JPH03276867A - 走行車両による限界測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄道車両の走行範囲、あらかじめ規定された周
囲限界範囲内に、建造物などの障害があるか否かを検測
する走行車両による限界測定方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

建造物など障害物の有無を検知する従来技術としては、
「国鉄試験車のいろいろ：鉄道ビクトリアル、第２０巻
、９号ｐｐ、２６〜２７（昭和４５年９月発行）」に記
載された建築限界測定用試験車オキ３１形とこれを新幹
線用とした新幹線輸送限界測定車ツヤ９ｏ形がある。こ
れらの車両では、測定用の失態が車体から突出ており、
これに障害物が触れれば、どの部分が限界をおかしたか
を検知できる構造になっている。

また、従来技術としては、特公昭６３−１２２４１号公
報に記載された線条体の形状及び欠陥検査装置があり、
そこではゴムホースなどの線条体を対象に、対象物をガ
イドローラに沿って送り、そこにスリット光を投光し、
横から１つの検出器がスリット光を検出、その実像面上
に置かれた良品線条体のスリット形状部を遮光する遮光
マスクを置き、このマスクを透過した光を集光し、光電
変換器で検出することにより、良品線条体のスリット形
状からはずれは線条体の凹凸を光電変換器出力電圧の強
度として検出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記前者の従来技術は、接触式のため測定車を高速走行
させらがら検出することは危険であり、できないという
課題があった。

また、後者の従来技術は、連続送りされる線条体の凹凸
欠陥を連続的に検出できる特徴があるが。

線条体の単純でなめらかな凹凸変化の検出を、また工場
内での限定された環境下での使用を、前提にした技術で
あるため、柱や株、建築物など多様で不連続な対象物で
生じる検出光量の大幅な変化や、一つの検出器ではスリ
ット光が対象物の陰に隠れ、検出器側からはスリット光
が死角になって検出できない場合などに対しては無力で
あるという課題を有していた。また、日光による障害物
や周囲背景からの反射光や、夜間の周囲の照明設備や対
向車両の照明光などの外乱光があれば、誤検出するとい
う課題もあった。

本発明の目的は、時速３５０ｋｍやそれ以上の高速走行
中においても障害物の有無を確実に検出すること、かつ
夜間の対向車両の照明光や日光などの外乱光に影響され
ることなく障害物の有無を確実に検出することを実現で
きるようにした走行車両による限界測定方法および装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は光切断法を用い、
車両周囲に面状に光を投光し、これを検出する検出器の
投光面の実像面上に走行限界より内側の光のみを透過さ
せ、走行限界より外を遮断する限界マスクを設け、そこ
からの透過光のみを光電変換器で検出するようにしたも
のである。

また、上記他の目的を達成するため、投光光を固有のコ
ードパターンに従ってオンオフし、光電変換器からの検
出信号からそのコードパターンの有無を抽出するように
したものである。また、同じ目的のため、検出光の波長
帯域を照明光との適合性を考慮し、限定するようにした
ものである。

また、このようにして障害物が検出された時、こ九に連
動してストロボカメラを動作させ、障害物を記録・表示
するようにしたものである。

〔作用〕

面状に光を投光し、これを検出する検出器の実像面上に
限界マスクを設け、これを透過した光のみを検出するこ
とにより、障害物が走行限界内にある時、そこからの投
光光の反射光が光電変換器に入り、障害物を検出する。

また、コードパターンに限って投光光をオンオフし、検
出光からそのコードパターンの有無を抽出することによ
り、障害物からの反射光は必ずコードパターンを有する
のに、外乱光はこれを有さないので、外乱光を障害物と
誤検出することがない。さらに波長を限定することによ
っても外乱光との弁別性能が上がる。

また、障害物を検知した時、ストロボカメラを連動させ
、障害物を記録・表示することにより。

その障害物が何であるかを確認でき、例えば走行限界内
にたまたま浮遊していた新聞紙や水蒸気などと、真の固
定障害物を容易に見分けることができる。

特に、近年の鉄道は高速化の傾向にある。そこで鉄道の
高速化に対応させるために、高速化に必要なカーブでの
傾斜角変更や、鉄道施設の変更に対し、規定列車ダイヤ
を乱すこと無く、ダイヤの間をぬって試験車両を走行さ
せる必要がある。しかし、本発明によれば、この高速化
に充分対応させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、走行限界測定車の平面図として描かれており、紙
面上下方向がこの測定車の走行方向である。第１図に示
す１は、本発明の測定装置が搭載されている測定車であ
り、測定装置は、複数の平面光投光器２、及び検出器３
、及び投光制御・検出信号処理回路系（第１図には図示
せず）、及び検出光路のいくつかを折曲げる反射ｊ！４
で構成される。

投光平面は、第１図の実施例では、車両中央部の走行方
向に垂直な平面Ａ−Ａ　（第１図で破線で表示）と、車
両端部の走行方向に垂直な平面Ｂ−Ｂ（第１図で破線で
表示）の２平面である。

