(57)【要約】【課題】すり板の局部摩耗の発生を早期に検出することができるすり板の局部摩耗検出装置とその局部摩耗検出プログラムを提供する。【解決手段】左右偏位周期演算部１０ｇは、トロリ線の径間長と車両の走行速度とに基づいて、すり板に対してトロリ線が左右方向に偏位する左右偏位周期を演算する。離線発生周期演算部１０ｈは、離線検出装置９Ａ，９Ｂが出力する離線検出情報の発生タイミングを測定して、トロリ線とすり板とが離れる離線が発生する離線発生周期を演算する。局部摩耗判定部１０ｉは、トロリ線とすり板とが離れる離線が発生する離線発生周期に基づいて、このすり板の局部摩耗の有無を判定する。局部摩耗判定部１０ｉは、左右偏位周期演算部１０ｇが演算する左右偏位周期と離線発生周期演算部１０ｈが演算する離線発生周期とが一致するときには、すり板に局部摩耗が発生していると判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロリ線と摺動するすり板に発生する局部摩耗を検出するすり板の局部摩耗検出装置であって、
前記トロリ線と前記すり板とが離れる離線が発生する離線発生周期に基づいて、このすり板の局部摩耗の有無を判定する局部摩耗判定部を備えること、
を備えるすり板の局部摩耗検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、
前記局部摩耗判定部は、前記すり板に対して前記トロリ線が左右方向に偏位する左右偏位周期と前記離線発生周期とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定すること、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、
前記局部摩耗判定部は、前記離線発生周期と前記左右偏位周期とが一致するときには、前記すり板に局部摩耗が発生していると判定すること、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、
前記トロリ線が支持される支持点間の距離である径間長と車両の走行速度とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算部と、
前記トロリ線から前記すり板を通じて流れる電流に基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算部とを備えること、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、
前記トロリ線が支持される支持点間の距離である径間長と車両の走行速度とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算部と、
前記トロリ線と前記すり板とが離線するときに発生するアークに基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算部とを備えること、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、
前記局部摩耗判定部は、前記離線発生周期演算部の演算結果と前記左右偏位周期演算部の演算結果とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定すること、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出装置。
【請求項７】
トロリ線と摺動するすり板に発生する局部摩耗を検出するすり板の局部摩耗検出プログラムであって、
前記トロリ線と前記すり板とが離れる離線が発生する離線発生周期に基づいて、このすり板の局部摩耗の有無を判定する局部摩耗判定手順をコンピュータに実行させること、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、
前記局部摩耗判定手順は、前記すり板に対して前記トロリ線が左右方向に偏位する左右偏位周期と前記離線発生周期とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定する手順を含むこと、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、
前記局部摩耗判定手順は、前記離線発生周期と前記左右偏位周期とが一致するときには、前記すり板に局部摩耗が発生していると判定する手順を含むこと、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラム。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、
前記トロリ線が支持される支持点間の距離である径間長と車両の走行速度とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算手順と、
前記トロリ線から前記すり板を通じて流れる電流に基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算手順とを含むこと、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラム。
【請求項１１】
請求項８から請求項９までのいずれか１項に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、
前記トロリ線が支持される支持点間の距離である径間長と車両の走行速度とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算手順と、
前記トロリ線と前記すり板とが離線するときに発生するアークに基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算手順とを含むこと、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラム。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、
前記局部摩耗判定手順は、前記離線発生周期演算手順における演算結果と前記左右偏位周期演算手順における演算結果とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定する手順を含むこと、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トロリ線と摺動するすり板に発生する局部摩耗を検出するすり板の局部摩耗検出装置とその局部摩耗検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のすり板の局部摩耗検出装置は、車両基地の入口に設置されてこの車両基地に入線する電車の集電装置のすり板の表面を連続的に測定するビームセンサと、このビームセンサを駆動するスライダ機構と、ビームセンサからの出力信号に基づいてすり板の表面形状データを生成する情報処理端末手段などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のすり板の局部摩耗検出装置では、ビームセンサからの出力信号に基づいて生成したすり板の表面形状データと予め格納された設計データとを情報処理端末手段が比較して、この情報処理端末手段がすり板の摩耗量を演算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-136563号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のすり板の局部摩耗検出装置では、検出精度が低いためすり板の局部摩耗がかなり進行しないと、このすり板の局部摩耗を検出することができない問題点がある。また、従来のすり板の局部摩耗検出装置では、車両基地内のビームセンサの下を車両が通過しない限り、すり板の局部摩耗を検出することができない。このため、従来のすり板の局部摩耗検出装置では、すり板の局部摩耗が発生する初期の段階でこのすり板の局部摩耗を発見することができず、車両基地の入口を車両が通過する前にすり板の局部摩耗が急激に進展したときには、このような局部摩耗を検出することができない問題点がある。さらに、従来のすり板の局部摩耗検出装置では、車両基地内の全ての線路上にビームセンサなどを設置するとコストが高くなるため、車両基地内の一部の線路上にのみビームセンサなどを設置している。このため、従来のすり板の局部摩耗検出装置では、ビームセンサなどが設置されていない線路上を電車が走行するときには、この電車のすり板の局部摩耗を検出することができない問題点がある。
