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技術 架線位置測定装置及び架線位置測定方法

出願人 株式会社明電舎
発明者 亀山悟深井寛修
出願日 2016年2月18日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-028657
公開日 2017年8月24日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-146220
状態 特許登録済
技術分野 電車への給配電 光学的手段による測長装置
主要キーワード 一軸走査 評価対象データ 終端判定 オーバーラップ区間 カテナリ 追跡フェーズ 対象物座標 許容距離
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

データの欠損がある場合でも同一架線の判定を行うことができると共に、複数の架線がある場合でもそれぞれの架線ごとにデータを管理することが可能な架線位置測定装置を提供する。

解決手段

域センサ3により取得したデータに基づき架線の位置を入力値として算出する架線位置算出部4aと、既存のクラスに属する入力値を当該クラスに分類する一方、欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理部4bと、既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当する場合に、新しいクラスを設定し、既存のクラスに分類されなかった入力値を代表値とする発見フェーズ処理部4cとを有する。

概要

背景

従来、一軸走査型の測域センサを用いてトロリ線等の架線の位置を測定する検測装置が公知となっている(例えば、下記特許文献1等参照)。下記特許文献1には、測定した架線の位置がノイズであるか否かの判定処理を行うことも記載されている。

概要

データの欠損がある場合でも同一架線の判定を行うことができると共に、複数の架線がある場合でもそれぞれの架線ごとにデータを管理することが可能な架線位置測定装置を提供する。測域センサ3により取得したデータに基づき架線の位置を入力値として算出する架線位置算出部4aと、既存のクラスに属する入力値を当該クラスに分類する一方、欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理部4bと、既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当する場合に、新しいクラスを設定し、既存のクラスに分類されなかった入力値を代表値とする発見フェーズ処理部4cとを有する。

目的

本発明は、データの欠損がある場合でも同一架線の判定を行うことができると共に、複数の架線がある場合でもそれぞれの架線ごとにデータを管理することが可能な架線位置測定装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

一軸走査型の測域センサと、前記測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う演算手段とを備える架線位置測定装置において、前記演算手段が、前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出部と、一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理部と、前記追跡フェーズ処理部で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理部とを有することを特徴とする架線位置測定装置。

請求項2

前記演算手段が、前記発見フェーズ処理部で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理部を有することを特徴とする請求項1記載の架線位置測定装置。

請求項3

前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、前記逆追跡フェーズ処理部が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類することを特徴とする請求項2記載の架線位置測定装置。

請求項4

前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に1を加算することを特徴とする請求項3記載の架線位置測定装置。

請求項5

前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除することを特徴とする請求項3又は請求項4記載の架線位置測定装置。

請求項6

前記発見フェーズ処理部が、当該発見フェーズ処理部により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振ることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の架線位置測定装置。

請求項7

前記逆追跡フェーズ処理部が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求めることを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の架線位置測定装置。

請求項8

前記測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う架線位置測定方法において、前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出工程と、一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理工程と、前記追跡フェーズ処理工程で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理工程とを有することを特徴とする架線位置測定方法。

請求項9

前記発見フェーズ処理工程で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理工程を有することを特徴とする請求項8記載の架線位置測定方法。

請求項10

前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、前記逆追跡フェーズ処理工程が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類することを特徴とする請求項9記載の架線位置測定方法。

請求項11

前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に1を加算することを特徴とする請求項10記載の架線位置測定方法。

請求項12

前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除することを特徴とする請求項10又は請求項11記載の架線位置測定方法。

請求項13

前記発見フェーズ処理工程が、当該発見フェーズ処理工程により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振ることを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の架線位置測定方法。

請求項14

前記逆追跡フェーズ処理工程が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求めることを特徴とする請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の架線位置測定方法。

技術分野

0001

本発明は、電車屋根上からトロリ線までの高さおよび偏位を、一軸走査型の測域センサを用いて測定する架線位置測定装置及び架線位置測定方法に関する。

背景技術

0002

従来、一軸走査型の測域センサを用いてトロリ線等の架線の位置を測定する検測装置が公知となっている(例えば、下記特許文献1等参照)。下記特許文献1には、測定した架線の位置がノイズであるか否かの判定処理を行うことも記載されている。

