JP5073693B2

JP5073693B2 - パンタグラフ異常検出方法およびそのシステム

Info

Publication number: JP5073693B2
Application number: JP2009028458A
Authority: JP
Inventors: 文男沖本; 俊一久須美; 政利清水; 高雅早坂; 武弘小林
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: JP2010187432A

Description

本発明は、パンタグラフ異常検出方法およびそのシステムに関するものである。

従来、走行中のパンタグラフの異常を検出する方法がいくつか提案されているが、これらは、（ａ）車両に搭載され、パンタグラフを監視するもの（特許文献１〜３参照）と、（ｂ）地上に設けられ、そこを通過する車両のパンタグラフを監視するもの（特許文献４〜６参照）であった。上記（ａ）については、画像やパンタグラフの舟体などの加速度、流れる電流、発生する紫外光・赤外光を捉えることにより、車上でパンタグラフの異常を検出するものであった。上記（ｂ）については、画像や温度上昇により発生する赤外光、特異な音、流れる電流値を捉えることや、レーザー光と遮光センサの組合せや画像からすり板の厚さを測定することで異常を検出するものであった。

特開２００５−２８７１８４号公報特開平９−５０４３号公報特開平８−２６５９０４号公報特開２００６−１１８９００号公報特開平８−７９９０４号公報特開平８−３３１０５号公報

上記（ａ）の車上でのパンタグラフ異常検出方法では、監視対象である全パンタグラフに検出装置を設けなければならず、費用的にみても不利である。

また、上記（ｂ）の地上でのパンタグラフ異常検出方法では、すり板の破損や脱落は検出できるが、ベローばねや復元ばねの異常の検出は困難である。特に、画像を利用する場合、天候や周囲の明るさの影響を受けるので、太陽光が撮像装置に入る場合など、画像の取得が困難な場合がある。

本発明は、上記状況に鑑みて、画像を利用するのではなく、パンタグラフのすり板の全幅にわたり異常検出用剛体電車線が摺動できるようにし、その摺動時の碍子に作用する異常な力をセンサにより検出し、監視装置により監視してパンタグラフの異常を検出するパンタグラフ異常検出方法およびそのシステムを提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕パンタグラフ異常検出方法において、異常検出用剛体電車線を支持する固定金具と碍子の間に配置される、前記碍子を傾けようとする力、上下方向の力又は前記碍子の傾きを検出するセンサを備え、前記異常検出用剛体電車線はパンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように前記碍子の下部に配置し、前記パンタグラフのすり板の段付摩耗や一部脱落、前記パンタグラフのベローばねや復元ばねの折損がある場合には、前記センサからの出力信号を監視する監視装置により前記パンタグラフの異常を検出することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載のパンタグラフ異常検出方法において、前記異常検出用剛体電車線は、トロリ線をある短い区間長無くして、その短い区間長内に前記パンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された１本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載のパンタグラフ異常検出方法において、前記異常検出用剛体電車線はトロリ線に並列に前記パンタグラフのすり板の全幅の半分の幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された２本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載のパンタグラフ異常検出方法において、前記センサは前記碍子の接地側に配置することを特徴とする。

〔５〕パンタグラフ異常検出システムにおいて、異常検出用剛体電車線を支持する固定金具と碍子の間に配置される、前記碍子を傾けようとする力、上下方向の力又は碍子の傾きを検出するセンサと、パンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように前記碍子の下部に配置される前記異常検出用剛体電車線と、前記パンタグラフのすり板の段付摩耗や一部脱落、前記パンタグラフのベローばねや復元ばねの折損がある場合には前記センサからの出力信号により前記パンタグラフの異常を検出する監視装置を具備することを特徴とする。

〔６〕上記〔５〕記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記異常検出用剛体電車線は、トロリ線を短い区間長無くして、その短い区間長内に前記パンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された１本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とする。

〔７〕上記〔５〕記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記異常検出用剛体電車線は、トロリ線に並列に前記パンタグラフのすり板の全幅の半分の幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された２本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とする。

