JP6781244B2 - 集電装置の検査方法及び検査システム - Google Patents
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Description
このように構成された集電装置は、集電部がトロリ線から外れないよう、また、集電部の偏摩耗が生じないよう、集電部の押し上げ圧が適切な範囲になるように管理される。押し上げ圧は、昇降機構の可動部のグリスの減少、摺り板の摩耗による集電部の重量低下、バネの経年劣化等、様々な要因により変化する。
特許文献1には、従来の集電装置の保守を行う技術として、パンタグラフ(集電装置)の制御指令値の積算に基づいて摺り板の摩耗量を推定する車両の保守システムが提案されている(特許文献1の段落0065−0072を参照)。
ところで、近年、列車の各種の制御情報及び各種検出器の出力情報などを、列車内の伝送路を介して伝送することで、列車の制御を行うことが考えられている。本発明者らは、このように伝送路の情報を用いて集電装置の効率的な保守ができないか検討した。
下降指令により待機位置へ下降する一方、上昇指令により上昇して電力を取り込むために架線に接触する集電部の押し上げ圧の検査を行う集電装置の検査方法であって、
列車の運用時における前記集電部の上昇又は下降の開始を示す第1タイミングと、前記集電部の上昇又は下降の終了を示す第2タイミングとを検出する検出ステップと、
前記第1タイミング及び前記第2タイミングから求められる上昇又は下降にかかる動作時間に基づいて、前記集電部の押し上げ圧の評価を行う評価ステップと、
を含むことを特徴としている。
列車を制御するための指令情報、センサ機器の検出情報、駆動部の制御情報が列車内の伝送路を介して伝送される制御伝送システムから情報を収集して、集電部を昇降させる集電装置の検査を行う検査システムであって、
収集された前記制御伝送システムの情報から、前記集電部の上昇又は下降の開始を示す第1タイミングと、前記集電部の上昇又は下降の終了を示す第2タイミングとを検出する検出手段と、
前記第1タイミング及び前記第2タイミングから求められる前記集電部の上昇又は下降にかかる動作時間に基づいて、前記集電部の押し上げ圧の評価を行う評価手段と、
を備えることを特徴としている。
前記評価ステップでは、前記集電部が下降するときの前記動作時間、あるいは、前記接触器が切断で前記集電部が上昇するときの前記動作時間に基づき、前記押し上げ圧の評価を行い、
前記接触器が接続で前記集電部が上昇するときの前記動作時間は、前記評価ステップで用いる前記動作時間から除外するように構成するとよい。
そこで、上記の検査方法では、集電部が下降するときの動作時間か、接触器が切断状態で集電部が上昇するときの動作時間を用いて、押し上げ圧の評価を行うことで、複数の集電装置の各々について妥当な評価を行うことができる。
前記評価ステップでは、前記摩耗量に基づく補正を行って、前記押し上げ圧を評価するように構成するとよい。
集電部は摩耗により重量が低下してくる。よって、上記の方法のように、摩耗量を取得して補正に用いることで、より正確な押し上げ圧の評価ができる。
前記エアシリンダに送られる空気の圧力値を取得するステップを更に含み、
前記評価ステップでは、前記空気の圧力値に基づく補正を行って、前記押し上げ圧を評価するように構成するとよい。
バネ力とエアシリンダの制御によって集電部を昇降させる集電装置では、エアシリンダの圧力の変化により、昇降の動作時間に変化が生じる。よって、上記構成によれば、このような変化の影響を補償して、より正確な押し上げ圧の評価ができる。
図1は、制御伝送システム及び検査システムの概要を示す構成図である。
本発明の実施の形態の検査システム100は、列車の制御伝送システム10の情報を利用して列車に搭載された様々な機器21、22、23の機能検査を行うものである。この機能検査の中に、集電装置であるパンタグララ205(図3)の押し上げ圧の検査が含まれる。
制御伝送システム10は、伝送路を介して各機器21、22、23の指令情報、制御情報、並びに、各機器22、23に備わるセンサ機器の検出情報を統合的に伝送して列車を制御するシステムである。制御伝送システム10は、先頭車両2に搭載される制御伝送中央装置11と、後続車両2、2に搭載される制御伝送端末装置12、12とを備える。先頭車両2の制御伝送中央装置11には、例えば運転士が操作する運転台機器21が接続され、後続車両2の制御伝送端末装置12には、各種駆動部及び各種センサを含んだ様々な機器22、23が接続される。なお、図1では、各種駆動部及び各種センサを有する機器として、2つの機器22、23しか示していないが、各車両2には多数の同様の機器が設けられ、これらが同様に伝送路に接続されている。
図2は、検査システムの機能構成を示すブロック図である。
