(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２条のレール間の中心点の垂直上方に想定した偏位基準線に対して、左右方向に交互に偏位して架設され、高さが変化するトロリ線に対応して、電気検測車の車体に搭載され、走行中に該トロリ線の偏位量を測定する偏位測定装置において、前記電気検測車に、その台車に対する車体の傾斜角を測定する傾斜角測定装置を設け、該測定された傾斜角データと、前記電気検測車が有する前記トロリ線の高さ測定装置による高さデータとにより、前記走行中の車体の動揺状態で測定された動的偏位量Ｄ’を補正して、前記偏位基準線に対する偏位量Ｄを求めることを特徴とする、トロリ線の動的偏位量補正方法。
【請求項２】
前記傾斜角測定装置は、前記台車の左右の２箇所に距離ｄをなして設けられ、該２箇所における該台車と車体の上下間隔ａ，ｂを測定する２個の距離センサと、該測定された上下間隔ａ，ｂ、と該距離ｄとを入力して、次式(1) により、
θ＝ａｒｃｔａｎ［（ａ−ｂ）／ｄ］                        ………(1)
前記台車に対する車体の傾斜角θを算出する傾斜角算出回路とにより構成され、
前記車体の床面の左右中心点を前記動揺する車体の回転中心Ｏとし、前記レール面に対する該回転中心Ｏの高さをｈ1 、前記高さ測定装置により測定されたトロリ線の地上高をＨとして、次式(2) により前記動的偏位量Ｄ’に対する補正量Δｘを求め、
Δｘ＝（Ｈ−ｈ1)ｔａｎθ                                  ………(2)
次式(3) ：
Ｄ＝Ｄ’−Δｘ                                            ………(3)
により、前記偏位基準線に対する偏位量Ｄを算出することを特徴とする、請求項１記載のトロリ線の動的偏位量補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トロリ線の動的偏位量の補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３により電車線路の架空トロリ線（以下単にトロリ線という）を説明する。(a) は側面図を示し、トロリ線１は電柱２a 間に展張された吊架線２a に対してハンガーにより水平に支持されている。トロリ線１の地上高Ｈは区間や位置などで所定の最小値Ｈmin と最大値Ｈmax の範囲内で変化し、つねに一定ではない。これに対して、電車４の屋根上にパンタグラフ５が設けられ、そのアーム機構51の伸縮により舟体42がトロリ線１に追従して接触し、これより集電して電車４は走行する。
走行によりトロリ線１と舟体52はともに漸次摩耗するので、舟体52の摩耗を均等にするためトロリ線１は、(b) の平面図に示すように電柱２a ごとに左右方向に交互に偏位するように引き止めされており、最大の偏位量はＤm である。ここで、電車４のこの発明に関係する部分の構造を説明しておく。電車４は、(c) の断面図に示すように車体41と台車42よりなり、台車42は、車軸422 により結合され、２条のレール３a,３b に乗る車輪423a,423b と、車軸422 の両端の軸箱423a,423b に固定されたフレーム424 よりなり、フレーム424 に対して車体41の床面411 が空気バネ43a,43b により弾性的に支持されている。なお、トロリ線１の偏位の基準として、２条のレール３a,３b の中心点Ｃにおける垂直方向に偏位基準線Ｃ’を想定し、トロリ線１は偏位基準線Ｃ’を基準として、左右に最大Ｄm ／２まで偏位して架設される。
【０００３】
さてトロリ線１の偏位量は、引き止め具の不整などより所定値が変動することがあり、これが過大であるとパンタグラフ５の集電に支障して電車４の運転に重大な事故となる危険がある。これに対して電気検測車に偏位測定装置を設け、定期的または必要により走行して偏位量を測定して管理されている。なお、トロリ線１の摩耗量と高さの測定も重要であるので、偏位測定装置は摩耗測定を兼用できるものとされ、また高さ測定装置は別個に設けられている。
【０００４】
図４は、電気検測車４’に搭載された偏位測定装置６の概略構成を示す。偏位測定装置６は車体41内に配置され、光源61よりのレーザビームＬT は、角度掃引されて平面ミラー62a,62b により反射され、ついで放物面ミラー63により平行ビームに変換されて上方に投射される。これに対してトロリ線１は偏位基準線Ｃ’に対して偏位量Ｄだけ偏位しており、その底面（摺動面）の反射光ＬR は、各ミラーをバックし偏位量算出回路64に入射して、偏位量Ｄが算出される。
図５は高さ測定装置を示し、電気検測車４’の屋根上に測定用のパンタグラフ５’を設け、そのアーム機構51の基部に回転型の可変抵抗器53が取付けられる。トロリ線１に接触して昇降する舟体52の昇降距離を、可変抵抗器53の抵抗値の変化により検出し、検出信号を高さ検出回路54により処理して、レール３の踏面よりの高さＨ（地上高とする）が算出される。
【０００５】