【０００５】
この発明の課題は、すり板の局部摩耗の発生を早期に検出することができるすり板の局部摩耗検出装置とその局部摩耗検出プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２、図３及び図５に示すように、トロリ線（１ａ）と摺動するすり板（５ｆ）に発生する局部摩耗（Ｗ）を検出するすり板の局部摩耗検出装置であって、前記トロリ線と前記すり板とが離れる離線が発生する離線発生周期（Ｔ2，Ｔ2'）に基づいて、このすり板の局部摩耗の有無を判定する局部摩耗判定部（１０ｉ）を備えることを備えるすり板の局部摩耗検出装置（１０）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、図５に示すように、前記局部摩耗判定部は、前記すり板に対して前記トロリ線が左右方向に偏位する左右偏位周期（Ｔ1）と前記離線発生周期とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定することを特徴とするすり板の局部摩耗検出装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、前記局部摩耗判定部は、前記離線発生周期と前記左右偏位周期とが一致するときには、前記すり板に局部摩耗が発生していると判定することを特徴とするすり板の局部摩耗検出装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、図１及び図３〜図５に示すように、前記トロリ線が支持される支持点（Ｐ）間の距離である径間長（Ｌ）と車両（４）の走行速度（Ｖ）とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算部（１０ｇ）と、前記トロリ線から前記すり板を通じて流れる電流に基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算部（１０ｈ）とを備えることを特徴とするすり板の局部摩耗検出装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、図１及び図３〜図５に示すように、前記トロリ線が支持される支持点（Ｐ）間の距離である径間長（Ｌ）と車両（４）の走行速度（Ｖ）とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算部（１０ｇ）と、前記トロリ線と前記すり板とが離線するときに発生するアーク（Ａ）に基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算部（１０ｈ）とを備えることを特徴とするすり板の局部摩耗検出装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載のすり板の局部摩耗検出装置において、前記局部摩耗判定部は、前記離線発生周期演算部の演算結果と前記左右偏位周期演算部の演算結果とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定することを特徴とするすり板の局部摩耗検出装置である。
【００１２】
請求項７の発明は、図２、図５及び図６に示すように、トロリ線（１ａ）と摺動するすり板（５ｆ）に発生する局部摩耗（Ｗ）を検出するすり板の局部摩耗検出プログラムであって、前記トロリ線と前記すり板とが離れる離線が発生する離線発生周期（Ｔ2，Ｔ2'）に基づいて、このすり板の局部摩耗の有無を判定する局部摩耗判定手順（Ｓ１５０，Ｓ１６０）をコンピュータ（１０ｍ）に実行させることを特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラムである。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、図５及び図６に示すように、前記局部摩耗判定手順は、前記すり板に対して前記トロリ線が左右方向に偏位する左右偏位周期（Ｔ1）と前記離線発生周期とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定する手順を含むことを特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラムである。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項８に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、図５及び図６に示すように、前記局部摩耗判定手順は、前記離線発生周期と前記左右偏位周期とが一致するときには、前記すり板に局部摩耗が発生していると判定する手順（Ｓ１６０）を含むことを特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラムである。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、図１及び図３〜図６に示すように、前記トロリ線が支持される支持点（Ｐ）間の距離である径間長（Ｌ）と車両（４）の走行速度（Ｖ）とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算手順（３１２０）と、前記トロリ線から前記すり板を通じて流れる電流に基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算手順（Ｓ１４０）とを含むことを特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラムである。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項８から請求項９までのいずれか１項に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、図１及び図３〜図６に示すように、前記トロリ線が支持される支持点間の距離である径間長と車両の走行速度とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算手順と、前記トロリ線と前記すり板とが離線するときに発生するアーク（Ａ）に基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算手順（Ｓ１４０）とを含むことを特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラムである。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、前記局部摩耗判定手順は、前記離線発生周期演算手順における演算結果と前記左右偏位周期演算手順における演算結果とに基づいて、前記すり板の局部摩耗の有無を判定する手順を含むことを特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラムである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によると、すり板の局部摩耗の発生を早期に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置を備える車両を模式的に示す構成図である。
【図２】この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置によって検出されるすり板の局部摩耗の発生状況を模式的に示す正面図であり、（Ａ）は局部摩耗の発生前の状況を示す正面図であり、（Ｂ）は局部摩耗の発生後の状況を示す正面図である。
【図３】この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置を模式的に示す構成図である。
【図４】この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置の左右偏位周期演算部による演算処理を説明するための平面図である。
