JP4879822B2 - 架線着霜の予測方法及びその装置 - Google Patents
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Description
こうした事故の低減対策として、
(1)架線に霜の付着および成長を抑制する凍結防止材を塗布する。例えば、架線へ油を塗布する(下記特許文献1参照)。
(3)架線に付着した霜を除去する。例えば、『霜取り列車』と呼ばれる臨時列車を始発列車前に運行させる等が行われている。
更に、農作物への被害を防止するために、降霜予測装置が提案されている(下記特許文献3参照)。
また、上記した熱収支法で霜の凝結量を計算するためには、多くのパラメータを必要とする。
本発明は、上記した状況に鑑みて、天気予報による情報に基づいて、霜の発生の予測を的確に行うことができる架線着霜の予測方法及びその装置を提供することを目的とする。
〔1〕気象予測に基づいて、架線着霜の予測を行う架線着霜の予測方法において、架線着霜予測対象地域の天気予報情報を収集し、この天気予報情報を用いて、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りであり、予想最低気温T2 が0.5℃以下であり、かつ予想風速が1m/s以下であるか否かについて前記架線着霜予測対象地域の天気予報を判定し、この判定の結果、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りであり、予想最低気温T 2 が0.5℃以下であり、かつ予想風速が1m/s以下である場合には、夕刻の気温T1 での飽和水蒸気圧es1を演算し、この飽和水蒸気圧es1と湿度の実測値とに基づいて、水蒸気濃度a1 を演算し、前記予想最低気温T2 から3℃を減じた温度(T2 −3)での飽和水蒸気圧es2を演算し、この飽和水蒸気圧es2に基づく飽和水蒸気濃度a2 を演算し、過飽和水蒸気濃度a1 −a2 を演算し、この過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の値が正である場合に架線への霜発生を報知することを特徴とする。
すなわち、架線着霜の有無の予測を、夕刻の気温と湿度の実測値、翌朝の予想天気、予想最低気温、予想風速という少ないパラメータから行うことが可能である。
図1は本発明の実施例を示す架線着霜の予測装置を示すブロック図である。
この図において、1は気象予測所、2は通信ネットワーク、3は温湿度計、10は架線着霜の予測装置、11は架線着霜予測対象地域の天気予報情報収集部、12は架線着霜予測対象地域の天気予報判定部、13は架線着霜予測対象地域の架線着霜の予測演算部、14は気温T1 での飽和水蒸気圧es1の演算部、15は水蒸気濃度a1 の演算部、16は温度(T2 −3)での飽和水蒸気圧es2の演算部、17は飽和水蒸気濃度a2 の演算部、18は過飽和水蒸気濃度の演算部、19は過飽和水蒸気濃度の判定部、20は霜発生報知部、21は霜取り列車運用所である。
(1)天気予報情報を収集する(ステップS1)。
(2)翌朝の予想天気が晴れ又は曇りか否かをチェックする(ステップS2)。
(3)次に、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りの場合には、予想最低気温T2 が0.5℃以下であるか否かをチェックする(ステップS3)。
(5)このチェックの結果、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りであり、予想最低気温T 2 が0.5℃以下であり、かつ予想風速が1m/s以下である場合には、架線着霜予測対象地域の夕刻の気温をT1 とし、気温T1 での飽和水蒸気圧es1を求める(ステップS5)。
(7)一方、温度(T2 −3)での飽和水蒸気圧es2を求める(ステップS7)。ここで、架線の着霜発生時には、架線温度はその周囲の温度よりも約3℃低くなることが観測で得られている。この温度(T2 −3)での飽和水蒸気圧es2を算出する点は本発明の特徴である。
(9)そこで、過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の計算を行う(ステップS9)。
(10)次に、過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の値が正(a1 −a2 >0)であるか否かの判定を行う。なお、過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の値が、正(a1 −a2 >0)の場合は、霜が発生するものと判定する。そうでない場合は、霜は発生しないものと判定する(ステップS10)。
(12)霜の発生が予想され、これが報知されると、霜取り列車の出動を要請する(ステップS12)。
この場合、翌朝は霜が発生すると予想されるので、翌朝は霜取り列車を走らせて霜の除去を行う。
