JP2008018831A - パンタグラフ位置検出装置及びパンタグラフ位置検出方法 - Google Patents

パンタグラフ位置検出装置及びパンタグラフ位置検出方法 Download PDF

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孝 坂井
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敬 国見
Minoru Kaneko
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Abstract

【課題】エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができるパンタグラフ位置検出装置及びパンタグラフ位置検出方法を得る。
【解決手段】 エアセクション区間の吊架線4と平行、且つ、離間させて配設した電線2と、この電線2にエアセクション区間の吊架線4の各ハンガ5と対向する位置に取り付けたギャップセンサG1〜G4と、各ハンガ5と対向する位置のギャップセンサG1〜G4夫々の信号レベル変化を捉えて所定の閾値を超えるものがあれば、電気車のパンタグラフがエアセクション区間内にあると判定する検知ユニット3とを備えるとともに、エアセクション区間の吊架線4のハンガ5を通常区間で使用するものよりも長めのものを使用し、ハンガ5とギャップセンサ(例えばギャップセンサG1)との間のギャップの変化を検出する。
【選択図】図1

Description

本発明は、トロリ線から給電を受けて走行する電気車に用いて好適なパンタグラフ位置検出装置及びパンタグラフ位置検出方法に関する。
従来、電気車のパンタグラフがトロリ線のエアセクション(電気車の電源切り替え)区間を通過した際にパンタグラフを通じて大電流が流れる所謂セクションオーバを防止する方法として、エアセクション電位差を解消する方法が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特許文献1は、電気車のエアセクション区間への接近を検知してエアセクションの両端を短絡するようにしたものであり、特許文献2は、電気車がある基準速度以下の車速でエアセクション区間に進入する場合に、エアセクションの両側夫々の給電を停止するようにしたものである。
一方、電気車は防護無線等により不特定の位置で停止する場合があるが、エアセクション区間で停止した場合(運転手の意思に無関係に車両が制動されて停止する等)、パンタグラフのトロリ線への接触が不完全であると、トロリ線との間で発生するアーク、もしくは不完全接触に起因するジュール発熱により、トロリ線が断線する事故が発生する虞がある。この事故を回避するために重要な技術として、電気車がエアセクション区間に停止したことを検知する方法と、パンタグラフがエアセクション区間にあることを検知する方法が挙げられる。
従来技術として、軌道部に赤外線、レーザ、音波、光電などを利用したセンサにより、エアセクション近傍の電気車を検知する方法がある(例えば、既述した特許文献1、2参照)。
特開平8−216741号公報 特開2003−200765号公報
しかしながら、センサを利用して電気車位置を検知する場合、車両編成の違いによりパンタグラフの位置が異なることや、気動車併用の路線等では、実際にパンタグラフがエアセクション区間に無いのに制御装置が作動してしまう問題がある(パンタグラフのない気動車がエアセクション区間に止まってしまったとき、車両位置検知のみであると、不要な給電停止をしてしまう場合等がある)。
また、設備導入の際には架線等の電力設備と軌道設備の両方を工事しなくてはならず、現設備の大掛かりな改造になってしまう問題もある。
この発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができ、しかも設備導入を容易、且つ、低コストで行うことができるパンタグラフ位置検出装置及びパンタグラフ位置検出方法を提供することを目的とする。
上記目的は下記構成及び方法により達成される。
(1) 本発明のパンタグラフ位置検出装置は、エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対向配置させ、夫々が、対向する前記ハンガとの間の距離に応じた信号レベルのセンサ信号を出力する複数のギャップセンサと、前記複数のギャップセンサ夫々の信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定する判定手段と、を備える。
(2) 本発明のパンタグラフ位置検出装置は、上記(1)に記載のパンタグラフ位置検出装置において、前記判定手段は、1つの前記ギャップセンサの信号レベル変化を検知した場合は、該ギャップセンサの直下に前記パンタグラフが位置すると判定し、隣接する2つの前記ギャップセンサ夫々の信号レベル変化を検知した場合は、前記2つのギャップセンサ間に前記電気車のパンタグラフが位置すると判定する。
