JPH0571921A - 光量式トロリー線摩耗測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 測定車に搭載し、昼夜間ともに走行中にトロ
リー線の摩耗を測定できる小型軽量な光量式の摩耗測定
装置を提供する。 【構成】 上下移動および水平方向の回転が可能な可動
アーム94を有する支持機構９と、可動アームの先端に取
り付けられ、トロリー線１に接触し、その上下移動と左
右方向の偏位に追従するローラー98a,98b を有する追従
ベース97と、追従ベースに搭載され、トロリー線の両側
面に接近してそれぞれ配設された投光部72、および外光
を遮断するフィルタを有する受光部73よりなる光学系
７、ならびに信号処理部８とにより構成される。投光部
より平行なレーザビームを水平方向に投射してトロリー
線の両側面の一方を上下方向に走査し、他方の側面側に
設けた受光部により、トロリー線に遮断されないレーザ
ビームを受光し、受光信号を信号処理部により処理して
トロリー線の残存直径が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、架空トロリー線に対
する光量式の摩耗測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は架空トロリー線（以下単にトロリ
ー線という）１の架設構造の概略を示すもので、(a) に
おいて各支持電柱11の間にメッセンジャー線12を張架
し、これにハンガー13を用いてトロリー線１が水平に架
設される。トロリー線１の高さは線路の状態により変化
し、また列車運転などにより上下左右に変動する。電気
車両２に設けられたパンタグラフ21が上下変動に追従し
ながら、その摺り板211 がトロリー線の下面（摺動面ま
たは摺面という）に摺動接触して電力が受電され、車両
が運転される。この摺動接触により摺面は漸次摩耗す
る。ただし、パンタグラフ側の摺り板211 も同様に摩耗
するが、同一部分が集中的に摩耗するのを避けるため、
トロリー線は(b) に示すように線路と直角の左右方向に
交互に偏位して架設され、偏位幅Ｈは例えば７００ｍｍ
とされている。次に(c) はトロリー線１の断面を示し、
直径φの円形にハンガー13に対する２個の溝１a が設け
てある。上記の摩耗により摺面１b の幅Ｗは漸次広くな
るとともに、残存した直径Ｄが変化する。摩耗が進んで
残存直径Ｄが使用限度に達すると、強度が弱くなって切
断する危険があるため、残存直径Ｄは適時に測定して管
理され、限度に達するとトロリー線は張り替えられる。

