特許 7364520 センサ保護カバー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】センサ保護カバー

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20231011BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020061395

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021162353

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000203977

【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】三浦 慶明

【審査官】飯村 悠斗

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－１３０７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１８３１４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１６４０６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｂ６０Ｌ ５／００－ ５／４２

Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５

Ｇ１２Ｂ ９／０２

Ｇ０１Ｄ １１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

架線から受電するパンタグラフを有する車両に設置され前記パンタグラフと接触している架線に向けてビームを送信するセンサであって、発光部および受光部と、前記発光部からのレーザー光および前記レーザー光の反射波が通過する受発光窓部と、前記受発光窓部と協働して前記発光部および前記受光部を収容する筐体と、を有するセンサ、を保護する保護カバーであって、
前記センサの前記受発光窓部および前記筐体を収容するカバー本体と、
前記受発光窓部から前記架線を見たときにおける前記受発光窓部と前記架線との間の位置において前記カバー本体に形成された窓部であって前記センサからの前記レーザー光が通過するとともに前記反射波が通過する窓部と、
を備えている、センサ保護カバー。

【請求項2】

前記窓部は、前記車両に設置された前記センサからみて円弧形状に形成されており、前記円弧形状は、前記車両の幅方向における中央における高さ位置が前記車両の幅方向両端部側における高さ位置よりも高い、請求項１に記載のセンサ保護カバー。

【請求項3】

前記カバー本体は、前記センサの下部を取り囲む下筒部と、前記センサの上部を取り囲む上筒部と、を含み、前記上筒部が前記下筒部に対して着脱可能に構成されている、請求項１または請求項２に記載のセンサ保護カバー。

【請求項4】

前記カバー本体が取り付けられるベースと、
前記ベースに設置され前記センサを支持するステーと、
をさらに備えている、請求項１～請求項３の何れか１項に記載のセンサ保護カバー。

【請求項5】

前記窓部は、前記カバー本体に形成された貫通孔であり、前記窓部には前記窓部を覆う部材が取り付けられておらず、前記窓部を通して前記カバー本体の内部と外部とが通気する、請求項１～請求項４の何れか１項に記載のセンサ保護カバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ保護カバーに関する。

【背景技術】

【0002】

レール上を走行する車両に設置され架線を計測する装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１７８９７８号公報

【文献】特開２０１５－１４８５２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のトロリ線の高さ測定装置は、複数のレーザー距離計を有しており、トロリ線に向けてレーザーを照射し反射光を受けて測定位置のトロリ線の高さを測定する。レーザー距離計は、風雨に曝される環境下で使用されるため、レーザー距離計を風雨から保護するための構成が必要である。しかしながら、単にレーザー距離計をカバーに収容すると、レーザー距離計からのセンシング用レーザー光をトロリ線に向けて照射できない。特許文献１，２には架線を測定するセンサを保護するための構成について、特段の考慮はされていない。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みることにより、架線から受電するパンタグラフを有する車両に設置されパンタグラフと接触している架線に向けてビームを送信するセンサに関して、風雨等の外部環境から保護しつつ、センサの検出精度を確保するための構成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】

【0006】

本発明は、下記のセンサ保護カバーを要旨とする。

【0007】

（１）架線から受電するパンタグラフを有する車両に設置され前記パンタグラフと接触している架線に向けてビームを送信するセンサ、を保護する保護カバーであって、
前記センサを収容するカバー本体と、
前記カバー本体に形成された窓部であって前記センサからの前記ビームが通過するとともに前記ビームを送信することで生じる反射波が通過する窓部と、
を有している、センサ保護カバー。

【0008】

（２）前記窓部は、前記車両に設置された前記センサからみて円弧状に形成されている、前記１に記載のセンサ保護カバー。

【0009】

（３）前記カバー本体は、前記センサの下部を取り囲む下筒部と、前記センサの上部を取り囲む上筒部と、を含み、前記上筒部が前記下筒部に対して着脱可能に構成されている、前記１または前記２に記載のセンサ保護カバー。

【0010】

（４）前記カバー本体が取り付けられるベースと、
前記ベースに設置され前記センサを支持するステーと、
をさらに備えている、前記１～前記３の何れか１項に記載のセンサ保護カバー。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、架線から受電するパンタグラフを有する車両に設置されパンタグラフと接触している架線に向けてビームを送信するセンサに関して、風雨等の外部環境から保護しつつ、センサの検出精度を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る架線とパンタグラフの相対位置監視装置と、この監視装置による監視対象となる車両の主要部を示す模式的な側面図である。

