(57)【要約】【課題】パンタグラフすり板に発生する段付摩耗やすり板の脱落などの異常を、検知対象車両の速度が大きく異なる場合にも、洩れなく高い精度で検知できるパンタグラフ異常検知方法等を提供する。【解決手段】パンタグラフの異常を検知する方法を、パンタグラフとしゅう動するトロリ線をレール直角方向に支持する曲線引金具又は振止金具に作用する横張力の変化、並びに、前記パンタグラフの速度を測定し、速度と関連させて、横張力についての複数の閾値を設定しておき、横張力の絶対値が、横張力を測定した時点の速度に対応した閾値を超える場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定する。【選択図】図１３
2019176730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフの異常を検知する方法であって、
前記パンタグラフとしゅう動するトロリ線をレール直角方向に支持する曲線引金具又は振止金具に作用する横張力の変化、並びに、前記パンタグラフの速度を測定し、
前記速度と関連させて、前記横張力についての複数の閾値を設定しておき、
前記横張力の絶対値が、前記横張力を測定した時点の前記速度に対応した閾値を超える場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定することを特徴とするパンタグラフ異常検知方法。
【請求項２】
前記曲線引金具又は振止金具に作用する横張力の変化を、近接する３箇所の支持点において測定し、
該３箇所の支持点のうちの、第一支持点と第二支持点における横張力を合算して一二支持点合算横張力を得るとともに、第二支持点と第三支持点における横張力を合算して二三支持点合算横張力を得、
両合算横張力のいずれか一方でも所定の閾値を超えた場合に、前記パンタグラフに異常可能性有りと判定することを特徴とする請求項１記載のパンタグラフ異常検知方法。
【請求項３】
パンタグラフの異常を検知する装置であって、
前記パンタグラフとしゅう動するトロリ線をレール直角方向に支持する曲線引金具又は振止金具に作用する横張力の変化を測定する横張力測定手段と、
前記パンタグラフの速度を測定する速度計と、
前記速度と関連させて、前記横張力についての複数の閾値を設定しておき、前記横張力の絶対値が、前記横張力を測定した時点の前記速度に対応した閾値を超える場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とするパンタグラフ異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテナリ式電車線からパンタグラフを介して車両に集電する電気鉄道においてパンタグラフの異常を検知する方法及び装置に関する。特には、パンタグラフすり板に発生する段付摩耗やすり板の脱落などの異常を、異常検知対象の車両の速度が高速から低速まで異なる場合においても、洩れなく、高い精度で検知できるパンタグラフ異常検知方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
パンタグラフの異常の一つに、すり板の段付摩耗がある。段付摩耗は、すり板や舟体の割損、ひいてはパンタグラフ全体の破損の原因にもなり得る。パンタグラフに重大な異常が生じると、広範囲にわたって電車線設備が損傷する可能性があり、損傷の程度が大きい場合は長時間の運転阻害が発生する。
【０００３】
ここで、図２（Ａ）、図１４及び図１５を参照しつつ、カテナリ式電車線とパンタグラフの概要を説明する。図２（Ａ）は、トロリ線Ｔの架設状態を模式的に示す平面図である。図１４は、シンプルカテナリ式の電車線１及びその支持構造物の一部を示す斜視図である。図１５は、パンタグラフＰの上部（舟体付近）の構造の例を示す正面図である。
【０００４】
図１４においては、レール長手方向に延びるトロリ線Ｔが示されている。トロリ線Ｔは銅製などの棒状のものであって、図１５に示すパンタグラフすり板11としゅう動し、車両（図示されず）に給電する。トロリ線Ｔは、上下に延びるハンガー３を介して、レール長手方向に延びる山なりのちょう架線２によって、極力水平となるように支持されている。これらのトロリ線Ｔ・ハンガー３・ちょう架線２などを電車線１と総称している。
【０００５】
電車線１を支持する支持構造物５は、例えば、図１４に示される電柱50や、電柱50に支持された水平パイプ51などを含む。支持構造物５は、ちょう架線２を上下方向に支える他に、トロリ線Ｔをまくらぎ方向（軌道面におけるレール長手方向の直角方向）に引っ張る曲線引金具45を有する（本明細書では「曲線引金具」は「振止金具」を含む意味で用いる）。
【０００６】
曲線引金具45は、トロリ線Ｔの左右偏位の屈曲点９（図２を参照しつつ後述）や、電車線中心線の屈曲点（カーブや分岐・合流）にも設けられている。曲線引金具45は、上記水平パイプ51に取り付けられるものの他、電柱50に鋼線（図示されず）を介して取り付けられたり、下束（図示されず）に取り付けられたりする。このような曲線引金具45は、トロリ線Ｔの横張力やトロリ線Ｔに作用する風圧荷重などの引張力に耐えうる強度を有する。
【０００７】
次に図２（Ａ）を参照しつつ、トロリ線Ｔの水平面（軌道面の平行面）における架設状況を説明する。図２（Ａ）に示すように、トロリ線Ｔは、平面視で、軌道軌道中心線Ｃをあるピッチで繰り返し横切るようにジグザグに架設されている（左右偏位という）。これにより、パンタグラフすり板11とトロリ線Ｔとのしゅう動位置が、まくらぎ方向に分散されて、すり板11の摩耗が平均化されるようになっている。
