JP2023075529A - Pitching vibration detection device for current collector and pitching vibration detection method for current collector - Google Patents

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樹幸 小林
Shigeyuki Kobayashi
佑基 天野
Yuki Amano
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  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

【課題】集電装置のピッチング振動を適切に検知可能な集電装置のピッチング振動検知装置等を提供する。【解決手段】鉄道車両の集電装置においてトロリ線Tと接触するすり板体140又はすり板体を支持するすり板体支持部材130のピッチング振動を検出する集電装置のピッチング振動検出装置を、前後方向又は上下方向の成分を有する加速度を検出するとともに、すり板体とすり板体支持部材との少なくとも一方に、すり板体をまくらぎ方向から見たときの検出軸方向が一致しない状態で複数取り付けられた加速度センサS01~S06と、複数の加速度センサの出力に基づいて、すり板体又はすり板体支持部材のピッチング方向の加速度を算出する加速度算出部300とを備える構成とする。【選択図】図4A pitching vibration detection device for a current collector and the like capable of appropriately detecting pitching vibration of a current collector are provided. A pitching vibration detection device for a current collector for detecting pitching vibration of a contact strip body (140) in contact with a trolley wire (T) or a contact strip body support member (130) supporting the contact strip body in a current collector of a railway vehicle, Acceleration having a component in the longitudinal direction or the vertical direction is detected, and at least one of the contact strip body and the contact strip body support member is in a state in which the detection axis direction when the contact strip body is viewed from the sleeper direction does not match. A plurality of acceleration sensors S01 to S06 are attached, and an acceleration calculation unit 300 that calculates the pitching direction acceleration of the contact strip or the contact strip support member based on the outputs of the plurality of acceleration sensors. [Selection drawing] Fig. 4

Description

本発明は、鉄道車両の集電装置のピッチング振動検知装置及びピッチング振動検知方法に関する。 The present invention relates to a pitching vibration detection device and a pitching vibration detection method for a current collector of a railway vehicle.

電車、電気機関車等の鉄道車両には、軌道の上方に張設された架線(トロリ線)に接触し、しゅう動して集電するすり板体を有するパンタグラフ等の集電装置が設けられる。
パンタグラフが走行する際に、架線とすり板との間の摩擦によって、パンタグラフに異常振動が発生するという事象が報告されている。
例えば、非特許文献1においては、摩擦力によってすり板を支持する舟体にピッチング振動(まくらぎ方向に沿った軸回りの揺動挙動)が生じることが記載されている。
Railroad vehicles such as electric trains and electric locomotives are provided with a current collector such as a pantograph having a contact strip body that collects current by contacting and sliding over an overhead wire (trolley wire) stretched above the track. .
It has been reported that when the pantograph runs, abnormal vibrations occur in the pantograph due to friction between the contact wire and the contact strip.
For example, in Non-Patent Document 1, it is described that pitching vibration (swinging behavior around an axis along the direction of sleepers) occurs in a boat body that supports a contact strip due to frictional force.

坂本真彦,加来洋成,鈴木優太,ED76形式パンタグラフのピッチング対策,R&m,日本鉄道車両機械技術協会,2012年5月Masahiko Sakamoto, Hironari Kaku, Yuta Suzuki, Pitching countermeasure for ED76 type pantograph, R&m, Japan Railway Machinery Engineering Association, May 2012

走行中のパンタグラフに異常振動が生じると、架線とパンタグラフとの接触力が顕著に変化することから、トロリ線やすり板の摩耗が進展し、交換周期が短くなると考えられる。
また、異常振動によってパンタグラフが集電不能となる事例も報告されていることから、異常振動が小さい時点で集電装置のピッチング振動を検知し、集電不能となる前に、例えばノッチ制限による走行速度の抑制や、パンタグラフ降下などの対策を施し、ピッチング振動の増大を防止することは、鉄道の安定輸送及び低コスト化に有効である。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、集電装置のピッチング振動を適切に検知可能な集電装置のピッチング振動検知装置及びピッチング振動検知方法を提供することである。
If abnormal vibration occurs in the pantograph while it is running, the contact force between the overhead wire and the pantograph will change significantly, so it is thought that the wear of the contact wire file plate will progress and the replacement cycle will be shortened.
In addition, there have been reports of pantographs being unable to collect current due to abnormal vibration. Taking countermeasures such as speed control and pantograph descent to prevent an increase in pitching vibration is effective for stable railway transportation and cost reduction.
In view of the problems described above, an object of the present invention is to provide a pitching vibration detection device and a pitching vibration detection method for a current collector that can appropriately detect pitching vibration of a current collector.

上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る集電装置のピッチング振動検知装置は、鉄道車両の集電装置においてトロリ線と接触するすり板体又は前記すり板体を支持するすり板体支持部材のピッチング振動を検出する集電装置のピッチング振動検出装置であって、前後方向又は上下方向の成分を有する加速度を検出するとともに、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方に、前記すり板体をまくらぎ方向から見たときの検出軸方向が一致しない状態で複数取り付けられた加速度センサと、複数の前記加速度センサの出力に基づいて、前記すり板体又は前記すり板体支持部材のピッチング方向の加速度を算出する加速度算出部とを備えることを特徴とする。
これによれば、すり板体又はすり板体支持部材(典型的には舟体)に複数の加速度センサを設け、各加速度センサの出力に基づいてピッチング方向の加速度(典型的には角加速度)を算出することにより、簡単な装置構成により精度よくピッチング振動の検出を行うことができる。
また、このように算出されたピッチング方向の加速度には、すり板体やすり板体支持部材の並進方向の加速度が重畳され難く、集電装置の集電性能を損なうおそれのある異常振動の検出に適する。
In order to solve the above-described problems, a pitching vibration detection device for a current collector according to an aspect of the present invention provides a contact strip body contacting a trolley wire or a contact strip supporting the contact strip body in a current collector of a railway vehicle. A pitching vibration detection device for a current collector for detecting pitching vibration of a body support member, which detects acceleration having a component in the longitudinal direction or the vertical direction, and detects at least the contact strip body and the contact strip body support member. On the one hand, a plurality of acceleration sensors attached in a state in which the detection axis directions do not match when the contact strip body is viewed from the sleeper direction; and an acceleration calculator that calculates the acceleration of the plate support member in the pitching direction.
According to this, a plurality of acceleration sensors are provided on the contact strip or the contact strip support member (typically the boat body), and acceleration in the pitching direction (typically angular acceleration) is detected based on the output of each acceleration sensor. By calculating , the pitching vibration can be accurately detected with a simple device configuration.
In addition, the acceleration in the pitching direction calculated in this way is unlikely to be superimposed on the acceleration in the translational direction of the contact strip and the contact strip support member, which is useful for detecting abnormal vibrations that may impair the current collecting performance of the current collector. Suitable.

