(57)【要約】      （修正有）【課題】パンタグラフの状態を高精度に検知することができるパンタグラフ状態検知システムを得ること。【解決手段】本発明にかかるパンタグラフ状態検知システムは、列車の複数のパンタグラフそれぞれの可動部に設置されたセンサ端末１（１1〜１3）と、運転台に設置された運転台端末３（３1，３2）と、センサ端末１と運転台端末３との間で無線信号を中継する中継端末２（２1〜２4）と、を備え、センサ端末１は、加速度センサを用いて、自身が取り付けられているパンタグラフが上昇した状態か否かを検知し、運転台端末３は、各センサ端末１によるパンタグラフの状態検知結果を収集し、運転士への通知用機器へ出力する。【選択図】図１
2014147271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の複数のパンタグラフそれぞれの可動部に設置されたセンサ端末と、
運転台に設置された運転台端末と、
前記センサ端末と前記運転台端末との間で無線信号を中継する中継端末と、
を備え、
前記センサ端末は、加速度センサを用いて、自身が取り付けられているパンタグラフが上昇した状態か否かを検知し、
前記運転台端末は、各センサ端末によるパンタグラフの状態検知結果を収集し、運転士への通知用機器へ出力することを特徴とするパンタグラフ状態検知システム。
【請求項２】
前記センサ端末は、パンタグラフの状態検知動作を実行するごとに、検知結果を前記運転台端末へ送信し、
前記運転台端末は、前記センサ端末からパンタグラフの状態検知結果を受信するごとに、前記通知用機器へ出力することを特徴とする請求項１に記載のパンタグラフ状態検知システム。
【請求項３】
前記運転台端末は、パンタグラフの状態を変化させる操作が行われたことを検出すると、各センサ端末に対して、パンタグラフの状態を問い合わせ、
前記センサ端末は、前記運転台端末からパンタグラフの状態問い合わせを受けると、パンタグラフの状態を確認するとともに、確認結果を返送することを特徴とする請求項１または２に記載のパンタグラフ状態検知システム。
【請求項４】
列車の複数のパンタグラフそれぞれの可動部に設置されたセンサ端末と、
運転台に設置された運転台端末と、
地上に設置された地上端末と、
を備え、
前記センサ端末は、加速度センサを用いて、自身が取り付けられているパンタグラフが上昇した状態か否かを検知し、
前記地上端末は、付近を走行している列車の各パンタグラフに設置されている各センサ端末からパンタグラフの状態検知結果を収集し、当該列車の運転台に設置された運転台端末へ送信し、
前記運転台端末は、前記地上端末を介して取得した、各センサ端末によるパンタグラフの状態検知結果を運転士への通知用機器へ出力することを特徴とするパンタグラフ状態検知システム。
【請求項５】
前記センサ端末は、互いに異なる角度でパンタグラフの同一可動部に設置された２つの加速度センサにおける測定値に基づいて、当該パンタグラフの状態検知を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパンタグラフ状態検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両において、パンタグラフが正常な状態か否かを検知するパンタグラフ状態検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パンタグラフが正常な状態か否かを検知する従来の装置として、特許文献１に記載のパンタグラフ誤動作防止装置が存在する。このパンタグラフ誤動作防止装置は、沿線の電柱に取り付けられた応答器から取得した位置情報に基づいて進行先の区間種別を判別し、判別結果に応じた制御を行う。例えば、パンタグラフを上昇させた状態のまま無架線区間に進入すると判断した場合には、パンタグラフを下降させる。また、パンタグラフ上昇検知装置を地上または車上に備え、パンタグラフの状態が正常かどうか（例えば、無架線区間でパンタグラフが上昇した状態となっていないかどうか）を監視する。特許文献１では地上に設置されたパンタグラフ上昇検知装置の詳細について開示されていないが、監視カメラやレーダでパンタグラフの状態を検知する手法が考えられる。