(57)【要約】【課題】架空線に発生する張力変化を簡単な構造によって高精度に低減することができる架空線の張力変化低減装置を提供する。【解決手段】張力変化低減装置１４は、ばねバランサ４によって架線１に張力を付与するときに、この架線１に発生する張力変化を低減する。張力変化低減装置１４は、従来のばね式テンションバランサに比べて架線１の張力変化率を標準張力の±9%の範囲内から±5%の範囲内に低減する。張力変化低減装置１４は、ばねバランサ４の外部に着脱自在に装着されている。張力測定部１６は、ばねバランサ４と架線１との間で、このばねバランサ４の外部からこの架線１の張力を測定する。付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂは、架線１に付加張力を作用させる。制御部２１は、架線１に発生する張力変化が低減するように、張力測定部１６の測定結果に基づいて付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを動作制御する。【選択図】図２
2018167608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばねバランサによって架空線に張力を付与するときに、この架空線に発生する張力変化を低減する架空線の張力変化低減装置であって、
前記架空線に付加張力を作用させる付加張力作用部と、
前記架空線の張力を測定する張力測定部の測定結果に基づいて、この架空線に発生する張力変化が低減するように、前記付加張力作用部を制御する制御部と、
を備える架空線の張力変化低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載の架空線の張力変化低減装置において、
前記付加張力作用部は、前記ばねバランサと前記架空線との間に、このばねバランサの外部からこの架空線に前記付加張力を作用させること、
を特徴とする電車線の張力変化低減装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電車線の張力変化低減装置において、
前記張力測定部は、前記ばねバランサと前記架空線との間で、このばねバランサの外部からこの架空線の張力を測定すること、
を特徴とする架空線の張力変化低減装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、
前記制御部は、
前記架空線の張力が上限しきい値を超えるときには、この架空線の張力を低下させる付加張力がこの架空線に作用するように前記付加張力作用部を制御し、
前記架空線の張力が下限しきい値を下回るときには、この架空線の張力を増加させる付加張力がこの架空線に作用するように前記付加張力作用部を制御すること、
を特徴とする架空線の張力変化低減装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、
前記付加張力作用部は、前記架空線に押圧力又は引張力を前記付加張力として作用させるシリンダ機構部を備え、
前記シリンダ機構部は、
前記架空線の張力が上限しきい値を超えるときには、シリンダをピストンが押圧してこのシリンダを通じてこの架空線に前記押圧力を作用させ、
前記架空線の張力が下限しきい値を下回るときには、前記シリンダを前記ピストンが引っ張りこのシリンダを通じてこの架空線に前記引張力を作用させ、
前記架空線の張力が前記上限しきい値と前記下限しきい値との間であるときには、前記シリンダ内を前記ピストンが移動しこの架空線に前記押圧力及び前記引張力を作用させないこと、
を特徴とする架空線の張力変化低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ばねバランサによって架空線に張力を付与するときに、この架空線に発生する張力変化を低減する架空線の張力変化低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ちょう架線、補助ちょう架線及びトロリ線などの電車線は、温度変化による伸縮や、クリープ、トロリ線の摩耗による弾性伸び、さらに経年による支持物の傾斜などにより、弛度張力が影響を受けるため、電車線の張力を一定に保持する必要がある。そのための装置としてばね式テンションバランサが知られている。従来のばね式テンションバランサ（以下、従来技術１という）は、支柱に連結される筒状ケーシングと、このケーシング内に同軸的に受容されかつ軸線方向に出没し得るようにされて架空線と連結される内側部材と、この内側部材を没入方向に弾発付勢するようにケーシングと内側部材との間に同軸的に介装されたコイルばねとを有する（例えば、特許文献１参照）。従来技術１は、標準設置条件では各コイルばねをある程度圧縮変形させた状態で設置される。従って、従来技術１は、例えば、気温が下がって電車線が縮むと、コイルばねの反発力に抗して内側部材が外側ケーシングから突出し、気温が上がって電車線が伸びると、コイルばねの弾発復元力により内側部材がケーシング内に没入するため、電車線の伸び縮みによる変位を吸収し得る。
【０００３】
また、コイルばねの伸縮で吸収できない架空線の大きな伸縮にも対応して、その張力を一定に維持できるテンションバランサが提供されている。このような従来のテンションバランサ（以下、従来技術２という）は、外側ケーシング内に筒状ケーシングを軸線方向出没自在に収容し、外側ケーシングと筒状ケーシングとの間に軸線相対変位を回転運動に変換する互いに噛み合うねじ棒とナットとを設け、モータでねじ棒又はナットを回転駆動して、外側ケーシング内に筒状ケーシングを軸線方向に相対変位させ、筒状ケーシングと内側部材との間に、相互の軸線方向相対位置を検知する位置検知手段を設け、この位置検知手段によって検知される相対位置情報に基づき、外側ケーシングと筒状ケーシングとを常時所定の相対位置に配置すべくモータを制御している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2000-158981号公報
【０００５】
【特許文献２】特開2005-137039号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術１は、対応できる電車線の張力変化率が標準張力の±9%の範囲内である。近年、速度向上のニーズが高まってきており、走行速度が高くなるにつれ電車線の張力変化により集電システムの接触性能に及ぼす影響が大きくなることが問題となってきている。そこで、張力変化率をさらに低下させ、張力変化率を標準張力の5%未満とすることができる架空線用テンションバランサが必要となる。