(3) 本発明のパンタグラフ位置検出装置は、上記(1)又は(2)に記載のパンタグラフ位置検出装置において、前記ハンガを介して前記吊架線に吊り下げられるトロリ線からの誘導による電源を取得して前記判定手段及び前記複数のギャップセンサの動作用電源を生成する電源生成手段を備える。
(4) 本発明のパンタグラフ位置検出装置は、エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対して設けられ、前記各ハンガが支持するトロリ線の荷重を検出する複数のハンガ荷重センサと、前記複数のハンガ荷重センサ夫々の信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定する判定手段と、を備える。
(5) 本発明のパンタグラフ位置検出装置は、上記(4)に記載のパンタグラフ位置検出装置において、前記判定手段は、1つの前記ハンガ荷重センサの信号レベル変化を検知した場合は、該ハンガ荷重センサの直下に前記パンタグラフが位置すると判定し、隣接する2つの前記ハンガ荷重センサ夫々の信号レベル変化を検知した場合は、前記2つのハンガ荷重センサ間に前記電気車のパンタグラフが位置すると判定する。
(6) 本発明のパンタグラフ位置検出装置は、上記(4)又は(5)に記載のパンタグラフ位置検出装置において、前記ハンガを介して前記吊架線に吊り下げられるトロリ線からの誘導による電源を取得して前記判定手段及び前記複数のハンガ荷重センサの動作用電源を生成する電源生成手段を備える。
(7) 本発明のハンガ構造は、トロリ線を把持し吊架線に上下動可能に支持されるハンガにおいて、エアセクション区間用として、通常区間に使用されているものよりも長めに形成され、前記エアセクション区間のトロリ線を通常区間より下がった状態にする。
(8) 本発明のセンサ構造は、上記(4)から(6)のいずれかに記載のハンガ荷重センサにおいて、前記ハンガ荷重センサとして圧力センサを用い、該圧力センサを、トロリ線を把持し吊架線に上下動可能に支持されるハンガと該ハンガを吊り下げるため前記吊下線に取り付けられるハンガカバーとの間に介挿する。
(9) 本発明のパンタグラフ位置検出システムは、上記(1)から(6)のいずれかに記載のパンタグラフ位置検出装置と、上記(7)に記載のハンガ構造とを備える。
(10) 本発明のパンタグラフ位置検出方法は、エアセクション区間の吊架線と平行で且つ離間させて電線を架設すると共に、前記エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対向するように前記電線に複数のギャップセンサを接続し、前記複数のギャップセンサ夫々が対向位置にある前記ハンガとの間の距離に応じた信号レベルのセンサ信号を出力するのを検知し、該センサ信号の信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定する。
(11) 本発明のパンタグラフ位置検出方法は、エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対し、前記各ハンガが支持するトロリ線の荷重を検出する複数のハンガ荷重センサを設け、該各ハンガ荷重センサの信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定する。
上記(1)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、電気車のパンタグラフがトロリ線を持ち上げることによるハンガの上昇を利用して、エアセクション区間の吊架線に取り付けられた複数のハンガ夫々に対向してギャップセンサを配置し、ハンガがギャップセンサに接近した際のギャップセンサの信号レベル変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無及び位置を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの有無及び位置を確実に検出することができる。
また、本発明を構成する手段を容易、且つ、低コストで実現できるので、設備導入を容易、且つ、低コストで行うことが可能となる。
上記(2)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、1つのギャップセンサの信号レベル変化を検知した場合は、該ギャップセンサの直下にパンタグラフが位置すると判定し、隣接する2つのギャップセンサ夫々の信号レベル変化を検知した場合は、2つのギャップセンサ間に電気車のパンタグラフが位置すると判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。