〔８〕上記〔５〕記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記センサは前記碍子の接地側に配置されることを特徴とする。

〔９〕上記〔５〕記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記異常検出用剛体電車線は、前記碍子の下部に固定される架台と、この架台に固定されるトロリ線とで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、画像を利用しないので、天候や周囲の影響を受けることなく、パンタグラフの異常を監視できる。また、地上に設けることで、車上で監視する場合に比べ、低コストで多くのパンタグラフを監視できる。また、異常検出用剛体電車線で構成するので、堅牢な装置として実現できる。さらに、接地側にセンサがあることで、検出する物理量を簡易に地上で処理したり、伝送することができ、さらにメンテナンスも容易である。

要するに、簡便な装置により、天候に作用されることなく、各種の故障態様のパンタグラフ異常を正確に検出することができる。

本発明の実施例を示すパンタグラフの異常検出システムの概略斜視図である。本発明の実施例を示すパンタグラフの異常検出システムの概略平面図である。パンタグラフの舟体形状と電車線設備の関係を示す模式図である。パンタグラフの舟支えの構造の一例を示す図である。舟体正面から見たすり板に段付摩耗がある例の模式図である。舟体正面から見たすり板に段付摩耗がない例の模式図である。本発明の他の実施例を示すパンタグラフの異常検出システムの概略平面図である。

本発明のパンタグラフ異常検出方法は、異常検出用剛体電車線を支持する固定金具と碍子の間に配置される、前記碍子を傾けようとする力、上下方向の力又は前記碍子の傾きを検出するセンサを備え、前記異常検出用剛体電車線はパンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように前記碍子の下部に配置され、前記パンタグラフのすり板の段付摩耗や一部脱落、前記パンタグラフのベローばねや復元ばねの折損がある場合には、前記センサからの出力信号を監視する監視装置により前記パンタグラフの異常を検出する。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例を示すパンタグラフの異常検出システムの概略斜視図、図２はそのパンタグラフの異常検出システムの概略平面図、図３はパンタグラフの舟体形状と電車線設備の関係を示す模式図、図４はパンタグラフの舟支えの構造の一例を示す図、図５は舟体正面から見た段付摩耗がある例の模式図、図６は舟体正面から見た段付摩耗がない例の模式図である。なお、図４は舟支えの構造の一例であり、ナイトハルト式舟支えの構造を示している。

これらの図において、１はパンタグラフ、１Ａはパンタグラフ１の舟体、１Ｂはその舟体１Ａに設けられるすり板、２はすり板１Ｂに生じた段付摩耗部（凹部）、３はベローばね、４は下舟、５は復元ばね、６は天秤、７はナイトハルトばね、８は天井管、９は上枠、１１はパンタグラフ異常検出装置、１２はトロリ線、１３は架台、１４は碍子、１５は碍子１４を傾けようとする力および上下方向の力を検出するセンサ、１６はセンサ１５を固定する固定金具、１７はセンサ１５からの異常出力信号を取込み、パンタグラフの異常検出状態を監視する監視装置、１８は通常のトロリ線である。なお、ここでは、架台１３とこの架台１３に固定されるトロリ線１２とで異常検出用剛体電車線１９を構成している。

図５に示すように、舟体１Ａにはすり板１Ｂが設けられており、そのすり板１Ｂには、段付摩耗部（凹部）２が生じることがある。

本発明によれば、すり板１Ｂの全幅上をパンタグラフ異常検出装置１１の異常検出用剛体電車線１９が摺動するように、異常検出用剛体電車線１９を水平方向に傾斜させて配置する。図５に示すようにすり板１Ｂに段付摩耗部（凹部）２があった場合、すり板１Ｂの段付摩耗部（凹部）２で異常検出用剛体電車線１９が引っ掛かることになる。この時の引っ掛かりにより水平方向に異常な力が生じ、センサ１５に碍子１４を傾けようとする力が作用するので、センサ１５が異常を検知し、異常出力信号が監視装置１７へと送られてパンタグラフの異常が検出される。

