JP2006001394A - き電ケーブル監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両に直流電流を供給するき電ケーブルを常時監視し、き電ケーブルの絶縁被覆に劣化が生じた場合には、き電ケーブルの管理者に劣化の情報を知らせ、き電ケーブルの地絡事故を未然に防止することにより、鉄道運行の安全性を高めるき電ケーブル監視装置を提供する。
【解決手段】き電線２を絶縁被覆３で覆ったき電ケーブル１の周囲に導体部４を配設する。導体部４は、導体部４の電圧がしきい値を超えた場合に信号を出力する劣化検出器１２に接続され、劣化検出器１２からの信号を信号出力部１３が受信する。信号出力部１３は、劣化検出器１２からの信号を受信すると、き電ケーブル１の異常及び異常発生箇所を含む情報を出力し、出力情報を通信回線１５を介して、き電ケーブル１の管理者に情報を伝える端末器１６に送信する。管理者は端末器１６からの情報に基づいて、即時き電ケーブル１の異常を発見し、ケーブル交換等の対応処置をとることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、き電ケーブル監視装置に関するもので、詳しくは、鉄道車両に電流を供給するき電ケーブルの絶縁被覆の劣化を検出することが可能なき電ケーブル監視装置に関するものである。

鉄道車両に直流電流を供給する直流き電線は、トンネル内、陸橋の下、地中等で裸線のき電線を配設することは不可能であり、そのため当該箇所ではき電線を絶縁被覆したき電ケーブルが配設されている。

上記のき電ケーブルは、設置状況によっては経年的に絶縁被覆に劣化が進行し、絶縁被覆が劣化して高抵抗地絡が発生する可能性が高い。高抵抗地絡とは、接地抵抗が大きい地絡のことであり、流れる電流も負荷電流以下であるため、変電所では検知できない。絶縁被覆の劣化は発見されないままさらに進行し、大幅に被覆が破壊されると地絡が発生し、鉄道車両の運行停止を招くと共に、き電ケーブルの焼損や電気設備の損傷等の重大事故につながり、復旧に多大な労力とコストを要する。従って、き電ケーブルの地絡を防止するために、絶縁被覆の点検が必要であり、従来は、巡回等によるき電ケーブルの目視点検がなされてきた。

ところで、上記従来の目視によるき電ケーブルの点検では、絶縁被覆の劣化状態が十分把握できないという問題があった。また、巡回による定期的、又は不定期的な点検では、き電ケーブルを常には監視することができず、絶縁被覆の劣化に対する即時の対応処置が取れないという問題もあった。

この発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、き電ケーブルの絶縁被覆を継続的に監視し、その劣化を容易かつ確実に検出することが可能なき電ケーブル監視装置を提供することにある。また、き電ケーブルの異常を管理者に知らせることが可能であり、管理者が直ちにき電ケーブルの地絡防止措置を施すことができるき電ケーブル監視装置を提供することもこの発明の目的である。

そこで、請求項１のき電ケーブル監視装置は、き電線２を絶縁被覆３で覆ったき電ケーブル１の周囲に配設される導体部４と、この導体部４に接続されると共に導体部４の電圧がしきい値を超えた場合に信号を出力する劣化検出器１２と、この劣化検出器１２の出力信号が供給され、上記き電ケーブル１の異常についての情報を出力する信号出力部１３とを具備する。

上記請求項１のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブル１の周囲に導体部４を設けたことにより、き電ケーブル１に劣化が生じると、き電線２からの漏れ電流が、導体部４を介して劣化検出器１２によって検出される。

また、請求項２のき電ケーブル監視装置は、き電線２を絶縁被覆３で覆ったき電ケーブル１が複数箇所に配設されている場合において、各き電ケーブル１の周囲に配設する導体部４と、各導体部４に接続されると共に導体部４の電圧がしきい値を超えた場合に信号を出力する劣化検出器１２とを設け、かつ複数の劣化検出器１２からの出力信号が供給され、き電ケーブル１の異常についての情報、及び異常の生じたき電ケーブル１の配設箇所についての情報を出力する信号出力部１３を設けたことを特徴とする。