【図５】この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置の離線発生周期演算部の演算手順について直線区間をすり板が一定速度で移動する場合を例に挙げて説明するための平面図である。
【図６】この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１に示す架線１は、線路上空に架設される架空電車線である。架線１は、所定の間隔をあけて架線支持装置２によって支持点Ｐで支持されている。図１に示す架線１は、トロリ線１ａと、ちょう架線１ｂと、ハンガイヤー１ｃなどを備えるシンプルカテナリ式ちょう架方式の架線である。架線１は、トロリ線１ａ及びちょう架線１ｂの径間長（径間）Ｌが所定の長さ（例えば45〜50m程度）になるように架線支持装置２によって支持されている。ここで、径間長Ｌとは、トロリ線１ａが支持される支持点Ｐ間の距離である。
【００２１】
図１、図２及び図４に示すトロリ線１ａは、集電装置５のすり板５ｆが接触する電線である。トロリ線１ａは、すり板５ｆが摺動（接触移動）することによって車両４に負荷電流を供給する。トロリ線１ａは、例えば、材質が硬銅又は銀若しくはすずなどを僅かに含有する銅合金であり、鋼線を銅で被覆した複合トロリ線（CSトロリ線）、鋼心をアルミニウムで被覆した複合トロリ線（TAトロリ線）、又は大きな引張強さと高い導電率を有する銅合金トロリ線でCr,Zr,Siを僅かに含有する銅合金を熱処理することによって特性を向上させたクロム・ジルコニウム系高強度銅合金トロリ（PHCトロリ線）などである。
【００２２】
図１に示すちょう架線１ｂは、トロリ線１ａを支持する線条（撚線）である。ちょう架線１ｂは、トロリ線１ａの重量による弛み（弛度）が小さくなるようにこのトロリ線１ａを吊るして水平に保持する。ハンガイヤー１ｃは、トロリ線１ａをちょう架線１ｂに吊り下げる架線金具（電車線金具）である。ハンガイヤー１ｃは、トロリ線１ａの高さを略一定に保持するようにこのトロリ線１ａの長さ方向に所定の間隔をあけて配置されている。
【００２３】
図１及び図２に示す架線支持装置２は、架線１を支持する装置である。架線支持装置２は、図１及び図４に示すように、トロリ線１ａ及びちょう架線１ｂを支持しており、図２及び図４に示すようにトロリ線１ａにトロリ線偏位Δを付与している。ここで、トロリ線偏位Δとは、図１に示す軌道３の左右のレール３ａの上面に対して垂直な軌道中心面と図４に示すトロリ線１ａとの間の最短距離であり、図２及び図４に示す集電装置５のすり板５ｆが左右方向に平均的に摩耗して、このすり板５ｆの同一箇所をトロリ線１ａが摺動しないように、トロリ線１ａの数径間周期で付与されるジグザグ偏位（左右偏位）である。トロリ線偏位Δは、普通鉄道の場合には250mm以内に設定されており、新幹線の場合には300mm以内に設定されている。架線支持装置２は、図４に示すように、左右交互にトロリ線１ａが偏位するように、このトロリ線１ａを外側に引っ張る曲線引金具、又はトロリ線１ａの振動を抑えてこのトロリ線１ａを支持する振止金具などの架線金具である。
【００２４】
図１に示す軌道３は、車両４が走行する通路（線路）である。軌道３は、車両４の車輪４ｄが転がり接触する左右一対のレール３ａを備えている。車両４は、軌道３に沿って走行する移動体である。車両４は、例えば、電車又は電気機関車などの電気車（鉄道車両）である。車両４は、車体４ａと、屋根上面４ｂと、台車４ｃなどを備えている。車体４ａは、乗客又は貨物などの搭載物を積載し輸送するための構造物であり、屋根上面４ｂは集電装置５及び離線検出装置９Ｂなどの屋根上機器が設置される部分である。台車４ｃは、車体４ａを支持して走行する装置であり車輪４ｄなどを備えている。
【００２５】
図１及び図２に示す集電装置（パンタグラフ）５は、架線１のトロリ線１ａから電力を車両４に導くための装置である。集電装置５は、図１に示す台枠５ａと、碍子（がいし）５ｂと、枠組５ｃと、図１及び図２に示す集電舟（舟体）５ｄと、ホーン５ｅと、すり板５ｆなどを備えている。集電装置５は、架線１のトロリ線１ａと摺動するすり板５ｆによってこのトロリ線１ａから集電する。図１に示す集電装置５は、車両４の進行方向に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム式パンタグラフである。
【００２６】
図１に示す台枠５ａは、枠組５ｃを支持して車体４ａの屋根上に設置される部材であり、碍子５ｂ上に設置されている。碍子５ｂは、車体４ａと台枠５ａとの間を電気的に絶縁する部材である。枠組５ｃは、集電舟５ｄを支持する部材であり、集電舟５ｄを支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構である。枠組５ｃは、台枠５ａに取り付けられて上昇力を付与する主ばね（押上げ用ばね）によって上方に押上げられている。図１及び図２に示す集電舟５ｄは、すり板５ｆを取り付けて支持する部材である。集電舟５ｄは、図２に示すように、一般にトロリ線１ａと直交する方向（まくらぎ方向）に伸びた細長い金属製の柱状部材である。図１及び図２に示すホーン５ｅは、車両４が分岐器を通過するときに、この分岐器の上方で交差する２本のトロリ線１ａのうち車両４の進行方向とは異なる方向のトロリ線１ａへの割込みを防止するための部材である。ホーン５ｅは、図２に示すように、集電舟５ｄの長さ方向の両端部から突出しており、先端部が湾曲して形成された金属製の部材である。
【００２７】
図１及び図２に示すすり板５ｆは、トロリ線１ａと摺動する部材である。すり板５ｆは、図２に示すように、車両４の進行方向と直交する方向に伸びた金属製又は炭素製の板状部材である。すり板５ｆは、集電舟５ｄとは別個に製造される別部品であり、この集電舟５ｄと一体に取り付けられている。すり板５ｆは、トロリ線１ａと接触移動（摺動）して大電流が流れるため、一定の機械的強度、導電性及び耐摩耗性などが要求される。すり板５ｆは、車両４が本線走行時に主にトロリ線１ａと摺動する主すり板として機能するすり板片であり、このすり板片を複数並べた状態で配置されている。すり板５ｆは、例えば、外観形状が略平行四辺形の薄板状部材であり、集電舟５ｄの中央部に取り付けられている。すり板５ｆは、図４に示すように、集電舟５ｄの進行する方向（すり板５ｆの長さ方向と直交する方向）に対して所定の傾斜角度で両端部が斜めに直線状に切断されている。すり板５ｆは、例えば、カーボン（炭素）を主原料とするカーボン系すり板、鉄又は銅などを主成分とする焼結合金すり板である。
【００２８】
図２（Ｂ）に示す局部摩耗Ｗは、すり板５ｆの摺動面に発生する局所的な摩耗である。局部摩耗Ｗは、すり板５ｆの摺動面の同一箇所でトロリ線１ａと摺動が続いたときに、この箇所のみですり板５ｆの摩耗が進行してこのすり板５ｆに発生する凹状の摩耗（段付き摩耗）である。局部摩耗Ｗは、トロリ線１ａとすり板５ｆとが離れる離線が発生したときに、このトロリ線１ａとこのすり板５ｆとの間にアークＡが発生し、このアークＡの発生によってすり板５ｆの摺動面に形成される。局部摩耗Ｗは、すり板５ｆが摩耗するときにある部位の摩耗だけが特に早く進行し、一旦すり板５ｆに発生すると成長してすり板５ｆの寿命を短くする。
【００２９】
図１に示す主回路装置６は、車両４を駆動するために必要な電気機器を接続した電気回路である。主回路装置６は、例えば、車両４が直流電車の場合には、集電装置５から導かれるトロリ線１ａの直流電流を開閉する遮断器と、車両４の車輪４ｄを回転駆動する駆動力を発生する主電動機と、遮断器からの直流電流を交流電流に変換して主電動機を駆動するインバータ装置などを備えている。主回路装置６は、例えば、車両４が交流電車の場合には、集電装置５から導かれるトロリ線１ａの交流電流を開閉する遮断器と、車両４の車輪４ｄを回転駆動する駆動力を発生する主電動機と、遮断器からの交流電流を一旦直流電流に変換するコンバータと、コンバータが出力する直流電流を交流電流に変換して主電動機を駆動するインバータ装置などを備えている。
【００３０】
通電部７は、集電装置５から主回路装置６に電流を流す部材である。通電部７は、例えば、電力供給のための絶縁された電線又は導体などの母線である。通電部７は、集電装置５の枠組５ｃから主回路装置６の遮断器まで引き通されてこれらを電気的に接続しており、トロリ線１ａからすり板５ｆを通じて主回路装置６に電力を供給する。