ここで車両走行限界とは、第２図の測定車（車両）１の
正面図において、車両１の周囲に定められた範囲の外縁
線領域１００を意味し、外縁線領域１００を越えて第２
図の斜線で示した領域の中に建造物などの障害があって
はならない。このため、本実施例では第１図及び第３図
に示すように複数の投光器２ａ、２ｂ、２ｃを車両内ま
たはその外側に且つ中央部と端部との２個所に設置し、
第１図のＡ−Ａ面及びＢ−Ｂ面に第３図に斜線で示すよ
うな領域を投光し、外縁線領域１００の必要な全範囲を
カバーするようにしている。そして同じく外縁線領域１
００の必要な全範囲を検出するように複数の検出器３ａ
、３ｂ、３ｃが配置されている。

また、投光面をＡ−Ａ面、Ｂ−Ｂ面の２面有しているの
は、カーブにおいて車両中央部はカーブの内側に、車両
端部はカーブの外側に位置するため、これら両方におけ
る障害物有無を検出する必要があるからである。また反
射鏡４ａ、４ｂ、４Ｃは、車両端部における両側からの
検出を可能にし、かつ検出器３ａ、３ｂ、３ｃを測定車
内に設置するためのものであり、第１図には図示してい
ないが、検出光路をさまたげない構造物により測定車１
に固定されている。

以下、本実施例のより具体的な構成と動作を説明するが
、説明に当っては、投光器２ａ、２ｂ。

２ｃ及び検出器３ａ、３ｂ、３ｃの具体内容について説
明した後、それらの制御及び信号処理の具体内容につい
て説明する。

第４図は、第１図の複数の投光器２ａ　（２ｂ。

２ｃ）と複数の検出器３ａ　（３ｂ、３ｃ）の一対の一
実施例を示している。この実施例では、投光器２ａ　（
２ｂ、２ｃ）は、光源５と高速シャッタ６と円筒レンズ
７からなる。この構成により、第５図にその側面図を示
すように、光源５から発せられた平行ビームは、高速シ
ャッタ６によりオシオフされ、６が開の時円筒レンズ７
て屈折され、広い範囲の投光面を形成する。第４図では
この投光面を破線８で示している。なお、以上の説明で
投光面は面として説明しているが、実際にはある厚さを
持った平板状の光束である。

一方、検出器３ａ　（３ｂ、３ｃ）は、第４図において
８で面対称となる位置関係で２式あり、それらは結像レ
ンズ９、限界マスク１０、集光レンズ１１、光学フィル
タ１２及び光電変換器１３からなる。ここで限界マスク
１０は、投光面８のレンズ９による実像面上（第４図の
ように光軸に垂直な面よりやや傾いている）にあり、そ
の検出器の分担検出範囲が第６図（ａ）の斜線領域であ
る時、同図（ｂ）に示すように、同図（ａ）の斜線領域
が透明で、限界外縁線領域１００より外側が不透明なマ
スクである。なお第６図（ｂ）の外縁臼１４は結像レン
ズ９の検出視野であり、これより外に検出光は漏れない
。この遮光マスクのため。

それより後には、限界外縁線５より内側に入った障害物
からの投光光の反射光が進み、５より外側の物体からの
投光光の反射光は遮断される。また限界外縁線領域１０
０より内側で第６図（ａ）の斜線以外に対応する領域は
、第６図（ｂ）の実施例では遮光したが、この領域は必
ずしも遮光しなくても良い。

次に、第７図に投光制御・検出信号処理回路系の一実施
例を示す。この回路系は、コード信号発生器１５．投光
駆動回路１６．信号加算器１７゜検出信号処理回路１８
及び集計回路１９からなる。

この実施例では、コード信号発生器１５は、第１回Ａ−
Ａ面投光用に１つ、Ｂ−Ｂ面投光用に１つである。なお
、両投光面用に１つであっても良い。

投光駆動回路１６は、各投光器２ａ、２ｂ、２ｃに１つ
である。なお各投光面の複数の投光器２ａ。

２ｂ、２ｃに１つであっても良い。信号加算器１７は、
第４図の２つの検出器２ａ　（２ｂ、２ｃ）の光電変換
器１３を加算するもので、一対の検出器３ａ　（３ｂ、
３ｃ）に１つである。検出信号処理回路１８も一対の検
出器３ａ　（３ｂ、３ｃ）に１つとする。集計回路１９
は１つである。

また、第８図に検出信号処理回路１８の一実施例を示す
。検出信号処理回路１８はコード信号の微分回路２０．
検出信号の微分回路２１２位相照合回路２２．遅延回路
２３．ゲート２４．感度補正回路２５．ゲイン照合回路
２６及び一致度評価回路２７からなる。

