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JPS6156922B2 - - Google Patents
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JPS6156922B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6156922B2
JPS6156922B2 JP11076381A JP11076381A JPS6156922B2 JP S6156922 B2 JPS6156922 B2 JP S6156922B2 JP 11076381 A JP11076381 A JP 11076381A JP 11076381 A JP11076381 A JP 11076381A JP S6156922 B2 JPS6156922 B2 JP S6156922B2
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JP
Japan
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trolley wire
light
laser beam
scanning
laser
Prior art date
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Application number
JP11076381A
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Japanese (ja)
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JPS5814029A (en
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Yasuo Takenaka
Yasuo Hachikake
Kensaku Takahashi
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Electronics Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Priority to JP11076381A priority Critical patent/JPS5814029A/en
Publication of JPS5814029A publication Critical patent/JPS5814029A/en
Publication of JPS6156922B2 publication Critical patent/JPS6156922B2/ja
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/56Investigating resistance to wear or abrasion

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、剛体架線、通常のカテナリ方式のい
ずれの場合にも使用できるトロリー線摩耗測定装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a trolley wire wear measuring device that can be used for either a rigid overhead wire or a normal catenary method.

従来の電気鉄道における電車線構造は、第1図
aに示す様に線路側傍に定間隔に建てられた電柱
1に吊架線2を展張し、この吊架線2から図bに
断面図で示すようにハンガ3を用いてトロリー線
4をほぼ水平に張架するいわゆるカテナリ方式が
広く用いられている。この場合トロリー線は外力
に応じてある程度自由に動き、いわば軟式の構造
物である。
In the conventional electric railway contact line structure, as shown in Figure 1a, suspension wires 2 are extended to utility poles 1 that are erected at regular intervals near the track side, and a cross-sectional view of the suspension wires 2 is shown in Figure b. The so-called catenary method, in which the trolley wire 4 is stretched almost horizontally using the hanger 3, is widely used. In this case, the trolley wire moves freely to some extent in response to external forces, and is a so-called flexible structure.

これに対し地下鉄の場合は、トンネル建設費低
減などの目的でトンネル断面を狭小にすることが
行なわれ、そのため天井高さに余裕が少なくな
り、前記軟式構造のトロリー線の代りに、いわゆ
る剛体架線を用いることがある。この剛体架線の
構造は第2図a,bに示すように、トンネルの天
井5に鋼材による支持物6が取付けてあり、これ
に碍子7を介して吊具8が吊下げられ、この吊具
に更に架台9がボルト締結されている。架台9の
下部は、ボルト9bで押え具9cを押圧すること
により2条のトロリー線10を保持するようにな
つており、減耗したトロリー線は容易に交換でき
る。この様な剛体架線は第2図c(平面図)に示
す一区間長8を例えば200m程度とし、パンタグ
ラフ摺板の摩耗を均一にするために偏位Dが与え
られている。接続点Jでは、隣接区間のトロリー
線10はパンタグラフとの接触に死点を生じない
よう、互いに重複するように設備されている。ト
ロリー線10の地上高Hは、支持物6の調整など
により一定値に保持されてパンタグラフとの安定
な接触が計られているが、接続点J付近の側面形
状は第2図dに示す様になつていてパンタグラフ
が円滑に通過できる。
On the other hand, in the case of subways, the tunnel cross section is narrowed to reduce tunnel construction costs, and as a result, there is less room for ceiling height, so instead of the above-mentioned flexible structure trolley wire, so-called rigid overhead wire is used. may be used. As shown in Figures 2a and 2b, the structure of this rigid overhead line is that a steel support 6 is attached to the ceiling 5 of the tunnel, and a hanging device 8 is suspended from this via an insulator 7. A frame 9 is further bolted to the frame 9. The lower part of the frame 9 is adapted to hold two trolley wires 10 by pressing a presser 9c with a bolt 9b, and worn out trolley wires can be easily replaced. The length 8 of one section of such a rigid overhead wire shown in FIG. 2c (plan view) is, for example, about 200 m, and a deviation D is given to uniformly wear the pantograph sliding plates. At the connection point J, the trolley wires 10 in adjacent sections are arranged so as to overlap each other so as not to cause dead points in contact with the pantograph. The ground height H of the trolley wire 10 is maintained at a constant value by adjusting the support 6, etc. to ensure stable contact with the pantograph, but the side profile near the connection point J is as shown in Figure 2 d. It is curved so that the pantograph can pass smoothly.