【０００３】当初における残存直径Ｄの測定は、マイク
ロメータを使用して人手作業により行われたが、この作
業には測定者をはじめ列車の接近などの監視員を含めて
数人を必要とし、また数メートルの高さのトロリー線に
対する高所作業は非能率で危険を伴うものである。この
ような作業を改善するために、測定車両に搭載し、走行
中に摩耗を測定する光学式の各種の測定装置が開発され
ている。図５(a) は光量式とよばれる初期の摩耗測定装
置４を示し、測定車両３の上部に投光器41と受光器42と
を設ける。投光器と受光器の間隔はトロリー線１の偏位
幅Ｈより大きくし、投光器よりトロリー線の側面に対し
て平行光を照射して反対側で受光器により受光する。平
行光はトロリー線により遮断され、残存直径Ｄに反比例
して受光量が増加する。この受光量を図示しない信号処
理部で処理して残存直径Ｄが測定される。この場合測定
装置はトロリー線に対して非接触であるので、トロリー
線に高電圧が加圧されていても、これと無関係に測定す
ることができる。しかし、この方式では投光器と受光器
の間隔が１メートル近くで大きいことと、当時における
光学部品の精度などにより分解能が良好でなく、また昼
間では外光が受光器に混入して照射光とのＳ／Ｎ比が低
下する欠点があり、ほとんど実用されていない。図５
(b) は上記の光量式についで開発された照明式の摩耗測
定装置５の概略構成を示す。測定車両３の屋根上に複数
の照明具51を設けてトロリー線１の偏位範囲を照射す
る。摺面よりの反射光をガラス窓52を通してレンズ系53
により受像器54に摺面の映像を結像し、摺面幅Ｗを測定
して計算により残存直径Ｄが求められる。この場合も非
接触方式であって、営業列車と同様な速度で走行する架
線検測車に搭載されて主要線区で稼働している。ただ
し、この方式は受像器が天空よりの外光、特に太陽光を
受光するため、昼間は使用できないことが大きい欠点で
ある。これに対して、レーザを使用して昼夜を問わず高
速度で測定可能な方式が開発され、主として新幹線で使
用されているものがある。図５(c) はレーザを使用した
摩耗測定装置の光学系６の基本構成を示す。レーザビー
ムＬは回転ミラー61により偏向され、ミラー62a,62b に
より反射されてパラボラミラー63により平行とされ、鉛
直上方に投射されてトロリー線１の偏位範囲を掃引す
る。摺面によるレーザビームＬの反射光は往路と同一経
路で戻り、図示しない受光器により受光されて摺面幅Ｗ
が測定され、計算により残存直径Ｄが求めるられる。こ
の方式の特長は、レーザビームＬの強度を大きくすると
ともにフィルタ（図示省略）を併用することにより、外
光によるＳ／Ｎ比の低下が問題とならず、昼間でも良好
な摩耗測定がなされることである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の図５(a),(b),
(c) の三方式の規模などを比較すると、(a) の光量式は
小型軽量に構成できるが、(b) の照明式や(c) のレーザ
式は主要線区や新幹線を対象とする架線検測車に搭載す
るものとして開発されたもので、いずれも大がかりな装
置で価格もかなりの高額である。一方、電化線路には閑
散線区や側線があり、そのトロリー線に対しても摩耗測
定が必要であって、これらに対しては前記した人手作業
による測定が相変わらず行われており、省力化と保安上
のために簡易な構造で、昼夜ともに測定可能な摩耗測定
装置が必要とされている。ただし、この場合はかならず
しも高速度を必要とせず、簡易な作業車に搭載して適当
な低速で測定できる小型軽量ものが望ましい。これに対
して、前記した図４(a) の光量式には、小型軽量のほか
受光方向が水平方向であるので、太陽などの外光に対す
る遮蔽が行い易い長所がある。そこで、光量式の投光器
と受光器をトロリー線に追従するように改良してその間
隔をできる限り狭くするとともに、レーザとフィルタと
を使用してＳ／Ｎ比と測定分解能を向上すれば、昼夜と
もに摩耗測定が可能となり、簡易な作業車に搭載して閑
散線区や側線のトロリー線に適用することができるもの
と考えられる。ただし、この場合はトロリー線に追従す
る機構はトロリー線に対して接触する、いわゆる接触式
となって走行速度に限界が生ずることが避けられない。
次に、トロリー線は列車運転時には高電圧が加圧され、
運転が停止される夜間や保守作業時などには停電され
が、加圧時に摩耗測定を行うためには上記の接触式の測
定装置では絶縁対策が必要である。この発明は以上に鑑
みてなされたもので、測定車に搭載して適当な低速で走
行し、加圧されたトロリー線の測定に対しては必要な絶
縁対策を施し、昼夜間ともに摩耗測定が可能で小型軽量
な測定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成する光量式トロリー線摩耗測定装置であって、測定
車に設けられ、上下移動および水平方向の回転が可能
で、かつ上方に付勢された可動アームを有する支持機構
と、可動アームの先端に取り付けられ、トロリー線の両
側面に接触し、その上下移動と左右方向の偏位に追従す
るガイドローラーを有する追従ベースと、追従ベースに
搭載され、トロリー線の両側面に可能な限り接近してそ
れぞれ配設された投光部、および外光を遮断するフィル
タを有する受光部よりなる光学系、ならびに測定車に搭
載された信号処理部とにより構成される。投光部より平
行なレーザビームを水平方向に投射してトロリー線の両
側面の一方を上下方向に走査し、他方の側面側に設けた
受光部により、トロリー線に遮断されないレーザビーム
を受光し、受光信号を信号処理部により処理して測定車
の走行中にトロリー線の残存直径を測定するものであ
る。上記において、トロリー線に加圧された高電圧に対
応して、測定車に対して支持機構および光学系を高圧絶
縁し、光学系と信号処理部の間を高圧絶縁方式によりケ
ーブル接続する。また、光学系に対してバッテリー電源
を搭載する。