上記請求項２のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブル１の周囲に導体部４を設けたことにより、き電ケーブル１に劣化が生じると、き電線２からの漏れ電流が、導体部４を介して劣化検出器１２によって検出される。また、き電ケーブル１が複数の箇所に配設されている場合において、絶縁被覆３に劣化の生じているき電ケーブル１の配設箇所も特定できる。従って、き電ケーブル１の異常に加えて、異常の生じたき電ケーブル１の配設箇所も知ることができる。

請求項３のき電ケーブル監視装置では、上記一本のき電ケーブル１の周囲に複数の導体部４を配設し、複数の導体部４を劣化検出器１２に接続し、劣化検出器１２は、接続されている複数の導体部４の内の少なくとも一つの電圧がしきい値を超えた場合に信号を出力することを特徴とする。

上記請求項３のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブル１の周囲に複数の導体部４を設けたことにより、き電ケーブル１の全長が比較的長い場合において、き電ケーブル１の絶縁被覆３の劣化が局所的に生じていても、劣化を検出すことが出来る。

請求項４のき電ケーブル監視装置では、上記信号出力部１３から発信されたき電ケーブル１の異常、及び異常箇所を含む出力情報を、通信回線１５を介して、き電ケーブル１の管理者に情報を伝える端末器１６に送信することを特徴としている。

上記請求項４のき電ケーブル監視装置によれば、絶縁被覆３の劣化を検出した際に、信号出力部１３よりき電ケーブル１の異常発生、及び異常箇所を含む情報を、通信回線１５、及び端末器１６を介して、管理者に即時に伝えることが可能である。

また、請求項５のき電ケーブル監視装置では、上記導体部４が、き電線２を覆う絶縁被覆３をシールドする静電シールドであることを特徴としている。

上記請求項５のき電ケーブル監視装置によれば、導体部として静電シールド４を用いているが、静電シールド４は絶縁被覆３の全体を覆っているため、絶縁被覆３がどの場所において劣化しても漏れ電流を取り出すことができる。

さらに、請求項６のき電ケーブル監視装置では、上記導体部４が、き電ケーブル１を保持、固定する導電性のケーブル保持手段３２であることを特徴としている。

上記請求項６のき電ケーブル監視装置によれば、導体部４として、導電性のき電ケーブル保持手段３２を用いて、導体部４に、絶縁被覆３の劣化による漏れ電流を劣化検出器１２に伝達する役割と、き電ケーブル１を保持する役割を兼ねさせている。また請求項６のき電ケーブル監視装置は、き電ケーブル１が上記請求項５のような静電シールドを備えていない場合においても、絶縁被覆３の劣化を検出することができる。

さらに、請求項７のき電ケーブル監視装置では、上記き電ケーブル１を、絶縁性の保持手段４２で保持、固定し、絶縁被覆３と保持手段４２との間に、導体部４としての薄状の導電体を絶縁被覆３周囲に巻回して配設し、保持手段４２で挟み込んだことを特徴としている。

上記請求項７のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブル１の絶縁被覆３に劣化が生じると、き電線２からの漏れ電流が、導体部４を介して劣化検出器１２によって検出される。従って、請求項７のき電ケーブル監視装置は、き電ケーブル１が上記請求項５のような静電シールドを備えておらず、さらに上記請求項６のような導電性の保持手段を備えていない場合においても、絶縁被覆３の劣化を検出することができる。

請求項１のき電ケーブル監視装置によれば、従来の目視による人力に頼った絶縁被覆の点検と比較して、より容易にかつ確実に絶縁被覆の劣化を検出することができる。また、地中などのように目視による検査が不可能であったり、あるいは困難な箇所でも、絶縁被覆の劣化を容易に検出できる。従って、従来の目視点検に比較して、より確実にき電ケーブルの地絡事故を防止でき、鉄道運行の安定性を高めることができる。

