JP5221996B2

JP5221996B2 - 集電装置の状態監視装置

Info

Publication number: JP5221996B2
Application number: JP2008087768A
Authority: JP
Inventors: 信一片山; 理倫臼木
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009241653A

Description

この発明は、集電装置の状態を監視する集電装置の状態監視装置に関する。

電車や電気機関車のような電気車では、変電所からの電気を上空に架設されたトロリ線に流し、車両の屋根上に取り付けられたパンタグラフ（集電装置）を介して車両に電力を取り入れる構造となっている。このトロリ線とパンタグラフとは、両者の接触により集電するため、機械的摩耗と電気的摩耗が組み合わさっており、これらは気象的な変化に対してしゅう動の状態が悪化する場合がある。また、異物とパンタグラフの衝突により、パンタグラフの不具合が生じて、しゅう動状態が悪化する場合もある。このようなしゅう動状態の悪化を検出するために集電装置の状態監視装置が提案されている。

従来の集電装置の状態監視装置は、架線と集電装置との接触部を撮影する赤外線カメラと、この赤外線カメラが撮影した画像する画像処理部と、画像処理部の画像処理結果に基づいて架線の発熱位置を演算する架線位置演算部などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の集電装置の状態監視装置は、架線から集電装置が離れる離線が発生したときに架線が発熱するのを検出して、この架線の発熱位置を特定している。

特開2004-42837号公報

従来の集電装置の状態監視装置では、離線による架線の発熱位置を検出することができるが、この架線の発熱が車両の運転を継続不能な異常状態であるか否かについては判定できない。例えば、架線に部分的に霜が付着しているような場合には、架線から集電装置が離線して一時的に放電現象が発生し、架線が発熱することがあるがこのような発熱は車両の運転を継続不可能な異常な状態であるとはいえない。このため、従来の集電装置の状態監視装置では、車両の運転を継続可能であるか否かについて正確な判定をすることができない問題点がある。また、従来の集電装置の状態監視装置では、架線の発熱位置の記録を目的としている。このため、従来の集電装置の状態監視装置では、架線の発熱によって集電装置が異常な状態になっても車両の乗務員に警告することができず、集電装置が危険な状態になったまま車両の走行が継続されてしまう問題点がある。

この発明の課題は、集電装置の異常状態を正確に判定し迅速に通知することができる集電装置の状態監視装置を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１及び図３に示すように、集電装置（３）の状態を監視する集電装置の状態監視装置であって、前記集電装置から発生する音を検出する音検出手段（４ａ）の検出結果（Ｄ₃）に基づいて、この集電装置の状態を評価（Ｓ１３０，Ｓ１４０）する評価手段（４ｈ）と、前記集電装置の状態が異常状態であると前記評価手段が評価したときには、この評価手段の評価結果の通知を指令（Ｓ１７０）する通知指令手段（４ｉ）とを備え、前記評価手段は、前記音検出手段が検出した現在の検出結果（Ｄ ₃ ）と、この現在の検出結果と気象状況（Ｄ ₅₁ ，…，Ｄ _5N ）が近似するこの音検出手段が検出した過去の検出結果（Ｄ ₃ ）とを比較して、前記集電装置の状態を評価することを特徴とする集電装置の状態監視装置（４）である。

請求項２の発明は、図１及び図３に示すように、集電装置（３）の状態を監視する集電装置の状態監視装置であって、前記集電装置から発生する音を検出する音検出手段（４ａ）の検出結果（Ｄ ₃ ）と、この集電装置から導かれる電流を検出する電流検出手段（４ｂ）の検出結果（Ｄ ₄ ）とに基づいて、この集電装置の状態を評価（Ｓ１３０〜Ｓ１６０）する評価手段（４ｈ）と、前記集電装置の状態が異常状態であると前記評価手段が評価したときには、この評価手段の評価結果の通知を指令（Ｓ１７０）する通知指令手段（４ｉ）とを備え、前記評価手段は、前記音検出手段及び前記電流検出手段が検出した現在の検出結果（Ｄ ₃ ，Ｄ ₄ ）と、この現在の検出結果と気象状況（Ｄ ₅₁ ，…，Ｄ _5N ）が近似するこの音検出手段及びこの電流検出手段が検出した過去の検出結果（Ｄ ₃ ，Ｄ ₄ ）とを比較して、前記集電装置の状態を評価することを特徴とする集電装置の状態監視装置(４)である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の集電装置の状態監視装置において、前記評価手段は、前記電流検出手段の出力信号が所定レベルを超えて変動するときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記電流検出手段の出力信号が所定レベル以下で変動するときには、前記集電装置が正常状態であると評価（Ｓ１５０）することを特徴とする集電装置の状態監視装置である。

