JPS6039502A - トロリ−線映像信号判別回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトロリーｉｊＩ！粍測定装置において、受像
器に混入するトロリー線以外の各種構造物による妨害映
像をトロリー線の映像と区別するトロリー線映像信号判
別回路に関するものである。

電車線路を構成するトロリー線は電車のパンタグラフと
摺動摩擦により漸次摩耗するもので、摩耗が限度に達し
たときは張替を要し、このために摩耗量の測定が適時施
行されている。

第１図（α）はトロリー線の架設方式の１例を示すもの
で、軌道の側傍に電柱１を建植し、碍子２を介してブラ
ケット５により吊架ａａが展張される。該吊架線４より
ドロッパと称される吊具５を用いて、補助吊架線６がほ
ぼ水平に展張されこれよりハンガー７を用いてトロリー
線８が架設されている。

次に、トロリー線８は上記した如（自身が摩Ｎするほか
電車のパンタグラフにおいても摩耗現象が生ずるがパン
タグラフ側の摩耗が局部的に偏在することを防ぐため、
トロリー線８は。

第１図＜ｂ）に示すように電柱１毎に振れ止め具９を用
いて左右交互にジグザグとする　偏位　が与えられてお
り、その置火偏位量は中心線Ｃに対して±Ｄである。

さて、上記したトロｖ−ｍ８の摩耗量の測定方式には種
々の方式が考えられるが、測定用の車輛に塔載して高速
度で走行し乍ら測定する方式としてレーザ光を用いるも
のが実用化されている。高速測定を必要とする＃１か、
トロリー線８が高電圧に加圧されていること、昼間自然
光の妨害を排除できることなどのため１強度の強いスポ
ットを用いたレーザビームの走査方式が有利かつ最適と
されているものである。

！　２　図（Ｑ）　、　（７１はレーザビームを用いた
従来のトロリー線摩耗測定の原理およびこの場合に生ず
る妨害光を説明するものであ葛。電気検測車に塔載され
たトロリー線摩耗測定装［１０において、レーザ光源１
１よりのレーザビームはミラー１２、ハーフミラ−１５
およびレンズ１４を経て回転ミ２−１５により角度掃引
され、さらに第１ミ２−１６ａを経て、第２ミ？−１６
ｈにより凹面ミラー１６Ｃに投射され、その反射光１７
は鉛直上方に向い偏位範囲±Ｄに亘って走査し、トロリ
ー線８の下面（摺面という）８αを照射する。

該摺面８αはパンタグラフとの摺動摩擦により研磨され
た鏡面状態であるため反射性能は比較的よ（５反射光は
投射光と同一光路を戻つ℃ハーフミラー１３より受像器
１Ｂに人力するものである。第２図（Ａ）において、摺
面８ａの映像１９より摺面幅Ｗに対する走査時間幅Ｔが
判明するので。

信号処理により摺面幅Ｗの値が簡単な計算でめられる。

なおトロリー＠８の摩耗量としては。

第２図ＩＡ）における垂直高さＡ（これを残存直径とい
５ンにより表示されるので、別途残存直径りと摺面幅Ｗ
の関係式より演算により残存直径りがめられる。

さて、当初述べたようにトロリー線８の周辺には、上方
接近した位置に吊架線４，６があり。

これらを支持するブラケット３．ハンガ類５゜７が存在
する。また駅構内、陸橋および橋梁区間においては、ト
ロＩ）−ｍｅの上方にやや離れた高さではあるが、それ
ぞれ構造物が構築されており、これらのうちにはレーザ
ビーム１７に対して反射性を示し、妨害映像となるもの
がある。

第２図（ｂｌには、吊架線４．６（通常鋼撚線で構成さ
れている）がトロリー線８の近傍（偏位範囲内）にある
場合その反射光による映像２０を示すＯ さて、トロリー線８の架設方式として第１図（１ｍ）に
示したものは、単に１条のトロリーＩＩＡ￥Ｃよるもの
であるが１列車密度の高い区間などでは２条のトロリー
線８を一定間隔を保って架設されるいわゆるダブルトロ
リー線の方式が採用される。さらにわたり線と称される
場所においては、短距離ではあるが上記ダブルトロリー
線力、２組並行し、合計４条のトロリー！−線が架設さ
れている。前述したトロリー線摩耗測定装置はこれらの
複数条（最大４条）のトロリー線のおの。