先行技術

0003

特許第5476775号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、測域センサを用いて架線位置を測定する際に課題となる事項ノイズ判定だけではなく、測域センサの測定値欠損した時の対応や、架線が複数本設置された環境下で測域センサの測定値がそれぞれどの架線の位置データなのかを判定する処理が必要になる。

0005

すなわち、例えば、架線までの距離や形状、車両速度、測域センサの角度分解能などの要因で、位置データが欠損することがある。欠損が発生すると、欠損までを一つの架線として扱った場合、本来架線が切れていない位置で架線が切れていると認識してしまうことになる。

0006

また、例えばダブルカテナリの場合、複数本の架線のクラスタリングができていないと隣り合う架線の位置データを混同してしまい、実際の架線位置と異なる計測結果となってしまう。特に、架線の偏位が実際とは異なりジグザグに変動した計測結果になる現象が発生するおそれがある。また、測定した位置データに対し、移動平均フィルタなどで平滑化を行う際、複数本の架線のクラスタリングができていない場合、隣の架線の位置データも含めてフィルタリングしてしまうことになり、正確なフィルタリング結果にならないおそれがある。

0007

このようなことから本発明は、データの欠損がある場合でも同一架線の判定を行うことができると共に、複数の架線がある場合でもそれぞれの架線ごとにデータを管理することが可能な架線位置測定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

0008

上記の課題を解決するための第1の発明に係る架線位置測定装置は、
一軸走査型の測域センサと、前記測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う演算手段とを備える架線位置測定装置において、
前記演算手段が、
前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出部と、
一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理部と、
前記追跡フェーズ処理部で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理部と
を有することを特徴とする。

0009

また、上記の課題を解決するための第2の発明に係る架線位置測定装置は、
前記演算手段が、前記発見フェーズ処理部で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理部を有する
ことを特徴とする。

0010

また、上記の課題を解決するための第3の発明に係る架線位置測定装置は、
前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、
前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、
前記逆追跡フェーズ処理部が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類する
ことを特徴とする。

0011

また、上記の課題を解決するための第4の発明に係る架線位置測定装置は、
前記追跡フェーズ処理部が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に1を加算する
を有することを特徴とする。

0012

また、上記の課題を解決するための第5の発明に係る架線位置測定装置は、
前記発見フェーズ処理部が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除する
ことを特徴とする。

0013

また、上記の課題を解決するための第6の発明に係る架線位置測定装置は、
前記発見フェーズ処理部が、当該発見フェーズ処理部により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振る
ことを特徴とする。

0014

また、上記の課題を解決するための第7の発明に係る架線位置測定装置は、
前記逆追跡フェーズ処理部が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求める
ことを特徴とする。

0015

また、上記の課題を解決するための第8の発明に係る架線位置測定方法は、
前記測域センサにより取得したデータに基づき架線の測定を行う架線位置測定方法において、
前記測域センサにより取得したデータに基づき測定対象物の位置を入力値として算出する架線位置算出工程と、
一つのラインから得られた入力値が架線に対応して設定された既存のクラスに属する場合に当該入力値を前記既存のクラスに分類する一方、入力値が前記既存のクラスに属さない場合に欠損の数をカウントし欠損が連続して第一の所定ライン数以上続いた場合に架線が終了したと判断する追跡フェーズ処理工程と、
前記追跡フェーズ処理工程で前記既存のクラスに分類されなかった入力値を取得したラインの次のラインから第二の所定ライン数分の入力値を取得し、取得した入力値に基づいて前記既存のクラスに分類されなかった入力値が架線に該当すると判断した場合に、新しいクラスを設定し、前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とする発見フェーズ処理工程と
を有することを特徴とする。

0016

また、上記の課題を解決するための第9の発明に係る架線位置測定方法は、
前記発見フェーズ処理工程で新しいクラスを設定した場合に、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を追跡し、前記新しいクラスに属する入力値が存在した場合に当該入力値を前記新しいクラスに分類する逆追跡フェーズ処理工程を有する
ことを特徴とする。