【０００８】
左右偏位の具体例は、±２５０ｍｍ、周期１００ｍである。この図の電車線の場合、左右偏位の周期１００ｍは、支持構造物５のピッチ５０ｍの倍である。なお、支持構造物５の存在する位置のことを「支持点５」といい、そのピッチのことを「径間」ともいう。トロリ線Ｔの左右偏位の屈曲点９には、上述の曲線引金具（あるいは振止金具）45が配置されており、トロリ線Ｔをレール直角方向に引っ張るようになっている。
【０００９】
図１５は、パンタグラフの上部（舟体付近）の構造の例を示す正面図である。
このパンタグラフＰは、トロリ線Ｔとしゅう動するすり板11を保持する舟体10を備える。舟体10は、電気鉄道車両の屋根に起立倒伏可能に設置された枠組（図示されず）に支持されている。
【００１０】
舟体10は、車体の幅方向（まくらぎ方向）に沿って延びる細長い箱状体である。舟体10の上面には、すり板11（この例では三枚に分割されている）が取り付けられている。すり板11は、一例で鉄系や銅系の焼結合金、あるいは、カーボン系材料等で作製される。このすり板11がトロリ線Ｔに直接接触する。舟体10は、両端付近で左右の舟支え13に支持されているものや、中央付近で支持されているもの（図示されず）がある。左右方向を外下方向に延びるホーン14は、トロリ線Ｔが舟体10の下に入り込むことを防止している。ホーン14は、舟支え13に取り付けられているものや、舟体10に取り付けられているもの（図示されず）がある。
【００１１】
次に、図１６を参照しつつ、パンタグラフすり板11のしゅう動面摩耗の形態について説明する。図１６（Ａ）に示すように、すり板11の上面（トロリ線しゅう動面）11bは、列車走行に伴い、徐々にかつなだらかに摩耗するのが一般的である。すなわち、摩耗した部分11dは、まくらぎ方向の中央部が、摩耗深さが比較的大きい（深い）幅広の底となり、左右端に向かって摩耗深さが小さく（浅く）なるのが一般的である。そして、例えば、残存すり板厚２mm程度ですり板の交換を行う。
【００１２】
しかしながら、稀に、局所的かつ急峻な段差状の摩耗が生じることがある。これを一般的に「段付摩耗」（符号11x）と呼んでいる（図１６（Ｂ）及び（Ｃ）参照）。特に図１６（Ｃ）のように、段付摩耗11xが対向して二箇所存在し、その間が溝状になっているものを「溝摩耗」（符号11y）と呼ぶ。
【００１３】
段付摩耗11xの発生は、直流区間において多くみられるが、交流区間でも報告されている。また、特定のパンタグラフやすり板で発生しているわけでなく、パンタグラフ種別（シングルアーム、ひし形）やすり板種別（金属系すり板、カーボン系すり板）によらず発生が報告されている。さらに、段付摩耗11xの傾斜や摩耗深さ（数mm〜10mm前後）には様々なものがある。なお、発生位置は舟体中央付近や、主すり板11gと補助すり板11hとの境界付近などにおいて多く発生する傾向があるものの、その他の位置における発生も報告されている。また、段付摩耗11xが発生した電車のパンタグラフ搭載数や走行速度も様々である。
【００１４】
段付摩耗11xが生じると、段付摩耗11xの肩部においてトロリ線Ｔがすり板11に拘束されて（図２（Ｂ）参照）、トロリ線Ｔがすり板11上をまくらぎ方向に左右変位（スライド）しにくくなる。そのため、段付摩耗11xの底の部分でトロリ線Ｔが長くしゅう動することとなる（トロリ線とのしゅう動頻度が高くなる）。その結果、段付摩耗部の摩耗がさらに進展し、場合によってはすり板11や舟体10（図１５参照）の割損、ならびにこれに伴う電車線の破損に至る可能性がある。ところで、パンタグラフすり板は、レール直角方向に複数枚に分割されているのが一般的であるが、分割されたすり板のうちの一枚が脱落すると、上記の段付摩耗に類似の事態になりうる。
【００１５】
このような事故を防ぐために、鉄道事業者では定期検査の際にすり板の目視検査を実施するとともに、車両基地の入り口にパンタグラフすり板測定装置を設置して段付摩耗の有無を判断し、段付摩耗が認められるすり板については適宜交換がなされている。しかし、段付摩耗の進展速度が速い場合は、次のこれらの検査までの間に段付摩耗が発生・成長し、すり板や舟体の割損が生じる可能性がある。そのため、これらの検査の周期よりも短い周期で段付摩耗の有無を自動で検知することが求められている。
【００１６】
ここで、段付摩耗は特定のすり板種別や特定の部位において発生するわけではないこと
から、その検知には以下の事項が要求される。
ア）高速走行時から低速走行時まで、電車走行速度に依存せず、段付摩耗を洩れなく検知可能であること。
イ）段付摩耗の発生位置（舟体中央や、主すり板と補助すり板の境界付近など）によらず検知可能であること。
ウ）パンタグラフ種別、すり板種別、パンタグラフの搭載位置及び搭載数などに依存せず検知可能であること。
エ）摩耗形態には様々なものがあるが、このうち摩耗速度が急速に成長する可能性が高い形態のもののみを段付摩耗と判定すること。
オ）高頻度で検査可能であること。
【００１７】