【０００７】
また、従来技術２は、従来技術１とは異なり張力変化率を低減できるが、既設のばね式テンションバランサにあらかじめ内蔵した構造でなければならない。ばね式テンションバランサの寿命は約30年と長いので、既設のばね式テンションバランサのすべてを従来技術２のバランサに置換えるのは経済的ではない。
【０００８】
この発明の課題は、架空線に発生する張力変化を簡単な構造によって高精度に低減することができる架空線の張力変化低減装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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１〜図３に示すように、ばねバランサ（４）によって架空線（１）に張力（Ｔ）を付与するときに、この架空線に発生する張力変化を低減する架空線の張力変化低減装置であって、前記架空線に付加張力を作用させる付加張力作用部（１７Ａ，１７Ｂ）と、前記架空線の張力を測定する張力測定部（１６）の測定結果に基づいて、この架空線に発生する張力変化が低減するように、前記付加張力作用部を制御する制御部（２１）とを備える架空線の張力変化低減装置（１４）である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の架空線の張力変化低減装置において、図１〜図４に示すように、前記付加張力作用部は、前記ばねバランサと前記架空線との間に、このばねバランサの外部からこの架空線に前記付加張力を作用させることを特徴とする電車線の張力変化低減装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電車線の張力変化低減装置において、図１〜図４に示すように、前記張力測定部は、前記ばねバランサと前記架空線との間で、このばねバランサの外部からこの架空線の張力を測定することを特徴とする架空線の張力変化低減装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、図６、図７、図９及び図１０に示すように、前記制御部は、前記架空線の張力が上限しきい値（Ｔth1）を超えるときには、この架空線の張力を低下させる付加張力がこの架空線に作用するように前記付加張力作用部を制御（Ｓ１１０）し、前記架空線の張力が下限しきい値（Ｔth2）を下回るときには、この架空線の張力を増加させる付加張力がこの架空線に作用するように前記付加張力作用部を制御（Ｓ１５０）することを特徴とする架空線の張力変化低減装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、図６、図７及び図９に示すように、前記付加張力作用部は、前記架空線に押圧力又は引張力を前記付加張力として作用させるシリンダ機構部（２０Ａ，２０Ｂ）を備え、前記シリンダ機構部は、前記架空線の張力が上限しきい値（Ｔth1）を超えるときには、シリンダ（２０ａ）をピストン（２０ｂ）が押圧してこのシリンダを通じてこの架空線に前記押圧力を作用させ、前記架空線の張力が下限しきい値（Ｔth2）を下回るときには、前記シリンダを前記ピストンが引っ張りこのシリンダを通じてこの架空線に前記引張力を作用させ、前記架空線の張力が前記上限しきい値と前記下限しきい値との間であるときには、前記シリンダ内を前記ピストンが移動しこの架空線に前記押圧力及び前記引張力を作用させないことを特徴とする架空線の張力変化低減装置である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、架空線に発生する張力変化を簡単な構造によって高精度に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の斜視図である。
【図２】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の平面図である。
【図３】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の側面図である。
【図４】図３のIV方向から見た拡大底面図である。
【図５】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が使用されるばねバランサの横断面図である。
【図６】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の架空線が収縮したときの動作を説明するための横断面図であり、（Ａ）はばねバランサによってのみ架線に張力を作用させている状態を示す横断面図であり、（Ｂ）は架線が収縮して架線の張力が増加し上限しきい値に達したときの状態を示す横断面図であり、（Ｃ）は架線の張力を低下させるための押圧力を作用させている状態を示す横断面図である。
【図７】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の架空線が伸長したときの動作を説明するための平面図であり、（Ａ）はばねバランサによってのみ架線に張力を作用させている状態を示す横断面図であり、（Ｂ）は架線が伸長して張力が低下し下限しきい値に達したときの状態を示す横断面図であり、（Ｃ）は架線の張力を増加させるための引張力を作用させている状態を示す横断面図である。
【図８】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の構成図である。
【図９】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の張力特性図を一例として示すグラフである。
【図１０】この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の作用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】
【００１６】