ここで第９図に位相照合回路の一実施例を示す。

本回路は、微分回路２１の出力信号を入力としてあらか
じめ設定したしきい値ＶＴ工以上の値を入力信号が持つ
時それを出力する比較ゲート回路２８、極大検出回路２
９．微分回路２１の出力信号を入力としてあらかじめ設
定したしきい値Ｖ　Ｔ　２以下の値を入力信号が持つ時
それを出力する比較ゲート回路３０．極小検出回路３１
、これらの出力パルスを合成するパルス合成回路３２、
あらかじめ設定された遅延時間△ｔとその誤差ｔ′とで
パルス合成回路３２の出力パルスを評価するパルス評価
回路３３、コード信号発生回路１５から送られる１コ一
ド信号ごとのリセット信号でリセットされ、パルス評価
回路３３の出力パルスをカウントするカウンタ３４．感
度補正回路２５及びゲイン照合回路２６の信号処理に要
する時間だけ、カウンタ出力値を保持し、順次送出でき
るようにするシフトレジスタ３５、及びあらかじめ設定
した評価しきい値と３４出力値を比較してしきい値以上
の時ゲート２４に開を指令する比較回路３６とからなる
。

また、第１０図に感度補正回路２５の一実施例を示す。

本回路は、ゲート２４からの検出信号を入力とする頻度
分布計数回路３７（これはコード信号発生器１５からの
リセット信号により各コード信号毎にリセットされる）
、頻度分布計数回路３７から得られる頻度分布を記憶さ
せる頻度分布メモリ３８、頻度分布より投光オンオフに
おける２つのピークリ工、Ｖｚを求める極大点検出回路
３９、これら処理に要する１コ一ド信号時間分、検出信
号を遅延させる遅延回路４０．極大点検出回路３９の結
果とあらかじめ設定した基準値Ｖ工。。

ｖ２゜を基に遅延回路４ｏ中の検出信号の感度を補正す
る補正演算回路４１からなる。

また、第１１図にゲイン照合回路２６の一実施例を示す
。ゲイン照合回路２６はコード信号発生器１５からのコ
ード信号（０，１）を設定された基準値Ｖ工。＋Ｖｚｏ
に基いて（■２ｏ、■、。）に変換する変換回路４２、
この出力と、感度補正回路２５の補正演算回路４１から
の感度補正された検出信号との差の絶対値を求める差分
絶対値回路４３、及び差分絶対値回路４３から得られる
不一致の総和を、コード信号発生器１５からのリセット
信号により１コ一ド信号期間にわたって求める計数回路
４４からなる。

以上が、一実施例の全体構成である。以下、本実施例の
動作を説明する。

コード信号発生器ＩＳからは、任意のコード信号を繰返
し発生する。コード信号１５ａの一実施例を第１２図に
示す。ｔ工は基本時間間隔であり、０は投光オフ、１は
投光オンに相当する。この例ではｔ□、２ｔ、、４ｔユ
時間の投光オン信号が、ｔ□、２ｔ工の投光オフを挾ん
で発せられ、４ｔ１の投光オフの後、ｔ１時間の投光オ
ン、・・・が繰返される。これに従い投光駆動回路１６
は、投光器２ａ、２ｂ、２ｃの高速シャッタ６をオンオ
フする。これにより、投光面８（第１図ではＡ−Ａ面。

Ｂ−Ｂ面）にコード信号１５ａに従ったオンオフで投光
面が発生する。

各検出器３ａ、３ｂ、３ｃの検出視野、すなわち第６図
（ｂ）の限界マスクの透明部（ウィンド）内に相当する
領域１００に障害物がなければ、各検出器３ａ、３ｂ、
３ｃの光電変換器１３の出力は、ウィンドから観察され
る周辺の外乱光が検出されるだけである。

しかし、検出視野に第１３図（ａ）に例示するような障
害物４５が入ってくると、投光面８が４５の表面を照射
し、検出器３ａ、３ｂ、３ｃの限界マスク１０上に光電
変換器１３からの反射光により形成される実像４６が第
１３図（ｂ）のように形成される。限界マスク１０は車
両走行限界１００を越える領域は遮光するため、車両走
行限界１００より内側の物体からの反射光のみを透過す
る。そして透過した光は集光レンズ１１により、光電変
換器１３の受光面上に集光される。その途中で集光光は
フィルタ１２により、あらかしめ設定された波長帯域の
光に限定されるため、周囲からの外乱光の多くはここで
遮断あるいは減光される。波長帯域は通常、投光光の波
長の中の主なものを用いる。例えば、光源５に特定波長
のレーザを用いれば、フィルタ１２はその波長のみを透
過するように、超高圧水銀灯を用いれば、１２はその内
のいくつかの特性スペクトルのみを透過するように選定
し、設置されている。そして光電変換器１３は受光光を
電気信号に変換する。