地下鉄でトンネル内では上記剛体架線とする場
合でも、地上に設けられた車輛基地内および車輛
基地と地下線路部間の連絡線路には第1図a,b
に示した軟式トロリー線を用いるのが一般であ
る。
Even if the above-mentioned rigid overhead wires are used in subway tunnels, the connection lines in Figure 1 a and b are installed in above-ground vehicle depots and between the depot and underground track sections.
Generally, the soft trolley wire shown in Figure 1 is used.

トロリー線4又は10は使用中次第に摩耗する
ので、所定限度まで摩耗した場合には新品と交換
を要する。そのためには適時に摩耗量を測定する
ことが必要である。
Since the trolley wire 4 or 10 gradually wears out during use, when it wears down to a predetermined limit, it must be replaced with a new one. For this purpose, it is necessary to measure the amount of wear in a timely manner.

一般にトロリー線の摩耗測定方式には、機械接
触式と非接触光学式とがある。機械接触式を剛体
架線の場合に用いようとしても、前記接続点J付
近で測定を一時中止してトロリー線に測定センサ
の付け替えを行なわなければならず効率が著しく
低いという致命的欠点がある。また地下鉄の場合
には前述の如く剛体架線と軟式架線とで断面構造
が異なるので、これら双方の架線の測定に共用で
きる機械接触式測定センサが製作できず、測定精
度も必ずしも十分高くないなどの問題があつた。
Generally, there are two types of methods for measuring contact wire wear: a mechanical contact method and a non-contact optical method. Even if the mechanical contact type is used in the case of a rigid overhead wire, it has the fatal disadvantage that the measurement must be temporarily stopped near the connection point J and the measurement sensor must be replaced on the trolley wire, resulting in extremely low efficiency. In addition, in the case of subways, as mentioned above, the cross-sectional structures of rigid and flexible overhead wires are different, so it is not possible to manufacture a mechanical contact measurement sensor that can be used commonly for measuring both types of overhead wires, and the measurement accuracy is not necessarily high enough. There was a problem.

本発明の目的は、通常のカテリナ式トロリー線
4および剛体架線式トロリー線10のいずれの摩
耗量測定にも共用できる非接触光学式でしかも測
定精度の高いトロリー線摩耗測定装置を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a non-contact optical type trolley wire wear measuring device that can be used for measuring the amount of wear of both the normal catarina type trolley wire 4 and the rigid catenary type trolley wire 10, and has high measurement accuracy. be.

以下図面によつて本発明を説明する。 The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第3図a,bは本発明により剛体架線のトロリ
ー線10の摩耗を測定する場合に対する説明図で
ある。ビーム径が十分細いレーザビーム11を図
aに示す様に架台9、トロリー線10に対し側方
から矢印A方向(水平方向)に投光し、これを上
下幅Wの範囲に平行移動させて走査する。一般に
レーザビームにより物体表面が照射された場合、
その物体の表面が平滑な場合は、反射光はほぼ正
反射の方向に集中するが、表面形状の急変部すな
わち急な屈曲部,突起,エツジなどがあつて平滑
でない所では、反射光は散乱光となつて広い角度
方向に分散する。したがつて、レーザビーム11
の正反射方向以外の方向に受光器を設置して散乱
光を受光,光電変換すると、例えば図bに示す様
な信号が得られる。ボルト9bの頭部a、押え板
9cのエツジb,c及びトロリー線10のエツジ
d,e,f,gに対応するパルス信号が得られ
る。この信号列からパルスcとdの時間間隔Tcd
を測定すれば、ビーム走査速度を一定として、ト
ロリー線10の側面の寸法が計算され摩耗量
が判明する。ここでボルト頭のパルスaは継続し
ては存在せず、またc,d以外の他のパルスを無
視することが必要である。第3図aに示す場合ト
ロリー線10は2条あり、この様な場合には各条
の側面高さ、すなわち,の両者を測定する
必要がある。すなわち線路の曲線部分では架台9
が傾斜して取付けられるため、図示の如く左右の
トロリー線10が傾斜して摩耗することがあり、
また直線区間でも、かかる傾斜摩耗が生ずる可能
性がある。そのため本発明においてはレーザビー
ムによる走査測定をトロリー線の両側から双方独
立に行なつて、両側面,をそれぞれ別に測
定する。これから必要ならば摩耗面の傾斜角δを
算出できる。
FIGS. 3a and 3b are explanatory diagrams for measuring the wear of the trolley wire 10 of a rigid overhead wire according to the present invention. As shown in Figure A, a laser beam 11 with a sufficiently narrow beam diameter is projected from the side toward the pedestal 9 and the trolley wire 10 in the direction of arrow A (horizontal direction), and is translated in parallel within the range of vertical width W. scan. Generally, when the surface of an object is irradiated with a laser beam,
If the surface of the object is smooth, the reflected light will be concentrated in the direction of regular reflection, but if the surface shape is not smooth due to sudden changes, such as sharp bends, protrusions, or edges, the reflected light will be scattered. It becomes light and disperses in a wide angular direction. Therefore, the laser beam 11
If a light receiver is installed in a direction other than the direction of regular reflection of the light, and the scattered light is received and photoelectrically converted, a signal as shown in FIG. 2B, for example, is obtained. Pulse signals corresponding to the head a of the bolt 9b, the edges b and c of the holding plate 9c, and the edges d, e, f, and g of the trolley wire 10 are obtained. From this signal train, the time interval T cd between pulses c and d
By measuring , the dimension of the side surface of the trolley wire 10 is calculated with the beam scanning speed kept constant, and the amount of wear can be determined. Here, pulse a at the bolt head does not exist continuously, and it is necessary to ignore pulses other than c and d. In the case shown in FIG. 3a, there are two trolley wires 10, and in such a case, it is necessary to measure the side height of each strip, that is, both. In other words, in the curved part of the track, the trestle 9
Since the trolley wires 10 are installed at an angle, the left and right trolley wires 10 may become inclined and wear out as shown in the figure.
Such sloped wear may also occur in straight sections. Therefore, in the present invention, scanning measurements using a laser beam are carried out independently from both sides of the trolley wire, and both sides are measured separately. From this, if necessary, the inclination angle δ of the worn surface can be calculated.

第3図c,dは本発明によりカテナリ式トロリ
ー線4の摩耗を測定する場合に対する説明図であ
る。図cに示す様に前記レーザビーム投光系のい
ずれか一方(図では右方)をそのまま使用してト
ロリー線4の側面を投光走査する。トロリー線4
により左方に設置した受光器へのレーザビーム1
1の入射が遮断されるから、その遮断時間を測定
する。すなわち受光側では光学系12を介してレ
ーザビーム11を光電変換器13に入射させる。
光電変換器13の出力信号は図dに示す様にな
り、トロリー線4の高さwに対応する時間TW
が、その期間出力零として検出される。走査速度
を一定としてTWからwが算出できる。
FIGS. 3c and 3d are explanatory diagrams for measuring the wear of the catenary type trolley wire 4 according to the present invention. As shown in FIG. c, one of the laser beam projection systems (the right side in the figure) is used as is to project and scan the side surface of the trolley wire 4. trolley wire 4
Laser beam 1 to the receiver installed on the left
Since the incidence of 1 is blocked, the blocking time is measured. That is, on the light receiving side, the laser beam 11 is made incident on the photoelectric converter 13 via the optical system 12.
The output signal of the photoelectric converter 13 becomes as shown in Figure d, and the time T W corresponding to the height w of the trolley wire 4
is detected as zero output during that period. w can be calculated from T W while keeping the scanning speed constant.

上記剛体、軟式両トロリー線に対する測定に共
通して重要なことは、レーザビームがトロリー線
に対して正しく等速で平行移動するように投射さ
れること、及び受光方向を合理的に配置すること
である。
What is important in common to measurements on both the rigid and flexible trolley wires mentioned above is that the laser beam is projected so that it moves parallel to the trolley wire at a constant speed, and that the light receiving direction is arranged rationally. It is.

第4図aは本発明の投光系の、トロリー線に直
交する面による断面図で、レーザ発振器14から
のレーザビーム11′はビーム変換器15により
適当な直径のビーム11″に変換されたのち、ス
キヤナ16で一定角速度で方向を変えられながら
ハーフミラー17に達し、ここで2分割される。
図右方に向う成分は、凹面鏡19aにより反射さ
れ、その際反射ビーム11の中心軸が常に平行に
走査幅W内を移動する平行走査光となる。一方ハ
ーフミラー17を透過した成分はミラー18によ
り左方に向い、凹面鏡19bにより反射されて平
行走査光となる。(なお20a,20bはポジシ
ヨンセンサで、その作用については後述する。)
こうしてトロリー線は左右両側から独立して平行
走査光に照射されることになる。なお平行走査光
を得るために、スキヤナ16から凹面鏡19a,
19bまでの光路長は、それぞれ凹面鏡19a,
19bの焦点距離に等しくしてある。
FIG. 4a is a cross-sectional view of the light projection system of the present invention taken along a plane perpendicular to the trolley wire, in which a laser beam 11' from a laser oscillator 14 is converted by a beam converter 15 into a beam 11'' of an appropriate diameter. Afterwards, it reaches the half mirror 17 while being changed in direction at a constant angular velocity by the scanner 16, where it is divided into two parts.
The component toward the right in the figure is reflected by the concave mirror 19a, and becomes parallel scanning light in which the central axis of the reflected beam 11 always moves in parallel within the scanning width W. On the other hand, the component transmitted through the half mirror 17 is directed to the left by the mirror 18, and is reflected by the concave mirror 19b to become parallel scanning light. (Note that 20a and 20b are position sensors, and their functions will be described later.)
In this way, the trolley wire is irradiated with parallel scanning light independently from both the left and right sides. Note that in order to obtain parallel scanning light, concave mirrors 19a,
The optical path length up to 19b is the concave mirror 19a,
19b.