図3は架線着霜危険区域の一例を示す図であり、ここでは、名古屋から塩尻までの中央西線を示している。この他に架線着霜が頻発する線区として飯田線や身延線などが挙げられる。
また、架線着霜の成長速度νと過飽和度σとの関係を実験等で明らかにし、この関係を用いて時間積分することで、架線着霜成長量Mの計算を行うことができる。架線着霜成長量Mは、M=∫ν=∫f(σ)で表される。
上記したように、本発明は、架線周囲の温度と水蒸気濃度の関係に基づいて、夕刻の天気予報情報から架線着霜の発生の有無を予測し、それに対応した措置を行うようにすることができる。
本発明によれば、架線着霜の有無を、夕刻の気温、湿度の実測値、翌朝の予想天気、予想最低気温、予想風速という少ないパラメータのみで予測可能である。
100%天気予報が的中すると仮定した場合について、本発明の架線着霜の予測手法の精度を検証した結果、適中率は91%となった。因みに、試験的に財団法人日本気象協会発表の天気予報を用いて予想した場合、本発明の架線着霜の予測方法の精度を検証した結果、的中率は71%であった。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
2 通信ネットワーク
3 温湿度計
10 架線着霜の予測装置
11 架線着霜予測対象地域の天気予報情報収集部
12 架線着霜予測対象地域の天気予報判定部
13 架線着霜予測対象地域の架線着霜の予測演算部
14 気温T1 での飽和水蒸気圧es1の演算部
15 水蒸気濃度a1 の演算部
16 温度(T2 −3)での飽和水蒸気圧es2の演算部
17 飽和水蒸気濃度a2 の演算部
18 過飽和水蒸気濃度の演算部
19 過飽和水蒸気濃度の判定部
20 霜発生報知部
21 霜取り列車運用所
Claims (3)
- 気象予測に基づいて、架線着霜の予測を行う架線着霜の予測方法において、
(a)架線着霜予測対象地域の天気予報情報を収集し、
(b)該天気予報情報を用いて、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りであり、予想最低気温T2 が0.5℃以下であり、かつ予想風速が1m/s以下であるか否かについて前記架線着霜予測対象地域の天気予報を判定し、
(c)該判定の結果、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りであり、予想最低気温T 2 が0.5℃以下であり、かつ予想風速が1m/s以下である場合には、夕刻の気温T1 での飽和水蒸気圧es1を演算し、
(d)該飽和水蒸気圧es1と湿度の実測値とに基づいて、水蒸気濃度a1 を演算し、
(e)前記予想最低気温T2 から3℃を減じた温度(T2 −3)での飽和水蒸気圧es2を演算し、
(f)該飽和水蒸気圧es2に基づく飽和水蒸気濃度a2 を演算し、
(g)過飽和水蒸気濃度a1 −a2 を演算し、
(h)該過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の値が正である場合に架線への霜発生を報知することを特徴とする架線着霜の予測方法。 - 気象予測に基づいて、架線着霜の予測を行う架線着霜の予測装置において、
(a)架線着霜予測対象地域の天気予報情報収集部と、
(b)天気予報情報を用いて、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りであり、予想最低気温T2 が0.5℃以下であり、かつ予想風速が1m/s以下であるか否かを判定する前記架線着霜予測対象地域の天気予報判定部と、
(c)該天気予報判定部による判定を受けて、翌朝の予想天気が晴れ又は曇りであり、予想最低気温T 2 が0.5℃以下であり、かつ予想風速が1m/s以下である場合において、夕刻の気温T1 での飽和水蒸気圧es1を演算する飽和水蒸気圧es1の演算部と、
(d)前記飽和水蒸気圧es1と湿度の実測値とに基づいて、水蒸気濃度a1 を求める水蒸気濃度a1 の演算部と、
(e)前記予想最低気温T2 から3℃を減じた温度(T2 −3)での飽和水蒸気圧es2を演算する飽和水蒸気圧es2の演算部と、
(f)前記飽和水蒸気圧es2に基づく飽和水蒸気濃度a2 を求める飽和水蒸気濃度a2 の演算部と、
(g)過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の演算部と、
(h)過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の値が正であるか否かの判定部と、
(i)前記過飽和水蒸気濃度a1 −a2 の値の判定結果が正である場合に、架線への霜発生を報知する霜発生報知部とを具備することを特徴とする架線着霜の予測装置。 - 請求項2記載の架線着霜の予測装置において、前記霜発生報知部からの情報を霜取り列車の運行所に提供することを特徴とする架線着霜の予測装置。
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