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技術 画像同期装置、測定システムおよび画像同期方法

出願人 株式会社ニシヤマログ電子株式会社
発明者 近藤英記辻博之三好実荒生守
出願日 2013年7月18日 (7年4ヶ月経過) 出願番号 2013-149061
公開日 2015年2月2日 (5年9ヶ月経過) 公開番号 2015-023370
状態 特許登録済
技術分野 閉回路テレビジョンシステム 機関車
主要キーワード 社鉄道 超音波カメラ 放射線センサー 動揺測定 蛍光カメラ ビューワーソフト 車両動揺 音声周波数帯
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

軌道上を走行する鉄道車両の動的動揺測定を軌道の画像と対応付けて行うことができ、しかも製造コストを低く抑え、かつサイズを小さくすることができるとともに、撮影される画像を高画質なものとすることができる車両動揺測定システムおよびこれに用いて好適な画像同期装置を提供する。

解決手段

車両動揺測定システムは、加速度センサーなどを有する車両動揺測定装置30と、加速度センサーなどにより選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの同期番号を選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するデジタルアナログ変換回路を有する画像同期装置10と、車両に搭載されたビデオカメラなどの撮像装置20とを有する。車両動揺測定装置30の同期番号の出力端子と画像同期装置10の入力端子とを接続し、画像同期装置10の音声レベル信号の出力端子と撮像装置20の音声入力端子とを接続する。

概要

背景

鉄道車両走行試験において軌道の状態を動的動揺測定で記録解析することは、軌道の状態を正確に把握し、状態が悪い場合には適切な処置を施すことで軌道を良好な状態に維持し、乗客乗り心地を良くしたり、車両の安全運転を実現する上で重要である。この動的動揺測定に際しては、加速度センサーなどにより動的動揺測定を行うだけでなく、動揺測定値と対応した軌道の画像を取得することが望ましい。

従来、動的動揺測定に加えて軌道の画像を取得する方法として、列車巡回ビデオ検査装置を使用して列車動揺検査を行う方法が知られている(非特許文献1参照。)。この列車巡回ビデオ検査装置は、乗務員室内に設置したCCDカメラで取得した線路画像に、加速度センサーからの列車動揺値と、速度発電機およびデータデポから積算されるキロ程情報あるい検測者が自ら確認して押すキロ程情報とを記録し、音声を同時に録音して、それらの情報をHi8方式のVTRに記録する。

なお、本出願人は先に、車両の動揺測定を行うために、軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する3軸加速度センサーと、上記車両に設置されるGPSアンテナおよびGPS受信機とを有し、上記GPSアンテナにより上記GPS受信機が受信するGPS信号により取得される位置情報と上記3軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向の加速度とに基づいて上記車両の位置を補正するとともに、上記車両がに停止している時に計測者により入力される駅停止信号および上記車両が構造物を通過する時に計測者により入力される構造物信号により上記車両の走行距離を補正する車両走行動揺解析システムを提案した(特許文献1参照。)。

概要

軌道上を走行する鉄道車両の動的動揺測定を軌道の画像と対応付けて行うことができ、しかも製造コストを低く抑え、かつサイズを小さくすることができるとともに、撮影される画像を高画質なものとすることができる車両動揺測定システムおよびこれに用いて好適な画像同期装置を提供する。車両動揺測定システムは、加速度センサーなどを有する車両動揺測定装置30と、加速度センサーなどにより選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの同期番号を選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するデジタルアナログ変換回路を有する画像同期装置10と、車両に搭載されたビデオカメラなどの撮像装置20とを有する。車両動揺測定装置30の同期番号の出力端子と画像同期装置10の入力端子とを接続し、画像同期装置10の音声レベル信号の出力端子と撮像装置20の音声入力端子とを接続する。

目的

この発明が解決しようとする課題は、軌道上を走行する鉄道車両の動的動揺測定、より一般的には各種の移動体に関する各種の物理量の動的測定移動体周辺の画像と対応付けて行うことができ、しかも製造コストを低く抑え、かつサイズを小さくすることができるだけでなく、撮影される画像の画質を良好なものとすることができる測定システム、この測定システムに用いて好適な画像同期装置および画像同期方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの上記同期番号を選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するデジタルアナログ変換回路を有することを特徴とする画像同期装置