【００３１】
図１及び図３に示す走行速度検出装置８は、車両４の速度を検出する装置である。走行速度検出装置８は、図１に示すように、車両４の車輪４ｄの回転を検出して、この車輪４ｄの回転数に応じたパルス信号を発生する速度発電機などの速度計である。走行速度検出装置８は、例えば、車両４の車輪４ｄの１回転毎に所定数のパルス信号（距離パルス信号）を発生してこの車輪４ｄの回転数を検出し、この検出結果を走行速度検出情報（走行速度検出信号）として局部摩耗検出装置１０に出力する。走行速度検出装置８は、図１に示す矢印方向（例えば上り方向）に車両４が走行する場合と、この矢印方向とは反対方向（下り方向）にこの車両４が走行する場合とを区別可能なように、車両４の車輪４ｄの回転方向（車両４の進行方向）に対応するパルス信号を発生する。走行速度検出装置８は、車両４の車輪４ｄの回転方向を検出し、この検出結果を進行方向情報として走行速度検出情報と対応させて局部摩耗検出装置１０に出力する。
【００３２】
図１及び図３に示す離線検出装置９Ａ，９Ｂは、トロリ線１ａとすり板５ｆとが離れる離線を検出する装置である。離線検出装置９Ａ，９Ｂは、図１に示すように、車両４に搭載された状態でこの車両４とともに軌道３上を移動して、リアルタイムで離線を検出する。離線検出装置９Ａは、トロリ線１ａからすり板５ｆを通じて流れる電流が離線発生中にゼロになるのを検出する電流式離線検出装置である。離線検出装置９Ａは、例えば、通電部７を流れる電流による磁界を測定することによって離線の発生を検出するクランプメータなどの架線電流計である。離線検出装置９Ａは、一編成に複数の集電装置５が存在する場合にはそれぞれの集電装置５のすり板５ｆを通じてトロリ線１ａから流れる電流を検出する。離線検出装置９Ａは、例えば、一編成に２つ集電装置５が存在する場合には、一方の集電装置５のすり板５ｆにトロリ線１ａから流れる電流の低下を検出し、他方の集電装置５のすり板５ｆにトロリ線１ａから流れる電流の増加を検出することによって離線を検出する。離線検出装置９Ｂは、離線発生時に発生するアークＡの光を検出する光学式離線検出装置である。離線検出装置９Ｂは、例えば、太陽光を遮断してアークＡの光に含まれる紫外線成分を検出して離線を検出する紫外線検出式の撮影装置のような離線センサである。離線検出装置９Ｂは、一編成に１つの集電装置５のみが存在する場合には、離線が発生してもすり板５ｆを通じてトロリ線１ａから電流が流れることがあるため、離線検出装置９Ａを補完するために車両４に搭載されてアークＡを検出する。離線検出装置９Ａ，９Ｂは、離線を検出してこの検出結果を離線検出情報（離線検出信号）として局部摩耗検出装置１０に出力する。
【００３３】
図１及び図３に示す局部摩耗検出装置１０は、トロリ線１ａと摺動するすり板５ｆに発生する局部摩耗Ｗを検出する装置である。局部摩耗検出装置１０は、車両４に搭載された状態でこの車両４とともに軌道３上を移動し、トロリ線１ａにすり板５ｆが摺動するときに発生する局部摩耗Ｗをリアルタイムで検出する。局部摩耗検出装置１０は、トロリ線１ａが左右方向に往復動作するタイミングと、トロリ線１ａとすり板５ｆとの間に離線が発生するタイミングとを、走行速度検出装置８及び離線検出装置９Ａ，９Ｂを使用することによって検出して局部摩耗Ｗを検出する。局部摩耗検出装置１０は、図３に示すように、信号入力部１０ａと、現在位置検出部１０ｂと、径間長情報記憶部１０ｃと、径間長特定部１０ｄと、トロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅと、トロリ線偏位方向特定部１０ｆと、左右偏位周期演算部１０ｇと、離線発生周期演算部１０ｈと、局部摩耗判定部１０ｉと、判定結果送信部１０ｊと、プログラム記憶部１０ｋと、制御部１０ｍなどを備えている。
【００３４】
図３に示す信号入力部１０ａは、種々の信号を入力させる手段である。信号入力部１０ａには、走行速度検出装置８が出力する走行速度検出情報と、離線検出装置９Ａ，９Ｂが出力する離線検出情報とが入力し、信号入力部１０ａはこれらの走行速度検出情報及び離線検出情報を制御部１０ｍに出力する。
【００３５】
現在位置検出部１０ｂは、車両４の現在位置を検出する手段である。現在位置検出部１０ｂは、例えば、軌道３側の特定地点に設置された自動列車停止装置(ATS(Automatic Train Stop))のATS地上子との間で相互に情報を送受信するために車両４側に設置されたATS車上子と、このATS車上子からの信号を受信し起点（出発地点）からATS地上子までの距離を表す絶対位置情報（絶対位置信号）を出力するATS受信機と、ATS受信機が出力する絶対位置情報に基づいて車両４の絶対位置を検出し、次のATS地上子に車両４が到達するまでの間に走行速度検出装置８が出力するパルス信号（走行速度検出情報）を積算して車両４の現在位置を演算する演算部などを備えている。現在位置検出部１０ｂは、走行速度検出装置８が出力する走行速度検出情報とATS受信機が出力する絶対位置情報とに基づいて、起点からの車両４の移動距離（走行距離）を演算し、車両４の現在位置を現在位置情報（現在位置信号）として制御部１０ｍに出力する。
【００３６】
径間長情報記憶部１０ｃは、トロリ線１ａの径間長Ｌに関する情報を記憶する手段である。径間長情報記憶部１０ｃは、図１及び図４に示すように、車両４が走行する軌道３上の架線１の径間長Ｌに関する情報を径間長情報として記憶する。径間長情報記憶部１０ｃは、例えば、車両４が通過する各通過地点のトロリ線１ａの径間長Ｌを径間長情報として記憶するメモリであり、各通過地点のトロリ線１ａの径間長Ｌが変更されたような場合には変更後の径間長情報が書き込まれ記憶される。径間長情報記憶部１０ｃは、例えば、軌道３上を走行しながら架線１を検査する電気計測車によって計測された径間長Ｌに関する情報を区間長情報として記憶する。
【００３７】
図３に示す径間長特定部１０ｄは、車両４が現在走行している軌道３上のトロリ線１ａの径間長Ｌを特定する手段である。径間長特定部１０ｄは、信号入力部１０ａが出力する現在位置情報と径間長情報記憶部１０ｃが記憶する径間長情報とに基づいて、図１及び図４に示すように車両４が現在走行している軌道３上のトロリ線１ａの径間長Ｌを特定する。径間長特定部１０ｄは、現在位置情報と径間長情報とを参照して、車両４の起点から現在位置までの距離と対応する径間長Ｌを径間長情報記憶部１０ｃから読み出してこの径間長情報（径間長信号）を制御部１０ｍに出力する。
【００３８】
図３に示すトロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅは、すり板５ｆに対するトロリ線１ａの偏位方向に関する情報を記憶する手段である。トロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅは、すり板５ｆに対するトロリ線１ａが偏位する方向（すり板５ｆに対するトロリ線１ａの移動方向）を車両４の進行方向に応じてトロリ線偏位方向情報として記憶する。トロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅは、例えば、車両４が通過する各通過地点のトロリ線１ａの偏位方向をトロリ線偏位方向情報として車両４の進行方向毎に記憶するメモリであり、各通過地点のトロリ線１ａの偏位方向が変更されたような場合には変更後のトロリ線偏位方向情報が書き込まれ記憶される。トロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅは、例えば、図４に示す矢印方向（例えば上り方向）にすり板５ｆが移動するときには、このすり板５ｆの進行方向左側から進行方向右側に向かってトロリ線１ａが移動するため、トロリ線偏位方向情報を左方向として記憶する。一方、トロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅは、例えば、図４に示す矢印方向とは反対方向（例えば下り方向）にすり板５ｆが移動するときには、このすり板５ｆの進行方向右側から進行方向左側に向かってトロリ線１ａが移動するため、トロリ線移動方向情報を左方向として記憶する。
【００３９】