おのの摩耗量を測定することかできるものである。そこ
でもし、第２図（ｂ）に示したように、映像２０がある
ときは、これが誤って１条のトロリー線と見做される。

丁なわち誤測定が発生するわけである。

以上述べたトロリー線の近傍にある吊架線をはじめ各種
構造物による妨害映像を排除して真のトロリー線の映像
のみを選択できる判別力木ないしはその実現手段が望ま
れる所以である。

この発明はトロリー線摩耗測定装置の信頼性を向上する
ために、各種構造物の妨害映像を排除することのできる
トロリー線映像信号判別回路を提供することを目的とす
るものである。

この発明の特徴としては、最初、トロリー線の映像信号
と各種構造物による妨害映ｉ信号の。

特徴を比較する。しかして、この発明において２は、こ
れらの特徴にある相違を捉えて妨害映像を排除するもの
である。

第２図（α）により説明したレーザビーム方式に。

おいては、レーザビーム１７は摺面８ａの位置で焦点を
結ぶように光学系が設計されている。したがって、摺面
８α以外にある構造物属対しＣは焦１点ズレによりスポ
ット径が大きくなり、映像信号波形がその影響を５ける
筈である。このほか、トロリー線と各種構造物の光に対
する反射性能の相違があり、これによっても映像信号波
形が変化する。これらを図により例示すると、第３図（
ａｔ　ｔ　＜町は異なる直径−１，φ２のレーザスポッ
トが摺面８αを矢印Ｅの方向に走査するときの反射光量
を比較したもので１両者の全光量を等しく１とした場合
、φ１〈−２に対して立上り傾斜角はθ１〉θ２である
。これに対して、第３図（Ｃ）は第６斜角＃６は１１よ
り小さい。また第６図（ｄ）の場合は・。

直径は−２，全光量はα５であるので、傾斜角Ｉ４はこ
れらのうちで最も小さい。

以上述べたように、スポット径および反射光１量の変化
によって映像信号波形の立上り傾斜角の変化が生ずるこ
とは明らかであり、傾斜角度の比較によりトロリー線で
あるや否やの判定の可能性がある。そこで、レーザビー
ムのスポット径および構造物の反射性能についてさらに
評細に検討しよう。

まず、ヒーザビームの焦点についてみると通常の幾何光
学によれば焦点においては幾何学的な点に収束される筈
であるが、現冥には光学系の面精度により有限の直径を
もつとされてい斧。

しかし、レーザ光が単一波長、可干渉性などにより、波
動光学の観点からみるときは、原理上幾何学的な点に収
束せず、焦点位置におけるスポット径は光学系の焦点距
離および波長に比例するものとされている。また光学系
の面精度が悪い場合はこれによりスポット径はさらに拡
大する。

上述の所論によれば、第２図（ａ）のレーザビーム方式
においては、レンズ１４と凹面鏡１６Ｃの合成焦点距離
がかなり長い（数Ｍ）ので焦点にお）けるスポット径は
かなり大餘（（〜０．５ｍ５）、か。

つ焦点深度もかなり深い。したがって、トロリー線８の
近傍に存在する吊架線４．６あるいはハンガー７などに
は摺面８ａとほぼ同じ直径のス。

ポットが照射されるとみなければならない。これに対し
て、トロリー線以外の各種構造物はより遠方にある限り
、ある程度大きいスポット径となっていることが予想さ
れる。しかし、いづれにしても焦点深度が深いため、ス
ポット径の変化による波形の変化には大きい期待が寄せ
られない。

第２の点は各Ｓ＊構造物よる反射光量であるが、これを
二つに分けその−として表面反射率についてみる。既述
のように、摺面８ａの反射性能はかなり良好である。こ
れに対して、吊架線４．６などトロリー線支持物はせい
ぜい亜鉛メッキ程度の反射性能とみられ１反射光量はト
ロリー線以外べてかなり少ない。その二として、トロリ
ー線および各ａｍ構造物表面形状を観察すると、トロリ
ー線においては摺面８ａの端部（１ツジ）は鋭い切れを
なして、光学上明確な境界線を形成しているに対して１
例えば亜鉛メッキ鋼撚線な材料とする吊架線４．６の断
面は第２図（Ａｌに示すように、鋭いエツジに相当する
ものはなく、むしろ丸味のあるゆるやかな境界を形成し
ており１反射率が小さいことと相俟って映像信号波形の
立上り傾斜角はトロリー線に比べてかなり小さいことが
十分期待できる。

