JP2006129656A - パンタグラフすり板の摩耗検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】すり板の摩耗を正確に検知し、経費削減を図るとともに、摩耗による事故を未然に防止し、かつ車両の走行中のすり板の摩耗も検知する。
【解決手段】すり板１８にすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗した際に断線する埋設光ケーブル１９を埋設し、車両２には送信用光ケーブル２４を介して埋設光ケーブル１９に送信する光信号送信部２１を設けるとともに、埋設光ケーブル１９からの光信号を受信用光ケーブル３５を介して受信して電気信号に変換する受信部２６を設け、コントローラ２７は受信部２６からの信号が無くなったことによりすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗したことを検知する。
【選択図】図１

Description

この発明は、パンタグラフすり板の摩耗検知装置に関するものである。

パンタグラフは、架線から集電するために車両に設けられている。図５（ａ），（ｂ）は特許文献１に示されたパンタグラフの正面図及びその一部拡大斜視図であり、パンタグラフ１は車両２の屋根に絶縁碍子３を介して固定されており、屈曲上下動する菱形のフレーム４の下端は絶縁碍子３に連結され、フレーム４の上部には２枚のそり状の舟体５が取り付けられ、舟体５の上部には架線６と摺接して受電するすり板７が取り付けられている。８は舟体５間に設けられたホーン棒である。架線６はハンガー等で支持されており、振れ止め具等により固定されている。

上記構成のパンタグラフ１において、すり板７は架線６との摺接により摩耗するので、定期的に取り変える必要がある。即ち、すり板７は厚さ１０ｍｍのものが一般的に使われているが、東海道新幹線の場合、通常１０００Ｋｍ走行するとすり板７が３ｍｍ程度摩耗することが経験的に知られている。特に雨の日等の条件の悪い場合には、東京〜博多間一往復（約２０００Ｋｍ）ですり板７が３ｍｍも摩耗することがあり、すり板７の摩耗により事故が起こらないように安全性を考慮して、３ｍｍ摩耗した状態ですり板７の交換を行なっている。
特開平８−７９９０４号公報

上記したように、従来では、厚さ１０ｍｍのすり板７が３ｍｍ摩耗した時点で交換していたので、車両によっては頻繁に取り換えることが必要になり、費用がかさむこととなった。又、適正な管理が行なわれていないので、無駄な取り換えも行なわれていた。従来、すり板７の摩耗検知装置としては、超音波検知方式と特許文献１にも示された画像検知方式とがあり、超音波検知方式では架線上に配置した空中超音波センサによりすり板の摩耗を検知し、画像検知方式ではカメラや照明等を用いてすり板の摩耗を検知しているが、車両が車両基地に戻った時点でのすり板の摩耗の確認を行なう程度であり、車両の走行中のすり板の摩耗検知を行なうまでには至っていなかった。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、すり板を限界まで使用することができ、経費削減効果が得られるとともに、すり板の摩耗を正確に検知してすり板の摩耗による事故を未然に防止することができ、かつ車両の走行中のすり板の摩耗も検知することができるパンタグラフすり板の摩耗検知装置を得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係るパンタグラフすり板の摩耗検知装置は、車両の屋根に設けられたパンタグラフの上部に設けられ、架線と摺接して受電するパンタグラフすり板において、すり板に埋設され、すり板が摩耗限界レベルまで摩耗した際に断線する第１の埋設光ケーブルと、車両に設けられ、第１の送信用光ケーブルを介して第１の埋設光ケーブルに光信号を送信する第１の光信号送信部と、車両に設けられ、第１の埋設光ケーブルからの光信号を第１の受信用光ケーブルを介して受信し、電気信号に変換して出力する第１の受信部と、第１の受信部からの信号が無くなったことによりすり板が摩耗限界レベルまで摩耗したことを検知する第１の摩耗検知部とを備えたものである。

又、請求項２に係るパンタグラフすり板の摩耗検知装置は、すり板に埋設され、すり板が注意喚起レベルまで摩耗した際に断線する第２の埋設光ケーブルと、車両に設けられ、第２の送信用光ケーブルを介して第２の埋設光ケーブルに光信号を送信する第２の光信号送信部と、車両に埋設され、第２の埋設光ケーブルからの光信号を第２の受信用光ケーブルを介して受信し、電気信号に変換して出力する第２の受信部と、第２の受信部からの信号が無くなったことによりすり板が注意喚起レベルまで摩耗したことを検知する第２の摩耗検知部とを備えたものである。