0017

また、上記の課題を解決するための第10の発明に係る架線位置測定方法は、
前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの代表値と前記一つのラインから得られた入力値との間の距離を求め、前記既存のクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記既存のクラスに分類し、
前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラスの数が所定クラス数未満である場合に、当該第二の所定ライン数分のラインから取得した入力値が、前記既存のクラスに分類されなかった入力値から第二の所定距離以内に所定個数以上あれば、新しいクラスを設定して前記既存のクラスに分類されなかった入力値を新しいクラスの代表値とし、
前記逆追跡フェーズ処理工程が、前記新しいクラスの代表値を取得したライン以前のラインに対して時間軸に逆方向に第三の所定ライン数分の入力値を追跡し、前記新しいクラスの代表値との距離が最も小さく且つ第一の所定距離以内にある入力値を前記新しいクラスに分類する
ことを特徴とする。

0018

また、上記の課題を解決するための第11の発明に係る架線位置測定方法は、
前記追跡フェーズ処理工程が、前記既存のクラスに分類される入力値がある場合、当該入力値と前記既存のクラスの代表値との平均値を前記既存のクラスの新たな代表値として更新するとともに欠損データカウントをリセットする一方、前記既存のクラスに属する入力値がない場合、代表値を更新せず欠損データカウントの値に1を加算する
ことを特徴とする。

0019

また、上記の課題を解決するための第12の発明に係る架線位置測定方法は、
前記発見フェーズ処理工程が、前記既存のクラス及び前記新しいクラスに属さない入力値をノイズとして削除する
ことを特徴とする。

0020

また、上記の課題を解決するための第13の発明に係る架線位置測定方法は、
前記発見フェーズ処理工程が、当該発見フェーズ処理工程により新しいクラスに該当する入力値が複数存在する場合、前記ラインに前記代表値からの距離が第一の所定距離以内にある入力値の個数が多いものを優先して新しいクラスを割り振る
ことを特徴とする。

0021

また、上記の課題を解決するための第14の発明に係る架線位置測定方法は、
前記逆追跡フェーズ処理工程が、すでに前記既存のクラスに分類された入力値を除いて時間軸に逆方向に前記新しいクラスに属する入力値を求める
ことを特徴とする。

発明の効果

0022

本発明に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、データの欠損がある場合でも同一架線の判定を行うことが可能になると共に、複数の架線がある場合でもそれぞれの架線ごとにデータを管理することが可能になる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の実施例に係る架線位置測定装置の設置例を示す概略図である。
本発明の実施例に係る架線位置測定装置の構成を示すブロック図である。
欠損データの追跡及び架線の終端判定についての説明図である。
本発明の実施例に係る架線位置測定の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図5に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図6に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図7に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図8に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図9に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図10に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図11に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図12に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図13に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図14に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図15に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図16に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図17に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。
図18に続く本発明の実施例に係る架線位置測定装置による処理についての説明図である。

実施例

0024

以下、図面を参照しつつ本発明に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法について説明する。なお、「偏位」とは鉄道専門用語パンタグラフがトロリ線に接触する位置のパンタグラフ中心からの車両幅方向の距離を示すものとする。

0025

[実施例]
図1から図19を用いて本発明の一実施例に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法の詳細を説明する。本実施例に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法は、時間軸上で断続的に得られた架線の位置データから、ノイズを除去した架線のみのデータを抽出する装置及び方法である。これには、架線は時間軸上に連続して存在するという特徴を利用する。

0026

図1に示すように、本実施例において架線位置測定装置は、車両1の屋根上に架線2を測定するために設けられた一軸走査型の測域センサ3と、車両1の内部に設置された演算装置4及び記憶装置5とを備えている。

0027

測域センサ3は、レーザ光を車両1の進行方向に平行な軸周り放射線状投光し、その反射光受光することによって測定対象物までの角度及び距離(本実施例では、架線2の塊に属するデータの角度及び距離)を測定するものである。本実施例では、測域センサ2は図1に示す測定範囲Aをスキャンするものとする。測域センサ3によって取得した測域センサデータは、一回のスキャンで得られたデータを一ライン分として記憶装置5に保管される。

0028

演算装置4は、図2に示すように架線位置算出部4a、追跡フェーズ処理部4b、発見フェーズ処理部4c、逆追跡フェーズ処理部4d及びメモリ4eを備え、測域センサ3により取得した測域センサデータに基づいて架線2の測定を行う。

