トロリ線データ比較装置
【課題】過去のトロリ線データと現在のトロリ線データとで走行位置を正確に一致させることを可能としたトロリ線データ比較装置を提供する。
【解決手段】車両の屋根上に配置されて鉛直上方のトロリ線を撮影するラインセンサカメラ２と、ラインセンサカメラ２から入力される映像信号を収録する画像録画部と、画像録画部から現在のトロリ線画像を入力するラインセンサ画像入力部５ａ、現在のトロリ線画像からトロリ線の摩耗及び偏位を抽出する摩耗・偏位抽出部５ｂ、過去のトロリ線画像と現在のトロリ線画像とから車両の偏位の位置ずれ量を検出する偏位位置ずれ検出部５ｃ、及び位置ずれ量を現在のトロリ線画像に反映し、過去のトロリ線画像と比較する摩耗量比較部５ｄを備える画像処理部とから構成した。
【解決手段】車両の屋根上に配置されて鉛直上方のトロリ線を撮影するラインセンサカメラ２と、ラインセンサカメラ２から入力される映像信号を収録する画像録画部と、画像録画部から現在のトロリ線画像を入力するラインセンサ画像入力部５ａ、現在のトロリ線画像からトロリ線の摩耗及び偏位を抽出する摩耗・偏位抽出部５ｂ、過去のトロリ線画像と現在のトロリ線画像とから車両の偏位の位置ずれ量を検出する偏位位置ずれ検出部５ｃ、及び位置ずれ量を現在のトロリ線画像に反映し、過去のトロリ線画像と比較する摩耗量比較部５ｄを備える画像処理部とから構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線データ比較装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電車線設備のトロリ線は、通過する電車のパンタグラフと接触して摩耗する。鉄道事業においては、このようなトロリ線の摩耗の進行度合い（経年変化）を把握するために、架線検測装置によりトロリ線の摩耗量の時系列的変化やトロリ線のパンタグラフに対する接触力の時系列的変化を比較することが行われている。より具体的には、トロリ線の同一地点における摩耗量を過去と現在とで比較することで、トロリ線の健全性の確認を行っている。
【０００３】
このような装置において、過去のデータと現在のデータとの比較は、相互の測定位置（すなわち車両の走行位置）を同期させることにより行われる。
【０００４】
従来、車両の走行位置を検出する装置として、予め走行中に収録したＧＰＳ（Global Positioning System）データをレールの曲率に変換し、このＧＰＳデータを走行位置と関連付けて記録し、次いで走行中の線路曲率値と対照させて、走行位置を取得する技術が開示されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
また、パンタグラフのある箇所とない箇所とでトロリ線の高さを測定し、双方のトロリ線の高さの差分を取ってパンタグラフがトロリ線を押し上げる押し上げ量を求めるトロリ線の位置測定装置において、車軸パルス信号を用いて取得した走行位置と高さとを同期して収録する際、車軸パルス信号の誤差によって生じた走行位置のずれを相互相関によって補正する技術も開示されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【０００６】
また、トロリ線の摩耗と偏位を同時に測定し、測定した摩耗及び偏位のデータを横軸が測定位置、縦軸が偏位、縦幅が摩耗を示すグラフにして過去から現在までの複数のグラフを比較するようにしたものもある（例えば、下記特許文献３参照）。
なお、ここでいう偏位とは、トロリ線がパンタグラフに接触する際の、パンタグラフ上の横方向の位置で、パンタグラフ中心からの距離である。換言すると、パンタグラフ中心からトロリ線までの枕木方向の距離である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７１２５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４５３５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、直線区間は曲率に変化がないため、この直線区間における走行位置の補正が難しいという問題があった。
【０００９】
また、上述した特許文献２に記載された発明においては、同時に収録した二つのデータ間で位置補正を行うのみであり、測定する同一区間の二つのデータを同時に収録する必要があるという問題、異なる時期に収録された過去のデータと現在のデータとを比較することが困難であるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献３に記載された発明においては、過去から現在までに測定した複数の摩耗データをグラフにしており、これら複数の摩耗グラフを比較することで摩耗の進行度合いや経年変化を管理することができる。しかし、各々の摩耗データにおいて測定位置（車両の走行位置）の情報に誤差があると、位置ずれが生じた状態で複数の摩耗グラフを比較することとなり、正確な比較ができないという問題があった。
【００１１】
このように、摩耗量の測定位置が過去と現在とで一致しない場合、過去と現在の摩耗量を正確に比較することができないおそれがあった。
【００１２】
このようなことから本発明は、過去のトロリ線データと現在のトロリ線データとの測定位置のずれを修正し高精度にトロリ線の測定を行うことを可能としたトロリ線データ比較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】
【００１３】
上記の課題を解決するための第１の発明に係るトロリ線データ比較装置は、車両の屋根上に配置されて鉛直上方のトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、前記車両の走行位置情報を取得する車両位置情報取得手段と、前記ラインセンサカメラから入力される映像信号を収録する画像録画手段と、前記画像録画手段から取得した前記映像信号に基づいてトロリ線の過去の摩耗量と現在の摩耗量とを比較する画像処理手段とを備えるトロリ線データ比較装置において、前記ラインセンサカメラの走査線方向が前記車両の進行方向に直交し、前記画像処理手段が、前記映像信号と前記走行位置情報とから前記トロリ線の摩耗量及び偏位と走行位置とを関連付けてなるトロリ線偏位画像を作成するラインセンサ画像入力手段と、前記トロリ線偏位画像から画像処理により前記トロリ線の摩耗量及び偏位を抽出する摩耗・偏位抽出手段と、前記トロリ線偏位画像及び過去に取得した他のトロリ線偏位画像の偏位と走行位置との関係のずれを位置ずれ量として検出する偏位位置ずれ検出手段と、前記摩耗・偏位抽出手段において抽出した前記トロリ線の摩耗量及び偏位を前記位置ずれ量を前記トロリ線偏位画像に反映した上で前記他のトロリ線偏位画像と比較する摩耗量比較手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するための第２の発明に係るトロリ線データ比較装置は、第１の発明に係るトロリ線データ比較装置において、前記車両の屋根上に設置され前記ラインセンサカメラと同期して前記車両のパンタグラフを撮影する他のラインセンサカメラを備え、前記画像録画手段が前記他のラインセンサカメラから入力される他の映像信号を収録し、前記画像処理手段が、前記他の映像信号と前記走行位置情報とから前記パンタグラフの高さ、硬点、及び接触力と走行位置とを関連付けてなるパンタグラフ高さ画像を作成する他のラインセンサ画像入力手段と、前記パンタグラフ高さ画像から前記トロリ線の高さ、硬点及び接触力を抽出する高さ・硬点・接触力抽出手段と、前記高さ・硬点・接触力抽出手段において抽出した前記トロリ線の高さ、硬点、及び接触力を前記位置ずれ量を前記パンタグラフ高さ画像に反映した上で過去の他のパンタグラフ高さ画像と比較する高さ・硬点・接触力比較手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第３の発明に係るトロリ線データ比較装置は、第１又は第２の発明に係るトロリ線データ比較装置において、前記偏位位置ずれ検出手段が、相互相関を利用して前記トロリ線画像と前記他のトロリ線画像との位置ずれ量を検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載のトロリ線データ比較装置。
【発明の効果】
【００１６】
上述した第１の発明に係るトロリ線データ比較装置によれば、ラインセンサカメラによってトロリ線を撮影した画像、すなわち、トロリ線の摩耗量と偏位とが同時に映った画像を取得し、この画像を解析してトロリ線偏位画像を過去のトロリ線偏位画像と同期させることにより実際の測定位置と走行位置情報とのずれを修正することができるので、過去と現在のトロリ線の摩耗量を高精度に比較することが可能となる。
【００１７】
また、第２の発明に係るトロリ線データ比較装置によれば、上述した第１の発明に係るトロリ線データ比較装置による効果に加えて、パンタグラフ高さ画像における実際の測定位置と走行位置情報とのずれを修正することができるので、過去と現在のトロリ線の高さ、硬点、及び接触力をそれぞれ高精度に比較することが可能となる。
【００１８】
また、第３の発明に係るトロリ線データ比較装置によれば、上述した第１又は第２の発明に係るトロリ線データ比較装置による効果に加えて、位置ずれ量を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は過去のトロリ線偏位画像を示す模式図、図４（ｂ）は本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置によって取得した現在のトロリ線偏位画像を示す模式図である。
【図５】トロリ線の偏位を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施例２に係るトロリ線データ比較装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施例２に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例２に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】パンタグラフ高さ画像を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るトロリ線データ比較装置について説明する。
【実施例１】
【００２１】
（偏位測定値を相互相関で位置補正し、現在と過去の摩耗測定値を比較）
図１ないし図５を用いて本発明の第１の実施例に係るトロリ線データ比較装置について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施例に係るトロリ線データ比較装置は、車両１の屋根上に設置されてトロリ線６の撮像を行うラインセンサカメラ２と、車両１の位置情報を取得する車両位置情報取得手段としての車両位置情報取得部３と、車両１の車室内に設置されてラインセンサカメラ２によって撮像した画像を収録する画像録画手段としての画像録画部４と、車両１の車室内に設置されて画像処理部４に収録された画像の解析を行う画像処理手段としての画像処理部５とから構成されている。
【００２３】
ラインセンサカメラ２は鉛直上方を撮影するように、且つ、その走査線方向が車両１の進行方向に対して直交するように設置されてトロリ線６を撮像する。これにより、トロリ線６の摩耗量と偏位とを同時に撮影することができる。ラインセンサカメラ２から出力される映像信号（輝度信号）Ｉは画像録画部４に入力される。
【００２４】
車両位置情報取得部３は車両１の位置情報（以下、「車両位置情報」という）Ｐを既知の手法により取得する。車両位置情報Ｐは画像処理部５に入力される。
画像録画部４は、ラインセンサカメラ２から入力された映像信号Ｉを収録する。
【００２５】
画像処理部５は、車両位置情報取得部３から入力される車両位置情報Ｐおよび画像録画部４によって取得した映像信号Ｉに基づいてトロリ線６の摩耗量および偏位を求めるものであって、図２に示すようにラインセンサ画像入力手段としてのラインセンサ画像入力部５ａ、摩耗・偏位抽出手段としての摩耗・偏位抽出部５ｂ、偏位位置ずれ検出手段としての偏位位置ずれ検出部５ｃ、摩耗量比較手段としての摩耗量比較部５ｄ、及び処理メモリ５ｅを備えている。
【００２６】
以下、図３および図４を用いて画像処理部５における処理の流れを説明する。
図３に示すように、画像処理部５では、まずラインセンサ画像入力部５ａにおいてラインセンサカメラ２から出力される映像信号Ｉを画像録画部４を介して入力する。そして、映像信号Ｉを時系列的に並べてなるラインセンサ画像（以下、「トロリ線画像」という）と車両位置情報取得部３から入力される車両位置情報Ｐとから図４（ｂ）に示すような現在のトロリ線偏位画像８を作成する（ステップＰ１１）。具体的には、トロリ線画像は横軸が時刻の画像なので、同時に収録する車両位置情報Ｐと関連付けることによりトロリ線画像の横軸を位置ｐに変換する処理を行う。
【００２７】
なお、図４（ｂ）に示すトロリ線偏位画像８中の８ａはトロリ線の軌跡（以下、「トロリ線軌跡」という）であり、横軸は車両位置情報Ｐに基づいて関連付けられた位置ｐ、縦軸はトロリ線の偏位ｘ2、トロリ線軌跡８ａの幅ｗ2はトロリ線６の摩耗量（摩耗幅）に対応する。また、ＡLは直線区間、ＡCは曲線区間、ｘ0はパンタグラフ９の中心位置に対応している。これは図４（ａ）に示し後述する過去のトロリ線偏位画像７においても同様である。
【００２８】
ステップＰ１１に続いては、摩耗・偏位抽出部５ｂにおいて、現在のトロリ線偏位画像８中から二値化処理によりトロリ線６の摩耗量ｗ2および偏位ｘ2を抽出する（ステップＰ１２）。
ここで、「トロリ線の偏位」とは、図５に示すように、パンタグラフ９中心からトロリ線６がパンタグラフ９に接触する箇所までの距離である。換言すると、パンタグラフ９中心からトロリ線６までの枕木方向の距離である。
【００２９】
ステップＰ１２に続いては、偏位位置ずれ検出部５ｃにおいて図４（ａ）に示す過去のトロリ線６の偏位ｘ1と図４（ｂ）に示す現在のトロリ線６の偏位ｘ2の相互相関を行い、現在のトロリ線６の偏位ｘ2に対する位置ｐと過去のトロリ線６の偏位ｘ1に対する位置ｐとのずれ、すなわち、実際の測定位置と車両位置情報Ｐとのずれを位置ずれ量τとして求める（ステップＰ１３）。