本発明において、複数の前記加速度センサは、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の前後方向加速度を検出する第1の加速度センサと、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の上下方向加速度を検出する第2の加速度センサとを含む構成とすることができる。
これによれば、すり板体又はすり板体支持部材の前後方向加速度、上下方向加速度に基づいて、最低限一対の加速度センサにより適切にピッチング振動を検出することができる。
この場合、前記第1の加速度センサと前記第2の加速度センサとを、単一の多軸加速度センサにより構成した構成とすることができる。
これによれば、加速度センサの集電装置への取り付け作業を簡易化することができる。
In the present invention, the plurality of acceleration sensors include a first acceleration sensor for detecting longitudinal acceleration of at least one of the contact strip and the contact strip support member; and a second acceleration sensor for detecting vertical acceleration of at least one of the members.
According to this, the pitching vibration can be appropriately detected by at least one pair of acceleration sensors based on the longitudinal acceleration and the vertical acceleration of the contact strip or the contact strip supporting member.
In this case, the first acceleration sensor and the second acceleration sensor can be configured by a single multi-axis acceleration sensor.
According to this, the work of attaching the acceleration sensor to the current collector can be simplified.

本発明において、複数の前記加速度センサは、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の上下方向加速度を検出する第1の加速度センサと、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の上下方向加速度を検出するとともにまくらぎ方向から見たときの検出軸が前記第1の加速度センサの検出軸に対してずらして配置された第2の加速度センサとを含む構成とすることができる。
また、本発明において、複数の前記加速度センサは、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の前後方向加速度を検出する第1の加速度センサと、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の前後方向加速度を検出するとともにまくらぎ方向から見たときの検出軸が前記第1の加速度センサの検出軸に対してずらして配置された第2の加速度センサとを含む構成とすることができる。
これらの各発明においても、上下方向又は前後方向に沿った検出軸を相互にずらして配置された最低限一対の加速度センサにより、適切にピッチング振動を検出することができる。
In the present invention, the plurality of acceleration sensors include a first acceleration sensor for detecting vertical acceleration of at least one of the contact strip and the contact strip support member; a second acceleration sensor that detects vertical acceleration of at least one of the member and a second acceleration sensor whose detection axis when viewed from the sleeper direction is shifted from the detection axis of the first acceleration sensor can be
Further, in the present invention, the plurality of acceleration sensors include a first acceleration sensor for detecting longitudinal acceleration of at least one of the contact strip body and the contact strip body supporting member; a second acceleration sensor that detects at least one of the longitudinal acceleration of the body supporting member and that has a detection axis shifted from the detection axis of the first acceleration sensor when viewed from the sleeper direction; It can be configured to include
In each of these inventions as well, the pitching vibration can be appropriately detected by at least one pair of acceleration sensors arranged with the detection axes along the vertical direction or the front-rear direction shifted from each other.

本発明において、前記加速度算出部は、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の複数箇所で測定した加速度に基づいて、被計測物が剛体運動をするものと仮定した場合の加速度検出箇所における運動と重心における運動との関係式から前記ピッチング方向の加速度を算出する構成とすることができる。
これによれば、加速度センサの出力に基づいて、適切にピッチング振動を検出することができる。
本発明において、前記加速度センサが、ひずみゲージ式加速度センサである構成とすることができる。
これによれば、集電装置、トロリ線などから発せられる電気的なノイズへの耐性を確保し、ピッチング振動検知装置の信頼性、耐久性を確保することができる。
In the present invention, the acceleration calculation section calculates the acceleration when it is assumed that the object to be measured undergoes a rigid body motion based on the acceleration measured at a plurality of points of at least one of the contact strip and the contact strip support member. The acceleration in the pitching direction can be calculated from a relational expression between the motion at the acceleration detection point and the motion at the center of gravity.
According to this, the pitching vibration can be appropriately detected based on the output of the acceleration sensor.
In the present invention, the acceleration sensor may be a strain gauge type acceleration sensor.
According to this, it is possible to ensure resistance to electrical noise emitted from the current collector, the trolley wire, and the like, and to ensure the reliability and durability of the pitching vibration detection device.

上述した課題を解決するため、本発明の他の一態様に係る集電装置のピッチング振動検知方法は、鉄道車両の集電装置においてトロリ線と接触するすり板体又は前記すり板体を支持するすり板体支持部材のピッチング振動を検出する集電装置のピッチング振動検知方法であって、前後方向又は上下方向の成分を有する加速度を検出する加速度センサを、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方に、前記すり板体をまくらぎ方向から見たときの検出軸方向が一致しない状態で複数取り付け、複数の前記加速度センサの出力に基づいて、前記すり板体又は前記すり板体支持部材のピッチング方向の加速度を算出することを特徴とする。
本発明においては、上述した集電装置のピッチング振動検知装置に係る発明の効果と同様の効果を得ることができる。
In order to solve the above-described problems, a current collector pitching vibration detection method according to another aspect of the present invention supports a contact strip body that contacts a trolley wire or the contact strip body in a current collector of a railway vehicle. A pitching vibration detection method for a current collector for detecting pitching vibration of a contact strip body supporting member, wherein an acceleration sensor for detecting acceleration having a component in the front-rear direction or vertical direction is attached to the contact strip body and the contact strip body supporting member. A plurality of the contact strip bodies are attached to at least one of the member and the contact strip body in a state in which the detection axis directions do not match when viewed from the sleeper direction, and based on the outputs of the plurality of acceleration sensors, the contact strip body or the contact strip is detected. It is characterized by calculating the acceleration of the body support member in the pitching direction.
In the present invention, it is possible to obtain the same effects as those of the above-described pitching vibration detector for a current collector.

以上のように、本発明によれば、集電装置のピッチング振動を適切に検知可能な集電装置のピッチング振動検知装置及びピッチング振動検知方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a pitching vibration detection device and a pitching vibration detection method for a current collector that can appropriately detect pitching vibration of a current collector.

本発明を適用した集電装置のピッチング振動検知装置及びピッチング振動検知方法の実施形態の適用対象となるパンタグラフの一例の構成を模式的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an example of a pantograph to which an embodiment of a pitching vibration detection device and a pitching vibration detection method for a current collector to which the present invention is applied is applied; 図1のパンタグラフのすり板体及び舟体の構成を模式的に示す図である。2 is a diagram schematically showing the configuration of a contact strip and a boat of the pantograph of FIG. 1; FIG. 実施形態において用いられるパンタグラフ試験装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the pantograph test apparatus used in embodiment. 実施形態におけるすり板体への加速度センサの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement|positioning of the acceleration sensor to the contact strip body in embodiment. しゅう動試験における舟体の角度を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the angle of the hull in a sliding test; 6個の加速度センサから推定されたピッチング振動の角加速度を示す図であって、すり板体の迎え角が頭上げ1°の状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the angular acceleration of pitching vibration estimated from six acceleration sensors, showing a state where the angle of attack of the contact strip body is 1°. 6個の加速度センサから推定されたピッチング振動の角加速度を示す図であって、すり板体の迎え角が頭下げ1°の状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the angular acceleration of pitching vibration estimated from six acceleration sensors, and showing a state where the angle of attack of the contact strip body is 1° downward. 加速度センサの個数によるピッチング振動の推定結果を比較する図である。It is a figure which compares the estimation result of the pitching vibration by the number of acceleration sensors. 実施形態の手法によって推定されたすり板体のピッチング方向の角加速度と舟体の上下加速度を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the angular acceleration of the contact strip in the pitching direction and the vertical acceleration of the boat estimated by the method of the embodiment;

以下、本発明を適用した集電装置のピッチング振動検知装置及びピッチング振動検知方法の実施形態について説明する。
先ず、ピッチング振動の検知を行う対象となる集電装置であるパンタグラフの一例について説明する。
図1は、実施形態の集電装置のピッチング振動検知装置及びピッチング振動検知方法の適用対象となるパンタグラフの一例の構成を模式的に示す図である。
Hereinafter, embodiments of a pitching vibration detection device and a pitching vibration detection method for a current collector to which the present invention is applied will be described.
First, an example of a pantograph, which is a current collector for which pitching vibration is to be detected, will be described.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an example of a pantograph to which a pitching vibration detection device and a pitching vibration detection method for a current collector according to an embodiment are applied.

