(57)【要約】      （修正有）【課題】架線と電動車が搭載しているパンタグラフとの間のアーク位置を特定する技術を提供する。【解決手段】架線１０２と電動車のパンタグラフ１０３との間が一時的に離れたとき生じるアーク１０１によって生成された磁場を磁場検出器（アンテナ１０６）で検出する。第１プロセッサ１０７が、電動車内に配置され、磁場検出器（アンテナ１０６）が検出した磁場を用いて、パンタグラフ上のアーク１０１の水平位置を判定する。さらに第２プロセッサ１０８が電動車内に配置され、通信インターフェイスを介して第１プロセッサ１０７からデータを受信し、アークの地理的位置が、アーク発生時点における車位置情報を考慮して計算される。【選択図】図２
2020008453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線と電動車のパンタグラフとの間のアークを監視するシステムであって、前記パンタグラフは前記架線から前記電動車のための電流を収集し、前記システムは、
前記アークによって生成される磁場の変化を検出する磁場検出器、
前記パンタグラフ上における前記アークの水平位置を判定し、前記水平位置、前記アークの発生時刻、および前記アークの強度を記述する第１データを出力する、第１プロセッサ、
を備え、
前記磁場検出器は前記パンタグラフの近傍に配置されており、
前記第１プロセッサは前記電動車内に配置されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記システムはさらに、
前記水平位置、前記発生時刻、および前記強度を格納する第１データベース、
前記第１プロセッサから前記第１データを受信し、前記受信した前記第１データを前記第１データベースに保存し、前記第１データを処理して前記パンタグラフの状態を推定する、第２プロセッサ、
を備え、
前記第２プロセッサは前記電動車内に配置されており、
前記第２プロセッサは、前記第１プロセッサから複数の前記第１データを取得して複数の前記アークの発生イベントについての情報を収集し、前記複数の前記アークの発生イベントにしたがって前記パンタグラフの状態を推定する
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第２プロセッサは、前記アークが発生したとき前記電動車が走行しているインフラ内における前記電動車の第１地理的位置を記述した情報を受信し、
前記第２プロセッサは、前記第１地理的位置にしたがって、前記インフラ内における前記アークの第２地理的位置を判定し、前記アークの前記第２地理的位置を記述した第２データを送信する
ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記システムはさらに、
前記アークの前記第２地理的位置を格納する第２データベース、
前記第２プロセッサから前記第２データを受信し、前記受信した前記第２データを前記第２データベースに格納し、前記第２データを処理して前記架線の状態を推定する、第３プロセッサ、
を備え、
前記第３プロセッサは前記電動車外に配置されており、
前記第３プロセッサは、前記インフラを走行している複数の前記電動車から前記第２データを受信し、前記複数の電動車から受信した前記第２データを前記第２データベースに格納し、
前記第３プロセッサは、前記第２データベースが格納している複数の前記第２データにしたがって、前記架線の状態を推定する
ことを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記磁場検出器は、２つのシールドループアンテナによって構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記第１プロセッサは、前記パンタグラフに対する前記シールドループアンテナの傾き、前記アークが発生したとき第１の前記シールドループアンテナが受信した第１アンテナ信号、および前記アークが発生したとき第２の前記シールドループアンテナが受信した第２アンテナ信号を用いて、前記シールドループアンテナから前記アークに対する角度位置を判定することにより、前記水平位置を判定する
ことを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記第１プロセッサは、前記シールドループアンテナが前記パンタグラフ上の既知の位置から磁場を受信したとき前記シールドループアンテナが取得した基準値に対して、前記第１アンテナ信号と前記第２アンテナ信号を正規化し、