請求項２のき電ケーブル監視装置によれば、上記請求項１の場合と同様に、従来の人力に頼った目視点検と比較して、より容易にかつ確実に絶縁被覆の劣化を検出することができる。従って、より確実にき電ケーブルの地絡事故を防止できる。また、複数のき電ケーブルが配設されている場合においても、き電ケーブルの補修や交換を効率よく速やかに行うことができ、労力、コストを大幅に低減できる。

請求項３のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブルの全長が比較的長く、絶縁被覆が局所的に劣化している場合でも、劣化を検出すことが出来る。従って、より確実にき電ケーブルの絶縁被覆劣化を検知することができ、き電ケーブルの地絡事故を未然に防止することができる。

請求項４のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブルの異常発生に関する情報を、通信回線、及び端末器を介して、管理者に即時に伝えることが可能なため、き電ケーブルの管理者は、き電ケーブルを常に監視することができる。

請求項５のき電ケーブル監視装置によれば、絶縁被覆がどの場所において劣化しても漏れ電流を取り出すことができるので、静電シールドに接続する劣化検出器も、静電シールドの微電流が届く範囲に対して一箇所設置するだけでよく、劣化検出器の設置コストを削減することができる。また、絶縁被覆に区間の短い局所的な劣化が生じた場合であっても、絶縁被覆全体を覆う静電シールドを介して、漏れ電流が伝わるため、確実に劣化を検出することができる。従って、この技術により地絡事故の防止をさらに確実にすることが可能である。

請求項６のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブル周辺の構成が簡単になり、施工の労力が低減できる。また、き電ケーブルが上記請求項５のような導体部としての静電シールドを備えていない場合であっても、この請求項６の手段により絶縁被覆の劣化を検出することができる。

請求項７のき電ケーブル監視装置によれば、き電ケーブルの保持手段を絶縁性としたことにより、き電ケーブルが上記請求項５のような導体部としての静電シールドを備えておらず、さらに上記請求項６のような導電性の保持手段を備えていない場合であっても、この請求項７の手段により絶縁被覆の劣化を検出することができる。

次に、この発明のき電ケーブル監視装置の具体的な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、き電ケーブル監視装置の第１の実施形態を示している。図１に示すように、き電ケーブル１は、中心部のき電線２を絶縁被覆３で覆い、絶縁被覆３を覆う導体部としての静電シールド４をさらに絶縁被覆５で覆うことによって構成され、静電シールド４は、絶縁被覆の劣化検出器１２に接続される。き電ケーブル１は、例えばトンネル内、陸橋の下、あるいは地中等に配設される。

図２は、劣化検出器１２の回路構成の一例を示している。図２に示すように、電流抑制用抵抗２１の一端がき電ケーブル１の静電シールド４に接続され、他端が電圧検出部２２に接続される。電圧検出部２２は、電流の逆流防止用のダイオード２４を介してレール１４に接続される。電圧検出部２２は、検出電圧がしきい値を超えた場合（静電シールド４の電圧がしきい値を超えた場合）にリレー２３を動作させ、接点２５を開又は閉にして接点信号を出力させる。電圧検出部２２はレールではなくアースに接続されてもよい。この場合、ダイオード２４は設けなくてもよい。

図１に示すき電線２には、直流電圧１５００Ｖが印加されており、絶縁被覆３が劣化すると、劣化の程度に応じてき電線２からの漏れ電流が、絶縁被覆３、静電シールド４、及び抵抗２１を介して電圧検出部２２に流れる。電圧検出部２２は、この漏れ電流に対して検出される電圧がしきい値を超えた場合にリレー２３を動作させ、接点信号を出力させる。劣化検出器１２は信号出力部１３に接続されており、信号出力部１３は、劣化検出器１２からの接点信号を受信すると、絶縁被覆３が劣化し、き電ケーブル１が異常状態であることを示す情報を出力する。