なお、第４図に示したように一対の検出器３ａ。

３ｂ、３ｃを投光面８の両側に設けるのは、例えば第１
４図のような障害物４５があった時、図示上側の検出器
３ａ　（３ｂ、３ｃ）からはこれを検出できるが、図示
下側の検出器３ａ　（３ｂ、３ｃ）からは検出できない
。このように一方からだけの検出では障害物４５がそれ
自身あるいは他の障害物により死角になる危険性があり
、これによる見逃しを防ぐためである。

そして対なる検出器３ａ　（３ｂ、３ｃ）の光電変換器
１３からの検出信号は第７図に示すように信号加算器１
７により加算される。これにより、通常の障害物は検出
器３ａ　（３ｂ、３ｃ）の両者で検出可能であり、それ
からの検出信号を強調される。一方、外乱光は対なる検
出器３ａ　（３ｂ。

３ｃ）では検出方向が異なるため異なる外乱光を検出し
ており、信号加算器１７で加算することにより相対的に
検出信号のＳ／Ｎが高められる。

今、第１２図に示すコード信号１５ａの基本時間間隔ｔ
１を５μｓとすると、１コ一ド信号は１４ｔ１＝７０Ｐ
ｓ要する。車両の走行速度を３５０ｋｍ／ｈｒとすると
、１コ一ド信号の間に車両すなわち、投光面は６．８ｍ
＋移動する。従って投光光の平板（投光面８）の厚さを
これ以上にしておけば、いかなる障害物も１コ一ド信号
中に視野からはずれることはない。また、５μｓ間隔の
投光光のオンオフは、高速シャッタ６により行うが、こ
れにはＥ／○偏向器、Ａ１０偏向器、ＰＬＺＴ（印加電
圧により透過率可変電気光学セラミックス）などオプト
エレクトロニクスセラミックスを用いたシャッタで実現
可能であり、将来的には液晶シャッタや各種薄膜光素子
のシャッタ機能で用いることができる。また光電変換器
１３には光電子増倍管、フォトトランジスタ、フォトダ
イオードなど各種光電変換器が十分な応答速度を持って
おり、適用可能である。

以上のようにして検出された検出信号には、障害物から
のコード信号に従った信号成分と外乱光成分が含まれて
いる。第７図及び第８図に示す検出信号処理回路１８は
この検出信号から、障害物からの信号の有無を検出する
。外乱光成分は、焦点面からはずれた物体からの光であ
るため、一般にデフォーカス状態で限界マスクを透過し
、その成分周波数はコード信号１５ａより低い。但し、
建築物の表面に設けられた鏡面からの日光の正反射光な
どでは、極めて高輝度なパルス光として検出する可能性
があり、かつ建築物表面の周期性により、このパルスが
瞬間的に繰返される可能性もある。このため、本実施例
では、第８図に示した構成で以下の信号処理を行い、障
害物からの信号の有無を検出している。

第１５図に検出信号の処理例を示す。（第９図を参照し
ながら説明する。）同図（、）は投光鮭動回路１６に与
えたコード信号１５ａ（コート信号発生器１５より得ら
れる。）であり、同図（ｂ）は検出器３ａ　（３ｂ、３
ｃ）の加算信号１７ａ、信号加算器１７から得られる加
算信号１７ａとする。微分回路２０は同図（、）の信号
より同図（ｃ）のパルス信号２０ａを生成する。一方、
微分回路２１は同図（ｂ）の信号より同図（ｄ）の微分
信号２１ａを生成する。位相照合回路２２は、これらの
微分信号２１ａを入力とし、同図（ｄ）に示すように、
比較ゲート回路２８及び極大検出回路２９によりしきい
値Ｖ□１以上で極大を有する点及び比較ゲート回路３０
及び極小検出回路３１によりしきい値Ｖ□２以下で極小
を有する点を抽出し、パルス合成回路３２によりこれら
を合成し、同図（ｅ）に示すパルス信号３２ａを生成す
る。そして、パルス評価回路３３により微分信号２０ａ
とパルス信号３２ａとを照合する。同図（ｆ）は照合処
理における両パルス信号の関係の一例を拡大して示して
いる。位相照合回路２２のパルス評価回路３３ては、微
分信号２０ａのパルス発生後△ｔ±ｔ′の区間のにパル
ス信号３２ａに同一位相（＋１ｏｒ−１）のパルスが存
在するか否かをチエツクする。あれば評価点１、なけれ
ば評価点０とし、これを１コ一ド信号にわたってカウン
タ３４で加算する。満点はこのコードの場合６点である
。そして、比較回路３６において評価点があらかじめ設
定したしきい値より大きい時。

例えば３点以上の時、ゲート２４を開とし、以下の処理
を行う。なお、以上の処理は、１コ一ド信号発生時間内
、この実施例のコード信号では、１４ｔ□時間内に行う
。モしてカウンタ３４の出力は、シフトレジスタ３５に
転送される。遅延回路２３は、１コ一ド信号発生時間分
だけ、検出信号１７ａを遅延させる。また、投光器２ａ
、２ｂ。

