JP3291434B2 - トロリ線摩耗検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検知線を内蔵した
検知線入りトロリ線を用いてトロリ線の摩耗を検出する
トロリ線摩耗検出方法に係り、特に、検知線が露出する
以前に摩耗の進行程度が判り、しかもその摩耗の進行程
度がトロリ線に沿った分布として検出されるトロリ線摩
耗検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トロリ線の摩耗を検出するためにトロリ
線に検知線を内蔵し、この検知線に発生する電圧，電流
等の電気信号を検出してトロリ線の摩耗を検出する方法
がある。

【０００３】従来知られている方法を以下に説明する。

【０００４】図５に示された方法は、トロリ線本体５０
の内部に１本の検知線５２が設けられている検知線入り
トロリ線５１を用いたものである。検知線５２の始端に
設置した検出装置５４は、このトロリ線本体５０と検知
線５２との間に電圧Ｖを連続的又は定期的に印加すると
共に電流Ｉを検出するようになっている。検知線５２の
終端は解放されている。

【０００５】当初、トロリ線本体５０と検知線５２とは
検知線５２の絶縁被膜によって電気的に絶縁されてい
る。トロリ線５１の摩耗が進行し、検知線５２のところ
まで摩耗すると、ついには検知線５２の絶縁被膜が破れ
る。このためトロリ線本体１０と検知線５２とが電気的
に導通するようになる（これを摩耗接触と呼ぶ）。図５
にあっては、この摩耗接触の状態を接触抵抗５５で表し
ている。検出装置５４は電流の有無により摩耗接触の有
無を判定する。また、印加電圧Ｖと検出電流Ｉとから検
出抵抗値Ｒ＝Ｖ／Ｉを算出し、検知線５２の単位長当り
の抵抗値Ｒｋを用い、摩耗接触の位置ＸをＲ＝Ｒｋ・Ｘ
より算出する（ここでは説明の簡略のため、接触抵抗５
５の抵抗値，トロリ線本体１０の抵抗値は無視してい
る）。

【０００６】図６に示された方法は、トロリ線本体６０
の内部に２本の検知線６２ａ，６２ｂが設けられている
検知線入りトロリ線６１を用いたものである。検知線６
２ａ，６２ｂの始端に設置した検出装置６４はこのトロ
リ線本体６０とそれぞれの検知線６２ａ，６２ｂとの間
に電圧Ｖを印加すると共にそれぞれの検知線６２ａ，６
２ｂの電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ を検出するようになっている。２
本の検知線６２ａ，６２ｂは終端で短絡しておく。

【０００７】トロリ線６１の摩耗がないときは２本の検
知線６２ａ，６２ｂには電流が流れないが、摩耗が進行
し、いずれかの検知線６２ａ，６２ｂの絶縁被膜が破れ
ると、トロリ線本体６０の検知線６２ａ，６２ｂと摩耗
接触する（接触抵抗６５，抵抗値Ｒｃ）。検出装置６４
は電流の有無により摩耗接触の有無を判定する。また、
印加電圧Ｖと検出電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ とから検出抵抗Ｒ１，
Ｒ２を算出し、検知線６２ａ，６２ｂの単位長当りの抵
抗値Ｒｋ及び検知線の全長Ｌを用い、 Ｒ１＝Ｒｋ（２Ｌ−Ｘ）＋Ｒｃ Ｒ２＝Ｒｋ・Ｘ＋Ｒｃ の関係式から摩耗接触の位置Ｘを算出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、摩耗が進
行していてもトロリ線本体と検知線とが電気的に導通し
ないと検出できない。また、検知線がトロリ線本体に接
触するより以前に断線してしまうと検出ができない。