さて、電気検測車４’が走行すると車体41が左右に動揺することがあり、これに従って偏位測定装置６も動揺するので、測定された偏位量は、動揺がない場合の値と相違する。これを図６により説明する。
図６において、(a) は両レール３a,３b が水平、従って台車42（図示省略）も水平な場合で、偏位基準線Ｃ’は鉛直である。これに対して車体41の動揺姿態はやや複雑であるが、簡易に考えると、車体41は床面411 の左右中心点Ｏを回転中心として、左右方向に回転するものとして差し支えない。これにより車体41は、ある瞬間には図示のように左に傾斜し、このため偏位基準線Ｃ’に対して偏位測定装置６の測定基準線Ｋは左に傾斜し、これに対する偏位量Ｄ’が測定される。  (b) は、曲線区間などにおける両レール３a,３b の高低差により、台車42が傾斜している場合を示し、この場合は偏位基準線Ｃ’も傾斜する。一方、動揺する車体41は、ある瞬間には図示のように右に傾斜し、従って測定基準線Ｋは偏位基準線Ｃ’の右側に傾斜して、これに対する偏位量Ｄ’が測定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように偏位量Ｄ’は車体41の動揺とともに変動するもので、動的偏位量とよばれており、動的偏位量Ｄ’はパンタグラフ５に対するトロリ線１の接触の可否を判定するに必要であり、電車運転側の立場から必須なものである。これに対してトロリ線１の保守管理側では、偏位基準線Ｃ’に対する偏位量Ｄにより、偏位状態の適否が判定されており、これもまた必須なものである。しかし測定データは動的偏位量Ｄ’であるから、これより偏位量Ｄを求める適当な換算または補正方法が要請されている。
この発明は以上に鑑みてなされたもので、電気検測車の走行中に、車体の動揺状態で測定された動的偏位量Ｄ’を補正して、偏位基準線Ｃ’に対する偏位量Ｄを求める方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明はトロリ線の動的偏位量補正方法であって、電気検測車に、その台車に対する車体の傾斜角を測定する傾斜角測定装置を設け、測定された傾斜角データと、電気検測車が有するトロリ線の高さ測定装置による高さデータとにより、走行中の車体の動揺状態で測定された動的偏位量Ｄ’を補正して、基準線に対する偏位量Ｄを求めるものである。
上記において、傾斜角測定装置は、台車の左右の２箇所に距離ｄをなして設けられ、２箇所における台車と車体の上下間隔ａ，ｂを測定する２個の距離センサと、測定された上下間隔ａ，ｂ、と距離ｄとを入力して、次式(1) により、
θ＝ａｒｃｔａｎ［（ａ−ｂ）／ｄ］                        ………(1)
台車に対する車体の傾斜角θを算出する傾斜角算出回路とにより構成され、
車体の床面の左右中心点を動揺する車体の回転中心Ｏとし、レール面に対する回転中心Ｏの高さをｈ1 、高さ測定装置により測定されたトロリ線の地上高をＨとして、次式(2) により動的偏位量Ｄ’に対する補正量Δｘを求め、
Δｘ＝（Ｈ−ｈ1)ｔａｎθ                                  ………(2)
次式(3) ：
Ｄ＝Ｄ’−Δｘ                                            ………(3)
により、偏位基準線に対する偏位量Ｄを算出する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記の動的偏位量補正方法においては、電気検測車に設けた傾斜角測定装置により、台車に対する車体の傾斜角が測定され、走行中の車体の動揺状態で測定された動的偏位量Ｄ’は、傾斜角測定装置により測定された傾斜角データと、電気検測車が有するトロリ線の高さ測定装置による高さデータとにより補正されて、偏位基準線に対する偏位量Ｄが求められる。
上記において、傾斜角測定装置は２個の距離センサと傾斜角算出回路とにより構成され、２個の距離センサは、台車の左右の２箇所に距離ｄをなして設けられて、それぞれの箇所における台車と車体の上下間隔ａ，ｂを測定し、測定された上下間隔ａ，ｂ、と距離ｄとは傾斜角算出回路に入力して、式(1) により台車に対する車体の傾斜角θが算出される。車体の床面の左右中心点が動揺する車体の回転中心Ｏとされ、レール面に対する回転中心Ｏの高さをｈ1 、高さ測定装置により測定されたトロリ線の地上高をＨとして、式(2) により動的偏位量Ｄ’に対する補正量Δｘが求められ、ついで式(3) により、偏位基準線に対する偏位量Ｄが算出される。偏位量Ｄは動的偏位量Ｄ’ととも適当な出力器に出力されて、電車運転の立場とトロリ線の保全の立場により、それぞれが活用される。
【０００９】
【実施例】
図１、図２は、この発明の一実施例を示し、図１は、この発明の動的偏位量補正方法の原理の説明図、図２は傾斜角測定装置７の構成図である。