検査システム100は、列車に搭載されて検査処理を行う車上装置110と、地上に設置されて複数の列車から検査結果を収集する地上装置120とを備えている。
車上装置110は、制御伝送システム10に伝送される情報が収集されるデータ格納部111と、収集された情報に基づいて所定の検査を行う検査部(検出手段、評価手段に相当)112と、検査結果の判定に使われる検査基準値が予め格納された検査基準値格納部113と、検査結果を格納する検査結果格納部114と、検査結果を地上装置120へ送信するデータ送信部115とを備えている。
このように構成された検査システム100によれば、列車の運用中に収集された情報に基づいて自動的に様々な検査が行われ、複数の列車の検査結果が地上装置120に収集される。検査員は、収集された検査結果を調査して各列車の保守計画を立てたり、列車の保守中に携帯端末130で対象機器の検査結果の詳細を確認したりできる。
図3は、パンタグラフの押し上げ圧の検査に使われる信号の流れを示す説明図である。
パンタグラフ205は、トロリ線に接触して電力を取り込みながら摺動する摺り板と、摺り板を保持する舟体とを有する。これら摺り板と舟体とを合わせた部分を集電部と呼ぶ。また、パンタグラフ205は、集電部の上昇と下降とを行う昇降機構を有し、昇降機構は集電部に上昇方向の力を及ぼすバネと、集電部に下降方向の力を及ぼすエアシリンダとを備えている。図3の下げ電磁弁207は、このエアシリンダに圧縮空気を送って作動させる弁を示す。
また、パンタグラフ205には、電磁カギ外し206が正常に機能して集電部が上昇を開始したか検出するための上昇検知センサ208が設けられている。上昇検知センサ208は、例えば集電部を待機位置で非接触に検出する近接スイッチである。上昇検知センサ208の出力は制御伝送システム10に出力される。
運転台機器21には、パンタグラフ205の上昇指令と下降指令とを出力可能な上昇下降スイッチ204が設けられている。上昇と下降の操作指令に関する信号はパンタグラフ205と、制御伝送システム10に送られる。
空気圧縮機の調圧器214は、パンタグラフ205のエアシリンダ及び開閉ドアに供給される圧縮空気の圧力を調整する機器である。調圧器214には、圧縮空気の圧力を検出する圧力センサ215が設けられている。検出された圧縮空気の圧力値は、制御伝送システムに送られる。
図4の検査処理は、検査システム100の検査部112によって例えば定期的に実行される。検査処理が開始されると、検査部112は、データ格納部111に格納された各種のデータの中からパンタグラフ205の昇降に関するデータを抽出する(ステップS1)。
なお、押し上げ圧の評価に使われるデータからは、接触器216がオンの状態でパンタグラフ205が上昇した際のデータが除外される。このようなデータで得られた集電部の上昇時間は、集電部の押し上げ圧と相関しない場合があるからである。この現象についての詳細は後述する。
なお、上昇時間の始端は、上昇制御線の加圧情報の立ち上りタイミングt1の他に、上昇検知センサ208の出力の立ち上りタイミングt3としてもよい。
図7に示されるように、接触器216が切断の状態であれば、パンタグラフ205の押し上げ圧と上昇時間とに強い相関が確認できる。よって、この相関に基づいて上昇時間からパンタグラフ205の押し上げ圧を推定及び評価することができる。相関のばらつきの影響を無視できないような場合には、複数回の上昇時間、下降時間、又は押し上げ圧と関係する他の検出値と合わせて統計的に押し上げ圧を評価しても良い。これにより精度の高い検査を行うことができる。
図8に示されるように、パンタグラフ205の押し上げ圧と下降時間とには、接触器216の状態に拘らずに、強い相関があることが確認される。よって、この相関に基づいて下降時間からパンタグラフ205の押し上げ圧を検査することができる。相関のばらつきの影響を無視できないような場合には、複数回の下降時間、上昇時間、又は押し上げ圧と関係する他の検出値を合わせて統計的に押し上げ圧を求めるようにしてもよい。これにより、より精度の高い検査を行うことができる。
この変形例は、集電部の押し上げ圧を評価する処理に、エアシリンダの空気圧と摺り板の摩耗量とに基づく補正処理を追加した例である。エアシリンダの空気圧が標準範囲からずれると、その分、エアシリンダの駆動力が変わるので、集電部の下降時間に影響する。また、摺り板の摩耗量が大きくなると、集電部が軽くなるので、集電部の上昇時間及び下降時間に影響し、かつ、バネ力が同じでも集電部の押し上げ圧が変化する。よって、この変形例では、このような影響を考慮した補正処理を追加して、より精度の高い集電部の押し上げ圧の評価を行う。