上記(3)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、判定手段及び複数のギャップセンサの動作用電源として、トロリ線からの誘導による電源を取得して生成するので、専用の電源を新たに用意する必要がなく設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。
上記(4)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、電気車のパンタグラフがトロリ線を持ち上げることによるハンガの上昇を利用して、エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対し、各ハンガが支持するトロリ線の荷重を検出するハンガ荷重センサを設け、ハンガが上昇することでハンガ荷重センサに加わる荷重の軽減によるギャップセンサの信号レベル変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無及び位置を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの有無及び位置を確実に検出することができる。
また、本発明を構成する手段を容易、且つ、低コストで実現できるので、設備導入を容易、且つ、低コストで行うことが可能となる。
上記(5)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、1つのハンガ荷重センサの信号レベル変化を検知した場合は、該ハンガ荷重センサの直下にパンタグラフが位置すると判定し、隣接する2つのハンガ荷重センサ夫々の信号レベル変化を検知した場合は、2つのハンガ荷重センサ間に電気車のパンタグラフが位置すると判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。
上記(6)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、判定手段及び複数のハンガ荷重センサの動作用電源として、トロリ線からの誘導による電源を取得して生成するので、専用の電源を新たに用意する必要がなく設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。
上記(7)に記載のハンガ構造では、通常区間で使用されてものよりも長めになっているので、電気車のパンタグラフがトロリ線を介してハンガを持ち上げた際に、ハンガが容易にワイヤ線に接触する。これにより、エアセクション区間のパンタグラフの位置検出が確実に行われる。
また、既存のハンガを一部改良するだけで実現できるので、コストアップを最小限に抑えることができる。
上記(8)に記載のセンサ構造では、ハンガ荷重センサとしての圧力センサを用い、この圧力センサをハンガとハンガカバーとの間に介挿する。これにより、既設のハンガとハンガカバーをそのまま利用することができ、新たに圧力センサを導入するのみで済むため、設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。
上記(9)に記載のパンタグラフ位置検出システムでは、上記(1)から(6)のいずれかに記載のパンタグラフ位置検出装置と、上記(7)に記載のハンガ構造とを備えるので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。
上記(10)に記載のパンタグラフ位置検出方法では、電気車のパンタグラフがトロリ線を持ち上げることによるハンガの上昇を利用して、エアセクション区間の吊架線に取り付けられた複数のハンガ夫々に対向してギャップセンサを配置し、ハンガがギャップセンサに接近した際のギャップセンサの信号レベル変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無及び位置を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの有無及び位置を確実に検出することができる。
上記(11)に記載のパンタグラフ位置検出方法では、電気車のパンタグラフがトロリ線を持ち上げることによるハンガの上昇を利用して、エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対し、各ハンガが支持するトロリ線の荷重を検出するハンガ荷重センサを設け、ハンガが上昇することでハンガ荷重センサに加わる荷重の軽減によるギャップセンサの信号レベル変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無及び位置を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの有無及び位置を確実に検出することができる。