パンタグラフ100は、図示しない鉄道車両の車体の屋根上に設けられ、車両上方に設置されるトロリ線(架線)から電力供給を受ける集電装置である。
パンタグラフ100は、例えば、台枠110、枠組120、舟体130等を有するシングルアーム式のものである。
The pantograph 100 is a current collector that is provided on the roof of the vehicle body of a railway vehicle (not shown) and receives power from a trolley wire (overhead wire) installed above the vehicle.
The pantograph 100 is, for example, of a single arm type having an underframe 110, a framework 120, a boat body 130, and the like.

台枠110は、鉄道車両の車体の屋根上に取り付けられ、パンタグラフ100の基部となる部分である。
台枠110には、舟体130が上昇する方向に枠組120を付勢し、所定の静押上力を発生する主ばねが設けられている。
The underframe 110 is a portion that is attached to the roof of the vehicle body of the railway vehicle and serves as the base of the pantograph 100 .
The underframe 110 is provided with a main spring that biases the framework 120 in the direction in which the boat body 130 rises and generates a predetermined static upward force.

枠組120は、舟体130を台枠110に対して相対的に上下(昇降)可能に支持するリンク機構である。
枠組120は、アーム状の上枠121、下枠122、釣合ロッド123等を有する。
上枠121は、舟体130の下部と、下枠122の上端部とに、それぞれ揺動可能に連結されたアーム状の部材である。
上枠121には、舟体130の昇降時(上枠121の揺動時)に、舟体130を実質的に水平に保持する図示しない舟支えロッドが設けられている。
下枠122は、上枠121の下端部と台枠110とに、それぞれ揺動可能に連結されたアーム状の部材である。
釣合ロッド123は、上枠121及び舟体130の姿勢保持のため、下枠122と協働して平衡リンクを構成する部材である。
The framework 120 is a link mechanism that supports the boat body 130 so that it can move up and down (elevate) relative to the underframe 110 .
The framework 120 has an arm-shaped upper frame 121, a lower frame 122, a balance rod 123, and the like.
The upper frame 121 is an arm-shaped member that is swingably connected to the lower portion of the boat body 130 and the upper end portion of the lower frame 122 .
The upper frame 121 is provided with a boat support rod (not shown) that holds the boat 130 substantially horizontally when the boat 130 is raised and lowered (when the upper frame 121 swings).
The lower frame 122 is an arm-shaped member that is swingably connected to the lower end of the upper frame 121 and the underframe 110 .
The balancing rod 123 is a member that forms a balancing link in cooperation with the lower frame 122 in order to maintain the attitude of the upper frame 121 and boat body 130 .

舟体130は、枠組120の上部(上枠121の上端部)に連結され、まくらぎ方向に沿った長手方向を有するすり板体支持部材である。
舟体130は、以下説明するすり板体140を保持する機能を有する。
図2は、図1のパンタグラフのすり板体及び舟体の構成を模式的に示す図である。
図2は、舟体130及びすり板体140を、前後方向における中間部で、まくらぎ方向及び鉛直方向に沿った平面で切って見た断面を模式的に示している。
The boat body 130 is a contact strip support member that is connected to the upper portion of the framework 120 (upper end of the upper frame 121) and has a longitudinal direction along the sleeper direction.
The boat body 130 has a function of holding a contact strip body 140 described below.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the contact strip and boat body of the pantograph of FIG.
FIG. 2 schematically shows a cross section of the boat body 130 and the contact strip body 140 taken along a plane along the sleeper direction and the vertical direction at an intermediate portion in the front-rear direction.

舟体130は、支柱131、ピン132、補助すり板133、補助すり板支持部134、ホーン135(図1参照)等を有する。
支柱131は、すり板体140のまくらぎ方向における両端部を、ピン132を介して支持するものである。
支柱131は、舟体130の本体部から上方へ突出して形成され、まくらぎ方向に離間して一対が設けられている。
ピン132は、支柱131の上端部に設けられ、すり板体140の両端部を、車両前後方向に沿った軸回りに揺動可能に支持するものである。
The boat 130 has a strut 131, a pin 132, an auxiliary slider 133, an auxiliary slider support 134, a horn 135 (see FIG. 1), and the like.
The struts 131 support both ends of the contact strip body 140 in the sleeper direction via pins 132 .
The struts 131 are formed so as to protrude upward from the main body of the boat body 130, and a pair of struts 131 are provided spaced apart in the sleeper direction.
The pin 132 is provided at the upper end of the strut 131 and supports both ends of the contact strip body 140 so as to be able to swing about an axis extending in the longitudinal direction of the vehicle.

補助すり板133は、舟体130の上部であって、すり板体140に対してまくらぎ方向外側の領域に設けられた部材である。
補助すり板133は、舟体130に対するトロリ線のまくらぎ方向の相対変位が著大であり、すり板体140からはみ出した際に、トロリ線としゅう動する部分である。
補助すり板133の上面部の高さは、すり板体140の上面部の高さと実質的に同等となるように配置されている。
The auxiliary slider 133 is a member provided in an upper portion of the boat body 130 and in a region outside the slider 140 in the sleeper direction.
The auxiliary contact strip 133 is a portion where the relative displacement of the trolley wire in the sleeper direction with respect to the boat 130 is significant and slides with the trolley wire when protruding from the contact strip 140 .
The height of the upper surface of the auxiliary contact strip 133 is substantially the same as the height of the upper surface of the contact strip body 140 .

補助すり板支持部134は、補助すり板133を支持する部分である。
補助すり板支持部134は、舟体130の本体部のまくらぎ方向における両端部を上方に張り出させて形成されている。
補助すり板133の下面部は、補助すり板支持部134の上面部に当接した状態で固定されている。
The auxiliary slider support portion 134 is a portion that supports the auxiliary slider 133 .
The auxiliary contact strip support portions 134 are formed by projecting both end portions of the body portion of the boat body 130 in the sleeper direction upward.
The lower surface of the auxiliary slider 133 is fixed in contact with the upper surface of the auxiliary slider support 134 .

ホーン135は、舟体130のまくらぎ方向における両端部から外側へ突出して設けられ、突端部が下垂するよう、上方が凸となる弧状に湾曲して形成されている。
ホーン135は、トロリ線が舟体130の下方へもぐり込むことを防止する機能を有する。
The horn 135 is provided so as to protrude outward from both end portions of the boat body 130 in the sleeper direction, and is curved in an upwardly convex arc shape so that the tip portion hangs down.
The horn 135 has the function of preventing the trolley wire from getting under the boat body 130 .

すり板体140は、トロリ線Tとしゅう動可能な状態で当接し、トロリ線Tと導通して集電を行う部材である。
すり板体140は、例えば鉄系の焼結合金等によって形成された複数のすり板片を、まくらぎ方向に沿って連結し、配列して構成されている。
すり板体140の上部には、トロリ線Tとしゅう動するしゅう動面141が設けられている。
The contact strip 140 is a member that abuts on the trolley wire T in a slidable state and conducts with the trolley wire T to collect current.
The contact strip body 140 is configured by connecting and arranging a plurality of contact strip pieces formed of, for example, a ferrous sintered alloy along the sleeper direction.
A sliding surface 141 on which the trolley wire T slides is provided on the top of the contact strip member 140 .