請求項2

上記画像同期装置は音声入力機能を有する撮像装置音声入力端子が接続される出力端子を有し、上記デジタル/アナログ変換回路から出力される上記音声レベル信号は上記出力端子から出力されることを特徴とする請求項1記載の画像同期装置。

請求項3

上記同期番号はシリアル信号として上記画像同期装置の入力端子に送られることを特徴とする請求項1または2記載の画像同期装置。

請求項4

上記同期番号はシリアル通信規格のシリアル信号として上記画像同期装置の入力端子に送られることを特徴とする請求項3記載の画像同期装置。

請求項5

上記シリアル通信規格はRS485、RS422AまたはRS232Cであることを特徴とする請求項4記載の画像同期装置。

請求項6

上記同期番号を1200Hzまたは2200Hzの周波数信号に変換することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の画像同期装置。

請求項7

上記画像同期装置は、シリアル通信規格のシリアル信号として上記画像同期装置の入力端子に送られる上記同期番号をTTLベルの信号に変換するTTLレベル変換回路を有し、このTTLレベル変換回路の出力が上記デジタル/アナログ変換回路に入力されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の画像同期装置。

請求項8

動体に搭載され、または、移動体に設置された、少なくとも一つのセンサーを有する測定装置と、上記センサーにより選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの上記同期番号を選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するデジタル/アナログ変換回路を有する画像同期装置と、上記移動体に搭載され、または、上記移動体に設置された、上記画像同期装置の上記音声レベル信号が出力される出力端子に音声入力端子が接続された音声入力機能を有する撮像装置とを有することを特徴とする測定システム

請求項9

上記センサーは加速度センサー角速度センサー傾斜センサー速度センサー温度センサー湿度センサー放射線センサーガスセンサーおよび騒音センサーからなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項8記載の測定システム。

請求項10

上記撮像装置は光学カメラ赤外線カメラ蛍光カメラ超音波カメラおよび放射線カメラからなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項8または9記載の測定システム。

請求項11

上記測定装置は、車両に搭載され、または、車両に設置された車両動揺測定装置であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項記載の測定システム。

請求項12

上記測定装置は、鉄道車両に搭載され、または、鉄道車両に設置された車両動揺測定装置であることを特徴とする請求項11記載の測定システム。

請求項13

上記センサーは加速度センサー、角速度センサーおよび傾斜センサーからなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項12記載の測定システム。

請求項14

上記加速度センサーは、軌道上を走行する鉄道車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する3軸加速度センサーであることを特徴とする請求項13記載の測定システム。

請求項15

上記撮像装置はビデオカメラであることを特徴とする請求項14記載の測定システム。

請求項16

移動体に搭載され、または、移動体に設置された、少なくとも一つのセンサーを有する測定装置の上記センサーにより選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの上記同期番号をデジタル/アナログ変換回路により選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するステップと、上記移動体に搭載され、または、上記移動体に設置された、音声入力機能を有する撮像装置により撮影するとともに、上記撮像装置の音声入力端子に上記音声レベル信号を入力して録音するステップと、上記撮像装置の上記音声入力端子に入力されて録音された上記音声レベル信号をアナログデジタル変換により上記撮像装置により撮影された画像と同期した同期番号に変換するステップと、上記アナログ/デジタル変換により変換された上記同期番号を上記センサーデータに付与された上記同期番号と照合することにより上記センサーデータと上記画像とを同期することを特徴とする画像同期方法

技術分野

0001

この発明は、画像同期装置測定システムおよび画像同期方法に関し、例えば、鉄道車両走行試験において軌道の状態を軌道の画像と対応付けて動的動揺測定で記録解析するのに適用して好適なものである。

背景技術

0002

鉄道車両の走行試験において軌道の状態を動的動揺測定で記録解析することは、軌道の状態を正確に把握し、状態が悪い場合には適切な処置を施すことで軌道を良好な状態に維持し、乗客乗り心地を良くしたり、車両の安全運転を実現する上で重要である。この動的動揺測定に際しては、加速度センサーなどにより動的動揺測定を行うだけでなく、動揺測定値と対応した軌道の画像を取得することが望ましい。