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置を線路側方から見た外観図である。また、図2はパンタグラフ位置検出装置を電気車の進行方向から見た外観図である。
図1において、本実施形態のパンタグラフ位置検出装置は、4個のギャップセンサG1〜G4と、ギャップセンサG1〜G4を取り付けると共に各ギャップセンサG1〜G4のセンサ信号を電送するための電線2と、電線2を通して各ギャップセンサG1〜G4に電源を供給すると共に各ギャップセンサG1〜G4のセンサ信号を検知する検知ユニット3とを備えて構成される。
ギャップセンサG1〜G4は、エアセクション区間の吊架線4のハンガ5と同じ数だけ設けられており、夫々ハンガ5の上方に僅かな間隔(ギャップ)で離間配置される。電線2はその長さがエアセクション区間と略同じ長さであり、一端がエアセクション区間の線路長方向に沿って設置された2本の支柱6の一方に検知ユニット3を介して接続され、他端が他方の支柱6に接続される。
検知ユニット3は、各ギャップセンサG1〜G4のセンサ信号を基にエアセクション区間内のパンタグラフの有無及び凡その位置を検知する。すなわち、各ギャップセンサG1〜G4夫々の信号レベルを所定の閾値と比較して、閾値を超えるセンサ信号を検出する。閾値を超える信号レベルのギャップセンサが1つだけあれば、そのギャップセンサの近傍にパンタグラフが有ると判定する。閾値を超える信号レベルのギャップセンサが2つある場合は、夫々の信号レベルを比較して差がある場合はハンガ間にパンタグラフが有ると判定する。
検知ユニット3は、吊架線4が線路(図示略)の中央寄りに架設されることから、図2に示すように延長部材8を用いて吊架線4の直上に来るように配置される。なお、電線2の一端が検知ユニット3に接続されることから、電線2の他端も同様に図示せぬ延長部材8によって吊架線4の直上に来るように配置される。これにより、電線2と吊架線4の位置関係は図3に示すように平行となる。吊架線4はトロリ線7を吊り下げるためのものであり、ハンガ5を介してトロリ線7を吊り下げる。なお、エアセクション区間ではトロリ線7は、エアセクション区間を通過して始端または終端となる2系統存在するが、本実施の形態では図2及び図4の平面図に示すようにそのうちの1系統に対してギャップセンサG1〜G4、電線2及び検知ユニット3を設けている。
なお、トロリ線7は、支柱6間の鉄構ビーム9に結合した振れ止め金具11に支持されて、横ゆれ防止が図られている。
本発明では、エアセクション区間に使用されるハンガ5として、通常区間で使用されているハンガよりも長いものを使用し、トロリ線7がエアセクション区間のみ通常区間より下がった状態にする。すなわち、エアセクション区間で電気車のパンタグラフがトロリ線7と接触した際にハンガ5が上方に持ち上げる構造を採っている。エアセクション区間のトロリ線7を通常区間より下げることで、電気車のパンタグラフがトロリ線7に接触した際にパンタグラフに最も近い位置にあるハンガ5を上方に移動する。
電気車のパンタグラフがエアセクション区間に無い場合は、図3に示すように吊架線4とギャップセンサG1〜G4が一定距離のギャップLで離れているが、電気車のパンタグラフがエアセクション区間に入るとトロリ線7が持ち上がってハンガ5が上方へ移動するので、該ハンガ5と対向する例えばギャップセンサG1との間のキャップLが狭くなる。これにより、ギャップセンサG1のセンサ信号レベルが大きくなる。他のハンガ5の夫々とギャップセンサG2〜G4との関係も同様である。なお、吊架線4のハンガ5とトロリ線7の接続構造は、例えば特開2003−159968号公報や特開2005−67568号公報で開示されている。
図5は検知ユニット3の概略構成を示すブロック図である。同図において、検知ユニット3は、MPU(Micro Processing Unit)31と誘導電源装置32とを備えて構成される。
MPU31の内蔵するメモリには、各ギャップセンサG1〜G4の信号レベルを基にエアセクション区間内のパンタグラフの有無を判定する制御プログラムと、各ギャップセンサG1〜G4の信号レベル判定用の閾値が書き込まれている。MPU31は、各ギャップセンサG1〜G4のセンサ信号を取り込んだ後、夫々の信号レベルを判定し、所定の閾値を超えるものがある場合には外部の制御装置10に作動指令を発報する。
また、上述したように所定の閾値を超える信号レベルのギャップセンサが1つだけあれば、そのギャップセンサの近傍にパンタグラフが有ると判定できる。
また、閾値を超える信号レベルのギャップセンサが2つある場合は、夫々の信号レベルを比較して差がある場合はハンガ間にパンタグラフが有ると判定できる。