上述したようなパンタグラフ100において、すり板体140、舟体130の異常振動のメカニズムは、以下のように考えられる。
上述した構造のパンタグラフ100は、すり板体140のレール方向に沿った軸回りに関するたわみを許容するために、すり板体140の両端が、舟体130へ、ピン132を介してピン結合される。
このピン結合部には、間隙があるため、すり板体140は、まくらぎ方向に沿った軸回りに回動するピッチング挙動の自由度を有する。
In the pantograph 100 as described above, the mechanism of the abnormal vibration of the contact strip 140 and boat body 130 is considered as follows.
In the pantograph 100 having the structure described above, both ends of the contact strip body 140 are pin-coupled to the boat body 130 via pins 132 in order to allow the deflection of the contact strip body 140 about the axis along the rail direction. .
Since there is a gap in this pin joint portion, the contact strip body 140 has a degree of freedom of pitching behavior to rotate about an axis along the sleeper direction.

トロリ線Tとすり板体140のしゅう動面141とがしゅう動することで、両者の間に摩擦力が作用し、これによってすり板体140にピッチング方向の揺動挙動(ピッチング振動)が生じる。
摩擦力が比較的小さい場合には、実質的にすり板体140のピッチング振動が発生するだけだが、摩擦力が比較的大きくなると、ピン結合部の間隙がなくなり、摩擦力がピン132を介して舟体130、枠組120へ伝達される。
これによって、枠組120に振動が発生し、舟体130、すり板体140も上下に振動し、振動が増大してしまう。
When the trolley wire T and the sliding surface 141 of the contact strip body 140 slide, a frictional force acts between them, which causes the contact strip body 140 to swing in the pitching direction (pitching vibration). .
When the frictional force is relatively small, only pitching vibration of the contact strip body 140 is substantially generated. It is transmitted to the hull 130 and the framework 120 .
As a result, the framework 120 vibrates, and the boat body 130 and the contact strip body 140 also vibrate up and down, increasing the vibration.

したがって、ピッチング振動を初期に検出することは、異常振動防止の観点から重要である。
これらのピッチング方向に発生する振動を、検知対象とする異常振動と定義する。
本実施形態では、すり板体140の複数箇所で測定した加速度に基づいて、すり板体140のピッチング振動(特に異常振動)を推定する。
すり板体140が剛体運動をするものと仮定した場合に、すり板体140上の任意の点iにおける運動と、重心における運動との関係は、次式で表される。

Figure 2023075529000002
Therefore, early detection of pitching vibration is important from the viewpoint of preventing abnormal vibration.
Vibrations generated in these pitching directions are defined as abnormal vibrations to be detected.
In this embodiment, the pitching vibration (especially abnormal vibration) of the contact strip 140 is estimated based on the acceleration measured at a plurality of locations of the contact strip 140 .
Assuming that the contact strip 140 performs rigid body motion, the relationship between the motion at an arbitrary point i on the contact strip 140 and the motion at the center of gravity is expressed by the following equation.

Figure 2023075529000002

ただし、x,y,z,θxi,θyi,θziは、それぞれ剛体上の任意の点iにおけるx, y, z方向の並進加速度および角加速度を表す。
また、x,y,z,θ,θ,θは、それぞれ重心におけるx, y, z方向の並進加速度および角加速度を表す。
また、x,y,zはそれぞれ、剛体の重心を原点とした点iのx, y, z座標を表す。
すり板体140上で測定された加速度と、測定点の座標から、式1に基づいて、最小二乗法を適用することにより、すり板体140の重心位置CGにおける加速度を推定することができる。
However, x i , y i , zi , θ xi , θ yi , and θ zi represent the translational acceleration and angular acceleration in the x, y, and z directions at an arbitrary point i on the rigid body, respectively.
Also, xG , yG , zG , ? x , ? y , and ? z represent the translational acceleration and angular acceleration in the x, y, and z directions at the center of gravity, respectively.
Also, x i , y i , and z i represent the x, y, and z coordinates of point i with the center of gravity of the rigid body as the origin, respectively.
By applying the least-squares method based on Equation 1 from the acceleration measured on the contact strip 140 and the coordinates of the measurement points, the acceleration at the center-of-gravity position CG of the contact strip 140 can be estimated.

以下、実施形態の集電装置のピッチング振動検知装置、及び、ピッチング振動検知方法を用いたパンタグラフの異常振動検知を検証するために、定置式のパンタグラフ試験装置を用いた試験を行った。
本試験では、パンタグラフ試験装置として、台上に設置されたパンタグラフのすり板の上部に、円盤に取り付けられた環状の模擬トロリ線をしゅう動させるものを用いる。
図3は、実施形態において用いられるパンタグラフ試験装置の構成を模式的に示す図である。
パンタグラフ試験装置200は、パンタグラフ100の台上試験(ベンチテスト)に際し、模擬的なトロリ線をすり板体140に対して当接させ、しゅう動させることにより、パンタグラフ100のすり板体140との間に前後方向の摩擦力を発生させるものである。
パンタグラフ試験装置200は、回転円盤210、主軸220、駆動装置230等を有して構成されている。
In order to verify abnormal pantograph vibration detection using the pitching vibration detection device of the current collector of the embodiment and the pitching vibration detection method, a test was conducted using a stationary pantograph test device.
In this test, as a pantograph test device, a ring-shaped simulated trolley wire attached to a disk is slid on the upper part of the pantograph contact plate installed on the table.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of a pantograph test device used in the embodiment.
When the pantograph 100 is tested on a bench (bench test), the pantograph test apparatus 200 brings a simulated trolley wire into contact with the contact strip body 140 and slides it, thereby testing the contact between the pantograph 100 and the contact strip body 140 . It generates a frictional force in the front-rear direction between them.
The pantograph test apparatus 200 is configured with a rotating disk 210, a main shaft 220, a driving device 230, and the like.

回転円盤210は、例えば、鉛直方向に沿った中心軸方向を有する円盤状に形成されている。
回転円盤210の外周縁部には、模擬トロリ線211が設けられている。
模擬トロリ線211は、回転円盤210の周方向に延在する環状の部材である。
模擬トロリ線211は、実際のトロリ線Tと同様の材料によって形成されている。
模擬トロリ線211は、下端部において、パンタグラフ100のすり板体140のしゅう動面141と当接する。
模擬トロリ線211のすり板体140との当接箇所近傍を、回転円盤210の中心軸を含む平面で切って見た断面形状は、実際のトロリ線Tの下部の横断面形状と同様となるように形成されている。
実施形態のパンタグラフ試験装置においては、回転円盤210を中心軸回りに回転させることにより、実際の鉄道線区においてすり板体140とトロリ線Tとがしゅう動して走行する状態を再現可能となっている。
The rotating disk 210 is, for example, shaped like a disk having a center axis direction along the vertical direction.
A simulated trolley wire 211 is provided on the outer peripheral edge of the rotating disk 210 .
The simulated trolley wire 211 is an annular member extending in the circumferential direction of the rotating disk 210 .
The simulated trolley wire 211 is made of the same material as the actual trolley wire T. As shown in FIG.
The simulated trolley wire 211 abuts on the sliding surface 141 of the contact strip member 140 of the pantograph 100 at its lower end.
The cross-sectional shape of the vicinity of the contact area of the simulated trolley wire 211 with the contact strip 140 taken along a plane including the central axis of the rotating disc 210 is similar to the cross-sectional shape of the lower portion of the actual trolley wire T. is formed as
In the pantograph test apparatus of the embodiment, by rotating the rotating disk 210 around the central axis, it is possible to reproduce the state in which the contact strip body 140 and the trolley wire T slide and travel on an actual railway section. ing.