0029

架線位置算出部4aは、メモリ4eを経て入力される測域センサデータに基づいて架線2の位置を算出する。より具体的には、測域センサデータに基づき、予め設定した検出範囲B内に存在する測定対象物の座標対象物座標として抽出し、測域センサ3により一回のスキャンで連続して得られた複数の対象物座標のうち、最もその位置が低い座標を架線2の座標とみなし、この座標(入力値)の情報を架線位置データとして出力する。なお、一回のスキャンで連続して測定対象物を検出した後に、偏位方向に間隔をおいて検出範囲B内で再度測定対象物を検出した際には、二度目に検出された測定対象物を新たな架線とみなし、この座標(入力値)を第二の架線位置として出力する。ここで、検出範囲Bは、測域センサ3により測定される測定範囲A内に架線2の高さ方向及び水平方向の偏位に基づいて設定される。架線位置データはメモリ4eに保管される。

0030

追跡フェーズ処理部4bは、メモリ4eを経て入力される架線位置データに基づき、架線2に対応して設定された既存のクラスの代表値と入力値との間の距離dを求め、距離dが予め設定する第一の所定距離としての所定距離D1[mm]以内にある入力値が存在する場合は既存のクラスの代表値との距離dが最も小さい入力値を当該既存のクラスに分類する一方、第一の所定ライン数としての所定ライン数L1以上連続して距離dが所定距離D1以内にある入力値が存在しない場合は追跡を終了する処理を行う(図3参照)。なお、既存のクラスが設定されていない場合、追跡フェーズ処理部4bでの処理は行われないものとする。

0031

ここで、上述した所定距離D1は入力値が既存のクラスに属するかどうかを判別する際の許容距離、所定ライン数L1は追跡を終了するか否かを判定する際のしきい値である。

0032

以下、追跡フェーズ処理部4bによる処理(以下、追跡フェーズ処理という)の詳細を説明する。

0033

(1)まず、追跡フェーズ処理部4bでは、全ての既存のクラスの代表値と測定対象のラインのすべての入力値(高さが0の無効データを除く)との間の距離dを求める。
(2)距離dが最も小さい代表値と入力値の組み合わせを選択する。
(3)選択した組み合わせの代表値と入力値との距離dが所定距離D1以下であるとき、その入力値を代表値と同一のクラスに分類し、分類された入力値と代表値との平均値を新たな代表値とする。また、入力値と代表値との距離dが所定距離D1以内に存在しない場合に加算される欠損データカウントの値(入力値と代表値との距離dが連続して所定距離D1以内に存在しない場合に計数される値)をリセットする(0にする)。
(4)上述した(2)で選択された代表値とクラスに分類された入力値とを除いて、(2)(3)を既存のクラス数だけ繰り返し行う。なお、既存のクラスに属する入力値が存在しない場合、代表値の更新は行わず、該当する既存のクラスの欠損データカウントの値に1を加算する。
(5)欠損データカウントの値が予め設定する所定ライン数L1となった場合(欠損が所定ライン数L1連続して続いた場合)、架線2が終了したと判断し(架線の終端判定)、そのクラスの追跡を終了する。

0034

追跡フェーズ処理部4bによって既存のクラスと入力値とを関連付けられたデータは、クラス振り分け後架線データとしてメモリ4eに保管される。

0035

ここで、図3を用いて架線2の終端判定について簡単に説明する。図3中のaは未分類の入力値を示し、bはクラスに分類された入力値を示し、cは欠損を示す。図3に示すように、架線2に対応する入力値aを追跡フェーズ処理部4bにより既存のクラスに分類する際、欠損cの数が所定ライン数L1未満の場合は架線2の測定を継続する一方、欠損cの数が所定ライン数L1に達したら架線2が終了したと判断し、所定ライン数L1分の欠損cの直前に既存のクラスに登録された入力値bを架線2の終端と判定する。

0036

発見フェーズ処理部4cは、メモリ4eを経て入力される架線位置データに基づき、既存のクラスに属さない入力値(本実施例では、追跡フェーズ処理部4bにおいて既存のクラスに登録されなかった入力値)についてその入力値が新しい架線2を示すのかノイズなのかを判定し、架線2であると判定された場合には新しいクラスを設定して該当する入力値を新しいクラスの代表値として登録し、ノイズであると判定された場合には該当する入力値を削除する処理を行う。