請求項４の発明は、請求項３に記載の集電装置の状態監視装置において、前記評価手段は、前記電流検出手段の出力信号の変動が所定レベルを超えて所定時間以上継続したときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記電流検出手段の出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続して変動したときには、前記集電装置が正常状態であると評価（Ｓ１６０）することを特徴とする集電装置の状態監視装置である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置であって、前記評価手段は、前記音検出手段が検出する前記集電装置のしゅう動音に基づいてこの集電装置の状態を評価することを特徴とする集電装置の状態監視装置である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置において、前記評価手段は、前記音検出手段の出力信号が所定レベルを超えるときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記音検出手段の出力信号が所定レベル以下であるときには、前記集電装置が正常状態であると評価（Ｓ１５０，Ｓ１６０）することを特徴とする集電装置の状態監視装置である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置において、前記評価手段は、前記音検出手段の出力信号が所定レベルを超えて所定時間以上継続したときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記音検出手段の出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続したときには、前記集電装置が正常状態であると評価（Ｓ１４０）することを特徴とする集電装置の状態監視装置である。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置において、前記評価手段は、前記現在の検出結果とこの現在の検出結果と同じ線区（Ｄ₁）を車両（２）が走行したときの前記過去の検出結果とを比較して、前記集電装置の状態を評価することを特徴とする集電装置の状態監視装置である。

請求項９の発明は、請求項８に記載の集電装置の状態監視装置において、前記評価手段は、前記現在の検出結果とこの現在の検出結果と同じ走行位置（Ｄ₂₁，…，Ｄ_2N）における前記過去の検出結果とを比較して、前記集電装置の状況を評価することを特徴とする集電装置の状態監視装置である。

この発明によると、集電装置の異常状態を正確に判定し迅速に通知することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置の構成図である。
図１に示す架線１は、線路上空に架設される架空電車線であり、所定の間隔をあけて図示しない支持構造物によって支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置３のすり板３ａが接触する電線であり、すり板３ａがしゅう動（接触移動）することによって車両２に負荷電流を供給する。

車両２は、軌道に沿って走行する移動体であり、電車又は電気機関車などの電気車である。車体２ａは、乗客又は貨物などの搭載物を積載し輸送するための構造物であり、集電装置３などの屋根上機器が設置される屋根上面２ｂを備えている。

集電装置（パンタグラフ）３は、架線１のトロリ線１ａから電力を車両２に導くための装置である。集電装置３は、トロリ線１ａと接触するすり板３ａと、このすり板３ａが取り付けられた集電舟（舟体）３ｂと、この集電舟３ｂを支持し上下方向に昇降する枠組３ｃと、この枠組３ｃを支持する台枠３ｄと、車体２ａと台枠３ｄとの間を電気的に絶縁する碍子３ｅなどを備えている。図１に示す集電装置３は、車両２の進行方向に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム式パンタグラフである。

状態監視装置４は、集電装置３の状態を監視する装置である。状態監視装置４は、集電装置３の状態を監視しこの集電装置３が異常な状態であるときには車両２の乗務員に通知して車両２を直ちに安全に停止させる。状態監視装置４は、音検出部４ａと、電流検出部４ｂと、現在位置検出部４ｃと、気象状況検出部４ｄと、列車情報入力部４ｅと、日時検出部４ｆと、データ記憶部４ｇと、評価部４ｈと、通知指令部４ｉと、送信指令部４ｊと、制動指令部４ｋと、プログラム記憶部４ｍと、制御部４ｎなどを備えている。状態監視装置４は、車両２に搭載されており、車両２とともに移動しながら集電装置３の状態を監視する。

音検出部４ａは、集電装置３から発生する音を検出する手段である。音検出部４ａは、架線１のトロリ線１ａに集電装置３のすり板３ａがしゅう動するときに発生するしゅう動音を検出する。音検出部４ａは、例えば、音響エネルギーを電気エネルギーに変換する音響電気変換部であり、しゅう動音を受けて振動する振動板の機械振動を電気信号に変換して制御部４ｎに出力するマイクロホンなどの収音装置である。音検出部４ａは、音波が到来する方向に対して鋭い指向特性を有する指向性マイクロホンを使用するときには、この指向性マイクロホンの感度が高くなる範囲（高感度領域）が音源であるトロリ線１ａとすり板３ａとの接触部に向くように、車両２の屋根上面２ｂに装着されている。音検出部４ａは、しゅう動音を検出するとこのしゅう動音に応じた音検出信号（音情報）を制御部４ｎに出力する。

