JP2015013490A - セクションインシュレータ及びその摩耗判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 検測車による計測により摩耗の進行を把握しやすいように形状を改良したセクションインシュレータとその摩耗計測方法を提供する。【課題手段】 セクションインシュレータの絶縁体１０は、前後方向垂直断面が、絶縁体１０の摺動面の摩耗に応じて摺動面の幅及び／又は形状が変わるように形成されている。つまり、絶縁体１０の摺動面が摩耗すると垂直断面の幅や形状が変わるので、検測車によって幅や形状を計測することにより、摩耗の進行を知ることができる。そして、計測された幅や形状が摩耗限度に達すると、警報を発する等により知らせ、速やかに絶縁部材の交換を行うことができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、電車線路の二つの区分の間において二本のトロリ線を電気絶縁状態で接続するセクションインシュレータとその摩耗判定方法に関する。

直流電車線の区分箇所や、交流電車線の異相区分箇所では、この箇所を挟んでトロリ線を絶縁しつつ接続するセクションインシュレータが使用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

前述の特許文献においては、セクションインシュレータの絶縁部材は、垂直方向における断面が矩形（主に長方形）のシリコン樹脂やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の棒状体であるとされている。樹脂製やＦＲＰ製のセクションインシュレータは、トロリ線（銅合金製）よりも柔らかく、アーク放電等により熱損傷が起こりやすいので、すり板との摺動面の摩耗の進行がトロリ線よりも早い。また、断面形状が矩形の場合、摩耗が進行しても摺動面の幅が変化しないので、摩耗の進行を把握しにくい。

一般に、電車線設備の摩耗を検測車などから非接触で自動計測する場合、トロリ線の摩耗を計測する技術は確立されているが、ＦＲＰ製のセクションインシュレータを計測することはできなかった。このため、セクションインシュレータの部分だけ、至近距離からの人手による計測が行われていた。特にセクションインシュレータは前述のように摩耗の進行が早いので、頻繁に計測する必要があった。

特開２００４−２９９４５０号公報 特開２０１０−１２８１２号公報

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、検測車による計測により摩耗の進行を把握しやすいように形状を改良したセクションインシュレータとその摩耗計測方法を提供することを目的とする。

本発明のセクションインシュレータは、 電車線路の二つの区分の間において二本のトロリ線を電気絶縁状態で接続するセクションインシュレータであって、 前記トロリ線の代わりに電車のパンタグラフが摺動する、電車線路の前後方向に延びる棒状の絶縁体を備え、該絶縁体の前後方向垂直断面が、該絶縁体の摺動面の摩耗に応じて該摺動面の幅及び／又は形状が変わることを特徴とする。

本発明によれば、絶縁体の摺動面が摩耗すると、垂直断面の幅や形状が変わるので、幅や形状を知ることにより、摩耗の進行を知ることができる。したがって、計測された幅や形状が摩耗限度に達すると、警報を発する等により知らせ、速やかに絶縁部材の交換を行うことができる。

本発明においては、 前記絶縁体の前後方向垂直断面を、上下方向に幅の異なる形状とできる。

この場合、摩耗が進行すると幅が増加あるいは減少するので、摩耗限度となる残存厚みに応じた幅を予め求めておき、計測された幅が摩耗限度幅の値以上あるいは以下となると、摩耗限度に達したことがわかる。また、摩耗量の定量的把握も可能である。

本発明においては、 前記絶縁体の前後方向垂直断面が、該絶縁体の摩耗限度付近で幅が急激に変化する形状であることともできる。

計測された幅が急激に変化した場合、摩耗が進行して摩耗限度に達したことを知ることができる。幅が急激に変化すると、光学的計測や画像処理ではっきりと観測できる。

本発明においては、前記絶縁体の幅や形状の変化以外に、摩耗限度に達すると色が変化するように絶縁体を予め着色しておくこともできる。この場合、検測車ではなく、目視による点検で発見しやすくなる。

本発明のセクションインシュレータの摩耗を判定する方法は、 電車線路の二つの区分の間において二本のトロリ線を電気絶縁状態で接続するセクションインシュレータの摩耗を判定する方法であって、 該セクションインシュレータが、トロリ線の代わりに電車のパンタグラフが摺動する、電車線路の前後方向に延びる棒状の絶縁体を備え、 該絶縁体の前後方向垂直断面を、該絶縁体の摺動面の摩耗に応じて該摺動面の幅及び／又は形状が変わるように形成しておくとともに、 該絶縁体の摩耗限度となる厚さに対応する幅及び／又は形状を予め求めておき、 前記絶縁体の摺動面の幅及び／又は形状を測定し、測定された幅及び／又は形状が摩耗限度となる幅及び／又は形状となったときに摩耗が限度まで進行したことを報知することを特徴とする。

