JPS583501A - トロリ−線離線測定器 - Google Patents

トロリ−線離線測定器

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JPS583501A
JPS583501A JP56098166A JP9816681A JPS583501A JP S583501 A JPS583501 A JP S583501A JP 56098166 A JP56098166 A JP 56098166A JP 9816681 A JP9816681 A JP 9816681A JP S583501 A JPS583501 A JP S583501A
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JP
Japan
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light
light receiving
trolley
field
trolley wire
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Pending
Application number
JP56098166A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Kusuyama
楠山 英男
Matsutaro Ichikawa
市川 松太郎
Fumio Nakama
仲摩 文雄
Yasuo Takenaka
竹中 泰雄
Shinji Abe
信二 阿部
Kensaku Takahashi
高橋 健策
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.)
JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>
Hitachi Ltd
Japan National Railways
Nippon Kokuyu Tetsudo
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>
Hitachi Ltd
Japan National Railways
Nippon Kokuyu Tetsudo
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>, Hitachi Ltd, Japan National Railways, Nippon Kokuyu Tetsudo, Hitachi Electronics Engineering Co Ltd filed Critical JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>
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Publication of JPS583501A publication Critical patent/JPS583501A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/67Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using electric arcs or discharges

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトロリー線とパンタグラフの離間(これをト
ロリー脚またはパンタグラフの離縁という)の際生ずる
アーク光を捕捉して、紋離縁の回数と継続時間幅を測定
Tるトロ!J −ml1m縁測定6 lCIW Tるも
のである。
電気車輛が走行中、トロリー線とパンタグラフが相互に
離線する現象があり、この離線現象はトロリー−ならび
にパンタグラフの損耗の原因となるなど弊害があるため
防止することが望才れ、そのためには離り現象の発生回
数、継続時間幅を測定する必要がある。
第1図は従来の離に1測定法の原理図で、発振61によ
り駆動トランス2の1次側に正弦波電圧を加える。駆動
トランス2の2次側巻線の一端はコンデンサ3を通して
パンタグラフ4に接続されており、他の一端は検出トラ
ンス5を通して緑地されている。トロリー線6と大地間
には分布容量7があるから、トロリー線6とパンタグラ
フ4とが接触を保つ限り前記正弦波電圧による1kCI
!ifが上記したループ回路を流れるが、もしトロリー
線に離融現象が生ずるときは、該ループ電流はlトさく
なり、これが検出トランス5の1次側で検出されるもの
である。しかしこのような方式ではトロリー線の尚電圧