制御装置10は、MPU31から作動指定の発報があると、エアセクション電位差を解消する制御を行う。例えばエアセクション区間の一方のトロリ線7には給電が行われ、他方のトロリ線7には給電が行われていない場合、一方のトロリ線7への給電を停止する制御を行う。
検知ユニット3の誘導電源装置32は、トロリ線7からの誘導を利用してギャップセンサG1〜G4及びMPU31を夫々動作させるための電源を生成する。誘導電源装置32は、図6のブロック図に示すように、トロリ線7に取り付けて使用するエアギャップ付コイル321と、このエアギャップ付コイル321に誘導した電圧を直流に変換する整流器322と、この整流器322の直流出力を充電用の電圧に変換するチャージ用インバータ323と、このチャージ用インバータ323で充電される充電用キャパシタ324と、この充電用キャパシタ324の蓄積された電荷から一定の電圧を生成しMPU31に供給する定電圧回路325とを備えて構成される。
このようなトロリ線7からの誘導を利用して電源を生成する方式を採ることで、検知ユニット3に供給する電源を新たに設置する手間を省くことができ、コストダウンが図れる。なお、本実施の形態ではエアギャップ付コイル321を検知ユニット3と別体としたが、一体であっても構わない。その場合、検知ユニット3はトロリ線7上に配置されることになる。
次に、上記構成のパンタグラフ位置検出装置の動作を説明する。
まず、検知ユニット3から各ギャップセンサG1〜G4に電源を供給して各ギャップセンサG1〜G4を動作状態にする。図7は、エアセクション区間内にパンタグラフ20が停止した状態を示す図である。この図に示すように、エアセクション区間内にパンタグラフ20が停止した場合、パンタグラフ20がトロリ線7を押し上げることにより、ハンガ5が上昇し吊架線4より上方に移動して、ハンガ5と対向位置にあるギャップセンサG1との間のギャップが狭くなる。このときのギャップセンサG1とハンガ5との間のギャップをL1として、そのギャップL1に応じたレベルのセンサ信号がギャップセンサG1から出力される。またこのとき、他の全てのギャップセンサG2〜G4からも夫々の対向位置にあるハンガ5との間のギャップに応じたレベルのセンサ信号が出力される。各ギャップセンサG1〜G4からのセンサ信号が検知ユニット3のMPU31に取り込まれる。MPU31は、各ギャップセンサG1〜G4の信号レベルを所定の閾値と比較して、どのギャップセンサGの近傍にパンタグラフ20があるかを判定する。図7に示す状態ではパンタグラフ20がギャップセンサG1と対向位置にあるハンガ5の真下にある場合であるので、パンタグラフ20はギャップセンサG1の近傍にあると判定される。
一方、パンタグラフ20が図8に示す状態で停止した場合は、ギャップセンサG2と対向位置にあるハンガ5との間のギャップと、ギャップセンサG3と対向配置にあるハンガ5との間のギャップが夫々狭くなる。図8に示す状態ではパンタグラフ20がギャップセンサG2と対向位置にあるハンガ5とギャップセンサG3と対向位置にあるハンガ5との間にある場合であるので、ギャップセンサG3とそれに対向位置にあるハンガ5との間のギャップをL2とし、ギャップセンサG2とそれに対向位置にあるハンガ5との間のギャップをL3とすると、このときのギャップの大小関係はL2<L3となり、差ができるため、隣接する2つのハンガ間にパンタグラフ20があると判定する。
このように本実施の形態のパンタグラフ位置検出装置によれば、エアセクション区間の吊架線4と平行、且つ、離間させて配設した電線2と、この電線2にエアセクション区間の吊架線4の各ハンガ5と対向する位置に取り付けたギャップセンサG1〜G4と、各ハンガ5と対向する位置のギャップセンサG1〜G4夫々の信号レベル変化を検知して所定の閾値を超えるものがあれば、電気車のパンタグラフ20がエアセクション区間内にあると判定する検知ユニット3とを備えるとともに、エアセクション区間の吊架線4のハンガ5を通常区間で使用するものよりも長めのものを使用し、ハンガ5とギャップセンサ(例えばギャップセンサG1)との間のギャップの変化を検知するようにしたので、エアセクション区間内のパンタグラフ20の有無とその凡その位置を検出することができる。したがって、車両編成の違いによりパンタグラフの位置が異なることや、気動車併用の路線等では、実際にパンタグラフがエアセクション区間に無いのに制御装置が作動してしまう問題を解消できる。
また、本装置を導入する際には、ギャップセンサG1〜G4と、ギャップセンサG1〜G4を取り付けると共に、ギャップセンサG1〜G4夫々のセンサ信号を電送するための電線2と、電線2を通してギャップセンサG1〜G4夫々に電源を供給すると共に、ギャップセンサG1〜G4夫々のセンサ信号を検知する検知ユニット3とを設ける共に吊架線4のハンガ5を通常のものよりも長いものに交換するだけで済むので、現設備の改造を容易に行うことができ、コストアップを最小限に抑えることができる。