き電ケーブル１、及び劣化検出器１２は複数箇所に配設されており、各劣化検出器１２は信号出力部１３に接続されている。信号出力部１３は、各劣化検出器１２から接点信号を受けた場合に、き電ケーブル１の設置場所が特定できるように、信号出力部１３の接点信号入力ポートと劣化検出器１２の設置場所とを対応させている。従って、信号出力部１３では、接点信号を受信すると、どの場所の劣化検出器１２から発せられた信号かを識別することが可能であり、どの場所のき電ケーブル１に異常があるかを識別して、き電ケーブル１の異常、及び設置場所の情報を出力する。この出力情報（例えばメッセージ情報）は、通信回線１５を介して、管理者に情報を伝える端末器１６に送信される。管理者は、端末器１６により、どの場所又はどの区間のき電ケーブル１に異常があるかを知ることができ、速やかにき電ケーブル１の交換等の対応処置をとることができる。従って、このき電ケーブル監視装置によって、き電ケーブル１の地絡事故を未然に防止し、鉄道運行の安全を確保することができる。

この通信回線１５は、インターネット、携帯電話網、又は専用回線等、有線、無線を問わず種々のものを利用でき、端末器１６は、パソコン、携帯電話、又は専用の受信装置等、種々の機器を利用できる。また、信号出力部１３は、種々の通信回線１５を介して複数の端末器１６に情報を送ることもできる。

次に図３は、き電ケーブル監視装置の第２の実施形態の斜視図を示している。図３に示すように、この実施形態では、き電線２を絶縁被覆３で覆ったき電ケーブル１を、複数の導電性のクリート３２で保持、固定することを特徴としている。導電性クリート３２は、き電ケーブル１を上部クリートと下部クリートの間に挟んで保持している。この導電性クリート３２の複数を連結線３３で接続し、連結線３３と劣化検出器１２とを接続する。この連結線３３で連結された複数の導電性クリート３２に対して、一台の劣化検出器１２が設けられる。き電ケーブル１が比較的長い場合には、この連結された複数の導電性クリート３２と劣化検出器１２との組合わせを、き電ケーブル１に沿って適切な間隔で複数配設する。絶縁被覆３が劣化すると、き電線２からの漏れ電流は、絶縁被覆３、導電性クリート３２、及び連結線３３を介して劣化検出器１２に伝わり、絶縁被覆３の劣化が検出される。劣化の情報を管理者に伝える手段は、上記図１、及び図２の実施形態と同様である。

図３の実施形態では、き電ケーブル１が図１の実施形態のような静電シールド４、及び絶縁被覆５を備えていない場合でも絶縁被覆３の劣化を検出することができる。従って、この発明を実施するために、既に配設済みの静電シールド４を備えていないき電ケーブル１を、静電シールドを備えたケーブルに交換する必要が無く、ケーブルの交換コストを削減することができる。また、き電ケーブル１の全長が比較的長い場合にも、連結された複数の導電性クリート３２と劣化検出器１２との組合わせを、き電ケーブル１に沿って複数箇所に配設して、信号がどの劣化検出器１２から発せられたかを識別することにより、き電ケーブル１の劣化が生じている区間を正確に知ることができ、き電ケーブル１の補修が容易になる。従ってこの実施形態は、配設区間の長いき電ケーブル１に対して適している。これにより、き電ケーブル１の地絡事故を未然に防止でき、労力、コストを低減できる。

図４は、この発明に基づくき電ケーブル監視装置の第３の実施形態の斜視図を示している。また図５は、図４に示した実施形態の断面図を示している。この実施形態では、図４に示すように、き電線２を絶縁被覆３で覆ったき電ケーブル１を、複数の絶縁性のクリート４２で保持、固定し、図５に示すように、絶縁被覆３とクリート４２の間に、導体部としての薄状の導電体４を絶縁被覆３の周囲を巻回して配設し、上部クリートと下部クリートで挟み込んだことを特徴としている。この導電体４の複数を連結線３３で接続し、連結線３３を劣化検出器１２に接続する。この連結線３３で連結された複数の導電体４に対して、一機の劣化検出器１２が設けられる。き電ケーブル１が比較的長い場合には、連結された複数の導電体４と劣化検出器１２との組合わせを、き電ケーブル１に沿って適切な間隔で複数配設する。絶縁被覆３が劣化すると、き電線２からの漏れ電流は、絶縁被覆３、導電体４、及び連結線３３を介して劣化検出器１２に伝わり、絶縁被覆３の劣化が検出される。劣化の情報を管理者に伝える手段は、上記図１、及び図２の実施形態と同様である。