【０００６】

【作用】上記の摩耗測定装置においては、測定車に設け
られた支持機構の可動アームは上下移動と水平方向の回
転が可能で、かつ上方に付勢されており、その先端に取
り付けられた追従ベースはガイドローラーがトロリー線
の両側面に接触し、ある程度の低速度以下ではトロリー
線の上下移動と左右方向の偏位に追従する。これにより
追従ベースに搭載された光学系の投光部および受光部は
トロリー線に対して常に一定間隔に維持される。投光部
より水平方向に投射された平行なレーザビームがトロリ
ー線の側面を上下方向に走査し、他方の側面側に配設さ
れた受光部により、トロリー線により遮断されないレー
ザビームが受光され、その受光信号を信号処理部により
処理してトロリー線の残存直径が測定される。投光部と
受光部がそれぞれトロリー線の両側面に可能な限り接近
していることと、レーザビームとフィルタの使用とによ
り摩耗測定に対して必要な分解能とＳ／Ｎ比がえられ、
昼間の測定が可能となる。さらに、トロリー線の加圧時
における測定のために、測定車に対して支持機構および
光学系が高圧絶縁され、光学系と信号処理部の間が高圧
絶縁方式によりケーブル接続されているので、支持機構
と信号処理部に高電圧が加わることが防止されて測定者
などに危険を及ぼす心配がない。さらに、光学系に対し
てバッテリー電源を搭載するので電源に対する高電圧の
影響が排除されて安定に動作するものである。

【０００７】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例を示し、光学
系７の構造とトロリー線１の摩耗測定原理の説明図、図
２は摩耗測定装置の全体の構成図である。図１におい
て、ベース板71に対して投光部72と受光部73のそれぞれ
を、トロリー線１の両側面にできるだけ接近して配設し
て光学系７が構成される。投光部72はレーザダイオード
721 、回転ミラー722 、ミラー723 および投光レンズ72
4 よりなリ、受光部73は、受光レンズ731 と受光素子73
2 およびフィルタ733よりなる。受光素子732 としては
例えばＣＣＤセンサが好ましく、また、投光部と受光部
はセットとして市販されているものを使用すればよい。
摩耗測定においては、レーザダイオード721 が発振した
レーザビームＬが回転ミラー722 により角度掃引され、
ミラー723 の反射と投光レンズ724 とにより水平方向に
平行とされ、トロリー線の一方の側面を上下方向に走査
する。これに対して受光部においては、フィルタ733 に
よりレーザの波長が選択されて外光がある程度遮断され
る。フィルタを透過し、トロリー線１により遮断されな
いレーザビームは受光レンズ731 を通して受光素子732
に受光され、受光信号は接続ケーブル74を経て信号処理
部８入力して残存直径が測定される。なお、信号処理の
内容については説明を省略する。図２において、測定車
３として適当な作業車を選んで支持機構９を設け、その
固定ベース91を固定ボルト92により固定する。固定ベー
スに対してヒンジ回転機構93を設け、これに上下移動と
水平方向の回転が可能な可動アーム94を取り付け、スプ
リング95により可動アームを上方に付勢する。可動アー
ムの先端に上下回動板96を軸支し、これに２個のガイド
ローラー98a,98b を有する追従ベース97を取り付ける。
追従ベースに対して防振スプリング99を介して光学系７
を搭載し、図示の防護カバー75により投光部と受光部を
防護する。摩耗測定においては、スプリング95の付勢力
により可動アーム94を上昇させて各ガイドローラー98a,
98b をトロリー線１の両側面に接触させる。測定車が低
速度で走行すると、ガイドローラーがトロリー線の上下
移動または左右方向の偏位に追従し、追従ベース97に搭
載された投光部72と受光部73は、トロリー線の両側面に
対して常に一定間隔が維持されて前記により残存直径の
測定がなされる。

【０００８】図３はこの発明の第２の実施例を示す。こ
の実施例は、加圧されたトロリー線の摩耗測定に対応す
るもので、第１の実施例に対して下記に述べる絶縁対策
を施したものである。すなわち、測定車３の作業面に絶
縁マット101を展張し、その上に絶縁碍子102 を介在し
て固定ベース91を絶縁固定し、上下回動板96と追従ベー
ス97の間にも絶縁碍子103を介在して絶縁する。信号処
理部８は絶縁マット101 の上に載置する。一方、光学系
７と信号処理部８の間の接続ケーブル74に対しては、従
来から公知のオプチカルファイバとフォトカプラーの組
み合わせによる絶縁方式により接続する。また、光学系
７の電源としてバッテリー電源76をベース板71に搭載す
る。以上の絶縁対策を行うことにより、測定装置による
トロリー線の地絡が防止されるとともに、絶縁マットの
上で測定作業を行う測定者の安全が確保される。なお、
上記の絶縁マット101 や絶縁碍子102,103 はすべて、ト
ロリー線の高電圧に対して十分な絶縁耐圧を有するもの
を用いることはいうまでもない。