電流検出部４ｂは、集電装置３から導かれる電流を検出する手段である。電流検出部４ｂは、例えば、すり板３ａを通じてトロリ線１ａから車両２に導かれた電流（パンタグラフ電流）を測定する電流検出装置などである。電流検出部４ｂは、パンタグラフ電流を検出するとこのパンタグラフ電流に応じた電流検出信号（電流情報）を制御部４ｎに出力する。

現在位置検出部４ｃは、車両２の現在位置を検出する手段である。現在位置検出部４ｃは、例えば、車両２が走行する軌道側の特定地点に設置された自動列車停止装置(ATS)のATS地上子との間で相互に情報を送受信するために車両２側に設置されたATS車上子と、このATS車上子からの信号を受信して現在位置情報（絶対位置情報）を出力するATS受信機と、車両２の車輪の回転数に応じて発生する距離パルス信号を出力する速度発電機と、ATS受信機が出力する絶対位置情報に基づいて車両２の絶対位置を検出し、次のATS地上子に車両２が到達するまでの間に速度発電機が出力する距離パルス信号を積算して車両２の現在位置を演算する演算部などを備えている。現在位置検出部４ｃは、車両２の現在位置を現在位置検出信号（位置情報）として制御部４ｎに出力する。

気象状況検出部４ｄは、気象状況を検出する手段である。気象状況検出部４ｄは、例えば、車両２が走行する線区の沿線の温度を検出する温度センサと、この線区の沿線の湿度を検出する湿度センサなどを備えている。気象状況検出部４ｄは、車両２が始発駅から終着駅まで走行するときにこの車両２の周囲の気象状況を検出する。気象状況検出部４ｄは、気象状況を気象状況検出信号（気象状況情報）として制御部４ｎに出力する。

列車情報入力部４ｅは、列車に関する種々の情報が入力する手段である。列車情報入力部４ｅは、例えば、車両２の運行を管理する運行管理装置から送信される列車情報などを通信回線によって受信する。列車情報入力部４ｅは、例えば、車両２が走行する線区（線名）に関する情報である列車系統、旅客列車又は貨物列車などに関する情報である列車種類、車両２の出発駅及び到着駅に関する情報である行先、上り列車又は下り列車に関する情報である上下別などを特定するための列車情報（列車番号）を受信し、この列車情報を制御部４ｎに出力する。

日時検出部４ｆは、現在の日時を検出する手段である。日時検出部４ｆは、例えば、本日の年月日を計測するカレンダー機能と現在の時刻を計測する時計機能とを有し、この測定結果を日時信号（日時情報）として制御部４ｎに出力する。

図２は、この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置のデータ記憶部のデータ構造を一例として示す模式図である。
図１に示すデータ記憶部４ｇは、状態監視装置４に関する種々の情報を記憶する手段である。データ記憶部４ｇは、位置情報Ｄ₂、音情報Ｄ₃、電流情報Ｄ₄、気象状況情報Ｄ₅及び日時情報Ｄ₆などを年月日順に列車情報（列車番号）Ｄ₁毎に記憶するメモリなどであり、１年間分のこれらの情報を列車情報Ｄ₁毎に記憶している。データ記憶部４ｇは、例えば、車両２がＡ駅からＢ駅まで走行する列車であるときには、この車両２の運行日である2008年1月1日にＡ駅からＢ駅まで走行したときの各通過地点を特定する位置情報Ｄ₂₁，…，Ｄ_2Mと、この通過地点毎に検出した音情報Ｄ₃₁，…，Ｄ_3M、電流情報Ｄ₄₁，…，Ｄ_4M及び気象状況情報Ｄ₅₁，…，Ｄ_5Mと、各通過地点を通過した時刻を特定する日時情報Ｄ₆₁，…，Ｄ_6Mを記憶している。データ記憶部４ｇは、車両２が走行する毎に新しい情報が記憶され蓄積されている。

図１に示す評価部４ｈは、音検出部４ａの検出結果及び電流検出部４ｂの検出結果に基づいて集電装置３の状態を評価する手段である。評価部４ｈは、音検出部４ａが検出する集電装置３のしゅう動音に基づいて、この集電装置３の状態を評価するとともに、電流検出部４ｂが検出する集電装置３の電流変動に基づいて、この集電装置３の状態を評価する。評価部４ｈは、音検出部４ａの出力信号が所定レベルを超えて、電流検出部４ｂの出力信号も所定レベルを超えたときには、しゅう動音が通常の状態よりも高く、電流変動が通常の範囲を超えるため、集電装置３が異常状態であると評価する。一方、評価部４ｈは、音検出部４ａの出力信号が所定レベル以下であり、電流検出部４ｂの出力信号が所定レベル以下で変動するときには、しゅう動音が通常の状態よりも低く、電流変動が通常の範囲内であるため、集電装置３が正常状態であると評価する。また、評価部４ｈは、音検出部４ａの出力信号が所定レベルを超えて所定時間以上継続し、電流検出部４ｂの出力信号の変動が所定レベルを超えて所定時間以上継続して変動したときには、しゅう動音が一時的に通常時よりも高くなったのではなく、電流変動も一時的なものではないため、集電装置３が異常状態であると評価する。一方、評価部４ｈは、音検出部４ａの出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続したときや、電流検出部４ｂの出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続して変動したときには、しゅう動音が一時的に通常時よりも高くなったにすぎず、電流変動も一時的なものであるため、集電装置３が正常状態であると評価する。

