JP5203734B2 - 架空線用テンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、吊架線、補助吊架線及びトロリ線等の電車用の架空線に所定の張力を付与する架空線用テンション装置に関するものである。

電車は、架空線より電力の供給を受けているが、架空線の張力が変化すると、架空線とパンタグラフ等の集電装置との接触状態が変動してしまうので、良好に電車に電力を供給することができなくなる。

そこで、例えば、特許文献１に記載の発明では、架空線に所定の張力を付与するガスばね式テンションバランサ（以下、テンショナーという。）を設けるとともに、テンショナーが連結された支柱にテンショナーの内圧（ガス圧）を表示する表示装置を設置している。
特開２００３−３４８７２３号公報

しかし、特許文献１に記載の発明では、テンショナーが連結された支柱にテンショナーの内圧（ガス圧）を表示する表示装置を設置しているので、テンショナーの点検を行う際には、作業員が各表示装置を１個ずつ目視にて確認する必要があり、テンショナーの保守・メンテナンスに多くの工数を要する。

本発明は、上記点に鑑み、テンショナー等の架空線用テンション装置の保守・メンテナンスに要する工数を低減可能と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、架空線に連結された可動部を有し、架空線に所定の張力を付与する張力付与手段と、可動部の変位量が所定範囲であるときに、無線通信又は有線通信にて信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。

これにより、本発明では、信号が無線通信又は有線通信にて送信されるので、この信号を中央管理室等にて受信するとともに、中央管理室等にて信号が送信されているか否かを監視すれば、多数個の架空線用テンション装置を集中的に遠隔監視することができる。したがって、架空線用テンション装置の保守・メンテナンスに要する工数を低減することが可能となる。

また、本発明では、送信手段は、外部に露出された部位に配設されていることも特徴としているので、送信手段が故障した場合であっても、架空線用テンション装置それ自体を取り外すことなく、送信手段を容易に修理又は交換することができる。

さらに、本発明では、送信手段は、信号を連続的又は所定周期にて送信しており、さらに、可動部の変位量が所定範囲を超えたときに、送信手段を破壊する破壊手段を備えることも特徴とする。

これにより、本発明では、可動部の変位量が所定範囲を超えて架空線用テンション装置又は架空線に大きな異常が発生した場合には、信号の送信が停止するので、この送信の停止を検知することにより、架空線用テンション装置又は架空線に大きな異常が発生したことを容易に中央管理室等の遠隔地にて検出できる。

また、請求項２に記載の発明のごとく、可動部と一体的に変位して送信手段に衝突することにより、送信手段を破壊する構成すれば、簡素な構造にて破壊手段を実現することができる。

ところで、可動部の変位量が所定範囲内であるか否かを、例えばリミットスイッチのような機械的検出手段で検出するといった手段が考えられるが、通常、可動部の変位量が所定範囲を超えることは殆どないので、正常状態にあるときに、リミットスイッチが錆等により固着し、リミットスイッチそれ自体に支障が発生するおそれが高く、信頼性を高めることが難しい。

これに対して、請求項２に記載の発明のごとく、可動部と一体的に変位して送信手段に衝突することにより、送信手段を破壊する構成すれば、正常時には信号が送信され、異常発生時には信号の送信が停止するので、架空線用テンション装置又は架空線に発生した異常を確実に検出することでき、信頼性を向上させることができる。

ところで、特許文献１に記載の発明では、テンショナーの内部に配設された圧力センサにて内部に封入された気体のガス圧を検出しているので、仮に、圧力センサに異常が発生した場合には、テンショナーを取り外して圧力センサを修理又は交換する必要がある。

これに対して、請求項３に記載の発明では、張力付与手段は、密閉空間に封入された気体のガス圧を利用したガスばね式テンションバランサであるが、外部に露出した部位に送信手段が配設されているので、上述したように、架空線用テンション装置それ自体を取り外すことなく、送信手段を容易に修理又は交換することができる。

本実施形態は、本発明に係る架空線用テンション装置を鉄道用の架線に張力を付与するテンション装置に適用したものであり、以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
１．図面の説明
図１は本実施形態に係るテンション装置１の使用状態を示す模式図であり、図２はテンション装置１の構造を示す模式図であり、図３及び図４は異常検知用ネットワークの概要を示す模式図である。なお、図２は、図１に示されたテンショナー本体２を水平面で切断した場合の断面を示している。