前記第１プロセッサは、前記正規化したアンテナ信号を用いて、前記角度位置を判定する
ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記アークの強度は、前記アークから前記パンタグラフに対して与えられるエネルギーを表し、
前記第２プロセッサは、前記アークの強度が表すエネルギーにしたがって、前記パンタグラフに対するダメージを推定する
ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項９】
前記第１プロセッサは、１以上のケーブルにより、電力を受信するとともに他デバイスと通信する
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１プロセッサは、前記第１プロセッサの近傍に配置されたエナジーハーベスティングユニットによって電力を受け取り、他デバイスと無線通信する
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
架線と電動車のパンタグラフとの間のアークを監視する方法であって、前記パンタグラフは前記架線から前記電動車のための電流を収集し、前記方法は、
前記パンタグラフの近傍に配置されている磁場検出器により、前記アークによって生成される磁場の変化を検出するステップ、
前記電動車内に配置されている第１プロセッサにより、前記パンタグラフ上における前記アークの水平位置を判定し、前記水平位置、前記アークの発生時刻、および前記アークの強度を記述する第１データを出力する、ステップ、
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、架線と、その架線から電力供給を受ける電動車のパンタグラフとの間におけるアーク放電の監視システムおよび監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
架線と電動車のパンタグラフとの間のアークは、架線とパンタグラフとの間が一時的に離れたとき生じる。これは例えば垂直方向の振動や、架線上に形成された氷などによるものである。高速鉄道においては、高電圧によりその課題はより深刻となる。アークはその高温によりパンタグラフに対してダメージを与える可能性があり、さらに架線の障害を示唆している場合もある。したがってアーク監視は、パンタグラフと架線の双方のメンテナンスにとって有用である。
【０００３】
架線は通常、パンタグラフが移動している間は架線の水平位置がパンタグラフに対して相対的に変化するように設計されている。そのため、パンタグラフ上でアークが発生する位置は連続的に変化する。パンタグラフに対するダメージは、同じ位置におけるアークの強度、経時変化、および回数に依拠するので、パンタグラフのメンテナンスにおいてはアークが起こる位置を監視することが重要である。
【０００４】
架線メンテナンスにおいては、インフラ内におけるアークの地理的位置が重要であり、これはアーク発生時点における電動車の地理的位置とある程度合致している。複数の電動車からアークについての情報を収集することにより、架線メンテナンスをさらに改善することができる。これは例えば、インフラ内においてアークが発生しそうな地理的位置を特定することにより、実施できる。これをリアルタイムで実施できれば、架線の障害をより早く特定することができる。
【０００５】
パンタグラフ内のアーク位置を特定する既存の特許出願がいくつか存在する。例えば米国特許公開２０１７／００２４８８０Ａ１と２０１６／０３１１３４２Ａ１は、カメラやステレオカメラを利用し、ＥＰ２５５１１４３Ｂ１は赤外線カメラを利用する。しかし悪天候により、カメラ感度に対して悪影響が及ぶことが予測される（特に光学カメラ）。さらにカメラが生成する大量のデータは、電動車外の他デバイスに対して容易に送信することはできない。電動車が搭載している送信能力が限られているからである。したがってこれら先行技術においては、電動車上で処理をしなければならず、これは多大な処理能力を必要とする。あるいはこれら先行技術において電動車上でデータ記憶装置を搭載する必要があり、これは分析処理を遅延させてしまう。
【０００６】
米国特許公開２０１７／０１３１３３７Ａ１は、アーク発生を検出することにフォーカスしており、大量のデータを必要としない。したがってこの技術は、インフラレベルの架線メンテナンスのために用いることができる可能性がある。しかし同文献は、パンタグラフ上のアーク位置特定について何らの情報も提供していない。
【０００７】