評価部４ｈは、データ記憶部４ｇが記憶する音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄などに基づいて、音検出部４ａ及び電流検出部４ｂが検出した過去の検出結果と、この音検出部４ａ及び電流検出部４ｂが検出した現在の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価する。評価部４ｈは、例えば、過去の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄を基準値（所定レベル）として現在の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄と比較し、現在の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄が基準値を超えているようなときには、集電装置３が異常状態であると評価する。この場合に、評価部４ｈは、現在の検出結果とこの現在の検出結果と検出条件が近い過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価する。評価部４ｈは、例えば、車両２が走行した月日（検出月日）及び時刻（検出時刻）が同じ現在及び過去の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄などを比較して集電装置３の状態を評価する。

評価部４ｈは、車両２がある線区を走行しているときの現在の検出結果と、この現在の検出結果と同じ線区を車両２が走行したときの過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価する。評価部４ｈは、例えば、車両２が現在走行している線区と同じ線区の列車情報Ｄ₁を参照し、過去の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄を所定レベルとして現在の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄と比較する。この場合に、評価部４ｈは、車両２がある線区を走行しているときの現在の検出結果と、この現在の検出結果と同じ走行位置における過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価する。評価部４ｈは、例えば、車両２の通過地点（検出地点）が同じ現在及び過去の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄を比較して集電装置３の状態を評価する。さらに、評価部４ｈは、車両２がある線区を走行しているときの現在の検出結果と、この現在の検出結果と気象条件が近似する過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価する。例えば、冬季には、トロリ線１ａに霜又は氷雪が付着してトロリ線１ａからすり板３ａが離線することがあり、冬季に限らずある時期にはトロリ線１ａに霜が付着してトロリ線１ａからすり板３ａが離線するようなことがある。評価部４ｈは、着氷雪や着霜が発生する月日（検出月日）及び時刻（検出時刻）が近い現在及び過去の音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄を比較して集電装置３の状態を評価する。なお、評価部４ｈは、過去の検出結果が存在しないようなときには、実際のトロリ線１ａを模擬したトロリ線試験片と実際のすり板３ａを模擬したすり板試験片とを実際にしゅう動させて試験する集電材摩耗試験によって見出された実験値を基準値として、集電装置３の異常状態を評価する。

通知指令部４ｉは、集電装置３の状態が異常状態であると評価部４ｈが評価したときには、この評価部４ｈの評価結果の通知を指令する手段である。通知指令部４ｉは、例えば、車両２の運転士が運転操作する運転台の表示装置又は音発生装置に、集電装置３が異常状態である旨の警告を音声又は画像によって通知するように指令する。

送信指令部４ｊは、集電装置３の状態が異常状態であると評価部４ｈが評価したときには、この評価部４ｈの評価結果の送信を指令する手段である。送信指令部４ｊは、例えば、車両２の運行を円滑に進めるための運転指令及び業務指令を行う中央制御所（運転司令室）などに、集電装置３が異常状態である旨の警告を送信する。

制動指令部４ｋは、集電装置３の状態が異常状態であると評価部４ｈが評価したときには、制動動作を指令する手段である。制動指令部４ｋは、例えば、集電装置３が異常状態であるときに車両２を直ちに減速させて安全に停止させるために、車両２のブレーキ装置（制動装置）にブレーキ動作を指令する。

プログラム記憶部４ｍは、集電装置３の状態を監視するための集電装置３の状態監視プログラムを記憶する手段である。プログラム記憶部４ｍは、例えば、情報記録媒体から読み取った状態監視プログラムや、電気通信回線を通じて取り込まれた状態監視プログラムなどを記憶するメモリである。