以上に平行走査を行うレーザビーム11の中心
線の平行性について述べたが、図bに示す如く凹
面鏡によりビーム11はスポツトPに絞り込まれ
る。ビーム変換器15からの直径D0のレーザビ
ーム11″は凹面鏡によつて絞られ焦点距離fの
位置にスポツトPを生ずる。この場合、スポツト
Pは幾何学的な点とはならず、強度がガウス分布
するレーザビームの場合は、Pの直径d0は電磁波
動光学により次式で与えられる。
The parallelism of the center line of the laser beam 11 that performs parallel scanning has been described above, and the beam 11 is narrowed down to a spot P by a concave mirror as shown in Figure b. A laser beam 11'' with a diameter D 0 from the beam converter 15 is condensed by a concave mirror to produce a spot P at a focal length f.In this case, the spot P is not a geometric point and the intensity is In the case of a Gaussian distributed laser beam, the diameter d 0 of P is given by the following equation according to electromagnetic wave optics.

ただしλは波長いま、λ=0.6328μmのヘリウム
ネオンレーザを用い、f=500mm、D0=0.2mmとす
れば、πD2/4λf≒0.1≪1、d0≒D0である。
すなわち、この様な場合には、凹面鏡の集束作用
にかかわらず、レーザビームの回折限界によりス
ポツト径d0は、レーザビーム11″の径D0とほと
んど等しく、したがつて第4図a,bにおいてト
ロリー線4または10が偏位しても、常にほぼ一
定のスポツト径d0で走査できるのである。ただ
し、このためにはD0の値がある程度小さいこと
が必要である。一般のガスレーザ発振器出力ビー
ム径は0.8mm程度である。そのため本発明におい
ては第4図bに示すビーム変換器15には、通常
エキスパンダと称されるビーム径拡大器を逆方向
にしてコンプレツサ(圧縮器)として用い、例え
ば拡大比4倍のエキスパンダを逆用して圧縮比1/
4とし、直径0.8mmのビームを径0.2mmにして用途
に適合させている。
However, λ is the wavelength. If a helium neon laser with λ=0.6328 μm is used, f=500 mm, and D 0 =0.2 mm, then πD 2 /4λf≒0.1≪1 and d 0 ≒D 0 .
That is, in such a case, regardless of the focusing effect of the concave mirror, the spot diameter d 0 is almost equal to the diameter D 0 of the laser beam 11'' due to the diffraction limit of the laser beam, and therefore, as shown in FIGS. Even if the trolley wire 4 or 10 deviates, scanning can always be performed with a nearly constant spot diameter d 0.However , for this purpose, the value of D 0 must be small to some extent.General gas laser oscillator The output beam diameter is approximately 0.8 mm.Therefore, in the present invention, the beam converter 15 shown in FIG. For example, by reversing an expander with a 4x expansion ratio, the compression ratio is 1/1.
4, and the diameter of the 0.8mm beam is changed to 0.2mm to suit the purpose.