【図2】図２は、車両と架線との接触状態を説明するための斜視図である。

【図3】図３は、車両のパンタグラフと架線との接触状態の一例を示す主要部の模式的な斜視図であり、架線の下側から見た状態を示している。

【図4】図４は、架線を検出する構成について説明するための主要部の平面図である。

【図5】図５は、監視装置の電気的な構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、エリア設定部で設定されるエリアについて説明するための概念図である。

【図7】図７は、架線位置検出部が架線を検出する手順を説明するための概念的な説明図である。

【図8】図８は、表示装置の表示画面の一例を示す図である。

【図9】図９は、監視装置における処理動作の流れの一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、変形例にかかるエリアセンサおよび保護カバーの周辺の配置を示す斜視図である。

【図11】図１１は、保護カバーを示す図面であり、図１１（Ａ）は、平面図であり、図１１（Ｂ）は正面図であり、図１１（Ｃ）は側面図である。

【図12】図１２は、エリアセンサおよびステーを示す図面であり、図１２（Ａ）は斜視図であり、図１２（Ｂ）は側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

【0014】

図１は、本発明の一実施形態に係る架線とパンタグラフの相対位置監視装置１と、この監視装置１による監視対象となる車両１００の主要部を示す模式的な側面図である。図２は、車両１００と架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３との接触状態を説明するための斜視図である。図３は、車両１００のパンタグラフ１０１，１０２，１０３と架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３との接触状態の一例を示す主要部の模式的な斜視図であり、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の下側から見た状態を示している。図４は、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を検出する構成について説明するための主要部の平面図である。

【0015】

図１～図４を参照して、架線とパンタグラフの相対位置監視装置１（以下、単に監視装置１ともいう）。は、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とパンタグラフ１０１，１０２，１０３との相対位置を監視するために用いられる。架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、複数本（本実施形態では、３本）設けられており、図示しない支柱に支持されて略水平に配置されている。架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、略同じ高さに配置されており、互いに略平行に延びている。架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、細長い導線であり、撓み、水平方向の傾き、および、垂直方向の傾きが生じやすい傾向にある。架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、例えば、車両１００の原動機としてのモータ（図示せず）を駆動する電力を車両１００に供給するために架けられている。架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の下方を車両１００が走行する。

【0016】

車両１００は、例えば鉄道車両であり、工場等に敷設された線路上を走行する。本実施形態では、車両１００の屋根１０４に架台１０５が設置されている。架台１０５に、複数（本実施形態では、３つ）のパンタグラフ１０１，１０２，１０３が設置されている。パンタグラフ１０１，１０２，１０３は、本実施形態では、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の延びる方向に対して傾斜するように配置されている。パンタグラフ１０２は、中央の架線Ｌ２の下方に配置されている。パンタグラフ１０１，１０３は、左右両側の架線Ｌ１，３の下方に配置されている。

【0017】

パンタグラフ１０１には、ステー１０１ａに支持されたローラ１０１ｂが設けられている。パンタグラフ１０１のうちローラ１０１ｂが架線Ｌ１に接触して架線Ｌ１から電力を受ける。同様に、パンタグラフ１０２，１０３には、それぞれ、対応するステー１０２ａ，１０３ａに支持されたローラ１０２ｂ，１０３ｂが設けられている。パンタグラフ１０２，１０３のうちローラ１０２ｂ、１０３ｂが対応する架線Ｌ２，Ｌ３に接触して架線Ｌ２，Ｌ３から電力を受ける。

【0018】

監視装置１は、架線Ｌ１とパンタグラフ１０１のローラ１０１ｂとの相対位置、架線Ｌ２とパンタグラフ１０２のローラ１０２ｂとの相対位置、および、架線Ｌ３とパンタグラフ１０３のローラ１０３ｂとの相対位置を監視する。本実施形態では、監視装置１は、車両１００に設置されている。