段付摩耗部（凹部）２の代わりに、すり板１Ｂの脱落があった場合、そこにもすり板１Ｂの表面に対し段差が生じるので、同様に異常検出用剛体電車線１９の引っ掛かりが生じて水平方向に異常な力が生じ、センサ１５には碍子１４を傾けようとする力が作用するので、センサ１５が異常を検知し、異常出力信号が監視装置１７へと送られてパンタグラフの異常が検出される。

図１及び図２に示すように、パンタグラフ異常検出装置１１は、すり板１Ｂの全幅上を摺動するように、すり板１Ｂに対して水平方向に傾斜をつけて配置した異常検出用剛体電車線１９が低速ですり板１Ｂの全幅上を通過するように構成している。

なお、図６のように、段付摩耗部が無い場合は、すり板１Ｂの表面は滑らかな曲面となっており、異常検出用剛体電車線１９ですり板１Ｂの全幅を摺動しても異常検出用剛体電車線１９の引っ掛かりが生じることはなく、センサ１５からは異常出力信号が監視装置１７へと送られることはないので、パンタグラフの異常検出は行われない。

舟支えは、図４に示すように、トロリ線の上下動に舟体１Ａを適切に追随させるために舟体１Ａと枠組との間に設けられる緩衝用部材である。舟支えは、ばね、ダンパ、舟体を水平に保ちつつ上下方向の運動を許容するための上下ガイド機構、および水平方向に作用する衝撃緩衝機構により構成される。

舟支えのばねであるベローばね３や復元ばね５の折損があった場合、ばねによる緩衝が無いため、折損したばねに近い位置で異常検出用剛体電車線１９の上下方向に異常な力が生じる。その力は碍子１４を上へ押し上げるように作用するので、センサ１５がその押し上げ力や上下方向加速度を検知し、異常出力信号が監視装置１７へと送られて、ベローばね３や復元ばね５の折損が検出される。

このように、異常検出用剛体電車線区間長にパンタグラフのすり板の幅をすべて摺動するように水平方向の偏位をつけることで、舟体上の全すり板の異常の有無を確認でき、また、枕木方向左右どちらのベローばねまたは復元ばねが破損しているかも判別できる。

なお、本発明のパンタグラフ異常検出装置１１では、異常検出用剛体電車線１９は例えば、図２に示すように、通常のトロリ線１８を短い区間長だけ無くして、その短い区間長内に前記パンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように水平面内で傾斜させた、架台とトロリ線からなる１本の異常検出用剛体電車線１９を配置するようにしている。

図７は本発明の他の実施例を示すパンタグラフの異常検出システムの概略平面図である。

ここでは、通常のトロリ線１８の両側に、本発明のパンタグラフの異常検出装置２１を通常のトロリ線１８よりやや低く配置するようにしている。つまり、すり板１Ｂの略半分の幅に広がる異常検出用剛体電車線２２，２３を並列に設けて、それぞれの異常検出用剛体電車線２２，２３がそれぞれすり板１Ｂの全幅の半分の領域を摺動できるように配置している。なお、ここでも、架台とこの架台に固定されるトロリ線とで異常検出用剛体電車線２２，２３を構成している。

この場合には、トロリ線１８はそのまま通しておき、その両側に並列にすり板１Ｂの略半分の幅に広がる異常検出用剛体電車線２２，２３を設けるようにしているので、すり板１Ｂの一部に段付摩耗部（凹部）や脱落があった場合も、異常検出用剛体電車線２２，２３に引っ掛かりが生じ、碍子１４に傾く力が発生し、その力または傾きをセンサ（図示なし）で検知し、異常出力信号が監視装置２４に送られるので、すり板１Ｂの段付摩耗部（凹部）を検出することができる。

また、ベローばねや復元ばねの折損についても、上記と同様に検出することができる。

従来、パンタグラフの異常として多いものは、すり板の段付摩耗、すり板の脱落、ベローばねや復元ばねの折損である。本発明によれば、すり板の段付摩耗や脱落は異常検出用剛体電車線の水平方向に生じる異常な力を、ベローばねや復元ばねの折損は異常検出用剛体電車線の上下方向に生じる異常な力を検知することで検出する。

