JPH1073405A - トロリ線摩耗検出方法 - Google Patents

トロリ線摩耗検出方法

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JPH1073405A
JPH1073405A JP11294397A JP11294397A JPH1073405A JP H1073405 A JPH1073405 A JP H1073405A JP 11294397 A JP11294397 A JP 11294397A JP 11294397 A JP11294397 A JP 11294397A JP H1073405 A JPH1073405 A JP H1073405A
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JP
Japan
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trolley wire
detection
wear
main body
current
Prior art date
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Application number
JP11294397A
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English (en)
Inventor
Fumio Okimoto
文男 沖本
Shinzo Noguchi
信三 野口
Akira Tokushima
彰 徳島
Hiroyoshi Soda
浩義 曽田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Central Japan Railway Co
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Central Japan Railway Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩耗点の接触抵抗及び列車電流によって検知
線に発生する交流電流の影響を除去し、列車が運転中で
も摩耗の有無と摩耗位置とを判定できるトロリ線摩耗検
出方法を提供する。 【解決手段】 検出装置10によって検知線2a,2b
に流れる電流が交流成分のみで直流成分が抽出されない
ときはトロリ線本体1に摩耗が無いことを判定し、検知
線2a,2bから直流成分が抽出できるときはトロリ線
本体1に摩耗が有ることを判定し、トロリ線本体1の始
端St から摩耗点rt までの距離は直流成分から算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流方式の列車に
適応するトロリ線において、トロリ線の摩耗の有無とそ
の発生位置とを検出するトロリ線摩耗検出方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3はトロリ線摩耗検出方法の従来例を
示す図である。
【0003】トロリ線本体1の内部に1本の検知線2を
内蔵した検知線入りトロリ線(楕円で示す)3を用いた
場合、トロリ線本体1が検知線2の内蔵位置まで摩耗
し、かつ検知線2の絶縁被覆が破れると、トロリ線本体
1と検知線2とが接触抵抗Rcで電気的に接触する。
【0004】この状態で検知線2の始端Sd に設置した
検出装置4から検知線2とトロリ線本体1との間に直流
信号電圧Vを印加し、電流Iの有無によりトロリ線本体
1の摩耗接触の有無を判定する。また、直流信号電圧V
及び電流Iより検出抵抗R(=V/I)を算出し、R=
Rk・Xよりトロリ線本体1の始端St から摩耗点rt
までの距離Xを算出する(Rk:検知線の単位長当りの
抵抗値)。尚、5はトロリ電源である。
【0005】図4はトロリ線摩耗検出方法の他の従来例
を示す図であり、図5は図4に示した検知線入りトロリ
線の断面図である。
【0006】図4に示すようにトロリ線本体1の内部に
2本の検知線2a,2bを内蔵した検知線入りトロリ線
6(図5)を用い、両検知線2a,2bの終端e1,e
2を短絡する。検知線入りトロリ線6が検知線2a,2
bの挿入位置まで摩耗し、一方の検知線2bの絶縁被覆
が破れると、トロリ線本体1と検知線2bとが接触抵抗
Rcで電気的に接触する。
【0007】検出装置7は、検知線2a,2bの始端S
d1,Sd2から2本の検知線2a,2bとトロリ線本体1
