルスが検出され、デジタル信号６０ｂにはパルスが検出されなかった場合には、そのデジタル信号６０ａは誤検出と判断することができるので、両者の論理積を採ることで、誤検出を除去することが可能となる。
【００２５】
上述の実施の形態では、２個の腕金位置検出用測長センサを検測車に搭載設置する場合について説明したが、１個でもよい。また、上述の実施の形態では、２個の腕金位置検出用測長センサを検測車の走行方向に対して垂直な方向に並べて設ける場合について説明したが、検測車の走行方向に並べて設けてもよい。この場合は、図３に示すような高さ６０ｈ及び幅６０ｗのパルス波形が所定の時間差を持ってデジタル信号６０ａ，６０ｂに現れることになる。この所定の時間差を持ってパルスが現れなかった場合には、いずれかのパルスは誤検出と判断することができる。また、２個の腕金位置検出用測長センサのうち、１台を碍子１１の支持点の検出に使用してもよいし、別途碍子１１の支持点検出用の測長センサを設けてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０Ｌ…走行レール、
１１…碍子、
１２…電気供給用サードレール、
１３…防護板、
１４…腕金、
１ａ，１ｂ…腕金位置検出用測長センサ、
２…走行レール用２次元センサ
３…サードレール用２次元センサ、
４…腕金水平距離用測長センサ、
５…防護板用２次元センサ、
６０…Ａ／Ｄ変換器、
６１…車載エンコーダ、
６１ａ…サンプリングパルス、
６３…ＣＰＵ、
１７…車両限界、
１８…建築限界、
１９…コレクターシュー限界
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検測車に搭載された測長センサ手段を用いてサードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出し、
前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する
ことを特徴とする検測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の検測方法において、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の検測方法において、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することを特徴とする検測方法。
【請求項４】
請求項１に記載の検測方法において、前記測長センサ手段は、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向の離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることを特徴とする検測方法。
【請求項５】
請求項４に記載の検測方法において、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測方法。
【請求項６】
検測車に搭載され、サードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出する測長センサ手段と、
前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する腕金検出手段と
を備えたことを特徴とする検測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検測装置において、前記腕金検出手段は、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の検測装置において、前記腕金検出手段は、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することを特徴とする検測装置。
【請求項９】
請求項６に記載の検測方法において、前記測長センサ手段は、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向に沿った離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることを特徴とする検測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の検測方法において、前記腕金検出手段は、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測装置。
【請求項１】
検測車に搭載された測長センサ手段を用いてサードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出し、
前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する
ことを特徴とする検測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の検測方法において、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の検測方法において、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することを特徴とする検測方法。
【請求項４】
請求項１に記載の検測方法において、前記測長センサ手段は、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向の離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることを特徴とする検測方法。
【請求項５】
請求項４に記載の検測方法において、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測方法。
【請求項６】
検測車に搭載され、サードレールの保護板の上面に光を照射し、前記保護板から反射する反射光を受光することによって前記保護板上面における変位量を検出する測長センサ手段と、
前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記保護板の取付け金具である腕金の位置を検出する腕金検出手段と
を備えたことを特徴とする検測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検測装置において、前記腕金検出手段は、前記測長センサ手段によって検出された前記保護板上面における変位量に基づいて前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を検出し、それを基準値と比較することによって前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の検測装置において、前記腕金検出手段は、前記腕金の板の高さ及び幅（板厚）を前記検測車の車軸に設けられたエンコーダの信号に基づいて検出することを特徴とする検測装置。
【請求項９】
請求項６に記載の検測方法において、前記測長センサ手段は、前記保護板上面であって前記検測車の進行方向に垂直な方向に沿った離間した箇所に光を照射するように前記検測車に複数個設置されることを特徴とする検測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の検測方法において、前記腕金検出手段は、前記複数の測長センサ手段の検出結果の論理積に基づいて前記腕金の位置を検出することを特徴とする検測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１７３２５４（Ｐ２０１２−１７３２５４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８３２０（Ｐ２０１１−３８３２０）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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