検知手法としては、パンタグラフ、あるいは電車線等の地上設備のいずれかにセンサなどを実装する手法が考えられる。しかし、前者については、パンタグラフの常時監視が可能であるものの、全ての車両の全てのパンタグラフに検知システムを実装することが必要となるため、導入コストが高い。後者については、（１）加速度計などのセンサにより検知する方法と、（２）ビデオカメラ等により撮影した画像から検知する方法が考えられる。しかし、トロリ線が引っ掛かる摩耗形状をあらかじめ予測しておくことは困難であるため、（２）により段付摩耗を検知することは難しい。そこで、本発明者らは、加速度計あるいは歪ゲージ等のセンサをある区間の地上設備に設置し、当該区間を通過する全ての車両に搭載されている全てのパンタグラフを監視する手法に主に着目し開発してきた。
【００１８】
本発明者らは、トロリ線がパンタグラフ段付摩耗部を通過する際のトロリ線の振動を検知することにより、段付摩耗の早期発見を可能とする手法を開発している（非特許文献１）。しかし、この手法は、線条にセンサを設置するための施工が容易ではないこと、トロリ線の振動を検知する多数のセンサが必要であるなど、いくつかの問題があった。そこで、施工が容易で、少ないセンサにより効果的に段付摩耗を検知可能な新しい手法を開発した（特許文献１、非特許文献２）。この新しい手法の基本的な考え方（段付摩耗検知アルゴリズム）は、トロリ線をレール直角方向に支持する曲線引金具にかかる荷重を測定し、該荷重の絶対値が所定の閾値を超えた場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定するものである。
【００１９】
特許文献１  特許公開2015-150997「パンタグラフ異常検知方法及び検知装置」
非特許文献１  臼田隆之、池田充、「トロリ線の振動測定によるすり板段付き摩耗の検出」、鉄道総研報告、Vol.25、No.4、2011年4月
非特許文献２  小山達弥、臼田隆之、「曲線引金具の応力測定によるパンタグラフの異常検知手法」、Dynamics and Design Conference 2015 USB論文集、日本機械学会、2015年8月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記特許文献１・非特許文献２の手法は、異常検知対象の車両の速度が著しく異なる場合には、検知に限界があることが、その後の研究により判明した。
図８は、曲線引金具に作用するまくらぎ方向の力（横張力）の時間変化（横張力波形）を示すグラフである。上段の左右二個のグラフ（Ｈ）及び（Ｌ）は、バンドパスフィルタを通す前の波形である。左の（Ｈ）は、段付摩耗なしのパンタグラフが高速（１３０ｋｍ／ｈ）で検知部を通過したときの波形であり、右の（Ｌ）は、段付摩耗ありのパンタグラフが低速（５ｋｍ／ｈ）で検知部を通過したときの波形である。なお、下段の左右二個のグラフ（Ｈ´）及び（Ｌ´）は、本件特許発明の一つの参考例に係る波形処理を行った（バンドパスフィルタを通した）後の波形であるが、これについては、後述する。
【００２１】
図８上段の左右二つの図においては、左（Ｈ）の「段付摩耗なし・高速」の波形にも、右（Ｌ）の「段付摩耗あり・低速」の波形にも、いずれも、２０Ｎ以上のスパイク状のピークが存在する。このうち、右の「段付摩耗あり・低速」の波形のピークは、段付摩耗にトロリ線が拘束されることにより曲線引金具に作用する横張力変化によるものと解することができるが（そのとおりであることは後述する）、左側の「段付摩耗なし・高速」の波形のピークは、トロリ線の自由振動に起因するものである。なお、「段付摩耗あり・高速（１３０ｋｍ／ｈ）」の場合には、波形のピークは１００Ｎ以上に達する（図７参照、後述）。
【００２２】
このように、「高速の段付摩耗なし」と「低速の段付摩耗あり」の波形において、同程度の横張力変化のピークが存在するため、車両速度を問わず一定の閾値により「段付摩耗発生」と判断すると、高速走行する車両のパンタグラフの場合に誤検知（実際は段付摩耗なしなのに段付摩耗ありと判定）が頻発するか、低速走行する車両のパンタグラフの段付摩耗検知がほとんどできない可能性がある。
【００２３】
本発明は、パンタグラフすり板に発生する段付摩耗やすり板の脱落などの異常を、検知対象車両の速度が大きく異なる場合にも、洩れなく高い精度で検知できるパンタグラフ異常検知方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明のパンタグラフ異常検知方法は、  前記パンタグラフとしゅう動するトロリ線をレール直角方向に支持する曲線引金具又は振止金具に作用する横張力変化、並びに、前記パンタグラフの速度を測定し、  前記速度と関連させて、前記横張力についての複数の閾値を設定しておき、  前記横張力の絶対値が、前記横張力を測定した時点の前記速度に対応した閾値を超える場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定することを特徴とする。
【００２５】
トロリ線の曲線引金具には、前述のように、正常な（段付摩耗などのない）パンタグラフの高速通過時に、トロリ線の固有振動数（例えば１Hz）近辺の自由振動に起因する卓越した横張力変化が生じることを、本発明者らは確認した。この卓越した横張力変化の振動成分により誤導されない異常判定を行うため、本発明では、パンタグラフ通過速度と関連させて複数の横張力変化の閾値を設定しておき、速度を踏まえた判定を行うことにより、高速時の卓越した横張力の振動成分により誤導されない異常判定を行うことができる。
【００２６】