0037

以下、発見フェーズ処理部4cによる処理(以下、発見フェーズ処理という)の詳細を説明する。
(1)まず、発見フェーズ処理部4cでは、代表値が空のクラスがあり(クラスの数が予め設定する所定クラス数Cより少なく)且つ入力値が既存のどのクラスにも属さない(既存のクラスの代表値と入力値との間の距離dが所定距離D1より大きい)とき、この入力値を評価対象データとして以降の処理を行う。すなわち、
(2)評価対象データを取得したラインの次時間のラインから予め設定する第二の所定ライン数としての所定ライン数L2分の入力値のデータを次ライン入力値として取得する。
(3)評価対象データと各次ライン入力値との距離dを求める。
(4)評価対象データと各次ライン入力値との距離dが予め設定する第二の所定距離としての所定距離D2以内にある次ライン入力値が予め設定する所定個数N以上あった場合、評価対象データをノイズではなく新しい架線であるとみなして、新しいクラス番号を付与して新しいクラスを設定し、評価対象データを新しいクラスの代表値とする。
(5)評価対象データとの距離dが予め設定する所定距離D2以内にある次ライン入力値が予め設定する所定個数N未満であった場合、評価対象データを架線ではなくノイズであるとみなし、評価対象データを削除する。
(6)一つのラインにおいて上述した(4)で評価対象データが複数存在し、且つ複数の評価対象データが架線と判定された場合、評価対象データとの距離dが予め設定する所定距離D2以内にある次ライン入力値の個数が多いものから順に新しいクラス番号を付与し、その新しいクラス番号に対応する評価対象データを該当する新しいクラスの代表値とする。

0038

発見フェーズ処理部4cによって設定された新しいクラスと代表値とを関連付けたデータは、新しいクラスの架線データとしてメモリ4eに保管される。

0039

なお、上述した所定クラス数Cは架線の数に対応する数(例えば、シングルカテナリなら2[本]、ダブルカテナリなら4[本])、所定ライン数L2は検証に用いるラインの数、所定距離D2は一つの架線と判断される許容距離、所定個数Nはいくつの入力値が所定ライン数L2かつ所定距離D2以内にあれば評価対象データを新しいクラスの代表値とするかを決定するためのしきい値である。

0040

逆追跡フェーズ処理部4dは、メモリ4eを経て入力される架線位置データと新しいクラスの架線データとに基づき、発見フェーズ処理部4cで新しいクラスが設定された場合のみ、時間軸に逆方向に第三の所定ライン数としての所定ライン数L3だけ遡って新しいクラスの代表値との距離が所定距離D2以内である入力値(以下、前ライン入力値)が存在すれば、この前ライン入力値を発見フェーズ処理部4cにより設定した新しいクラスと同一のクラスに分類する処理を行う。

0041

例えば、架線2の始まりはオーバーラップ区間であるため、架線2の高さ変動が激しくなることが多い。そのため、発見フェーズ処理では架線2の始まりから数ライン分の架線2に対応する入力値をノイズと判定するおそれがある。そこで、逆追跡フェーズ処理部4dでは、架線2の始まりから数ラインまでの範囲にあってノイズと判定された入力値から架線2に対応する入力値を検出することにより、架線2の始まりから数ライン分についても架線2を測定することができるようにしている。

0042

以下、逆追跡フェーズ処理部4dによる処理(以下、逆追跡フェーズ処理という)の詳細を説明する。
(1)発見フェーズ処理で新しいクラスを設定したとき、その代表値を発見点とし、以降の処理を行う。
(2)所定ライン数L3分の前ライン入力値を、発見点から遡って取得する。なお、新しいクラスを設定したライン番号が所定ライン数L3よりも小さいときは、発見点を取得したラインよりも時間軸に逆方向にある全てのラインから前ライン入力値を取得する。
(3)取得した前ライン入力値のうち、すでに以前の追跡フェーズ処理でクラスに分類された入力値を除外して(偏位,高さ=0,0に設定する)、クラスに属していない入力値のみとする。
(4)発見点からひとつ前のラインに対し、発見点を代表値とする追跡フェーズ処理を行う。同様に、発見点から二つ前のライン、三つ前のライン、…と所定ライン数L3分のラインに対し、発見点を代表値として追跡フェーズ処理と同様の処理を行う。
(5)上述した(4)で得られたデータのうち、発見点と同一のクラスに該当する入力値を、メモリ4eに保管されているクラス振り分け後架線データに上書きして反映させる。