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〜図３に示す架線１は、線路上空に架設される架空電車線（電車線路）である。架線１は、支持点間の距離（径間）が所定の長さになるように、所定の間隔をあけて支持構造物によって支持点で支持されている。架線１は、電車又は電気機関車などの電気車（鉄道車両）が走行する線路上空に架設されている。架線１は、電気車の集電装置のすり板が接触するトロリ線と、このトロリ線を支持する補助ちょう架線と、この補助ちょう架線を介してトロリ線を支持するちょう架線などを備えている。がいし（碍子）２は、電気導体を絶縁して支持する部材である。がいし２は、架線１とばねバランサ４との間を電気的に絶縁するとともに、架線１と張力変化低減装置１４との間を電気的に絶縁する。電柱３は、電車線路の構成物を支持する部材である。電柱３は、ばねバランサ４を支持しており、電気車が走行する線路に沿って基礎部分が固定されている。
【００１７】
図１〜図５に示すばねバランサ４は、架線１の張力Ｔを一定に保持する装置である。ばねバランサ４は、図５に示す筒部５〜８と、ばね９〜１１と、図１及び図３に示す装着部１２，１３などを備えている。ばねバランサ４は、例えば、架線１の温度伸縮、クリープ伸び、摩耗による弾性伸びなどのような架線１の伸縮をばね９〜１１のばね力（弾性力）を利用して吸収し、架線１の張力Ｔを一定に保持するばね式テンションバランサである。図１及び図２に示すばねバランサ４は、架線１の温度変化などによる弛度及び張力変化を常に一定に保持するために、この架線１の張力Ｔを自動的に調整する自動張力調整装置として機能する。
【００１８】
図５に示す筒部５〜８は、架線１の伸縮動作に連動して進退動作する部材である。筒部５は、架線１側に連結された状態でばね９に挿入されており、この筒部５の外周面にばね９の一端部を受けるばね受部５ａなどを備えている。筒部６は、筒部５を中心線方向に進退自在に収容した状態でばね１０に挿入されており、このばね１０の一端部を受けるばね受部６ａと、ばね９の一端部を受けるばね受部６ｂなどを備えている。筒部７は、筒部６を中心線方向に進退自在に収容した状態でばね１１に挿入されており、このばね１１を受けるばね受部７ａと、ばね１０を受けるばね受部７ｂなどを備えている。筒部８は、筒部７を中心線方向に進退自在に収容しており、ばね１１の一端部を受けるばね受部８ａなど備えている。
【００１９】
ばね９〜１１は、架線１に張力Ｔを付与する部材である。ばね９〜１１は、圧縮状態で常時使用される圧縮コイルばねであり、架線１にばね力を常時作用させている。ばね９〜１１は、小径のばね９から大径のばね１１までばね定数が段階的に小さくなるように設定されている。ばね９は、筒部５側のばね受部５ａと筒部６側のばね受部６ｂとの間に挟み込まれることによってばね力を発生する。ばね１０は、筒部６側のばね受部６ａと筒部７側のばね受部７ｂとの間に挟み込まれることによってばね力を発生する。ばね１１は、筒部７側のばね受部７ａと筒部８側のばね受部８ａとの間に挟み込まれることによってばね力を発生する。
【００２０】
図１〜図３に示す装着部１２，１３は、筒部８を電柱３に着脱自在に装着する手段である。装着部１２は、筒部８の後端部と電柱３の外周部とを連結するようにこの電柱３に着脱自在に取り付けられる固定バンドを備えている。装着部１３は、図１及び図３に示すように、筒部８の先端部寄りの底部と電柱３の外周部とを連結する連結軸と、この連結軸の両端部を電柱３及び筒部８に着脱自在に取り付ける固定バンドなどを備えている。
【００２１】
図１〜図４、図６及び図７に示す張力変化低減装置１４は、ばねバランサ４によって架線１に張力Ｔを付与するときに、この架線１に発生する張力変化を低減する。ここで、張力変化とは、ばねバランサ４によって架線１の張力Ｔを標準張力ＴSに設定した場合に、架線１の伸縮によって張力Ｔが変動したときに許容される変動範囲である。張力変化低減装置１４は、図９に示すように、架線１の伸縮によってこの架線１の張力Ｔが変化したときに、この架線１に付加張力を作用させてこの架線１の張力Ｔを所定範囲内にする。
【００２２】
ここで、図９に示す縦軸は、架線１の張力Ｔ(kgf)であり、横軸は架線１の変位(mm)である。標準張力Ｔsは、ばねバランサ４によって設定された架線１の標準的な張力値である。上限張力Ｔmaxは、架線１の張力Ｔが増加したときに許容される張力Ｔの上限値である。下限張力Ｔminは、架線１の張力Ｔが低下したときに許容される張力Ｔの下限値である。上限しきい値Ｔth1は、張力変化低減装置１４が張力Ｔを低下させるための制御動作を開始するときの架線１の張力値である。下限しきい値Ｔth2は、張力変化低減装置１４が張力Ｔを増加させるための制御動作を開始するときの架線１の張力値である。図９に示す張力特性図は、標準張力ＴSが5500kgfであり、上限張力Ｔmaxが5775kgf(標準張力ＴSの+5%)であり、下限張力Ｔminが5225kgf(標準張力ＴSの-5%)であり、上限しきい値Ｔth1が5725kgfであり、下限しきい値Ｔth2が5275kgfであり、標準長が±320mmである場合の特性図である。図９に示す太実線（実施例）は、この実施形態に係る張力変化低減装置１４による張力変化率が±5%の範囲内の場合の張力特性である。細実線（従来例）は、従来のばね式テンションバランサによる張力変化率が±9%の範囲内の場合の張力特性である。二点鎖線は、標準張力ＴSの値を示し、太点線は上限張力Ｔmax及び下限張力Ｔminの値を示し、細点線は上限しきい値Ｔth1及び下限しきい値Ｔth2の値を示す。
【００２３】
図１〜図４に示す張力変化低減装置１４は、ばねバランサ４が付与する架線１の張力Ｔの変動を上限張力Ｔmaxと下限張力Ｔminとの間に低減する。張力変化低減装置１４は、例えば、図９に示すように、従来のばねバランサによる架線１の張力変化率が標準張力ＴSの±9%の範囲内であるときに、この架線１の張力変化率を標準張力ＴSの±5%の範囲内まで低減する。張力変化低減装置１４は、架線１及びばねバランサ４の構造を改変することなく、このばねバランサ４の外部に着脱自在に装着されている。張力変化低減装置１４は、図１〜図５に示す連結部１５Ａ，１５Ｂと、張力測定部１６と、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂと、図１、図２及び図８に示す制御部２１などを備えている。
【００２４】