との間に直流信号電圧Vを連続的又は定期的に印加し、
電流I1,I2の有無により摩耗接触の有無を判定す
る。また、直流信号電圧Vと電流I1,I2とから検出
抵抗R1(=V/I1),R2(=V/I2)を算出
し、数3式、数4式との関係より始端Sd2から摩耗点r
d までの距離(始端St から摩耗点rt までの距離)X
を算出する。
【0008】
【数3】
【0009】
【数4】
【0010】但し、Rk:検知線の単位長当りの抵抗値 L:トロリ線本体の全長
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示した従来の方法では接触部(摩耗点r)の接触抵抗R
cが無視できない程大きい場合には摩耗点rd (rt
の位置の判定ができない。
【0012】また、図4に示した従来の方法ではトロリ
線本体1の摩耗による検知線2a,2bの位置の非対称
性と、トロリ線本体1内の列車電流分布の非対称性とで
検知線2a,2bに循環電流iが発生する。さらに図5
のようにトロリ線本体1が非対称に摩耗すると列車電流
の非対称性が大きくなり、それに伴い循環電流iが増加
する。
【0013】ここで、トロリ線本体1が非対称のまま摩
耗すると循環電流iが増加することについて補足する。
【0014】図4において、任意の位置lにおける検知
線2a,2bと、トロリ線本体との間の相互インダクタ
ンスLm(l)は、位置lにおけるトロリ線本体1と検
知線2aとの間の相互インダクタンスLma(l)と、
位置lにおけるトロリ線本体1と検知線2bとの間の相
互インダクタンスLmb(l)との差であり、数5式で
表される。
【0015】
【数5】
【0016】トロリ線本体1と検知線2a,2bとの間
の幾何学的平均距離をそれぞれda,dbとすると、L
ma(l),Lmb(l)は数6式、数7式で表され
る。
【0017】
【数6】
【0018】
【数7】
【0019】但し、sは仮想帰路までの距離、drはト
ロリ線本体1と同じ面積の円の半径である。
【0020】従って、Lm(l)は数8式となる。
【0021】
【数8】
【0022】摩耗が無い理想的なトロリ線本体は、任意
の位置でda=dbが成り立ち、任意の位置lに対しL
m(l)=0となる。しかし、実際は加工精度の問題か
らda≠dbとなり、Lm(l)≠0となるため、トロ
リ線全長Lにおける相互インダクタンスLm≠0とな
る。従って、検知線2a,2bと終端e1,e2、検出
装置で構成されるループ回路に列車電流itによって発
生する磁束が鎖交し、列車電流itが時間tに対し変化
すると鎖交磁束が変化し、検知線2a,2bに電流(循
環電流)が流れる。
【0023】また、図5のようにトロリ線本体1が非対
称に摩耗した場合、daとdbとの差が大きくなり、L
mも増加して循環電流iが増加する。
【0024】次に摩耗接触電流について補足説明する。
【0025】列車電流itがトロリ線に流れた場合、ト
ロリ線本体の単位長さ当りの抵抗R0(実測例:0.2
Ω/Km)により、トロリ線の距離Xに比例して数9式
で表される電位差Vxが発生する。
【0026】
【数9】
【0027】摩耗接触が発生した場合、Vxが接触抵
抗、各検知線、検出装置に加わり、摩耗接触電流ia,
ibが発生する(図4参照)。
【0028】従って、従来技術では検知線に流れる電流
には、信号電圧Vによって発生する直流電流と列車電流
によって発生する交流電流とが重畳しているため、摩耗
検出が困難であるという問題があった。
【0029】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、列車が運転中でもトロリ線本体の摩耗の有無と、ト
ロリ線本体の始端から摩耗点までの距離とを検出するこ
とができるトロリ線摩耗検出方法を提供することにあ
る。
【0030】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、交流方式の列車に適応するトロリ線本体に
2本の検知線を内蔵した検知線入りトロリ線の各検知線
の終端を電気的に接続し、両検知線の始端に直流信号電
流を流してトロリ線本体の摩耗の有無と、トロリ線本体
の始端から摩耗点までの距離とを検出するトロリ線摩耗
検出方法において、検知線に流れる電流から摩耗検出の
妨げとなる交流成分を除去し、直流成分のみを抽出し、
その直流成分でトロリ線本体の摩耗の有無と、トロリ線
本体の始端から摩耗点までの距離とを検出するものであ
る。尚、交流成分とは循環電流、摩耗接触電流、トロリ
本体と検知線との間の静電容量を通して流れる電流をい