本発明のパンタグラフの異常検知装置は、  前記パンタグラフＰとしゅう動するトロリ線Ｔをレール直角方向に支持する曲線引金具45又は振止金具に作用する横張力を測定する横張力測定手段（歪ゲージ61等）と、前記パンタグラフの速度を測定する速度計67と、  前記速度と関連させて、前記横張力についての複数の閾値を設定しておき、前記横張力の絶対値が、前記横張力を測定した時点の前記速度に対応した閾値を超える場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定する異常判定手段（段付摩耗判定部93）と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明においては、前記曲線引金具又は振止金具に作用する横張力の変化を、近接する３箇所の支持点において測定し、  該３箇所の支持点のうちの、第一支持点と第二支持点における横張力を合算して一二支持点合算横張力を得るとともに、第二支持点と第三支持点における横張力を合算して二三支持点合算横張力を得、  両合算横張力のいずれか一方でも所定の閾値を超えた場合に、前記パンタグラフに異常可能性有りと判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、パンタグラフすり板に発生する段付摩耗やすり板の脱落などの異常を、検知対象車両の速度が大きく異なる場合にも、洩れなく高い精度で検知できるパンタグラフ異常検知方法等を提供できる。これにより、段付摩耗のあるパンタグラフを搭載した電車を抑止し、パンタグラフおよび電車線の大きな破損を未然に防ぐことで、列車の安定輸送に寄与できる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明のパンタグラフ異常の検知方法及び検知装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の参考例に係るパンタグラフ異常検知装置の構成を示す図であって、（Ａ）は曲線引金具の構成や、歪ゲージ61・信号伝送系統（ＦＭテレメータ65など）の配置状態を示す正面図であり、（Ｂ）は、検知装置全体の概要を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）はトロリ線Ｔの架設状態と、トロリ線Ｔに沿ってレール長手方向に走行する車両のパンタグラフすり板11（段付摩耗11x付き）を模式的に示す平面図である。図２（Ｂ）は、パンタグラフすり板11の段付摩耗11x部分を、トロリ線Ｔが左右偏位しながらしゅう動する様子（段付摩耗11x近傍のトロリ線Ｔの挙動）を模式的に示す正面図である。
【図３】段付摩耗11xの生じたパンタグラフすり板11が通過する際に、曲線引金具45に作用する力を説明するための模式的平面図である。
【図４】トロリ線にまくらぎ方向の静荷重を作用させたときに、隣接する複数の支持点5-1・2・3における曲線引金具45に作用する横張力変化、及び、隣接する二個の曲線引金具45に作用する横張力変化を合算したものを模式的に示すグラフである。
【図５】本発明の参考例に係るパンタグラフの異常検知方法における段付摩耗判定アルゴリズムの前半部分を説明するフローチャートである。
【図６】図５に続く、参考例の判定アルゴリズムの後半部分を説明するフローチャートである。
【図７】高速走行（130km/h）時の曲線引金具単体にかかる横張力（縦軸）の波形である。
【図８】曲線引金具にかかるまくらぎ方向の力（横張力、縦軸）の時間変化（横張力波形）を示すグラフである。横軸は、パンタグラフ通過前後数十秒の時間である。
【図９】参考例のＳ５（ローパスフィルタ通過前、図５参照）の判定における、異なる車両速度と横張力変化の和との関係をまとめたグラフである。横軸はパンタグラフ通過速度であり、縦軸は隣接する複数の曲線引金具に作用する横張力変化の和である。
【図１０】参考例のＳ１０（ローパスフィルタ通過後、図６参照）の判定における、異なる車両速度と横張力変化の和との関係をまとめたグラフである。横軸はパンタグラフ通過速度であり、縦軸は隣接する複数の曲線引金具に作用する横張力変化の和である。
【図１１】本発明の実施形態に係るパンタグラフ異常検知装置の概要を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るパンタグラフの異常検知方法における段付摩耗判定アルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図１３】実施形態のＳ２５（図１２参照）の判定における、異なる車両速度と横張力変化の和との関係をまとめたグラフである。横軸はパンタグラフ通過速度であり、縦軸は隣接する複数の曲線引金具に作用する横張力変化の和である。
【図１４】シンプルカテナリ式の電車線１及びその支持構造物５の一部を示す斜視図である。
【図１５】パンタグラフＰの上部（舟体付近）の構造の例を示す正面図である。
【図１６】パンタグラフすり板11のしゅう動面摩耗の形態を説明するための模式的正面図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ｔ；トロリ線、Ｃ；軌道（電車線）長手方向中心線、Ｐ；パンタグラフ
１；電車線、２；ちょう架線、３；ハンガー、５；支持構造物、９；屈曲点
１０；舟体、１１；すり板、１３；舟支え、１４；ホーン
４３；信号線、４５・４５−１・２・３；曲線引金具
５０；電柱、５１；水平パイプ、５２；支持金具、５３；イヤー、５４；アーム
５７；電車運行指令、５９；引手アイ金具
６１；歪ゲージ、６５；ＦＭテレメータ
７１；受信機、７２；波形処理部、７３；段付摩耗判定部