0003

従来、動的動揺測定に加えて軌道の画像を取得する方法として、列車巡回ビデオ検査装置を使用して列車動揺検査を行う方法が知られている(非特許文献1参照。)。この列車巡回ビデオ検査装置は、乗務員室内に設置したCCDカメラで取得した線路画像に、加速度センサーからの列車動揺値と、速度発電機およびデータデポから積算されるキロ程情報あるい検測者が自ら確認して押すキロ程情報とを記録し、音声を同時に録音して、それらの情報をHi8方式のVTRに記録する。

0004

なお、本出願人は先に、車両の動揺測定を行うために、軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する3軸加速度センサーと、上記車両に設置されるGPSアンテナおよびGPS受信機とを有し、上記GPSアンテナにより上記GPS受信機が受信するGPS信号により取得される位置情報と上記3軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向の加速度とに基づいて上記車両の位置を補正するとともに、上記車両がに停止している時に計測者により入力される駅停止信号および上記車両が構造物を通過する時に計測者により入力される構造物信号により上記車両の走行距離を補正する車両走行動揺解析システムを提案した(特許文献1参照。)。

0005

特許第3993222号明細書

先行技術

0006

「新線路」、株式会社鉄道現業社、pp.18〜21、2006年7月
[平成25年7月8日検索]、インターネット〈http://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b _network/9812/index.html 〉

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、非特許文献1の列車巡回ビデオ検査装置は、製造コストが高く、サイズも大きいだけでなく、撮影される画像の画質が悪いため、線路の状態を正確に把握することが困難であるという問題があった。

0008

そこで、この発明が解決しようとする課題は、軌道上を走行する鉄道車両の動的動揺測定、より一般的には各種の移動体に関する各種の物理量の動的測定移動体周辺の画像と対応付けて行うことができ、しかも製造コストを低く抑え、かつサイズを小さくすることができるだけでなく、撮影される画像の画質を良好なものとすることができる測定システム、この測定システムに用いて好適な画像同期装置および画像同期方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、この発明は、
選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの上記同期番号を選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するデジタルアナログ変換回路を有することを特徴とする画像同期装置である。

0010

この画像同期装置は、典型的には、音声入力機能を有する撮像装置音声入力端子が接続される出力端子を有し、上記のデジタル/アナログ変換回路から出力される音声レベル信号はその出力端子から出力される。同期番号は、典型的には、シリアル通信規格シリアル信号として画像同期装置の入力端子に送られる。シリアル通信規格は、例えば、RS485、RS422AまたはRS232Cであり、これらの中から必要に応じて選択されるが、中でもRS485が好ましい。一つの典型的な例では、同期番号を1200Hzまたは2200Hzの周波数信号に変換し、「1」を1200Hz、「0」を2200Hzとする。典型的な例では、画像同期装置は、シリアル通信規格のシリアル信号として画像同期装置の入力端子に送られる同期番号をTTLベルの信号に変換するTTLレベル変換回路を有し、このTTLレベル変換回路の出力がデジタル/アナログ変換回路に入力される。センサーデータを取得する時間間隔および音声レベル信号に変換する時間間隔は必要に応じて選ばれるが、例えば、センサーデータを取得する時間間隔は2msec、音声レベル信号に変換する時間間隔は100msecである。同期番号のビット数は必要に応じて選ばれるが、例えば6ビット以上10ビット以下である。

0011

また、この発明は、
移動体に搭載され、または、移動体に設置された、少なくとも一つのセンサーを有する測定装置と、
上記センサーにより選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの上記同期番号を選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するデジタル/アナログ変換回路を有する画像同期装置と、
上記移動体に搭載され、または、上記移動体に設置された、上記画像同期装置の上記音声レベル信号が出力される出力端子に音声入力端子が接続された音声入力機能を有する撮像装置とを有することを特徴とする測定システムである。