【0019】

監視装置１は、エリアセンサ２と、エリアセンサ２に接続された処理装置３と、処理装置３に接続された入力装置（入力部）４および表示装置（表示部）５と、を有している。

【0020】

なお、本実施形態では、処理装置３、入力装置４および表示装置５が車両１００に設置される形態を例に説明するけれども、この通りでなくてもよい。例えば、処理装置３、入力装置４および表示装置５の少なくとも一つが車両１００の外側に設けられた制御室（図示せず）等に設置され、エリアセンサ２と有線通信または無線通信可能に構成されてもよい。

【0021】

エリアセンサ２は、上述したように、並行して配列された複数の架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に個別に接触する複数のパンタグラフ１０１，１０２，１０３を有する車両１００に設置されている。エリアセンサ２は、複数のパンタグラフ１０１，１０２，１０３と接触している複数の架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３へ指向性を有するビームを送信するとともにこのビームを送信することで生じる反射波を受信する。エリアセンサ２は、本実施形態では、当該エリアセンサ２から検出対象としての架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３までの距離を測定するセンサである。本実施形態では、エリアセンサ２は、測域センサであり、LiDAR(Light Detection and Ranging)センサとも称される。

【0022】

本実施形態のエリアセンサ２は、発光部および受光部を含み、発光部でレーザー光をビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３として送信し、このビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を送信することで生じる反射光を受光部で受信する。ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３およびこの反射波は、エリアセンサ２の受発光窓部２ｅを通過する。本実施形態では、エリアセンサ２は、１つ設けられており、１つのエリアセンサ２から複数の架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に向けてビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３が送信される。エリアセンサ２は、各架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３および対応する架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に接触するローラ１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂの少なくとも一方に向けてレーザー光のビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を照射してスキャニングする。エリアセンサ２は、所定のステップ角度（例えば、０．１°程度）を有しており、このステップ角度毎にレーザー光を発射する角度を異ならせながらビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を発射する。これにより、エリアセンサ２は、エリアセンサ２に対する方位と信号反射箇所までの距離とを検出できる。エリアセンサ２は、スキャニング動作を繰り返すことで、複数の方位のそれぞれにおける信号反射箇所までの距離を検出する。本実施形態では、エリアセンサ２は、複数のパンタグラフ１０１，１０２，１０３のうち車両１００車幅方向Ｘにおける中央寄りのパンタグラフ１０２と車両１００の車長方向Ｚに並んで配置されている。エリアセンサ２の測定結果は、処理装置３へ出力される。

【0023】

なお、エリアセンサ２は、マイクロ波またはミリ波等の電波を発射するレーダーセンサ等であってもよい。

【0024】

処理装置３は、本実施形態では、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータである。なお、処理装置３は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を含む構成であってもよいし、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いて形成されていてもよいし、シーケンス回路等を用いて形成されていてもよい。処理装置３は、ＲＯＭまたはハードディスク（ＨＤＤ）等の記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで、プログラム的に各種機能を発揮する。

【0025】

図５は、監視装置１の電気的な構成を示すブロック図である。図１～図５を参照して、処理装置３は、エリアセンサ２と、キーボードおよびマウスを含む入力装置４と、液晶ディスプレイ等の表示装置５と、に電気的に接続されている。また、処理装置３は、前述したように、ＣＰＵがプログラムを実行することで、制御部３１、エリア設定部３２、および、架線位置検出部３３としての機能を発揮する。

【0026】

制御部３１は、処理装置３における制御を司る。エリア設定部３２は、エリアセンサ２からの信号のうち、所定のエリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３からの信号を選択するために設けられている。エリア設定部３２は、各架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と対応するパンタグラフ１０１，１０２，１０３との接触位置を含むエリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３を、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３それぞれについて設定する。

【0027】

図６は、エリア設定部３２で設定されるエリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３について説明するための概念図である。図１～図６を参照して、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３は、エリアセンサ２から見たエリアである。

【0028】

エリアＡＲ１は、中心点ＡＲ１ａを中心とする、２次元の矩形状エリアである。中心点ＡＲ１ａは、例えば、架線Ｌ１が車両１００の車長方向Ｚと平行で且つローラ１０１ｂの幅方向中央に接触しているときにおける架線Ｌ１の中心点である。エリア設定部３２は、中心点ＡＲ１ａを中心とし、且つ、矩形のエリアＡＲ１の４つのコーナー点を設定する。

