(57)【要約】【課題】  安価なトロリ線を使用し、時間帯によらず実施可能なトロリ線の摩耗検出方法を提供する。【解決手段】  架線されているトロリ線１に歪みゲージ２を取り付けておき、測定される歪みεに基づいて算出されるトロリ線１の断面積Ｓによりトロリ線１の摩耗を検出する。歪みεと既知の縦弾性係数Ｅとから応力σを算出し、応力σと既知の架線張力Ｆとから断面積Ｓを算出することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線されているトロリ線に歪みゲージを取り付けておき、測定される歪みに基づいて算出される上記トロリ線の断面積により上記トロリ線の摩耗を検出することを特徴とするトロリ線の摩耗検出方法。
【請求項２】
予め摩耗が許容される限界に相当する断面積（摩耗限界断面積）を定めておき、上記算出された断面積が摩耗限界断面積より小さいとき、摩耗が限界に達したと判定することを特徴とする請求項１記載のトロリ線の摩耗検出方法。
【請求項３】
上記断面積は、測定される歪みに基づいて算出される応力と既知である上記トロリ線の架線張力とから算出することを特徴とする請求項１又は２記載のトロリ線の摩耗検出方法。
【請求項４】
上記応力は、測定される歪みと既知である上記トロリ線の縦弾性係数とから算出することを特徴とする請求項３記載のトロリ線の摩耗検出方法。
【請求項５】
上記トロリ線に温度センサを取り付けておき、測定される温度を上記応力の算出に加味することを特徴とする請求項４記載のトロリ線の摩耗検出方法。
【請求項６】
上記トロリ線の断面積から上記トロリ線の摩耗量を推定することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のトロリ線の摩耗検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車への給電に用いられるトロリ線の摩耗検出方法に係り、安価なトロリ線を使用し、時間帯によらず実施可能なトロリ線の摩耗検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２（ａ）に示されるように、トロリ線２１は、電気車の給電部に接する下面２２と上方に臨む上面２３との間に、吊り具を係止するための溝２４を有する。トロリ線は、電気車の走行により下面２２がだんだん摩耗してくる。図２（ｂ）のトロリ線２１は、摩耗がかなり進んだ状態であり、円弧状に膨らんでいた下面２２が失われて平らな摩耗面２５が現れている。摩耗が許容される限界である摩耗面２５の高さ位置を摩耗限界位置と呼ぶことにする。
【０００３】
特許文献４には、トロリ線に向けて水平方向に照射したレーザ光を上下に走査し、トロリ線の反対側から受光することで、摩耗面の高さ位置を検出することにより、摩耗面の位置が摩耗限界位置まできたかどうか摩耗状況を調査する方法が開示されている。この方法は、深夜などの通常の電気車の運行が少ないときに、レーザ装置を搭載した専用車を走行させて行うものである。
【０００４】
図３（ａ）に示されるように、トロリ線本体３１内にトロリ線本体とは絶縁された検知線３２を設けた検知線入りトロリ線３３がある。検知線３２は摩耗限界位置に配置してある。この検知線入りトロリ線３３がだんだん摩耗してくると、図３（ｃ）のように、摩耗面３４が検知線３２の位置まで到達する。
【０００５】
特許文献１、２、３には、この検知線入りトロリ線を用いた場合の摩耗検出方法として、検知線の断線や短絡などを電気的に検出する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】実開平６−８７０４４号公報
【特許文献２】特開２００２−３９７１０号公報
【特許文献３】特開２００４−９０６６６号公報
【特許文献４】特開平５−７１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザ光を用いた方法は、昼間の電気車の運行中に専用車を走行させると運行の効率が落ちるので、深夜などの通常の電気車の運行が少ないときにしか実施できない。また、この方法は、深夜労働のため人件費がかかる。
【０００８】
検知線入りトロリ線を用いる方法は、摩耗面が検知線の配置された摩耗限界位置に到達したとき、初めて摩耗が検知される。円弧状に膨らんでいた下面が徐々に摩耗する状況は把握できない。このため、摩耗が検知された時点から交換用トロリ線を準備して交換工事計画を立案することになる。この準備や立案の間にも摩耗は進行するので、交換工事が間に合わず、トロリ線が断線してしまう可能性がある。
【０００９】