車上に設置されたパンタグラフ上昇検知装置は、タグと質問器の通信が成立するか否かでパンタグラフの状態（上昇させた状態と下降させた状態のどちらか）を判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９５６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたパンタグラフ上昇検知装置を地上に設置する場合、パンタグラフ誤動作検知場所が固定されるという問題点があった。また、複数の車両で構成する都市近郊電車では、運転終了後の所定の留置場所（車両基地、駅）に検知装置を設置することになるが、設置場所が多くなるとコストや保守の面で不利になるという問題があった。一方、パンタグラフ上昇検知装置を車上に設置する場合、誤動作検知場所が固定されることはない。しかしながら、タグと質問器の無線通信が成立するか否かで状態判別を行うため、誤判定の可能性が高い。また、特許文献１には検知結果を運転台に送信する方法が明確にされておらず、複数の車両で構成する都市近郊電車では複数のパンタグラフの上昇検知と運転台への伝送が実現できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パンタグラフの状態を高精度に検知することができるとともに、複数の車両で構成する都市近郊電車においても複数のパンタグラフの上昇および下降忘れを防止することができるパンタグラフ状態検知システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるパンタグラフ状態検知システムは、列車の複数のパンタグラフそれぞれの可動部に設置されたセンサ端末と、運転台に設置された運転台端末と、前記センサ端末と前記運転台端末との間で無線信号を中継する中継端末と、を備え、前記センサ端末は、加速度センサを用いて、自身が取り付けられているパンタグラフが上昇した状態か否かを検知し、前記運転台端末は、各センサ端末によるパンタグラフの状態検知結果を収集し、運転士への通知用機器へ出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、パンタグラフの状態を高精度に検知することができるとともに、複数の車両で構成する都市近郊電車の複数のパンタグラフの状態を運転室内に居ながら知ることができ、パンタグラフの操作忘れを防止できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明にかかるパンタグラフ状態検知システムの実施の形態１の構成例を示す図である。
【図２】図２は、鉄道システムの一例を示す図である。
【図３】図３は、センサ端末の構成例を示す図である。
【図４】図４は、中継端末の構成例を示す図である。
【図５】図５は、運転台端末の構成例を示す図である。
【図６】図６は、運転台端末がパンタグラフの状態検知結果を収集する動作の一例を示すシーケンス図である。
【図７−１】図７−１は、パンタグラフの状態判定動作の一例を示す図である。
【図７−２】図７−２は、パンタグラフの状態判定動作の一例を示す図である。
【図８】図８は、運転台端末がパンタグラフの状態検知結果を収集する動作の一例を示すシーケンス図である。
【図９】図９は、運転台端末がパンタグラフの状態検知結果を収集する動作の一例を示すシーケンス図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２のセンサ端末を説明する図である。
【図１１−１】図１１−１は、実施の形態２のパンタグラフの状態判定動作の一例を示す図である。
