JPS596361B2 - トロリ−線偏位測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電気鉄道に電力供給用として線路に沿つて架
設されたトロリー線の偏位量を測定するためのトロリー
線偏位測定装置に関する。

〔従来技術〕

第１図に示すように、電気鉄道における電力供給用のト
ロリー線１は、通常断面が円形の硬銅線で形成され、線
路に沿つて立てられた電柱２と、この電柱２に支持され
た吊架線および吊架線から垂下するハンガによつて懸垂
支持されている。

そして、電車３の屋上に設置されたパンタグラフの上部
にある通常トロリー線１に比較して軟質の銅板で形成さ
れた握飯４と接触して電車３に所要の電力を供給する。
このとき、前記捨板４の全面が一様に摩耗するように、
トロリー線１は電車３の進行方向に沿つて所定の範囲で
蛇行（以下偏位という）するように架設されている。ま
た、トロリー線１は、所定の区間毎に吊架され隣合うト
ロリー線１の端末は、所要の長さだけ重複するように平
行に架設されている。また、電車３の走行密度の高い区
間では所要の電力を供給するために複数本のトロリー線
１を所定の間隔で平行に架設する、ことも行なわれてい
る。このトロリー線１の偏位量測定するトロリー線偏位
測定装置としては、従来、軌道に対して約７００ｍｍの
範囲で蛇行する金山領域に亘つてトロリー線１を車輌３
土より照明し、その金山領域かＪ ら得られる光像を車
輌に固定して搭載されたテレビカメラまたはラインスキ
ャナーの如＜特殊な光電変換素子によつて撮像し、その
光像の中からトロリ一線１をテレビカメラ、または特殊
な光電変換素子から得られる映像信号にもとづいて検知
して計測するものであつた。

このようなトロリ一線偏位測定装置を用いてトロリ一線
偏位測定作業を明るい昼間に実行する場合トロリ一線１
の周辺から入射する自然光とトロリ一線１の摺面からの
反射光との間にコントラストの差を大きくつけなければ
ならない。そのためには、トロリ一線１の存在する約１
０００詣程度の広範囲に亘つて自然光の数十倍もの光を
照射しなければならないが、このことは事実上不可能に
近い。仮りに通常の照明装置を用いて上記広範囲に亘つ
て照明したならば、昼間の自然光からなるトロリ一線１
の背景とトロリ一線１の摺面から反射してくる光像との
間にコントラストの差があまり生ぜず、トロリ一線１の
摺面を高感度に検出して偏位量を高精度に測定すること
は不可能であつた。このため、従来は、第２図に示すよ
うな測定装置を用いて、トロリ一線１の偏位量を測定し
ていた０すなわち、パンタグラフの舟体５の上に、少な
くとも１個がトロリ一線１と接するように多数個配列さ
れたアクチユエータ６と、各アクチユエータ６に対応す
るように、前記舟体５の下面に多数個配列されたマイク
ロスイツチ７とを備え、トロリ一線１と接したアクチユ
エータ６によつてマイクロスイツチ７を作動させその出
力によつて、トロリ一線１の偏位量を検出するようにし
たものである。

このような測定装置においては、トロリ一線１の高さの
変動に、アクチユエータ６、マイクロスイツチ７を設け
た舟体５が追従し得るように構成しなければならないた
め、アクチユエータ６やマイクロスイツチ７を軽量化し
、かつトロリ一線１とアクチユエータ６の接触圧を大き
くしている。

このため、アクチユエータ６の頭部の摩耗が激しくなつ
たり、接触圧によつてアクチユエータ６やマイクロスイ
ツチ７が破損するなど、その保守、管理が繁雑になる。
また、高電位にあるトロリ一線１と接して、舟体５を支
えるパンタグラフ全体が高電位となるため、マイクロス
イツチ７、およびマイクロスイツチ７から車両内の低電
位の信号回路への信号の伝送に特別の絶縁方法が必要に
なるなどの欠点があつた。〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、昼
間でも非接触でトロリ一線の偏位量を測定し得るように
したトロリ一線偏位測定装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明においてはレーザビー
ムによつてトロリ一線の架設領域を下方から垂直に走査
すると共に、走査のタイミングと、トロリ一線からの反
射光をそれぞれ検出素子で検出し、トロリ一線の偏位量
を測定するもので、特に、トロリ一線からの反射光のう
ち、光量の多い乱反射光をトロリ一線の検出に利用する
ようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面にしたがつて説明する。