また、検知線入りトロリ線は、トロリ線本体の全長にわたって検知線を摩耗限界位置に挿入して製作するため、加工が難しく、コストが高くなる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、安価なトロリ線を使用し、時間帯によらず実施可能なトロリ線の摩耗検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、架線されているトロリ線に歪みゲージを取り付けておき、測定される歪みに基づいて算出される上記トロリ線の断面積により上記トロリ線の摩耗を検出するものである。
【００１２】
予め摩耗が許容される限界に相当する断面積（摩耗限界断面積）を定めておき、上記算出された断面積が摩耗限界断面積より小さいとき、摩耗が限界に達したと判定してもよい。
【００１３】
上記断面積は、測定される歪みに基づいて算出される応力と既知である上記トロリ線の架線張力とから算出してもよい。
【００１４】
上記応力は、測定される歪みと既知である上記トロリ線の縦弾性係数とから算出してもよい。
【００１５】
上記トロリ線に温度センサを取り付けておき、測定される温度を上記応力の算出に加味してもよい。
【００１６】
上記トロリ線の断面積から上記トロリ線の摩耗量を推定してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１８】
（１）検知線を利用しないので、安価なトロリ線を使用することができる。
【００１９】
（２）専用車を走行させないので、時間帯によらず実施可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１に示されるように、本発明の摩耗検出方法を実施する装置は、架線されているトロリ線１に取り付けられた歪みゲージ２と、測定される歪みεに基づいて算出されるトロリ線の断面積Ｓによりトロリ線１の摩耗を検出する摩耗検出回路３とからなる。歪みゲージ２は、トロリ線１の長手方向に適宜な距離間隔をおいて複数設けてもよい。
【００２２】
本発明の方法の原理は、トロリ線１の架線張力は一定であるため、トロリ線１の摩耗によってトロリ線１の断面積が減少すると、トロリ線１の歪みが変化することを利用したものである。その歪みを測定することによって断面積を算出することができ、断面積が分かれば摩耗がどの程度かを判定できる。
【００２３】
ここで、本発明の対象となるトロリ線１は、銅又は銅合金からなり、図２に示したトロリ線２１と同じ断面構造を有する。すなわち、トロリ線１は、検知線を挿入する等の特殊な加工が施されていないものである。もちろん、図３の検知線入りトロリ線３３に対しても本発明はそのまま適用することができる。
【００２４】
摩耗検出回路３には、予め摩耗が許容される限界に相当する断面積（摩耗限界断面積）Ｓｍｉｎが設定されており、算出した断面積Ｓが摩耗限界断面積Ｓｍｉｎより小さいとき、摩耗が限界に達したと判定する限界判定回路４が設けられている。
【００２５】
摩耗検出回路３には、測定される歪みεに基づいて算出される応力σと既知情報として設定されているトロリ線１の架線張力Ｆとから断面積Ｓを算出する断面積算出回路５が設けられている。なお、トロリ線１の架線張力Ｆは、架線当初に加えた架線張力のままその後は一定に保持されるので、既知である。
【００２６】
摩耗検出回路３には、測定される歪みεと既知情報として設定されているトロリ線１の縦弾性係数Ｅとから応力σを算出する応力算出回路６が設けられている。なお、トロリ線１の縦弾性係数Ｅはトロリ線１の材料の特性から決まるので、既知である。
【００２７】
さらに、トロリ線１には、歪みゲージ２の近傍に温度センサ７が取り付けられている。この温度センサ７で測定されるトロリ線１の温度Ｔは、応力算出回路６に取り込まれ、応力σの算出の際に温度補正に用いられる。つまり、応力算出回路６は、歪みεと縦弾性係数Ｅとを用い、温度Ｔの影響を補正して応力σを算出するようになっている。
【００２８】
摩耗検出回路３には、限界判定回路４で摩耗が限界に達したと判定されたときに警報を発する警報機８が接続されている。
【００２９】
さらに、本発明の方法では、摩耗検出回路３内の図示しない摩耗量推定回路において、断面積算出回路５で算出したトロリ線１の断面積Ｓを架設当初の断面積Ｓ０から差し引くことにより、トロリ線１の摩耗量を推定し、その摩耗量を外部へ通知することができる。また、摩耗検出回路３に断面積Ｓを表示する表示器９を接続し、断面積算出回路５で算出したトロリ線１の断面積Ｓを表示できるようにしてもよい。
【００３０】
摩耗検出回路３及びその内部の各回路４，５，６は、記憶されているプログラムに従って演算処理を実行するコンピュータで構成することができる。
【００３１】
以下、本発明の摩耗検出方法の手順を説明する。
【００３２】
応力算出回路６には、トロリ線１の歪みεとトロリ線１の縦弾性係数Ｅとを用い、トロリ線１の温度Ｔの影響を補正してトロリ線１の応力σを解析演算するプログラムを記憶させておく。この解析演算の基本式は、
σ＝ε×Ｅ                                          （１）