【図１１−２】図１１−２は、実施の形態２のパンタグラフの状態判定動作の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３のパンタグラフ状態検知システムの構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３のパンタグラフ状態検知システムを適用した鉄道システムの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、運転台端末がパンタグラフの状態検知結果を収集する動作の一例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかるパンタグラフ状態検知システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるパンタグラフ状態検知システムの実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムは、列車上に構築されたシステムであり、センサ端末１1〜１3、中継端末２1〜２4および運転台端末３1〜３2を含んで構成されている。なお、以下の説明では、センサ端末１1〜１3で共通の事項（構成、動作など）を説明する場合はセンサ端末１と記載し、中継端末２1〜２4で共通の事項を説明する場合は中継端末２と記載し、運転台端末３1〜３2で共通の事項を説明する場合は運転台端末３と記載する。
【００１１】
図１に示したように、センサ端末１は各パンタグラフに設置されており、所定のタイミングでパンタグラフの状態（パンタグラフが上昇した状態かそれとも下降した状態か）を検知する。中継端末２は車両の所定位置（例えば屋根上）に設置されており、センサ端末１と運転台端末３の無線通信を中継する。運転台端末３は編成内の運転室に設けられており、各センサ端末１におけるパンタグラフの状態検知結果を収集して運転士に通知する。これらのセンサ端末１、中継端末２および運転台端末３はセンサネットワークを形成している。
【００１２】
なお、図１では、奇数号車（パンタグラフが存在しない車両）に中継端末２を１台ずつ設置するようにしているが、必ずしもこのような構成にする必要はない。例えば、１車両に２台以上の中継端末２を設置しても構わないしパンタグラフが存在している車両に中継端末２を設置しても構わない。隣り合ったセンサ端末１同士が直接通信できるのであれば、センサ端末１の間の中継端末２は削除してもよい。センサ端末１と運転台端末３が直接通信できるのであれば、センサ端末１と運転台端末３の間の中継端末２は削除してもよい。
【００１３】
パンタグラフ状態検知システムは、例えば、図２に示したような、鉄道システム内の車両所（検車区所）や終端駅、留置駅など、パンタグラフの上げ下げを行う場所において、各パンタグラフの状態を検知し、検知結果を運転士などに通知する。通知を受けた運転士等は、各パンタグラフの状態が正しいかどうか、すなわち、パンタグラフを下降状態とさせておくべき場所で上昇状態となっていないかどうか、パンタグラフを上昇状態とさせておくべき場所で下降状態となっていないかどうかを運転室内に居ながら知ることができる。また、パンタグラフの上げ下げを行う場所以外においてもパンタグラフの状態を検知することができ、運転士等は、故障等によりパンタグラフの状態がおかしくなったことを運転室内に居ながら早急に知ることができる。例えば、一部のパンタグラフが下降した状態で架線区間を走行した場合、上昇させた状態のパンタグラフに大電流が流れて焼き付きが発生してしまうおそれがあるが、パンタグラフ状態検知システムは、このような状態を検知して運転士に通知することができ、事故防止に寄与できる。
【００１４】
図３は、センサ端末１の構成例を示す図である。図示したように、センサ端末１は、アンテナ１１、無線通信部１２、信号処理部１３およびセンサ部１４を備える。アンテナ１１は、無線通信部１２から出力された無線信号を他の端末（センサ端末１、中継端末２または運転台端末３）へ送信するとともに他の端末から送信された無線信号を受信する。無線通信部１２は、信号処理部１３から出力されたベースバンド信号を無線信号に変換するとともにアンテナ１１が受信した無線信号をベースバンド信号に変換する。信号処理部１３は、センサ部１４から入力された情報に基づいて、運転台端末３に向けて送信する信号（パンタグラフの状態を示す信号）を生成する。また、信号処理部１３は、自身宛ではない信号を受信した場合、受信信号を転送するための処理を行う。センサ部１４は、２軸加速度センサを含んでおり、２方向の加速度検出結果に基づいて、自端末（センサ端末１）が設置されているパンタグラフの状態（上昇した状態かそれとも下降した状態か）を検知する。