以上の屏析により、トロリー線の映像波形を第３図（α
）とするとき、トロリー線近傍の支持愉は第３図（Ｃ）
のようにスポット径は等しいが、しかし反射光量が小さ
い場合に相当しまたより遠方の構造物は第５図（ｄ）の
場合に相当するものといづれも定性的に特徴づけること
ができよう。

第４図（ｆｆ）　、　（Ａ）はこの発明における映像信
号波形の立上り角度の判別方法の原理を説明するもので
ある。ただし、立上り角度を直接的に測定・比較するも
のでなく、一定時間内に立上った波形の値を比較する間
接的な角度比較法によるものである。

予めスポット径、７１査速度および実測されたトロリー
線および妨害物の映像信号波形を勘案して、基準とする
時間幅７’ｇおよび比較電圧Ｖ１゜Ｆ２を定める。受像
器に見られた映像信号波形が電圧Ｖ１からＦ２まで立上
るに要する時間Ｔ１を側風２し、この時開Ｔ１が第４図
（αｌのようにＴＩ！より小さいときは、傾斜角が大き
いのでトロリー線と見做し、また第４図（Ａ）のように
７’ｇより大きいときは、傾斜角が小さいので、トロリ
ー線以外の妨。

害映像信号と判別して、ゲートを閉じて除去するもので
ある。

第５図はこの発明によるトロリー線映像信号の判別回路
の一実施例におけるブロック構成図、第６図（αｌ　、
　（ＡＩは第５図における各部の信号波形のタイムチャ
ートを示し、第６図（α）はトロリー線の映像信号の場
合、第６図（Ａ）はトロリー線ｖ外の妨害映像信号の場
合である。これらの図により判別動作を説明すると、従
来のトロリー線摩耗測定装置の受像器１８に見られた映
像信号Ｖは信号処理回路２１において摺面幅ＩＦ１の値
がめ５られＡＮＤゲート２７に入力される。また、映像
信号Ｖは同時にコンパレータ２２および２６に入力する
。コンパレータ２２においては、第４図で示。

したように映像信号波形Ｖが比較電圧ｒ１を越えた時点
で波形Ｃ１が０Ｎ−ｆる。これによりモノろティプル・
マルチプライヤ（以下単にモノマルチという）２４から
予め設定された時間幅７ｇのパルスＭ１が出力され１次
段のフリップフロップ（９下ＦＦとか（〕２５のＴ端子
に入力する。一方、コンパレータ２３においては信号Ｖ
が比較電圧ｒ２を越えた時点で、信号Ｃ２がＯＲし、信
号Ｃ２はＦＦ２５のＤ端子に人力する。ここで、ＦＦ２
５はいわゆるＤ形ＦＦであり、Ｔ端子（信号Ｍ１）とＤ
端子（（１号Ｃ２）とがともにＯＮのとき、ｌｉ号Ｍ１
の立下り時点でセットされるものである。したかって、
第６図（α）の場合はこれに該当して、ＦＦ２５はセッ
トされＱ端子より信号Ｆ１を出力し。

信号Ｆ１の立上り時点ｔモノマルチ２６が起動されて信
４８Ｍ５　（時間長７’りがＡＩＶＤ／ｉ’−１２７に
加えられる。前述したＡＮＩ）ゲート２７に加えられる
摺面幅Ｗに相当する時間長の信号Ｗ１は、該ＡＮＤゲー
ト２７を通って信号Ｆ２として出力される。

しかしながら、第６図（７３の場合は第４図（ｂ）の場
合に相当してＴＩ＜Ｔｌであるので、ＦＦ２５はセット
されず、したがってＡＮＤ回路２７は閉じたままで信号
Ｗ１は出力されず、すなわち妨害映像信号が除去される
ものである。

以上の回路動作において、ＦＦ２５のリセット信号をう
る方法について述べると、適当な電圧Ｖ５　（Ｖｌ　＜
Ｆ３　＜Ｆ２　）を比較電圧とするコンパレータ２８に
より、映像信号Ｖを入力して信号Ｃ３を作り、信号Ｃ３
の立下り時点でモノマルチ２９によりリセット信号Ｍ２
を作り、これをＦＦ２５０Ｒ端子に加えるものである。