補正処理は、集電部の押し上げ圧を評価する基準値(上昇の基準時間と下降の基準時間)を、エアシリンダの空気圧と摺り板の摩耗量とに応じて複数種類用意しておき、使用する基準値を変更することで行う。このような基準値は、実際に試験を行って求めることもできるし、理論計算から求めることもできる。
変形例では、図4のステップS4又はステップS6にて上昇時間又は下降時間と基準値とを比較する際に、図9の基準値読出し処理により検査基準値格納部113から基準値を読み出す。
基準値読出し処理では、先ず、検査部112は、エアシリンダの空気圧の値として、データ格納部111から集電部の昇降時における圧力センサ215の圧力値データを抽出する(ステップS11)。また、検査部112は、集電部の昇降時に一番近いタイミングで計測された摺り板摩耗量データを抽出する(ステップS12)。
一方、標準範囲になければ、検査部112は、検査基準値格納部113から、圧力値データ及び摺り板摩耗量データの値に応じた補正された基準値を読み出す(ステップS15)。そして、この基準値読出し処理を終える。
検査部112は、このように読み出された基準値を用いて、図4のステップS4又はステップS6の押上げ圧の評価を行う。これにより、エアシリンダの空気圧あるいは摺り板の摩耗量が標準から大きく異なる場合でも、高い精度の評価を行うことができる。
また、上記の実施の形態では、制御伝送システム10において伝送されるデータを用いて評価を行う構成を例にとって説明した。しかし、制御伝送システムを採用していない列車であれば、パンタグラフを昇降する列車の運用時に、別途、集電部の上昇又は下降の時間を測定して、本発明を適用してもよい。
10 制御伝送システム
100 検査システム
111 データ格納部
112 検査部(検出手段、評価手段)
113 検査基準値格納部
204 上昇下降スイッチ
205 パンタグラフ(集電装置)
206 電磁カギ外し
207 下げ電磁弁
208 上昇検知センサ
209 SIV
210 架線電圧センサ
214 空気圧縮機の調圧器
215 圧力センサ
216 接触器
220 摺り板自動計測装置
t1、t11 立ち上りタイミング(第1タイミング)
t2 立ち上りタイミング(第2タイミング)
t12 立下りタイミング(第2タイミング)
Claims (5)
- 下降指令により待機位置へ下降する一方、上昇指令により上昇して電力を取り込むために架線に接触する集電部の押し上げ圧の検査を行う集電装置の検査方法であって、
列車の運用時における前記集電部の上昇又は下降の開始を示す第1タイミングと、前記集電部の上昇又は下降の終了を示す第2タイミングとを検出する検出ステップと、
前記第1タイミング及び前記第2タイミングから求められる上昇又は下降にかかる動作時間に基づいて、前記集電部の押し上げ圧の評価を行う評価ステップと、
を含むことを特徴とする集電装置の検査方法。 - 複数の集電装置が接触器により分断可能に引き通し線を介して接続されている列車を対象とする請求項1記載の集電装置の検査方法であって、
前記評価ステップでは、前記集電部が下降するときの前記動作時間、あるいは、前記接触器が切断で前記集電部が上昇するときの前記動作時間に基づき、前記押し上げ圧の評価を行い、
前記接触器が接続で前記集電部が上昇するときの前記動作時間は、前記評価ステップで用いる前記動作時間から除外することを特徴とする集電装置の検査方法。 - 前記集電部の摩耗量を取得するステップを更に含み、
前記評価ステップでは、前記摩耗量に基づく補正を行って、前記押し上げ圧を評価することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の集電装置の検査方法。 - バネ力とエアシリンダの制御によって前記集電部を昇降させる集電装置を対象とする請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の集電装置の検査方法であって、
前記エアシリンダに送られる空気の圧力値を取得するステップを更に含み、
前記評価ステップでは、前記空気の圧力値に基づく補正を行って、前記押し上げ圧を評価することを特徴とする集電装置の検査方法。 - 列車を制御するための指令情報、センサ機器の検出情報、駆動部の制御情報が列車内の伝送路を介して伝送される制御伝送システムから情報を収集して、集電部を昇降させる集電装置の検査を行う検査システムであって、
収集された前記制御伝送システムの情報から、前記集電部の上昇又は下降の開始を示す第1タイミングと、前記集電部の上昇又は下降の終了を示す第2タイミングとを検出する検出手段と、
前記第1タイミング及び前記第2タイミングから求められる前記集電部の上昇又は下降にかかる動作時間に基づいて、前記集電部の押し上げ圧の評価を行う評価手段と、
を備えることを特徴とする検査システム。
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