【0029】

エリアＡＲ２は、中心点ＡＲ２ａを中心とする、２次元の矩形状エリアである。中心点ＡＲ２ａは、例えば、架線Ｌ２が車両１００の車長方向Ｚと平行で且つローラ１０２ｂの幅方向中央に接触しているときにおける架線Ｌ２の中心点である。エリア設定部３２は、中心点ＡＲ２ａを中心とし、且つ、矩形のエリアＡＲ２の４つのコーナー点を設定する。

【0030】

エリアＡＲ３は、中心点ＡＲ３ａを中心とする、２次元の矩形状エリアである。中心点ＡＲ３ａは、例えば、架線Ｌ３が車両１００の車長方向Ｚと平行で且つローラ１０３ｂの幅方向中央に接触しているときにおける架線Ｌ３の中心点である。エリア設定部３２は、中心点ＡＲ３ａを中心とし、且つ、矩形のエリアＡＲ３の４つのコーナー点を設定する。エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３は、作業員が入力装置４を操作することに応じて設定されてもよいし、所定のプログラムに沿って自動的に設定されてもよい。

【0031】

架線位置検出部３３は、エリアセンサ２で得られた受信データから各架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置を検出する。本実施形態では、架線位置検出部３３は、エリア設定部３２で設定されたエリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３内における架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置を検出する。すなわち、架線位置検出部３３は、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３毎にエリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３内における架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置を検出する。具体的には、まず、架線位置検出部３３は、エリアセンサ２で得られた、スキャン角度（平面視におけるエリアセンサ２回りの角度およびエリアセンサ２から信号反射点までの仰角）と信号反射点までの距離と、を特定する検出データを読み込む。検出データは、複数の検出点Ｐの座標データを含んでいる。そして、このデータを基に所定の処理を行うことで、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の輪郭形状および中心点Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａの座標を推測する。

【0032】

図７は、架線位置検出部３３が架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を検出する手順を説明するための概念的な説明図である。図１～図７を参照して、架線位置検出部３３は、上述したように、検出データを読み込む。このときの検出データは、エリアセンサ２が１回の検出動作（平面視におけるエリアセンサ２回りの１周分のスキャン動作）で得られたデータである。次に、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１を検出するために、エリアＡＲ１における検出データの検出点Ｐの座標データを検出する。すなわち、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１について、エリアセンサ２からの受信データに含まれる複数の座標データを用いて、架線Ｌ１の位置を検出する。

【0033】

図４に示すように、架線Ｌ２の下方に配置されるエリアセンサ２からの複数のビームによって、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、楕円形状の切断面が現れるような検出が行われる。さらに、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうち、エリアセンサ２から見て背面側部分には、ビームが届かない。よって、検出データで特定される複数の検出点のうち、エリアＡＲ１内での検出点Ｐは、図７に示すように、エリアセンサ２と向かい合っている箇所に集中している。架線位置検出部３３は、予め架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の形状が楕円形である前提で検出を行うので、複数の検出点Ｐが楕円形状の一部を検出した結果であるとの前提で処理を行う。

【0034】

本実施形態では、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１について、受信データに含まれる複数の座標データで特定される複数の検出点Ｐと所定の近似式とを用いて架線Ｌ１の輪郭形状を検出する。本実施形態では、近似式として、最小二乗法の式を用いて、複数の検出点Ｐから架線Ｌ１の楕円の輪郭形状を算出する。複数の検出点Ｐから最小自乗法を用いて楕円の楕円形状を検出する方法は公知であるので、詳細な説明は省略する。

【0035】

なお、上記の近似式として、最小二乗法の式以外の式が用いられてもよい。例えば、長径と短径の比率が一定であって長径が異なる複数の楕円を検出点Ｐに重ね合わせ、最も多くの検出点Ｐと重なる楕円を架線Ｌ１の輪郭形状と推定する近似式が用いられてもよい。

【0036】

架線位置検出部３３は、架線Ｌ１の楕円形状を算出するとともに、この楕円の中心点Ｌ１ａの座標を算出する。架線位置検出部３３は、この中心点Ｌ１ａを架線Ｌ１の位置として規定する。

【0037】

架線位置検出部３３は、上述した架線Ｌ１の楕円形状の算出および楕円の中心点Ｌ１ａａの算出と同様の手順を、エリアＡＲ２，ＡＲ３に対しても行う。これにより、架線位置検出部３３は、架線Ｌ２，Ｌ３の楕円形状の算出および楕円の中心点Ｌ２ａ，Ｌ３ａの算出を行う。