２．テンション装置の構成
テンション装置１は、図１に示すように、架線５１及び補助架線５２（以下、単に架線５１と記す。）に所定の張力を付与するテンショナー本体２、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂ等から構成されている。

２．１．テンショナー本体の構成
テンショナー本体２は、図２に示すように、円筒状のアウターシリンダ２Ａ、架線５１が連結される連結ロッド２Ｂ、アウターシリンダ２Ａに内蔵されたガススプリングユニット２Ｃ、及び連結ロッド２Ｂと一体的に可動（変位）するピストンロッド２Ｄ等から構成されている。

アウターシリンダ２Ａの長手方向（軸方向）一端側には、テンショナー本体２を支柱５０（図１参照）に連結するための連結部２Ｅが設けられ、他端側は、２本の連結ロッド２Ｂが軸方向に変位可能にアウターシリンダ２Ａ内外を貫通している。

そして、２本の連結ロッド２Ｂの軸方向端部のうちアウターシリンダ２Ａから露出している部位には、架線５１が連結される連結部２Ｆが設けられ、一方、アウターシリンダ２Ａ内に収納されている部位にはピストンロッド２Ｄが設けられている。

ガススプリングユニット２Ｃは、密閉されたガスシリンダ２Ｇ内に封入された不活性ガス等の気体のガス圧を利用して張力を発生させる張力付与手段であり、ガスシリンダ２Ｇ内には、体積変化可能な液圧室（油室）を構成する蛇腹状のベローズ２Ｈが設けられている。

また、ベローズ２Ｈ内は、その伸縮方向が連結ロッド２Ｂの変位方向と一致しているとともに、伸縮方向一端側がガスシリンダ２Ｇの内壁に固定され、かつ、その内部には、作動油等の非圧縮性流体が封入されている。

そして、ピストンロッド２Ｄは、ガスシリンダ２Ｇを貫通してベローズ２Ｈ内に到達しているとともに、ガスシリンダ２Ｇにより摺動可能に支持されている。なお、オイルシール２Ｊは、ベローズ２Ｈ内に封入されている作動油が漏れ出ることを防止するシール部材である。

また、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂは、図１に示すように、支柱５０に備えられた中継用の送受信機５３に連続的又は所定周期にて信号を無線送信する送信手段であり、これら送信機３Ａ、３Ｂは、テンショナー本体２のうち外部に露出した部位に設けられている。

なお、本実施形態では、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂは、内蔵された温度センサ（図示せず。）及び湿度センサ（図示せず。）により検出された外気温度を示す信号及び湿度を示す信号を送信しており、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂ、並びに温度センサ及び湿度センサは、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂに内蔵されたバッテリ（例えば、リチウム電池）から電力の供給を受けて稼働している。

また、第１ハンマー部２Ｋは、連結ロッド２Ｂと一体的に変位して第１送信機３Ａに衝突することにより、第１送信機３Ａを破壊する破壊手段であり、第２ハンマー部２Ｌは、連結ロッド２Ｂと一体的に変位して第２送信機３Ｂに衝突することにより、第２送信機３Ｂを破壊する破壊手段である。

すなわち、第１ハンマー部２Ｋは、連結ロッド２Ｂが紙面右向きに変位して第１ハンマー部２Ｋがテンショナー本体２に対して所定寸法以上に近接したときに第１送信機３Ａと衝突して第１送信機３Ａを破壊し、一方、第２ハンマー部２Ｌは、連結ロッド２Ｂが紙面左向きに変位して第２ハンマー部２Ｌがテンショナー本体２に対して所定寸法以上に離隔したときに第２送信機３Ｂと衝突して第２送信機３Ｂを破壊する。

なお、ハンマーロッド２Ｍは、連結ロッド２Ｂの変位を第２ハンマー部２Ｌに伝達するリンク部材であり、ガイド２Ｎは、ハンマーロッド２Ｍと摺動可能に接触してハンマーロッド２Ｍの変位を案内する案内手段である。

２．２．テンショナー本体の作動
ガススプリングユニット２Ｃに封入されたガスは、ガスの温度が上昇すると、ボイル・シャールの法則に従い、体積膨張とともに圧力が上昇してベローズ２Ｈを縮小させる向きの力Ｆ１をベローズ２Ｈに作用させる。