また、ギャップセンサG1〜G4と検知ユニット3の動作電源をトロリ線7からの誘導を利用して生成するようにしたので、専用の電源を新たに用意する必要がなく設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。
なお、本実施の形態では、ギャップセンサG1〜G4の取り付けを吊架線4の上方に架設した電線2にて行ったが、図11に示すようにステー12等で吊架線4に直接取り付けるようにしても良い。
また、本実施の形態では、誘導による電源の取得をトロリ線7から行うようにしたが、特開2005−67568号公報でも開示されているように、ハンガ5を介してトロリ線7を吊架線4に電気的に導通させることによって、吊架線4からも取得が可能である。
また、本実施形態のパンタグラフ位置検出装置と吊架線4のハンガ5は、パンタグラフ位置検出システムを構成する。
図12は、本発明の第2実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置の一部分の外観を示す図である。同図に示すように、吊架線4にはハンガ5を吊り下げるためのハンガカバー13が挿入される。
ハンガカバー13は樹脂等の絶縁材を用いて円筒状に形成され、両端夫々にハンガ5の外れを防止する鍔部13aが形成されている。
ハンガカバー13には圧力センサを用いたハンガ荷重センサPが設けられており、ハンガ5が支持する分のトロリ線7の荷重判定に用いられる。
なお、ハンガ荷重センサPは、エアセクション区間の各ハンガ5に対応して設けられるので、上述した第1実施形態のギャップセンサG1〜G4と同様の符号を付けて区別できるようにする。つまり、ハンガ荷重センサP1〜P4とする。但し、以下の説明において、1つのハンガ荷重センサについて説明する場合には、代表としてハンガ荷重センサP1を用いることとする。
ハンガ荷重センサP1は、図13に示すように半円筒形に形成され、既設のハンガカバー13に後から付加できる構造になっている。又、半円筒形の内部には気体あるいは液体が封じ込められ、一方の端の頂点部分に圧力センサ14が設けられている。
図12に戻り、ハンガ5は略楕円型のリング状に形成されており、一方の端側がハンガカバー13に掛けられた状態で吊架線4に吊るされ、他端側がトロリ線7に固定される。ハンガ5の一方の端側がハンガカバー13に掛けられた状態で吊るされることから、ハンガ荷重センサP1にはハンガ5が支持する分のトロリ線7の荷重が加わり、当該荷重に応じた信号レベルのセンサ信号がハンガ荷重センサP1から出力されることになる。これに対してパンタグラフ20(図7参照)によってトロリ線7が持ち上げられた場合、ハンガ5が上方へ移動し、これによってハンガカバー13から離れると即ちハンガ荷重センサP1から離れると、ハンガ荷重センサP1には殆ど荷重が掛からなくなり、ハンガ荷重センサP1のセンサ信号の信号レベルが略ゼロになる。ハンガ荷重センサP1〜P4の各信号レベルを判定することで、エアセクション区間内のパンタグラフ20の有無及び凡その位置を推定できる。
エアセクション区間内の各ハンガ5に設けられたハンガ荷重センサP1〜P4の出力が図示せぬ電線によって検知ユニット3Aに入力される。図14は、検知ユニット3Aの概略構成を示すブロック図である。検知ユニット3Aは、上述した検知ユニット3と同様に、MPU31Aと誘導電源装置32Aとを備えて構成される。MPU31Aの内蔵するメモリには、各ハンガ荷重センサP1〜P4の信号レベルを基にエアセクション区間内のパンタグラフの有無を推定する制御プログラムと、各ハンガ荷重センサP1〜P4の信号レベル判定用の閾値が書き込まれている。MPU31Aは、各ハンガ荷重センサP1〜P4のセンサ信号を取り込んだ後、夫々の信号レベルを判定し、閾値以下のものがある場合、外部の制御装置10に作動指令を発報する。また、閾値以下の信号レベルのハンガ荷重センサが1つだけあれば、そのハンガ荷重センサの近傍にパンタグラフが有ると判定し、閾値以下の信号レベルのハンガ荷重センサが2つある場合は、夫々のハンガ5の間にパンタグラフ20が有ると判定する。
制御装置10は、MPU31から作動指定の発報があると、エアセクション電位差を解消する制御を行う。例えばエアセクション区間の一方のトロリ線7には給電が行われ、他方のトロリ線7には給電が行われていない場合、一方のトロリ線7への給電を停止する制御を行う。検知ユニット3Aの誘導電源装置32Aは、上述した第1実施形態の検知ユニット3を構成する誘導電源装置32と同様のものであるので、説明を省略する。
次に、上記構成のパンタグラフ位置検出装置の動作を説明する。なお、この動作説明において、図7と図8を用いることとする。