第3図b,dに関連して述べた様に、本発明に
おいてはレーザビーム走査速度が一様一定である
ことが必要である。第4図aにおいて、凹面鏡1
9aへの入射ビーム、反射ビームは凹面鏡の光軸
19′に対していずれもある角度傾斜している。
凹面鏡を使用して平行走査を行う場合、スキヤナ
によるビームの振れの角速度が一定でも厳密には
平行走査速度は一定にならない。しかし、凹面鏡
として、例えば放物鏡と球面鏡のいずれを用いる
か、凹面鏡の軸中心を含む部分と軸中心を含まな
い部分のいずれかを用いるか、また上記傾斜角の
大きさをどの様にするか、更に測定範囲に対する
スキヤナによる走査角の大きさ、を適切に選定、
組合せることにより、レーザビームの平行移動走
査速度を実用上問題がない程度に一定化すること
は可能で、本出願人により本発明と同時に「レー
ザビーム走査方法」として出願されている方式に
よることができる。
As described in connection with FIGS. 3b and 3d, the present invention requires that the laser beam scanning speed be uniform and constant. In Fig. 4a, concave mirror 1
The incident beam to 9a and the reflected beam are both inclined at a certain angle with respect to the optical axis 19' of the concave mirror.
When performing parallel scanning using a concave mirror, even if the angular velocity of the deflection of the beam by the scanner is constant, strictly speaking, the parallel scanning speed is not constant. However, for example, whether to use a parabolic mirror or a spherical mirror as a concave mirror, whether to use a part that includes the axial center of the concave mirror or a part that does not include the axial center, and how to set the above-mentioned angle of inclination. , and the size of the scanning angle by the scanner for the measurement range is appropriately selected.
By combining the methods, it is possible to make the parallel scanning speed of the laser beam constant to the extent that there is no problem in practical use. I can do it.

第4図cは剛体架線式トロリー線10に対する
本発明受光系の水平面図、図dはカテナリ式トロ
リー線4に対する本発明受光系の水平面図であ
る。図cに示す様に、凹面鏡19a,19bによ
り、それぞれトロリー線10の点Q,Q′におい
て垂直方向にレーザビームによる平行走査が行な
われ、第3図a,bに関して述べたトロリー線の
形状急変部から生ずる散乱反射光が、それぞれ受
光レンズ21a,21bにより集光され、光電変
換器22a,22bに入射される。この場合、既
述の如くトロリー線は、「偏位」により例えば1
0′の位置に移動するので、最大偏位Dにおいて
も十分受光できるように、受光レンズ21a,2
1bの視野角度を考慮しなければならない。第4
図dに示す場合は右方の凹面鏡19aのみを用い
ており、レーザビーム11は平行走査を行うか
ら、トロリー線4の偏位には関係なく測定でき
る。この場合の受光レンズ21cは第3図cに示
した走査幅Wの範囲を受光できなければならな
い。
FIG. 4c is a horizontal plan view of the light receiving system of the present invention for the rigid overhead contact wire 10, and FIG. 4d is a horizontal plan view of the light receiving system of the present invention for the catenary type trolley wire 4. As shown in Figure c, parallel scanning by a laser beam is performed in the vertical direction by concave mirrors 19a and 19b at points Q and Q' of the trolley wire 10, respectively, and the shape of the trolley wire changes suddenly as described in connection with Figures 3a and 3b. Scattered and reflected light generated from the photodetector is focused by light receiving lenses 21a and 21b, respectively, and is incident on photoelectric converters 22a and 22b. In this case, as mentioned above, the trolley wire may be affected by, for example, 1
0', the light-receiving lenses 21a and 2
The viewing angle of 1b must be taken into account. Fourth
In the case shown in FIG. d, only the right concave mirror 19a is used and the laser beam 11 performs parallel scanning, so measurements can be made regardless of the deflection of the trolley wire 4. The light receiving lens 21c in this case must be able to receive light within the scanning width W shown in FIG. 3c.

第5図は本発明実施例センサ部23などの外観
図で、筐体24に、レーザ発振器14、ビーム変
換器15,スキヤナ16,ハーフミラー17,ミ
ラー18,凹面鏡19a,19b,ポジシヨンセ
ンサ20a,20b,受光レンズ21a,21
b,21c,光電変換器22a,22b,22c
を、図示の如く配設してある。また、トロリー線
に対し直角方向におかれたそり形の接触板25
a,25bがトロリー線方向に間隔をおいて配置
され、これらの接触板がトロリー線4または10
の底面に接触することにより、センサ部23がト
ロリー線に対し正しい相対位置をとり、レーザビ
ームによるトロリー線の側面の走査および、その
結果生ずる散乱反射光や走査ビームの遮断などの
検出、測定が所期の如く行なわれるようになる。
FIG. 5 is an external view of the sensor unit 23, etc. according to the embodiment of the present invention, in which the housing 24 includes a laser oscillator 14, a beam converter 15, a scanner 16, a half mirror 17, a mirror 18, concave mirrors 19a, 19b, and a position sensor 20a. , 20b, light receiving lens 21a, 21
b, 21c, photoelectric converter 22a, 22b, 22c
are arranged as shown. In addition, a sled-shaped contact plate 25 placed perpendicular to the trolley wire
a, 25b are arranged at intervals in the direction of the trolley wire, and these contact plates are connected to the trolley wire 4 or 10.
By contacting the bottom surface of the sensor unit 23, the sensor unit 23 assumes the correct relative position with respect to the trolley wire, and the scanning of the side surface of the trolley wire by the laser beam and the detection and measurement of the resulting scattered reflected light and interruption of the scanning beam are performed. Everything will be done as planned.