具体的に説明すると、位置ｐにおける過去と現在のトロリ線６の偏位をそれぞれｘ1(ｐ)、ｘ2(ｐ)とすると、過去と現在のトロリ線６の偏位ｘ1（ｐ）、ｘ2（ｐ）の相互相関Ｃx1x2は下式（１）で求められる。下式（１）において相互相関Ｃx1x2が１に最も近くなるτを求めることで、現在のトロリ線軌跡８ａと過去のトロリ線軌跡７ａとの一致度が最も高くなる位置ずれ量τを得る。
【００３０】
【数１】
【００３１】
図４に示すように、トロリ線６の軌跡７ａ，８ａは、直線区間ＡLの場合電柱通過の箇所がとがった三角波の形状になり、曲線区間ＡCでも、電柱通過の箇所が尖った正弦波の半分のような形状になる。このようにトロリ線偏位画像７，８においてトロリ線軌跡７ａ，８ａは直線区間ＡLでも曲線区間ＡCでも特徴的な形状になるので、二つのトロリ線偏位画像７，８間で相互相関を行いやすく、容易且つ高精度に位置ずれ量τを求めることができる。
【００３２】
ステップＰ１３に続いては、摩耗量比較部５ｄにおいて過去のトロリ線軌跡７ａと偏位位置ずれ検出部５ｃで得られた位置ずれ量τを反映して得られる現在の実際の測定位置（ｐ−τ）におけるトロリ線軌跡８ｂとの比較を行う（ステップＰ１４）。すなわち、位置ｐにおける過去と現在のトロリ線６の摩耗量をそれぞれｗ1(ｐ)、ｗ2(ｐ)としたときのトロリ線偏位画像７上の摩耗量ｗ1(ｐ)とトロリ線偏位画像８上の位置ずれ補正後の摩耗量ｗ2(ｐ−τ)との比較を行う。比較結果は偏位と摩耗の比較チャートとして処理メモリ５ｅを経て出力される。
【００３３】
続いて、ラインセンサカメラ２からの画像の入力が終了したか否かを判断し、画像の入力が終了していない場合（Ｎｏ）はステップＰ１１の処理に戻る一方、画像の入力が終了している場合（Ｙｅｓ）は処理を終了する（ステップＰ１５）。
【００３４】
以上に説明した本実施例に係るトロリ線データ比較装置によれば、ラインセンサカメラ２によってトロリ線６を撮影し、トロリ線６の摩耗量ｗ2および偏位ｘ2が同時に撮像された現在のトロリ線偏位画像８を取得して過去に撮影したトロリ線偏位画像７と現在のトロリ線偏位画像８との相互相関を取り、トロリ線の実際の測定位置と車両位置情報Ｐとの位置ずれ量を過去のトロリ線偏位画像７に対する現在のトロリ線偏位画像８の位置ずれ量τとして求めることにより、過去のトロリ線偏位画像７と現在のトロリ線偏位画像８とを同期させることができるため、トロリ線の摩耗量ｗ1，ｗ2を高精度に比較することが可能となる。
【００３５】
しかも、トロリ線偏位画像７，８は、直線区間ＡLでも曲線区間ＡCでも特徴のある形状となる。これは電車線の構造上の理由によるもので、図４に示すような波形を描く。このように、直線区間ＡLであっても曲線区間ＡCであっても測定位置の位置ずれを容易に且つ高精度に求めることができるため、過去のトロリ線偏位画像７と現在のトロリ線偏位画像８との位置合わせを高精度に行うことができる。
【００３６】
このように、本実施例に係るトロリ線データ比較装置は、車軸のパルス信号やＡＴＣ信号を重視して過去のデータと現在のデータを比較するのではなく、トロリ線６の摩耗量ｗ1，ｗ2や偏位ｘ1，ｘ2のデータが有する特徴に着目し、データを相互相関計算して位置ずれ量τを補正し、過去のトロリ線摩耗量ｗ1と現在のトロリ線摩耗量ｗ2との比較を高精度に行うことを特徴としている。
【実施例２】
【００３７】
（偏位測定値を相互相関で位置補正し、現在と過去の接触力測定値を比較）
図６ないし図９を用いて本発明の第２の実施例に係るトロリ線データ比較装置について説明する。
【００３８】
図６に示すように、本実施例に係るトロリ線データ比較装置は、車両１の屋根上に設置される第一ラインセンサカメラ１２Ａおよび第二ラインセンサカメラ１２Ｂと、車両の位置情報を取得する車両位置情報取得手段としての車両位置情報取得部１３と、車両１の車室内に設置される画像録画手段としての画像録画部１４及び画像処理手段としての画像処理部１５とから構成されている。
【００３９】
第一ラインセンサカメラ１２Ａは図１に示し実施例１において説明したラインセンサカメラ２と同様に、鉛直上方を撮影するように、且つ、その走査線方向が車両１の進行方向に対して垂直且つ水平となるように設置されてトロリ線６の摩耗と偏位を同一画像上に撮影する。これにより、第一ラインセンサカメラ１２Ａは、走査線がトロリ線６と交差した状態でトロリ線６を撮像するようになっている。この第一ラインセンサカメラ１２Ａから出力される映像信号（輝度信号）ＩAは画像録画部１４に入力される。
【００４０】
また、第二ラインセンサカメラ１２Ｂは、その走査線方向がパンタグラフ９と直交するように、且つ、第一ラインセンサカメラ１２Ａと同期してパンタグラフ９を撮影するように設置されている。この第二ラインセンサカメラ１２Ｂから出力される映像信号（輝度信号）ＩBは画像録画部１４に入力される。
【００４１】
車両位置情報取得部１３は車両位置情報Ｐを取得する。車両位置情報Ｐは画像処理部１５に入力される。
画像録画部１４は、ラインセンサカメラ１２Ａ，１２Ｂに対して同期信号Ｓを出力するとともに、ラインセンサカメラ１２Ａ，１２Ｂから入力された映像信号ＩA，ＩBをそれぞれラインセンサ画像（以下、それぞれ「トロリ線画像」、「パンタグラフ画像」という）として収録する。
【００４２】
画像処理部１５は、車両位置情報取得部１３から入力される車両の位置情報Ｐおよび画像録画部１４によって取得した映像信号ＩA，ＩBに基づいてトロリ線６の摩耗量、偏位、高さ、硬点、および接触力を求めるものであり、図７に示すようにラインセンサ画像入力手段としての第一ラインセンサ画像入力部１５ａ、摩耗・偏位抽出手段としての摩耗・偏位抽出部１５ｂ、偏位位置ずれ検出手段としての偏位位置ずれ検出部１５ｃ、摩耗量比較手段としての摩耗量比較部１５ｄ、他のラインセンサ画像入力手段としての第二ラインセンサ画像入力部１５ｆ、高さ・硬点・接触力抽出手段としての高さ・硬点・接触力抽出部１５ｇ、高さ・硬点・接触力比較手段としての高さ・硬点・接触力比較部１５ｈ及び処理メモリ１５ｅを備えている。
【００４３】
以下、図８及び図９を用いて画像処理部１５における処理の流れを説明する。なお、以下に説明するステップＰ２１〜Ｐ２４の処理については図３ないし図５に示し上述した実施例１のステップＰ１１〜Ｐ１４の処理とおおむね同様であり、同一の処理については重複する説明を適宜省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４４】
図８に示すように、画像処理部１５では、まず第一ラインセンサ画像入力部１５ａにおいてラインセンサカメラ１２Ａから入力される映像信号ＩAをそれぞれ画像録画部１４を介して入力し、これを時系列的に並べてなるトロリ線画像と車両位置情報取得部３から入力される車両位置情報Ｐとから図４（ｂ）に示すような現在のトロリ線偏位画像８を作成する（ステップＰ２１）。
【００４５】
続いて、摩耗・偏位抽出部１５ｂにおいて、現在のトロリ線偏位画像８中から二値化処理によりトロリ線６の摩耗量ｗ2および偏位ｘ2を抽出する（ステップＰ２２）。
【００４６】