まず、検知ユニット3から各ハンガ荷重センサP1〜P4に電源を供給して各ハンガ荷重センサP1〜P4を動作状態にする。図7に示すように、エアセクション区間内にパンタグラフ20が停止した場合、パンタグラフ20がトロリ線7を押し上げることにより、ハンガ5が上昇して、該ハンガ5のハンガ荷重センサP1の信号レベルが略ゼロになる。またこのとき、他の全てのハンガ荷重センサP2〜P4からは夫々のハンガ5が支持する分のトロリ線7の荷重が加わり、当該荷重に応じた信号レベルのセンサ信号がハンガ荷重センサP2〜P4から出力される。各ハンガ荷重センサP1〜P4からのセンサ信号が検知ユニット3AのMPU31Aに取り込まれる。MPU31Aは、各ハンガ荷重センサP1〜P4の信号レベルを閾値と比較して閾値以下の信号レベルを検出し、どのハンガ5の近傍にパンタグラフ20があるかを判定する。
図7に示す状態ではパンタグラフ20がハンガ荷重センサP1のハンガ5の真下にある場合であるので、パンタグラフ20は該ハンガ5の近傍にあると判定する。一方、パンタグラフ20が図8に示す状態で停止した場合は、ハンガ荷重センサP2とハンガ荷重センサP3夫々の信号レベルが略ゼロになるので、ハンガ荷重センサP2のハンガ5とハンガ荷重センサP3のハンガ5との間にパンタグラフ20があると判定する。
このように本実施の形態のパンタグラフ位置検出装置によれば、エアセクション区間の吊架線4に上下動可能に取り付けられた各ハンガ5に対して、各ハンガ5が支持するトロリ線7の荷重を検出するハンガ荷重センサP1〜P4と、ハンガ荷重センサP1〜P4夫々の信号レベル変化を検知して所定の閾値以下のものがあれば、電気車のパンタグラフ20がエアセクション区間内にあると判定する検知ユニット3Aとを備えるとともに、エアセクション区間の吊架線4のハンガ5を通常区間で使用するものよりも長めのものを使用し、ハンガ5が支持する分のトロリ線7の荷重変化を検知するようにしたので、エアセクション区間内のパンタグラフ20の有無とその凡その位置を検出することができる。したがって、車両編成の違いによりパンタグラフの位置が異なることや、気動車併用の路線等では、実際にパンタグラフがエアセクション区間に無いのに制御装置が作動してしまう問題を解消できる。
また、検知ユニット3Aの動作電源をトロリ線7からの誘導を利用して生成するようにしたので、専用の電源を新たに用意する必要がなく設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。なお、誘導による電源の取得は、上述したように、ハンガ5を介してトロリ線7を吊架線4に電気的に導通させることによって、吊架線4からも取得が可能である。
なお、本実施の形態では、圧力センサを利用したハンガ荷重センサP1〜P4を用いてハンガ5が支持する分のトロリ線7の荷重変化を検知するようにしたが、図15に示すように、ハンガカバー14の内側の面にストレインゲージ15を設けて、ハンガ5が支持する分のトロリ線7の荷重変化を検知するようにしても良い。
本発明は、エアセクション区間のパンタグラフの有無及び位置を正確に検出することができるといった効果を有し、トロリ線から給電を受けて走行する電気車の電力設備への適用が可能である。
本発明の第1実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置を線路側方から見た外観図である。 パンタグラフ位置検出装置を電気車の進行方向から見た外観図である。 パンタグラフ位置検出装置におけるギャップセンサとハンガとの位置関係を示す図である。 パンタグラフ位置検出装置の平面図である。 パンタグラフ位置検出装置の検知ユニットの概略構成を示すブロック図である。 パンタグラフ位置検出装置の誘導電源装置の概略構成を示すブロック図である。 パンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図であり、パンタグラフがギャップセンサ直下にある場合を示す。 パンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図であり、パンタグラフが隣接する2つのギャップセンサ間にある場合を示す。 パンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図であり、パンタグラフが隣接する2つのギャップセンサ間にある場合のギャップを示す。 パンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図であり、パンタグラフが隣接する2つのギャップセンサ間にある場合のギャップを示す。 パンタグラフ位置検出装置の応用例を線路側方から見た外観図である。 本発明の第2実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置の一部分の外観を示す図である。 パンタグラフ位置検出装置のハンガ荷重センサと吊架線に取り付けるハンガカバーとの関係を示す図である。 パンタグラフ位置検出装置の誘導電源装置の概略構成を示すブロック図である。 パンタグラフ位置検出装置の応用例を示す図である。
