JP4916870B2 - 電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、トロリ線と接触する電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置に関するものである。

集電系の評価指標として、現在はパンタグラフの離線率が主に用いられている。一方、トロリ線（架線）の支持点や金具接触箇所での衝撃の大きさや、架線のバネ定数の不均一などを測定できるため、パンタグラフの接触力は新たな評価指標として注目されている。
現在、パンタグラフ接触力は、図４に示すように、トロリ線１０１に接触するパンタグラフ１０２に加速度センサ１０３を仮設配線１０４により配置することによって評価するようにしている。

更に、パンタグラフ離線評価法としては、パンタグラフからの電圧をコンデンサで検出して、それを電気光変換器で電気量を光へ変換して光ファイバを介して光電気変換器で電気に変換し、処理装置で離線測定を行うようにしたものが開示されている（下記特許文献１参照）。
特開昭６２−１３１７０５号公報

しかしながら、上記した従来の加速度センサは、車両の屋根上に仮設する必要があり、その設置と撤去の作業が煩雑であるため、パンタグラフ接触力の簡便な評価手法が求められている。
また、従来のパンタグラフ離線測定法では、電気を光に変換しており、構成が複雑になるといった問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、パンタグラフからの電圧を測定し、その電圧変化からパンタグラフ接触力を評価するようにした電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置において、パンタグラフの電位を示す第１の測定端子に接続される分圧装置と、この分圧装置による電圧降下値を検出する電圧降下検出部と、この電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、このハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される評価装置とを備え、前記ハイパスフィルタまたは周波数解析装置により車両の定常状態の電圧変化を取り除き、集電系評価に必要な電圧変動のみを取り出すことにより、パンタグラフ接触力を評価することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）簡単な構成でパンタグラフ接触力の評価を行うことができる。
（２）車上での評価であり、パンタグラフへの加速度センサの仮設に比べて、簡便で、安全な環境でのパンタグラフ接触力の評価ができる。

本発明の電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置は、パンタグラフの電位を示す第１の測定端子に接続される分圧装置と、この分圧装置による電圧降下値を検出する電圧降下検出部と、この電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、このハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される評価装置とを備え、前記ハイパスフィルタまたは周波数解析装置により車両の定常状態の電圧変化を取り除き、集電系評価に必要な電圧変動のみを取り出すことにより、パンタグラフ接触力を評価する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
トロリ線とパンタグラフとの接触部分では、接触抵抗のために電圧降下が生じる。その場合、パンタグラフの接触力が大きくなると、接触抵抗は概ね反比例して減少する。そのため、パンタグラフから供給される供給電圧を測定するとその変化からパンタグラフの接触力の把握が可能となる。

なお、架線電圧は、力行時や楕行、回生時、ならびに他列車の在線状況により、絶えず変化している。しかし、これらの電圧変化は、パンタグラフの接触力変化に応じて発生する電圧変化に比べれば、十分に緩やかな変化である。そこに着目して、パンタグラフからの供給電圧の急峻な変化をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置を使用することにより、定常状態の電圧変化を取り除き、集電系評価に必要な電圧変動のみを取り出すことにより、パンタグラフ接触力の評価が可能である。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すパンタグラフ接触力の評価装置を有する鉄道車両を示す図、図２はそれを用いたパンタグラフ接触力の評価方法を示す図である。
この図において、１は一編成の車両、２はトロリ線、３はパンタグラフ、４はパンタグラフ３に接続される配線、４Ａはパンタグラフ３の電位を示す第１の測定端子、５は電圧降下検出部、５Ａは電圧降下値を得るための分圧装置、６はその電圧降下検出部５に接続されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置、７はそのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６に接続される電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置、８はアース電位にある配線、８Ａはそのアース電位を示す第２の測定端子、９は車輪、１０はレールである。

架線電圧（トロリ線２の給電電圧）は、力行時や楕行、回生時、ならびに他の列車の在線状況により、絶えず変化している。しかしこれらの電圧変化は、パンタグラフ３の接触力変化に応じて発生する電圧変化に比べれば、十分に遅い変化であると思われる。そのため、ある閾値より上の周波数を通過させる、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６を使用することにより、定常状態の電圧変化を取り除き、集電系評価に必要な電圧変動のみを取り出すことが可能である。すなわち、架線電圧は、例えば、図２（Ａ）に示すように変化する。この架線電圧にハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６をかけると、図２（Ｂ）に示すように、定常状態の電圧変化を取り除き、トロリ線２の固定部への支持部である硬点ａ，ｂ，ｃや、離線ｄなどの集電系評価に必要な電圧変動のみを取り出すことが可能である。

図３はこの考えに基づき、実験室内で測定した波形を示す図である。
この図から明らかなように、架線金具（トロリ線２の固定部への支持部）が配置される場所ｅ，ｆ，ｇにおいては、トロリ線２とパンタグラフ３との接触抵抗が低くなり、電圧が高くなっていることが分かる。
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。

本発明の電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置は、簡単な構成で、パンタグラフ接触力の評価を行う評価装置として利用可能である。

本発明の実施例を示すパンタグラフ接触力の評価装置を有する鉄道車両を示す図である。 本発明の実施例を示すパンタグラフ接触力の評価装置を用いたパンタグラフ接触力の評価方法を示す図である。 本発明のパンタグラフ接触力の評価装置により実験室内で測定した波形を示す図である。 パンタグラフに加速度センサを仮設配線により配置し、パンタグラフ接触力を評価する従来の測定装置を示す図である。

１ 一編成の車両
２ トロリ線
３ パンタグラフ
４ パンタグラフに接続される配線
４Ａ 第１の測定端子
５ 電圧降下検出部
５Ａ 電圧降下値を得るための分圧装置
６ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置
７ 電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置
８ アース電位にある配線
８Ａ 第２の測定端子
９ 車輪
１０ レール

Claims (1)

1. （ａ）パンタグラフの電位を示す第１の測定端子に接続される分圧装置と、
   （ｂ）該分圧装置による電圧降下値を検出する電圧降下検出部と、
   （ｃ）該電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、
   （ｄ）該ハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される測定器とを備え、
   （ｅ）前記ハイパスフィルタまたは周波数解析装置により車両の定常状態の電圧変化を取り除き、集電系評価に必要な電圧変動のみを取り出すことにより、パンタグラフ接触力を評価することを特徴とする電圧降下式パンタグラフ接触力の評価装置。