【0038】

架線位置検出部３３は、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの中心点Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａを検出した後、各エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３毎に、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３内における架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置が所定の許容エリア内であるか否かを検出する。

【0039】

架線位置検出部３３は、例えば、架線Ｌ１に関して、エリア中心点ＡＲ１ａからの車幅方向Ｘにおける中心点Ｌ１ａの距離としてのずれ量Δを判定する。この架線Ｌ１に関するずれ量Δがゼロまたはゼロ以上所定の第１しきい値未満であれば、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１が許容エリア内であると判定する。また、この架線Ｌ１に関するずれ量Δが所定の第１しきい値以上で且つ所定の第２しきい値未満であれば、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１は許容エリア内に存在しているけれども許容エリアから外れるおそれがあると判定する。また、この架線Ｌ１に関するずれ量Δが所定の第２のしきい値以上であれば、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１は許容エリアから外れていると判定する。架線位置検出部３３は、エリアＡＲ１内における架線Ｌ１の位置が許容エリア外である場合に、異常を示すエラー信号を生成する。

【0040】

架線位置検出部３３は、架線Ｌ１と同じ判定基準で、架線Ｌ２，Ｌ３についても判定を行う。

【0041】

架線位置検出部３３は、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３についての上述した判定結果を特定するデータを、表示装置５へ出力する。

【0042】

表示装置５は、架線位置検出部３３の検出結果等を表示する。表示装置５は、例えば、液晶モニターである。表示装置５は、処理装置３から出力されたデータに基づいて表示を行う。図８は、表示装置５の表示画面の一例を示す図である。図１～図８を参照して、表示画面には、表示ランプ５１と、座標表示部５２と、説明文表示部５３と、を有している。

【0043】

表示ランプ５１は、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの状態をランプで示す。表示ランプ５１は、架線Ｌ１の状態を示すランプとしての左架線ランプ５１１と、架線Ｌ２の状態を示すランプとしての中架線ランプ５１２と、架線Ｌ３の状態を示すランプとしての右架線ランプ５１３と、を有している。これらのランプ５１１，５１２，５１３は、架線位置検出部３３の検出結果に応じた表示を行う。

【0044】

表示ランプ５１は、例えば、エリア中心点からの車幅方向Ｘへの架線中心点のずれ量Δがゼロまたは第１しきい値未満の場合に緑色を表示し、ずれ量Δが第１しきい値以上第２しきい値未満の場合に黄色を表示し、ずれ量Δが第２しきい値以上の場合に赤色を表示する。前述したように、ずれ量Δが第２しきい値以上の場合には、架線位置検出部３３は、異常を示すエラー信号を生成する。表示ランプ５１は、このエラー信号を受信したときにエラー表示として、上述した例えば赤色の表示を行う。すなわち、表示装置５は、架線位置検出部３３から架線とパンタグラフの相対位置に関する異常を示すエラー信号を受信したときにエラー表示を行う。

【0045】

図８では、左架線Ｌ１のずれ量Δが第２しきい値以上であり左架線ランプ５１１が赤色表示されている状態を、クロスハッチングで示している。また、右架線Ｌ３のずれ量Δが第１しきい値以上且つ第２しきい値未満であり右架線ランプ５１３が黄色表示されている状態を、ハッチングで示している。また、中架線Ｌ２のずれ量Δがゼロまたは第１しきい値未満であり中架線ランプ５１２が緑色表示されている状態を、ハッチング無しで示している。

【0046】

座標表示部５２は、エリア中心点（ＡＲ１ａ，ＡＲ２ａ，ＡＲ３ａ）からの対応する架線中心点（Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａ）の車幅方向Ｘおよび垂直方向（Ｙ方向）のずれ量を示している。図８では、車幅方向において、左架線Ｌ１のずれ量Δが第２しきい値以上の大きい値であり、右架線Ｌ３のずれ量Δが第１しきい値以上第２しきい値未満の値であり、中架線Ｌ２のずれ量Δが第１しきい値未満である例が示されている。表示ランプ５１は、このずれ量Δに応じた表示をしていることとなる。

【0047】

説明文表示部５３は、車幅方向Ｘにおける架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のずれ量Δに応じた表示を行う。図８では、一例として、左架線Ｌ１が許容エリアから外れたことと、中架線Ｌ２が許容エリア内にあることと、右架線Ｌ３が許容エリアから外れるおそれがあることと、が示されている。