主軸220は、回転円盤210を回転可能に支持する回転軸である。
主軸220は、回転円盤210から下方に突出して設けられている。
主軸220の下端部は、駆動装置230によって支持されている。
駆動装置230は、主軸220を介して、回転円盤210をその中心軸回りに回転するよう回転駆動するものである。
また、駆動装置230は、回転円盤210を、パンタグラフ100の台枠110に対して、上下方向及びまくらぎ方向(車両の幅方向・舟体130の長手方向)に相対変位させる機能を有する。
The main shaft 220 is a rotating shaft that rotatably supports the rotating disk 210 .
The main shaft 220 is provided so as to protrude downward from the rotating disk 210 .
A lower end portion of the main shaft 220 is supported by a driving device 230 .
The driving device 230 rotates the rotating disk 210 around its central axis via the main shaft 220 .
The driving device 230 also has a function of displacing the rotating disk 210 relative to the underframe 110 of the pantograph 100 in the vertical direction and the sleeper direction (the width direction of the vehicle and the longitudinal direction of the boat body 130).

以下、実施形態の集電装置のピッチング振動検知装置の構成について説明する。
実施形態のピッチング振動検知装置は、すり板体140に取り付けられた複数の加速度センサの出力を用いて、すり板体140のピッチング振動を算出する。
図4は、実施形態におけるすり板体への加速度センサの配置を示す図である。
図4(a)は、すり板体140を上方から見た平面視図である。
図4(b)は、すり板体140を車両前後方向から見た図(図4(a)のb-b部矢視図)である。
図4(c)は、すり板体140を長手方向(まくらぎ方向)から見た図(図4(a)のc-c部矢視図)である。
実施形態のピッチング振動検知装置は、すり板体140に取り付けられた複数の加速度センサS01,S02,S03,S04,S05,S06と、各加速度センサの出力に基づいて、すり板体のピッチング方向の角加速度を推定する振動推定演算部300とを有する。
The configuration of the pitching vibration detection device for the current collector of the embodiment will be described below.
The pitching vibration detection device of the embodiment calculates the pitching vibration of the contact strip 140 using the outputs of the plurality of acceleration sensors attached to the contact strip 140 .
FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of acceleration sensors on the contact strip in the embodiment.
FIG. 4A is a plan view of the contact strip 140 viewed from above.
FIG. 4(b) is a view of the contact strip 140 viewed from the front-rear direction of the vehicle (view taken along line bb in FIG. 4(a)).
FIG. 4(c) is a view of the contact strip body 140 viewed from the longitudinal direction (sleep direction) (view along line cc in FIG. 4(a)).
The pitching vibration detection device of the embodiment includes a plurality of acceleration sensors S01, S02, S03, S04, S05, and S06 attached to the contact strip 140, and the pitching direction of the contact strip based on the outputs of the acceleration sensors. and a vibration estimation calculation unit 300 for estimating angular acceleration.

加速度センサS01,S02,S03,S04,S05,S06は、例えば、単軸のひずみゲージ式加速度センサである。
なお、図4において、各加速度センサS01~S06の検出軸方向を破線矢印で図示している。
加速度センサS01,S02は、すり板体140の上面部であるしゅう動面141に取り付けられている。
加速度センサS01,S02は、すり板体140の長手方向における一方側(例えば主ばね側)、他方側(例えば下げシリンダ側)の端部近傍に、それぞれ設けられている。
加速度センサS01は、車両前後方向における一方側の端面に隣接して配置されている。
加速度センサS02は、車両前後方向における他方側(加速度センサS01と反対側)の端面に隣接して配置されている。
加速度センサS01、S02は、検出軸方向が車両前後方向に沿うように配置されている。
The acceleration sensors S01, S02, S03, S04, S05, and S06 are, for example, single-axis strain gauge type acceleration sensors.
In FIG. 4, the detection axis directions of the acceleration sensors S01 to S06 are indicated by dashed arrows.
The acceleration sensors S01 and S02 are attached to a sliding surface 141 which is the upper surface of the contact strip 140. As shown in FIG.
The acceleration sensors S01 and S02 are provided near the ends of the contact strip 140 on one side (for example, the main spring side) and the other side (for example, the lowering cylinder side) in the longitudinal direction.
The acceleration sensor S01 is arranged adjacent to one end surface in the vehicle front-rear direction.
The acceleration sensor S02 is arranged adjacent to the end surface on the other side (the side opposite to the acceleration sensor S01) in the vehicle front-rear direction.
The acceleration sensors S01 and S02 are arranged such that the detection axis direction is along the vehicle front-rear direction.

加速度センサS03、S04は、すり板体140の車両前後方向における一方側(加速度センサS01が隣接する側)の端面に取り付けられている。
加速度センサS05、S06は、すり板体140の車両前後方向における他方側(加速度センサS02が隣接する側)の端面に取り付けられている。
加速度センサS03、S05は、まくらぎ方向(すり板体140の長手方向)における位置が、加速度センサS01と一致するよう配置されている。
加速度センサS04、S06は、まくらぎ方向における位置が、加速度センサS02と一致するよう配置されている。
加速度センサS03、S04、S05、S06は、検出軸方向が上下方向に沿うように配置されている。
また、各加速度センサS01~S06の検出軸は、図4(c)に示すようにまくらぎ方向から見た場合に、すり板体140の重心CGに対してオフセットして配置されている。
なお、以上説明した各センサS01~S06の検出軸方向は、すり板体140のしゅう動面141が水平な状態を基準とする。
Acceleration sensors S03 and S04 are attached to one end surface of contact strip 140 in the vehicle front-rear direction (the side adjacent to acceleration sensor S01).
Acceleration sensors S05 and S06 are attached to the end surface of contact strip 140 on the other side (the side adjacent to acceleration sensor S02) in the vehicle longitudinal direction.
The acceleration sensors S03 and S05 are arranged so that the position in the sleeper direction (longitudinal direction of the contact strip 140) coincides with the acceleration sensor S01.
The acceleration sensors S04 and S06 are arranged so that their positions in the sleeper direction coincide with the acceleration sensor S02.
The acceleration sensors S03, S04, S05, and S06 are arranged such that the detection axis direction extends along the vertical direction.
The detection axes of the acceleration sensors S01 to S06 are offset from the center of gravity CG of the contact strip 140 when viewed from the sleeper direction as shown in FIG. 4(c).
The directions of the detection axes of the sensors S01 to S06 described above are based on the condition that the sliding surface 141 of the contact strip member 140 is horizontal.