【００１５】
図４は、中継端末２の構成例を示す図である。図示したように、中継端末２は、アンテナ２１、無線通信部２２および信号処理部２３を備える。アンテナ２１および無線通信部２２は、上述したセンサ端末１のアンテナ１１および無線通信部１２と同様の動作を行う。信号処理部２３は、自身宛ではない信号を受信した場合、受信信号を転送するための処理を行う。この中継端末２は、センサ端末１からセンサ部１４を削除したものである。
【００１６】
図５は、運転台端末３の構成例を示す図である。図示したように、運転台端末３は、アンテナ３１、無線通信部３２、信号処理部３３および情報出力部３４を備える。アンテナ３１および無線通信部３２は、上述したセンサ端末１のアンテナ１１および無線通信部１２と同様の動作を行う。信号処理部３３は、センサ端末１におけるパンタグラフの状態検知結果を含んだ信号を受信すると、パンタグラフの状態検知結果を情報出力部３４へ出力する。情報出力部３４は、センサ端末１におけるパンタグラフの状態検知結果を信号処理部３３から受け取ると、これを運転室内の所定の機器へ出力する。状態検知結果の出力先とする所定の機器は、例えばＬＣＤ等の表示装置であり、表示装置は各パンタグラフの状態を個別に表示して運転士等に通知する。表示装置に代えて、２色ＬＥＤや３色ＬＥＤなどを利用して各パンタグラフの個々の状態を運転士等に通知するようにしてもよい。パンタグラフの状態が正常ではない場合、例えば、パンタグラフを上昇させておくべき区間で下降状態となっている場合、表示装置やＬＥＤでの通知に加えて、異常検知をアラームや音声で通知するようにしても構わない。この運転台端末３は、センサ端末１のセンサ部１４を情報出力部３４に置き換えたものである。
【００１７】
つづいて、本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムの全体動作について、図１および図６を用いて説明する。図６は、運転台端末３がパンタグラフの状態検知結果をセンサ端末１から収集する動作の一例を示すシーケンス図であり、図１に示した構成のパンタグラフ状態検知システムにおける動作例を示している。なお、図６では、パンタグラフを集電装置と表現している。
【００１８】
パンタグラフ状態検知システムにおいて、センサ端末１は、集電装置（パンタグラフ）の状態判定を定期的に行う（ステップＳ１，Ｓ２，…）。なお、パンタグラフの状態を判定する動作の詳細については別途説明する。状態判定結果は、次に状態判定動作を実行するまで保持しておく。
【００１９】
運転台端末３は、所定のタイミングで（例えば、一定周期ごとに）集電装置状態情報要求をブロードキャストする（ステップＳ１１）。中継端末２は、集電装置状態情報要求を受信した場合、これを転送する。ただし、過去に転送済みのものと同じ集電装置状態情報要求を再度受信した場合には転送しない。例えば、第１の中継端末が転送した集電装置状態情報要求は、これを受信した隣接端末（第２の中継端末またはセンサ端末）によってさらに転送されるが、隣接端末が転送したものは第１の中継端末にも到達する。この場合、第１の中継端末は既に転送済みのものを再度受信したことになるので、転送は行わない。
【００２０】
センサ端末１は、集電装置状態情報要求を受信した場合、これを転送する。また、その時点で保持している状態判定結果（最新のパンタグラフ状態判定結果）を自身の識別情報とともに、集電装置状態情報応答にて運転台端末１宛に送信する（ステップＳ１２）。なお、センサ端末１は、他のセンサ端末１が送信した集電装置状態情報応答を受信した場合、運転台端末１に向けて転送する。ただし、過去に転送済みのものと同じ集電装置状態情報要求や集電装置状態情報応答を再度受信した場合には転送しない。
【００２１】
中継端末２は、集電装置状態情報応答を受信した場合、運転台端末１に向けて転送する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。ただし、過去に転送済みのものと同じ集電装置状態情報応答を再度受信した場合には転送しない。
【００２２】