図３に示すトロリ線偏位方向特定部１０ｆは、車両４が現在走行している軌道３上のトロリ線１ａの偏位方向を特定する手段である。トロリ線偏位方向特定部１０ｆは、信号入力部１０ａが出力する現在位置情報及び進行方向情報とトロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅが記憶するトロリ線偏位方向情報とに基づいて、図４に示すように車両４が現在走行している軌道３上のトロリ線１ａの偏位方向を特定する。径間長特定部１０ｄは、進行方向情報とトロリ線偏位方向情報とを参照して、車両４の起点から現在位置までの距離及び車両４の進行方向と対応するトロリ線１ａの偏位方向をトロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅから読み出してこのトロリ線偏位方向情報（トロリ線偏位方向信号）を制御部１０ｍに出力する。
【００４０】
図３に示す左右偏位周期演算部１０ｇは、トロリ線１ａの左右偏位周期Ｔ1を演算する手段である。ここで、左右偏位周期Ｔ1とは、図２及び図４に示すように、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが左右方向に偏位する周期であり、すり板５ｆの摺動面に対してトロリ線１ａが左右方向に往復動作する周期である。左右偏位周期Ｔ1は、トロリ線１ａの径間長Ｌ、車両４の走行速度Ｖ及びトロリ線１ａの張られ方によって決定される。左右偏位周期演算部１０ｇは、信号入力部１０ａが出力する現在位置情報と径間長特定部１０ｄが特定した径間長情報とに基づいて、トロリ線１ａの左右偏位周期Ｔ1を演算する。左右偏位周期演算部１０ｇは、図４に示すように、トロリ線１ａがジグザグに張られているときに車両４が直線的に走行していると仮定してトロリ線１ａの左右偏位周期Ｔ1を演算する。左右偏位周期演算部１０ｇは、車両４の走行速度Ｖ(m/s)であり、径間長Ｌ(m)であるときには、左右偏位周期Ｔ1を以下の数１によって演算する。
【００４１】
【数１】
2014110735.tif 000003
【００４２】
左右偏位周期演算部１０ｇは、トロリ線１ａの径間長Ｌと車両４の走行速度Ｖとに基づいて左右偏位周期Ｔ1を演算し、この左右偏位周期Ｔ1を左右偏位周期情報（左右偏位周期信号）として制御部１０ｍに出力する。
【００４３】
図３に示す離線発生周期演算部１０ｈは、トロリ線１ａとすり板５ｆとが離れる離線が発生する離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を演算する手段である。離線発生周期演算部１０ｈは、信号入力部１０ａが出力する離線検出情報に基づいて離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を演算する。離線発生周期演算部１０ｈは、離線検出装置９Ａ，９Ｂが出力する離線検出情報の発生タイミングを測定して離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を特定する。離線発生周期演算部１０ｈは、トロリ線１ａからすり板５ｆを通じて流れる電流に基づいて離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を演算するとともに、トロリ線１ａとすり板５ｆとが離線するときに発生するアークＡに基づいて離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を演算する。離線発生周期演算部１０ｈは、例えば、図５に示すように、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが左右方向に移動してトロリ線１ａからすり板５ｆを通じて流れる電流がゼロになる時刻ｔ1，…やアークＡが発生する時刻ｔ1，…から離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を特定する。離線発生周期演算部１０ｈは、離線検出情報に基づいて離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を演算し、この離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を離線発生周期情報（離線発生周期信号）として制御部１０ｍに出力する。離線発生周期演算部１０ｈは、トロリ線偏位方向特定部１０ｆが出力するトロリ線偏位方向情報に基づいて、トロリ線１ａの偏位方向毎に離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を演算する。離線発生周期演算部１０ｈは、例えば、図５に示すように、すり板５ｆに対してトロリ線１ａがこのすり板５ｆの進行方向右側に偏位する時刻ｔ1，ｔ4，ｔ7，ｔ10，…の時間差（離線発生周期Ｔ2）を演算するとともに、時刻ｔ1，ｔ2，ｔ7，ｔ8，…の時間差（離線発生周期Ｔ2'）を演算する。一方、離線発生周期演算部１０ｈは、例えば、図５に示すように、すり板５ｆに対してトロリ線１ａがこのすり板５ｆの進行方向左側に偏位するｔ3，ｔ6，ｔ9，…の時間差（離線発生周期Ｔ2）を演算するとともに、時刻ｔ2，ｔ8，ｔ5，…の時間差（離線発生周期Ｔ2'）を演算する。
【００４４】
局部摩耗判定部１０ｉは、トロリ線１ａとすり板５ｆとが離れる離線が発生する離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'に基づいて、このすり板５ｆの局部摩耗Ｗの有無を判定する手段である。局部摩耗判定部１０ｉは、左右偏位周期演算部１０ｇの演算結果と離線発生周期演算部１０ｈの演算結果とに基づいて、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの有無を判定する。局部摩耗判定部１０ｉは、左右偏位周期演算部１０ｇが演算する左右偏位周期Ｔ1と離線発生周期演算部１０ｈが演算する離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'とを照合して、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの有無を判定する。
【００４５】
局部摩耗判定部１０ｉは、図５に示すように、左右偏位周期Ｔ1と離線発生周期Ｔ2とが一致するときには、局部摩耗Ｗに起因する離線が発生していると判定する。局部摩耗判定部１０ｉは、例えば、図５に示すように、時刻ｔ1，ｔ4，ｔ7，ｔ10，…において所定時間間隔で規則的に離線が発生したときには、時刻ｔ1〜ｔ4、時刻ｔ4〜ｔ7及び時刻ｔ7〜ｔ10の時間差（離線発生周期Ｔ2）と左右偏位周期Ｔ1とが一致するため、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生していると判定する。同様に、局部摩耗判定部１０ｉは、例えば、図５に示すように、時刻ｔ3，ｔ6，ｔ9，…において所定時間間隔で規則的に離線が発生したときには、時刻ｔ3〜ｔ6及び時刻ｔ6〜ｔ9の時間差（離線発生周期Ｔ2）と左右偏位周期Ｔ1とが一致するため、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生していると判定する。局部摩耗判定部１０ｉは、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生しているときには局部摩耗判定情報（局部摩耗判定信号）を制御部１０ｍに出力する。
【００４６】
一方、局部摩耗判定部１０ｉは、左右偏位周期Ｔ1と離線発生周期Ｔ2'とが一致しないときには、局部摩耗Ｗに起因する離線が発生していないと判定する。局部摩耗判定部１０ｉは、例えば、図５に示すように、時刻ｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ5，ｔ7，ｔ8，…において不定時間間隔に不規則に離線が発生したときには、時刻ｔ1から時刻ｔ2までの時間差（離線発生周期Ｔ2'）と、時刻ｔ2から時刻ｔ3までの時間差（離線発生周期Ｔ2'）と、時刻ｔ3から時刻ｔ5までの時間差（離線発生周期Ｔ2'）と、時刻ｔ7から時刻ｔ8までの時間差（離線発生周期Ｔ2'）とが左右偏位周期Ｔ1と一致しないため、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生していないと判定する。
【００４７】