測定光にはレーザビームを用いるので強度の強
いビームスポツトが得られ、外光の影響は少ない
が、必要な場合には光電変換器に光学フイルタを
取付けて外光をほとんど除去してしまえばよい。
Since a laser beam is used as the measurement light, a strong beam spot is obtained, and the influence of external light is small, but if necessary, an optical filter can be attached to the photoelectric converter to remove most of the external light. .

第6図は、センサ部23をパンタグラフ27を
用いて、検測車28の屋上に装着した状態を示
す。パンタグラフ27の押上力により、前述の接
触板25a,25bの双方がトロリ線4または1
0に接触し、センサ部23はトロリー線に対し正
しい相対位置をとる。
FIG. 6 shows a state in which the sensor section 23 is mounted on the roof of an inspection vehicle 28 using a pantograph 27. Due to the upward force of the pantograph 27, both of the contact plates 25a and 25b are pressed against the contact wire 4 or 1.
0, and the sensor section 23 assumes the correct relative position with respect to the trolley wire.

なお前記センサ部23は、トロリー線4又は1
0に給電していない状態で測定するもので、従つ
てパンタグラフ等にも何等絶縁対策が施してな
い。もしトロリー線が活線状態で測定する場合に
は、パンタグラフ27の絶縁は勿論、センサ部2
3からの信号系、センサへの給電系にも絶縁(通
常地下鉄では直流遮断)対策を行う必要がある。
Note that the sensor section 23 is connected to the trolley wire 4 or 1.
Measurements are taken without power being supplied to the 0, so no insulation measures have been taken on the pantograph or the like. If measurement is to be performed while the trolley wire is live, the pantograph 27 must be insulated, and the sensor section 2
It is also necessary to take measures to insulate the signal system from 3 and the power supply system to the sensor (usually DC cutoff in subways).

第7図aは本発明の受光系から得られた信号を
処理する信号処理回路のブロツク図、図bはその
中の各信号の波形図である。光電変換器22aの
出力信号は、第3図bに示したものと同様のも
ので、これを波形整形回路29aで整形して信号
とする。一方第4図aに示したポジシヨンセン
サ20aによりレーザビームの走査開始時点の信
号がとらえられて波形整形回路29bで信号に
整形され、これが単安定マルチ30aをトリガ
し、時間幅Taの負電圧信号を作る。信号は
信号と共にアンドゲート31aに加えられ、パ
ルスa,bは阻止される。時間幅Taはパルスc
の時点でアンドゲート31aが開かれるように調
整される。ついでパルスcによりフリツプフロツ
プ32aがセツトされ、セツト信号とフリツプ
フロツプ34aのリセツト信号により、クロツ
ク発振器36からのクロツクパルスがアンドゲー
ト35aを通れるようになり、カウンタ40aで
カウントされる。次にパルスdが入力するとフリ
ツプフロツプ34aがセツトされて信号がオフ
となり、クロツクパルスのカウントが停止され
る。すなわちパルスc,d間の時間幅Tcdが計測
されたことになる。カウンタ40aのカウント数
値はD/A変換器41aでアナログ量に変換さ
れ、トロリー線10(剛体架線)の側面の計
測値として出力される。なお上記と全く同様な回
路が更に1組設けられており(波形整形回路以外
はすべて添字b、信号にはダツシユ)、上記と反
対側からレーザビームを投光走査して得られた信
号に同様な処理が行なわれてD/A変換器41b
から出力される。なお必要によりこれら2個のデ
ータ信号を演算回路42に入力し、2条のトロリ
ー線10の摩耗面の傾斜角δを算出させる。次に
カテナリ式トロリー線4の場合には、光電変換器
22cからトロリー線4の高さwに対応する時間
幅TWの間が負となる信号が得られる。これを
整形して信号としたのちアンドゲート37に加
え、時間幅TWの間クロツクパルスがカウンタ
40aに加えられて時間幅TWが計測され更に
D/A変換器41aでアナログ量に変換される。
ここで切換器39は剛体架線式とカテナリ式の切
換を行うものである。なおカテナリ式の場合は単
1条の場合を対象にしている。
FIG. 7a is a block diagram of a signal processing circuit for processing signals obtained from the light receiving system of the present invention, and FIG. 7b is a waveform diagram of each signal therein. The output signal of the photoelectric converter 22a is similar to that shown in FIG. 3b, and is shaped into a signal by a waveform shaping circuit 29a. Meanwhile, the position sensor 20a shown in FIG . Create a voltage signal. The signal is applied to AND gate 31a along with the signal, and pulses a and b are blocked. The time width T a is the pulse c
Adjustment is made so that the AND gate 31a is opened at the point in time. Pulse c then sets flip-flop 32a, and the set signal and the reset signal for flip-flop 34a allow clock pulses from clock oscillator 36 to pass through AND gate 35a and are counted by counter 40a. Next, when pulse d is input, flip-flop 34a is set, the signal is turned off, and counting of clock pulses is stopped. In other words, the time width T cd between pulses c and d has been measured. The count value of the counter 40a is converted into an analog value by a D/A converter 41a, and output as a measurement value of the side surface of the trolley wire 10 (rigid overhead wire). In addition, there is one more set of circuits that are exactly the same as the above (everything except the waveform shaping circuit is suffixed with b, and the signal is marked with a dash), and the signal obtained by scanning the laser beam from the opposite side is similar to the one above. After the processing is performed, the D/A converter 41b
is output from. If necessary, these two data signals are input to the arithmetic circuit 42 to calculate the inclination angle δ of the worn surfaces of the two trolley wires 10. Next, in the case of the catenary type trolley wire 4, a signal that is negative during the time width T W corresponding to the height w of the trolley wire 4 is obtained from the photoelectric converter 22c. After shaping this into a signal, it is added to the AND gate 37, and a clock pulse is applied to the counter 40a during the time width T W to measure the time width T W , which is further converted into an analog quantity by the D/A converter 41a. .
Here, the switch 39 is used to switch between the rigid overhead wire type and the catenary type. In the case of the catenary type, the target is the case of a single article.