米国特許４，１９８，５９９と９，０１３，１７０Ｂ２は、アンテナを用いて地表に対するまたは航空機に対する雷の位置を特定することについて記載している。このアンテナは例えばシールドループアンテナである。このタイプの雷方向を判定する技術は、よく知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許公開２０１７／００２４８８０Ａ１
【特許文献２】米国特許公開２０１６／０３１１３４２Ａ１
【特許文献３】欧州特許ＥＰ２５５１１４３Ｂ１
【特許文献４】米国特許公開２０１７／０１３１３３７Ａ１
【特許文献５】米国特許４，１９８，５９９
【特許文献６】米国特許９，０１３，１７０Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
カメラを用いてアーク位置を特定する従来技術は、アーク位置を正確に識別することができる。これは、カメラが撮影する画像がアークについて大量の情報を含んでいるからである。他方で、電動車外のコンピュータに対して撮影データを送信する必要があるのが通常である。これは通常の電動車上の計算リソースが限られているからである。そうすると電動車は、電動車と車外コンピュータとの間の高速通信チャネルを実装する必要がある。これは電動車のコストを増加させる。
【００１０】
特許文献５と６は、雷がやって来る方向を判定する方法を記載している。しかしこのタイプの従来技術は、電動車上のアーク位置を特定することに対して直接適用することは必ずしもできない。これら従来技術は雷方向をリアルタイムで判定していないのに対して、電動車上のアーク位置特定はそのアーク情報をリアルタイム処理する必要がある場合があるからである。
【００１１】
本開示は、上記のような課題にフォーカスしたものであり、本開示の目的は、架線と電動車が搭載しているパンタグラフとの間のアーク位置を特定する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示に係るシステムは：アークによって生成された磁場を検出する磁場検出器；電動車内に配置され、前記検出器が検出した前記磁場を用いてパンタグラフ上のアークの水平位置を判定する、第１プロセッサ；を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、少量のデータを用いて、簡易なデータ処理のみによって、パンタグラフ上のアーク位置を監視することができる。その結果、他の電動車が取得した情報とともに、ほぼリアルタイムでアーク情報を車外へ送信し処理することができる。これによりインフラメンテナンスを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電動車１０５においてアークが発生する一般的状況の概略図である。
【図２】本開示の実施形態１に係るシステム構成を示す概略図である。
【図３】レール２０２上を走行する電動車１０５の側面の概略図である。
【図４】電動車１０５の上面図である。
【図５】車体屋根５０１の上面に配置されたシールドループアンテナ４０１の概略断面図である。
【図６】第１プロセッサ１０７の機能ブロック図である。
【図７】第２プロセッサ１０８の機能ブロック図である。
【図８】第３プロセッサ１０９の機能ブロック図である。
【図９】第１プロセッサ１０７が実施する手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２プロセッサ１０８が実施する手順を示すフローチャートである。
【図１１】第３プロセッサ１０９が実施する手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態２における第１プロセッサの構成である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
図１は、電動車１０５においてアークが発生する一般的状況の概略図である。電力は、車体２０１の上面に取り付けられたパンタグラフ１０３によって架線１０２から引き出され、レール２０２を介して電動車１０５の外に出る。パンタグラフ１０３は、すり板１０４を備える。すり板１０４は、パンタグラフ１０３と架線１０２を機械的に接触させるためのものである。架線１０２と、パンタグラフ１０３の上面のすり板１０４との間が離れると、アーク放電１０１が形成される。
【００１６】