【０００９】また、摩耗接触が生じる程度に摩耗が進行
して初めて検出できるので、それに至るまでの摩耗の進
行程度はなにも判らない。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、検知線が露出する以前に摩耗の進行程度が判り、し
かもその摩耗の進行程度がトロリ線に沿った分布として
検出されるトロリ線摩耗検出方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、トロリ線に２本の検知線を内蔵し、これら
の検知線を始端と終端とで接続してループを形成してお
き、このトロリ線を流れる列車電流に誘導されて該ルー
プに発生する電気信号を測定し、この測定値と列車電流
値と列車の位置情報とからトロリ線摩耗量のトロリ線に
沿った分布を検出するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の方法を実施する装置構成
は、トロリ線本体の内部に２本の検知線を内蔵した検知
線入りトロリ線を用い、その２本の検知線を始端と終端
とで接続してループ回路を構成したものである。列車電
流がトロリ線を流れると、これによって発生する磁束と
ループ回路との鎖交によってループ回路に電流が流れ
る。このループ回路の電気信号の電圧又は電流を測定す
る。さらに、列車又はトロリ線において電流センサによ
り列車電流値を測定し、位置検出器により列車の位置又
は速度を検出する。上記電気信号の測定値と列車電流値
と列車の位置情報とから列車現在位置におけるトロリ線
本体とループ回路との相互インダクタンスを算出する。
相互インダクタンスはトロリ線の摩耗の進行に伴い変化
するので、トロリ線摩耗量として扱うことができる。列
車の移動により算出される相互インダクタンスの位置が
移動するので、トロリ線摩耗量のトロリ線に沿った分布
を検出することができる。

【００１３】以下本発明の一実施形態を添付図面に基づ
いて詳述する。

【００１４】図１に示されるように、トロリ線１に内蔵
される２本の検知線２ａ，２ｂは始端３においての抵抗
５を介して接続され、終端６において短絡して接続され
ており、ループ回路７が形成されている。８はトロリ線
の電源、９は列車である。

【００１５】このトロリ線は図２に示されるように、ト
ロリ線本体１０内の上部に検知線２ａ、中心部に検知線
２ｂを配したものである。

【００１６】トロリ線１の位置ｘ（原点からの距離ｘ）
における単位長当りのトロリ線本体１０とループ回路７
との相互インダクタンスをＬｍ（ｘ）とすると、位置ｘ
より微小距離ｄｘまでの相互インダクタンスはＬｍ
（ｘ）ｄｘとなる。

【００１７】トロリ線本体１０に流れる列車電流Ｉ
（ｔ）によって発生する磁束がループ回路７に鎖交し、
ループ回路７に電流が流れて電圧検出器４に電圧Ｅ
（ｔ）が発生する。この電圧Ｅ（ｔ）は、式で表され
る。

【００１８】

【数１】

【００１９】式を整理すると、

【００２０】

【数２】

【００２１】となる。

【００２２】この両辺をｘで微分し、さらに変形する
と、式が得られる。

【００２３】

【数３】

【００２４】式の右辺のｄｘ／ｄｔは、時刻ｔにおけ
る列車９の速度Ｖ（ｔ）にほかならない。また、列車９
がｘ＝０の位置にあるときの時刻をｔ＝０とすると、

【００２５】

【数４】

【００２６】となる。

【００２７】つまり、ｘはｔの関数となり式の左辺の
Ｌｍ（ｘ）はｔの関数Ｆ（ｔ）で置き換えることができ
る。従って、式は式となる。

【００２８】

【数５】

【００２９】式によれば、電圧Ｅ（ｔ），列車電流Ｉ
（ｔ），列車の速度Ｖ（ｔ）が測定できれば、Ｆ（ｔ）
が算出できることを示している。Ｆ（ｔ）が算出できれ
ば、時刻ｔと位置ｘとの関係式により相互インダクタン
スＬｍ（ｘ）が算出できる。また、電圧Ｅ（ｔ），列車
電流Ｉ（ｔ），列車の位置ｘより相互インダクタンスＬ
ｍ（ｘ）が算出できる。

【００３０】電圧Ｅ（ｔ）は電圧検出器４で検出され
る。列車電流Ｉ（ｔ）はトロリ線にＣＴを取り付けて測
定するか又は、列車に電流計を設置して測定する。列車
の位置ｘ及び速度Ｖ（ｔ）は列車９にＧＰＳ等の位置検
出器を設置して測定する。

【００３１】さて、本発明では位置ｘにおける相互イン
ダクタンスＬｍ（ｘ）がトロリ線１の摩耗の進行に伴い
変化するトロリ線摩耗量である。図２に示されるよう
に、上部に検知線２ａ、中心部に検知線２ｂを配したト
ロリ線１について考察すると、位置Ｘにおける微小距離
ｄｘでのトロリ線本体１０とループ回路７との相互イン
ダクタンスＬｍ（ｘ）は、微小距離ｄｘでのトロリ線本
体１０と検知線２ａとの相互インダクタンスＬｍａ
（ｘ）と、微小距離ｄｘでのトロリ線本体１０と検知線
Ｂとの相互インダクタンスＬｍｂ（ｘ）との差であるか
ら、 Ｌｍ（ｘ）＝Ｌｍａ（ｘ）−Ｌｍｂ（ｘ） となる。