実施形態の集電装置のピッチング振動検知装置においては、上述した加速度センサS01~S06の出力に基づいて、上述した式1を用いて、すり板体140のピッチング方向の角加速度を算出(推定)する加速度算出部300が設けられる。
加速度算出部300は、例えば、各加速度センサS01~S06の出力をA/D変換するA/D変換器、デジタル化された各加速度センサS01~S06の出力を処理するCPU等の情報処理部、ROMやRAMなどの記憶部、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有するコンピュータとして構成することができる。
加速度の算出は、例えば、加速度算出部300を車両に搭載し、リアルタイムで行ってもよい。
また、例えば車上では各加速度センサの出力履歴の記録のみを行い、加速度の算出は例えば地上などに設けた加速度算出部300で別途行ってもよい。
In the pitching vibration detection device of the current collector of the embodiment, the angular acceleration of the contact strip 140 in the pitching direction is calculated (estimated) using Equation 1 above based on the outputs of the acceleration sensors S01 to S06. Acceleration calculation unit 300 is provided.
The acceleration calculation unit 300 includes, for example, an A/D converter that A/D converts the outputs of the acceleration sensors S01 to S06, an information processing unit such as a CPU that processes the digitized outputs of the acceleration sensors S01 to S06, It can be configured as a computer having a storage unit such as a ROM or RAM, an input/output interface, a bus connecting these, and the like.
Acceleration may be calculated in real time by, for example, mounting the acceleration calculation unit 300 on the vehicle.
Further, for example, only the output history of each acceleration sensor may be recorded on the vehicle, and the acceleration may be calculated separately by the acceleration calculation unit 300 provided on the ground.

本試験では、円盤を周速4km/hで回転させながら、すり板体140と模擬トロリ線とをしゅう動させた。
加速度センサS01~S06をすり板体140に取り付けたパンタグラフ100をパンタグラフ試験装置200に取り付け、しゅう動状態における加速度を測定した。
このとき、試験は以下の2条件により行った。
図5は、しゅう動試験における舟体の角度を模式的に示す図である。
しゅう動試験は、すり板体140が模擬トロリ線211に対してなす角度(迎え角)を2水準に異ならせて行った。
図5(a)は、すり板体140と模擬トロリ線211との間の摩擦係数を高めるため、円盤210の回転方向に対して、舟体130が頭上げ1°となるようにした状態を示す。
図5(b)は、すり板体140と模擬トロリ線211との間の摩擦係数を低くするため、舟体130が頭下げ1°となるようにした状態を示す。
In this test, the contact strip 140 and the simulated trolley wire were slid while rotating the disk at a peripheral speed of 4 km/h.
The pantograph 100 having the acceleration sensors S01 to S06 attached to the contact strip 140 was attached to the pantograph test apparatus 200, and the acceleration in the sliding state was measured.
At this time, the test was conducted under the following two conditions.
FIG. 5 is a diagram schematically showing the angle of the hull in the sliding test.
The sliding test was conducted by changing the angle (angle of attack) formed by the contact strip 140 with respect to the simulated trolley wire 211 at two levels.
FIG. 5A shows a state in which the boat body 130 is raised 1° with respect to the rotation direction of the disk 210 in order to increase the coefficient of friction between the contact strip 140 and the simulated trolley wire 211 . show.
FIG. 5(b) shows a state in which the boat body 130 is lowered by 1° in order to reduce the coefficient of friction between the contact strip 140 and the simulated trolley wire 211. FIG.

はじめに、6個の加速度センサS01~S06の全てを用いてピッチング振動を推定した。
図6は、6個の加速度センサから推定されたピッチング振動の角加速度を示す図であって、すり板体の迎え角が頭上げ1°の状態を示す図である。
図7は、6個の加速度センサから推定されたピッチング振動の角加速度を示す図であって、すり板体の迎え角が頭下げ1°の状態を示す図である。
図6、図7において、横軸は時間を示し、すり板体のピッチング方向(まくらぎ方向に沿った軸回り回動方向)の角加速度を示している。
いずれの条件においても、すり板体140のピッチング振動を検知できていることがわかる。
First, pitching vibration was estimated using all six acceleration sensors S01 to S06.
FIG. 6 is a diagram showing the angular acceleration of pitching vibration estimated from six acceleration sensors, showing a state in which the angle of attack of the contact strip body is 1°.
FIG. 7 is a diagram showing the angular acceleration of pitching vibration estimated from six acceleration sensors, showing a state in which the angle of attack of the contact strip body is 1° downward.
In FIGS. 6 and 7, the horizontal axis indicates time, and indicates the angular acceleration in the pitching direction of the contact strip (rotating direction around the axis along the sleeper direction).
It can be seen that the pitching vibration of the contact strip 140 can be detected under any condition.

次に、図4に示す加速度センサS04、S06のみを用いて、ピッチング振動の推定を行った結果について説明する。
図8は、加速度センサの個数によるピッチング振動の推定結果を比較する図である。
図8において、横軸は時間を示し、縦軸は舟体頭上げ1°でのピッチング加速度を示している。
また、加速度センサ6個を用いて推定した結果を実線で示し、加速度センサ2個を用いて推定した結果を破線で示す。
Next, the result of estimating the pitching vibration using only the acceleration sensors S04 and S06 shown in FIG. 4 will be described.
FIG. 8 is a diagram comparing estimation results of pitching vibration depending on the number of acceleration sensors.
In FIG. 8, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates pitching acceleration when the boat is raised by 1°.
Further, the results of estimation using six acceleration sensors are indicated by solid lines, and the results of estimation using two acceleration sensors are indicated by dashed lines.

図8に示すように、加速度センサ2個を用いた推定においても、6個を用いた推定と同等の結果が得られていることがわかる。
なお、同様のピッチング振動の検知は、例えば、前後方向の加速度を検出する加速度センサS01又はS02と、上下方向の加速度を検出する加速度センサS03~S06のいずれか1つの2個の加速度センサにおいても可能である。
また、例えば、すり板体140の上下面にそれぞれ前後方向の加速度を検出する加速度センサを設けて、これら2個の加速度センサを用いてもピッチング振動の検知は可能である。
As shown in FIG. 8, it can be seen that the estimation using two acceleration sensors yields the same results as the estimation using six.
It should be noted that similar pitching vibration detection can be performed, for example, by two acceleration sensors, one of which is an acceleration sensor S01 or S02 that detects acceleration in the longitudinal direction and one of acceleration sensors S03 to S06 that detects acceleration in the vertical direction. It is possible.
Further, for example, it is possible to detect pitching vibration by providing acceleration sensors for detecting acceleration in the front-rear direction on the upper and lower surfaces of the contact strip 140, respectively, and using these two acceleration sensors.

図9は、実施形態の手法によって推定されたすり板体のピッチング方向の角加速度と舟体の上下加速度を示す図である。
図9において、横軸は時間を示し、縦軸はすり板体140のピッチング方向の角加速度、及び、舟体130の上下加速度を示している。
すり板体140のピッチング方向の角加速度は、上述した本実施形態の手法により推定したものである。
舟体130の上下加速度は、舟体130に図示しない加速度センサを取り付けて測定したものである。
FIG. 9 is a diagram showing the angular acceleration of the contact strip in the pitching direction and the vertical acceleration of the boat estimated by the method of the embodiment.
In FIG. 9 , the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the angular acceleration of the contact strip 140 in the pitching direction and the vertical acceleration of the boat 130 .
The angular acceleration of the contact strip 140 in the pitching direction is estimated by the method of the present embodiment described above.
The vertical acceleration of the boat 130 is measured by attaching an acceleration sensor (not shown) to the boat 130 .