次にレーザビームのスキヤナ16の駆動につい
て述べると、クロツク発振器36からのクロツク
パルスをランプ電圧回路38に加え、ランプ信号
を作り、スキヤナ16を直線駆動する。これに
より、前記した走査光学系の構成とともに走査速
度の一様性を保つ。なお信号はフリツプフロツ
プ32a,34a,カウンタ40aのリセツトに
も用いられる。
Next, driving the scanner 16 with a laser beam will be described. A clock pulse from a clock oscillator 36 is applied to a ramp voltage circuit 38 to generate a ramp signal, and the scanner 16 is linearly driven. This maintains the uniformity of the scanning speed together with the configuration of the scanning optical system described above. Note that the signal is also used to reset flip-flops 32a, 34a and counter 40a.

以上説明した様に本発明によれば、剛体架線区
間、カテナリ式区間を通して同一装置によりトロ
リー線摩耗測定が可能であり、非接触光学式なの
で剛体架線接続点におけるセンサ付け替え等の非
能率,障害の発生の恐れなどは皆無となり、また
十分細くほぼ一定径のレーザビームを、極めて偏
差の小さい一様な速度で平行移動させて走査を行
うので精度良好な測定結果が得られる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to measure trolley wire wear through the rigid overhead wire section and the catenary section using the same device, and since it is a non-contact optical method, it is possible to reduce inefficiency and trouble such as sensor replacement at the rigid overhead wire connection point. There is no fear of this occurring, and since scanning is performed by moving a sufficiently thin laser beam with a substantially constant diameter in parallel at a uniform speed with extremely small deviations, highly accurate measurement results can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a,bはカテナリ式トロリー線の説明
図、第2図a,b,c,dは剛体架線式トロリー
線の説明図、第3図a,bは本発明により剛体架
線式トロリー線測定を行う際の原理図、第3図
c,dは本発明によりカテナリ式トロリー線測定
を行う際の原理図、第4図aは本発明に係る投光
系図、bはビームスポツト説明図、cは本発明を
剛体架線式に適用する際の受光系図、dは本発明
をカテナリ式に適用する際の受光系図、第5図は
本発明センサ部の外観図、第6図は本発明装置の
検測車への取付け状態図、第7図aは信号処理回
路ブロツク図、bは同回路中の信号波形図であ
る。 4,10…トロリー線、11,11′,11″…
レーザビーム、14…レーザ発振器、15…ビー
ム変換器、16…スキヤナ、17…ハーフミラ
ー、19a,19b…凹面鏡、20a,20b…
ポジシヨンセンサ、21a,21b,21c…受
光レンズ、22a,22b,22c…光電変換
器、23…センサ部、24…筐体、25a,25
b…接触板、29a〜29e…波形整形回路、3
0a,30b…単安定マルチ、36…クロツク発
振器、32a,32b,34a,34b…フリツ
プフロツプ、38…ランプ電圧回路、40a,4
0b…カウンタ、41a,41b…D/A変換
器、42…演算回路。
Fig. 1 a, b is an explanatory diagram of a catenary type trolley wire, Fig. 2 a, b, c, d is an explanatory diagram of a rigid catenary type trolley wire, and Fig. 3 a, b is an explanatory diagram of a rigid catenary type trolley wire according to the present invention. FIG. 3c and d are principle diagrams for performing catenary type trolley wire measurement according to the present invention; FIG. 4a is a projection system diagram according to the present invention; FIG. 4b is a beam spot illustration; c is a light receiving system diagram when the present invention is applied to a rigid catenary type, d is a light receiving system diagram when the present invention is applied to a catenary type, Fig. 5 is an external view of the sensor section of the present invention, and Fig. 6 is a diagram of the present invention device. FIG. 7a is a block diagram of a signal processing circuit, and FIG. 7b is a signal waveform diagram in the same circuit. 4, 10...trolley wire, 11, 11', 11''...