0043

ここで、上述した所定ライン数L3は前ライン入力値を発見点から遡って追跡するライン数である。

0044

以下、図4を用いて、本実施例に係る架線位置測定装置による架線位置測定処理の流れを簡単に説明する。
図4に示すように、まず、上述した追跡フェーズ処理を行う(ステップS1)。続いて、追跡フェーズ処理でクラスに分類されなかった入力値に対し、上述した発見フェーズ処理を行う(ステップS2)。続いて、発見フェーズ処理により新しいクラスが設定されたか否かを判定し(ステップS3)、新しいクラスが設定されていなければ(NO)、ステップS6に移行する。一方、新しいクラスが設定されていれば(YES)、当該新しいクラスを追跡対象に追加し(ステップS4)、上述した逆追跡フェーズ処理を行い(ステップS5)、ステップS6に移行する。ステップS6では、最終ラインか否か(全てのラインについて処理を行ったか否か)を判定し(ステップS6)、最終ラインであれば(YES)処理を終了する。一方、最終ラインでなければ(NO)、次ラインの架線位置データを取得し(ステップS7)、ステップS1の処理に戻る。

0045

図5から図19を用いて本実施例に係る架線位置測定方法について具体的に説明する。なお、以下の説明では、一例として所定距離D1=100[mm]、所定距離D2=30[mm]、所定ライン数L1=10[本]、所定ライン数L2=10[本]、所定ライン数L3=20[本]、所定個数N=6[個]、所定クラス数C=2[本]とし、また、時刻t1において既存のクラスは存在しないものとする。

0046

また、図5から図19に示す例では、ラインごとに入力値の偏位方向の位置を示しており、高さ方向の位置は省略している。また、図5から図19に示すaは未分類の入力値、a´は評価対象データ、bはクラスに分類された入力値を示している。

0047

本実施例において架線位置測定を行う場合、図5に示すように、まず、時刻t1における架線位置データに対し、追跡フェーズ処理を行う。図5に示す例では時刻t1に一つの入力値aが存在するものの、クラスの代表値が一つもないため、続いて発見フェーズ処理に移行する。

0048

発見フェーズ処理では、時刻t1において代表値が空のクラスがあり且つ既存のクラスがないので、入力値aを評価対象データa´とする(図6参照)。

0049

そこで、図7破線で囲んで示すように評価対象データa´を取得した時刻t1の次の時刻t2から所定ライン数L1分(ここでは、時刻t11まで)且つ所定距離D2以内にある入力値(次ライン入力値)aを取得する。図7に示す例では、所定ライン数L1分且つ所定距離D2以内に、8個(>N)の入力値aが存在することから、図8に示すように新しいクラスc1が付与され、評価対象データa´が新しいクラスc1に分類され、この分類された入力値bが新しいクラスc1の代表値となる。

0050

続いて、逆追跡フェーズ処理を行うが、図8に示す例では時刻t1以前に新しいクラスc1に分類される入力値がないため、続いて、図9に示すように、時刻t2における架線位置データに対し、追跡フェーズ処理を行う。図9に示す例では、時刻t2には二つの入力値aが存在する。

0051

図10に示すように、図中左側の入力値aは、クラスc1の代表値(時刻t1においてクラスc1に分類された入力値b)と当該入力値aとの間の距離dが所定距離D1よりも小さいため、クラスc1に分類され、クラスc1の代表値との平均値が新たな代表値として更新される。また、欠損データカウントの値が0にリセットされる。

0052

次に、図中右側の入力値aは、クラスc1の代表値との間の距離dが所定距離D1以上であるため、クラスc1には分類されず、続いて、発見フェーズ処理が行われる。ここでは、時刻t2において代表値が空のクラスがあり且つ当該入力値aとクラスc1の代表値との距離が所定距離D1以上であるため、図11に示すように当該入力値aを評価対象データa´とする。

0053

そこで、図12に破線で囲んで示すように評価対象データa´を取得した時刻の次の時刻t3から所定ライン数L1分(ここでは、t12まで)且つ所定距離D2以内にある入力値(次ライン入力値)aを取得する。図12に示す例では、所定ライン数L1分且つ所定距離D2以内に存在する入力値aが3個(<N)であることから、当該評価対象データa´はノイズとみなされて図13に示すように削除される。

0054

発見フェーズ処理で新しいクラスが設定されなかったため、続いて、図14に示すように時刻t3における架線位置データに対して追跡フェーズ処理を行う。図14に示す例では、時刻t3には二つの入力値aが存在する。