0012

移動体は、例えば、軌道上を走行する車両、具体的には、列車、電車地下鉄電車を含む)、モノレール新交通システムジェットコースターリフトケーブルカーなどのほか、自動車トラックバス乗用車など)、自動二輪車なども含まれる。センサーは、例えば、加速度センサー(前後方向の加速度、左右方向の加速度、上下方向の加速度を検知)、角速度センサー(ヨー、ロールを検知)、傾斜センサーピッチ、ロールを検知)、速度センサー(速度を検知)、温度センサー(温度を検知)、湿度センサー湿度を検知)、放射線センサーγ線などの各種放射線を検知)、ガスセンサー(各種のガスを検知)および騒音センサー騒音を検知)からなる群から選ばれた少なくとも一つであるが、これに限定されるものではない。撮像装置は、例えば光学カメラビデオカメラスチルカメラなど)、赤外線カメラ蛍光カメラ超音波カメラおよび放射線カメラからなる群から選ばれた少なくとも一つであり、これらの中から必要に応じて選ばれる。例えば、放射線センサーを用いる例としては、事故により放射能汚染された原子力発電所内で放射線センサーを有する測定装置および光学カメラあるいは放射線カメラを搭載した無人探査車を無線操縦により走らせ、放射線センサーにより放射能の測定を行いながら、光学カメラあるいは放射線カメラで撮影を行うことにより、放射能の強度と画像とを対応付けることができ、放射能分布を正確にかつ容易に求めることができる。あるいは、事故により放射能汚染された原子力発電所の上空を放射線センサーを有する測定装置および光学カメラあるいは放射線カメラを搭載したヘリコプター飛行させ、放射線センサーにより放射能の測定を行いながら、光学カメラあるいは放射線カメラで撮影を行うことにより、放射能の強度と画像とを対応付けることができ、放射能分布を正確にかつ容易に求めることができる。また、温度センサーを用いる例としては、人が立ち入ることができない高温の空間内で温度センサーを有する測定装置および光学カメラを搭載した無人の探査車を無線操縦により走らせ、温度センサーにより温度の測定を行いながら、光学カメラで撮影を行うことにより、温度と画像とを対応付けることができ、温度分布を正確にかつ容易に求めることができる。さらに、ガスセンサーを用いる例としては、人が立ち入ることができない有毒ガスを含む空間内でガスセンサーを有する測定装置および光学カメラを搭載した無人の探査車を無線操縦により走らせ、ガスセンサーによりガスの測定を行いながら、光学カメラで撮影を行うことにより、ガスの種類および濃度と画像とを対応付けることができ、有毒ガスの分布を正確にかつ容易に求めることができる。

0013

典型的な例では、測定装置は、車両に搭載され、または、車両に設置された車両動揺測定装置であり、取り分け、鉄道車両に搭載され、または、鉄度車両に設置された車両動揺測定装置である。この場合、センサーは、例えば、加速度センサー、角速度センサーおよび傾斜センサーからなる群から選ばれた少なくとも一つである。このうち加速度センサーは、軌道上を走行する鉄道車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する3軸加速度センサーである。また、撮像装置はビデオカメラであり、市販のものを用いることができる。

0014

この測定システムの発明における画像同期装置については、上記の画像同期装置の発明に関連して説明したことが成立する。

0015

また、この発明は、
移動体に搭載され、または、移動体に設置された、少なくとも一つのセンサーを有する測定装置の上記センサーにより選択された時間間隔毎に取得され、同期番号がそれぞれ付与されたセンサーデータの上記同期番号をデジタル/アナログ変換回路により選択された時間間隔毎に音声レベル信号に変換するステップと、
上記移動体に搭載され、または、上記移動体に設置された、音声入力機能を有する撮像装置により撮影するとともに、上記撮像装置の音声入力端子に上記音声レベル信号を入力して録音するステップと、
上記撮像装置の上記音声入力端子に入力されて録音された上記音声レベル信号をアナログデジタル変換により上記撮像装置により撮影された画像と同期した同期番号に変換するステップと、
上記アナログ/デジタル変換により変換された上記同期番号を上記センサーデータに付与された上記同期番号と照合することにより上記センサーデータと上記画像とを同期することを特徴とする画像同期方法である。