このとき、ベローズ２Ｈ内には、非圧縮性流体である作動油が封入されているので、ピストンロッド２Ｄは、作動油から力Ｆ２を受けて、ベローズ２Ｈの縮小体積分に相当する分だけガススプリングユニット２Ｃ（ベローズ２Ｈ）から突出・変位するので、連結ロッド２Ｂは架線５１の張力が増加する向き（図２の左向き）に変位する。

そして、ガススプリングユニット２Ｃに封入されたガスの温度が上昇するときには、外気温度が上昇して架線５１も膨張して延びるので、連結ロッド２Ｂが左向きに変位することにより、架線５１に付与される張力が所定範囲内に維持される。

また、外気温度が低下すると、上記とは逆に、架線５１が縮んで連結ロッド２Ｂ及びピストンロッド２Ｄが右向きに変位するとともに、ガススプリングユニット２Ｃに封入されたガスの温度が低下してベローズ２Ｈの体積が大きくなるので、架線５１に付与される張力が所定範囲内に維持される。

２．２．第１ハンマー部及び第２ハンマー部の作動
外気温度が上昇すると、前述したように、連結ロッド２Ｂが、図１において右向きに変位するが、何らかの異常が発生し、連結ロッド２Ｂが過度に右側に変位すると、第１ハンマー部２Ｋが第１送信機３Ａに衝突し、第１送信機３Ａが破壊され、信号の送信が停止する。

逆に、外気温度が低下すると、前述したように、連結ロッド２Ｂが、図１において左向きに変位するが、何らかの異常が発生し、連結ロッド２Ｂが過度に左側に変位すると、第２ハンマー部２Ｌが第２送信機３Ｂに衝突し、第２送信機３Ｂが破壊され、信号の送信が停止する。

つまり、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内であるときには、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂから信号が送信され、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内を超えると、第１送信機３Ａ又は第２送信機３Ｂからの送信が停止する。

３．異常検知用ネットワークの概要
送受信機５３は、図３に示すように、線路（図示せず。）に沿って設置された多数本の支柱５０に設けられており、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂ（以下、第１送信機３Ａ等と記す。）は、最寄りの送受信機５３に信号を送信する。

そして、信号を受信した送受信機５３は、その受信した信号を最寄りの送受信機５３に無線送信し、送受信機５３から送信された信号を受信した送受信機５３は、その受信した信号を再び最寄りの送受信機５３に無線送信する。

このように、第１送信機３Ａ等から無線送信された信号（以下、この信号を検知用信号という。）は、複数の送受信機５３を介して中継されながら繋ぎ箱５４に送信された後、図４に示すように、繋ぎ箱５４から光ケーブル等の有線通信にて検知用信号が監視用の電力供給用指令サーバ（コンピュータ）５５に送信される。因みに、繋ぎ箱５４は、線路に沿って所定間隔（例えば、１ｋｍ）毎に設けられている。

なお、電力供給用指令サーバ５５は、電力指令監視用端末５５Ａを介して保安員により操作される。また、各送受信機５３は、送受信機５３毎に設けられた交流電源装置５３Ａから供給される電力により稼働する。

４．本実施形態に係るテンション装置の特徴
本実施形態では、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内であるときには、検知用信号が第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂから送信され、一方、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内を超えると、検知用信号の送信が停止するので、この検知用信号を電力供給用指令サーバ５５にて受信するとともに、電力供給用指令サーバ５５にて検知用信号が送信されているか否かを監視すれば、多数個のテンション装置１を集中的に遠隔監視することができる。したがって、テンション装置１の保守・メンテナンスに要する工数を低減することが可能となる。

また、本実施形態では、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂは、外部に露出された部位に配設されているので、第１送信機３Ａ又は第２送信機３Ｂが故障した場合であっても、テンション装置１それ自体を取り外すことなく、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂを容易に修理又は交換することができる。

また、本実施形態では、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内を超えたときに、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂを破壊する第１ハンマー部２Ｋ及び第２ハンマー部２Ｌを備えているので、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内を超えてテンション装置１又は架線５１に大きな異常が発生した場合には、検知用信号の送信が停止する。したがって、この送信の停止を検知することにより、テンション装置１又は架線５１に大きな異常が発生したことを容易に遠隔地に設置された電力供給用指令サーバ５５にて検出できる。

ところで、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内であるか否かを、例えばリミットスイッチのような機械的検出手段で検出するといった手段が考えられるが、通常、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内を超えることは殆どないので、正常時にリミットスイッチが錆により固着し、リミットスイッチそれ自体に支障が発生するおそれある。