２ｏ及び検出器３ａ、３ｂ、３ｃの時間遅れ分に相当す
る値Δｔ、並びにその許容誤差幅ｔ′は予め設定してお
く。

次に感度補正回路２５は、第１０図に示すように、ゲー
ト２４でゲート開となって遅延回路２３より入力された
１コ一ド信号分の検出信号１７ａ（第１５図（ｂ））に
対し、頻度分布計数回路３７により信号強度の頻度分布
３７ａ（第１５図（ｇ））を求め、この頻度分布３７ａ
を頻度分布メモリ３８に入力する。そして補正演算回路
４１は、投光オンオフによる頻度分布の２つの極大点ｖ
１．ｖ２を抽出し、これを予め設定された正規値Ｖ　ｘ
　ｏ　ｔ　Ｖ　２０となるように、遅延回路４０よりの
検出信号１７ａを感度補正する。即ち、補正演算回路４
１は、次式（１）により検出信号１７ａを変換して出力
信号Ｖ’　（ｔ）を得る。

ここでＶ　（ｔ）は、第１５図（ｂ）に示す検出信号１
−７　ａ　、　Ｖ’　（ｔ）は、補正演算回路４１の出
力信号２５ａである。

以上のように感度補正された検出信号Ｖ’　（ｔ）２５
ａは、第８図及び第１１図に示すように、基準信号とゲ
イン照合回路２６で照合される。ここで基準信号は、第
１１図に示すように、変換回路４２により、コート信号
発生器１５より出方されるコード信号のｌ（Ｉ　Ｉ＋な
るオンが値Ｖ□。、・・Ｏ・・なるオフが値Ｖ　２　ｇ
を持つ信号パターンに変換される。そして差分絶対値回
路４３は、感度補正回路２５の補正演算回路４１より出
方される出力信号Ｖ’（ｔ）２５ａと変換回路４２より
出方される信号パターン（Ｖｌｏ、　Ｖ２ｏ）　４２　
ａとの差の絶対値を求める。計数回路４４は、１コ一ト
信号毎に、差分絶対値回路４３がら求められる差の絶対
値の総和、つまり第１５図（ｈ）にハツチングで示した
両信号２５．ａ、４２ａの不一致面積Ｓを計数し、それ
を一致度評価回路２７に出力する。

第８図に示すように、一致度評価回路２７は、位相照合
回路２２がら入力される位相評価点とゲイン照合回路２
６から入力される不一致面積Ｓ（ゲート２４が閉の時は
計数回路がリセットされたままなので、値はＯｌその他
の時不一致面積Ｓ）を基に、１コ一ド信号毎に、一致度
が評価される。

即ち、評価法としては、例えば位相評価点≧４でＳ≦Ｓ
ｏのとき、一致したと見なし、値を１、その他のとき値
を０として集計回路１９に出力する。

集計回路１９には各検出器対３ａ、３ｂ、３ｃからの一
致度評価結果が、各コード信号毎に送られてくる。通常
それらは値Ｏであるが、障害物があるとその値は１にな
る。この時集計回路１９はどの検出器対から、つまりど
の分担視野に障害物があったかを知ることができる。

また、集計回路１９に第１６図の要素を付加することに
より、以下の機能を実現することが可能である。すなわ
ち、走行距離計４７と接続することにより、鉄道路上の
どの距離にその障害物があったかを知ることができる。

また、ストロボ照明装置４８とＴＶカメラ４９とカメラ
画像処理・制御回路５０とＴＶモニタ５１の組合せを有
し、ここでストロボ照明装＠４８とＴＶカメラ４９は各
分担視野に対応する複数個を用意し、投光面Ａ−Ａ面、
Ｂ−Ｂ面より後方に設置しておき、検出した障害物がＴ
Ｖカメラ視野内を通過する瞬間に障害物の存在した分担
視野に相当するストロボ照明装ｗ４８によるストロボを
発光させ、ＴＶカメラ４９で画像検出し、カメラ画像処
理・制御回路５０を介してこれをＴＶモニタ５１に表示
したり、その画像を後に観察するために蓄積したりする
ことができる。またこの時モニタ画面に基準点からの距
離やどの分担視野かを文字や数字で表示することもでき
る。

なお、以上の実施例では、投光光は高速シャッタ６でオ
ンオフしたが、この高速シャッタには投光コードを第１
７図に示す回転円板シャッタ５２を回転させるなど機械
シャッタであっても良い。

また高速シャッタを用いるのではなく、光源自体を点滅
させる方式であっても良い。これには半導体レーザや発
光ダイオードなどを用いることができる。また、本実施
例では第４図に例示したように光源１つと２つの検出器
で一対の系を説明したが、光源と検出器は対をなしてい
ないでも良い。