【0048】

図９は、監視装置１における処理動作の流れの一例を示すフローチャートである。図９を参照して説明するときは、図９以外の図も適宜参照しながら説明する。

【0049】

図９を参照して、監視装置１における監視動作では、まず、エリアセンサ２による、エリアセンサ２回りの検出範囲におけるスキャン動作が行われる（ステップＳ１）。これにより、エリアセンサ２は、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３を含む領域にビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を照射し、このビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３の反射波を受信する。

【0050】

次に、検出結果を示す座標データをエリアセンサ２から処理装置３が受信する（ステップＳ２）。エリアセンサ２から座標データを受信した処理装置３の架線位置検出部３３は、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３について、対応する架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の楕円形状を算出する（ステップＳ３）。次に、架線位置検出部３３は、算出した楕円形状から、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の中心点ＡＲ１ａ，ＡＲ２，ＡＲ３の座標を算出する（ステップＳ４）。次に、架線位置検出部３３は、車幅方向における、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３の中心点ＡＲ１ａ，ＡＲ２ａ，ＡＲ３ａの座標と架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の対応する中心点ＡＲ１ａ，ＡＲ２，ＡＲ３の座標とのずれ量Δを判定する（ステップＳ５）。そして、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３について、ずれ量Δに応じた表示を行うように表示装置５へデータを出力し、表示装置５に表示を行わせる（ステップＳ６）。監視装置１は、この処理を繰り返し行う。

【0051】

以上説明したように、本実施形態によると、監視装置１は、複数のパンタグラフ１０１，１０２，１０３がそれぞれ異なる架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と接触する車両１００において、各パンタグラフ１０１，１０２，１０３と対応する架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３との相対位置を検出できる。幅の狭いパンタグラフ１０１，１０２，１０３を有する車両１００においては、特に、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３からのパンタグラフ１０１，１０２，１０３の外れが生じやすい。よって、このような監視装置１を用いることにより、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３からパンタグラフ１０１，１０２，１０３が外れるおそれを早期に発見できる。その結果、車両１００の操業停止による不利益をゼロまたは最小限にできる。

【0052】

また、本実施形態によると、１つのエリアセンサ２から複数の架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に向けてビームが送信される。この構成によると、エリアセンサ２を複数用いる必要がなく、コスト安価に監視装置１を製造できる。

【0053】

また、本実施形態によると、エリアセンサ２は、車両１００の車幅方向Ｘにおける中央寄りのパンタグラフ１０２と車両１００の車長方向Ｚに並んで配置されている。この構成によると、エリアセンサ２による架線Ｌ１，Ｌ３の検出精度をより高くできる。

【0054】

また、本実施形態によると、架線位置検出部３３は、エリアセンサ２で得られた複数の座標データを用いて架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置を検出する。この構成によると、架線位置検出部３３は、複数の座標データを利用してより高精度に架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の形状を認識できる。

【0055】

また、本実施形態によると、架線位置検出部３３は、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうちの中心位置（中心点Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａ）を検出する。この構成によると、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置判定に必要な演算負荷を小さくできる。

【0056】

また、本実施形態によると、架線位置検出部３３は、エリアセンサ２で得られた複数の座標データで特定される複数の点と所定の近似式とを用いて架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の輪郭形状を検出する。この構成によると、架線位置検出部３３が架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の形状を推定するのに必要な演算負荷を小さくできる。

【0057】

また、本実施形態によると、架線位置検出部３３は、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３毎にエリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３内における架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置を検出する。この構成によると、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３毎に区切って架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置判定を行うことで、１つのエリアセンサ２で複数の架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を精度よく検出できる。

【0058】

また、本実施形態によると、架線位置検出部３３は、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３毎に、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３内における架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置が所定の許容エリア内であるか否かを検出する。この構成によると、複数のエリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３について互いに切り離して検出動作を行うので、演算負荷をより低くできるとともに、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置の誤検出を抑制できる。

【0059】

また、本実施形態によると、架線位置検出部３３は、エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３内における架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置が許容エリア外である場合に、異常を示すエラー信号を生成する。そして、エラー信号を与えられた表示装置５が、エラー表示を行う。この構成によると、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置ずれが大きい場合に警告を行うことができ、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３からパンタグラフ１０１，１０２，１０３が外れることをより確実に抑制できる。