第３図ないし第５図は、本発明の一実施例を示すもので
、同図において、８はレーザ゛ビームを発するレーザ発
振器。

９は、レーザ発振器８からのレーザビームを、その光軸
上に集光して仮想光源を形成する投光レンズ。

１０は、投光レンズ９からのレーザビームを反射して光
軸の方向を変える反射鏡。

１１は、中心部に反射鏡１０からのレーザビームを透過
させる穴１２が形成された反射鏡。

１３は、反射鏡１１の穴１２からのレーザビームを、ト
ロリ一線１（１゛，１〃）の架設領域に向けて集光する
集光レンズ。

１４は、集光レンズ１３からのレーザビームを偏向させ
る回転多面鏡。

１５および１６は、回転多面鏡１４からのレーザビーム
を反射して光軸の方向を変える反射鼻１７は、反射鏡１
６からのレーザビームの光軸を平行に変換すると共に、
トロリ一線１の架設領域を下方から垂直に走査させる凹
面鏡。

前記、レーザ発振器８、投光レンズ９、反射鏡１０，１
１、集光レンズ１３、回転多面鏡１４、反射鏡１５，１
６、凹面鏡１７によつて光学系が構成され、レーザ発振
器８で発振されたレーザビームをはとんど減衰させるこ
となくトロリ一線−１の架設領域の走査に使用すること
ができる。トロリ一線１の摺面に投射されたレーザビー
ムは、トロリ一線１によつて反射される。そして、この
反射光の一部は、前記光学系の凹面鏡１７、反射鏡１６
，１５、回転多面鏡１４、集光レンズ１３を通り、反射
鏡１１に帰還する。このとき、トロリ一線１で正反射さ
れた反射光は、反射鏡１１の穴１２に帰還して反射鏡１
１を透過し、反射鏡１０に戻る。一方、トロリ一線１で
乱反射された反射光の一部は、反射鏡１１の穴の周囲に
帰還する。また、前記反射光と同時に、自然光も同時に
反射鏡１１に投射される。１８は、反射鏡１１の穴１２
の周囲で反射された光の中から、レーザビームの波長に
近い波長の光を透過させる光学フイルタ、１９は、光学
フイルタ１８を透過した光を受光して、電気信号に変換
する受光素子。

２０Ｉ＠前記回転多面鏡１４によるレーザビームの偏向
範囲の一端に置かれ、レーザビームを受光して電気信号
に変え、走査のタイミングを検出するタイミング受光素
子。

２１は、前記受光素子１９とタイミング受光素子２０に
接続され、それぞれから印加される電気信号に基づいて
、トロリ一線１の偏位量を算出する信号処理回路。

この信号処理回路２１は、受光素子１９に接続され、受
光素子１９から印加される電気信号の中から、トロリ一
線１からの反射光に基づくトロリ一線１の位置信号（以
下ＲＰ信号という）を取出す波形整形回路２２と、前記
タイミング受光素子２０に接続され、タイミング受光素
子２０から印加される電気信号から、走査開始信号（以
下ＳＴ信号という）を取出す波形整形回路２３と、前記
波形整形回路２２，２３とに接続され、各波形整形回路
２２，２３から印加されるＲＰ信号とＳＴ信号に基づい
て、各走査毎にトロリ一線の偏位の測定タイミングの指
令信号（以下ＣＰ信号という）を発信する制御回路２４
と、前記波形回路２３に接続され、波形整形回路２３か
ら印加されるＳＴ信号を始点とする鋸歯状波電圧信号（
以下Ｔ信号という）を発生する鋸歯状波回路２５と、前
記制御回路２４と鋸歯状波回路２５に接続され、制御回
路２４と鋸歯状波回路２５から印加されるＣＰ信号とＴ
信号に基づきトロリ一線１の偏位量を測定し、各トロリ
一線１に対応する出力端子２７（２７ａ〜２７ｎ）から
側定結果を出力する出力回路２６とによつて構成されて
いる。