運転台端末３は、ステップＳ１１で送信した集電装置状態情報要求に対する応答として、ステップＳ１２〜Ｓ１４でシステム内の各センサ端末１から送信された集電装置状態情報応答を受信すると、各パンタグラフの状態検知結果を運転室内の所定の機器へ出力することにより運転士等に通知する（ステップＳ１５）。上述したように、集電装置状態情報応答には、パンタグラフ状態判定結果および送信元のセンサ端末１の識別情報が含まれている。運転台端末３はシステム内の各センサ端末１がどのパンタグラフに設置されているか予め把握しており（例えばセンサ端末１とパンタグラフの対応テーブルを保持しており）、集電装置状態情報応答を受信すると対応するパンタグラフの状態を把握できる。なお、図６の例では運転台端末３が全てのセンサ端末１における検知結果を取得してからパンタグラフの状態を通知する（ステップＳ１５を実行する）ようにしているが、集電装置状態情報応答を受信するごとに通知を行う（通知内容を更新する）ようにしてもよい。例えば、ステップＳ１２で送信された集電装置状態情報応答を受信した時点で直ちに通知を行う（ステップＳ１５を実行する）。その後、ステップＳ１３で送信された集電装置状態情報応答、ステップＳ１４で送信された集電装置状態情報応答を受信するごとに、ステップＳ１５と同様の処理を実行して通知を行う。
【００２３】
つづいて、センサ端末１がパンタグラフの状態を判定する動作について説明する。図７−１および図７−２は、パンタグラフの状態判定動作の一例を示す図である。
【００２４】
図示したように、２軸加速度センサ（センサ端末１）は、パンタグラフの下アームなど、パンタグラフを上昇または下降させることによりセンサの角度が変動する位置に取り付けられている。そのため、パンタグラフが上昇した状態における２軸加速度センサの計測結果（Ｘ方向加速度およびＺ方向加速度）とパンタグラフが下降した状態における２軸加速度センサの計測結果は異なる値となる。よって、センサ端末１は、内蔵している２軸加速度センサによるＸ方向加速度およびＺ方向加速度の測定結果のうち、少なくとも一方の測定結果を用いてパンタグラフの状態を検知する。例えば、Ｘ方向加速度があるしきい値よりも大きい場合はパンタグラフが上昇した状態（図７−２）、小さい場合はパンタグラフが下降した状態と判断する（図７−１）。なお、パンタグラフの操作（上昇または下降）に伴い回転する主軸にセンサ端末１を取り付けてもよい。
【００２５】
また、しきい値として、パンタグラフが上昇した状態か否かを判定するための第１のしきい値と、下降した状態か否かを判定するための第２のしきい値とを使用するようにしてもよい。例えば、２軸加速度センサによる計測結果が、パンタグラフが上昇した状態においてより大きくなる構成では、計測結果が第１のしきい値よりも大きい場合にパンタグラフが上昇した状態と判定し、計測結果が第２のしきい値よりも小さい場合にパンタグラフが下降した状態と判定する。ただし、第１のしきい値＞第２のしきい値とする。計測結果が第２のしきい値以上かつ第１のしきい値以下の場合は状態不明とする。状態不明の場合、一定時間が経過してから再度判定するなどしてもよい。
【００２６】
このように、本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムにおいて、各パンタグラフの可動部（下アームや上アーム、主軸など、パンタグラフを上昇・下降させた場合に物理的な状態が変化する箇所）に設置されたセンサ端末１は、２軸加速度センサによる測定結果に基づいて、パンタグラフが上昇した状態か下降した状態かを定期的に判別し、パンタグラフの状態を示す情報を運転台端末３から要求された場合、最新の判別結果を要求元の運転台端末３宛にマルチホップ伝送することとした。また、運転台端末３は、各センサ端末による検知結果（パンタグラフの状態）を運転室内の運転士等に通知することとした。これにより、パンタグラフの状態を高精度に検知できるとともに、複数の車両で構成する都市近郊電車の複数のパンタグラフの状態を運転室内に居ながら知ることができ、パンタグラフの操作忘れを防止できる。また、情報を無線伝送する構成としたので、パンタグラフ状態検知システムが適用されていない既存の列車にシステムを導入する場合の車両の改造量を抑えることができる。