制御部４ｎは、状態監視装置４の種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部４ｎは、例えば、音検出部４ａ、電流検出部４ｂ、現在位置検出部４ｃ、気象状況検出部４ｄ、列車情報入力部４ｅ及び日時検出部４ｆなどが出力する種々の情報をデータ記憶部４ｇに出力したり、これらの情報の記憶をデータ記憶部４ｇに指令したり、現在及び過去の検出結果をデータ記憶部４ｇから読み出して評価部４ｈに出力したり、集電装置３の状態の評価を評価部４ｈに指令したり、通知指令部４ｉ、送信指令部４ｊ及び制動指令部４ｋに種々の動作を指令したりする。制御部４ｎには、音検出部４ａ、電流検出部４ｂ、現在位置検出部４ｃ、気象状況検出部４ｄ、列車情報入力部４ｅ、日時検出部４ｆ、データ記憶部４ｇ、評価部４ｈ、通知指令部４ｉ、送信指令部４ｊ、制動指令部４ｋ及びプログラム記憶部４ｍが相互に通信可能なように接続されている。制御部４ｎは、例えば、トロリ線１ａに氷雪又は霜が付着しやすく集電装置３に異常が発生する可能性の高い走行位置が判明しているときには、この走行位置を車両２が通過するときに検出動作の開始を指令する。一方、制御部４ｎは、例えば、トロリ線１ａに氷雪又は霜が付着しやすく集電装置３に異常が発生する可能性の高い走行位置が不明であるときには、任意の走行位置を車両２が通過するときに検出動作の開始を指令したり、任意の時間間隔で検出動作の開始を指令したりする。

次に、この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置の動作を説明する。
図３は、この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、制御部４ｎの動作を中心に説明する。
ステップ（以下、Ｓという）１００において、列車情報Ｄ₁の記憶をデータ記憶部４ｇに制御部４ｎに指令する。図示しない起動スイッチをONすると状態監視装置４に電源が供給されて、プログラム記憶部４ｍから状態監視プログラムを制御部４ｎが読み出して、一連の状態監視処理を実行する。運行管理装置から列車情報入力部４ｅに列車情報Ｄ₁が入力すると、列車情報入力部４ｅがこの列車情報Ｄ₁を制御部４ｎに出力する。その結果、制御部４ｎがデータ記憶部４ｇに列車情報Ｄ₁を出力し、データ記憶部４ｇがこの列車情報Ｄ₁を記憶し、車両２が始発駅から出発し軌道に沿って走行を開始する。

Ｓ１１０において、音検出部４ａ、電流検出部４ｂ、現在位置検出部４ｃ、気象状況検出部４ｄ及び日時検出部４ｆに検出動作の開始を制御部４ｎが指令する。その結果、集電装置３のしゅう動音の検出を音検出部４ａが開始し、音検出部４ａが音情報Ｄ₃を制御部４ｎに出力するとともに、集電装置３から取り込まれる電流の検出を電流検出部４ｂが開始し、電流検出部４ｂが電流情報Ｄ₄を制御部４ｎに出力する。また、現在位置検出部４ｃが車両２の現在位置の検出を開始し、現在位置検出部４ｃが位置情報Ｄ₂を制御部４ｎに出力するとともに、車両２が走行する周囲の気象状況の検出を気象状況検出部４ｄが開始し、気象状況検出部４ｄが気象状況情報Ｄ₅を制御部４ｎに出力する。さらに、日時検出部４ｆが車両２の現在位置の日時の検出を開始し、日時検出部４ｆが日時情報Ｄ₆を制御部４ｎに出力する。

Ｓ１２０において、検出結果の記憶をデータ記憶部４ｇに制御部４ｎが指令する。その結果、位置情報Ｄ₂、音情報Ｄ₃、電流情報Ｄ₄、気象状況情報Ｄ₅及び日時情報Ｄ₆をデータ記憶部４ｇに制御部４ｎが出力し、図２に示すようにこれらの情報をデータ記憶部４ｇが記憶するとともに、音情報Ｄ₃及び電流情報Ｄ₄を評価部４ｈに制御部４ｎが出力する。

Ｓ１３０において、音検出信号が所定レベルを超えたか否かの評価を制御部４ｎが評価部４ｈに指令する。例えば、車両２の現在の走行位置における過去の音情報Ｄ₃をデータ記憶部４ｇから制御部４ｎが検索し、この過去の音情報Ｄ₃を制御部４ｎが評価部４ｈに出力すると、音検出部４ａが出力する現在の音情報（音検出信号）Ｄ₃が過去の音情報（所定レベル）Ｄ₃を超えたか否かを評価部４ｈが判定する。音検出信号が所定レベルを超えたと評価部４ｈが判定したときにはＳ１４０に進み、音検出信号が所定レベル以下であると評価部４ｈが判定したときにはＳ１５０に進む。