図３に示す判定結果送信部１０ｊは、局部摩耗判定部１０ｉの判定結果を送信する手段である。判定結果送信部１０ｊは、図２（Ｂ）及び図５に示すような局部摩耗Ｗがすり板５ｆに発生していると局部摩耗判定部１０ｉが判定したときに、告知装置１１などにこの判定結果を送信する送信機などである。
【００４８】
図３に示すプログラム記憶部１０ｋは、トロリ線１ａと摺動するすり板５ｆに発生する局部摩耗Ｗを検出する局部摩耗検出プログラムを記憶する手段である。プログラム記憶部１０ｋは、例えば、情報記録媒体から読み取った局部摩耗検出プログラム、又は電気通信回線を通じて取り込まれた局部摩耗検出プログラムなどを記憶するメモリである。
【００４９】
制御部１０ｍは、局部摩耗検出装置１０に関する種々の動作を制御する手段(中央処理部(CPU))である。制御部１０ｍは、プログラム記憶部１０ｋから局部摩耗検出プログラムを読み出して局部摩耗検出装置１０のコンピュータに所定の処理を指令し実行させる。制御部１０ｍは、例えば、信号入力部１０ａが出力する走行速度検出情報を現在位置検出部１０ｂ及びトロリ線偏位方向特定部１０ｆに出力したり、信号入力部１０ａが出力する離線検出情報を離線発生周期演算部１０ｈに出力したり、現在位置検出部１０ｂに車両４の現在位置の検出を指令したり、径間長特定部１０ｄに径間長Ｌの特定を指令したり、径間長特定部１０ｄが出力する径間長情報を左右偏位周期演算部１０ｇに出力したり、トロリ線偏位方向特定部１０ｆにトロリ線偏位方向の特定を指令したり、トロリ線偏位方向特定部１０ｆが出力するトロリ線偏位方向情報を離線発生周期演算部１０ｈに出力したり、左右偏位周期演算部１０ｇに左右偏位周期Ｔ1の演算を指令したり、左右偏位周期演算部１０ｇが出力する左右偏位周期情報を局部摩耗判定部１０ｉに出力したり、離線発生周期演算部１０ｈに離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'の演算を指令したり、離線発生周期演算部１０ｈが出力する離線発生周期情報を局部摩耗判定部１０ｉに出力したり、局部摩耗判定部１０ｉに局部摩耗Ｗの有無の判定を指令したり、局部摩耗判定部１０ｉが出力する局部摩耗判定情報を判定結果送信部１０ｊに出力したり、判定結果送信部１０ｊに局部摩耗判定情報の送信を指令したり、プログラム記憶部１０ｋから局部摩耗検出プログラムを読み出したりする。制御部１０ｍには、信号入力部１０ａ、現在位置検出部１０ｂ、径間長情報記憶部１０ｃ、径間長特定部１０ｄ、トロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅ、トロリ線偏位方向特定部１０ｆ、左右偏位周期演算部１０ｇ、離線発生周期演算部１０ｈ、局部摩耗判定部１０ｉ、判定結果送信部１０ｊ及びプログラム記憶部１０ｋが相互に通信可能なようにバスなどの通信部によって接続されている。
【００５０】
告知装置１１は、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの発生を告知する装置である。告知装置１１は、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生していると局部摩耗判定部１０ｉが判定したときに、この判定結果を告知する。告知装置１１は、車両４の乗務員が運転操作する乗務員室内の運転台などに設置されている。告知装置１１は、例えば、判定結果を音声で案内するスピーカ又は警報音などの音声発生装置、この判定結果を文字、図形、記号又はこれらの組み合わせによって案内する液晶画面などの表示装置である。
【００５１】
次に、この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置の動作を説明する。
以下では、図３に示す制御部１０ｍの動作を中心として説明する。
図６に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、車両４の現在位置の検出を現在位置検出部１０ｂに制御部１０ｍが指令する。図３に示す走行速度検出装置８、離線検出装置９Ａ，９Ｂ及び局部摩耗検出装置１０に電源装置から電力が供給されると、局部摩耗検出プログラムをプログラム記憶部１０ｋから制御部１０ｍが読み出して、一連の局部摩耗検出処理を制御部１０ｍが実行する。図１に示す軌道３上を起点から車両４が走行を開始すると、図３に示す走行速度検出装置８が車両４の車輪４ｄの回転及び回転方向を検出して走行速度検出情報を局部摩耗検出装置１０の信号入力部１０ａに出力する。信号入力部１０ａから制御部１０ｍに走行速度検出情報が入力すると、現在位置検出部１０ｂにこの走行速度検出情報を制御部１０ｍが出力する。走行速度検出情報に基づいて車両４の現在位置を現在位置検出部１０ｂが検出すると、この現在位置検出部１０ｂが現在位置検出情報を制御部１０ｍに出力する。
【００５２】
Ｓ１１０において、径間長Ｌの特定を径間長特定部１０ｄに制御部１０ｍが指令する。現在位置検出部１０ｂから現在位置検出情報が制御部１０ｍに入力すると、この現在位置検出情報を径間長特定部１０ｄに制御部１０ｍが出力する。その結果、現在位置検出情報に基づいて径間長情報記憶部１０ｃを径間長特定部１０ｄが検索し、車両４の現在位置に対応する径間長Ｌ及びすり板５ｆに対するトロリ線１ａの移動方向を径間長情報記憶部１０ｃから径間長特定部１０ｄが特定し、この径間長Ｌに相当する径間長情報を径間長特定部１０ｄが制御部１０ｍに出力する。
【００５３】
Ｓ１２０において、トロリ線偏位方向の特定をトロリ線偏位方向特定部１０ｆに制御部１０ｍが指令する。現在位置検出部１０ｂから現在位置検出情報が制御部１０ｍに入力すると、この現在位置検出情報をトロリ線偏位方向特定部１０ｆに制御部１０ｍが出力する。また、走行速度検出装置８が車両４の車輪４ｄの回転方向（車両４の進行方向）を検出して進行方向情報を局部摩耗検出装置１０の信号入力部１０ａに出力する。信号入力部１０ａから制御部１０ｍに進行方向情報が入力すると、トロリ線偏位方向特定部１０ｆにこのトロリ線偏位方向情報を制御部１０ｍが出力する。その結果、現在位置検出情報及び進行方向情報に基づいてトロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅをトロリ線偏位方向特定部１０ｆが検索し、車両４の現在位置に対応するすり板５ｆに対するトロリ線１ａの偏位方向をトロリ線偏位方向情報記憶部１０ｅからトロリ線偏位方向特定部１０ｆが特定し、このトロリ線偏位方向に相当するトロリ線偏位方向情報をトロリ線偏位方向特定部１０ｆが制御部１０ｍに出力する。
【００５４】
Ｓ１３０において、左右偏位周期Ｔ1の演算を左右偏位周期演算部１０ｇに制御部１０ｍが指令する。例えば、図４及び図５に示すように、車両４がすり板５ｆとともに一定の走行速度Ｖで直線区間の軌道３上を走行しているときには、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが左右方向に一定時間間隔で往復動作しながらトロリ線１ａとすり板５ｆとが摺動する。信号入力部１０ａから走行速度検出情報が制御部１０ｍに入力すると、この走行速度検出情報を左右偏位周期演算部１０ｇに制御部１０ｍが出力する。また、径間長特定部１０ｄから径間長情報が制御部１０ｍに入力すると、この径間長情報を左右偏位周期演算部１０ｇに制御部１０ｍが出力する。その結果、走行速度検出情報及び径間長情報に基づいて左右偏位周期演算部１０ｇが数１によって左右偏位周期Ｔ1を演算し、この左右偏位周期Ｔ1に相当する左右偏位周期情報を制御部１０ｍに出力する。
【００５５】
Ｓ１４０において、離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'の演算を離線発生周期演算部１０ｈに制御部１０ｍが指令する。図１に示す軌道３上を起点から車両４が走行を開始して、図５に示すすり板５ｆに対してトロリ線１ａが相対的に左右方向に往復移動すると、すり板５ｆの摺動面とトロリ線１ａとが離線することがある。その結果、トロリ線１ａからすり板５ｆを通じて流れる電流が離線発生時にゼロになるとともに、トロリ線１ａとすり板５ｆとの間に離線発生時にアークＡが発生することがある。図３に示す離線検出装置９Ａ，９Ｂが離線を検出して離線検出情報を局部摩耗検出装置１０の信号入力部１０ａに出力すると、この信号入力部１０ａから制御部１０ｍにこの離線検出情報が入力する。このため、離線発生周期演算部１０ｈに離線検出情報を制御部１０ｍが出力するとともに、離線発生周期演算部１０ｈにトロリ線偏位方向情報を制御部１０ｍが出力する。その結果、離線検出情報及びトロリ線偏位方向情報に基づいて離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を離線発生周期演算部１０ｈが演算し、この離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'に相当する離線発生周期情報を制御部１０ｍに出力する。