【００２７】
本実施の形態では、図６に示した手順で運転台端末３が各センサ端末１からパンタグラフの状態の情報を収集することとしたが、図８に示した手順としてもよい。
【００２８】
図８に示した手順では、各センサ端末１がパンタグラフの状態を判定するごとに集電装置状態情報通知を運転台端末３宛に送信し（ステップＳ２１，Ｓ２３，Ｓ２５）、運転台端末３は、集電装置状態情報通知を受信するごとに、各パンタグラフの状態検知結果を運転室内の所定の機器へ出力して運転士等への通知を更新する（ステップＳ２２，Ｓ２４）。図８に示した手順とした場合、センサネットワーク内のトラフィックが増加するのを回避できる。なお、センサ端末１は、列車内の全ての運転台端末３（図１の構成では運転台端末３1および３2）に対して集電装置状態情報通知を送信する（例えばブロードキャストにて送信する）。
【００２９】
また、図６に示した動作や図８に示した動作に加えて、図９に示した動作を実行するようにしてもよい。具体的には、運転士がパンタグラフを上昇させる操作または下降させる操作（集電装置状態変更操作）を行った後、これを検出した運転台端末３が集電装置状態情報要求を送信し（ステップＳ３１，Ｓ３２）、これを受けたセンサ端末１がパンタグラフの状態を判定し（ステップＳ３３）、判定結果を集電装置状態情報応答で返送し（ステップＳ３４，Ｓ３５，Ｓ３６）、運転台端末３は、各センサ端末１からの応答を受けた後、各パンタグラフの状態を通知する（ステップＳ３７）ようにしてもよい。なお、ステップＳ３２の実行タイミングは、パンタグラフの上昇または下降動作に要する時間を考慮したタイミング（パンタグラフの動作が終了したと推測されるタイミングよりも遅いタイミング）とする。図９に示した動作を実行することにより、操作内容に応じて各パンタグラフが正しく動作したか否かを運転士が知ることができ、パンタグラフの故障や動作不良を検出できる。
【００３０】
実施の形態２．
実施の形態１では、１個の２軸加速度センサでパンタグラフの状態を判別することとしたが、走行中には列車の加速時や減速時に進行方向（水平方向）の加速度成分が変動する。加えて、走行中には車体が上下方向に振動し、垂直方向の加速度成分も変動するため、状態の判別精度が低下してしまう。本実施の形態では、実施の形態１よりも高精度に状態を判別する方法について説明する。なお、システム構成および各端末の構成は実施の形態１と同様とする（図１，図３など参照）。
【００３１】
パンタグラフの状態判別精度を向上させるため、本実施の形態のセンサ端末１は、図１０に示したように、２個の２軸加速度センサ（センサＡおよびＢ）を含み、センサ部１４は、これらのセンサＡおよびＢによる測定結果に基づいて状態判別を行う。
【００３２】
図１１−１および図１１−２は、パンタグラフの状態判定動作の一例を示す図である。図示したように、２軸加速度センサＡおよびＢは、設置角度をずらした状態でパンタグラフの可動部に設置されている。図１１−２に示した設置角Ｓは２軸加速度センサＡとＢの設置角度の差である。
【００３３】
図１１−１のように、２軸加速度センサＡで得られるＺ方向加速度をａ1、Ｘ方向加速度をａ2、パンタグラフの下アームの角度（パンタ角）をα、加速度成分ベクトル角をβとすると、次式（１）が成り立つ。
ａ1＝√（（１＋ｚ）＾２＋ｙ＾２）ｃｏｓ（α＋β）
ａ2＝√（（１＋ｚ）＾２＋ｙ＾２）ｓｉｎ（α＋β）    …（１）
【００３４】
また、図１１−２のように、２軸加速度センサＢで得られるＺ方向加速度をａ3、Ｘ方向加速度をａ4とすると、次式（２）が成り立つ。
ａ3＝√（（１＋ｚ）＾２＋ｙ＾２）ｃｏｓ（α＋β＋Ｓ）
ａ4＝√（（１＋ｚ）＾２＋ｙ＾２）ｓｉｎ（α＋β＋Ｓ）    …（２）
【００３５】
上記の式（１）および（２）からｙ，ｚを削除すると、次式（３）となる。
ｔａｎ（α＋β）＝ａ2／ａ1
ｔａｎ（α＋β＋Ｓ）＝ａ4／ａ3      …（３）
【００３６】
この式（３）からβを削除すると、以下の式（４）となる。
（ｔａｎＳ＋ａ3／ａ4）ｔａｎα＾２＋
（（ａ1／ａ2）ｔａｎＳ＋ａ1ａ3／ａ2ａ4）ｔａｎα＋