また光源は第１８図（、）に正面図、（ｂ）に側面図を
示すように、半導体レーザ５３とこれからの光束を平行
光にする凸レンズ５４及び一方向にこれを拡げる円筒レ
ンズ５５の組合せとし、これを車両外側（例えば第１図
Ａ−Ａ面上）に多数設置しても良い。また、第１８図の
構成で半導体レーザ５３の発光点に光ファイバの開口部
を置き、これを同じく車両外側部に多数設置し、光ファ
イバの他端をいくつかまとめて超高圧水銀灯などの光源
からの光を導き、かつ水銀灯と光フアイバ集合体端部の
間に機械的シャッタ（５２の円板状など）を用ける構造
であっても良い。なお円板５２などの機械シャッタを使
用する場合、シャッタ開閉は、円板５２の開口部の有無
を検出するための光源（投光用光源で代用可）と光電変
換器の対を円板５２を挾んで設置することによりその光
電変換器より検出することが可能である。この実施例を
第１９図に示す。表面の投光部５６は第１８図の円筒レ
ンズ５５．凸レンズ５４、及び半導体レーザ５３に光フ
ァイバ端を設けたものである。この実施例では光ファイ
バ５７は１つにまとめられ、光源ランプ５８からの光を
回転シャッタ５２を介し、集光光学系でまとめられた光
ファイバ５７に入れている。

さらに、面投光の実現手段の他の実施例としては、ガル
バノミラ−２回転釜面体、レゾナンスフィルタ、平行回
転プリズムなどの走査手段を用いて、十分高速に走査す
ることにより実質的に面投光を実現することもできる。

また、限界マスク１０は、第６図（ｂ）に例示したよう
な形状の、つまり開口部を切抜き、除去した板でも良い
し、ガラス板で開口部が透明、その他が不透明なガラス
マスクであっても良い。またマトリクス状の液晶フィル
タなどで必要開口部を透過、その他を不透過とするもの
などであっても良い。

また、コード信号として第１２図示した信号パターンは
あくまで一実施例であり、その他任意の信号パターンで
あって良い。それらの数例を第２０図に示す。また、夜
間やトンネル内など限定された環境下ではツーｌ−信号
ではなく、連続投光でも良い。

また、検品信号処理回路１８の実施例は、位相とゲイン
両者を評価したが、これらはいずれか−方であっても良
い。また、それらの評価法、信号処理法は、投光コード
信号や投光強度あるいは測定時の車両速度などにより、
各種具体手法がとれる。

以上の実施例説明は、第１図の全体構成を前提に行って
きたが、他の実施例として第２１図を示す。この例では
、投光面として新たにＣ−０面を追加しており、これに
より第１図の実施例の反射ｊｉ４ａ、４ｂ、４ｃを除く
ことができ、同じ効果を得ることができる。なお、第２
１図の実施例の各構成要素は第１の実施例で説明したも
のと同じ組合せを使用できる。

また、第２２図は、本発明の他の一実施例を示している
。この実施例では、カーブにおける車両端の外側へのは
み出しは検出できない。しかし、あらかじめ、はみ出し
分を考慮した限界マスク１０を設置しておくことも可能
である。

また、線路のカーブをあらかじめ求めておけばこれを用
いること、または、車両の速度と遠心力を計測していれ
ばこれを用いることにより、走行中のカーブの半径を知
ることができる。このような条件下で、第２３図に例示
するように、限界マスクをマスク面内で移動する移動機
構５９を設けておけば、走行中のカーブの半径より車両
端部の外側へのはみ出し量を計算し、その分だけカーブ
外側の検出中の限界マスクを実質外へ移動させることに
より、Ａ−Ａ面だけの計測で端部の走行限界をも確認す
ることができる。また、移動機構５９を用いる代わりに
、第２４図に例示するような外縁線５の各種位置に相当
する透過部パターンを有する液晶シャッタやＰＬＺＴシ
ャッタを限界マスクとして使用し、その位置を切換える
ことでも良い。さらに同じ機能をマトリクス状の液晶フ
ィルタなどを用いて実現することも可能である。

さらに、走行中のカーブの半径が分れば、車両中央部の
内側へのくい込み量も同じく算出可能であるから、１つ
の投光面をＢ−Ｂ面一つにしても、またその他任意の位
置にしても、カーブでの外側はみ出し、内側くい込みを
考慮した走行限界検出は、上記方式により可能である。

以上の実施例では、死角を防ぐため一つの投光面に体し
第１４図のように両側から見ることを説明したが、障害
物が通常人工の建造物でコーナ部には若干の面とりゃ丸
みがある点から、例えば第１４図の障害物４５の先端部
が投光された時は図示下側の検出器３ａによっても障害
物を検出できる。従って、信頼性を若干犠牲にすれば一
方向からのみであっても良い。

また、本発明の光学的検出方式は、基本的には光切断法
であり、光切断法として知られたこの他の光学的組合せ
であっても、本発明は成立する。

それらの例の一部を第２５図に示す。同図（、）は投光
面を斜め、検出器光軸も斜めの例であり、同図（ｂ）は
、投光面を斜め、検出光軸は車両走行方向に直角にした
例であり、これらによっても本発明を実現することが可
能である。