すり板１０４は、機械的ストレスと電流加熱によってダメージを受ける。よってすり板１０４に対して定期的にメンテナンスが実施される。そのようなダメージは予測できるからである。他方で、アークの強度、時間長、および回数に応じて、すり板１０４は部分的にダメージを受ける場合があり、その場合は定期メンテナンスの回数よりも多くすり板１０４を交換する必要が生じる。すり板１０４上の架線１０２の位置は、電動車１０５が走行している間は連続的に変化し続け、かつアーク発生は予測することができないので、すり板１０４の状態を推定するためには、アーク現象を監視する必要がある。より具体的には、アークのすり板１０４上における位置、強度、時間長を監視する必要がある。より一般的には、アークの経時変化を監視する必要がある。
【００１７】
さらに、インフラ内の同じ地理的位置において多くのアークが発生する場合、それは架線１０２の障害を示唆している可能性がある。架線のそのような障害に対して対処するためには、インフラ内を走行する全ての電動車１０５について、インフラに対するアークの地理的位置も監視する必要がある。
【００１８】
移動している電動車１０５からの情報送信は無線によるので、その送信能力は限られており、監視のために送信するデータ品質を低レベルに維持しなければならない。また電動車１０５上に搭載することができる計算リソースは、主に車両のコストによって制限されている。本開示は、そのような制限された計算能力およびネットワーク能力においても、アーク位置を正確に識別することを図る。
【００１９】
図２は、本開示の実施形態１に係るシステム構成を示す概略図である。本システムは、アンテナ１０６、第１プロセッサ１０７、第２プロセッサ１０８、および第３プロセッサ１０９を備える。第１プロセッサ１０７と第２プロセッサ１０８は、電動車１０５内に搭載することができる。すなわちこれらプロセッサは車上のものである。第３プロセッサ１０９は、電動車１０５外に配置することができる。第２プロセッサ１０８は第３プロセッサ１０９と通信して、後述するデータを送信する。これらプロセッサの詳細は、以下の図面を用いて説明する。
【００２０】
図３は、レール２０２上を走行する電動車１０５の側面の概略図である。電動車１０５は、車体２０１の上面に配置されたパンタグラフ１０３により、電力を架線１０２から引き出す。架線１０２とパンタグラフ１０３が一時的に離れる結果としてアーク１０１が発生する。
【００２１】
アーク発生とパンタグラフ１０３上におけるアーク位置を検出するため、アンテナ１０６が車体２０１の上面に取り付けられている。ここでいうアンテナの意味は広義に解釈すべきであり、アークが到着する角度方向を判定するのに適した単一アンテナの組み合わせもここでいうアンテナに含まれる。
【００２２】
図４は、電動車１０５の上面図である。アンテナ１０６は、２つのシールドループアンテナ４０１によって構成されることが望ましい。このタイプのアンテナ構成は、製造が簡易であり、電場に対して反応しにくいことが利点である。２つのアンテナ間で形成する角度は、図示するように９０度である必要はなく、パンタグラフ１０３からアンテナまでの距離に依拠した具体的な設計ごとに最適化して角度解像度を増やしてもよい。２つのループアンテナ４０１により、パンタグラフ１０３の中心に対するアークの角度位置４０２を識別することができる。アンテナ４０１からアーク位置までの角度位置αを算出する詳細手順については後述する。
【００２３】
図５は、車体屋根５０１の上面に配置されたシールドループアンテナ４０１の概略断面図である。第１プロセッサ１０７は、アンテナ４０１に対してごく近い距離内において、車体屋根５０１を貫通する電力供給ケーブル５０２とデータケーブル５０３によって、ループアンテナ４０１と接続されていることが望ましい。電力供給ケーブル５０２とデータケーブル５０３は、必ずしも分離されている必要はなく、単一のケーブルに統合して電力とデータをともに搬送してもよい。別構成において、第１プロセッサ１０７は、アンテナ４０１に対する接続を延伸するとともに、車体屋根５０１上に電力源を必要とするアクティブ部品を配置する必要がないようにすることにより、屋根下に配置することもできる。
【００２４】
図６は、第１プロセッサ１０７の機能ブロック図である。シールドループアンテナ４０１からの信号は、ＡＤ変換器６０１によってデジタル化される。デジタル信号はメインプロセッサ６０２によって処理される。メインプロセッサ６０２はメモリ６０４を補助的に用いる。メインプロセッサ６０２の処理により、パンタグラフ１０３上のアークの水平位置が判定される。単一のアーク発生イベントについて処理されたデータは、アークが発生するとすぐに、通信インターフェース６０３によって送信される。これにより、連続的イベントをバッファする必要がある場合を除き、長期間にわたるイベントを格納する必要がなくなる。