（ａ1ａ3／ａ2ａ4）ｔａｎＳ＋ａ3／ａ4＋ｔａｎＳ＝０    …（４）
【００３７】
角度Ｓは２軸加速度センサＡとＢの設置角の差であり固定値（既知の値）であるため、本実施の形態のセンサ端末１は、２軸加速度センサＡおよびＢのそれぞれで測定したセンサ値ａ1〜ａ4と式（４）を用いて、パンタグラフの状態を示す角度αを求めることができる。
【００３８】
なお、２個の２軸加速度センサを備えているセンサ端末１を用いてパンタグラフの状態判別を行うこととしたが、１個の２軸加速度センサを備えたセンサ端末１をパンタグラフに２台設置してもよい。この場合、設置角度が異なる２台センサ端末１が同じタイミングで加速度を測定し、測定結果（上記のａ1〜ａ4に相当）を一方のセンサ端末１に集約してこのセンサ端末１が上記の角度αを求めるようにすればよい。または、２台のセンサ端末１が測定結果を運転台端末３へ送信し、運転台端末３で上記の角度αを算出してパンタグラフの状態を判別するようにしてもよい。
【００３９】
センサ端末１によるパンタグラフの状態判定結果は実施の形態１と同様の手順で運転台端末３にマルチホップ伝送される。
【００４０】
このように、本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムにおいて、センサ端末１は、設置角度が互いに異なる２個の２軸加速度センサで測定した加速度に基づいてパンタグラフの状態を判定することとした。これにより、列車が走行している状態においてもパンタグラフの状態を高精度に判定することができる。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態１および２のパンタグラフ状態検知システムでは、センサ端末１におけるパンタグラフの状態判定結果を他の端末（中継端末２，センサ端末１）がマルチホップ伝送して運転台端末３に通知することとした。これに対して、本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムでは、地上に設置された端末を介して運転台端末３に通知する。
【００４２】
図１２は、実施の形態３のパンタグラフ状態検知システムの構成例を示す図である。本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムは、センサ端末１1〜１3、運転台端末３1〜３2および地上端末４を含んで構成されている。なお、センサ端末１1〜１3および運転台端末３1〜３2の構成は、実施の形態１と同様である（図３および図５参照）。また、地上端末４の構成は、実施の形態１で説明した中継端末２1〜２4と同様である。すなわち、地上端末４は、各センサ端末１でのパンタグラフの状態判定結果を運転台端末３へ中継する。本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。地上端末４は、図１３に示したように、鉄道システム内の車両所（検車区所）や終端駅、留置駅など、パンタグラフの上げ下げを行う場所に設置されている。
【００４３】
図１３は、実施の形態３のパンタグラフ状態検知システムを適用した鉄道システムの一例を示す図である。鉄道システム内の車両所（検車区所）や終端駅、留置駅など、パンタグラフの上げ下げを行う場所には地上端末４が設置されている。
【００４４】
本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムの全体動作について、図１２および図１４を用いて説明する。図１４は、運転台端末３がパンタグラフの状態検知結果をセンサ端末１から収集する動作の一例を示すシーケンス図であり、図１２に示した構成のパンタグラフ状態検知システムにおける動作例を示している。なお、図１２では、パンタグラフを集電装置と表現している。
【００４５】
本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムにおいて、各センサ端末１（センサ端末＃１〜＃Ｎ）は、実施の形態１のセンサ端末１と同様に、集電装置（パンタグラフ）の状態判定を定期的に行う（ステップＳ１1，Ｓ１N，Ｓ２1，Ｓ２N，…）。
【００４６】