短い区間長の異常検出用剛体電車線を設け、そこを低速で通過するパンタグラフを監視するので、異常検出用剛体電車線を支持する碍子の接地側に、曲げを検出したり、上下動を検出するセンサを配置する。

なお、曲げを検出するセンサとしては、荷重計またはひずみゲージ、傾斜計、枕木方向に対として並置した加速度計がある。また、上下動を検出するセンサとしては、荷重計またはひずみゲージ、加速度計を用いることができる。

また、上記したように、本発明のパンタグラフの異常検出装置によれば、異常検出用剛体電車線により、すり板の表面上を摺動するようにしたので、すり板がワイプされることになり、接触抵抗を増すようなすり板表面の被膜などを除去する効果も奏することができる。

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。

本発明のパンタグラフ異常検出方法およびそのシステムは、簡便な装置により、天候に作用されることなく、各種の故障態様のパンタグラフ異常を正確に検出することができるものとして利用可能である。

１パンタグラフ
１Ａパンタグラフの舟体
１Ｂすり板
２段付摩耗部（凹部）
３ベローばね
４下舟
５復元ばね
６天秤
７ナイトハルトばね
８天井管
９上枠
１１，２１パンタグラフ異常検出装置
１２トロリ線
１３架台
１４碍子
１５センサ
１６固定金具
１７，２４監視装置
１８通常のトロリ線
１９，２２，２３異常検出用剛体電車線

Claims

異常検出用剛体電車線を支持する固定金具と碍子の間に配置される、前記碍子を傾けようとする力、上下方向の力又は前記碍子の傾きを検出するセンサを備え、前記異常検出用剛体電車線はパンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように前記碍子の下部に配置し、前記パンタグラフのすり板の段付摩耗や一部脱落、前記パンタグラフのベローばねや復元ばねの折損がある場合には、前記センサからの出力信号を監視する監視装置により前記パンタグラフの異常を検出することを特徴とするパンタグラフ異常検出方法。
請求項１記載のパンタグラフ異常検出方法において、前記異常検出用剛体電車線は、トロリ線をある短い区間長無くして、その短い区間長内に前記パンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された１本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とするパンタグラフ異常検出方法。
請求項１記載のパンタグラフ異常検出方法において、前記異常検出用剛体電車線はトロリ線に並列に前記パンタグラフのすり板の全幅の半分の幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された２本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とするパンタグラフ異常検出方法。
請求項１記載のパンタグラフ異常検出方法において、前記センサは前記碍子の接地側に配置することを特徴とするパンタグラフ異常検出方法。
（ａ）異常検出用剛体電車線を支持する固定金具と碍子の間に配置される、前記碍子を傾けようとする力、上下方向の力又は碍子の傾きを検出するセンサと、
（ｂ）パンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように前記碍子の下部に配置される前記異常検出用剛体電車線と、前記パンタグラフのすり板の段付摩耗や一部脱落、前記パンタグラフのベローばねや復元ばねの折損がある場合には前記センサからの出力信号により前記パンタグラフの異常を検出する監視装置を具備することを特徴とするパンタグラフ異常検出システム。
請求項５記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記異常検出用剛体電車線は、トロリ線を短い区間長無くして、その短い区間長内に前記パンタグラフのすり板の全幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された１本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とするパンタグラフ異常検出システム。
請求項５記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記異常検出用剛体電車線は、トロリ線に並列に前記パンタグラフのすり板の全幅の半分の幅を摺動できるように水平面で傾斜させて配置された２本の異常検出用剛体電車線であることを特徴とするパンタグラフ異常検出システム。
請求項５記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記センサは前記碍子の接地側に配置されることを特徴とするパンタグラフ異常検出システム。
請求項５記載のパンタグラフ異常検出システムにおいて、前記異常検出用剛体電車線は、前記碍子の下部に固定される架台と、該架台に固定されるトロリ線とで構成されることを特徴とする。