図１〜図５に示す連結部１５Ａは、がいし２と張力測定部１６とを連結する手段である。連結部１５Ａは、がいし２と張力測定部１６とを着脱自在にピン結合する。連結部１５Ｂは、張力測定部１６とばねバランサ４とを連結する手段である。連結部１５Ｂは、ばねバランサ４の筒部５の先端部とがいし２とを着脱自在にピン結合する。連結部１５Ｂは、アーム部１５ａ，１５ｂなどを備えている。アーム部１５ａ，１５ｂは、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂから付加張力が伝達される部分である。アーム部１５ａは、連結部１５Ｂの一方の縁部から突出しており、アーム部１５ｂは連結部１５Ｂの他方の縁部から突出している。
【００２５】
張力測定部１６は、架線１の張力Ｔを測定する手段である。張力測定部１６は、外観が円筒状の部材であり、連結部１５Ａと連結部１５Ｂとの間に着脱自在に装着されている。張力測定部１６は、ばねバランサ４と架線１との間で、このばねバランサ４の外部からこの架線１の張力Ｔを測定する。張力測定部１６は、架線１の張力Ｔによって発生する機械的変位を電気信号に変換して出力する機械電気変換部として機能する。張力測定部１６は、例えば、架線１に作用する張力Ｔによって発生する歪みを電気抵抗値の変化として検出することによって、この架線１に作用する張力Ｔを検出するロードセルである。張力測定部１６は、例えば、所定の大きさの荷重を常時作用させて使用する引張圧縮両用型ロードセルである。張力測定部１６は、架線１の張力Ｔに応じた電気信号（張力測定信号）を制御部２１に出力する。
【００２６】
付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂは、架線１に付加張力を作用させる手段である。図１、図２及び図４に示すように、付加張力作用部１７Ａはばねバランサ４の一方の側面側に配置されており、付加張力作用部１７Ｂはばねバランサ４の他方の側面側に配置されている。付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂは、図１及び図２に示すように、ばねバランサ４と架線１との間に、このばねバランサ４の外部からこの架線１に付加張力を作用させる。付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂは、図１〜図４、図６及び図７に示すように、いずれも同一構造であり、駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂと、動作変換部１９Ａ，１９Ｂと、シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂなどを備えている。
【００２７】
図１〜図４、図６及び図７に示す駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂは、連結部１５Ｂを駆動するための駆動力を発生する手段である。駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂは、制御部２１が出力する押圧力発生信号（駆動電流）に基づいて連結部１５Ｂを押圧するための押圧力を発生するとともに、制御部２１が出力する引張力発生信号（駆動電流）に基づいて連結部１５Ｂを引っ張るための引張力を発生する。駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂは、制御部２１が出力する押圧力停止信号及び引張力停止信号に基づいて動作を停止する。駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂは、例えば、制御部２１が出力する駆動電流に基づいて正転及び逆転する電動モータと、この電動モータの出力を減速させる減速機と、電動モータ停止中にこの電動モータに制動力を作用させるブレーキ機構などを備えている。
【００２８】
動作変換部１９Ａ，１９Ｂは、駆動力発生部１８Ａの回転運動を直線運動に変換する手段である。動作変換部１９Ａは、例えば、駆動力発生部１８Ａの減速機の出力軸からの回転力を受けて回転するウォームと、このウォームと噛み合うウォームホイールと、このウォームホイールの回転運動に連動して直線運動するねじ軸１９ａなどを備えている。動作変換部１９Ａは、駆動力発生部１８Ａの回転動作に応じてねじ軸１９ａを進退動作させる。動作変換部１９Ａは、駆動力発生部１８Ａが正転したときにはねじ軸１９ａを前進させ、駆動力発生部１８Ａが逆転したときにはねじ軸１９ａを後退させる。
【００２９】
シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、架線１に押圧力又は引張力を付加張力として作用させる手段である。シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、押圧力又は引張力を連結部１５Ｂに作用させることによって、この連結部１５Ｂを進退動作させる。シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、図４、図６及び図７に示すシリンダ２０ａと、ピストン２０ｂと、ピストンロッド２０ｃなどを備えている。シリンダ機構部２０Ａは、図９に示す架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1を超えるときには、図６（Ｃ）に示すようにシリンダ２０ａをピストン２０ｂが押圧してこのシリンダ２０ａを通じてこの架線１に押圧力を作用させる。シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、例えば、図６（Ｃ）に示すように、架線１が収縮してこの架線１の張力Ｔが増加するときには連結部１５Ｂを前進させて、この架線１の張力Ｔを低下させる押圧力を付加張力としてこの連結部１５Ｂを通じてこの架線１に作用させる。一方、シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、図９に示す架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2を下回るときには、図７（Ｃ）に示すようにシリンダ２０ａをピストン２０ｂが引っ張りこのシリンダ２０ａを通じてこの架線１に引張力を作用させる。シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、例えば、図７（Ｃ）に示すように、架線１が伸びてこの架線１の張力Ｔが低下するときには連結部１５Ｂを後退させて、この架線１の張力Ｔを増加させる引張力を付加張力としてこの連結部１５Ｂを通じてこの架線１に作用させる。シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、図９に示す架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmaxと下限張力Ｔminとの間であるときには、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すようにシリンダ２０ａ内をピストン２０ｂが移動しこの架線１に押圧力及び引張力を作用させない。シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、例えば、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmaxと下限張力Ｔminとの間であるときには、ばねバランサ４のばね力のみがこの架線１に作用するように、連結部１５Ｂを通じてこの架線１に付加張力を作用させない。シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂは、シリンダ２０ａの動作範囲（ピストン２０ｂのストローク）を調整可能な構造を備えている。
【００３０】
図４、図６及び図７に示すシリンダ２０ａは、ピストン２０ｂを移動自在に収容する部材である。シリンダ２０ａは、架線１の伸縮に応じて連結部１５Ｂと一体となって進退可能であり、連結部１５Ｂのアーム部１５ａ，１５ｂに着脱自在にピン結合されている。シリンダ２０ａは、図４及び図６（Ａ）（Ｂ）に示すピストン２０ｂの正面側が接触して押圧力が作用する押圧力作用面（シリンダ室側端面（内側先端面))２０ｄと、図４及び図７（Ａ）（Ｂ）に示すようにピストン２０ｂの背面側が接触して引張力が作用する引張力作用面（ロッド室側端面（内側後端面))２０ｅなどを備えている。シリンダ２０ａは、ピストン２０ｂの進退動作に関わらず内部の空気圧が変動しないように、このシリンダ２０ａのロッド側室とシリンダ室側との間で空気が流通可能である。
【００３１】
図４、図６及び図７に示すピストン２０ｂは、シリンダ２０ａ内で相対移動する部材である。ピストン２０ｂは、図６に示すように、架線１が収縮してこの架線１の張力Ｔが増加し、図９に示すこの架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1に達したときには、図６（Ｃ）に示すように押圧力作用面２０ｄと接触する。ピストン２０ｂは、押圧力作用面２０ｄに押圧力を作用させて、連結部１５Ｂを通じてこの架線１にこの押圧力を作用させる。一方、ピストン２０ｂは、図７に示すように、架線１が伸長してこの架線１の張力Ｔが低下し、図９に示すこの架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2に達したときには、図７（Ｃ）に示すように引張力作用面２０ｅと接触する。ピストン２０ｂは、引張力作用面２０ｅに引張力を作用させて、連結部１５Ｂを通じてこの架線１にこの引張力を作用させる。ピストン２０ｂは、図９に示す架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2と上限しきい値Ｔth1との間であるときには、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すようにシリンダ２０ａの押圧力作用面２０ｄと引張力作用面２０ｅとの間を相対移動するため、連結部１５Ｂを通じてこの架線１に押圧力及び引張力を作用させない。図４、図６及び図７に示すピストンロッド２０ｃは、ピストン２０ｂと一体となって進退動作する部材である。ピストンロッド２０ｃは、動作変換部１９Ａのねじ軸１９ａの進退動作と連動して進退動作するようにこのねじ軸１９ａと連結されている。
【００３２】
図１、図２及び図８に示す制御部２１は、張力変化低減装置１４に関する種々の動作を制御する手段である。制御部２１は、架線１に発生する張力変化が低減するように、張力測定部１６の測定結果に基づいて付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを動作制御する。制御部２１は、図９に示す架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1を超えるときには、図６（Ｃ）に示すようにこの架線１の張力Ｔを低下させる付加張力がこの架線１に作用するように付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを制御する。制御部２１は、架線１の張力Ｔを低下させる押圧力が付加張力としてこの架線１に作用するように、駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂを正転動作させるための押圧力発生信号をこの駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂに出力する。一方、制御部２１は、図９に示す架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2を下回るときには、図７（Ｃ）に示すようにこの架線１の張力Ｔを増加させる付加張力がこの架線１に作用するように付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを制御する。制御部２１は、架線１の張力Ｔを増加させる引張力が付加張力としてこの架線１に作用するように、駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂを逆転動作させるための引張力発生信号をこの駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂに出力する。