９２；波形処理部、９３；段付摩耗判定部
【００３２】
まず、図２を参照しつつ段付摩耗発生時におけるトロリ線Ｔの挙動及び曲線引金具45に作用する横張力変化について説明する。図２（Ａ）はトロリ線Ｔの架設状態と、トロリ線Ｔに沿ってレール長手方向に走行する車両のパンタグラフすり板11（段付摩耗11x付き）を模式的に示す平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の段付摩耗11x部分を、トロリ線Ｔが左右偏位しながらしゅう動する様子（段付摩耗11x近傍のトロリ線Ｔの挙動）を模式的に示す正面図である。
【００３３】
図２には、太い実線で示すトロリ線Ｔが、基本的にはレール長手方向に延びるように、そして一定周期でまくらぎ方向にジグザグに偏位するように配設されている。トロリ線Ｔは、図の左側から右側に向かって、支持点5-1・支持点5-2・支持点5-3において、曲線引金具45-1・45-2・45-3により、まくらぎ方向に引っ張られて保持されている。曲線引金具45の保持は、図中で３箇所のトロリ線屈曲点9-1・9-2・9-3となっている。
【００３４】
図２（Ａ）には、走行するパンタグラフすり板11が、８箇所（（ア）〜（ク））において示されている。すり板11には、軌道中心線Ｃの図の下側に対向する二箇所の段付摩耗11x、11x´が示されている。図２（Ｂ）において、左上の（ア）・（オ）の図は、トロリ線Ｔが、すり板上面11bの通常部11t（段差のほとんど無いなだらかな部分）をしゅう動しながら、段付摩耗11x部に近づくように左右偏位している状況である。このときは、トロリ線Ｔは、引っ掛からずにスムーズに変位運動している。なお、（ア）と（オ）は、図２（Ａ）の（ア）あるいは（オ）に対応しているが、トロリ線Ｔの実際の左右偏位方向は逆である（（イ）や（カ）なども同様）。
【００３５】
図２（Ｂ）における右上の（イ）・（カ）の図は、トロリ線Ｔが、段付摩耗11xから滑り落ちて、段付摩耗底11zに入った状況である。このときも、トロリ線Ｔは、引っ掛からずにスムーズに変位運動している。
【００３６】
次に、図２（Ｂ）における左下の（ウ）・（キ）の図は、トロリ線Ｔが、段付摩耗底11zを図の右に進んで右側の段付摩耗11x´（急峻な摩耗部）に当たっている状況である。このときは、トロリ線Ｔの左右偏位は、段付摩耗11x´に拘束されており、トロリ線Ｔは、段付摩耗11x´の上の面11bに移行することができない。しかし、その間にもすり板11（車両・パンタグラフ）は進行し、レール長手方向のトロリ線Ｔとすり板11とのしゅう動は続く。その間、段付摩耗11x´によって阻害されている左右偏位の量（寸法）は増える。そして、トロリ線Ｔが段付摩耗11x´に拘束されている間、左右偏位の強制停止に起因するトロリ線Ｔへの弾性押し付け力Ｆが図の左方向にかかる。
【００３７】
すなわち、図３に示すように、すり板11の段付摩耗11x´に拘束されたトロリ線Ｔ２（破線）は、すり板11に引かれて図の下方に撓んでいる。そして、すり板11からトロリ線Ｔ２に、黒矢印で示す力Ｆがかかっている。この力Ｆは、トロリ線Ｔ２をまくらぎ方向に位置決めする曲線引金具45-2・45-3によって受け持たれ、夫々の金具に、白抜き矢印で示す横荷重ｆ・ｆ´がかかる。このときに曲線引金具45にかかる荷重（横張力）を計測して段付摩耗11x´の発生を検知するのが、本発明の基本発想である。
【００３８】
再び図２にもどって説明する。図２（Ｂ）における右下の（エ）・（ク）の図は、（ウ）・（キ）の状況で拘束されていた左右偏位が蓄積して力Ｆが増して拘束の限界を超え、トロリ線Ｔが、図の右側の段付摩耗11x´を乗り越えた状況である。そして、トロリ線Ｔが段付摩耗底11zから脱して、すり板上面11bに登った状況である。このとき、トロリ線Ｔは、あたかも弾かれた弦のように自由振動する。この振動を検知して段付摩耗11x´の発生を検知しようというのが、非特許文献１などに記載されている方法である。
【００３９】
上述のように、すり板11の段付摩耗11x´にトロリ線Ｔが拘束されたときに、すり板11からトロリ線Ｔに働く作用力Ｆ（図３参照）は、列車の進行に伴い徐々に増加し、段付摩耗底部11zからトロリ線が抜け出た瞬間に急激に減少するため、全体としてみれば鋸歯状の波形となる。そして、この力Ｆを受け持つ曲線引金具の荷重（横張力）ｆ・ｆ´も鋸歯状のものとなる。
【００４０】
次に、図１を参照しつつ、本発明の参考例に係るパンタグラフ異常検知装置の構成を説明する。図１において、図１（Ａ）は曲線引金具45の構成や歪ゲージ61・信号伝送系統（ＦＭテレメータ65など）の配置状態を示す正面図である。図１（Ｂ）は、検知装置全体の概要を示すブロック図である。
【００４１】
図１（Ａ）の上部には、支持構造物５（図１４参照）の一部である水平パイプ51が示されている。水平パイプ51の下方には、支持金具52を介して、曲線引金具45が取り付けられている。曲線引金具45は、支持金具52に支持されている端部から先に向かって、引手金具部59・アーム54・イヤー53などの部分を有する。曲線引金具45は、支持金具52に対して鉛直平面上で回動可能に支持されている。アーム54の先端にはイヤー53が接続されており、このイヤー53によってトロリ線Ｔが把持される。このような曲線引金具45によって、トロリ線Ｔは、水平方向には固定されている。なお、トロリ線Ｔは、鉛直方向にはハンガー３・ちょう架線２（図１４参照）により吊下げられており、上下動が可能である。このトロリ線Ｔの上下動に合わせて、曲線引金具45は、上下方向に傾く。