そして、このような場合には、架空線用テンション装置又は架空線に発生した異常を検知できなくなるので、リミットスイッチのような機械的検出手段で連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内であるか否かを検出すると、信頼性を高めることが難しい。

これに対して、本実施形態では、連結ロッド２Ｂの変位量が所定範囲内を超えたときに、第１ハンマー部２Ｋ及び第２ハンマー部２Ｌにより第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂを破壊するので、正常時には検知用信号が送信され、異常発生時には検知用信号の送信が停止するので、テンション装置１又は架線に発生した異常を確実に検出することができ、信頼性を向上させることができる。

また、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂを破壊することにより、検知用信号の送信を停止させるので、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂとして汎用品を利用することができるので、信頼性を高めつつ、コスト増を抑制できる。

なお、本実施形態では、その作用効果上、検知用信号の送信が停止させることができる程度に、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂを破壊すれば十分である。そこで、本実施形態では、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂのアンテナ部等を破壊している。

また、本実施形態では、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂは、無線通信にて検知用信号を送信し、かつ、内蔵のバッテリにて稼働するので、通信用のケーブル及び電源ケーブルを廃止できる。

また、検知用信号として、温度センサ及び湿度センサにより検出された外気温度を示す信号及び湿度を示す信号が用いられているので、遠隔地に設置された電力供給用指令サーバ５５にてテンション装置１が設置されている箇所の環境を把握することができる。

５．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、連結ロッド２Ｂが特許請求の範囲に記載された可動部に相当し、第１送信機３Ａ及び第２送信機３Ｂが特許請求の範囲に記載された送信手段に相当し、テンショナー本体２が特許請求の範囲に記載された張力付与手段に相当し、第１ハンマー部２Ｋ及び第２ハンマー部２Ｌが特許請求の範囲に記載された破壊手段に相当する。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、密閉空間に封入された気体のガス圧を利用したガスばね式テンションバランサにて張力付与手段を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば金属ばね等の弾性体を用いたテンションバランサ、又は錘に作用する重力を利用したテンションバランサにて張力付与手段を構成してもよい。

また、上述の実施形態では、第１送信機３Ａ等から送受信機５３への検知用信号を無線通信にて送信したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有線通信にて送信してもよい。同様に、送受信機５３間の通信も有線通信で行ってもよい。

また、上述の実施形態では、検知用信号として、温度センサ及び湿度センサにより検出された外気温度を示す信号及び湿度を示す信号を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係るテンション装置１の使用状態を示す模式図である。 テンション装置１の構造を示す模式図である。 異常検知用ネットワークの概要を示す模式図である。 異常検知用ネットワークの概要を示す模式図である。

符号の説明

１…テンション装置、２…テンショナー本体、２Ａ…アウターシリンダ、
２Ｂ…連結ロッド、２Ｃ…ガススプリングユニット、２Ｄ…ピストンロッド、
２Ｅ…連結部、２Ｆ…連結部、２Ｇ…ガスシリンダ、２Ｈ…ベローズ、
２Ｊ…オイルシール、２Ｋ…第１ハンマー部、２Ｌ…第２ハンマー部、
２Ｍ…ハンマーロッド、２Ｎ…ガイド、３Ａ…第１送信機、３Ｂ…第２送信機、
５０…支柱、５１…架線、５２…補助架線、５３…送受信機、
５３Ａ…交流電源装置、５４…繋ぎ箱、５４…電力供給用指令サーバ、
５５Ａ…電力指令監視用端末。

Claims (3)

1. 架空線に連結された可動部を有し、前記架空線に所定の張力を付与する張力付与手段と、
   外部に露出された部位に配設され、前記可動部の変位量が所定範囲であるときに、無線通信又は有線通信にて連続的又は所定周期に信号を送信する送信手段と、
   前記可動部の変位量が前記所定範囲を超えたときに、前記送信手段を破壊する破壊手段と
   を備えることを特徴とする架空線用テンション装置。
2. 前記破壊手段は、前記可動部と一体的に変位して前記前記送信手段に衝突することにより、前記送信手段を破壊することを特徴とする請求項１に記載の架空線用テンション装置。
3. 前記張力付与手段は、密閉空間に封入された気体のガス圧を利用したガスばね式テンションバランサであることを特徴とする請求項２に記載の架空線用テンション装置。

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