ステップＰ２２に続いては、偏位位置ずれ検出部１５ｃにおいて図４（ａ）に示す過去のトロリ線６の偏位ｘ1と図４（ｂ）に示す現在のトロリ線６の偏位ｘ2の相互相関を行い、現在のトロリ線６の偏位ｘ2に対する位置ｐと過去のトロリ線６の偏位ｘ1に対する位置ｐとの位置ずれ量τを求める（ステップＰ２３）。
【００４７】
ステップＰ２３に続いては、摩耗量比較部１５ｄにおいて過去のトロリ線軌跡７ａと偏位位置ずれ検出部１５ｃで得られた位置ずれ量τを反映して得られる現在のトロリ線軌跡８ｂとの比較を行う（ステップＰ２４）。
【００４８】
ステップＰ２４に続いては、第二ラインセンサ画像入力部１５ｆにおいて第二ラインセンサカメラ１２Ｂから入力される映像信号ＩBを画像録画部１４を介して入力し、これを時系列的に並べてなるパンタグラフ画像と車両位置情報取得部１３から入力される車両位置情報Ｐとから図９に示すようなパンタグラフ高さ画像１０を作成する（ステップＰ２５）。具体的には、パンタグラフ画像は横軸が時刻の画像なので、同時に収録する車両位置情報Ｐと関連付けることによりパンタグラフ画像の横軸を位置ｐに変換する処理を行う。
【００４９】
続いて、高さ・硬点・接触力抽出部１５ｇにおいて、パンタグラフ高さ画像１０中から二値化処理又はパターンマッチングによりパンタグラフ９の高さをトロリ線の高さＨとして抽出し、この高さＨを二回微分することで硬点（加速度）を算出し、この加速度と質量を乗算して得た力とばね係数と高さの変位を乗算して得た力とを加算して得られる接触力を算出する（ステップＰ２６）。ここで、硬点は、一定値以上の加速度となる点はトロリ線のしなやかさが無い点であることを利用して検出する。
【００５０】
ここで、電気鉄道設備においては、検査項目の一つとしてトロリ線の硬点の計測が挙げられる。例えば、トロリ線はちょう架線にハンガで吊り下げられた状態になっている。このハンガが設置されている箇所や、その他、トロリ線の接続箇所や曲線引がある部分などは他の部分に比べトロリ線の重量が部分的に増加しており、「トロリ線の硬点」と呼ばれる。
【００５１】
また、図９に示すパンタグラフ高さ画像１０について詳しく説明すると、図９に示すパンタグラフ高さ画像１０中の１０ａはパンタグラフ９の軌跡（以下、「パンタグラフ軌跡」という）であり、横軸は車両位置情報Ｐに基づいて関連付けられた位置ｐ、縦軸はトロリ線６の高さＨ、Ｈ0はパンタグラフ９の中心位置を示している。
【００５２】
ステップＰ２６続いては、高さ・硬点・接触力比較部１５ｈにおいて偏位位置ズレ検出部１５ｃで得られた位置ずれ量τを、トロリ線の高さ、硬点、接触力に反映し、過去のトロリ線の高さ、硬点、接触力のデータと比較する。
具体的には、過去のトロリ線６の高さおよび現在のトロリ線６の高さをそれぞれＨ1(ｐ)、Ｈ2(ｐ)、過去の硬点および現在の硬点をそれぞれａ1(ｐ)，ａ2(ｐ)、過去の接触力および現在の接触力をそれぞれＦ1(ｐ)，Ｆ2(ｐ)としたときのＨ1(ｐ)とＨ2(ｐ−τ)、ａ1(ｐ)とａ2(ｐ−τ)、Ｆ1(ｐ)とＦ2(ｐ−τ)を比較する（ステップＰ２７）。
【００５３】
続いて、画像の入力が終了したか否かを判断し、画像の入力が終了していない場合（Ｎｏ）はステップＰ２１の処理に戻り、画像の入力が終了している場合（Ｙｅｓ）は処理を終了する（ステップＰ２８）。
以上が、本実施例に係る画像処理部１５における処理である。
【００５４】
上述した本実施例に係るトロリ線データ比較装置によれば、実施例１に係るトロリ線データ比較装置による効果に加えて、第一ラインセンサカメラ１２Ａと同期して撮影を行う第二ラインセンサカメラ１２Ｂによってパンタグラフ９を撮影し、トロリ線６の偏位に基づいて求めた位置ずれ量τを利用して現在のパンタグラフ高さ画像１０の実際の測定位置と車両位置情報Ｐとの位置ずれ量τを補正することができるので、過去と現在のそれぞれトロリ線６の高さＨ1，Ｈ2・硬点ａ1，ａ2・接触力Ｆ1，Ｆ2を高精度に比較することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、通過する電車のパンタグラフと接触して摩耗する電車線設備のトロリ線の摩耗の進行度合いを把握するためにデータの時系列的変化や接触力の時系列的変化を比較する手段を備えたトロリ線データ比較装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００５６】
１ 車両
２，１２Ａ，１２Ｂ ラインセンサカメラ
３，１３ 車両位置情報取得部
４，１４ 画像録画部
５，１５ 画像処理部
５ａ ラインセンサ画像入力部
５ｂ，１５ｂ 摩耗・偏位抽出部
５ｃ，１５ｃ 偏位位置ずれ検出部
５ｄ，１５ｄ 摩耗量比較部
５ｅ，１５ｅ 処理メモリ
１５ａ 第一ラインセンサ画像入力部
１５ｆ 第二ラインセンサ画像入力部
１５ｇ 高さ・硬点・接触力抽出部
１５ｈ 高さ・硬点・接触力比較部
６ トロリ線
７ 過去のトロリ線偏位画像
７ａ 過去のトロリ線軌跡
８ 現在のトロリ線偏位画像
８ａ，８ｂ 現在のトロリ線軌跡
９ パンタグラフ
１０ 現在のパンタグラフ高さ画像
１０ａ 現在のパンタグラフ軌跡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線データ比較装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電車線設備のトロリ線は、通過する電車のパンタグラフと接触して摩耗する。鉄道事業においては、このようなトロリ線の摩耗の進行度合い（経年変化）を把握するために、架線検測装置によりトロリ線の摩耗量の時系列的変化やトロリ線のパンタグラフに対する接触力の時系列的変化を比較することが行われている。より具体的には、トロリ線の同一地点における摩耗量を過去と現在とで比較することで、トロリ線の健全性の確認を行っている。
【０００３】
このような装置において、過去のデータと現在のデータとの比較は、相互の測定位置（すなわち車両の走行位置）を同期させることにより行われる。
【０００４】
従来、車両の走行位置を検出する装置として、予め走行中に収録したＧＰＳ（Global Positioning System）データをレールの曲率に変換し、このＧＰＳデータを走行位置と関連付けて記録し、次いで走行中の線路曲率値と対照させて、走行位置を取得する技術が開示されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
また、パンタグラフのある箇所とない箇所とでトロリ線の高さを測定し、双方のトロリ線の高さの差分を取ってパンタグラフがトロリ線を押し上げる押し上げ量を求めるトロリ線の位置測定装置において、車軸パルス信号を用いて取得した走行位置と高さとを同期して収録する際、車軸パルス信号の誤差によって生じた走行位置のずれを相互相関によって補正する技術も開示されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【０００６】
また、トロリ線の摩耗と偏位を同時に測定し、測定した摩耗及び偏位のデータを横軸が測定位置、縦軸が偏位、縦幅が摩耗を示すグラフにして過去から現在までの複数のグラフを比較するようにしたものもある（例えば、下記特許文献３参照）。