符号の説明
G1〜G4 ギャップセンサ
2 電線
3、3A 検知ユニット
4 吊架線
5 ハンガ
6 支柱
7 トロリ線
8 延長部材
10 制御装置
12 ステー
P1 ハンガ荷重センサ
13 ハンガカバー
13a 鍔部
14 圧力センサ
15 ストレインゲージ
20 パンタグラフ
31、31A MPU
32、32A 誘導電源装置
321 エアギャップ付コイル
322 整流器
323 チャージ用インバータ
324 充電用キャパシタ
325 定電圧回路

Claims (11)

  1. エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対向配置させ、夫々が、対向する前記ハンガとの間の距離に応じた信号レベルのセンサ信号を出力する複数のギャップセンサと、
    前記複数のギャップセンサ夫々の信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定する判定手段と、
    を備えるパンタグラフ位置検出装置。
  2. 前記判定手段は、1つの前記ギャップセンサの信号レベル変化を検知した場合は、該ギャップセンサの直下に前記パンタグラフが位置すると判定し、隣接する2つの前記ギャップセンサ夫々の信号レベル変化を検知した場合は、前記2つのギャップセンサ間に前記電気車のパンタグラフが位置すると判定する請求項1に記載のパンタグラフ位置検出装置。
  3. 前記ハンガを介して前記吊架線に吊り下げられるトロリ線からの誘導による電源を取得して前記判定手段及び前記複数のギャップセンサの動作用電源を生成する電源生成手段を備える請求項1又は請求項2に記載のパンタグラフ位置検出装置。
  4. エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対して設けられ、前記各ハンガが支持するトロリ線の荷重を検出する複数のハンガ荷重センサと、
    前記複数のハンガ荷重センサ夫々の信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定する判定手段と、
    を備えるパンタグラフ位置検出装置。
  5. 前記判定手段は、1つの前記ハンガ荷重センサの信号レベル変化を検知した場合は、該ハンガ荷重センサの直下に前記パンタグラフが位置すると判定し、隣接する2つの前記ハンガ荷重センサ夫々の信号レベル変化を検知した場合は、前記2つのハンガ荷重センサ間に前記電気車のパンタグラフが位置すると判定する請求項4に記載のパンタグラフ位置検出装置。
  6. 前記ハンガを介して前記吊架線に吊り下げられるトロリ線からの誘導による電源を取得して前記判定手段及び前記複数のハンガ荷重センサの動作用電源を生成する電源生成手段を備える請求項4又は請求項5に記載のパンタグラフ位置検出装置。
  7. トロリ線を把持し吊架線に上下動可能に支持されるハンガにおいて、
    エアセクション区間用として、通常区間に使用されているものよりも長めに形成され、前記エアセクション区間のトロリ線を通常区間より下がった状態にするハンガ構造。
  8. 請求項4から請求項6のいずれかに記載のハンガ荷重センサにおいて、
    前記ハンガ荷重センサとして圧力センサを用い、該圧力センサを、トロリ線を把持し吊架線に上下動可能に支持されるハンガと該ハンガを吊り下げるため前記吊下線に取り付けられるハンガカバーとの間に介挿することを特徴とするセンサ構造。
  9. 請求項1から請求項6のいずれかに記載のパンタグラフ位置検出装置と、
    請求項7に記載のハンガ構造と、
    を備えるパンタグラフ位置検出システム。
  10. エアセクション区間の吊架線と平行で且つ離間させて電線を架設すると共に、前記エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対向するように前記電線に複数のギャップセンサを接続し、前記複数のギャップセンサ夫々が対向位置にある前記ハンガとの間の距離に応じた信号レベルのセンサ信号を出力するのを検知し、該センサ信号の信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定するパンタグラフ位置検出方法。
  11. エアセクション区間の吊架線に上下動可能に取り付けられた複数のハンガ夫々に対し、前記各ハンガが支持するトロリ線の荷重を検出する複数のハンガ荷重センサを設け、該各ハンガ荷重センサの信号レベル変化を検知することで電気車のパンタグラフの前記エアセクション区間内における有無及び位置を判定するパンタグラフ位置検出方法。
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