さらに、投光面を照射する光切断法たけてなく。

投光・非投光のエツジ面を与える光切断法によっても同
一の効果を出すことが可能である。第２６図はそのよう
な投光方式の一実施例を示す。第２６図では２つの投光
器２’　　ａ、２’　　ｂが両斜め方向から斜線で示す
領域のみ照明する。これは照明側に限界マスクを設ける
ことで実現できる。そして、それらの照明領域の交点６
０が走行限界点あるようにエツジが形成されている。６
０は第２６図が平面図であるから点であるが、実際には
紙面垂直方向に交線を形成しており、これが外縁線５を
形成している。検出器３′は走行方向に垂直な向きでこ
の交線を検出している。つまり、限界マスク１０は用い
ず、この交線の検出実像面またはその近傍に第２７図に
示すようなスリット開口部を設け、第２６図で紙面に垂
直な上記交線面の光のみを検出する。このようにするこ
とにより、走行限界内に障害物があれば、それは照明さ
れ明るく検出される。また限界より外にあっても照明さ
れず検出されない。その他、コード信号で照明光を制御
する等本発明のこれまでの実施例で説明した方式により
、第一の実施例と同一の効果を出すことができる。また
投光器側の限界マスク形状を制御することにより第２２
図に示したような、一系統の構成でのカーブ部の補正も
可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、投光面上、限界マスク内に存在した物
体からの反射光が光電変換器に到達するので、障害物が
走行限界内にあればこれを検出できる。また走行限界よ
り外にある物体からの反射光は限界マスクで遮断される
ので検出することはない。さらに外乱光は、焦点がはず
れているため弱い、ゆるやかに変化する光としてしか検
出されず、さらに照明、検出光の波長帯域を限定するこ
とにより、相対的に外乱光の影響は弱められる。

また、投光光を固有のコードパターンでオンオフし、検
出信号からこのコードパターンの有無を検出することに
より、外乱光はコードパターンを有していないのに対し
、走行限界内の障害物はこのコードパターンを有してい
るので、障害物を極めて高い信頼性で検出することがで
きる。また、投光面を両方向から検出することにより、
障害物自体による死角の発生も防止することができる。

また、面状投光の代わりに、明暗エッチ投光を行い、エ
ッチより外が走行限界外となるように検出しても、同様
の効果を得ることができる。さらに、これを左右両方向
から行ない、中央で検出すれば、同じく障害物自体によ
る死角の発生も防止することができる。