0016

この画像同期方法の発明においては、その性質に反しない限り、上記の画像同期装置の発明および測定システムの発明に関連して説明したことが成立する。

発明の効果

0017

この発明によれば、市販の汎用ビデオカメラなどの撮像装置を用いて容易に同期を取ることができ、しかも安価に構成することができる画像同期装置を実現することができる。そして、移動体の移動中に測定装置のセンサーにより測定される測定値と撮像装置により撮影される画像とをこの画像同期装置により容易に同期させることができ、しかも撮像装置として例えば市販の高画質の汎用ビデオカメラを用いることができるため、各種の移動体に関する各種の物理量の動的測定を移動体周辺の画像と対応付けて行うことができ、しかも製造コストを低く抑え、かつサイズを小さくすることができるとともに、撮影される画像の画質を良好なものとすることができる測定システムを実現することができる。

図面の簡単な説明

0018

この発明の第1の実施の形態による画像同期装置を示す回路図である。
この発明の第1の実施の形態による画像同期装置において同期番号を音声レベル信号に変換する方法を説明するための略線図である。
この発明の第1の実施の形態による画像同期装置の具体的な構成例を示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムを示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムの車両動揺測定装置の構成例を示す平面図、正面図および側面図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムにより車両動揺測定および撮像装置による撮影を行う方法を説明するための略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムの各部の信号波形の一例を示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムの各部の信号波形の一例を示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムにより実際に車両動揺測定を行った結果の一例を示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムにより実際に車両動揺測定を行った結果の他の例を示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムの車両動揺測定装置のディスプレイ上に表示される画面の例を示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムの車両動揺測定装置のディスプレイ上に表示される画面の他の例を示す略線図である。
この発明の第2の実施の形態による車両動揺測定システムの車両動揺測定装置のディスプレイ上に表示される画面のさらに他の例を示す略線図である。

実施例

0019

以下、発明を実施するための形態(以下「実施の形態」という)について説明する。
〈第1の実施の形態〉
第1の実施の形態による画像同期装置について説明する。

0020

図1はこの画像同期装置10を示す。図1に示すように、画像同期装置10は、デジタル信号である同期番号をアナログ信号である音声レベル信号に変換するためのデジタル/アナログ変換(D/A変換)回路11を有する。このデジタル/アナログ変換は、例えば、同期番号の「1」を音声周波数帯周波数f1 の周波数信号に、「0」を音声周波数帯の周波数f2 (≠f1 )の周波数信号に変換するものであり、典型的にはf2 >f1 に選ばれる。一例として、図2に、同期番号として6ビットの「001100」を周波数信号に変換した例を示す。f1 、f2 の具体例を挙げると、f1 =1200Hz、f2 =2200Hzであるが、これに限定されるものではない。この同期番号は、測定装置のセンサーにより選択された時間間隔毎に取得される時系列のセンサーデータにそれぞれ付与されるものであり、センサーデータに対して連番となっている。画像同期装置10は入力端子12を有し、同期番号は測定装置からこの入力端子12に供給される。同期番号は、測定装置からシリアル通信規格のシリアル信号として入力端子12に供給される。シリアル通信規格は、例えば、RS485、RS422AまたはRS232Cである。画像同期装置10は出力端子13を有し、デジタル/アナログ変換回路11から出力される音声レベル信号はこの出力端子13から出力される。この出力端子13には、音声入力機能を有する撮像装置の音声入力端子が接続されるようになっている。撮像装置は、例えば既に挙げたものの中から必要に応じて選択される。

0021

図3は画像同期装置10の具体的な構成例を示す。図3に示すように、この画像同期装置10は、TTLレベル変換回路14、デジタル/アナログ変換回路11および音声電圧レベル変換回路15を有する。TTLレベル変換回路14は画像同期装置10の入力端子12と接続されている。入力端子12にはシリアル通信規格によるシリアル信号が供給され、このシリアル信号のレベルがTTLレベル変換回路14によりTTLレベルに変換される。こうしてTTLレベルに変換された同期番号がデジタル/アナログ変換回路11に入力され、音声レベル信号に変換される。例えば、測定装置から入力端子12に同期番号がRS485レベル信号として供給され、このRS485レベル信号がTTLレベル変換回路14によりTTLレベルに変換される。デジタル/アナログ変換回路14から出力される音声レベル信号は音声電圧レベル変換回路15に入力され、電圧レベル変換が行われる。音声電圧レベル変換回路15の出力端子は画像同期装置10の出力端子13と接続されている。出力端子13には、撮像装置20の音声入力端子を接続することができるようになっている。デジタル/アナログ変換回路11の具体例を挙げると、HART(Highway Addressable Remote Transducer)モデム(例えば、非特許文献2参照。「HART」は登録商標。)である。HARTモデムでは、「1」を1200Hzの周波数信号に、「0」を2200Hzの周波数信号に変換する。画像同期装置10は入力端子25を有し、この入力端子25に外部マイク26を接続することができるようになっている。この外部マイク26はモノラル録音に用いられる。入力端子25は出力端子13と接続されており、必要に応じて、入力端子25に入力されるモノラル音声(あるいは、ステレオチャンネル)を音声レベル信号とともに出力端子13から外部に送ることができるようになっている。