【００２５】
具体的には、第１プロセッサ１０７が計算し送信するデータは以下を含む：パンタグラフ上のアークの水平位置についての情報６０５；アークのエネルギーを記述する強度データ６０６；アークが発生した時刻を記述する発生時刻６０７。強度データ６０６は、アーク発生中に伝搬されるエネルギーに関するデータとして広義に解釈すべきであり、電圧、電流、電荷、電力、またはエネルギーなどの物理量を含むとともに、時間長や経時変化を含むことができる。例えばアンテナ４０１上で取得されるアンテナ信号の時間ドメインまたは周波数ドメインにおける波形である。発生時刻６０７は、アークが発生した時刻を一意に識別することができるのであれば、任意のフォーマットで記述することができる。例えば発生時刻６０７は、アーク発生の年、月、日、時、分、秒などを記述することができる。
【００２６】
図７は、第２プロセッサ１０８の機能ブロック図である。通信インターフェース７０１は、第１プロセッサ１０７からデータを受信する。メインプロセッサ７０２は、メモリ７０４内の命令を用いて受信データを処理し、パンタグラフ１０３の状態を推定するとともに、インフラ内におけるアークの地理的位置を推定する。メインプロセッサ７０２は、計算したデータをデータベース７０５に保存する。アークの地理的位置は、アーク発生時点における車位置情報７０７を考慮することにより計算される。車位置情報７０７は、アークが発生したときにおけるインフラ内の電動車１０５の地理的位置を記述しており、例えばインフラ側から取得することができる。
【００２７】
メモリ７０４とデータベース７０５は、必ずしも物理的に分離している必要はなく、同一の物体であってもよい。メインプロセッサ７０２による処理としては、連続する単一イベントを統合すること、重要でないイベントを除去すること、強度データ６０６を修正すること、強度データ６０６と時刻データ６０７に対して補正係数を適用すること、などが含まれるが、これに限られない。単一のアークイベントについて処理したデータは、メインプロセッサ７０２が処理した後すぐに、通信インターフェース７０３によって送信される。
【００２８】
具体的には、メインプロセッサ７０２が送信するデータは以下を含む：パンタグラフ１０３上のアーク位置についての情報７０８；強度データ７０９；発生時刻７１０；インフラ内におけるアークの地理的位置に関する情報７１１。必ずしも必須ではないが、第２プロセッサ１０８内のデータにアクセスするための入出力インターフェース７０６を備えることもできる。
【００２９】
図８は、第３プロセッサ１０９の機能ブロック図である。通信インターフェース８０２は、インフラ上を走行する複数の電動車１０５の第２プロセッサ１０８から、車データ８０１を受信する。メインプロセッサ８０３は、メモリ８０５を補助的に使用して、受信データをデータベース８０６に保存する。この場合もメモリ８０５とデータベース８０６は物理的に分離している必要はなく、同一の物体であってもよい。またメインプロセッサ８０３は、受信データを処理して架線１０２の状態を推定し、計算結果をデータベース８０６に保存する。データベース８０６が格納しているデータは、入出力インターフェース８０４を介してアクセスすることができる。
【００３０】
図９は、第１プロセッサ１０７が実施する手順を示すフローチャートである。以下図９の各ステップについて説明する。
【００３１】
ステップＳ１において第１プロセッサ１０７は、経時変化するアンテナ信号のノルムを計算する。例えばノルムは、アンテナ４０１が受信した信号強度の２乗和の平方根として算出することができる。すなわち、アンテナ４０１の一方が受信した信号をｘ１、アンテナ４０１の他方が受信した信号をｘ２とすると、（｜ｘ１｜２＋｜ｘ２｜２）１／２である。
【００３２】
ステップＳ２において第１プロセッサ１０７は、ノルム（ステップＳ１で算出したもの）レベルと閾値を比較する。ノルムレベルが閾値を超えている場合、第１プロセッサ１０７は、ノルムが閾値を超えている期間にわたって受信波形を保存する。この期間は単一のアークイベントの時間長を表している。発振現象が現れている場合、以後の事後処理において、複数のイベントを単一のアークイベントに統合してもよい。
【００３３】
ステップＳ３において第１プロセッサ１０７は、単一のアークイベントそれぞれについて、パンタグラフ１０３上のアークの角度位置を計算する。角度位置は経時変化するので時刻に依拠する。例えば２つの直交するシールドループアンテナの場合、経時変化するラジアン単位の角度位置α（ｔ）は、以下の式（１）によって計算することができる：