本発明によれば、セクションインシュレータの絶縁体の幅を計測することで、摩耗の進行を把握できる。絶縁体の幅の計測は、例えば、トロリ線の摩耗を計測する方法を兼用でき、検測車で自動的に行うことができる。したがって、人手による頻繁な計測が不要となる。なお、摩耗を計測する方法としては、レーザを使用して、絶縁部材の摺動面からの反射光の幅を計測する方法や、絶縁部材の摺動面を下方から撮影し、その画像を処理して摺動面の幅を計測する方法がある。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、絶縁体の摺動面が摩耗すると、垂直断面の幅や形状が変わるので、幅や形状を計測することにより、摩耗の進行を知ることができる。そして、計測された幅が摩耗限度に対応する幅に達した場合に、限度まで摩耗したことを報知する。幅の計測を検測車等で自動的に行えば、人手による頻繁な計測が不要となる。

本発明の実施の形態に係るセクションインシュレータの絶縁部材の垂直断面形状を示す断面図である。 図１のセクションインシュレータの全体の形状を示す図であり、図１（Ａ）は側面図、図１（Ｂ）は底面図である。 セクションインシュレータの絶縁部材の摺動面の幅を計測する方法の一例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図２を参照して、セクションインシュレータの全体の形状を説明する。図２はセクションインシュレータの一例を示す図であり、図２（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）は下面図である。
セクションインシュレータ１は、ある電気区間のトロリ線Ｔ１と、別の電気区間のトロリ線Ｔ２とを絶縁しつつ接続している。同インシュレータ１は、電気線路の長さ方向（前後方向）に長い部材であって、電気線路の長さ方向に延びる棒状の絶縁部材１０と、絶縁部材１０の両端をそれぞれトロリ線Ｔ１、Ｔ２に接続する接続金具１３とを有する。各接続金具１３には、アークホーン１５が取り付けられている。アークホーン１５は、図２（Ｂ）に示すように略Ｕ字状に湾曲した部材である。アークホーン１５の両端部は、接続金具１３の端部付近から絶縁部材１０の下面とほぼ同じ面上を絶縁部材のほぼ中央付近まで延び、中央の湾曲部は、絶縁部材の中央付近で上方に湾曲している。

パンタグラフのすり板は、セクションインシュレータ１の一方の端部において、トロリ線Ｔ１から離れて絶縁部材１０の下面とアークホーン１５に摺動し始める。絶縁部材１０の中央付近でアークホーン１５がすり板から離れる。すり板は絶縁部材１０の下面と摺動し、中央付近を過ぎると再度アークホーン１５とも摺動しながら、もう一方の端部において、別のトロリ線Ｔ２と摺動する。これにより、パンタグラフのすり板は、トロリ線Ｔ１からトロリ線Ｔ２へ移行する。

次に、絶縁部材１０の形状について説明する。
図１は、絶縁部材の前後方向における断面形状の例を示す図である。
絶縁部材１０の前後方向における垂直断面形状は、下辺から上辺に向かって、すなわち、摩耗が進行していく方向に向かって幅又は形状が変わるように形成されている。
図１（Ａ）の絶縁部材１０Ａは、は断面形状が逆台形であり、下辺１０ａから上辺１０ｂに向かって幅が長くなっている。すなわち、摩耗が進行するほど幅が長くなる。図の厚さｔは摩耗限度となる厚さを示す。摩耗限度となる厚さは、鉄道路線又は鉄道事業者毎に管理されている。
図１（Ｂ）の絶縁部材１０Ｂは、断面形状がＴ字型であり、幅の狭い下部１１と広い上部１２とを有する。上部１２の厚さｔは、摩耗限度となる厚さとなっている。この場合、摩耗限度に達するまでは幅が変更せず、摩耗限度に達すると急激に幅が増加する。
図１（Ｃ）の絶縁部材１０Ｃは断面形状が台形であり、下辺１０ａから上辺１０ｂに向かって幅が狭くなっている。この場合、摩耗が進行するほぼ幅が短くなる。図の厚さｔは摩耗限度となる厚さである。
図１（Ｄ）の絶縁部材１０Ｄも断面形状が略Ｔ字型であり、下部１１と上部１２とを有し、下部１１は下辺から上辺に向かって徐々に幅が広がっており、上部１２は、下部１１よりも広い、一定の幅を有する。上部１２の厚さｔは、摩耗限度となる厚さである。この場合も、摩耗限度に達するまでは徐々に幅が広くなり、摩耗限度に達すると急激に幅が広くなる。

絶縁部材１０の垂直断面形状を前述のような形状とすることにより、絶縁部材の幅の計測結果から、摩耗限度を検出することができる。図１（Ａ）、（Ｃ）の場合は、摩耗の進行と幅の変動が１：１で対応しているので、幅を計測することにより残存厚みを知ることができる。このため、摩耗限度となる残存厚みに応じた幅を予め求めておき、図１（Ａ）の場合は、計測された幅が摩耗限度幅の値以上となると、図１（Ｃ）の場合は、計測された幅が摩耗限度幅の値以下となると、摩耗限度に達したことを示す。図（Ｂ）、（Ｄ）の場合は、幅が急激に増加すると、摩耗限度に達したことを示す。いずれの場合も摩耗限度に達すると、例えば警報を発することにより周知させる。