【００４２】
本参考例において、曲線引金具45のアーム54の曲線部54bには、横張力（荷重）センサとしての歪ゲージ61が貼られている。横張力センサは、歪ゲージの他に、ロードセルやＦＢＧセンサなどを用いることができる。横張力センサは、曲線引金具45のアーム54の直線部54aやイヤー部53、引手金具部59などに取り付けることもできる。
【００４３】
歪ゲージ61には信号線（有線）43が接続されており、同信号線43は曲線引金具45近くのＦＭテレメータ65まで延びている。ＦＭテレメータ65は、図１に示す水平パイプ51あるいは電柱50（図１４参照）の上などに固定されている。
【００４４】
図１（Ｂ）のブロック図に示すように、パンタグラフ異常検知装置は、上述の歪ゲージ61及びＦＭテレメータ65の他に、受信機71や段付摩耗判定部73、波形処理部72を含んでいる。ＦＭテレメータ65は、無線で歪信号を近くの受信機71まで送信する。受信機71は、電柱50の近くなどに配置されている。波形処理部72は、歪信号に定数を乗じて横張力に換算する校正手段や、ローパスフィルタ・ハイパスフィルタなどからなる。各フィルタの通過させる周波数帯域や、フィルタの作用については後述する。
【００４５】
波形処理された横張力信号は、段付摩耗判定部73に送られ、同部73は段付摩耗（異常可能性）の有無を判定する（詳細後述）。段付摩耗判定部73の機能は、一例として、コンピュータ装置（図示されず）のプロセッサーにおいて、記憶媒体（図示されず）に記憶されたプログラムをロードして実行することにより、実現される。段付摩耗の有無の判定結果は、電車運行指令57などに送られる。
【００４６】
次に、隣接する複数の支持点５において荷重測定する形態について、図４を参照しつつ説明する。図４は、トロリ線にまくらぎ方向の静荷重を作用させたときに、隣接する複数の支持点5-1〜5-3における曲線引金具45に作用する横張力変化、及び、隣接する二個の曲線引金具45に作用する横張力変化の合算値を模式的に示すグラフである。
【００４７】
図４では、支持点5（図２参照）からレール方向の荷重位置までの距離（横軸）の地点のトロリ線Ｔにまくらぎ方向の静荷重が作用したときにおける、各支持点5-1〜5-3の曲線引金具45に作用する横張力（反力）の実荷重との比（縦軸）、並びに、隣接する曲線引金具45の横張力の合算値「ｆ１−ｆ２」、及び、「ｆ２−ｆ３」の実荷重との比（縦軸）をグラフで示してある。ここで実荷重とは、まくらぎ方向の静荷重のことである。
【００４８】
各個別の横張力ｆ１〜ｆ３の実荷重比は、パンタグラフの位置が、その曲線引金具45の存在する支持点５の位置をちょうど通過しているときに「１．０」であり、そこから遠ざかるにつれて下がり、隣の支持点５に至ったとき「０」となる。
【００４９】
隣接する曲線引金具45の横張力の合算値「ｆ１−ｆ２」、及び、「ｆ２−ｆ３」の実荷重との比（破線）は、各支持点5で「１．０」であり、隣り合う支持点の中央部で「約０．８」である。すなわち、図４より、隣接する支持点5の曲線引金具45の横張力を合算することで、実荷重の80％程度の力を把握することができることが分かる。
【００５０】
この程度のトロリ線Ｔのまくらぎ方向荷重を捉えることができれば、曲線引金具45に作用する横張力の変化を測定することにより、段付摩耗の有無を十分に判別することが可能である。つまり、隣接する支持点5の曲線引金具45に作用する横張力の変化を測定して合算することで、パンタグラフすり板の段付摩耗のまくらぎ方向位置がどこであっても、その段付摩耗により拘束されるトロリ線に作用する横荷重（すり板11からトロリ線Ｔに働く作用力Ｆ（図３参照））を十分に測定できるので、パンタグラフすり板のどこに段付摩耗が生じても、その段付摩耗を検知可能である。
【００５１】
隣接する複数の支持点における曲線引金具に作用する横張力変化を測定して段付摩耗検知を行う態様においては、図１６（Ｂ）のようにパンタグラフすり板に１箇所にしか段付摩耗がない場合を考慮しても、段付摩耗検知が可能である。したがって、非特許文献１のトロリ線Ｔ振動を検知する手法に比べて、少ないセンサ数で段付摩耗を検知可能である。さらに、振動検知手法では支持点から離れた位置にセンサを設置するため、有線のセンサを使用する場合はちょう架線にセンサ用ケーブルを配線する必要があったが、新手法では支持点のみで測定するためセンサの設置が従来手法に比べて極めて容易である。
【００５２】
次に、本発明の最大の特徴ポイントである、列車速度の横張力への影響を勘案した、段付摩耗検知アルゴリズムについて説明する。まず、図５〜図１０を参照しつつ、列車速度計測や「速度に対応した閾値」を必要としない参考例について説明する（「速度に対応した閾値」を設定する実施形態については、図１１〜図１３を参照しつつ後述する）。
【００５３】
この参考例によるパンタグラフの異常を検知する基本的な方法は、曲線引金具45-1〜45-3にかかる横張力を測定し、以下の少なくとも一つが成立する場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定するものである。
（Ａ）測定した横張力から高周波の振動成分を取り除く前、参考例においては図１の波形処理部72のローパスフィルタ（ＬＰＦ）に横張力波形を通す前の、横張力変化の絶対値が閾値ｔｖ11を超える場合、