に対処して、各部品はS7!3耐圧の規格を必要とし、
このような機器は大形となることを免れないので、車輛
内に#&kTるには間鴫が多く、またこの方式はこの測
定のための専用のパンタグラフを用いるので、運転用の
パンタグラフに通用することがm−であるなどの欠点が
あった。
以上の欠点を打−Tるために、離融の除トロリー線とパ
ンタグラフの間に発生するアーク光を捕捉Tる光学式i
11線測定器が開発されている。
これを@2図により#i1.明する。図において、パン
タグラフ4とトロリー線6の間に離縁によりアーク光8
が生ずるとき、該アーク光8を指向Tる方向に電気検測
車の屋根13の上に受光器9を設置する。受光器9は光
学フィルタ10.受光レンズ11.光IIE素子12よ
り成り、アーク光8を受光してえられる電気信号を引込
ケーブル14により車輛内に伝送し、アンプ15を径で
電気フィルタ16により雑音成分を除去してSlN比を
高め、アーク光84こ対するパルス信号かえられる。こ
こで離!I視象とアーク光の発生」こは強い相関性があ
ることは勿論である。
さて、上記のシステムは昼夜を問わず測定が可能でなけ
れはならないものであるが、車輪屋根上に設けられた受
光器9には天空よりの自然光が強く入力するので、上記
の光学フィルタ10は自然光およびアーク光のスペクト
ル分布を勘案して適切な波長を通過帯とするものを用い
ることが必要である。しかし従来は必ずしもそれが為さ
れていなかった口 さらに、上記システムにおける電気フィルタ16を採用
した根拠についてみると、交流電化区間におけるアーク
光の発生態様として、第3図に示すように離線時間T中
、変流電圧Vと同期してアーク光Arcが点滅するので
、この周期性に着目する。これに対して、自然光の変化
は上記したアーク光の貧化周期に比べて着しくゆるやL
)で、したがって鬼気フィルタ16として高域通過形を
使用することにより、自然光による雑音を排除できると
するものであった。
しかしながら、電化区間には交流方式のほか直流区間が
あり、この場合のアーク光は上述の周期点滅をするもの
ではない。また上剥における受光器9の受光範囲は必す
しも天9の一角に陳述されず、地上建設物が視野内に入
る機会があり、従って自然光の時間変化は非常に速やか
な場合を含み幅広い。このようなアーク光と自然光とを
電気信号の段階でフィルタにより選別することは困難で
ある口 以上述べたように従来の方式にはいくつかの欠点により
、信頼性に欠けるところがあり、これを改IITること
が関係者に望蒙れていた。
この発明は、従来の光学式によるトロリー線離線測定器
と同様にアーク光を捕捉する原理によるものであるが、
従来明確でなかったスペクトル分析を行なって有効適切
な光学フィルタを選択使用し、さらに電気フィルタに代
って背景光との比較方式をとることにより5/N比を飛
躍的に向上させ、信頼性のあるトロリー融離!1llJ
定器を提供することを目的とするものである。
以下この発明を図に示T−実施例について詳述するO 第4図は太陽の直接光およびトロリー線に生ずるアーク
光のスペクトル分布の1例を示すもので、Nで示した太
陽光は波長が250378から始まりs 500am付
近で最大値に達し、以後波長の増加とともに漸次減少す
る。太陽光を源とする自然光の分布は天空の気象条件に
より勿論変動するものであるが、波長が短かい範囲でレ
ベルが低いという特徴は気象条件に拘らず常に成立つも
のとされている。これに対して、トロリー、−縁に生ず
るアーク光では、トロリー線の材質(主として銅)によ
って定まるスペクトル分布であり、アーク光の電圧、電
流などに無関係のものである。実#jによると、図のS
s (526rLm付近)とδ(220nrlL付近)
の近紫外域に輝線がある。なおSlは鳥に比べ数倍強い
一般に、通常のカメラレンズなどは近紫外域の波長に対
して通過損失が大きく、シたがって、アーク光を検出す
るための受光レンズはこのような波長域に対する通過損
失の少ない材質によることが必要であり、石−英ガラス
によるレンズが適している。
次にアーク光のスペクトルSt−5mは波長が一定であ
るので、これに対する光学フィルタとして、強度の大き
いS、のみを対象とした帯域フィルタを用いることが有
利である。光学フィルタには干渉フィルタと称し、帯域
幅が極めて狭い(紫外域で15〜20nm@)ものが製
作されており、これを用いることによりS/N比がかな
り向上できる。以上述べた光学部の改善がこの発明の第
1の要点である。
次にこの発−においては従来使用されていた電気フィル
タは敢て使用せず、前記光学フィルタの使用以外に自然
光の妨害を排除するために、次に述べる方式をとるもの
である。第5因において、アーク光8に対応して受光レ