Laser beam, 14... Laser oscillator, 15... Beam converter, 16... Scanner, 17... Half mirror, 19a, 19b... Concave mirror, 20a, 20b...
Position sensor, 21a, 21b, 21c... Light receiving lens, 22a, 22b, 22c... Photoelectric converter, 23... Sensor section, 24... Housing, 25a, 25
b... Contact plate, 29a to 29e... Waveform shaping circuit, 3
0a, 30b... Monostable multi, 36... Clock oscillator, 32a, 32b, 34a, 34b... Flip-flop, 38... Lamp voltage circuit, 40a, 4
0b...Counter, 41a, 41b...D/A converter, 42...Arithmetic circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 トロリー線の側面にレーザビームを投射して
トロリー線の高さ方向に走査させ、トロリー線の
側面の高さ又は垂直断面高さを測定するトロリー
線摩耗測定装置において、aレーザ発振器と、レ
ーザビーム径を測定に適した径に変換するビーム
変換器と、走査のためにレーザビームの方向を変
えるスキヤナと、このレーザビームを2分割する
ハーフミラーと、2分割されたレーザビームをそ
れぞれ反射して反射光を被測定トロリー線の両側
面に投射しスキヤナの動きに応じた投射ビームの
平行移動により走査を行う2個の凹面鏡と、2分
割されたレーザビームそれぞれの走査開始位置を
検出する2個のポジシヨンセンサとを備えた投光
系と、bトロリー線の両側面を走査するレーザビ
ームによりトロリー線の形状急変部から生ずる散
乱反射光をトロリー線の両側で独立に受光する2
組の受光器A,Bと、c前記2個の凹面鏡のうち
のいずれか一方により投射、走査されるレーザビ
ームを、トロリー線に対して該凹面鏡とは反対側
対称位置で受光する受光器Cと、d前記投光系お
よび受光器A,B,Cが取付けられ、トロリー線
の底面に接触する2枚の接触板を介して前記投、
受光系をトロリー線に対し所期の位置に保持する
筐体と、e前記受光器A,B又はCから得られた
信号を処理する信号処理回路とを有することを特
徴とするトロリー線摩耗測定装置。
1. In a trolley wire wear measurement device that measures the side height or vertical cross-sectional height of the trolley wire by projecting a laser beam onto the side surface of the trolley wire and scanning it in the height direction of the trolley wire, a laser oscillator, a laser There is a beam converter that converts the beam diameter into a diameter suitable for measurement, a scanner that changes the direction of the laser beam for scanning, a half mirror that splits this laser beam into two, and a mirror that reflects each of the two split laser beams. The two concave mirrors project the reflected light onto both sides of the trolley wire to be measured and perform scanning by parallel movement of the projection beam according to the movement of the scanner, and detect the scanning start position of each of the two divided laser beams. A light projection system equipped with two position sensors, and a laser beam that scans both sides of the trolley wire to independently receive the scattered reflected light generated from the sudden shape change part of the trolley wire on both sides of the trolley wire.
a set of light receivers A, B, and c; a light receiver C that receives the laser beam projected and scanned by either one of the two concave mirrors at a symmetrical position opposite to the concave mirror with respect to the trolley wire; and d, the light emitting system and light receivers A, B, and C are attached, and the light emitting,
Trolley wire wear measurement characterized by having a casing that holds a light receiving system at a predetermined position with respect to the trolley wire, and a signal processing circuit that processes signals obtained from the light receivers A, B, or C. Device.
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