次に、絶縁部材１０の幅を計測する方法の一例を説明する。
絶縁部材の幅を計測する方法としては、トロリ線の摩耗を計測する方法を適用することができる。この方法のうち、レーザを使用した計測方法（例えば、特開平４−１９５０３号公報）について図３を参照して説明する。
この計測装置２０は、レーザ光源２１、第１の反射鏡２２、第１の集光レンズ２３、光ビームスプリッタ２４、第２の集光レンズ２５、回転多面鏡２６、第２の反射鏡２７、第３の反射鏡２８、さらに、絶縁部材１０からの反射光のみを通過させるフィルタ３１と、受光素子３２とを備える。この計測装置２０は検測車あるいは営業車に搭載される。

ＹＡＧレーザなどのレーザ光源２１から照射されたレーザ光は、第１の反射鏡２２で反射し、集光レンズ２３で集光されて仮想光源を形成する。仮想光源からの光ビームは、光ビームスプリッタ２４の通過孔２４ａをとおって第２の集光レンズ２５で集光され、回転多面鏡２６に入射される。回転多面鏡２６では、光ビームを所定の範囲幅の走査光ビームとする。この走査光ビームは第２の反射鏡２７に入射する。第２の反射鏡２７は、回転多面鏡２６の反射面に対して、第２の反射鏡２７の焦点距離分だけ離間して配置されており、第２の反射鏡２７に入射した走査光ビームは平行な走査光ビームとして反射される。この平行走査光ビームは、第３の反射鏡２８によって反射され、セクションインシュレータの絶縁部材１０の下面（摺動面）に垂直に投射される。

絶縁部材１０の下面（摺動面）には、パンタグラフのすり板との摺動で発生した銅やカーボン粉が付着して、レーザが反射する面となっている。したがって、絶縁部材１０の下面に投射された平行走査光ビームは、同面で垂直に下方に反射する。この反射ビームは、前述と逆の経路を経て光ビームスプリッタ２４に達し、同光ビームスプリッタ２４で偏光されてフィルタ３１を通って受光素子３２で受光される。
なお、下方から垂直に投射された平行走査光ビームは、図１（Ａ）の場合は絶縁部材１０Ａの側面１０ｃ、図１（Ｂ）の場合は絶縁部材１０Ｂの上部１２の下面１２ａ、図１（Ｄ）の場合は絶縁部材１０ｄの下部１１の側面１１ｃと上部１２の下面１２ａにも投射されるが、これらの面には、レーザが反射する程度に前述の銅粉やカーボン粉が付着していないため、レーザは反射しない。したがって、すり板との摺動面（下面）のみから反射光が得られる。

受光素子３２で受光された電気信号は、処理部で処理されて、反射ビームの幅、すなわち、絶縁体１０の幅が算出される。処理部では、算出された幅が、所定の幅（摩耗限度となる厚みに対応する幅）かどうかを判定し、所定の幅に達すれば、警報を発する等の手段により周知させる。

絶縁部材の幅をレーザを使用して計測する方法としては、他に、ポリゴンミラーと凹面鏡を使用する方法（特開２００７−２４６８３号公報）等がある。また、絶縁部材を撮像して、その画像処理を行うことにより絶縁部材の幅を計測する方法（特開２００６−２４８４１１号公報等）を適用することもできる。

１ セクションインシュレータ １０ 絶縁部材
１１ 下部 １２ 上部
１３ 接続金具 １５ アークホーン

Claims (4)

1. 電車線路の二つの区分の間において二本のトロリ線を電気絶縁状態で接続するセクションインシュレータであって、
   前記トロリ線の代わりに電車のパンタグラフが摺動する、電車線路の前後方向に延びる棒状の絶縁体を備え、
   該絶縁体の前後方向垂直断面が、該絶縁体の摺動面の摩耗に応じて該摺動面の幅及び／又は形状が変わることを特徴とするセクションインシュレータ。
2. 前記絶縁体の前後方向垂直断面が、上下方向に幅の異なることを特徴とする請求項１に記載のセクションインシュレータ。
3. 前記絶縁体の前後方向垂直断面が、該絶縁体の摩耗限度付近で幅が急激に変化する形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセクションインシュレータ。
4. 電車線路の二つの区分の間において二本のトロリ線を電気絶縁状態で接続するセクションインシュレータの摩耗を判定する方法であって、
   該セクションインシュレータが、トロリ線の代わりに電車のパンタグラフが摺動する、電車線路の前後方向に延びる棒状の絶縁体を備え、
   該絶縁体の前後方向垂直断面を、該絶縁体の摺動面の摩耗に応じて該摺動面の幅及び／又は形状が変わるように形成しておくとともに、
   該絶縁体の摩耗限度となる厚さに対応する幅及び／又は形状を予め求めておき、
   前記絶縁体の摺動面の幅及び／又は形状を測定し、測定された幅及び／又は形状が摩耗限度となる幅及び／又は形状となったときに摩耗が限度まで進行したことを報知することを特徴とするセクションインシュレータの摩耗判定方法。

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