【数１】
2020008453.tif 000003
ｘ１（ｔ）とｘ２（ｔ）は、磁場を表すアンテナ信号である；θは、パンタグラフ１０３に対するアンテナ４０１の向きに依拠する固定角度である（図４参照）。例えばアンテナ４０１が図４のように向いている場合、θ＝π／４である。使用するアンテナによっては、角度位置α（ｔ）を計算するために、より複雑な手順を用いることもできる。
【００３４】
アーク発生源を探索する角度間隔が狭い点において、アンテナを用いたパンタグラフのアーク位置特定は、特許文献５と６のようなノイズ発生源の位置を特定する技術とは異なる。これは、アンテナからの距離に対してすり板１０４のサイズが比較的小さいことによる。例えば８０ｃｍすり板１０４がアンテナから３ｍの距離にあるとき、アーク位置は約１５度の角度間隔内においてのみ特定されることになる。この事実を用いて、アンテナ信号を基準値に対して正規化することにより、空間解像度を増やすことができる。基準値は例えば、アーク発生源が既知である場合におけるアンテナ信号である。例えばアーク発生源がパンタグラフ１０３の中心である場合のアンテナ信号である。
【００３５】
ステップＳ４において第１プロセッサ１０７は、各イベントについて１つのアーク位置を判定する。これは、アンテナ信号と角度位置の統計的評価、およびパンタグラフ１０３のサイズとアンテナからパンタグラフ１０３までの距離に基づき、実施される。
【００３６】
ステップＳ５において第１プロセッサ１０７は、単一のアークイベントにつき強度データ６０６を算出する。強度データ６０６の例は上述の通りである。すなわち強度データ６０６は、アンテナ信号の振幅、アークイベントの時間長、またはアンテナ信号の経時変化を考慮して記述することができる。
【００３７】
ステップＳ６において第１プロセッサ１０７は、第２プロセッサ１０８に対して、各イベントについて推定したアーク位置６０５、強度データ６０６、発生時刻６０７を送信する。第２プロセッサ１０８は必ずしもアンテナ近傍に配置する必要はなく、よってアンテナから第２プロセッサ１０８までの距離はアンテナから第１プロセッサ１０７までの距離よりも長い場合がある。
【００３８】
図１０は、第２プロセッサ１０８が実施する手順を示すフローチャートである。以下図１０の各ステップについて説明する。
【００３９】
ステップＳ７において第２プロセッサ１０８は、必要に応じて、連続するアークイベントを単一のアークイベントへ統合してもよい。例えば連続するアークイベントがごく短い時間内に発生した場合である。第２プロセッサ１０８はまた、強度データ６０６と時刻データ６０７に対して補正係数その他処理技術を適用し、これによりアークイベントの定義と精度を向上させてもよい。
【００４０】
ステップＳ８において第２プロセッサ１０８は、アーク時刻と車位置情報７０７に基づき、インフラ内の単一のアークイベントの地理的位置を推定する。
【００４１】
ステップＳ９において第２プロセッサ１０８は、アークイベントデータをデータベース７０５に保存する。アークイベントデータは、各アークの時刻、強度データ、パンタグラフ上の位置、およびインフラ内における地理的位置を含む。
【００４２】
ステップＳ１０において第２プロセッサ１０８は、電動車１０５の車外に配置されている第３プロセッサ１０９に対して、各アークイベントに関するデータを送信する。
【００４３】
ステップＳ１１において第２プロセッサ１０８は、複数のアークイベントについてのデータを用いて、パンタグラフ１０３の状態を推定する。換言すると第２プロセッサ１０８は、複数のアークによってパンタグラフ１０３上に生じたダメージを推定する。このダメージは一般に、例えばパンタグラフ１０３に対してアークによって与えられたエネルギーから推定することができる。
【００４４】
図１１は、第３プロセッサ１０９が実施する手順を示すフローチャートである。以下図１１の各ステップについて説明する。
【００４５】
ステップＳ１２において第３プロセッサ１０９は、複数の電動車１０５からのアークイベントデータを、データベース８０６に保存する。ステップＳ１３において第３プロセッサ１０９は、複数の電動車１０５からのデータと複数のアークイベントからのデータに基づき、架線１０２の状態を推定する。例えば複数の電動車１０５について同じ地理的位置上で複数のアークイベントが発生した場合、架線１０２はその地理的位置において破損している可能性がある。