0022

以上のように、この第1の実施の形態によれば、センサーデータに付与された同期番号を音声レベル信号に変換しているので、この音声レベル信号を撮像装置20の音声入力端子に入力して録音することができる。このため、この音声レベル信号を用いて、センサーデータと撮像装置により撮影された画像とを同期させることができる。この画像同期装置10は簡単に構成することができるため、製造コストを低く抑えることができ、しかもサイズを小さくすることができる。また、撮像装置20としては市販の汎用ビデオカメラなどを用いることができるため、測定システムを安価に構成することができる。

0023

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態による車両動揺測定システムについて説明する。
図4はこの車両動揺測定システムを示す。図4に示すように、この車両動揺測定システムは、車両動揺測定装置30、画像同期装置10および音声入力機能を有する撮像装置20を有する。画像同期装置10の入力端子(図3に示す入力端子12)は車両動揺測定装置30の出力端子と接続されている。撮像装置20の音声入力端子は画像同期装置10の出力端子(図3に示す出力端子13)と接続されている。画像同期装置10は、必要に応じて、車両動揺測定装置30と一体化され、あるいは、車両動揺測定装置30に内蔵されてもよい。

0024

車両動揺測定装置30は、センサー処理部31、表示処理部32、位置情報処理部33、データ保存部34、外部インターフェース(I/F)制御部35および電源制御部36を有する。これらのセンサー処理部31、表示処理部32、位置情報処理部33、データ保存部34、外部インターフェース制御部35および電源制御部36は高速シリアルバス37を介して相互に接続されている。外部インターフェース制御部35の出力端子が画像同期装置10の入力端子(図3に示す入力端子12)と接続されている。位置情報処理部33には、GPS受信機38により受信されるGPS信号および速度発電機39の信号が供給されるようになっている。

0025

センサー処理部31は、軌道上を走行する鉄道車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出するための3軸加速度センサー、角速度センサー(ヨー、ロール)および傾斜センサー(ピッチ、ロール)の出力信号が供給され、所定の処理が行われる。表示処理部32は、例えば液晶ディスプレイ(LCD)の表示制御を行う。位置情報処理部33は、GPS受信機38により受信されるGPS信号により鉄道車両の位置(経度緯度)を測定するとともに、速度発電機39の信号により軌道上の位置(キロ程)を測定する。データ保存部34は、センサー処理部31により処理されたセンサーデータおよびセンサーデータに付与された同期番号を保存し、記録媒体としては例えばSDカードが用いられる。外部インターフェース制御部35は、センサー処理部21から出力されるSCI(Serial Communication Interface)のTTLレベルの同期番号をシリアル通信規格、例えばRS485レベルに変換して画像同期装置10の入力端子12に送る。電源制御部36はバッテリー40を備えており、センサー処理部31、表示処理部32、位置情報処理部33、データ保存部34、外部インターフェース制御部35およびディスプレイへの電源の供給を制御する。

0026

画像同期装置10は図3に示す構成を有する。デジタル/アナログ変換回路11としてはHARTモデムが用いられる。

0027

撮像装置20としては市販の汎用ビデオカメラが用いられる。このビデオカメラは、例えば、鉄道車両の先頭車両運転室内に前方の軌道を撮影することができるように設置される。