（Ｂ）測定した前記横張力の変化から高周波の振動成分を取り除いた後、参考例においては図１の波形処理部72のローパスフィルタ（ＬＰＦ）に横張力波形を通した後の横張力変化の絶対値が閾値ｔｖ12（前記閾値ｔｖ11よりも小さい）を超える場合。
【００５４】
以下、参考例における段付摩耗判定アルゴリズムを、図５及び図６のフローチャートを参照しつつ説明する。この参考例の手法は、上記の基本的方法に加えて、曲線引金具45-1・2・3にかかる横張力Ｆ11・Ｆ21・Ｆ31（Ｆi1）を、近接する３箇所の支持点5-1・2・3（図４参照）において測定し、第一支持点5-1と第二支持点5-2における曲線引金具に作用する横張力変化の最小値又は最大値を合算して一二支持点合算横張力Ｆ121を得るとともに、第二支持点と第三支持点における曲線引金具に作用する横張力変化の最小値又は最大値を合算して二三支持点合算横張力Ｆ231を得、  両合算横張力のいずれか一方でも所定の閾値ｔｖ21を超えた場合にも、パンタグラフに異常可能性有り（「段付摩耗あり」など）と判定するものである。
【００５５】
まず、事前に、以下の各閾値を定めておく（Ｓ０）。
ｔｖ11；ＬＰＦを通す前における、各々の（単体の）曲線引金具に作用する横張力変化の最大値（絶対値）の判定で使用する閾値（例えば90N）。
ｔｖ21；ＬＰＦを通す前における、隣接する二個の曲線引金具に作用する横張力変化の合算値の最大値（絶対値）の判定で使用する閾値（例えば90N）。
ｔｖ12；ＬＰＦを通した後における、各々の（単体の）曲線引金具に作用する横張力変化の最大値（絶対値）の判定で使用する閾値（例えば４N）。
ｔｖ22；ＬＰＦを通した後における、隣接する二個の曲線引金具作用する横張力変化の合算値の絶対値の最大値の判定で使用する閾値（例えば４N）。
【００５６】
各曲線引金具45-1・2・3（曲線引金具１などと略記することもある）の横張力測定値（波形）を、Ｓ１において、ハイパスフィルタ処理（例えば周波数0.1Hz以下カット）を施し、温度ドリフトや風荷重の影響を除去する。
次に、Ｓ２において、各曲線引金具１〜３の横張力の最大値Fi1max、最小値Fi1min（i=1、2、3）を算出する。
次に、Ｓ３において、各曲線引金具１〜３の横張力の最大値と最小値の絶対値をそれぞれ計算し、ｔｖ11（例えば90N）と比較する。絶対値がｔｖ11以上（Yes）である場合には、図５の丸２から図６の「段付摩耗あり」に至り、ここで処理を終了する。
【００５７】
Ｓ３において、各曲線引金具１〜３の横張力の最大値と最小値の絶対値がｔｖ11（例えば90N）未満（No）の場合には、Ｓ４に進んで、F121=−F11min＋F21max、F231=−F21min＋F31maxを算出する。
次に、Ｓ５において、F121とF231のどちらか一つ以上がｔｖ21（例えば90N）以上（Yes）であれば「段付摩耗あり」と判定し、処理を終了する。なお、ここまでの処理においては、Ｓ３・Ｓ５の閾値ｔｖ11・ｔｖ21は、列車速度が高いときに段付摩耗で生じる横荷重に対応した値として、高速時のパンタグラフ異常判定を行うことが可能である。
【００５８】
次に、Ｓ５において横張力の絶対値がｔｖ21未満（No）の場合の処理について、図６を参照しつつ説明する。
まず、S６において、低速に生じる鋸歯状の波形（図８（Ｌ´）参照）を抽出するために、横張力波形にローパスフィルタ（ＬＰＦ）をかける。このとき、カットオフ周波数は、電車線の固有振動数より若干低い周波数（例えば０．８Ｈｚ）とする。
次に、Ｓ７において、ＬＰＦを掛けた波形から曲線引金具１〜３のそれぞれの最大値Fi2max、最小値Fi2min（i=1、2、3）を算出する。
【００５９】
次に、Ｓ８において、最大値Fi2max、最小値Fi2min（i=1、2、3）の絶対値をそれぞれ計算し、ｔｖ12（例えば４N）と比較する。絶対値のいずれか１以上がｔｖ12以上である場合（Yes）は、「段付摩耗あり」と判定し、処理を終了する。
次に、Ｓ８が（No）の場合には、Ｓ９に進んで、F122=−F12min＋F22max、F232=−F22min＋F32maxを算出する。
【００６０】
次に、Ｓ１０において、F122もしくはF232がｔｖ22（例えば４N）以上（Yes）であれば、「段付摩耗あり」と判定し、処理を終了する。Ｓ１０（No）の場合は、当該列車に段付摩耗がないものと判定し、処理を終了する。なお、このＳ１０やS８においては、ｔｖ12やｔｖ22は、列車速度が高いときに段付摩耗で生じる横荷重に対応した値として、高速時のパンタグラフ異常判定を行うことが可能である。なお、Ｓ８やＳ１０の処理においては、閾値ｔｖ12・ｔｖ22は、列車速度が低いときに段付摩耗で生じる横荷重の鋸歯状の波形に対応した値（例えば４N）として、低速時のパンタグラフ異常判定を行うことが可能である。
【００６１】
この参考例では、横張力波形の処理が複数回行われるため、判定するまでに時間を要するが、車両の速度を計測する必要がない（速度計不要の）ため、簡素化されたシステムを構築することが可能である。
【００６２】
ここまで説明した参考例を適用して判定する横張力波形の具体例を説明する。
図７は、高速走行（130km/h）時の曲線引金具単体にかかる横張力（縦軸）の波形である（0.1Hz以上を通過させるハイパスフィルタ通過後）。太線は段付摩耗「あり」の波形であり、細線は段付摩耗「なし」の波形である。横軸は、パンタグラフ通過前後数秒の時間である。
【００６３】
