JP2002181508A - アルサス電車線の摩耗測定方法及び装置 - Google Patents
アルサス電車線の摩耗測定方法及び装置Info
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Abstract
ス電車線3を、渦流を用いて、しゅう動部1の残存厚み
を測定する方法を提供する。 【手段】 アルミニウム合金の導電部2の上にステンレ
ス鋼のしゅう動部1を固着したアルサス電車線3のしゅ
う動部の頂上部1aに沿って、励磁周波数を500Hz〜
20kHzの範囲内の1つとした標準比較方式の検出コ
イル4を移動させ、検出コイル4の出力を、励磁周波数
によって決まる所定の位相で検波し、この検波出力の大
きさから、しゅう動部の残存厚さを測定する。
Description
ステムにおいて、集電器が接触して変電所からの電気を
受け取るために設置されている剛体電車線に使用されて
いるアルサス電車線の摩耗を測定する方法及び装置に関
する。
プラットホームより低い位置に、3線又は2線の剛体電
車線が設置されている。モノレールは、懸垂式も跨座式
も正極と負極の剛体電車線が両側に敷設されている。こ
れら剛体電車線の電圧はAC600V、DC750V等
である。
電車線は、図4に示すように集電器と接触するしゅう動
部1を耐摩耗性を考慮してステンレス鋼を使用し、しゅ
う動部を支持する導電部2に良導体であるアルミニウム
合金を使用したもので、この材質の組合わせからアル
(アルミニウム)サス(ステンレス)電車線と呼ばれて
いる。
電器が接触して走行するため、しゅう動部の頂上部1a
から摩耗して行く。そのため、この摩耗がアルミニウム
合金の導電部2に達する前に交換する必要がある。従来
は、この保守のため夜間に停電状態で電車線の残存厚さ
をノギスや超音波厚さ計により直接測定し、その値を記
録することにより摩耗量を把握していた。
量測定は、局所的な摩耗も検出する必要があるため測定
箇所が非常に多くなる。したがって多大な人工を必要と
し、作業コストは非常に大きなものになっていた。
部と導電部の境界面からの反射を捉えることにより、し
ゅう動部の厚さを測定するものであるが、専用のセンサ
が必要となり、センサと被測定物の間に空気が入らない
ように油等を入れる必要がある。この測定もノギスによ
る測定と同様に定点測定であるので、局所的な摩耗も発
見するためには測定点を多くする必要があり、作業コス
トは非常に大きくなる。
法として、渦流を用いる方法が考えられる。これは、し
ゅう動部と導電部の材質の違いに着目し、所定の検波位
相で、しゅう動部の厚さを測定するものである。しか
し、しゅう動部のステンレス鋼は、大電流が流れて発熱
するため、使用時間の経過に伴い磁性変化等の電気的特
性の変化が生じる。このような使用時間による測定値変
化があると、実用的精度を持つ測定はできない。
を確保しながら、しゅう動部の厚さを連続測定する方法
を確立することを目的とする。
るアルサス電車線の摩耗測定方法は、アルミニウム合金
の導電部の上にステンレス鋼のしゅう動部を固着したア
ルサス電車線のしゅう動部の頂上部に沿って、励磁周波
数を500Hz〜20kHzの範囲内の1つとした渦流の
検出コイルを移動させ、検出コイルの出力を、使用する
励磁周波数においてステンレス鋼に対して最大の検波出
力が得られる位相で検波し、アルサス電車線に対して予
め測定された、しゅう動部の残存厚さと検波出力の関係
に基づき、検波によって得た出力の大きさから、しゅう
動部の残存厚さを求めることを特徴とする。
の摩耗測定装置は、励磁周波数を500Hz〜20kHz
の範囲内の1つとした渦流の検出コイルと、アルミニウ
ム合金の導電部の上にステンレス鋼のしゅう動部を固着
したアルサス電車線のしゅう動部の頂上部に沿って、前
記検出コイルを移動させる移動手段と、使用する励磁周
波数においてステンレス鋼に対して最大の検波出力が得
られる位相で位相検波を行う位相検波回路と、アルサス
電車線に対して予め測定された、しゅう動部の残存厚さ
と検波出力の関係に基づき、位相検波回路の出力から残
存厚さを求める演算回路を具備したことを特徴とする。
摩耗測定装置は、例えば図1に示すように構成される。
図1において、3はアルサス電車線、4は相互誘導型コ
イルを用いた検出コイル、5はアルサス電車線のしゅう
動部1の頂上部1aに沿って、前記検出コイル4を移動
させる移動手段、6は位相検波回路、7は検波出力から
残存厚さを求める演算回路、8は判定回路、9は記録手
段である。
対象に対向する励磁コイルL1及び誘導コイルL2と、空
心状態で用いる励磁コイルL3及び誘導コイルL4を組み
合わせたものである。誘導コイルL2,L4に可変抵抗器
R1,R2をブリッジ接続して、誘導出力の差分が取り出
されるようにし、測定対象である、しゅう動部1に、励
磁コイルL1及び誘導コイルL2が対向していないとき、
ブリッジの出力が0となるように可変抵抗器R1,R2で
零点調整しておく。直列接続された励磁コイルL1,L3
に、所定周波数の励磁電流を通電すると、測定対象であ
る、しゅう動部1に流れる渦流に対応する誘導出力が取
り出される。この励磁電流の周波数は、後述する理由に
より500Hz〜20kHzの範囲から選ばれる。
2を、アルサス電車線3のしゅう動部の頂上部1aに沿
わせ一定間隔を保って移動させる。これは、例えば電気
車のパンタグラフに検出コイル4を取付けた構造とする
ことができる。
路6bから構成され、交流発振器10の出力を移相回路
6aに通して得た所定位相の交流信号で、誘導コイル
L2,L4に発生する誘導出力の差分を検波する。この検
波位相は、使用する励磁周波数において、しゅう動部1
のステンレス鋼に対して最大の検波出力が得られる位相
である。演算回路7は、アルサス電車線に対して予め測
定された、しゅう動部の残存厚さと検波出力の関係に基
づき、位相検波回路の出力から残存厚さを求める。
て、或る特定の摩耗限に達したこと、及び摩耗限に近づ
いていることを判定し、その結果を出力する。この判定
結果は位置を特定するデータと共に、記録手段9に記録
される。測定中の残存厚さ及び判定結果は図示しないモ
ニターで見ることができる。
さを、渦流を利用して測定する場合、アルサス電車線3
の使用経歴による磁気的性質の変化が問題となる。これ
は、新品のアルサス電車線について測定した残存厚さと
検波出力の関係を、熱及び大電流の作用を受けた既設の
アルサス電車線に、そのまま対応させた場合に実用精度
が得られるかという問題である。
す構成において、実際の使用時の摩耗により、しゅう動
部の厚さが0.5mm,1.0mm,1.5mm,2m
m,3.7mmと異なっている撤去品のアルサス電車線
と、人為的に削ることにより、しゅう動部の厚さを0.