ンズ18gによる受光系を構成して、第5図0)に示′
すアーク光と背景の自然光(以下背景光という)の和に
対Tる検・出信号がえられる。またアーク光を除いた背
景光に対応する受光レンズ18bにより、第5図(ロ)
に示す背景光の検出信号かえられる。
これら両受光レンズ18cL、18bの視野を適切にと
ることに、より、両者の背景光を同一と見做すことが可
能であるので、差分演算器23により両者の差をとるこ
とにより、第5図fjに示すアーク光に対する信頼性の
高い検出信号かえられるものである。したがって、受光
レンズ18A、−180のaの視野の範囲について考え
ると、パンタグラフに対してトロリー線の高さおよび水
平位置(トロリー線に直角方向)がある制限範囲内で変
化するので、それに応じてアーク光の位置が変動する。
したがって受光レンズ18aの視野は、アーク光の変動
範囲に一致させることが必要であり、もし視野が過大に
広いときは、無用有害の自然光をより多く受光し得策で
はない、このように視野を限定するために、この発明に
おいては第5図に示すアパーチャ19aまたはそれに相
ifる方法を用いる。また背景光に対する受光レンズ1
8bに対してもアーク光を通光するために同様に視野の
限定を行なうものである。
次に、電気車輛の屋根上に設置する機器についてみると
、省悪な天候条件に晒されるため、最小限必要な構成部
品以外は車輛内におくことが望ましい。
この発明においては、オプチカルファイバにより、受光
された光パワーを屋根上がら車輛内に導く方式とするこ
とが第3の要点である。なおこのオプチカルファイバの
採用により、前記し、た受光レンズ18!、 18にの
視野の限定が、格別にアパーチャ19g、19hを使用
せずに容易に達成できる利点がある。
第6図はこの発明によるトロリー線−線側定器に用いる
受光系の実施例を示すもので、受光器27は石英ガラス
による受光レンズ18を有し、その焦点位置にオプチカ
ルファイバ28の光入力端面を位置させる。この場合、
前記したアーク光に対する受光レンズ1Bの視野を25
で示す円形とするとき、受光レンズ18の焦点距離fア
ーク光と受光レンズ18の距離りならびに受光レンズ1
8とアーク光の夷拳との距離りとを適幽に選んで、円形
25の直径りとオプチカルファイバ28の有効直径dと
が条件式、 DA/L −d を満足Tるように設定す
るときは、視野の円形25の実像がオプチカルファイバ
2@の入力端面に一致し、前記した視野の限定が行なわ
れる。なお前記したアーク光の変動範囲は円形視野25
の中に含まれ、水平方向11上下方向五で示されている
以上述べた受光器27は亀気検側車の屋根上に設置され
、オプチカルファイバ28は、車輌内に引込まれ、他の
一端に、既述したアーク光のスペクトルS1を通過帯域
とする干渉フィルタ20を通して、光′1llE変換器
21に接続される。これによりアーク光および背景光が
光電変換され第5図0)で示した検出信号かえられる。
なお第6図に示した光学系は、既述した背景光のために
もそのま才適用される。この場合の受光レンズ18hの
視野はアーク光が入らない範囲とすることはいまさら云
うまでもない。
第7図(α)および(h)は、受光器27を電気検欄車
の屋根上に起倒Tる実施例を示すもので、パンタグラフ
4の摺板4′(ここでアーク光が発生する)の上下変位
五の中心に、受光器27@の光軸中心を一致させるよう
に設定する。受光@ 27hは背景光に対するもので、
受光器27gの視野とオーバラップしないように、その
下側゛を視野とするように設定する・図(旬は平面図で
、受光器27a、 27にの視野がともに、トロリー線
4の水平変位範囲Wに一致することを示している。
さて、電気検欄阜が走行中に発生する離縁によるアーク
光は、空気分子のイオン化に伴なう現象であり、したが
って高速度の走行により、jQlllの空気の流れに乗
りでアーク光自身が、パンタグラフに対して走行と反対
方向に流れる現象を呈する。このために、アーク光を捕
捉する受光器27は、パンタグラフ4の枠組の部材に遮
られないように、パンタグラフ4の後方に配置すること
が必要である。一方、電気検測車の進行方向は上り方向
と下り方向では逆方向であるので、受光器27は上り方
向用と下り方向用の2組を配設することが必要である。
第7図(g) 、 (h)における受光@ 270.2
74は受光器274.274とともに、両方向の測定を
可能とするものである。
以上の#it明により明らかなように、この発明による
トロリー1!Jli線欄定器にあっては、自然光および
アーク光のスペクトル分析に基礎をおく光学フィルタお
よびレンズを用いてSl比を向上するほか、従来の電気
フィルタに代って背景光との比較方式をとることにより
飛躍的に57N比を向上することができる。これにより