なお上述のうち信号Ｍ３の時間長Ｔ３は、トロリー線摺
面幅の最大値に相当する時間幅纜信号処理回路２１にお
いて生ずる遅延時間を加えた値とすることが妥当である
。

最後に、各コンパレータ２２　、２５　、２８に用いる
。

比較電圧Ｖ１．Ｖｘ、Ｖｓの作成であるが、これらＩｔ
比較電圧発生回路２８において、マニュアルに設。

定されるものである。ただし、トロリー線の測定が広域
に亘るなどにより、比較電圧Ａ　、　Ｆ２　。

Ｆ３の値を単一な一定値とすることが必ずしも得策でな
い場合が考えられる。このような場合に。

対して、予め区間別に最適な比較電圧を定めて記憶させ
ておき、プログラムコントロールニより比較電圧発生回
路２８を制御する方法が考えられる。マイクロコンピュ
ータ２９はそのために使用することができる。

以上の詳細な説明により明らかなどと（、この発明によ
るトロリー線映像信号判別回路においては、その判別方
法の原理として、レーザビームを照射して見られる映像
信号波形の立上り傾斜角がトロリー線とその他の構造物
との間に十分な相違があること理論づけ、その相違な回
路により判別するものであって１判別における信頼性の
甚だ高いものである。また判別回路の構成は至って簡単
であり、大きな経済的負担となるものではない。これら
によりこの発明による判別回路を従来のレーザ方式によ
るトロリー線摩耗測定装置に適用するときは、各種構造
物による妨害映像を排除することができ、もって摩耗測
定データの信頼性の向上に大きな効果をもたら丁もので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｃｌ　、　（ｈｌはトロリー線の基設方式の説
明図、第２図（α）　、　ＩＡＩは従来のレーザ光を用
いるトロリー線摩耗測定装置の説明図で第２図（α）は
構成概要図、第２図（Ａｌは映像信号波形図、第５図（
Ｃｌ　Ｉ　（ｈｌ　、　（Ｃ’ｌ　、　（ｄｌはレーザ
ビームのスポット径と映像信号波形の関係を説明する説
明図、第４図（Ｃｌ　、　（ｈｌ乃至第６図（’ｌ　ｍ
　ｌ’ｌはいずれもこの発明の一実施例を示すもので、
第４図＜（１）、　（ｂｌはトロリー線と他の構造物の
映像の判別原理図、第５図はトロリー線映像信号判別回
路の実施例におけるる信号波形のタイムチャートである
。 １Ｂ　＋受像器、１９　Ｉ）　Ｃｌリー線の映像、　２
０１吊架。 線の映像、２１１信号処理回路、２２，２３，２８＋コ
ンパレータ、２４，２６．２９ｓモノスチープルマルチ
プレイヤ、２５Ｉフリツプフロ、ツブ、２７ｚＡＮＤグ
ー）、２８ｓ比較電圧発生回路、２９１マイクロコンピ
ュータ。 才１回 才　２　図 才５［！ｌ！］ 才６０ （ａ） （ｂ＞ Ｗｆ□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１トロリー線の摺面にレーザビームなどの光束を照
   射し、該摺面による該光束の反射光を受像器に受光して
   、上記摺面の幅寸法を測定するトロリー線摩耗測定装置
   において、前記受像器に見られる映像信号の立上り部の
   波形が一定の電圧Ｖ１から他の一定の電圧Ｖ２まで立上
   るに要する時間幅Ｔ１を検出でき、該時間幅Ｔ１と予め
   定めた一定の時間幅７’Ｊｌとを比較し。 ７’ｚ≧１１のときゲートを開い℃上記受像器の映像信
   号より見られる上記摺面幅を表わすデータ信号を出力し
   、またＴＫ＜Ｔ１のときゲートを閉じて咳データ信号を
   除去できる手段を有し、かつ上記映像信号の立下り部を
   一定の電圧ｒ３と比較して、上記フリップフロップのリ
   セット信号を作成できる手段を有し、さらに前記一定電
   圧Ｖ１．Ｖｚ、Ｖｓを供給できる比較電圧発生回路とに
   より構成されたことを特徴とするトロリー線映像信号判
   別回路。 （２１比較電圧発生回路がトロリー線摩耗測定区間に対
   応して、予め定めた上記一定電圧Ｆ１゜１’２．Ｖｓを
   記憶できる記憶回路を有し、電気検。 側車の走行中プログラムにより走行位置に対応して上記
   記憶された一定電゛圧Ｖｔ　、Ｆ２　、Ｖｓを出力でき
   るコンピュータ制御による構成を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のトロリー線映像信号判別
   回路。