0028

車両動揺測定装置30の具体的な構成例(外形)を図5A、BおよびCに示す。ここで、図5Aは平面図、図5Bは正面図、図5Cは側面図である。図5A、BおよびCに示すように、車両動揺測定装置30は、直方体形状の筐体30aの内部に、図4に示すセンサー処理部31、表示処理部32、位置情報処理部33、データ保存部34、外部インターフェース制御部35、電源制御部36および高速シリアルバス37が収納されている。ここで、センサー処理部31、表示処理部32、位置情報処理部33、外部インターフェース制御部35および電源制御部36はそれぞれセンサー処理基板、表示処理基板、位置情報処理基板、外部インターフェース制御基板および電源制御基板として構成されている。筐体30aの大きさの一例を挙げると、250mm×170mm×120mm程度である。筐体30aの両端には把手30b、30cが取り付けられており、これらの把手30b、30cを両手で掴んで車両動揺測定装置30を持ち運ぶことができるようになっている。筐体30aの前面にはLCD30dが設置されている。このLCD30dの表示は表示処理部32により制御される。筐体30aの前面には電源スイッチ30eが取り付けられている。電源スイッチ30eは電源制御部36と接続されている。電源スイッチ30eにより車両動揺測定装置30の電源のオンオフを行うことができるようになっている。

0029

次に、この車両動揺測定システムの使用方法について説明する。

0030

図6に示すように、レール50上を走行する列車の先頭車両60の運転室内に車両動揺測定装置30を設置し、この車両動揺測定装置30の出力端子に画像同期装置10の入力端子12をケーブルにより接続する。画像同期装置10の出力端子13をケーブルにより撮像装置20としてのビデオカメラの音声入力端子に接続する。このビデオカメラは、先頭車両60の前方の軌道を撮影することができるように設置し、例えば、運転席前方窓ガラス吸盤などを用いて固定する。

0031

車両動揺測定を開始する駅を発車する時点で、車両動揺測定装置30、画像同期装置10および撮像装置20の電源をオンし、列車の運転を開始する。

0032

列車の走行中に車両動揺測定装置30の3軸加速度センサー、角速度センサーおよび傾斜センサーにより、前後方向の加速度、左右方向の加速度、上下方向の加速度、角速度および傾斜を測定するとともに、ビデオカメラで撮影を行う。

0033

この場合、車両動揺測定装置30のセンサー処理部31において、3軸加速度センサー、角速度センサーおよび傾斜センサーにより、選択された時間間隔(例えば、2msec)毎にセンサーデータを取得する。そして、この時間間隔毎に取得された時系列のセンサーデータに同期番号を連番で付与する。こうして取得されたセンサーデータおよび同期番号は、必要に応じて他のデータとともに、測定データパケットとして作成され、データ保存部34、例えばSDカードに保存される。例えば、3軸加速度センサーにより測定された前後方向の加速度、左右方向の加速度および上下方向の加速度のデータおよびこれらに付与された同期番号の一例を示すと下記の通りである。「振動」は加速度と同義である。

0034

振動−左右(m/s2) 振動−前後(m/s2) 振動−上下(m/s2) 同期番号
0 0.02 0.27 219266
0 0.03 0.28 219267
0 0.03 0.29 219268
0 0.04 0.29 219269
-0.01 0.03 0.29 219270
-0.02 0.03 0.3 219271
-0.02 0.03 0.3 219272
-0.01 0.03 0.31 219273
-0.02 0.04 0.31 219274
-0.02 0.04 0.31 219275
-0.02 0.04 0.32 219276
-0.02 0.04 0.32 219277
-0.03 0.04 0.32 219278
-0.03 0.04 0.33 219279
-0.02 0.04 0.33 219280

0035

こうしてセンサーデータに付与された同期番号は、車両動揺測定装置30の外部インターフェース制御部35においてSCI(TTL)信号からRS485レベル信号に変換されて出力され、このRS485レベル信号が画像同期装置10の入力端子12に入力される。画像同期装置10の入力端子12に入力されたRS485レベル信号はTTLレベル変換回路14によりTTLレベル信号に変換され、デジタル/アナログ変換回路11により音声レベル信号に変換される。この音声レベル信号は音声電圧レベル変換回路15で電圧レベルが変換された後、画像同期装置10の出力端子13から撮像装置20としてのビデオカメラの音声入力端子に入力され、録音される。これによって、ビデオカメラには、列車走行中に撮影した画像が録画されるとともに、同期番号をデジタル/アナログ変換した音声レベル信号が録音される。