上記構成において、回転多面鏡１４を定速回転させ、レ
ーザ発振器８からレーザビームを発振してトロリ一線１
の架設領域を垂直に下方から走査する。

そして、タイミング受光素子２０でレーザビームを受光
すると、測定が開始される。このとフき、タイミング受
光素子２０からの電気信号は、波形整形回路２３で、第
５図に示すＳＴ信号に変換され、制御回路２４と鋸歯状
波回路２５に印加される。

すると、鋸歯状回路２５から、第５図に示すＴＶ信号が
発振され、出力回路２６に印加される。そして、トロリ
一線１の架設領域を走査するレーザビームがトロリ一線
１の摺面に照射されると、レーザビームは摺面で反射さ
れる。ここで、トロリ一線１の摺面は、光沢のある金属
面のようになつているが、その摺面には無数の微細な傷
（パンタグラフとの接触による摺傷や、パンタグラフと
の間のアーク放電による傷）があるため、摺面に照射さ
れたレーザビームの多くは、乱反射される。このため、
反射鏡１１に帰還する反射光の多くは乱反射光であり穴
１２の周囲に帰還する。同時に、トロリ一線１を囲む自
然光も、反射鏡１１に入射して来る。反射鏡１１で反射
された光は、光学フイルタ１８に人射し、レーザビーム
に近い波長の光だけが受光素子１９に入射する。受光素
子１９が光学フイルタ１８を透過した光を受光して電気
信号を発生させると、波形整形回路２２では、受光素子
１９から印加される電気信号の中からトロリ一線１の摺
面からの反射光を取出し、第５図に示すＲＰ信号を制御
回路２４に印加する。制御回路２４では、ＲＰ信号を並
設された複数のトロリ一線１，１″，１″毎に区分けし
て第５図に示すＣＰ信号を出力回路２６に印加する。出
力回路２６では、ＴＶ信号の電圧をＣＰ信号が印加され
る毎に検出し、それぞれに対応する出力端子２７から出
力すると共に、各出力端子２７の電圧を次の電圧が印加
されるまで保持させる。このとき、出力端子２７の電圧
の大きさが、トロリ一線１の位置に相当する。〔発明の
効果〕 以上述べた如く、本発明によれば、レーザビームによつ
てトロリ一線の架設領域を走査し、トロリ一線の摺面で
乱反射された帰還光によりトロリ一線の位置を検出する
ようにしたので、トロリ一線の偏位置を、昼間も非接触
で確実に測定することができる。

また、装置の損傷がなく、トロリ一線の保守管理のため
に大きく貢献できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はトロリ一線の設備状態を示す上面図、第２図は
従来のトロリ一線偏位測定装置の正面図、第３図は本発
明によるトロリ一線偏位測定装置の一例を示す構成図、
第４図は第３図における信号処理回路の構成プロツク図
、第５図は第４図における信号波形を示すタイムチヤー
ト図である。 １，１′，１′２・・・・・・トロリ一線、８・・・・
・ルーザ発振器、９・・・・・・投光レンズ、１１・・
・・・・反射鏡、１２・・・・・・穴、１３・・・・・
・集光レンズ、１４・・・・・・回転多面鏡、１５，１
６・・・・・・反射鏡、１７・・・・・・凹面鏡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザ発振器で発振され、反射鏡に形成された穴を
   透過したレーザビームを、所定の角度範囲で偏向させた
   のち、その光軸を平行に変換しトロリー線の架設領域を
   下方から垂直に走査する光学系と、前記光学系内で偏光
   されたレーザビームを検出するタイミング受光素子と、
   前記反射鏡と光学フィルタを介して対向し、トロリー線
   の摺面で乱反射され、反射鏡の穴の周囲に帰還した乱反
   射光を受光する受光素子と、前記タイミング受光素子と
   受光素子とに接続され、これらの出力に基づいてトロリ
   ー線の偏位量を求める信号処理回路とを設けたことを特
   徴とするトロリー線偏位測定装置。