[发明专利]接触力测量装置和接触力测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接触力测量装置和一种接触力测量方法。

背景技术

在电气铁路中，通过使架空线和受电弓彼此相接触而供给电力，该受电弓是设置在车顶上的集电器。此时，在受电弓与架空线之间产生叫做接触力的力。当这个接触力的变化大时，受电弓无法与架空线相接触，并且发生叫做电弧的放电现象。当发生电弧时，架空线磨损。换句话说，优选的是，接触力的变化很小。此外，当接触力过大时，架空线也磨损。

相应地，为了测量接触力以便研究防止离线等的方法、进行磨损诊断，想要测量接触力的需求日益高涨。按常规，如下方法已经用于测量接触力。

(1)其中将诸如加速度计或应变仪之类的传感器设置在受电弓上、并且测量在受电弓的某一横截面中产生的力(横截面力)和惯性力以得到接触力的方法(见下面列出的非专利文献1)。

(2)其中将诸如LED之类的两个光源分别设置在受电弓的弹簧中的每一根的上部和下部部分上、通过图像处理得到相对位移、及得到弹簧的伸缩量以获得接触力的方法(见下面列出的专利文献1)。

(3)其中将线传感器摄像机(在下文中称为线传感器)设置在受电弓的顶部上、对受电弓的弹簧部分进行拍摄。处理所拍摄的图像以得到相对位移和弹簧的伸缩量、并因而得到接触力的方法(见下面列出的专利文献2)。该方法比方法(2)的时间分辨率和空间分辨率高，并由此更精确。

尽管在以上描述的(3)中没有详细描述图像处理的内容，但通过使用例如在下面列出的专利文献3中公开的方法，可得到弹簧的伸缩量和相对位移。在下面列出的专利文献3中，将具有高反射率的白色带条形标记附装到受电弓上。用在车顶上设置的线传感器拍摄标记，并且通过图案匹配探测标记的位置，以测量受电弓的位移。此外，提供两个或更多个白色带条，以使形状复杂。按这种方式，增加在图案匹配中使用的特征量，从而防止错误探测。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公报No.2001-235310

专利文献2：日本专利申请公报No.2008-185457

专利文献3：日本专利申请公报No.2008-104312

专利文献4：日本专利申请公报No.2008-109375

非专利文献

非专利文献1：池田充，《对测量在受电弓与架空线之间的接触力的方法的研究(报告1，通过对评价受电弓惯性力的方法的改进来扩展能够测量接触力的频率范围)》，日本机械学会论文集(C编)，第70卷，第694号，2004年6月，p.92-99

非专利文献2：Photonfocus AG，“Japanese User Manual MV-D1024 Series CMOS Area Scan Cameras”，[online]Photonfocus AG，[2009年1月20日检索]，因特网，<URL：http://www.photonfocus.com/upload/manuals/MAN001_j_vl_1_MV_D1024_CL.pdf>

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在将传感器等设置在受电弓上的方法中，如在(1)的方法中，需要将传感器附装到受电弓的所有弹簧部分上。在正常状态下不产生的升力被施加到其中传感器中的每一个被附装的位置上，并且影响受电弓的动态特性。

此外，在具有多个分割的接触带的受电弓的情况下，要被设置的传感器的数量大，并由此甚至更大地影响受电弓的动态特性。受电弓的动态特性的变化引起如下问题：降低借助被设置的传感器等得到接触力的可靠性。

相反，在使用图像处理的方法(2)中，由于通过处理所拍摄的图像而得到接触力，所以不需要将传感器等设置在受电弓上，并由此不影响动态特性。在方法(2)中，区域摄像机被用作用于拍摄图像的摄像机。然而，当使用区域摄像机时，因为图像的空间分辨率低，因此接触力的测量精度差。

为此，在方法(2)中，叫做超级各向异性放大率透镜的特殊透镜用于解决该精度问题，该超级各向异性放大率透镜使在竖直方向上的放大率是80倍。此外，由于使用区域摄像机，所以显然的是，即使具有多个分割的接触带的受电弓也可用单个摄像机测量。然而，区域摄像机的时间分辨率低。因而，有接触力的可测频率范围变低的问题。