以上のようにこの発明の請求項１によれば、すり板にすり板が摩耗限界レベル
まで摩耗した際に断線する第１の埋設光ケーブルを埋設し、この第１の埋設光ケーブルに第１の光信号送信部から光信号を送信するとともに、第１の受信部により第１の埋設光ケーブルからの光信号を受信しており、第１の受信部からの信号が無くなったことによりすり板が摩耗限界レベルまで摩耗したことを検知することができる。従って、すり板が摩耗限界レベルまで摩耗したことを正確に検知することができ、すり板を限界まで使用することができ、経費削減効果が得られるとともに、すり板の摩耗による事故を未然に防止することができ、安定輸送が確保できる。もちろん、車両の走行中のすり板の摩耗も検知することができる。又、光ケーブルを使用しているので、絶縁についての考慮をあまりする必要がなくなり、直流き電、交流き電に関係なく適用することができる。

請求項２によれば、すり板にすり板が注意喚起レベルまで摩耗した際に断線する第２の埋設光ケーブルも埋設しており、第１及び第２の受信部は信号が無くなったことにより、すり板が注意喚起レベルまで摩耗したこと、及び摩耗限界レベルまで摩耗したことを検知することができ、複数段階の摩耗検知情報を得ることができる。その他、請求項１と同様の効果を奏する。

実施最良形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１はこの発明の実施最良形態１によるパンタグラフすり板の摩耗検知装置のシステム構成図、図２（ａ）〜（ｃ）は実施最良形態１による光ケーブルを埋設したすり板の斜視図、平面図及び正面図、図３は同じくパンタグラフの構成図であり、パンタグラフ9は新幹線用低騒音シングルアーム式のものであり、車両２の屋根に伸縮自在に取り付けられている。即ち、車両２側に位置固定された主軸１４に下枠１６の一端が連結され、下枠１６の他端にはヒンジ部３８を介して上枠１７の一端が連結され、上枠１７の他端には舟体支持部１３が支持され、舟体支持部１３には舟体が上下動可能に支持され、舟体の上部には架線６と摺接して受電する厚さ１０ｍｍのすり板１８が設けられている。１５はパンタグラフ９を上昇させるための主ばねであり、その一端は車両２側に固定され、他端は主軸１４側に連結されている。１０は一端が車両２側に固定され、パンタグラフ９の形状を保つために設けられた釣合棒であり、釣合棒１０の他端は上枠１７のヒンジ部３８側端部から一体に突出した突出部１１に連結される。１２は一端が舟体支持部１３に連結され、舟体を水平に保つために設けられた平衡棒であり、その他端はヒンジ部３８に連結される。すり板１８にはすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗した際に断線する第１の埋設光ケーブル１９が埋設され、埋設光ケーブル１９の両端部には光コネクタ２０が設けられている。

２１は車両２内に設けられた第１の光信号送信部であり、充電電池２２、発光ダイオード２３等からなり、第１の送信用光ケーブル２４を介して第１の埋設光ケーブル１９に光信号を送信する。第１の送信用光ケーブル２４の一端は光コネクタ２０に連結される。２５は車両２内に設けられた通信部であり、第１の受信部２６とコントローラ（第１の摩耗検知部）２７と無線通信部２８と運転台モニター表示部２９とから構成され、第１の受信部２６には、フォトダイオード３０、増幅器３１、基準電圧用電池３２、比較器３３及び出力端子３４が設けられている。第１の受信部２６は第１の埋設光ケーブル１９からの光信号を一端が光コネクタ２０に接続された第１の受信用光ケーブル３５を介して受信し、この光信号を電気信号に変換して出力する。運転台モニター表示部２９は、車両２の運転台に設けられている。車両２外に引き出された送信用及び受信用の光ケーブル２４，３５はパンタグラフ９の下枠１６及び上枠１７に沿ってすり板１８まで配設される。

次に、上記構成の動作を説明する。通常時は、光信号送信部２１の発光ダイオード２３から発生した光信号は送信用光ケーブル２４を介して埋設光ケーブル１９に送信され、この光信号は受信用光ケーブル３５を介して第１の受信部２６により受信する。第１の受信部２６においては、フォトダイオード３０により電気信号に変換し、比較器３３において基準電圧と比較され、基準電圧以上であれば出力端子３４からデジタル出力がコントローラ２７に出力され、コントローラ２７は埋設光ケーブル１９の断線なしと判定し、コントローラ２７からは無線通信部２８を介して無線通信によりすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗していないことを車両基地管轄部所サーバ３６等へ通報するとともに、すり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗していないことを運転台モニター表示部２９に表示する。

次に、パンタグラフ９が架線６との摺接により摩耗限界レベルまで摩耗すると、埋設光ケーブル１９は断線し、光信号送信部２１から送信された光信号は受信部２６により受信されなくなる。従って、出力端子３４からはデジタル出力が出力されなくなり、コントローラ２７はすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗したと判定し、摩耗検知信号を無線通信部２８を介して車両基地管轄部所サーバ３６等に通知するとともに、運転台モニター表示部２９にすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗したことを表示する。

実施最良形態１においては、すり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗すると、すり板１８に埋設した埋設光ケーブル１９が断線するので、受信部２６は光信号を受信しなくなる。これにより、コントローラ２７はすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗したことを検知する。従って、すり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗したことを正確に検知することができ、すり板１８を限界まで使用することができて経費を削減することができ、またすり板１８の摩耗による事故を未然に防止することができる。又、車両２の走行中のすり板１８の摩耗も検知することができる。さらに、すり板１８の摩耗検知を光ケーブル１９，２４，３５を介して行なっているので、絶縁が容易になり、架線６からのき電方式が直流き電（ＤＣ１５００Ｖ）であっても、交流き電（ＡＣ２０ＫＶ、ＡＣ３０ＫＶ）であっても適用することができる。

実施最良形態２
図４（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態２によるすり板の斜視図、平面図及び正面図を示し、すり板１８には実施最良形態１と同様にすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗した際に断線する第１の埋設光ケーブル１９を埋設するとともに、すり板１８が注意喚起レベルまで摩耗した際に断線する第２の埋設光ケーブル３７も埋設する。第２の埋設光ケーブル３７の端部にも光コネクタ２０を設ける。又、図示しないが、図１の構成に加えて、車両２には、第２の送信用光ケーブルを介して第２の埋設ケーブル３７に光信号を送信する第２の光信号送信部と、第２の埋設光ケーブル３７からの光信号を第２の受信用ケーブルを介して受信し、電気信号に変換して出力する第２の受信部と、第２の受信部からの信号が無くなったことによりすり板１８が注意喚起レベルまで摩耗したことを検知する第２の摩耗検知部である第２のコントローラを設ける。

実施最良形態２においては、第２の受信部からの信号が無くなったことにより第２の埋設光ケーブル３７が断線したことを検知し、すり板１８が注意喚起レベルまで摩耗したことを検知し、また第１の受信部２６からの信号が無くなったことによりすり板１８が摩耗限界レベルまで摩耗したことを検知することができる。もちろん、無線通信部２８による車両基地管轄部所サーバ３６等への通報及び運転台モニター表示部２９による表示も行なわれる。このように、複数段階の摩耗検知情報を得ることにより、すり板１８の摩耗状況をより正確に検知することができるとともに、適用線区によって注意喚起レベルと摩耗限界レベルの使い分けを行なうことができる。その他の効果は実施最良形態１と同様である。

この発明の実施最良形態１によるパンタグラフすり板の摩耗検知装置のシステム構成図である。 実施最良形態１によるすり板の斜視図、平面図及び正面図である。 実施最良形態１によるパンタグラフの構成図である。 実施最良形態２によるすり板の斜視図、平面図及び正面図である。 特許文献１に示されたパンタグラフの正面図及びその一部拡大斜視図である。

符号の説明

２…車両
６…架線
９…パンタグラフ
１８…パンタグラフすり板
１９，３７…埋設光ケーブル
２１…光信号送信部
２４…送信用光ケーブル
２６…受信部
２７…コントローラ
２８…無線通信部
２９…運転台モニター表示部
３５…受信用光ケーブル
３６…車両基地管轄部所サーバ

Claims (2)

1. 車両の屋根に設けられたパンタグラフの上部に設けられ、架線と摺接して受電するパンタグラフすり板において、すり板に埋設され、すり板が摩耗限界レベルまで摩耗した際に断線する第１の埋設光ケーブルと、車両に設けられ、第１の送信用光ケーブルを介して第１の埋設光ケーブルに光信号を送信する第１の光信号送信部と、車両に設けられ、第１の埋設光ケーブルからの光信号を第１の受信用光ケーブルを介して受信し、電気信号に変換して出力する第１の受信部と、第１の受信部からの信号が無くなったことによりすり板が摩耗限界レベルまで摩耗したことを検知する第１の摩耗検知部とを備えたことを特徴とするパンタグラフすり板の摩耗検知装置。
2. すり板に埋設され、すり板が注意喚起レベルまで摩耗した際に断線する第２の埋設光ケーブルと、車両に設けられ、第２の送信用光ケーブルを介して第２の埋設光ケーブルに光信号を送信する第２の光信号送信部と、車両に設けられ、第２の埋設光ケーブルからの光信号を第２の受信用光ケーブルを介して受信し、電気信号に変換して出力する第２の受信部と、第２の受信部からの信号が無くなったことによりすり板が注意喚起レベルまで摩耗したことを検知する第２の摩耗検知部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のパンタグラフすり板の摩耗検知装置。

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