である。プログラムには、この式に公知の温度補正項をつけ加え、トロリ線１の温度Ｔを加味してトロリ線１の応力σを解析演算できるようにしておく。
【００３３】
断面積算出回路５には、トロリ線１の応力σとトロリ線１の架線張力Ｆとから断面積Ｓを解析演算するプログラムを記憶させておく。この解析演算の基本式は、
Ｓ＝Ｆ÷σ                                          （２）
である。
【００３４】
限界判定回路４には、トロリ線１の断面積Ｓと摩耗限界断面積Ｓｍｉｎとを比較して断面積Ｓが摩耗限界断面積Ｓｍｉｎより小さいとき、摩耗が限界に達したと判定するプログラムを記憶させておく。
【００３５】
摩耗検出回路３には、トロリ線１の縦弾性係数Ｅ、トロリ線１の架線張力Ｆ、摩耗限界断面積Ｓｍｉｎを設定しておく。これらの情報Ｅ，Ｆ，Ｓｍｉｎは、摩耗検出回路３に対して随時外部から入力できるようにしておいてもよい。また、摩耗検出回路３には、断面積算出回路５が出力した断面積Ｓを表示器９に通知するプログラム、限界判定回路４が出力した判定を警報機８に通知するプログラムを記憶させておく。
【００３６】
一方、トロリ線１には、歪みゲージ２と温度センサ７を取り付け、それぞれの信号線を摩耗検出回路３に接続し、データが入力できるようにしておく。
【００３７】
以上の準備の後、摩耗検出回路３を起動すると、応力算出回路６には、歪みゲージ２よりトロリ線１の歪みεを測定したデータが入力されるとともに、温度センサ７よりトロリ線１の温度Ｔを測定したデータが入力され、また、トロリ線１の縦弾性係数Ｅも入力される。応力算出回路６は、これらのデータをもとにトロリ線１の応力σを解析演算する。
【００３８】
この応力σとトロリ線１の架線張力Ｆとが断面積算出回路５に入力されると、断面積算出回路５は、これら応力σと架線張力Ｆをもとに断面積Ｓを解析演算する。この断面積Ｓは表示器９に通知され、表示器９で表示される。
【００３９】
この断面積Ｓと摩耗限界断面積Ｓｍｉｎが限界判定回路４に入力されると、限界判定回路４は、断面積Ｓと摩耗限界断面積Ｓｍｉｎとを比較し、断面積Ｓが摩耗限界断面積Ｓｍｉｎより小さいときには、摩耗が限界に達したと判定し、警報機８に通知する。この判定が警報機８に入力されると、警報機８は警報を発する。
【００４０】
また、図示しない摩耗量推定回路は、断面積算出回路５で算出したトロリ線１の断面積Ｓを架設当初の断面積Ｓ０から差し引くことにより、トロリ線１の摩耗量を推定し、その摩耗量を外部へ通知する。
【００４１】
以後、連続的に摩耗検出回路３の起動以降のステップを繰り返し行うことで、トロリ線１の常時監視、つまり電気車の運行中・非運行中にかかわらないリアルタイムの監視を継続する。
【００４２】
以上説明したように、本発明の方法によれば、測定される歪みεに基づいて算出されるトロリ線の断面積Ｓによりトロリ線１の摩耗を検出するようにしたので、特殊な加工のない安価なトロリ線に対しても実施することができる。
【００４３】
また、本発明の方法によれば、測定される歪みεに基づいて算出されるトロリ線の断面積Ｓによりトロリ線１の摩耗を検出するようにしたので、歪みゲージ２をトロリ線１に取り付けてさえおけば、他の必要な部材は地上設備とすることができる。よって、専用車を走行させる必要がなくなり、昼夜、あるいは運行中・非運行中の時間帯によらず実施可能である。
【００４４】
さらに、本発明の方法によれば、算出した断面積Ｓからトロリ線１の摩耗量を算出して外部へ通知するようにしたので、この摩耗量から摩耗が進行していく状況が把握できる。したがって、断面積Ｓが摩耗限界断面積Ｓｍｉｎに達して警報が出力されるよりも以前に、交換用トロリ線の準備や交換工事計画の立案が可能になり、警報が出力されたときには直ちに交換工事を実施することができ、工事前にトロリ線１が断線に至ることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の摩耗検出方法を実施する装置の原理的構成図である。
【図２】特殊な加工のないトロリ線を示す図であり、（ａ）は摩耗が全くない状態の断面図、（ｂ）は摩耗が進行した状態の断面図である。
【図３】検知線入りトロリ線を示す図であり、（ａ）は摩耗が全くない状態の断面図、（ｂ）は摩耗が進行した状態の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  トロリ線
２  歪みゲージ
３  摩耗検出回路
４  限界判定回路
５  断面積算出回路
６  応力算出回路
７  温度センサ
８  警報機
９  表示器
【図１】
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【図２】
2006021559.tif 000004
【図３】
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