交流電化区間のみでな(、直流電化区間においても、と
もに信頼性の高いトロリー1離11現象の測定が可能と
なるもので、この方面に貢献するところか大きいものが
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の離!!欄定器に係り、第1
図は電気式による離IiI渕定器の原理図、第2図は光
学式による離1Ili!測定器のブロック系統図、第5
図は交流電化区間におけるアーク光の周期性の説明図、
第4図は太陽光およびトロリー線のアーク光のスペクト
ル分布図stigs図乃至第7図(α)、(A)はトロ
リー線−線掬定器のブロック構成図と検出信号波形図、
第6図はトロリー1離ll1i棚定すにおける受光系の
冥施例における構成図、第7囚(→、(旬はトロリー線
−線側定器にあける、受光餘モ電気検欄車の!根土の配
設図であるG 1・・・発振器      2・・・駆動トランス3・
・・コンデンサ    4・・・パンタグラフ4′・・
・指板       5・・・検出トランス6・・・ト
ロリー線    7・・・分布容量8・・・アーク光 
   9・・・受光器10・・・光学フィルタ  11
・・・受光レンズ12・・・光電変換素子  15・・
・車輛のr&機機構4・・引込ケーブル  15・・・
アンプ16・・・電気フィルタ  17・・・背景光1
8・・・石英レンズ   19・−アパーチャ20・・
・干渉フィルタ  21・・・光電変換器22・・・ア
ンプ     23・・・差分演算器24・・・出力端
子    δ・・・円形視野26・・・トロリー線変化
範囲 27・・・受光器     四・・・オプチカルファイ
バ修4図 んO尤O尤0 *r?図 (久) 〜 第1頁の続き ■出 願 人 株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目5 番1号 ■出 願 人 日立電子エンジニアリング株式%式%

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t トロリー縁とパンタグラフの離線により生ずるアー
    ク光を受光することにより、該離線の回数および継続時
    間を測定するトロリー線離線掬定器において、トロリー
    線の上下方向および水平方向の変位範囲に一致した視野
    を有し、前記アーク光に対する受光レンズおよび光電変
    換器を有する第1の受光系と、該第1の受光系の視野に
    近接した視野を有し、かつ第1の受光系の構成と同様の
    構成による第2−の受光系とよりなる光学部と、前記第
    1の受光系と@2の受光系のそれぞれの検出信号の差分
    を演算出力する演算回路を有することを特徴とするトロ
    リー1離MI測定器。 2、 受光路中に石英ガラスによる受光レンズと特定の
    波長を通過帯域の中心波長とする干渉フィルタを有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のトロリー
    線Il線測定器。 五 光電変換器の視野を限定することのできるアパーチ
    ャを設けたことを特徴とする特許請求の範囲tPJ1項
    または第2項記載のトロリー縁離縁掬定器・ 4 受光レンズを電気検測車の屋根上に設置し、かつ上
    記光電変換器を電気検測車の車輛内に設置し、該受光レ
    ンズと該光電変換器の相互間をオプチカルファイバによ
    り光学接続を行・ なったことを特徴とする特許請求の範1111項記載の
    トロリー線IIIIIiI測定器。 5 視野を含む蝦小の直径の円形視野に対する、受光レ
    ンズによる円形の実像が、オプチカルファイバの光入力
    端面の有効円形に一致するように構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第4項記載のトロリー線離縁測定器
    〇直 光学部を、電気検測車の屋根上で、パンク\ グラフの前方および後方の位置に、かつパンタグラフを
    指向した方向に、各1組を記数したことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のトロリー線離縁欄定器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012125109A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Railway Technical Research Institute パンタグラフの離線検知方法及び装置
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