制御部２１は、図９に示す架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmaxと下限張力Ｔminとの間であるときには、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂが付加張力を架線１に作用させないように、駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂに押圧力発生信号及び引張力発生信号を出力しない。制御部２１には、図１〜図３に示すように、張力測定部１６及び付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂの駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂが電気的に接続されている。制御部２１は、上限張力Ｔmax、下限張力Ｔmin、上限しきい値Ｔth1及び下限しきい値Ｔth2が変更されたときには、変更後の上限張力Ｔmax、下限張力Ｔmin、上限しきい値Ｔth1及び下限しきい値Ｔth2に基づいて、架線１の張力変化を低減するための張力変化低減処理を実行する。制御部２１は、図１〜図３制御盤内に収容された状態で電柱３に着脱自在に固定バンドによって取り付けられている。
【００３３】
図１〜図４に示す装着部２２は、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂをばねバランサ４に着脱自在に装着する手段である。装着部２２は、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂの動作変換部１９Ａ，１９Ｂとばねバランサ４の筒部８とを連結するようにこの筒部８に着脱自在に取り付けられる固定バンドなどを備えている。
【００３４】
次に、この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の動作を説明する。
以下では、図１〜図３及び図８に示す制御部２１の動作を中心に説明する。
図１０に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1を超えるか否かを制御部２１が判断する。制御部２１に電源が供給されると、一連の張力変化低減処理を制御部２１が開始する。例えば、図６に示すように、気温が低下して架線１が収縮すると、ばね９のばね力に抗して筒部５が前進して、架線１の張力Ｔが増加する。張力測定部１６が出力する張力測定信号に基づいて、図９に示す架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1を超えるか否かを制御部２１が判断する。架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1を超えていると制御部２１が判断したときにはＳ１１０に進み、架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1以下であると制御部２１が判断したときにはＳ１２０に進む。
【００３５】
Ｓ１１０において、押圧力発生信号を付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂに制御部２１が出力する。図６（Ｂ）に示すように、駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂの電動モータに押圧力発生信号を制御部２１が出力すると、この電動モータが正転動作して動作変換部１９Ａ，１９Ｂのねじ軸１９ａが前進する。このため、ピストンロッド２０ｃも前進してシリンダ２０ａ内をピストン２０ｂが前進し、図６（Ｃ）に示すように押圧力作用面２０ｄにピストン２０ｂの前面が接触してシリンダ２０ａに押圧力が作用する。その結果、シリンダ２０ａを通じて連結部１５Ｂに押圧力が作用して、この押圧力によってばねバランサ４のばね９がさらに圧縮されて、このばねバランサ４の筒部５がばね９のばね力に抗して前進する。このため、連結部１５Ｂ及びがいし２を通じて架線１に押圧力が付加張力として作用し、架線１の張力Ｔが徐々に低下する。
【００３６】
Ｓ１２０において、架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmax以下であるか否かを制御部２１が判断する。張力測定部１６が出力する張力測定信号に基づいて、架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmax以下になったか否かを制御部２１が判断する。架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmax以下になったと制御部２１が判断したときにはＳ１３０に進む。一方、架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmaxを超えていると制御部２１が判断したときにはＳ１１０に戻り、Ｓ１１０以降の処理を制御部２１が繰り返す。
【００３７】
Ｓ１３０において、押圧力停止信号を付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂに制御部２１が出力する。駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂの電動モータに押圧力停止信号を制御部２１が出力すると、この電動モータが正転動作を停止して動作変換部１９Ａ，１９Ｂのねじ軸１９ａが動作を停止しピストン２０ｂも動作を停止する。この状態から架線１がさらに収縮して架線１の張力Ｔがさらに低下すると、図６（Ａ）に示すようにシリンダ２０ａが前進してこのシリンダ２０ａの押圧力作用面２０ｄからピストン２０ｂの前面が離間する。その結果、シリンダ２０ａにピストン２０ｂから押圧力が作用せず、連結部１５Ｂを通じて架線１にも押圧力が作用せず、ばねバランサ４が発生するばね力のみが架線１に張力Ｔとして作用する。
【００３８】