なお、ここでいう偏位とは、トロリ線がパンタグラフに接触する際の、パンタグラフ上の横方向の位置で、パンタグラフ中心からの距離である。換言すると、パンタグラフ中心からトロリ線までの枕木方向の距離である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７１２５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４５３５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、直線区間は曲率に変化がないため、この直線区間における走行位置の補正が難しいという問題があった。
【０００９】
また、上述した特許文献２に記載された発明においては、同時に収録した二つのデータ間で位置補正を行うのみであり、測定する同一区間の二つのデータを同時に収録する必要があるという問題、異なる時期に収録された過去のデータと現在のデータとを比較することが困難であるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献３に記載された発明においては、過去から現在までに測定した複数の摩耗データをグラフにしており、これら複数の摩耗グラフを比較することで摩耗の進行度合いや経年変化を管理することができる。しかし、各々の摩耗データにおいて測定位置（車両の走行位置）の情報に誤差があると、位置ずれが生じた状態で複数の摩耗グラフを比較することとなり、正確な比較ができないという問題があった。
【００１１】
このように、摩耗量の測定位置が過去と現在とで一致しない場合、過去と現在の摩耗量を正確に比較することができないおそれがあった。
【００１２】
このようなことから本発明は、過去のトロリ線データと現在のトロリ線データとの測定位置のずれを修正し高精度にトロリ線の測定を行うことを可能としたトロリ線データ比較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】
【００１３】
上記の課題を解決するための第１の発明に係るトロリ線データ比較装置は、車両の屋根上に配置されて鉛直上方のトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、前記車両の走行位置情報を取得する車両位置情報取得手段と、前記ラインセンサカメラから入力される映像信号を収録する画像録画手段と、前記画像録画手段から取得した前記映像信号に基づいてトロリ線の過去の摩耗量と現在の摩耗量とを比較する画像処理手段とを備えるトロリ線データ比較装置において、前記ラインセンサカメラの走査線方向が前記車両の進行方向に直交し、前記画像処理手段が、前記映像信号と前記走行位置情報とから前記トロリ線の摩耗量及び偏位と走行位置とを関連付けてなるトロリ線偏位画像を作成するラインセンサ画像入力手段と、前記トロリ線偏位画像から画像処理により前記トロリ線の摩耗量及び偏位を抽出する摩耗・偏位抽出手段と、前記トロリ線偏位画像及び過去に取得した他のトロリ線偏位画像の偏位と走行位置との関係のずれを位置ずれ量として検出する偏位位置ずれ検出手段と、前記摩耗・偏位抽出手段において抽出した前記トロリ線の摩耗量及び偏位を前記位置ずれ量を前記トロリ線偏位画像に反映した上で前記他のトロリ線偏位画像と比較する摩耗量比較手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するための第２の発明に係るトロリ線データ比較装置は、第１の発明に係るトロリ線データ比較装置において、前記車両の屋根上に設置され前記ラインセンサカメラと同期して前記車両のパンタグラフを撮影する他のラインセンサカメラを備え、前記画像録画手段が前記他のラインセンサカメラから入力される他の映像信号を収録し、前記画像処理手段が、前記他の映像信号と前記走行位置情報とから前記パンタグラフの高さ、硬点、及び接触力と走行位置とを関連付けてなるパンタグラフ高さ画像を作成する他のラインセンサ画像入力手段と、前記パンタグラフ高さ画像から前記トロリ線の高さ、硬点及び接触力を抽出する高さ・硬点・接触力抽出手段と、前記高さ・硬点・接触力抽出手段において抽出した前記トロリ線の高さ、硬点、及び接触力を前記位置ずれ量を前記パンタグラフ高さ画像に反映した上で過去の他のパンタグラフ高さ画像と比較する高さ・硬点・接触力比較手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第３の発明に係るトロリ線データ比較装置は、第１又は第２の発明に係るトロリ線データ比較装置において、前記偏位位置ずれ検出手段が、相互相関を利用して前記トロリ線画像と前記他のトロリ線画像との位置ずれ量を検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載のトロリ線データ比較装置。
【発明の効果】
【００１６】
上述した第１の発明に係るトロリ線データ比較装置によれば、ラインセンサカメラによってトロリ線を撮影した画像、すなわち、トロリ線の摩耗量と偏位とが同時に映った画像を取得し、この画像を解析してトロリ線偏位画像を過去のトロリ線偏位画像と同期させることにより実際の測定位置と走行位置情報とのずれを修正することができるので、過去と現在のトロリ線の摩耗量を高精度に比較することが可能となる。
【００１７】
また、第２の発明に係るトロリ線データ比較装置によれば、上述した第１の発明に係るトロリ線データ比較装置による効果に加えて、パンタグラフ高さ画像における実際の測定位置と走行位置情報とのずれを修正することができるので、過去と現在のトロリ線の高さ、硬点、及び接触力をそれぞれ高精度に比較することが可能となる。
【００１８】
また、第３の発明に係るトロリ線データ比較装置によれば、上述した第１又は第２の発明に係るトロリ線データ比較装置による効果に加えて、位置ずれ量を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は過去のトロリ線偏位画像を示す模式図、図４（ｂ）は本発明の実施例１に係るトロリ線データ比較装置によって取得した現在のトロリ線偏位画像を示す模式図である。
【図５】トロリ線の偏位を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施例２に係るトロリ線データ比較装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施例２に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例２に係るトロリ線データ比較装置の画像処理部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】パンタグラフ高さ画像を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るトロリ線データ比較装置について説明する。
【実施例１】
【００２１】
（偏位測定値を相互相関で位置補正し、現在と過去の摩耗測定値を比較）