上記図４、及び図５の実施形態においても、導体部として導電性のクリート３２を用いた上記図３の実施形態と同様の効果が得られる。また、この実施形態では、既存のき電ケーブル保持手段として図３の実施形態のような導電性のクリートが用いられていない場合も、この発明の実施のためにクリートを導電性のものに交換する必要が無く、交換コストを削減することができる。また、図４、及び図５の実施形態では、き電ケーブルを保持するクリートを絶縁性としたことにより、図３の実施形態のような、ステンレス等の導電性素材のクリートを用いる場合と比較して、セラミックスや樹脂等のより安価な素材のクリートを選択でき、設備コストを削減できる。

以上にこの発明のき電ケーブル監視装置の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、図１の実施形態では、絶縁被覆３を覆う導体部として、絶縁被覆３をシールドする静電シールド４を用いているが、導電体であれば細銅線の束など、種々の材料を用いてよい。

この発明の第１の実施形態に基づく、き電ケーブル監視装置の構成図である。 上記き電ケーブル監視装置に用いる、劣化検出器の回路構成の一形態である。 この発明に基づくき電ケーブル監視装置の第２の実施形態の斜視図である。 この発明に基づくき電ケーブル監視装置の第３の実施形態の斜視図である。 図４に示した実施形態の断面図である。

符号の説明

１・・き電ケーブル、２・・き電線、３・・絶縁被覆、４・・導体部、１２・・劣化検出器、１３・・信号出力部、１５・・通信回線、１６・・端末器、３２・・導電性のケーブル保持手段、４２・・絶縁性のケーブル保持手段

Claims (7)

1. き電線（２）を絶縁被覆（３）で覆ったき電ケーブル（１）の周囲に配設される導体部（４）と、この導体部（４）に接続されると共に導体部（４）の電圧がしきい値を超えた場合に信号を出力する劣化検出器（１２）と、この劣化検出器（１２）の出力信号が供給され、上記き電ケーブル（１）の異常についての情報を出力する信号出力部（１３）とを具備するき電ケーブル監視装置。
2. き電線（２）を絶縁被覆（３）で覆ったき電ケーブル（１）が複数箇所に配設されている場合において、各き電ケーブル（１）の周囲に配設される導体部（４）と、各導体部（４）に接続されると共に導体部（４）の電圧がしきい値を超えた場合に信号を出力する劣化検出器（１２）とを設け、かつ複数の劣化検出器（１２）からの出力信号が供給され、き電ケーブル（１）の異常についての情報、及び異常の生じたき電ケーブル（１）の配設箇所についての情報を出力する信号出力部（１３）を設けたことを特徴とするき電ケーブル監視装置。
3. 上記一本のき電ケーブル（１）の周囲に複数の導体部（４）を配設し、複数の導体部（４）を劣化検出器（１２）に接続し、劣化検出器（１２）は、接続されている複数の導体部（４）の内の少なくとも一つの電圧がしきい値を超えた場合に信号を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２のき電ケーブル監視装置。
4. 上記信号出力部（１３）から発信されたき電ケーブル（１）の異常、及び異常箇所を含む出力情報を、通信回線（１５）を介して、き電ケーブル（１）の管理者に情報を伝える端末器（１６）に送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかのき電ケーブル監視装置。
5. 上記導体部（４）が、き電線（２）を覆う絶縁被覆（３）をシールドする静電シールドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかのき電ケーブル監視装置。
6. 上記導体部（４）が、き電ケーブル（１）を保持、固定する導電性のケーブル保持手段（３２）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかのき電ケーブル監視装置。
7. 上記き電ケーブル（１）を、絶縁性の保持手段（４２）で保持、固定し、絶縁被覆（３）と保持手段（４２）との間に、導体部（４）としての薄状の導電体を絶縁被覆（３）周囲に巻回して配設し、保持手段（４２）で挟み込んだことを特徴とする請求項１〜４のいずれかのき電ケーブル監視装置。