【０００９】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による光
量式の線摩耗測定装置は小型軽量なもので、簡易な測定
車に搭載して低速で走行し、昼夜を問わず走行中に摩耗
量を測定できるもので、さらにトロリー線の高電圧に対
する絶縁対策が考慮されているので、加圧中のトロリー
線に対しても測定が可能であり、人手作業により行われ
ている閑散線区や側線のトロリー線に対する摩耗測定の
省力化と保安対策に寄与するところには大きいものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施例を示し、光学系の構
造とこれによる摩耗測定原理の説明図である。

【図２】 摩耗測定装置の全体の構成図である。

【図３】 この発明の第２の実施例を示し、加圧された
トロリー線に適用するための絶縁対策を示す構造図であ
る。

【図４】 架空トロリー線の架設構造を示し、(a) は側
面図、(b)は平面図、(c) はトロリー線の断面図であ
る。

【図５】 各種の摩耗測定装置の基本構成の例を示し、
(a) は光量式、(b)は照明式、(c) はレーザ方式による
構成図である。

【符号の説明】

１…トロリー線、１a …溝、１b …摺動面または摺面、
11…支持電柱、12…メッセンジャー線、13…ハンガー、
２…電気車両、21…パンタグラフ、211 …摺り板、３…
測定車両または測定車、４…光量式摩耗測定装置、41…
投光器、42…受光器、５…照明式摩耗測定装置 51…照
明具、52…ガラス窓、53…レンズ系、54…受像器、６…
レーザ式摩耗測定装置の光学系、61…回転ミラー、62a,
62b …ミラー、63…パラボラミラー、７…光学系、71…
ベース板、72…投光部、721 …レーザダイオード、722
…回転ミラー、723 …ミラー、724…投光レンズ、73…
受光部、731 …受光レンズ、732 …受光素子、733 …フ
ィルタ、74…接続ケーブル、75…防護カバー、76…バッ
テリー電源、８…信号処理部、９…支持機構、91…固定
ベース、92…固定ボルト、93…ヒンジ回転機構、94…可
動アーム、95…スプリング、95…上下可動板、97…追従
ベース、98a,98b …ガイドローラー、99…防振スプリン
グ、101 …絶縁マット、102,103 …絶縁碍子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広川 英夫 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立電子エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定車に設けられ、上下移動および水平
   方向の回転が可能で、かつ上方に付勢された可動アーム
   を有する支持機構と、該可動アームの先端に取り付けら
   れ、トロリー線の両側面に接触し、その上下移動と左右
   方向の偏位に追従するガイドローラーを有する追従ベー
   スと、該追従ベースに搭載され、該トロリー線の両側面
   に可能な限り接近してそれぞれ配設された投光部、およ
   び外光を遮断するフィルタを有する受光部よりなる光学
   系、ならびに前記測定車に搭載された信号処理部とによ
   り構成され、該投光部より平行なレーザビームを水平方
   向に投射して前記両側面の一方を上下方向に走査し、他
   方の側面側に設けた該受光部により前記トロリー線によ
   り遮断されない前記レーザビームを受光し、該受光され
   たレーザビームの受光信号を前記信号処理部に入力して
   処理し、前記測定車の走行中に前記トロリー線の残存直
   径を測定することを特徴とする、光量式トロリー線摩耗
   測定装置。
2. 【請求項２】 前記トロリー線に加圧された高電圧に対
   応して、前記測定車に対して前記支持機構および前記光
   学系を高圧絶縁し、前記光学系と前記信号処理部の間を
   高圧絶縁方式によりケーブル接続し、かつ、前記光学系
   に対してバッテリー電源を搭載する、請求項１記載の光
   量式トロリー線摩耗測定装置。