図１ないし図５を用いて本発明の第１の実施例に係るトロリ線データ比較装置について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施例に係るトロリ線データ比較装置は、車両１の屋根上に設置されてトロリ線６の撮像を行うラインセンサカメラ２と、車両１の位置情報を取得する車両位置情報取得手段としての車両位置情報取得部３と、車両１の車室内に設置されてラインセンサカメラ２によって撮像した画像を収録する画像録画手段としての画像録画部４と、車両１の車室内に設置されて画像処理部４に収録された画像の解析を行う画像処理手段としての画像処理部５とから構成されている。
【００２３】
ラインセンサカメラ２は鉛直上方を撮影するように、且つ、その走査線方向が車両１の進行方向に対して直交するように設置されてトロリ線６を撮像する。これにより、トロリ線６の摩耗量と偏位とを同時に撮影することができる。ラインセンサカメラ２から出力される映像信号（輝度信号）Ｉは画像録画部４に入力される。
【００２４】
車両位置情報取得部３は車両１の位置情報（以下、「車両位置情報」という）Ｐを既知の手法により取得する。車両位置情報Ｐは画像処理部５に入力される。
画像録画部４は、ラインセンサカメラ２から入力された映像信号Ｉを収録する。
【００２５】
画像処理部５は、車両位置情報取得部３から入力される車両位置情報Ｐおよび画像録画部４によって取得した映像信号Ｉに基づいてトロリ線６の摩耗量および偏位を求めるものであって、図２に示すようにラインセンサ画像入力手段としてのラインセンサ画像入力部５ａ、摩耗・偏位抽出手段としての摩耗・偏位抽出部５ｂ、偏位位置ずれ検出手段としての偏位位置ずれ検出部５ｃ、摩耗量比較手段としての摩耗量比較部５ｄ、及び処理メモリ５ｅを備えている。
【００２６】
以下、図３および図４を用いて画像処理部５における処理の流れを説明する。
図３に示すように、画像処理部５では、まずラインセンサ画像入力部５ａにおいてラインセンサカメラ２から出力される映像信号Ｉを画像録画部４を介して入力する。そして、映像信号Ｉを時系列的に並べてなるラインセンサ画像（以下、「トロリ線画像」という）と車両位置情報取得部３から入力される車両位置情報Ｐとから図４（ｂ）に示すような現在のトロリ線偏位画像８を作成する（ステップＰ１１）。具体的には、トロリ線画像は横軸が時刻の画像なので、同時に収録する車両位置情報Ｐと関連付けることによりトロリ線画像の横軸を位置ｐに変換する処理を行う。
【００２７】
なお、図４（ｂ）に示すトロリ線偏位画像８中の８ａはトロリ線の軌跡（以下、「トロリ線軌跡」という）であり、横軸は車両位置情報Ｐに基づいて関連付けられた位置ｐ、縦軸はトロリ線の偏位ｘ2、トロリ線軌跡８ａの幅ｗ2はトロリ線６の摩耗量（摩耗幅）に対応する。また、ＡLは直線区間、ＡCは曲線区間、ｘ0はパンタグラフ９の中心位置に対応している。これは図４（ａ）に示し後述する過去のトロリ線偏位画像７においても同様である。
【００２８】
ステップＰ１１に続いては、摩耗・偏位抽出部５ｂにおいて、現在のトロリ線偏位画像８中から二値化処理によりトロリ線６の摩耗量ｗ2および偏位ｘ2を抽出する（ステップＰ１２）。
ここで、「トロリ線の偏位」とは、図５に示すように、パンタグラフ９中心からトロリ線６がパンタグラフ９に接触する箇所までの距離である。換言すると、パンタグラフ９中心からトロリ線６までの枕木方向の距離である。
【００２９】
ステップＰ１２に続いては、偏位位置ずれ検出部５ｃにおいて図４（ａ）に示す過去のトロリ線６の偏位ｘ1と図４（ｂ）に示す現在のトロリ線６の偏位ｘ2の相互相関を行い、現在のトロリ線６の偏位ｘ2に対する位置ｐと過去のトロリ線６の偏位ｘ1に対する位置ｐとのずれ、すなわち、実際の測定位置と車両位置情報Ｐとのずれを位置ずれ量τとして求める（ステップＰ１３）。
具体的に説明すると、位置ｐにおける過去と現在のトロリ線６の偏位をそれぞれｘ1(ｐ)、ｘ2(ｐ)とすると、過去と現在のトロリ線６の偏位ｘ1（ｐ）、ｘ2（ｐ）の相互相関Ｃx1x2は下式（１）で求められる。下式（１）において相互相関Ｃx1x2が１に最も近くなるτを求めることで、現在のトロリ線軌跡８ａと過去のトロリ線軌跡７ａとの一致度が最も高くなる位置ずれ量τを得る。
【００３０】
【数１】
【００３１】
図４に示すように、トロリ線６の軌跡７ａ，８ａは、直線区間ＡLの場合電柱通過の箇所がとがった三角波の形状になり、曲線区間ＡCでも、電柱通過の箇所が尖った正弦波の半分のような形状になる。このようにトロリ線偏位画像７，８においてトロリ線軌跡７ａ，８ａは直線区間ＡLでも曲線区間ＡCでも特徴的な形状になるので、二つのトロリ線偏位画像７，８間で相互相関を行いやすく、容易且つ高精度に位置ずれ量τを求めることができる。
【００３２】
ステップＰ１３に続いては、摩耗量比較部５ｄにおいて過去のトロリ線軌跡７ａと偏位位置ずれ検出部５ｃで得られた位置ずれ量τを反映して得られる現在の実際の測定位置（ｐ−τ）におけるトロリ線軌跡８ｂとの比較を行う（ステップＰ１４）。すなわち、位置ｐにおける過去と現在のトロリ線６の摩耗量をそれぞれｗ1(ｐ)、ｗ2(ｐ)としたときのトロリ線偏位画像７上の摩耗量ｗ1(ｐ)とトロリ線偏位画像８上の位置ずれ補正後の摩耗量ｗ2(ｐ−τ)との比較を行う。比較結果は偏位と摩耗の比較チャートとして処理メモリ５ｅを経て出力される。
【００３３】
続いて、ラインセンサカメラ２からの画像の入力が終了したか否かを判断し、画像の入力が終了していない場合（Ｎｏ）はステップＰ１１の処理に戻る一方、画像の入力が終了している場合（Ｙｅｓ）は処理を終了する（ステップＰ１５）。
【００３４】
以上に説明した本実施例に係るトロリ線データ比較装置によれば、ラインセンサカメラ２によってトロリ線６を撮影し、トロリ線６の摩耗量ｗ2および偏位ｘ2が同時に撮像された現在のトロリ線偏位画像８を取得して過去に撮影したトロリ線偏位画像７と現在のトロリ線偏位画像８との相互相関を取り、トロリ線の実際の測定位置と車両位置情報Ｐとの位置ずれ量を過去のトロリ線偏位画像７に対する現在のトロリ線偏位画像８の位置ずれ量τとして求めることにより、過去のトロリ線偏位画像７と現在のトロリ線偏位画像８とを同期させることができるため、トロリ線の摩耗量ｗ1，ｗ2を高精度に比較することが可能となる。
【００３５】
しかも、トロリ線偏位画像７，８は、直線区間ＡLでも曲線区間ＡCでも特徴のある形状となる。これは電車線の構造上の理由によるもので、図４に示すような波形を描く。このように、直線区間ＡLであっても曲線区間ＡCであっても測定位置の位置ずれを容易に且つ高精度に求めることができるため、過去のトロリ線偏位画像７と現在のトロリ線偏位画像８との位置合わせを高精度に行うことができる。
【００３６】
このように、本実施例に係るトロリ線データ比較装置は、車軸のパルス信号やＡＴＣ信号を重視して過去のデータと現在のデータを比較するのではなく、トロリ線６の摩耗量ｗ1，ｗ2や偏位ｘ1，ｘ2のデータが有する特徴に着目し、データを相互相関計算して位置ずれ量τを補正し、過去のトロリ線摩耗量ｗ1と現在のトロリ線摩耗量ｗ2との比較を高精度に行うことを特徴としている。
【実施例２】
【００３７】
（偏位測定値を相互相関で位置補正し、現在と過去の接触力測定値を比較）