Ｓ１４０において、架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2を下回るか否かを制御部２１が判断する。例えば、図７に示すように、気温が上昇して架線１が伸長すると、ばね９のばね力によって筒部５が後退して、架線１の張力Ｔが低下する。張力測定部１６が出力する張力測定信号に基づいて、図９に示す架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2を下回るか否かを制御部２１が判断する。架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2を下回ると制御部２１が判断したときにはＳ１５０に進み、架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2以上であると制御部２１が判断したときにはＳ１００に戻り、Ｓ１００以降の処理を制御部２１が繰り返す。
【００３９】
Ｓ１５０において、引張力発生信号を付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂに制御部２１が出力する。駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂの電動モータに引張力発生信号を制御部２１が出力すると、図７（Ｂ）に示すようにこの電動モータが逆転動作して動作変換部１９Ａ，１９Ｂのねじ軸１９ａが後退する。このため、ピストンロッド２０ｃも後退してシリンダ２０ａ内をピストン２０ｂが後退し、図７（Ｃ）に示すように引張力作用面２０ｅにピストン２０ｂの背面が接触してシリンダ２０ａに引張力が作用する。その結果、シリンダ２０ａを通じて連結部１５Ｂに引張力が作用して、この引張力によってばねバランサ４のばね９が伸び、このばねバランサ４の筒部５が引張力を受けて後退する。このため、連結部１５Ｂ及びがいし２を通じて架線１に引張力が付加張力として作用し、架線１の張力Ｔが徐々に増加する。
【００４０】
Ｓ１６０において、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔmin以上であるか否かを制御部２１が判断する。張力測定部１６が出力する張力測定信号に基づいて、図９に示す架線１の張力Ｔが下限張力Ｔmin以上になったか否かを制御部２１が判断する。架線１の張力Ｔが下限張力Ｔmin以上になったと制御部２１が判断したときにはＳ１７０に進む。一方、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔminを下回ると制御部２１が判断したときにはＳ１５０に戻り、Ｓ１５０以降の処理を制御部２１が繰り返す。
【００４１】
Ｓ１７０において、引張力停止信号を付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂに制御部２１が出力する。駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂの電動モータに引張力停止信号を制御部２１が出力すると、この電動モータが逆転動作を停止して動作変換部１９Ａ，１９Ｂのねじ軸１９ａが動作を停止しピストン２０ｂも動作を停止する。この状態から架線１がさらに伸長して架線１の張力Ｔがさらに増加すると、図７（Ａ）に示すようにシリンダ２０ａが後退してこのシリンダ２０ａの引張力作用面２０ｅからピストン２０ｂの背面が離間する。その結果、シリンダ２０ａにピストン２０ｂから引張力が作用せず、連結部１５Ｂを通じて架線１にも引張力が作用せず、ばねバランサ４が発生するばね力のみが架線１に張力Ｔとして作用する。
【００４２】
Ｓ１８０において、張力変化低減処理を終了するか否かを制御部２１が判断する。例えば、張力変化低減処理の停止が制御部２１に指令されて制御部２１が判断したときには、一連の張力変化低減処理を制御部２１が終了する。一方、張力変化低減処理の停止が制御部２１に指令されていないと制御部２１が判断したときにはＳ１００に戻り、Ｓ１００以降の処理を制御部２１が繰り返す。
【００４３】
この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、架線１に付加張力を付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂが作用させ、この架線１の張力Ｔを測定する張力測定部１６の測定結果に基づいて、この架線１に発生する張力変化が低減するように、この付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを制御部２１が制御する。このため、架線１の張力Ｔをリアルタイムで測定して、この架線１の張力Ｔの大きさに応じて付加張力の大きさを変化させてこの架線１にこの付加張力を作用させることができる。その結果、架線１に発生する張力変化を簡単な構造によって高精度に低減することができる。
【００４４】
(2) この実施形態では、ばねバランサ４と架線１との間に、このばねバランサ４の外部からこの架線１に付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂが付加張力を作用させる。このため、ばねバランサ４や架線１の構造を改変せずに、このばねバランサ４の外側に付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを簡単に後付けすることができる。その結果、既存のばねバランサ４や架線１の移動や取り換え工事が不要になり、短時間で安価に付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを付加することができる。
【００４５】
(3) この実施形態では、ばねバランサ４と架線１との間で、このばねバランサ４の外部からこの架線１の張力Ｔを張力測定部１６が測定する。このため、ばねバランサ４や架線１の構造を改変せずに、このばねバランサ４の外側に張力測定部１６を簡単に後付けすることができる。その結果、既存のばねバランサ４や架線１の移動や取り換え工事が不要になり、短時間で安価に張力測定部１６を付加することができる。
【００４６】