【００５６】
Ｓ１５０において、局部摩耗Ｗの有無の判定を局部摩耗判定部１０ｉに制御部１０ｍが指令する。左右偏位周期情報が局部摩耗判定部１０ｉに制御部１０ｍから入力するとともに、離線発生周期情報が局部摩耗判定部１０ｉに制御部１０ｍから入力すると、この左右偏位情報とこの離線発生周期情報とに基づいて局部摩耗判定部１０ｉが局部摩耗Ｗの有無を判定する。
【００５７】
Ｓ１６０において、左右偏位周期Ｔ1と離線発生周期Ｔ2とが一致するか否かを局部摩耗判定部１０ｉが判定する。局部摩耗判定部１０ｉは、離線検出装置９Ａ，９Ｂが所定時間間隔で規則的に離線を検出するタイミング（離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'）と、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが左右方向に往復動作するタイミング（左右偏位周期Ｔ1）とが一致するか否かを判定する。局部摩耗判定部１０ｉは、離線が発生するタイミングが一定時間間隔で規則的であり、かつ、トロリ線１ａが左右方向に往復動作するタイミングと離線が発生するタイミングとが一致するときには、局部摩耗Ｗに起因する離線が発生していると判定する。例えば、図５に示すように、車両４がすり板５ｆとともに一定速度（走行速度Ｖ）で直線の軌道３上を矢印方向に走行している場合に、時刻ｔ0では離線が発生していないが、時刻ｔ1において初めて離線が発生し、時刻ｔ1以降も間欠的に離線が発生しているものと仮定する。この場合に、すり板５ｆに対してトロリ線１ａがこのすり板５ｆの進行方向右側に相対的に移動するときには、時刻ｔ1，ｔ4，ｔ7，ｔ10，…において離線が発生している。このとき、時刻ｔ1〜ｔ4、時刻ｔ4〜ｔ7及び時刻ｔ7〜ｔ10の時間差（離線発生周期Ｔ2）と左右偏位周期Ｔ1とが一致しており、トロリ線１ａとすり板５ｆとの間に一定時間間隔で規則的に離線が発生している。同様に、図５に示すように、すり板５ｆに対してトロリ線１ａがこのすり板５ｆの進行方向左側に相対的に移動するときには、時刻ｔ3，ｔ6，ｔ9，…において離線が発生している。このとき、時刻ｔ3〜ｔ6及び時刻ｔ6〜ｔ9の時間差（離線発生周期Ｔ2）と左右偏位周期Ｔ1とが一致しており、トロリ線１ａとすり板５ｆとの間に一定時間間隔で定期的に離線が発生している。このため、局部摩耗Ｗに起因する離線が規則的に発生しているため、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生していると局部摩耗判定部１０ｉが判定し、局部摩耗判定部１０ｉが判定結果情報を制御部１０ｍに出力する。
【００５８】
一方、局部摩耗判定部１０ｉは、離線が発生するタイミングが不定時間間隔で不規則であるときには、局部摩耗Ｗに起因する離線が発生していないと判定する。同様に、局部摩耗判定部１０ｉは、離線が発生するタイミングが一定時間間隔で規則的であっても、トロリ線１ａが左右方向に往復動作するタイミングとこの離線が発生するタイミングとが一致しないときには、局部摩耗Ｗに起因する離線が発生していないと判定する。例えば、図５に示すように、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが相対的に左右方向に往復移動すると、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの発生箇所とトロリ線１ａの位置とが一致していないにも関わらず、時刻ｔ2，ｔ5，ｔ8，…において離線が発生することがある。例えば、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの発生の有無とは無関係に、トロリ線１ａに振動が発生したり集電舟５ｄを下降させる方向の揚力が作用したりすると、トロリ線１ａとすり板５ｆとの間に離線が発生することがある。しかし、この場合には、時刻ｔ1〜ｔ2、時刻ｔ2〜ｔ3、時刻ｔ3〜ｔ5及び時刻ｔ7〜ｔ8の時間差（離線発生周期Ｔ2'）と左右偏位周期Ｔ1とが一致せず、トロリ線１ａとすり板５ｆとの間に不定時間間隔で不規則に離線が発生している。このため、局部摩耗Ｗに起因する離線が規則的に発生していないため、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生していないと局部摩耗判定部１０ｉが判定する。局部摩耗判定部１０ｉから判定結果情報が入力したと制御部１０ｍが判断したときにはＳ１７０に進み、局部摩耗判定部１０ｉから判定結果情報が入力していないと制御部１０ｍが判断したときにはＳ１８０に進む。
【００５９】
Ｓ１７０において、判定結果の送信を判定結果送信部１０ｊに制御部１０ｍが指令する。図３に示す局部摩耗判定部１０ｉから判定結果情報が制御部１０ｍに入力すると、この判定結果情報を制御部１０ｍが判定結果送信部１０ｊに出力し、この判定結果送信部１０ｊが告知装置１１にこの判定結果情報を送信する。その結果、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの発生を告知装置１１が告知し、車両４内の乗務員に局部摩耗Ｗの発生が警告される。
【００６０】
Ｓ１８０において、局部摩耗Ｗの検出を終了するか否かを制御部１０ｍが判断する。現在位置検出部１０ｂが出力する現在位置情報に基づいて車両４が終点（終着点）に到着したか否かを制御部１０ｍが判断する。車両４が終点に到着したと制御部１０ｍが判断したときには、一連の局部摩耗検出処理を制御部１０ｍが終了する。一方、車両４が終点に到着していないと制御部１０ｍが判断したときにはＳ１１０に戻り、Ｓ１１０以降の局部摩耗検出処理を制御部１０ｍが繰り返す。
【００６１】
この発明の実施形態に係るすり板の局部摩耗検出装置とその検出プログラムには、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、トロリ線１ａとすり板５ｆとが離れる離線が発生する離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'に基づいて、このすり板５ｆの局部摩耗Ｗの有無を局部摩耗判定部１０ｉが判定する。このため、一定時間間隔で定期的に離線が発生するときには、すり板５ｆに発生する局部摩耗Ｗを発生初期の段階で迅速にその場で検出することができる。
【００６２】
(2) この実施形態では、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが左右方向に偏位する左右偏位周期Ｔ1と離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'とに基づいて、このすり板５ｆの局部摩耗Ｗの有無を局部摩耗判定部１０ｉが判定する。このため、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが左右方向に往復動作する周期と、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの発生箇所とトロリ線１ａとの間で離線が発生する周期とを検出するだけで、この局部摩耗Ｗの発生を簡単に検出することができる。
【００６３】
(3) この実施形態では、離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'と左右偏位周期Ｔ1とが一致するときには、すり板５ｆに局部摩耗Ｗが発生していると局部摩耗判定部１０ｉが判定する。このため、トロリ線１ａとすり板５ｆとの間で周期的に離線が発生する一定時間間隔と、すり板５ｆに対してトロリ線１ａが左右方向に往復動作する周期とが、局部摩耗Ｗの発生時に一致するという原理を利用して、この局部摩耗Ｗの発生を初期の段階から簡単に検出することができる。
【００６４】