Ｓ１４０において、音検出信号が所定レベルを越えて所定時間以上継続したか否かの評価を制御部４ｎが評価部４ｈに指令する。例えば、トロリ線１ａに霜又は氷雪が付着している区間が短いときには、集電装置３のしゅう動音が一時的に大きくなるが集電装置３が直ちに損傷を受ける危険性が小さい。一方、トロリ線１ａに霜又は氷雪が付着している区間が長いときには、集電装置３のしゅう動音が長時間大きくなり集電装置３が徐々に損傷を受ける危険性が高くなる。このため、音検出部４ａが出力する現在の音情報（音検出信号）Ｄ₃が過去の音情報（所定レベル）Ｄ₃を超えて所定時間以上継続したか否かを評価部４ｈが判定する。音検出信号が所定レベルを超えて所定時間以上継続したと評価部４ｈが判定したときにはＳ１５０に進み、音検出信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続したと評価部４ｈが判定したときにはＳ１５０に進む。

Ｓ１５０において、電流検出信号が所定レベルを超えたか否かの評価を制御部４ｎが評価部４ｈに指令する。例えば、車両２の現在の走行位置における過去の電流情報Ｄ₄をデータ記憶部４ｇから制御部４ｎが検索し、この過去の電流情報Ｄ₄を制御部４ｎが評価部４ｈに出力すると、電流検出部４ｂが出力する現在の電流情報（電流検出信号）Ｄ₄が過去の電流情報（所定レベル）Ｄ₄を超えたか否かを評価部４ｈが判定する。電流検出信号が所定レベルを超えたと評価部４ｈが判定したときにはＳ１６０に進み、電流検出信号が所定レベル以下であると評価部４ｈが判定したときにはＳ２００に進む。

Ｓ１６０において、電流検出信号が所定レベルを越えて所定時間以上継続して変動したか否かの評価を制御部４ｎが評価部４ｈに指令する。例えば、トロリ線１ａに霜又は氷雪が付着している区間が短いときには、集電装置３からの電流が一時的に大きく変動するが集電装置３が直ちに損傷を受ける危険性が小さい。一方、トロリ線１ａに霜又は氷雪が付着している区間が長いときには、集電装置３からの電流が長時間大きく変動し集電装置３が徐々に損傷を受ける危険性が高くなる。このため、電流検出部４ｂが出力する現在の電流情報（電流検出信号）Ｄ₄が過去の電流情報（所定レベル）Ｄ₄を超えて所定時間以上継続して変動したか否かを評価部４ｈが判定する。電流検出信号が所定レベルを超えて所定時間以上継続して変動したと評価部４ｈが判定したときにはＳ１７０に進み、電流検出信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続して変動したと評価部４ｈが判定したときにはＳ２００に進む。

Ｓ１７０において、異常状態の通知を通知指令部４ｉに制御部４ｎが指令する。集電装置３が異常状態であると評価部４ｈが評価したときには、この評価結果が制御部４ｎに出力される。その結果、制御部４ｎが通知指令部４ｉに異常状態の通知を指令し、集電装置３の異常状態が車両２の運転士に告知される。

Ｓ１８０において、異常状態の送信を送信指令部４ｊに制御部４ｎが指令する。集電装置３が異常状態であると評価部４ｈが評価したときには、この評価結果が制御部４ｎに出力されて、制御部４ｎが送信指令部４ｊに異常状態の送信を指令し、集電装置３の異常状態が中央制御所の司令員に告知される。

Ｓ１９０において、制動指令部４ｋに制御部４ｎが制動動作を指令する。集電装置３が異常状態であると評価部４ｈが評価したときには、この評価結果が制御部４ｎに出力されて、制御部４ｎが制動指令部４ｋに制動動作を指令し、車両２の制動装置が作動して車両２が直ちに減速を開始し停止する。

Ｓ２００において、検出を終了するか否かを制御部４ｎが判断する。現在位置検出部４ｃが出力する位置情報Ｄ₂に基づいて車両２が終着駅に到着したか否かを制御部４ｎが判断する。車両２が終着駅に到着したと制御部４ｎが判断したときには一連の状態監視処理を終了し、車両２が終着駅に到着していないと制御部４ｎが判断したときにはＳ１１０に戻り、一連の状態監視処理を繰り返す。

この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、集電装置３から発生する音を検出する音検出部４ａの検出結果に基づいて、この集電装置３の状態を評価部４ｈが評価し、集電装置３の状態が異常状態であると評価部４ｈが評価したときには、この評価部４ｈの評価結果の通知を通知指令部４ｉが指令する。このため、集電装置３の異常状態を正確に評価して迅速に通知することができる。

(2) この実施形態では、音検出部４ａが検出する集電装置３のしゅう動音に基づいて、この集電装置３の状態を評価部４ｈが評価する。このため、集電装置３に異常が発生する前兆であるしゅう動音の異常上昇を検出して、集電装置３の異常状態を検出することができる。