0055

図15に示すように、図中左側の入力値aは、クラスc1の代表値(時刻t1においてクラスc1に分類された入力値bと時刻t2においてクラスc1に分類された入力値bとの平均値)との間の距離dが所定距離D1よりも小さいためクラスc1に分類され、当該入力値aと代表値との平均値が新たな代表値として更新され、さらに欠損データカウントの値が0にリセットされる。

0056

また、図中右側の入力値aは、クラスc1の代表値との間の距離dが所定距離D1以上であるため、クラスc1に分類されず、続いて、発見フェーズ処理が行われる。ここでは、代表値が空のクラスがあり且つ当該入力値aとクラスc1の代表値との距離が所定距離D1以上であるため図16に示すように当該入力値aは評価対象データa´となる。

0057

そこで、図17に破線で囲んで示すように評価対象データa´を取得した時刻t3の次の時刻t4から所定ライン数L1分(ここでは、t13まで)且つ所定距離D2以内にある入力値(次ライン入力値)aを取得する。図17に示す例では、所定ライン数L1分且つ所定距離D2以内に、10個(>N)の入力値aが存在することから、図18に示すように新しいクラスc2が付与され、評価対象データa´が新しいクラスc2に分類され、この分類された入力値bが新しいクラスc2の代表値となる。

0058

続いて、逆追跡フェーズ処理を行うが、図18に示す例では時刻t3以前に新しいクラスc2に分類される入力値がないため、次に時刻t4における架線位置データに対する追跡フェーズ処理を行う。

0059

このようにして、追跡フェーズ処理、発見フェーズ処理、逆追跡フェーズ処理を繰り返すことにより、最終的に図19に示すようにノイズを除去し二つの架線2を適切にクラスタリングすることができる。

0060

このように構成される本実施例に係る架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、一軸走査型の測域センサ3を用いた簡易的な装置で得られた架線2の偏位、高さに対し、欠損を許容するしきい値(所定ライン数L2)を設け、欠損がそのしきい値以内であれば同一の架線2であると判定するようにしたことにより、データに欠損がある場合でも架線2が終了したと判断することなく正確な架線2の判定を行うことができる。

0061

例えば、測域センサ3のパラメータや架線2の反射面の状態によっては測域センサ3により架線2が検測できず、入力値が欠損することがある。このような場合であっても、本実施例では連続する欠損の数が所定ライン数L1未満であれば図3に示すように追跡可能であり、欠損が所定ライン数L1連続して続けば架線2が終了したと判断することにより、欠損を許容し同一架線の判定を行うことができる。

0062

また、架線2に対応して設定された既存のクラスの代表値と入力値との間の距離dを求め、距離dが予め設定する第一の所定距離としての所定距離D1[mm]以内にある入力値が存在する場合は既存のクラスの代表値との距離dが最も小さい入力値を当該既存のクラスに分類することにより、架線2が複数本ある場合であっても、それぞれの架線2ごとに位置データを管理することができるようになる。

0063

また、一軸走査型の測域センサ3を用いた簡易的な装置で得られた架線の偏位、高さに対し、ある時刻の入力値と当該時刻より前の時刻までの架線位置データから求めたクラスの代表値との距離dを利用することにより、例えば架線2の始まりなどの従来ノイズと判定されやすかった部分を架線2として検出することができる。

0064

なお、上述した実施例では、架線位置測定処理を追跡フェーズ処理、発見フェーズ処理、逆追跡フェーズ処理の順に行う例を示したが、例えば発見フェーズ処理、逆追跡フェーズ処理、追跡フェーズ処理の順に行う等としてもよい。また、所定距離D1,D2、所定ライン数L1,L2,L3、所定個数Nは、上述した例に限定されるものではなく、必要に応じて設定すればよい。

0065

本発明は、一軸走査型の測域センサを用いて車両の屋根上から架線までの高さ及び偏位を測定する架線位置測定装置及び架線位置測定方法に適用することができる。

0066

1 車両
2架線
3 測域センサ
4演算装置
4a 架線位置算出部
4b追跡フェーズ処理部
4c発見フェーズ処理部
4d 逆追跡フェーズ処理部
4eメモリ
5記憶装置
A測定範囲
B検出範囲
a 未分類の入力値
a´評価対象データ
bクラスに分類された入力値
c欠損
c1,c2 クラス

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