[发明专利]接触力测量方法以及接触力测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及接触力测量方法以及接触力测量装置。

背景技术

电气铁道通过设置在顶棚上的作为集电装置的受电弓与架线接触而被供给电力。而且，在受电弓与架线之间发生称作接触力的力。如果该接触力的变动变大，则受电弓从架线上脱线，并在受电弓与架线之间发生被称为电弧的放电现象。在发生了该电弧的情况下，架线将磨损。另外，如果接触力过大，则成为架线磨损的原因。即，接触力的变动越小越好。

因此，为了寻求脱线等的抑制方法或者进行磨损诊断，想要测量接触力的需求不断升高。测量接触力的方法有如下方法。

在下述专利文献1中公开了如下方法:预先测量针对接触力变动的受电弓的频率响应函数，通过计算行驶中的受电弓的时间序列响应和频率响应函数的重叠积分来得到接触力。

在下述专利文献2中公开了如下方法:在受电弓上设置加速度计、应变计等传感器，通过测量受电弓的弹簧反作用力和惯性力而得到接触力。

在下述专利文献3中公开了如下方法:在受电弓的弹簧部分将LED等的光源两个两个地上下设置，通过对利用CCD照相机拍摄光源得到的图像进行处理而求出相对位移，通过求出弹簧的伸缩量来得到接触力。

在下述的专利文献4中公开了如下方法：在受电弓的顶棚上设置线性传感器照相机（以下，称为线性传感器），拍摄受电弓的弹簧部分，对所拍摄的图像进行处理并求出相对位移，通过求出弹簧的伸缩量而得到接触力。另外，在下述专利文献4中，没有公开图像处理的详细内容。

在下述专利文献5中公开有如下方法：对受电弓安装易于反射光的区域和难以反射光的区域为花纹的标记，通过设置于车辆的顶棚的线性传感器垂直地拍摄标记，通过图案匹配来检测标记位置，从而测量受电弓的位移。

在下述专利文献5中，在时空图像中，通过进行针对每单位时间沿高度方向扫描与花纹对应的标记图案并通过搜索一致或一定程度以上近似的部位来进行对照的图案匹配，从而即使在白天也能够与背景明确地区分。另外，隧道坑道口等背景的亮度急剧变化的情况下，也能连续地取得数据。另外，根据下述专利文献5所公开的方法能够求得相对位移、弹簧的伸缩量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－194059号公报

专利文献2：日本特开2004－301591号公报

专利文献3：日本特开2001－235310号公报

专利文献4：日本特开2008－185457号公报

专利文献5：日本特开2008－104312号公报

发明内容

【发明要解决的问题】

但是，例如，在上述专利文献2所公开的在受电弓上设置传感器类的方法中，为了传感器的安装，需要电缆的布线、开孔等特殊的精细加工。另外，在上述专利文献3公开的设置LED照明的方法中，也需要LED的安装及其电源等，需要对受电弓实施特殊的精细加工。

关于这一点，因为上述专利文献4公开的方法是使用了图像处理的非接触的接触力测量方法，所以不需要对受电弓进行特殊的精细加工，可以说是比较通用的测量方法，不过在该方法中，为了求得弹簧的伸缩量分别需要弹簧的上下部分的位移，所以需要通过线性传感器拍摄安装于弹簧的上下的标记。

而且，在能够从外部视觉辨认弹簧的上下部分、且能够通过线性传感器拍摄弹簧的上下部分的以往的受电弓的情况下，上述专利文献3，4所公开的方法没有问题，能够适用。但是，在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的结构的受电弓中，不能从外部视觉辨认弹簧的上下部分，不能通过线性传感器拍摄弹簧的上下部分。因此，在上述专利文献3、4所公开的方法中，存在在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中，不能进行接触力的测量的问题。

根据以上情况，本发明的目的在于提供一种接触力测量方法以及接触力测量装置，即使在无法直接拍摄舟体部分以及弹簧部分的构造的受电弓中，也能够通过图像处理来测量受电弓的接触力。

【用于解决问题的手段】

用于解决上述问题的第1发明的接触力测量方法，在经由多个弹簧将舟体支撑在舟体支撑物上的构造的受电弓的接触力测量方法中，其特征在于，

拍摄所述受电弓的图像，

合成所述多个弹簧而视为在所述受电弓的宽度方向的中央假想地存在合成弹簧，根据所述图像计算所述受电弓的宽度方向的中央的相当于所述舟体的位置与所述舟体支撑物部分的相对位移，通过求出该相对位移和假想的所述合成弹簧的自然长度之差来计算假想的所述合成弹簧的伸缩量，对该伸缩量乘以假想的所述合成弹簧的弹簧常数而求出弹簧反作用力，