(3) この実施形態では、音検出部４ａの出力信号が所定レベルを超えるときには、集電装置３が異常状態であると評価部４ｈが評価し、音検出部４ａの出力信号が所定レベル以下であるときには、集電装置３が正常状態であると評価部４ｈが評価する。一般に、集電摩耗試験の試験結果より集電装置３が異常状態になったときには、しゅう動音のレベルが上昇することが確認されている。このため、このしゅう動音のレベルの上昇を検出することによって、集電装置３の異常状態を簡単に検出することができる。

(4) この実施形態では、音検出部４ａの出力信号が所定レベルを超えて所定時間以上継続したときには、集電装置３が異常状態であると評価部４ｈが評価し、音検出部４ａの出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続したときには、集電装置３が正常状態であると評価部４ｈが評価する。このため、トロリ線１ａからすり板３ａが一時的に離線したようなときに、集電装置３が異常状態であると誤って評価されるのを防ぐことができ、集電装置３の異常状態を高精度に評価することができる。

(5) この実施形態では、音検出部４ａが検出した過去の検出結果とこの音検出部４ａが検出した現在の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価部４ｈが評価する。このため、過去の音情報Ｄ₃を基準値として現在の音情報Ｄ₃を比較し、集電装置３の状態を簡単に評価することができる。

(6) この実施形態では、集電装置３から導かれる電流を検出する電流検出部４ｂの検出結果に基づいて、この集電装置３の状態を評価部４ｈが評価する。このため、例えば、集電装置３から取り込まれるパンタグラフ電流を検出することによって、集電装置３の異常状態をより一層正確に評価することができる。

(7) この実施形態では、電流検出部４ｂの出力信号が所定レベルを超えて変動するときには、集電装置３が異常状態であると評価部４ｈが評価し、電流検出部４ｂの出力信号が所定レベル以下で変動するときには、集電装置３が正常状態であると評価部４ｈが評価する。一般に、集電装置３が異常状態になったときには、集電装置３から取り込まれるパンタグラフ電流が大きく変動する。このため、このパンタグラフ電流のレベルの変動を検出することによって、集電装置３の異常状態を簡単に検出することができる。

(8) この実施形態では、電流検出部４ｂの出力信号の変動が所定レベルを超えて所定時間以上継続したときには、集電装置３が異常状態であると評価部４ｈが評価し、電流検出部４ｂの出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続して変動したときには、集電装置３が正常状態であると評価部４ｈが評価する。このため、トロリ線１ａからすり板３ａが一時的に離線したようなときに、集電装置３が異常状態であると誤って評価されるのを防ぐことができ、集電装置３の異常状態を高精度に評価することができる。

(9) この実施形態では、電流検出部４ｂが検出した過去の検出結果と、この電流検出部４ｂが検出した現在の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価部４ｈが評価する。このため、過去の電流情報Ｄ₄を基準値として現在の電流情報Ｄ₄を比較し、集電装置３の状態を簡単に評価することができる。

(10) この実施形態では、現在の検出結果とこの現在の検出結果と検出条件が近い過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価部４ｈが評価する。このため、検出条件が近い現在及び過去の検出結果同士を比較することによって、集電装置３の状態を高精度に評価することができる。

(11) この実施形態では、現在の検出結果とこの現在の検出結果と同じ線区を車両２が走行したときの過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価部４ｈが評価する。このため、車両２が走行する環境が同じ線区の現在及び過去の検出結果同士を比較することによって、集電装置３の状態をより一層高精度に評価することができる。

(12) この実施形態では、現在の検出結果とこの現在の検出結果と同じ走行位置における過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状況を評価部４ｈが評価する。このため、トロリ線１ａの状態が同じであり周囲の環境も同じである可能性が高い走行位置における現在及び過去の検出結果同士を比較することによって、集電装置３の状態をより一層高精度に評価することができる。

(13) この第１実施形態では、現在の検出結果とこの現在の検出結果と気象状況が近似する過去の検出結果とを比較して、集電装置３の状態を評価部４ｈが評価する。このため、例えば、トロリ線１ａに氷雪又は霜が付着しやすい気象条件が近似する現在及び過去の検出結果同士を比較することによって、集電装置３の状態をより一層高精度に評価することができる。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
この実施形態では、集電装置３がシングルアーム式のパンタグラフである場合を例に挙げて説明したが、菱型、翼型（Ｔ型）又は第三軌条方式の集電装置についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、集電装置３の状態を検出するときに現在及び過去の音情報Ｄ₃同士を優先的に比較し、現在及び過去の電流情報Ｄ₄同士を捕捉的に比較しているが、このような評価手法に限定するものではない。例えば、現在及び過去の電流情報Ｄ₄同士を優先的に比較し、現在及び過去の音情報Ｄ₃同士を捕捉的に比較したり、現在及び過去の音情報Ｄ₃同士のみを比較したり、現在及び過去の電流情報Ｄ₄同士のみを比較したりして、集電装置３の状態を評価することもできる。さらに、この実施形態では、現在位置検出部４ｃがATS車上子からの信号及び距離パルス信号に基づいて現在位置を検出する場合を例に挙げて説明したが、このような検出手法に限定するものではない。例えば、全地球測位システム(Global Positioning System(GPS))と併用して車両２の現在位置を特定したり、GPSのみを使用して車両２の現在位置を特定したりすることもできる。