図１は、例として前記した図７(b) の状態をとり、２条のレール３a,３b の高低差により台車42（図示省略）と、偏位基準線Ｃ’はともに左に傾斜している。これに対して動揺する車体41は回転中心Ｏを中心として、台車42に対して傾斜角θだけ右に傾斜し、従って測定基準線Ｋは偏位基準線Ｃ’の右側に傾斜しているものとする。傾斜角θは、図２において説明する傾斜角測定装置の２個の距離センサにより、２箇所における車軸422 と床面411 の上下間隔ａ，ｂを測定し、両距離センサの間隔をｄとして、式(1) ：
θ＝ａｒｃｔａｎ［（ａ−ｂ）／ｄ］                        ………(1)
により測定される。
いま、偏位測定装置６の位置に車体41の床面411 に平行な測定線Ｍを仮定し、測定線Ｍと偏位基準線Ｃ’の交点をｐc 、測定基準線Ｋとの交点をｐd とする。また偏位基準線Ｃ’と測定基準線Ｋにそれぞれ平行で、トロリ線１を過ぎる線分Ｃ”とＫ’を引き、これらの測定線Ｍとの交点をそれぞれｐb,ｐa とする。ここで、両レール３a,３b に対する回転中心Ｏの高さをｈ1 、回転中心Ｏに対する点ｐc の高さをｈ2 、点ｐc に対するトロリ線１の高さをｈ3 とする。ｈ1 は電気検測車４’の構造寸法より判明する。ただしｈ2 とｈ3 は未知であるがかまわない。
上記において、ｐa −ｐd の長さは動的偏位量Ｄ’に、ｐb −ｐc の長さは偏位量Ｄにそれぞれ等しい。偏位基準線Ｃ’と測定基準線Ｋ、および線分Ｃ”と線分Ｋ’はそれぞれ傾斜角θをなすので、ｐc −ｐd の長さは（ｈ2 ×ｔａｎθ）、ｐa −ｐb の長さは（ｈ3 ×ｔａｎθ）であり、これらの和が補正量となる。従って、ｐb −ｐc の長さすなわち偏位基準線Ｃ’に対する偏位量Ｄは、［Ｄ’−（ｈ2 ＋ｈ3)ｔａｎθ］で算出される。一方、トロリ線１の地上高Ｈは高さ測定装置により測定されるので、（ｈ2 ＋ｈ3)は（Ｈ−ｈ1)で求められる。
以上により、動的偏位量Ｄ’に対する補正量Δｘは、式(2) ：
Δｘ＝（Ｈ−ｈ1)ｔａｎθ                                  ………(2)
により求められ、これを式(3) ：
Ｄ＝Ｄ’−Δｘ                                            ………(3)
に入れると動的偏位量Ｄ’が補正されて偏位量Ｄがえられる。
【００１０】
図２において、傾斜角測定装置７は、電気検測車４’の台車42のフレーム424 の両端に、間隔ｄをなして設けた２個の距離センサ71a,71b と、車体41の適当な場所に配置した傾斜角算出回路72とにより構成される。距離センサ71a,71b としては、軌道検測車に使用経験がある機械−電気変換トランスジューサ（変換器）が好適である。
前記したように、２個の距離センサ71a,71b により台車42と床面411 の間隔ａ，ｂが検出され、傾斜角算出回路72により傾斜角θが算出される。
【００１１】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明の動的偏位量補正方法においては、電気検測車に設けた傾斜角測定装置により、台車に対する車体の傾斜角を測定し、走行中に偏位測定装置により、車体の動揺状態で測定された動的偏位量Ｄ’は、傾斜角データと、トロリ線の高さ測定装置による高さデータとにより補正されて、偏位基準線に対する偏位量Ｄが求められるもので、トロリ線の保守管理に寄与する効果には大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、この発明の動的偏位量補正方法の原理の説明図である。
【図２】  図２は、この発明における傾斜角測定装置の構成図である。
【図３】  図３は、トロリ線の構成と電車の要部の構造の説明図であって、(a)は、その側面図、(b)は、その平面図である。
【図４】  図４は、偏位測定装置の概略構成図である。
【図５】  図５は、高さ測定装置の構成図である。
【図６】  図６は、動的偏位量の説明図であって、(a)は、その両レールが水平の場合の図、(b)は、両レールに高低差がある場合の図である。
【符号の説明】
１…トロリ線、２a …電柱、２b …吊架線、３，３a,３b …レール、
４…電車、４’…電気検測車、41…車体、411 …床面、42…台車、
421a,421b …車輪、422 …車軸、423a,423b …軸箱、424 …フレーム、
43a,43b …空気バネ、
５，５’…パンタグラフ、51…アーム機構、52…舟体、53…可変抵抗器、
54…高さ算出回路、
６…偏位測定装置、61…光源、62a,62b …平面ミラー、63…放物面ミラー、
64…偏位量算出回路、
７…傾斜角測定装置、71a,71b …距離センサ、72…傾斜角算出回路、
Ｈ…トロリ線の地上高、Ｃ…レール間の中心点、Ｃ’…偏位基準線、
Ｄ…偏位基準線に対する偏位量、Ｄ’…動的偏位量、Ｋ…測定基準線、
θ…台車に対する車体の傾斜角、Ｏ…車体の回転中心、Ｍ…測定線、
Ｋ’…Ｋに平行な線分、Ｃ”…Ｃ’に平行な線分。
【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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