一方、図１２の先頭車両に設置されている運転台端末３2である運転台端末＃１は、地上端末４が設置されている場所に近づくと、地上端末４に対して集電装置状態情報要求を送信する（ステップＳ４１）。集電装置状態情報要求が地上端末４に確実に到達するように、集電装置状態情報要求を複数回にわたって送信するようにしてもよい。なお、運転台端末３1および３2は、地上端末４が設置されている場所の情報を、例えばキロ程と関連付けて予め把握しているものとする。列車の現在位置は、例えば、図示を省略している列車情報管理装置から取得可能である。
【００４７】
地上端末４は、集電装置状態情報要求を受信すると、集電装置状態情報要求を各センタ端末１（センサ端末＃１〜＃Ｎ）に向けて送信（ブロードキャスト）する。地上端末４が送信した信号の到達範囲は限定的であるため、地上端末４は、集電装置状態情報要求を複数回にわたって送信し、列車に搭載されたセンサ端末＃１〜＃Ｎの全てに到達するようにする（ステップＳ４２，Ｓ４４）。
【００４８】
センサ端末＃１〜＃Ｎは、集電装置状態情報要求を受信すると、その時点で保持している状態判定結果（最新のパンタグラフ状態判定結果）を自身の識別情報とともに、集電装置状態情報応答にて地上端末４へ送信する（ステップＳ４３，Ｓ４５）。
【００４９】
地上端末４は、１編成内の全てのセンサ端末（センサ端末＃１〜＃Ｎ）からパンタグラフ状態判定結果を取得すると、これらを一纏めにして、集電装置状態情報通知にて送信し、最後尾車両に設置されている運転台端末３1である運転台端末＃２へ通知する（ステップＳ４６）。
【００５０】
運転台端末＃２は、集電装置状態情報通知を受信すると、各パンタグラフの状態検知結果を運転室内の所定の機器へ出力することにより通知する（ステップＳ４７）。運転台端末＃２が設置されている運転室内の乗務員は、運転台端末＃２を介して通知された内容を、鉄道無線などを用いて先頭車両の運転士に通知する。なお、運転台端末＃２の付近に乗務員がいない運用形態の場合、運転台端末＃２は、各パンタグラフの状態検知結果を、各車両間に配説されたＬＡＮなどの列車内通信線を介して運転台端末＃１へ送信するか、運転台端末＃１が設置されている運転室内の所定の機器へ出力するようにする。
【００５１】
本実施の形態のセンサ端末１がパンタグラフの状態を判定する方法は、実施の形態１または２で説明した方法にて行う。
【００５２】
このように、本実施の形態のパンタグラフ状態検知システムにおいては、地上に設置された地上端末４が、各パンタグラフに設置されたセンサ端末１からパンタグラフの状態情報を収集し、運転台端末３へ中継することとした。本実施の形態の構成とした場合にも、実施の形態１および２と同様に、複数の車両で構成する都市近郊電車の複数のパンタグラフの状態を運転室内に居ながら知ることができ、パンタグラフの操作忘れを防止できる。
【００５３】
なお、各実施の形態では、センサ端末１をパンタグラフのアーム（下アームまたは上アーム）に取り付ける構成について説明したが、取り付ける位置は、パンタグラフを上昇・下降させた場合に物理的な状態が変化する箇所であればよく、アーム以外でも構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明にかかるパンタグラフ状態検知システムは、集電装置としてパンタグラフを採用している鉄道システムに有用であり、特に、複数の車両で構成する都市近郊電車においてパンタグラフの状態を検知するパンタグラフ状態検知システムに適している。
【符号の説明】
【００５５】
１1〜１3  センサ端末、２1〜２4  中継端末、３1，３2  運転台端末、４  地上端末、１１，２１，３１  アンテナ、１２，２２，３２  無線通信部、１３，２３，３３  信号処理部、１４  センサ部、３４  情報出力部。
【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７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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