図６ないし図９を用いて本発明の第２の実施例に係るトロリ線データ比較装置について説明する。
【００３８】
図６に示すように、本実施例に係るトロリ線データ比較装置は、車両１の屋根上に設置される第一ラインセンサカメラ１２Ａおよび第二ラインセンサカメラ１２Ｂと、車両の位置情報を取得する車両位置情報取得手段としての車両位置情報取得部１３と、車両１の車室内に設置される画像録画手段としての画像録画部１４及び画像処理手段としての画像処理部１５とから構成されている。
【００３９】
第一ラインセンサカメラ１２Ａは図１に示し実施例１において説明したラインセンサカメラ２と同様に、鉛直上方を撮影するように、且つ、その走査線方向が車両１の進行方向に対して垂直且つ水平となるように設置されてトロリ線６の摩耗と偏位を同一画像上に撮影する。これにより、第一ラインセンサカメラ１２Ａは、走査線がトロリ線６と交差した状態でトロリ線６を撮像するようになっている。この第一ラインセンサカメラ１２Ａから出力される映像信号（輝度信号）ＩAは画像録画部１４に入力される。
【００４０】
また、第二ラインセンサカメラ１２Ｂは、その走査線方向がパンタグラフ９と直交するように、且つ、第一ラインセンサカメラ１２Ａと同期してパンタグラフ９を撮影するように設置されている。この第二ラインセンサカメラ１２Ｂから出力される映像信号（輝度信号）ＩBは画像録画部１４に入力される。
【００４１】
車両位置情報取得部１３は車両位置情報Ｐを取得する。車両位置情報Ｐは画像処理部１５に入力される。
画像録画部１４は、ラインセンサカメラ１２Ａ，１２Ｂに対して同期信号Ｓを出力するとともに、ラインセンサカメラ１２Ａ，１２Ｂから入力された映像信号ＩA，ＩBをそれぞれラインセンサ画像（以下、それぞれ「トロリ線画像」、「パンタグラフ画像」という）として収録する。
【００４２】
画像処理部１５は、車両位置情報取得部１３から入力される車両の位置情報Ｐおよび画像録画部１４によって取得した映像信号ＩA，ＩBに基づいてトロリ線６の摩耗量、偏位、高さ、硬点、および接触力を求めるものであり、図７に示すようにラインセンサ画像入力手段としての第一ラインセンサ画像入力部１５ａ、摩耗・偏位抽出手段としての摩耗・偏位抽出部１５ｂ、偏位位置ずれ検出手段としての偏位位置ずれ検出部１５ｃ、摩耗量比較手段としての摩耗量比較部１５ｄ、他のラインセンサ画像入力手段としての第二ラインセンサ画像入力部１５ｆ、高さ・硬点・接触力抽出手段としての高さ・硬点・接触力抽出部１５ｇ、高さ・硬点・接触力比較手段としての高さ・硬点・接触力比較部１５ｈ及び処理メモリ１５ｅを備えている。
【００４３】
以下、図８及び図９を用いて画像処理部１５における処理の流れを説明する。なお、以下に説明するステップＰ２１〜Ｐ２４の処理については図３ないし図５に示し上述した実施例１のステップＰ１１〜Ｐ１４の処理とおおむね同様であり、同一の処理については重複する説明を適宜省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４４】
図８に示すように、画像処理部１５では、まず第一ラインセンサ画像入力部１５ａにおいてラインセンサカメラ１２Ａから入力される映像信号ＩAをそれぞれ画像録画部１４を介して入力し、これを時系列的に並べてなるトロリ線画像と車両位置情報取得部３から入力される車両位置情報Ｐとから図４（ｂ）に示すような現在のトロリ線偏位画像８を作成する（ステップＰ２１）。
【００４５】
続いて、摩耗・偏位抽出部１５ｂにおいて、現在のトロリ線偏位画像８中から二値化処理によりトロリ線６の摩耗量ｗ2および偏位ｘ2を抽出する（ステップＰ２２）。
【００４６】
ステップＰ２２に続いては、偏位位置ずれ検出部１５ｃにおいて図４（ａ）に示す過去のトロリ線６の偏位ｘ1と図４（ｂ）に示す現在のトロリ線６の偏位ｘ2の相互相関を行い、現在のトロリ線６の偏位ｘ2に対する位置ｐと過去のトロリ線６の偏位ｘ1に対する位置ｐとの位置ずれ量τを求める（ステップＰ２３）。
【００４７】
ステップＰ２３に続いては、摩耗量比較部１５ｄにおいて過去のトロリ線軌跡７ａと偏位位置ずれ検出部１５ｃで得られた位置ずれ量τを反映して得られる現在のトロリ線軌跡８ｂとの比較を行う（ステップＰ２４）。
【００４８】
ステップＰ２４に続いては、第二ラインセンサ画像入力部１５ｆにおいて第二ラインセンサカメラ１２Ｂから入力される映像信号ＩBを画像録画部１４を介して入力し、これを時系列的に並べてなるパンタグラフ画像と車両位置情報取得部１３から入力される車両位置情報Ｐとから図９に示すようなパンタグラフ高さ画像１０を作成する（ステップＰ２５）。具体的には、パンタグラフ画像は横軸が時刻の画像なので、同時に収録する車両位置情報Ｐと関連付けることによりパンタグラフ画像の横軸を位置ｐに変換する処理を行う。
【００４９】
続いて、高さ・硬点・接触力抽出部１５ｇにおいて、パンタグラフ高さ画像１０中から二値化処理又はパターンマッチングによりパンタグラフ９の高さをトロリ線の高さＨとして抽出し、この高さＨを二回微分することで硬点（加速度）を算出し、この加速度と質量を乗算して得た力とばね係数と高さの変位を乗算して得た力とを加算して得られる接触力を算出する（ステップＰ２６）。ここで、硬点は、一定値以上の加速度となる点はトロリ線のしなやかさが無い点であることを利用して検出する。
【００５０】
ここで、電気鉄道設備においては、検査項目の一つとしてトロリ線の硬点の計測が挙げられる。例えば、トロリ線はちょう架線にハンガで吊り下げられた状態になっている。このハンガが設置されている箇所や、その他、トロリ線の接続箇所や曲線引がある部分などは他の部分に比べトロリ線の重量が部分的に増加しており、「トロリ線の硬点」と呼ばれる。
【００５１】
また、図９に示すパンタグラフ高さ画像１０について詳しく説明すると、図９に示すパンタグラフ高さ画像１０中の１０ａはパンタグラフ９の軌跡（以下、「パンタグラフ軌跡」という）であり、横軸は車両位置情報Ｐに基づいて関連付けられた位置ｐ、縦軸はトロリ線６の高さＨ、Ｈ0はパンタグラフ９の中心位置を示している。
【００５２】
ステップＰ２６続いては、高さ・硬点・接触力比較部１５ｈにおいて偏位位置ズレ検出部１５ｃで得られた位置ずれ量τを、トロリ線の高さ、硬点、接触力に反映し、過去のトロリ線の高さ、硬点、接触力のデータと比較する。
具体的には、過去のトロリ線６の高さおよび現在のトロリ線６の高さをそれぞれＨ1(ｐ)、Ｈ2(ｐ)、過去の硬点および現在の硬点をそれぞれａ1(ｐ)，ａ2(ｐ)、過去の接触力および現在の接触力をそれぞれＦ1(ｐ)，Ｆ2(ｐ)としたときのＨ1(ｐ)とＨ2(ｐ−τ)、ａ1(ｐ)とａ2(ｐ−τ)、Ｆ1(ｐ)とＦ2(ｐ−τ)を比較する（ステップＰ２７）。
【００５３】
続いて、画像の入力が終了したか否かを判断し、画像の入力が終了していない場合（Ｎｏ）はステップＰ２１の処理に戻り、画像の入力が終了している場合（Ｙｅｓ）は処理を終了する（ステップＰ２８）。
以上が、本実施例に係る画像処理部１５における処理である。
【００５４】