【００３２】ここで図２のトロリ線１を、図３に示され
るようにトロリ線本体１０の断面積と同じ面積の円１１
で表し、その円の半径をｄｒとし、トロリ線本体１０と
検知線２ａ，２ｂとの幾何学的距離（円１１の中心１２
からの距離）をｄａ，ｄｂとし、仮想帰路までの距離を
ｓとすると、それぞれの相互インダクタンスＬｍａ
（ｘ）及びＬｍｂ（ｘ）は次式で表される。

【００３３】

【数６】

【００３４】従って、相互インダクタンスＬｍ（ｘ）は
次の式で表される。

【００３５】

【数７】

【００３６】トロリ線１が摩耗しておらず、トロリ線１
の断面形状や検知線２ａ，２ｂの配置関係が位置ｘに対
して一定であるような理想的なトロリ線を想定し、その
場合の半径ｄｒ，距離ｄａ，ｄｂの値をｄｒ₀ ，ｄ
ａ₀ ，ｄｂ₀ とすると、相互インダクタンスＬｍ（ｘ）
は位置ｘに関係なく次式の値Ｌｍ₀ となる。

【００３７】

【数８】

【００３８】摩耗が進行すると、半径ｄｒ，距離ｄａ，
ｄｂの値が変化し、相互インダクタンスＬｍ（ｘ）も変
化することになる。つまり初期値であるＬｍ₀ と随時測
定するＬｍ（ｘ）との差が位置ｘでの摩耗の進行程度を
示すことになる。このようにして、図２のように検知線
２ａ，２ｂを配したトロリ線１の摩耗の進行程度が相互
インダクタンスＬｍ（ｘ）により評価できることにな
る。

【００３９】図４は相互インダクタンスＬｍ（ｘ）のト
ロリ線１に沿った分布を示している。図示のように、位
置ｘによらず一定の初期値Ｌｍ₀ （線１３で示す）に対
してその後測定した相互インダクタンスＬｍ（ｘ）（線
１４で示す）は位置ｘによって異なる。

【００４０】実際のトロリ線は理想的なトロリ線と異な
り、摩耗の無い初期状態でも、製造上の精度等によりト
ロリ線１の断面形状や検知線２ａ，２ｂの配置関係が位
置ｘに対して一定でない。そこで初期の相互インダクタ
ンスＬｍ₀ （ｘ）を測定して記憶しておき、随時測定す
るＬｍ（ｘ）との差、Ｌｍ₀ （ｘ）−Ｌｍ（ｘ）から摩
耗の進行程度を評価することになる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４２】（１）摩耗接触に頼らないので、接触不良
や断線による検知漏れがなく、検知線が露出する以前に
摩耗が判るので、摩耗の早期発見ができる。

【００４３】（２）トロリ線摩耗量を算出するので摩耗
の進行程度が判るようになり、しかもトロリ線摩耗量が
分布として検出されるので、トロリ線の摩耗管理に有益
な情報が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すトロリ線摩耗検出方
法の説明図である。

【図２】本発明に使用する検知線入りトロリ線の断面図
である。

【図３】図２のトロリ線についてトロリ線本体と検知線
との幾何学的距離を定義する図である。

【図４】相互インダクタンスＬｍ（ｘ）のトロリ線に沿
った分布図である。

【図５】従来のトロリ線摩耗検出方法の説明図である。

【図６】従来のトロリ線摩耗検出方法の説明図である。

【符号の説明】

１ トロリ線 ２ａ，２ｂ 検知線 ４ 電圧検出器 ７ ループ回路 ９ 列車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳島 彰 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社日高工場内 (72)発明者 松原 亮滋 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社オプトロシステム研究所 内 (56)参考文献 特開 平３−175301（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54435（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 B60M 1/28 G01R 31/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トロリ線に２本の検知線を内蔵し、これ
   らの検知線を始端と終端とで接続してループを形成して
   おき、このトロリ線を流れる列車電流に誘導されて該ル
   ープに発生する電気信号を測定し、この測定値と列車電
   流値と列車の位置情報とからトロリ線摩耗量のトロリ線
   に沿った分布を検出することを特徴とするトロリ線摩耗
   検出方法。