(4) この実施形態では、トロリ線１ａが支持される支持点Ｐ間の距離である径間長Ｌと車両４の走行速度Ｖとに基づいて、左右偏位周期Ｔ1を左右偏位周期演算部１０ｇが演算し、このトロリ線１ａからすり板５ｆを通じて流れる電流に基づいて、離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を離線発生周期演算部１０ｈが演算する。このため、例えば、車両４に搭載されている既存の速度発電機のような速度計の出力信号を利用して、左右偏位周期Ｔ1を簡単に演算することができるとともに、安価で簡単な構造のクランプメータのような離線検出器の出力信号を利用して、離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を簡単に演算することができる。
【００６５】
(5) この実施形態では、トロリ線１ａが支持される支持点Ｐ間の距離である径間長Ｌと車両４の走行速度Ｖとに基づいて、左右偏位周期Ｔ1を左右偏位周期演算部１０ｇが演算し、このトロリ線１ａとすり板５ｆとが離線するときに発生するアークＡに基づいて、離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を離線発生周期演算部１０ｈが演算する。このため、例えば、車両４に搭載されている既存の速度発電機のような速度計の出力信号を利用して、左右偏位周期Ｔ1を簡単に演算することができるとともに、安価で簡単な構造の紫外線検出式の離線検出器の出力信号を利用して、離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'を簡単に演算することができる。
【００６６】
(6) この実施形態では、離線発生周期演算部１０ｈの演算結果と左右偏位周期演算部１０ｇの演算結果とに基づいて、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの有無を局部摩耗判定部１０ｉが判定する。このため、左右偏位周期Ｔ1と離線発生周期Ｔ2，Ｔ2'とを演算することによって、すり板５ｆの局部摩耗Ｗの発生を安価で簡単な装置によって簡単に検出することができる。
【００６７】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、架線１がシンプルカテナリ式ちょう架方式の架線である場合を例に挙げて説明したが、このような架線方式に限定するものではない。例えば、シンプルカテナリ式ちょう架方式の架線１のトロリ線１ａとちょう架線１ｂとの間に補助ちょう架線を１本架設し、補助ちょう架線にトロリ線１ａをハンガイヤー１ｃによって吊り下げるコンパウンドカテナリ式ちょう架方式の架線についてもこの発明を適用することができる。同様に、シンプルカテナリ式ちょう架方式の架線を所定の間隔をあけて２組平行に架設したツインシンプルカテナリ式ちょう架方式の架線についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、電車線として架空式電車線路を例に挙げて説明したが、架空式電車線路のうち線条ではなく剛体を使用する剛体ちょう架式電車線路、導電性レールを使用する第三軌条式（サードレール式）電車線路などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、旅客又は貨物の運輸営業を行う営業車である車両４に局部摩耗検出装置１０を搭載する場合を例に挙げて説明したが、架線１及び軌道３などの使用状態における機能を検査する検測車に局部摩耗検出装置１０を搭載することもできる。
【００６８】
(2) この実施形態では、集電装置５がシングルアーム式パンタグラフである場合を例に挙げて説明したが、車両４の進行方向に対して対称である菱形パンタグラフ又は翼型パンタグラフなどの他の形式のパンタグラフについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、走行速度検出装置８の出力信号とATS車上子の出力信号とに基づいて車両４の現在位置を現在位置検出部１０ｂが検出する場合を例に挙げて説明したが、このような検出方法に限定するものではない。例えば、GPS(Global Positioning System(全地球測位システム))又は自律航行装置(ジャイロ)を併用して車両４の現在位置を検出することもできる。例えば、トンネル区間以外の明かり区間を車両４が走行するときにはGPS信号などに基づいて現在位置検出部１０ｂが車両４の走行距離を演算し、トンネル区間を車両４が走行するときには走行速度検出装置８の出力信号とATS車上子の出力信号とに基づいて現在位置検出部１０ｂが車両４の走行距離を演算することもできる。
【００６９】
(3) この実施形態では、離線検出装置９Ａ，９Ｂが電流式又は光学式の離線検出器である場合を例に挙げて説明したが、トロリ線１ａからすり板５ｆを通じて流れる電流の電圧降下を検出する分圧式の離線検出器を使用することもできる。また、この実施形態では、離線検出装置９Ａ，９Ｂを車両４が搭載する場合を例に挙げて説明したが、いずれか一方の離線検出装置９Ａ，９Ｂを省略することもできる。例えば、一編成の複数の集電装置５が母線を通じて電気的に接続されている場合であって、ある集電装置５に離線が発生して他の集電装置５に離線が発生していないようなときには、離線してもアークＡが発生しないことがある。このような場合には、アークＡの発生の有無に関わらず離線の発生を検出可能な電流式の離線検出装置９Ａのみを車両４に搭載することもできる。さらに、この実施形態では、局部摩耗Ｗの有無の判定結果を車両４内の告知装置１１に送信する場合を例に挙げて説明したが、車両４の運行を円滑に進めるための運転指令及び業務指令を地上側から車両側に行って、車両４の運行状況を管理する中央指令装置にこの判定結果を送信することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１  架線
１ａ  トロリ線
２  架線支持装置
３  軌道
３ａ  レール
４  車両
５  集電装置
５ｆ  すり板
６  主回路装置
７  通電部
８  走行速度検出装置
９Ａ，９Ｂ  離線検出装置
１０  局部摩耗検出装置
１０ａ  信号入力部
１０ｂ  現在位置検出部
１０ｃ  径間長情報記憶部
１０ｄ  径間長特定部
１０ｅ  トロリ線偏位方向情報記憶部
１０ｆ  トロリ線偏位方向特定部
１０ｇ  左右偏位周期演算部
１０ｈ  離線発生回数演算部
１０ｉ  局部摩耗判定部
１０ｊ  判定結果送信部
１０ｋ  プログラム記憶部
１０ｍ  制御部
１１  告知装置
Ａ  アーク
Ｔ1  左右偏位周期
Ｔ2  離線発生周期
Ｔ2'  離線発生周期
Ｌ  径間長
Ｐ  支持点
Ｖ  走行速度
Ｗ  局部摩耗
Δ  トロリ線偏位
【図１】
2014110735.tif 000004
【図２】
2014110735.tif 000005
【図３】
2014110735.tif 000006
【図４】
2014110735.tif 000007
【図５】
2014110735.tif 000008
【図６】
2014110735.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月25日(2012.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、
前記トロリ線が支持される支持点間の距離である径間長と車両の走行速度とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算手順と、
前記トロリ線と前記すり板とが離線するときに発生するアークに基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算手順とを含むこと、
を特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載のすり板の局部摩耗検出プログラムにおいて、図１及び図３〜図６に示すように、前記トロリ線が支持される支持点間の距離である径間長と車両の走行速度とに基づいて、前記左右偏位周期を演算する左右偏位周期演算手順と、前記トロリ線と前記すり板とが離線するときに発生するアーク（Ａ）に基づいて、前記離線発生周期を演算する離線発生周期演算手順（Ｓ１４０）とを含むことを特徴とするすり板の局部摩耗検出プログラムである。