【0060】

以上、本発明の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。なお、以下では、上述の実施形態と異なる点を主に説明し、同様の構成には図に同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0061】

＜変形例＞
図１０は、変形例にかかるエリアセンサ２および保護カバー１０の周辺の配置を示す斜視図である。図１１は、保護カバー１０を示す図面であり、図１１（Ａ）は、平面図であり、図１１（Ｂ）は正面図であり、図１１（Ｃ）は側面図である。図１２は、エリアセンサ２およびステー１４を示す図面であり、図１２（Ａ）は斜視図であり、図１２（Ｂ）は側面図である。

【0062】

図１０～図１２（Ｂ）を参照して、変形例では、エリアセンサ２を保護する保護カバー１０を有している点が、実施形態と主に異なっている。架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から受電するパンタグラフ１０１，１０２，１０３を有する車両１００に設置されパンタグラフ１０１，１０２，１０３と接触している架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に向けてビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を送信するセンサとしてのエリアセンサ２が、保護カバー１０によって風雨から保護されている。

【0063】

変形例では、エリアセンサ２は、車両１００の屋根に設置された梁１０６，１０６上に設置された保護カバー１０に収容されている。保護カバー１０は、車幅方向Ｘにおける車両１００の中央において梁１０６，１０６に固定されており、架線Ｌ２の下方に位置している。本実施形態では、保護カバー１０は、円筒状に形成されている。なお、保護カバー１０は、エリアセンサ２を収容可能な形状であればよく、例えば、多角形の筒状であってもよい。

【0064】

保護カバー１０は、ベース１１と、窓部２２が形成されたカバー本体１２と、カバー本体１２の上部を覆う蓋１３と、カバー本体１２内に設置されたステー１４と、を有している。

【0065】

ベース１１は、カバー本体１２の下端形状に沿う形状に形成されており、本実施形態では、円板状に形成されている。ベース１１は、車両１００の車長方向Ｚに離隔して配置された梁１０６，１０６に載せられており、図示しないねじ部材等の固定部材を用いて梁１０６，１０６に固定されている。ベース１１には、エリアセンサ２に接続されたケーブル１５が通過する貫通孔１１ａが形成されている。ベース１１に、カバー本体１２が取り付けられている。

【0066】

カバー本体１２は、エリアセンサ２を収容する収容空間を形成している。カバー本体１２は、ベース１１上に設置されており、ベース１１とは一体成形されていてもよいし、接着剤またはねじ等によってベース１１に固定されていてもよい。

【0067】

カバー本体１２は、エリアセンサ２を収容している。カバー本体１２は、エリアセンサ２の周囲を取り囲むようにして配置されている。

【0068】

カバー本体１２は、エリアセンサ２の下部２ａを取り囲む下筒部１６と、エリアセンサ２の上部２ｂを取り囲む上筒部１７と、を有している。

【0069】

下筒部１６は、本実施形態では円筒状に形成されている。下筒部１６の下部は、ベース１１に固定されている。上筒部１７は、本実施形態では、円筒状に形成されている。上筒部１７の下部は、下筒部１６の例えば外周部に嵌合されており、上筒部１７が下筒部１６に対して着脱可能である。本実施形態では、上筒部１７の下部と下筒部１６の上部とは、ねじ部材１８等の固定部材を用いて着脱可能に構成されている。ねじ部材１８は、本実施形態では、カバー本体１２の円周方向に等間隔に複数（３つ）設けられている。ねじ部材１８は、例えば下筒部１６内に配置され下筒部１６に固定されたナット（図示せず）にねじ結合している。ねじ部材１８は、このナットにねじ結合した状態において、カバー本体１２の外側に突出している。ねじ部材１８を作業員が指で回して、ねじ部材１８をナット、下筒部１６および上筒部１７から取り外すことで、上筒部１７を下筒部１６から取り外すことができる。

【0070】

上筒部１７の上端には、蓋１３が取り付けられている。蓋１３は、カバー本体１２内の空間を上方から覆うために設けられており、例えば、円板状に形成されている。蓋１３は、本実施形態のように上筒部１７と一体成形されていてもよいし、上筒部１７に対して着脱可能に構成されていてもよい。