う。
【0031】上記構成に加え本発明は、検知線に流れる
電流I1,I2より交流分を除去した直流成分I1DC
2DC を抽出し、しかる後にトロリ線本体の始端から摩
耗点までの距離Xを数10式
【0032】
【数10】
【0033】(但し、Lはトロリ線本体の全長、Vは直
流信号電圧、Rkは検知線の単位長当りの抵抗値であ
る。)で求めてもよい。
【0034】上記構成に加え本発明は、トロリ線本体の
摩耗点での接触抵抗が無視できる場合には、検知線に流
れる電流I1,I2の和Iを求め、しかる後にトロリ線
本体の始端から摩耗点までの距離Xを数11式
【0035】
【数11】
【0036】で求めてもよい。
【0037】以上の構成において、交流方式の列車にお
いてトロリ線本体に摩耗が無い場合には、トロリ線本体
の列車電流により両検知線に交流電流だけが流れる。す
なわち、検出装置で検知線に流れる電流が交流成分のみ
で直流成分が無い場合にはトロリ線本体に摩耗が無いと
判定できる。
【0038】トロリ線本体に摩耗が発生した場合には、
トロリ線本体と検知線とが接触し、各検知線には直流信
号電流が流れるが、この直流信号電流には列車電流によ
って発生する交流電流が重畳している。検出装置で直流
成分が抽出されるとトロリ線本体に摩耗が有ると判定で
きる。しかもその直流成分に基づいてトロリ線本体の始
端から摩耗点までの距離を算出することができる。
【0039】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0040】図1は本発明のトロリ線摩耗検出方法の一
実施の形態を示す説明図である。
【0041】6はトロリ線本体1と、トロリ線本体1に
内蔵され絶縁被覆で覆われた2本の検知線2a,2bと
で構成された検知線入りトロリ線である。トロリ線本体
1の始端は、一端が接地されたトロリ電源5の他端に接
続されている。
【0042】検知線2a,2bの始端Sd1,Sd2と終端
e1,e2とはそれぞれ短絡されており、検知線2a,
2bの始端Sd1,Sd2は検出装置10内で直流信号電源
Vの一方の電極(図では陽極であるが陰極でもよい。)
に接続されている。直流信号電源Vの他方の電極はトロ
リ線本体1の始端St に接続されている。図には示され
ていないが各検知線2a,2bの始端側には各検知線2
a,2bに流れる電流I1,I2を測定する電流計(図
示せず)がそれぞれ設けられている。これら電流計と、
直流信号電源Vとで検出装置10が構成されている。
【0043】トロリ線本体1が一方の検知線2a(或い
は2b)の挿入位置まで摩耗し、検知線2a(2b)の
絶縁被覆が破れると、トロリ線本体1と検知線2a(2
b)とが電気的に接触するようになっている。
【0044】トロリ線本体1と検知線2a(2b)との
摩耗接触が無い場合、検知線2a,2bには列車電流に
より交流電流iが発生する。
【0045】図2において横軸は時間軸、縦軸は電流値
軸であり、曲線C1は摩耗接触が有る場合の電流I1、
曲線C2は摩耗接触が無い場合の電流I1、曲線C3は
摩耗接触が無い場合の電流I2、曲線C4は摩耗接触が
有る場合の電流I2である。つまり、摩耗接触が無い場
合は、I1,I2は交流成分のみである。
【0046】トロリ線本体1と検知線2a(2b)とが
摩耗接触した場合、直流信号電圧V、両検知線2a,2
b、接触抵抗Rc及びトロリ線本体1に直流成分
1DC ,I2DC が流れる。直流電流I1DC ,I2DC の値
は数12式、数13式で表される。
【0047】
【数12】
【0048】
【数13】
【0049】各直流成分I1DC ,I2DC は交流電流iに
重畳しているので、電流I1,I2は数14式、数15
式となる。
【0050】
【数14】
【0051】
【数15】
【0052】数12式、数13式を整理し、接触抵抗R
cを消去すると、数16式が得られる。
【0053】
【数16】
【0054】従って、直流成分I1DC ,I2DC より、ト
ロリ線本体1の始端St から摩耗点rt までの距離Xを
算出することができる。
【0055】ここで、摩耗点の接触抵抗Rcが無視でき
る場合、数14式、数15式は数17式、数18式とな
る。
【0056】
【数17】
【0057】
【数18】
【0058】数17式及び数18式の両辺を加えると、
数19式となる。
【0059】
【数19】
【0060】I1+I2=Iとおくと、数20式が得ら
れる。
【0061】
【数20】
【0062】Iは直流成分だけなので検出回路が単純に
なる。数20式から数21式が得られる。