上述した本実施例に係るトロリ線データ比較装置によれば、実施例１に係るトロリ線データ比較装置による効果に加えて、第一ラインセンサカメラ１２Ａと同期して撮影を行う第二ラインセンサカメラ１２Ｂによってパンタグラフ９を撮影し、トロリ線６の偏位に基づいて求めた位置ずれ量τを利用して現在のパンタグラフ高さ画像１０の実際の測定位置と車両位置情報Ｐとの位置ずれ量τを補正することができるので、過去と現在のそれぞれトロリ線６の高さＨ1，Ｈ2・硬点ａ1，ａ2・接触力Ｆ1，Ｆ2を高精度に比較することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、通過する電車のパンタグラフと接触して摩耗する電車線設備のトロリ線の摩耗の進行度合いを把握するためにデータの時系列的変化や接触力の時系列的変化を比較する手段を備えたトロリ線データ比較装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００５６】
１ 車両
２，１２Ａ，１２Ｂ ラインセンサカメラ
３，１３ 車両位置情報取得部
４，１４ 画像録画部
５，１５ 画像処理部
５ａ ラインセンサ画像入力部
５ｂ，１５ｂ 摩耗・偏位抽出部
５ｃ，１５ｃ 偏位位置ずれ検出部
５ｄ，１５ｄ 摩耗量比較部
５ｅ，１５ｅ 処理メモリ
１５ａ 第一ラインセンサ画像入力部
１５ｆ 第二ラインセンサ画像入力部
１５ｇ 高さ・硬点・接触力抽出部
１５ｈ 高さ・硬点・接触力比較部
６ トロリ線
７ 過去のトロリ線偏位画像
７ａ 過去のトロリ線軌跡
８ 現在のトロリ線偏位画像
８ａ，８ｂ 現在のトロリ線軌跡
９ パンタグラフ
１０ 現在のパンタグラフ高さ画像
１０ａ 現在のパンタグラフ軌跡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上に配置されて鉛直上方のトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、前記車両の走行位置情報を取得する車両位置情報取得手段と、前記ラインセンサカメラから入力される映像信号を収録する画像録画手段と、前記画像録画手段から取得した前記映像信号に基づいてトロリ線の過去の摩耗量と現在の摩耗量とを比較する画像処理手段とを備えるトロリ線データ比較装置において、
前記ラインセンサカメラの走査線方向が前記車両の進行方向に直交し、
前記画像処理手段が、
前記映像信号と前記走行位置情報とから前記トロリ線の摩耗量及び偏位と走行位置とを関連付けてなるトロリ線偏位画像を作成するラインセンサ画像入力手段と、
前記トロリ線偏位画像から画像処理により前記トロリ線の摩耗量及び偏位を抽出する摩耗・偏位抽出手段と、
前記トロリ線偏位画像及び過去に取得した他のトロリ線偏位画像の偏位と走行位置との関係のずれを位置ずれ量として検出する偏位位置ずれ検出手段と、
前記摩耗・偏位抽出手段において抽出した前記トロリ線の摩耗量及び偏位を前記位置ずれ量を前記トロリ線偏位画像に反映した上で前記他のトロリ線偏位画像と比較する摩耗量比較手段と
を備える
ことを特徴とするトロリ線データ比較装置。
【請求項２】
前記車両の屋根上に設置され前記ラインセンサカメラと同期して前記車両のパンタグラフを撮影する他のラインセンサカメラを備え、
前記画像録画手段が前記他のラインセンサカメラから入力される他の映像信号を収録し、
前記画像処理手段が、
前記他の映像信号と前記走行位置情報とから前記パンタグラフの高さ、硬点、及び接触力と走行位置とを関連付けてなるパンタグラフ高さ画像を作成する他のラインセンサ画像入力手段と、
前記パンタグラフ高さ画像から前記トロリ線の高さ、硬点及び接触力を抽出する高さ・硬点・接触力抽出手段と、
前記高さ・硬点・接触力抽出手段において抽出した前記トロリ線の高さ、硬点、及び接触力を前記位置ずれ量を前記パンタグラフ高さ画像に反映した上で過去の他のパンタグラフ高さ画像と比較する高さ・硬点・接触力比較手段と
を備える
ことを特徴とする請求項１記載のトロリ線データ比較装置。
【請求項３】
前記偏位位置ずれ検出手段が、相互相関を利用して前記トロリ線画像と前記他のトロリ線画像との位置ずれ量を検出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のトロリ線データ比較装置。
【請求項１】
車両の屋根上に配置されて鉛直上方のトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、前記車両の走行位置情報を取得する車両位置情報取得手段と、前記ラインセンサカメラから入力される映像信号を収録する画像録画手段と、前記画像録画手段から取得した前記映像信号に基づいてトロリ線の過去の摩耗量と現在の摩耗量とを比較する画像処理手段とを備えるトロリ線データ比較装置において、
前記ラインセンサカメラの走査線方向が前記車両の進行方向に直交し、
前記画像処理手段が、
前記映像信号と前記走行位置情報とから前記トロリ線の摩耗量及び偏位と走行位置とを関連付けてなるトロリ線偏位画像を作成するラインセンサ画像入力手段と、
前記トロリ線偏位画像から画像処理により前記トロリ線の摩耗量及び偏位を抽出する摩耗・偏位抽出手段と、
前記トロリ線偏位画像及び過去に取得した他のトロリ線偏位画像の偏位と走行位置との関係のずれを位置ずれ量として検出する偏位位置ずれ検出手段と、
前記摩耗・偏位抽出手段において抽出した前記トロリ線の摩耗量及び偏位を前記位置ずれ量を前記トロリ線偏位画像に反映した上で前記他のトロリ線偏位画像と比較する摩耗量比較手段と
を備える
ことを特徴とするトロリ線データ比較装置。
【請求項２】
前記車両の屋根上に設置され前記ラインセンサカメラと同期して前記車両のパンタグラフを撮影する他のラインセンサカメラを備え、
前記画像録画手段が前記他のラインセンサカメラから入力される他の映像信号を収録し、
前記画像処理手段が、
前記他の映像信号と前記走行位置情報とから前記パンタグラフの高さ、硬点、及び接触力と走行位置とを関連付けてなるパンタグラフ高さ画像を作成する他のラインセンサ画像入力手段と、
前記パンタグラフ高さ画像から前記トロリ線の高さ、硬点及び接触力を抽出する高さ・硬点・接触力抽出手段と、
前記高さ・硬点・接触力抽出手段において抽出した前記トロリ線の高さ、硬点、及び接触力を前記位置ずれ量を前記パンタグラフ高さ画像に反映した上で過去の他のパンタグラフ高さ画像と比較する高さ・硬点・接触力比較手段と
を備える
ことを特徴とする請求項１記載のトロリ線データ比較装置。
【請求項３】
前記偏位位置ずれ検出手段が、相互相関を利用して前記トロリ線画像と前記他のトロリ線画像との位置ずれ量を検出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のトロリ線データ比較装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４４６９４（Ｐ２０１３−４４６９４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４３６６（Ｐ２０１１−１８４３６６）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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