5mm,1.0mm,1.5mm,2mm,3.7mm,
4.5mmと変化させた新品のアルサス電車線を用意
し、励磁周波数を8Hzから128kHzまで変化させて
測定を行ったものである。
みが異なるアルサス電車線3の測定値を、新品で厚さ
4.5mmの出力を1として,撤去品と新品とを対比さ
せたものが図3の(a)(b)(c)である。なお,実
際の検波出力は、しゅう動部の出力と導電部の出力が合
成された値となるので、別にアルミニウム合金の導電部
の上から測定した値をベクトル的に減算し、しゅう動部
のみに対応する値を表示している。
同じ、しゅう動部(ステンレス鋼)の残存厚さで、撤去
品の出力が新品の出力に対して大きい。特に図3(a)
の励磁周波数8Hzから400Hzでは、撤去品が1.3
〜2倍程度高い。この周波数範囲では、ステンレス鋼の
通電時の発熱等による材質変化が測定結果に影響を与え
るため、必要な精度が得られない。
と、飽和により残存厚さの変化に対する検波出力の変動
が小さくなるので、必要な測定精度が得られない。図3
(c)の30kHzから128kHzの代表例には、この
飽和状態が示されている。
0kHzの代表例では、新品と撤去品で出力が略等し
い。したがって、この範囲の励磁周波数で測定を行え
ば、アルサス電車線3の使用経歴を考慮しないで実用精
度が確保ができる。なお、ステンレス鋼の残存厚さが厚
い場合は、残存厚さに対する出力特性がカーブを描き直
線性が損なわれる。したがって、予め測定した残存厚さ
と検波出力の関係に基づいて、測定対象物から得られた
検波出力を残存厚さに線形変換する必要がある。この線
形変換は、例えば、コンピュータ処理によって行う。
り、励磁周波数を500Hzから20kHzの範囲に選定
すれば、アルサス電車線3の使用経歴を考慮しないで実
用精度を確保した測定ができることになる。
サス電車線のしゅう動部(ステンレス鋼)の残存厚さ
を、使用経歴による電気的特性の変化に影響されない
で、実用精度を保って測定できるようになる。したがっ
て、測定時間と測定人工を減らせるようになり、しゅう
動部の残存厚さによる取り替え基準と比較して簡単に取
り替え時期を判断することが可能になり、アルサス電車
線の保守を容易に行うことができる。
1の方法を装置として具体化したもので、この構成によ
って、実際にアルサス電車線の連続測定が可能になり、
アルサス電車線の摩耗測定を低コストで短時間に行える
ようになる。
成を示す図。
品を対比させて、しゅう動部の厚さに対する測定値の変
化を示した特性図。
Claims (2)
- 【請求項1】 アルミニウム合金の導電部の上にステン
レス鋼のしゅう動部を固着したアルサス電車線のしゅう
動部の頂上部に沿って、励磁周波数を500Hz〜20
kHzの範囲内の1つとした渦流の検出コイルを移動さ
せ、検出コイルの出力を、使用する励磁周波数において
ステンレス鋼に対して最大の検波出力が得られる位相で
検波し、アルサス電車線に対して予め測定された、しゅ
う動部の残存厚さと検波出力の関係に基づき、検波によ
って得た出力の大きさから、しゅう動部の残存厚さを求
めることを特徴とするアルサス電車線の摩耗測定方法。 - 【請求項2】 励磁周波数を500Hz 〜20kHzの
範囲内の1つとした渦流の検出コイルと、アルミニウム
合金の導電部の上にステンレス鋼のしゅう動部を固着し
たアルサス電車線のしゅう動部の頂上部に沿って、前記
検出コイルを移動させる移動手段と、使用する励磁周波
数においてステンレス鋼に対して最大の検波出力が得ら
れる位相で位相検波を行う位相検波回路と、アルサス電
車線に対して予め測定された、しゅう動部の残存厚さと
検波出力の関係に基づき、位相検波回路の出力から残存
厚さを求める演算回路を具備したことを特徴とするアル
サス電車線の摩耗測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000385919A JP3589975B2 (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | アルサス電車線の摩耗測定方法及び装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008111738A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Railway Technical Res Inst | 厚さ測定装置及び厚さ測定プログラム |
CN105699483A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-06-22 | 南昌航空大学 | 一种阵列涡流检测铝合金薄板缺陷的检测工艺 |
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2000
- 2000-12-19 JP JP2000385919A patent/JP3589975B2/ja not_active Expired - Fee Related
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