【００４６】
＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係るシステムは、アンテナ４０１によって検出した磁場を用いて、パンタグラフ１０３上のアークの角度位置を推定する。この推定は第１プロセッサ１０７によってほぼリアルタイムで実施され、第１プロセッサ１０７は電動車１０５上かつアンテナ４０１の近傍に配置されている。したがって電動車１０５は、アーク位置を推定するために高性能なプロセッサや高速ネットワークチャネルを実装する必要はない。第１プロセッサ１０７は高解像度カメラのような大容量データを用いることはなく、よってそのような大容量データを処理・送信する必要がないからである。
【００４７】
本実施形態１に係るシステムは、同一の電動車１０５上における複数のアークイベントに基づき、パンタグラフ１０３の状態を推定する。この推定は、電動車１０５上の第２プロセッサ１０８によって実施することができる。各アークイベントを記述しているデータはカメラ画像ほど大サイズではなく、よって電動車１０５は第２プロセッサ１０８のために高性能なプロセッサを実装する必要がないからである。
【００４８】
本実施形態１に係るシステムは、複数の電動車１０５から収集したアークイベントデータに基づき、架線１０２の状態を推定する。架線１０２に対するストレスは予測できるのが通常であるので、インフラのメンテナンスは通常、定期的に実施される。本実施形態１によれば、メンテナンス効率が改善される。定期メンテナンスに加えて、不規則なアークイベントに起因する架線１０２に対するダメージを推定できるからである。
【００４９】
＜実施の形態２＞
本開示の実施形態２においては、システムの具体的構成例について説明する。その具体的詳細部分以外の構成は実施形態１と同じであり、よって再説明はしない。
【００５０】
図１２は、実施形態２における第１プロセッサの構成である。図１２の構成において、第１プロセッサ１０７はエナジーハーベスティングユニット１２０１から電力を受け取り、無線接続により第２プロセッサ１０８と通信する。このように、車体屋根５０１を通過するケーブル接続５０２や５０３は必要ない。エナジーハーベスティングユニット１２０１としては、環境から電気エネルギーを取得する任意タイプのユニットを用いることができる。エナジーハーベスティングユニット１２０１は第１プロセッサ１０７の近傍に配置してもよいし、あるいは第１プロセッサ１０７から離れて配置して例えば電力ケーブルにより第１プロセッサ１０７と接続してもよい。
【００５１】
実施形態１において、第２プロセッサ１０８はアークイベントデータを第３プロセッサ１０９に対して送信することを想定している。第３プロセッサ１０９がシステム内に存在せず、あるいは第２プロセッサ１０８がアークイベントデータを送信するのが困難である場合は、アークイベントデータをデータベース７０５内に一時的に格納してもよい。データベース７０５内のアークイベントデータは、電動車１０５が停止した後に、中央コンピュータなどによって取得される。この場合、第３プロセッサ１０９に関連するステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１３は省略することができる。
【００５２】
＜本発明の変形例について＞
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００５３】
以上の実施形態において、アーク位置は電動車１０５上で識別される。自動車に対して電力を供給する架線と、その架線から電力を受け取るすり板とが関連する限りにおいて、本開示は任意タイプの電動車に対して適用することができる。
【００５４】
以上の実施形態において、アンテナ４０１はアーク１０１が生成した磁場を検出する。本開示はそのような構成に限られるものではなく、角度位置α（ｔ）を計算することができるのであれば任意タイプの磁場検出器を採用することができる。
【００５５】
上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１：アーク
１０２：架線
１０３：パンタグラフ
１０４：すり板
１０５：電動車
１０６：アンテナ
１０７：第１プロセッサ
１０８：第２プロセッサ
１０９：第３プロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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