また、障害物検出と連動してストロボカメラを作動させ
ることにより、障害物を記録したり、目視確認すること
ができる。

また、走行車両の走行距離情報を入力できるようにして
おくことにより、どの地点に障害物があったかを記録し
たり、知ることができる。

また、複数の検出器を車両周囲の領域を分担して検出す
る方式のため、どの領域に障害物があったかも知ること
ができる。

また、本発明は実施例で詳述したように時速３５０ｋｍ
やそれ以上の高速走行においても適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走行車両による限界測定方法およびそ
の装置の一実施例を説明するための測定車両を示す平面
図、第２図は本発明の目的である走行限界を説明するた
めの正面図、第３図は第１図に示す本発明の一実施例に
おける投光器の照明範囲を説明するための図、第４図は
第１図に示す本発明の一実施例における投光・検出系の
一ユニットの概略構成を示す平面図、第５図は第４図に
示す投光器の構成を示す側面図、第６図は第４図に示す
一検出器の検出分担範囲とこれを実現するための限界マ
スクのパターンとを示す図、第７図は第１図に示す本発
明に係る投光制御・検出信号処理回路系の一実施例を示
す全体構成を説明するためのブロック図、第８図は第７
図に示す検出信号処理回路を具体的に示した図、第９図
は第８図に示した位相照合回路を更に具体的に示した図
、第１０図は第８図に示す感度補正回路を更に具体的に
示した図、第１１図は第８図に示したゲイン照合回路を
更に具体的に示した図、第１２図は第７図に示すコード
信号発生器から発生されるコート信号の一実施例を示す
信号波形図、第１３図は各分担検出視野内での障害物の
検出状態を説明するための図、第１４図は死角が生じる
障害物を説明するための図、第１５図は第８図乃至第１
１図に示す回路において処理する信号波形を示す図、第
１６図は第７図に示す集計回路に付加された実用機能を
持たせた装置構成の一実施例を示した図、第１７図は投
光器高速シャッタ用円板ディスクの例を示す図、第１８
図は本発明に係る投光器の他の一実施例を示した図、第
１９図は更に本発明に係る投光器の他の一実施例を示し
た図、第２０図は本発明に係るコード信号の第１２図と
は異なる他の例を示した信号波形図、第２１図は本発明
に係る測定車両の第１図とは異なる他の実施例を示した
平面図、第２２図は更に本発明に係る測定車両の第１図
とは異なる他の実施例を示した平面図、第２３図は第２
２図に示す実施例において用いられる投光・検出系の他
の一ユニットの概略構成を示す平面図、第２４図は第２
３図に示す限界マスク移動機構と同じ効果を生む限界マ
スクを説明するための図、第２５図は本発明に係る他の
実施例の光学系を示した概略構成図、第２６図は更に本
発明に係る他の実施例の光学系を示した概略構成図、第
２７図は第２６図に示す検出器のマスク形状を示した図
である。 ｌ・・・測定車（車両）、２８〜２ｃ・・・投光器、３
８〜３ｃ・・・検出器、４ａ〜４ｃ・・・反射鏡、５・
・・光源、６・・・高速シャッタ、７・・・円筒レンズ
、８・・・投光面、９・・・結像レンズ、１０・・・限
界マスク、１１・・・集光レンズ、１２・・・光学フィ
ルタ、１３・・・光電変換器、１５・・・コード信号発
生器、１６・・・投光駆動回路、１７・・・信号加算器
、１８・・・検出信号処理回路、１９・・・集計回路、
２０．２１・・・微分回路、２２・・・位相照合回路、
２３・・・遅延回路、２４・・・ゲート、２５・・・感
度補正回路、２６・・・ゲイン照合回路、２７・・・一
致度評価回路、１００・・・外縁線領域 察 図 第 図 祢 図 皐 牛 図 坑 図 ／３ 光寛麦挟襞 ２ｔｒ（２ｂ、２ｃ） 集　６　図 （Ｑ−） （ｌ：）） ツー１４８１１発旦辷看１ ４受ノ已べ市虻冑々回ｙ活； Ａ言号力υ１岨（（ 掻亀信号処裡曝 ４１ｔ＋回）堵ｉ 檄分回笈 位相照会可烙 込り（８蚤 ケ２ト 惑友補王司集 ケイン暑ν会ぜ凹遣シ ー綿Ｑ（ギＨｆＩ凹メ４ 比率（ケート凹東Ｆ ：４ガ大検也８路 ネジ・１・検出凹員引 パルス合、炒Ｕ町舅シ バルス′ＩＡ＠８路 カウンタ シフト上シス７ 比較匣路 纂 ＩＯ 図 稟 １ 図 Ｉ 請正演實回路− ４＋ 計数回路 嶌 ２ 図 木 ３ 図 （０−） （ｂ） 稟 ／４− 図 察 １５ 図 走性距離計 ストロボ′照明復讐ｉ ＴＶカメラ カメラ画軌哩・制＃Ｐ８％ ＴＶモ＝り 烏 ７ 図 葛 ８ 図 （ＯＬ） （ｂ） Ｔｒｌし＠（ＪＥＪ＊”）−ンタ） 浪人）） 光ファイバ 光源、ランフ゛ 栴２０図 （α） （ｂ） △△△△ （Ｃ） ／／＼＼／＼へ （ｄ） ７１且几ｒ＼ 察 Ｉ 図 集 ２ 図 嶌 ３ 図 ／３ 稟 ４ 図 集 ２５ 図 （ＯＬ） （１）） 稟 ６ 図 為 ７ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両周囲に面状に投光光を照射し、走行限界より内
   側の光を、投光面の実像面上に設けられた限界マスクを
   透過させて光電変換手段により受光検出して障害物を検
   知することを特徴とする走行車両による限界測定方法。 ２、上記投光光を固有のコードパターンに従って照射し
   、上記光電変換手段から得られる信号に基いてコードパ
   ターンの有無を抽出して外乱光と障害物とを弁別するこ
   とを特徴とする請求項１記載の走行車両による限界測定
   方法。 ３、障害物が検知されたとき、これに連動してストロボ
   カメラを動作させ、障害物を記録または表示することを
   特徴とする請求項１または２記載の走行車両による限界
   測定方法。 ４、車両周囲に面状に投光光を照射する投光手段と、投
   光面の実像面上において、走行限界より内側の光を透過
   させる限界マスク、及び該限界マスクを透過した光を受
   光する光電変換手段を備えた検出手段と、該検出手段か
   ら得られる信号によって障害物を検知する信号処理手段
   とを備えたことを特徴とする走行車両による限界測定装
   置。 ５、更に、上記投光手段からの投光光を固有のコードパ
   ターンに従って照射する投光制御手段と、上記検出手段
   から得られる信号に基いてコードパターンの有無を抽出
   して外乱光と障害物とを弁別する弁別手段とを備えたこ
   とを特徴とする請求項４記載の走行車両による限界測定
   装置。 ６、更に、障害物が検知されたとき、これに連動して動
   作して障害物を記録または表示するストロボカメラ手段
   を備えたことを特徴とする請求項４または５記載の走行
   車両による限界測定装置。