0036

車両動揺測定を終了する駅に列車が到着したら、車両動揺測定装置30、画像同期装置10および撮像装置20の電源をオフする。そして、車両動揺測定装置30のデータ保存部34に記録されたデータを取り出す。例えば、SDカードを取り出す。また、撮像装置20としてのビデオカメラを画像同期装置10から取り外す。

0037

次に、例えばパーソナルコンピュータの本体のSDカード収納部に上記のSDカードを収納するとともに、ビデオカメラの再生出力端子を本体の信号入力端子に接続する。そして、パーソナルコンピュータにインストールされたビューワーソフトウエアにより、ビデオカメラの音声入力端子に入力して録音された音声レベル信号をアナログ/デジタル変換回路によりデジタル信号に変換して、ビデオカメラにより撮影された画像と同期した同期番号を再現する。こうして再現された同期番号をセンサーデータファイル内の同期番号を参照することでセンサーデータと画像とを同期させることができる。

0038

車両動揺測定装置30の外部インターフェース制御部35のSCI(TTL)信号の波形の例を図7Aに、RS485レベル変換後のRS485レベル信号の波形の例を図7BおよびCに示す。また、画像同期装置10に入力されたRS485レベル信号の波形の例を図8AおよびBに、TTLレベル変換回路14により変換されたTTLレベル信号の波形の例を図8Cに、音声電圧レベル変換を行った後の音声レベル信号の波形の例を図8Dに示す。

0039

また、実際に車両動揺測定システムにより動的動揺測定を行った結果の一例を図9に示す。図9に示すように、パーソナルコンピュータのディスプレイ上に、車両動揺測定装置30により測定された軌道上の車両動揺測定結果として前後方向の加速度、左右方向の加速度および上下方向の加速度が速度とともに時間軸上に表示されるとともに、軌道の画像が表示されている。

0040

また、実際に車両動揺測定システムにより動的動揺測定を行った結果の他の例を図10に示す。図10に示すように、パーソナルコンピュータのディスプレイ上に、車両動揺測定装置30により測定された軌道上の車両動揺測定結果として前後方向の加速度、左右方向の加速度、上下方向の加速度、角速度(ヨー)および傾斜角度が速度とともに時間軸上に表示されている。

0041

図11図12および図13に、それぞれ、図5A、BおよびCに示す車両動揺測定装置30のLCD30d上に表示される起動画面測定画面および詳細設定画面の一例を示す。

0042

この第2の実施の形態によれば、軌道上を車両が走行中に車両動揺測定装置30のセンサーにより測定される測定値と撮像装置20により撮影される画像とを画像同期装置10により容易に同期させることができる。しかも、撮像装置20として例えば市販の最新の高画質汎用ビデオカメラを用いることができる。このため、車両の動揺測定値の動的測定を軌道の画像と対応付けて行うことができ、しかも製造コストを低く抑え、かつサイズを小さくすることができるとともに、撮影される画像を高画質なものとすることができ、線路の状態を正確に把握することができる車両動揺測定システムを実現することができる。さらに、非特許文献1の列車巡回ビデオ検査装置では、キロ程情報は画像を見て確認していると考えられ、位置の測定に誤差が生じやすいのに対し、この車両動揺測定システムでは、速度発電機39の信号によりキロ程を測定しているため、このような問題がなく、位置の測定の精度が高い。

0043

以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

0044

例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、構成、形状、回路などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、回路などを用いてもよい。

0045

10…画像同期装置、11…デジタル/アナログ変換回路、12、25…入力端子、13…出力端子、14…TTLレベル変換回路、15…音声電圧レベル変換回路、20…撮像装置、26…外部マイク、30…車両動揺測定装置、30a…筐体、30b、30c…把手、30d…LCD、30e…電源スイッチ、31…センサー処理部、32…表示処理部、33…位置情報処理部、34…データ保存部、35…外部インターフェース制御部、36…電源制御部、37…高速シリアルバス、38…GPS受信機、39…速度発電機、40…バッテリー、50…線路、60…先頭車両

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