【0071】

上記の構成を有するカバー本体１２内において、エリアセンサ２はステー１４によって支持されている。ステー１４は、本実施形態では、板金部材であり、ベース１１に設置される。

【0072】

ステー１４は、下板１９と、この下板１９の一縁部から斜め上方に延びる傾斜部２０と、傾斜部２０を補強するリブ２１と、を有している。

【0073】

下板１９は、ベース１１上に載せられた矩形状の部分であり、ねじ等の固定部材を用いてベース１１に固定されている。下板１９は、傾斜部２０と一体成形されている。傾斜部２０は、車両１００の車長方向Ｚの例えば前方に向かうに従い上側に延びる傾斜形状に形成されている。この傾斜部２０のうち、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と向かい合う上面に、エリアセンサ２が取り付けられている。エリアセンサ２は、傾斜部２０に、例えばねじ等の固定部材を用いて固定されている。この構成により、エリアセンサ２の下端部２ｃを含む下部２ａが下筒部１６に取り囲まれ、上端部２ｄを含む上部２ｂが上筒部１７に取り囲まれる。また、エリアセンサ２の受発光窓２ｅが、車両１００の後斜め上方を向いており、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と向かい合っている。受発光窓２ｅは、円筒の一部を含む形状に形成されている。エリアセンサ２の下面からケーブル１５が延びて貫通孔１１ａを通っている。

【0074】

リブ２１は、傾斜部２０と下板１９とを繋ぐ、車幅方向Ｘと直交して延びる板部材であり、これら傾斜部２０および下板１９に例えば溶接によって固定されている。

【0075】

エリアセンサ２の受発光窓２ｅは、カバー本体１２に形成された窓部２２と向かい合っている。窓部２２は、エリアセンサ２からのセンシング用ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３が通過するとともにエリアセンサ２がビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を送信することで生じる反射波が通過する部分である。窓部２２は、エリアセンサ２の受発光窓２ｅから架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３へ照射されるビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を保護カバー１０が遮らないように、且つ、エリアセンサ２が保護カバー１０の外部に露呈する面積が最小限となるように構成されていることが好ましい。本実施形態では、窓部２２は、車両１００に設置されたエリアセンサ２から見て円弧状に形成された貫通孔である。窓部２２は、架線Ｌ２の下方に位置する箇所の高さが、架線Ｌ１，Ｌ３の下方に位置する箇所の高さよりも高い円弧状に形成されている。また、窓部２２の厚み（上下方向のスリット幅）は、ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３およびこれらのビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３の反射波が通過可能な値に設定されており、例えば数ｍｍに設定されている。

【0076】

以上説明したように、保護カバー１０によると、カバー本体１２にエリアセンサ２が収容されているので、エリアセンサ２が直接風雨に曝されることを抑制できる。よって、エリアセンサ２を風等の外部環境から保護することができる。また、ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３およびその反射波が通過することのできる窓部２２が形成されているので、エリアセンサ２による架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の計測が妨げられずに済む。以上の次第で、架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から受電するパンタグラフ１０１，１０２，１０３を有する車両１００に設置されパンタグラフ１０１，１０２，１０３と接触している架線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に向けてビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を送信するエリアセンサ２に関して、風雨等の外部環境から保護しつつ、エリアセンサ２の検出精度を確保できる。

【0077】

また、保護カバー１０によると、窓部２２は、エリアセンサ２からみて円弧状に形成されている。この構成によると、ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３およびその反射波の通過を許容しつつ保護カバー１０がエリアセンサ２を覆うことのできる領域をより多くできる。

【0078】

また、保護カバー１０によると、カバー本体１２の上筒部１７は、下筒部１６に対して着脱可能に構成されている。この構成によると、上筒部１７を取り外すことで、エリアセンサ２の運用に伴いエリアセンサ２に付着した埃を容易に掃除できる等、メンテナンス性を向上できる。

【0079】

また、保護カバー１０によると、ベース１１によって、カバー本体１２およびエリアセンサ用ステー１４の双方を堅固に支持することができる。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明は、センサ保護カバーとして、広く適用することができる。

【符号の説明】

【0081】

２ エリアセンサ（センサ）
１０ 保護カバー
１１ ベース
１２ カバー本体
１４ ステー
１６ 下筒部
１７ 上筒部
２２ 窓部
１００ 車両
１０１，１０２，１０３ パンタグラフ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ ビーム
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 架線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】