(4) この実施形態では、架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1を超えるときには、この架線の張力Ｔを低下させる付加張力がこの架線に作用するように付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを制御部２１が制御する。また、この実施形態では、架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2を下回るときには、この架線１の張力Ｔを増加させる付加張力がこの架線１に作用するように付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを制御部２１が制御する。このため、架線１の張力Ｔが上限張力Ｔmaxや下限張力Ｔminに達する前に、この架線１に付加張力を作用させて、この架線１に発生する張力変化を確実に低減することができる。例えば、図９に示すように、従来のばね式テンションバランサ（従来例）に比べて、この実施形態（実施例）では架線１の張力変化率を標準張力ＴSの±9%の範囲内から±5%の範囲内に低減することができる。
【００４７】
(5) この実施形態では、架線１に押圧力又は引張力を付加張力としてシリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂが作用させる。また、この実施形態では、架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1を超えるときには、シリンダ２０ａをピストン２０ｂが押圧してこのシリンダ２０ａを通じてこの架線１に押圧力をシリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂが作用させる。さらに、この実施形態では、架線１の張力Ｔが下限しきい値Ｔth2を下回るときには、シリンダ２０ａをピストン２０ｂが引っ張りこのシリンダ２０ａを通じてこの架線１に引張力をシリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂが作用させる。このため、簡単な構造のシリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂを利用して架線１に付加張力を簡単に付与することができる。その結果、例えば、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂの駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂの電動モータによって、ばねバランサ４のばね力を支援することができる。例えば、既存のばねバランサは、架線１と張力Ｔとが釣り合った状態で設置されている。このため、既存のばねバランサの張力変化率が標準張力ＴSの±9%の範囲内から±5%の範囲内になるような荷重を、駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂの電動モータによって補助的に付加することによって、架線１に発生する張力変化を簡単に制御することができる。
【００４８】
(5) この実施形態では、架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1と下限しきい値Ｔth2との間であるときには、シリンダ２０ａ内をピストン２０ｂが移動しこの架線１に押圧力及び引張力をシリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂが作用させない。このため、架線１の張力Ｔが上限しきい値Ｔth1と下限しきい値Ｔth2との間であるときには、シリンダ機構部２０Ａ，２０Ｂを動作させず、ばねバランサ４のばね力を利用して架線１に張力Ｔを作用させることができる。その結果、例えば、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂの駆動力発生部１８Ａ，１８Ｂの電動モータに常に付加がかかるのを防ぐことができる。
【００４９】
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、架空線として架線１のような架空電車線を例に挙げて説明したが、電線などの支持物に架設された電線路についても、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、ばねバランサ４が４個の入れ子構造の筒部５〜８を備える場合を例に挙げて説明したが、４個以外に複数の筒部を備えるばねバランサについても、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、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂをばねバランサ４に装着部２２によって装着する場合を例に挙げて説明したが、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂを電柱３に着脱自在に装着することもできる。
【００５０】
(2) この実施形態では、付加張力作用部１７Ａ，１７Ｂが回転運動を直線運動に変換して押圧力及び引張力を架線１に作用させる場合を例に挙げて説明したが、このような機構に限定するものではない。例えば、油圧シリンダ又は空気圧シリンダのような流体圧シリンダよって押圧力及び引張力を架線１に作用させる場合についても、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、張力変化率を標準張力ＴSの±5%の範囲内に低減する場合を例に挙げて説明したが、張力変化率を標準張力ＴSの±5%の範囲内に限定するものではなく、任意の張力変化率の範囲内に低減することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１  架線（架空線）
２  がいし
３  電柱
４  ばねバランサ
５〜８  筒部
９〜１１  ばね
１２，１３  装着部
１４  張力変化低減装置
１５Ａ，１５Ｂ  連結部
１６  張力測定部
１７Ａ，１７Ｂ  付加張力作用部
１８Ａ，１８Ｂ  駆動力発生部
１９Ａ，１９Ｂ  動作変換部
１９ａ  ねじ軸
２０Ａ，２０Ｂ  シリンダ機構部
２０ａ  シリンダ
２０ｂ  ピストン
２０ｃ  ピストンロッド
２０ｄ  押圧力作用面
２０ｅ  引張力作用面
２１  制御部
２２  装着部
Ｔ  張力
ＴA  付加張力
Ｔs  標準張力
Ｔmax  上限張力
Ｔmin  下限張力
Ｔth1  上限しきい値
Ｔth2  下限しきい値
【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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