図9に示す例においては、試験開始後4秒を経過した頃から、すり板体140のピッチング振動が増大し、ほぼ同時期から模擬トロリ線211とすり板体140とが離線、衝突を繰り返すことによる著大な加速度が舟体130の上下方向に生じていることがわかる。
このことから、実施形態の手法によりすり板体140のピッチング方向の振動を初期に検知することができれば、著大な振動の発生を未然に防止する措置をとることができ、鉄道車両の運行の安定化、低コスト化に寄与することができる。
In the example shown in FIG. 9, the pitching vibration of the contact strip 140 increases after 4 seconds have passed since the start of the test, and the simulated trolley wire 211 and the contact strip 140 repeat separation and collision from about the same time. It can be seen that a significant acceleration is generated in the vertical direction of the hull 130 due to this.
Therefore, if the vibration of the contact strip 140 in the pitching direction can be detected at an early stage by the method of the embodiment, it is possible to take measures to prevent the occurrence of significant vibration, thereby improving the operation of the railway vehicle. It can contribute to stabilization and cost reduction.

以上説明した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)すり板体140に複数の加速度センサS01~S06を設け、各加速度センサS01~S06の出力に基づいてピッチング方向の角加速度を算出することにより、簡単な装置構成により精度よくピッチング振動の検出を行うことができる。
また、このように算出されたピッチング方向の加速度には、すり板体140や舟体130の並進方向の加速度が重畳され難く、パンタグラフ100の集電性能を損なうおそれのある異常振動の検出に適する。
(2)複数の加速度センサは、すり板体140の前後方向加速度を検出する加速度センサS01、S02と、上下方向加速度を検出する加速度センサS03~S06とを含むことにより、すり板体140の前後方向加速度、上下方向加速度に基づいて、これらのうち最低限一対の加速度センサにより適切にピッチング振動を検出することができる。
(3)複数の加速度センサは、すり板体140の上下方向加速度を検出する加速度センサS03、S04と、すり板体140の上下方向加速度を検出するとともにまくらぎ方向から見たときの検出軸が加速度センサS03、S04の検出軸に対してずらして配置された加速度センサS05,S06とを含むことにより、すり板体140の異なった位置における上下方向加速度に基づいて、最低限一対の加速度センサにより適切にピッチング振動を検出することができる。
(4)加速度算出部300は、すり板体140の複数箇所で測定した加速度に基づいて、すり板体140が剛体運動をするものと仮定した場合の加速度検出箇所における運動と重心における運動との関係式からピッチング方向の加速度を算出することにより、各加速度センサS01~S06の出力に基づいて、適切にピッチング振動を検出することができる。
(5)加速度センサS01~S06を、ひずみゲージ式加速度センサとしたことにより、パンタグラフ100、トロリ線Tなどから発せられる電気的なノイズへの耐性を確保し、ピッチング振動検知装置の信頼性、耐久性を確保することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) By providing a plurality of acceleration sensors S01 to S06 on the contact strip 140 and calculating the angular acceleration in the pitching direction based on the outputs of the acceleration sensors S01 to S06, the pitching vibration can be detected with high accuracy with a simple device configuration. Detection can be performed.
Also, the acceleration in the pitching direction calculated in this way is less likely to be superimposed on the acceleration in the translational direction of the contact strip 140 and the boat body 130, making it suitable for detecting abnormal vibrations that may impair the current collecting performance of the pantograph 100. .
(2) The plurality of acceleration sensors include acceleration sensors S01 and S02 for detecting longitudinal acceleration of the contact strip 140 and acceleration sensors S03 to S06 for detecting vertical acceleration. Based on the directional acceleration and the vertical acceleration, the pitching vibration can be appropriately detected by at least one pair of acceleration sensors.
(3) The plurality of acceleration sensors include acceleration sensors S03 and S04 for detecting the vertical acceleration of the contact strip 140, and the acceleration sensors S03 and S04 for detecting the vertical acceleration of the contact strip 140. By including the acceleration sensors S05 and S06 which are displaced from the detection axes of the acceleration sensors S03 and S04, based on the vertical acceleration at different positions of the contact strip 140, at least a pair of acceleration sensors Pitching vibration can be detected appropriately.
(4) Based on the accelerations measured at a plurality of locations on the contact strip 140, the acceleration calculator 300 calculates the difference between the motion at the acceleration detection locations and the motion at the center of gravity when the contact strip 140 assumes rigid body motion. By calculating the acceleration in the pitching direction from the relational expression, the pitching vibration can be appropriately detected based on the outputs of the acceleration sensors S01 to S06.
(5) Acceleration sensors S01 to S06 are strain gauge type acceleration sensors to ensure resistance to electrical noise emitted from the pantograph 100, trolley wire T, etc., thus ensuring reliability and durability of the pitching vibration detection device. can ensure the integrity of the

(他の実施形態)
なお、本発明は上述した各実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
(1)本発明の適用対象となる集電装置は、実施形態で一例として説明したようなシングルアームパンタグラフに限らず、例えば菱形や下枠交差型など異なった構成の枠体を有する各種パンタグラフ等の集電装置であってもよい。
(2)実施形態では、すり板体に加速度センサを取り付けてすり板体のピッチング振動を推定しているが、例えば舟体とすり板体とが一体の剛体とみなせる程度に強固に結合されている場合には、一部又は全部の加速度センサを舟体に取り付け、舟体のピッチング振動を推定するようにしてもよい。
(3)複数の加速度センサの配置は、実施形態の構成に限らず、適宜変更することができる。
この場合、少なくとも一対の加速度センサが前後方向又は上下方向の成分を有する加速度を検出するとともに、これら一対の加速度センサがまくらぎ方向から見たときに検出軸が一致しないよう配置すればよい。
例えば、まくらぎ方向から見たときに検出軸が異なった方向(典型的には前後方向と上下方向)に配置される構成や、検出軸が平行かつオフセットして配置される構成とすることができる。
また、加速度センサの個数も、実施例における2個、6個の構成に特に限定されず、例えば6個以上あるいは3乃至5個の加速度センサを用いてもよい。
(4)実施形態では、加速度センサは一例として単軸のひずみゲージ式の加速度センサであったが、加速度センサの種類はこれに限らず適宜変更することができる。
また、二軸以上の複数軸の加速度センサをユニット化したものを用いることもできる。
例えば、単一のユニットにより、上下方向及び前後方向などのように、異なった方向の加速度を検出することもできる。
(Other embodiments)
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various applications and modifications are conceivable.
(1) The current collector to which the present invention is applied is not limited to the single-arm pantograph described as an example in the embodiment, but various pantographs having frames with different configurations such as rhombus and lower frame cross type. may be a current collector.
(2) In the embodiment, the acceleration sensor is attached to the contact strip to estimate the pitching vibration of the contact strip. If so, some or all of the acceleration sensors may be attached to the boat to estimate the pitching vibration of the boat.
(3) Arrangement of a plurality of acceleration sensors is not limited to the configuration of the embodiment, and can be changed as appropriate.
In this case, at least a pair of acceleration sensors may detect acceleration having longitudinal or vertical components, and the pair of acceleration sensors may be arranged so that their detection axes do not coincide when viewed from the sleeper direction.
For example, when viewed from the sleeper direction, the detection axes can be arranged in different directions (typically, the front-rear direction and the vertical direction), or the detection axes can be arranged in parallel and offset. can.
Also, the number of acceleration sensors is not particularly limited to two or six in the embodiment, and for example, six or more or three to five acceleration sensors may be used.
(4) In the embodiment, the acceleration sensor was a single-axis strain gauge type acceleration sensor as an example, but the type of acceleration sensor is not limited to this and can be changed as appropriate.
Moreover, it is also possible to use a unitized acceleration sensor with two or more axes.
For example, a single unit can detect acceleration in different directions, such as vertical and longitudinal.