この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置の構成図である。この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置のデータ記憶部のデータ構造を一例として示す模式図である。この発明の実施形態に係る集電装置の状態監視装置の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１架線
１ａトロリ線
２車両
３集電装置
３ａすり板
４状態監視装置
４ａ音検出部（音検出手段）
４ｂ電流検出部（電流検出手段）
４ｃ現在位置検出部
４ｄ気象状況検出部
４ｅ列車情報入力部
４ｆ日時検出部
４ｇデータ記憶部
４ｈ評価部（評価手段）
４ｉ通知指令部（通知指令手段）
４ｊ送信指令部
４ｋ制動指令部
４ｍプログラム記憶部
４ｎ制御部
Ｄ₁ 列車情報（線区）
Ｄ₂，Ｄ₂₁，…，Ｄ_2N 位置情報（走行位置）
Ｄ₃，Ｄ₃₁，…，Ｄ_3N 音情報（検出結果）
Ｄ₄，Ｄ₄₁，…，Ｄ_4N 電流情報（検出結果）
Ｄ₅，Ｄ₅₁，…，Ｄ_5N 気象状況情報
Ｄ₆，Ｄ₆₁，…，Ｄ_6N 日時情報

Claims

集電装置の状態を監視する集電装置の状態監視装置であって、
前記集電装置から発生する音を検出する音検出手段の検出結果に基づいて、この集電装置の状態を評価する評価手段と、
前記集電装置の状態が異常状態であると前記評価手段が評価したときには、この評価手段の評価結果の通知を指令する通知指令手段とを備え、
前記評価手段は、前記音検出手段が検出した現在の検出結果と、この現在の検出結果と気象状況が近似するこの音検出手段が検出した過去の検出結果とを比較して、前記集電装置の状態を評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
集電装置の状態を監視する集電装置の状態監視装置であって、
前記集電装置から発生する音を検出する音検出手段の検出結果と、この集電装置から導かれる電流を検出する電流検出手段の検出結果とに基づいて、この集電装置の状態を評価する評価手段と、
前記集電装置の状態が異常状態であると前記評価手段が評価したときには、この評価手段の評価結果の通知を指令する通知指令手段とを備え、
前記評価手段は、前記音検出手段及び前記電流検出手段が検出した現在の検出結果と、この現在の検出結果と気象状況が近似するこの音検出手段及びこの電流検出手段が検出した過去の検出結果とを比較して、前記集電装置の状態を評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
請求項２に記載の集電装置の状態監視装置において、
前記評価手段は、前記電流検出手段の出力信号が所定レベルを超えて変動するときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記電流検出手段の出力信号が所定レベル以下で変動するときには、前記集電装置が正常状態であると評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
請求項３に記載の集電装置の状態監視装置において、
前記評価手段は、前記電流検出手段の出力信号の変動が所定レベルを超えて所定時間以上継続したときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記電流検出手段の出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続して変動したときには、前記集電装置が正常状態であると評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置であって、
前記評価手段は、前記音検出手段が検出する前記集電装置のしゅう動音に基づいてこの集電装置の状態を評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置において、
前記評価手段は、前記音検出手段の出力信号が所定レベルを超えるときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記音検出手段の出力信号が所定レベル以下であるときには、前記集電装置が正常状態であると評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置において、
前記評価手段は、前記音検出手段の出力信号が所定レベルを超えて所定時間以上継続したときには、前記集電装置が異常状態であると評価し、前記音検出手段の出力信号が所定レベルを超えて所定時間未満継続したときには、前記集電装置が正常状態であると評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集電装置の状態監視装置において、
前記評価手段は、前記現在の検出結果とこの現在の検出結果と同じ線区を車両が走行したときの前記過去の検出結果とを比較して、前記集電装置の状態を評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。
請求項８に記載の集電装置の状態監視装置において、
前記評価手段は、前記現在の検出結果とこの現在の検出結果と同じ走行位置における前記過去の検出結果とを比較して、前記集電装置の状況を評価すること、
を特徴とする集電装置の状態監視装置。