【0063】
【数21】
【0064】さらに、X≦Lなので数21式は数22式
となり、
【0065】
【数22】
【0066】Iだけ検出すればトロリ線本体1の始端S
t から摩耗点rt までの距離Xが算出できる。
【0067】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0068】検知線に交流電流と直流信号電流とが重畳
した電流から交流電流を除去して直流成分のみを抽出
し、その直流成分に基づいてトロリ線本体の摩耗や位置
を算出するので、列車が運転中でもトロリ線本体の摩耗
の有無と、トロリ線本体の始端から摩耗点までの距離と
を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトロリ線摩耗検出方法の一実施の形態
を示す説明図である。
【図2】トロリ線本体と検知線との摩耗接触が無い場合
の検出電流の波形と摩耗接触がある場合の検出電流の波
形とを示す図である。
【図3】トロリ線摩耗検出方法の従来例を示す図であ
る。
【図4】トロリ線摩耗検出方法の他の従来例を示す図で
ある。
【図5】図4に示した検知線入りトロリ線の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 トロリ線本体 2a,2b 検知線 5 トロリ電源 6 検知線入りトロリ線 10 検出装置 Rc 接触抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳島 彰 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 (72)発明者 曽田 浩義 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流方式の列車に適応するトロリ線本体
    に2本の検知線を内蔵した検知線入りトロリ線の各検知
    線の終端を電気的に接続し、両検知線の始端に直流信号
    電流を流してトロリ線本体の摩耗の有無と、トロリ線本
    体の始端から摩耗点までの距離とを検出するトロリ線摩
    耗検出方法において、検知線に流れる電流から摩耗検出
    の妨げとなる交流成分を除去し、直流成分のみを抽出
    し、その直流成分でトロリ線本体の摩耗の有無と、トロ
    リ線本体の始端から摩耗点までの距離とを検出すること
    を特徴とするトロリ線摩耗検出方法。
  2. 【請求項2】 検知線に流れる電流I1,I2より交流
    分を除去した直流成分I1DC ,I2DC を抽出し、しかる
    後に上記トロリ線本体の始端から摩耗点までの距離Xを
    数1式 【数1】 (但し、Lはトロリ線本体の全長、Vは直流信号電圧、
    Rkは検知線の単位長当りの抵抗値である。)で求める
    請求項1記載のトロリ線摩耗検出方法。
  3. 【請求項3】 上記トロリ線本体の摩耗点での接触抵抗
    が無視できる場合には、検知線に流れる電流I1,I2
    の和Iを求め、しかる後に上記トロリ線本体の始端から
    摩耗点までの距離Xを数2式 【数2】 で求める請求項1記載のトロリ線摩耗検出方法。
JP11294397A 1996-06-24 1997-04-30 トロリ線摩耗検出方法 Pending JPH1073405A (ja)

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JP11294397A JPH1073405A (ja) 1996-06-24 1997-04-30 トロリ線摩耗検出方法

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JP16351696 1996-06-24
JP8-163516 1996-06-24
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109974588A (zh) * 2019-05-07 2019-07-05 西南交通大学 一种电气化铁路接触网中接触线磨耗监测设备

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109974588A (zh) * 2019-05-07 2019-07-05 西南交通大学 一种电气化铁路接触网中接触线磨耗监测设备

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