100 パンタグラフ 110 台枠
120 枠組 121 上枠
122 下枠 123 釣合ロッド
130 舟体 131 支柱
132 ピン 132 補助すり板
134 補助すり板支持部 135 ホーン
140 すり板体 141 しゅう動面
200 パンタグラフ試験装置
210 回転円盤 211 模擬トロリ線
220 主軸 230 駆動装置
S01~S06 加速度センサ
300 加速度算出部
T トロリ線
100 pantograph 110 underframe 120 frame 121 upper frame 122 lower frame 123 balance rod 130 boat body 131 strut 132 pin 132 auxiliary slider 134 auxiliary slider support 135 horn 140 slider 141 sliding surface 200 pantograph test device 210 rotation Disk 211 Simulated contact wire 220 Main shaft 230 Driving device S01 to S06 Acceleration sensor 300 Acceleration calculator T Contact wire

Claims (8)

鉄道車両の集電装置においてトロリ線と接触するすり板体又は前記すり板体を支持するすり板体支持部材のピッチング振動を検出する集電装置のピッチング振動検出装置であって、
前後方向又は上下方向の成分を有する加速度を検出するとともに、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方に、前記すり板体をまくらぎ方向から見たときの検出軸方向が一致しない状態で複数取り付けられた加速度センサと、
複数の前記加速度センサの出力に基づいて、前記すり板体又は前記すり板体支持部材のピッチング方向の加速度を算出する加速度算出部と
を備えることを特徴とする集電装置のピッチング振動検知装置。
A pitching vibration detection device for a current collector for detecting pitching vibration of a contact strip body contacting a trolley wire or a contact strip body support member supporting the contact strip body in a current collector of a railway vehicle,
Acceleration having longitudinal or vertical components is detected, and at least one of the contact strip body and the contact strip body support member is aligned with the detection axis direction when the contact strip body is viewed from the sleeper direction. a plurality of acceleration sensors attached without
A pitching vibration detection device for a current collector, comprising: an acceleration calculation unit that calculates an acceleration in a pitching direction of the contact strip or the contact strip supporting member based on outputs of the plurality of acceleration sensors.
複数の前記加速度センサは、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の前後方向加速度を検出する第1の加速度センサと、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の上下方向加速度を検出する第2の加速度センサとを含むこと
を特徴とする請求項1に記載の集電装置のピッチング振動検知装置。
The plurality of acceleration sensors include a first acceleration sensor for detecting longitudinal acceleration of at least one of the contact strip and the contact strip body supporting member, and at least one of the contact strip and the contact strip body supporting member. 2. The pitching vibration detection device for a current collector according to claim 1, further comprising a second acceleration sensor for detecting acceleration in one vertical direction.
前記第1の加速度センサと前記第2の加速度センサとを、単一の多軸加速度センサにより構成したこと
を特徴とする請求項2に記載の集電装置のピッチング振動検知装置。
3. The pitching vibration detection device for a current collector according to claim 2, wherein the first acceleration sensor and the second acceleration sensor are composed of a single multi-axis acceleration sensor.
複数の前記加速度センサは、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の上下方向加速度を検出する第1の加速度センサと、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の上下方向加速度を検出するとともにまくらぎ方向から見たときの検出軸が前記第1の加速度センサの検出軸に対してずらして配置された第2の加速度センサとを含むこと
を特徴とする請求項1に記載の集電装置のピッチング振動検知装置。
The plurality of acceleration sensors include: a first acceleration sensor for detecting vertical acceleration of at least one of the contact strip and the contact strip support member; and at least one of the contact strip and the contact strip support member. and a second acceleration sensor that detects one of the accelerations in the vertical direction and is arranged such that the detection axis when viewed from the sleeper direction is shifted with respect to the detection axis of the first acceleration sensor. The pitching vibration detector for a current collector according to claim 1 .
複数の前記加速度センサは、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の前後方向加速度を検出する第1の加速度センサと、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の前後方向加速度を検出するとともにまくらぎ方向から見たときの検出軸が前記第1の加速度センサの検出軸に対してずらして配置された第2の加速度センサとを含むこと
を特徴とする請求項1に記載の集電装置のピッチング振動検知装置。
The plurality of acceleration sensors include a first acceleration sensor for detecting longitudinal acceleration of at least one of the contact strip and the contact strip body supporting member, and at least one of the contact strip and the contact strip body supporting member. and a second acceleration sensor that detects acceleration in one longitudinal direction and is arranged such that its detection axis when viewed from the sleeper direction is shifted with respect to the detection axis of the first acceleration sensor. The pitching vibration detector for a current collector according to claim 1 .
前記加速度算出部は、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方の複数箇所で測定した加速度に基づいて、被計測物が剛体運動をするものと仮定した場合の加速度検出箇所における運動と重心における運動との関係式から前記ピッチング方向の加速度を算出すること
を特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の集電装置のピッチング振動検知装置。
The acceleration calculation unit calculates the acceleration at the acceleration detection points when it is assumed that the object to be measured undergoes a rigid body motion based on the acceleration measured at a plurality of points of at least one of the contact strip and the contact strip support member. The pitching vibration detector for a current collector according to any one of claims 1 to 5, wherein the acceleration in the pitching direction is calculated from a relational expression between the motion and the motion at the center of gravity.
前記加速度センサが、ひずみゲージ式加速度センサであること
を特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の集電装置のピッチング振動検知装置。
The pitching vibration detector for a current collector according to any one of claims 1 to 6, wherein the acceleration sensor is a strain gauge type acceleration sensor.
鉄道車両の集電装置においてトロリ線と接触するすり板体又は前記すり板体を支持するすり板体支持部材のピッチング振動を検出する集電装置のピッチング振動検知方法であって、
前後方向又は上下方向の成分を有する加速度を検出する加速度センサを、前記すり板体と前記すり板体支持部材との少なくとも一方に、前記すり板体をまくらぎ方向から見たときの検出軸方向が一致しない状態で複数取り付け、
複数の前記加速度センサの出力に基づいて、前記すり板体又は前記すり板体支持部材のピッチング方向の加速度を算出すること
を特徴とする集電装置のピッチング振動検知方法。
A pitching vibration detection method for a current collector for detecting pitching vibration of a contact strip body contacting a trolley wire or a contact strip body supporting member supporting the contact strip body in a current collector of a railway vehicle, comprising:
An acceleration sensor for detecting acceleration having a component in the longitudinal direction or the vertical direction is mounted on at least one of the contact strip body and the contact strip body supporting member in the detection axis direction when the contact strip body is viewed from the sleeper direction. are not matched,
A pitching vibration detection method for a current collector, comprising: calculating an acceleration in a pitching direction of the contact strip or the contact strip supporting member based on outputs of the plurality of acceleration sensors.
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