段付摩耗なしの細線は、ピーク値が２０Ｎ程度以下のピークが連なった波形である。一方、段付摩耗ありの太線は、ピーク値が100Ｎあるいは150Ｎを超えるピークが数箇所ある波形である。前述のＳ２〜Ｓ５の処理では、閾値ｔｖ11やｔｖ21を、例えば100Ｎ程度とすれば、高速走行車両についてのパンタグラフ異常検知を行うことができることが分かる。
【００６４】
次に、主に低速走行車両についてのパンタグラフ異常検知のステップ（図６のＳ６〜Ｓ１０）における波形の実例について、図８を参照しつつ説明する。
図８は、曲線引金具に作用する横張力（縦軸）の時間変化を示すグラフである。横軸は、パンタグラフ通過前後数秒の時間である。
【００６５】
図８において、左の（Ｈ）及び（Ｈ´）は、段付摩耗なしのパンタグラフが高速（１３０ｋｍ／ｈ）で検知部を通過したときの波形であり、右の（Ｌ）及び（Ｌ´）は、段付摩耗ありのパンタグラフが低速（５ｋｍ／ｈ）で検知部を通過したときの波形である。上段の左右二個のグラフ（Ｈ）及び（Ｌ）は、ローパスフィルタ（周波数0.8以上をカット）を通す前の波形であり、下段の左右二個のグラフ（Ｈ´）及び（Ｌ´）は、ローパスフィルタを通した後の波形である。
【００６６】
左上の「段付摩耗なし・高速」の波形にも、右上の「段付摩耗あり・低速」の波形にも、いずれも、２０Ｎ以上のスパイク状のピークが存在する。このうち、右の「段付摩耗あり・低速」の波形のピークは、段付摩耗にトロリ線が引っ掛かって曲線引金具が無理に引っ張られて生じた横張力によるものと解することができるが（そのとおりであることは後述する）、左側の「段付摩耗なし・高速」の波形のピークは、トロリ線の自由振動に起因するものである。なお、「段付摩耗あり・高速（１３０ｋｍ／ｈ）」の場合には、前述のとおり、波形のピークは１００Ｎ以上に達する（図７参照）。
【００６７】
図８の下段左側の、ローパスフィルタ通過後の高速走行の横張力波形（Ｈ´）は、上段のグラフ（Ｈ）にあったスパイク状の波形は除かれており、ピークが２Ｎ程度で、周期１秒程度の正弦波状の波形が残っている。
【００６８】
一方、図８の下段右側の、ローパスフィルタ通過後の低速走行の横張力波形（Ｌ´）は、ピークが20Ｎを超える鋸歯状の波形が明瞭に観測されており、上段右側の（Ｌ）に見られる、鋭い高周波の重畳ノイズは除かれている。
【００６９】
ここで、Ｓ１０の閾値ｔｖ22を、例えば４Ｎとすれば、ローパスフィルタ通過前の高速走行時のスパイク状ピークが「段付摩耗」と判定されることはなくなり、高い信頼性で、低速走行車両パンタグラフの段付摩耗発生を検知できる。
【００７０】
次に、図９を参照しつつ、参考例のＳ５（ＬＰＦ通過前）の判定における、異なる車両速度と横張力との関係をまとめて説明する。図９においては、横軸は車両速度（パンタグラフ通過速度）であり、縦軸は隣接する複数の曲線引金具に作用する横張力変化の和（図４及びその説明参照）である。図中の△印及び○印は、横張力最大値・最小値の合算値（F121=−F11min＋F21max、又は、F231=−F21min＋F31max）と、車両速度とをプロットした位置を表す。△印は、実際は「段付摩耗あり」のパンタグラフが、段付摩耗検知装置を通過した場合に測定されたものであり、○印は、実際は「段付摩耗なし」のパンタグラフが、段付摩耗検知装置を通過した場合に測定されたものである。図中で横張力９０Ｎの高さに真横に引かれた直線は、この場合の判定閾値ｔｖ21である。
【００７１】
△印のグループ及び○印のグループともに、各々、やや右上がりの分布になっており、速度が速いほど横張力変化が大きいことが分かる。○印のグループは、ほぼ４０ｋｍ／ｈ
までは、横張力４０Ｎ以下であるが、速度１３０ｋｍ／ｈでは、７０Ｎほどになっている。△印（段付摩耗あり）のグループは、速度４０ｋｍ／ｈ程度を超えると、横張力は９０Ｎ以上となっている。そこで、この場合の閾値ｔｖ11を９０Ｎとし、速度４０ｋｍ／ｈを超える場合については、このＳ５で「段付摩耗あり」と判定できる。ただし、速度４０ｋｍ／ｈ以下では、段付摩耗ありの場合も横張力が９０Ｎ以下であるので、このＳ５では「段付摩耗なし」判定となり、その後のステップに進み、ＬＰＦ波形処理後に再度判定を行って検知することになる。
【００７２】
次に、図１０を参照しつつ、参考例のＳ１０（ＬＰＦ通過後）の判定における、異なる車両速度と横張力との関係をまとめて説明する。図１０においても、図９同様に、横軸は車両速度、縦軸は隣接する複数の曲線引金具に作用する横張力変化の和（図４及びその説明参照）である。図中の△印及び○印は、横張力最大値・最小値の合算値（F122=−F12min＋F22max、又は、F232=−F22min＋F32max）と、車両速度とをプロットした位置を表す。△印は「段付摩耗あり」、○印は「段付摩耗なし」のパンタグラフについてのものである。図中で横張力４Ｎの高さに真横に引かれた直線は、この場合の判定閾値ｔｖ22である。
【００７３】
△印のグループは、図９の左下の速度４０ｋｍ／ｈ以下の△印のグループが、ＬＰＦ通過した、鋸歯状のピーク（図８の右下（Ｌ´）参照）のものである。このグループは、速度にあまり関係なく、１５Ｎ程度〜３０Ｎ程度の横張力である。○印のグループは、図９の○印のグループが、ＬＰＦ通過した、小さい正弦波状のピーク（図８の左下（Ｈ´）参照）のものである。このグループも、速度にあまり関係なく、３Ｎ程度以下の横張力である。そこで、このＳ１０の場合の閾値ｔｖ22を４Ｎとして、△印のグループについて「段付摩耗あり」と判定できる。このように、参考例のようにLPF（カットオフ周波数0.8Hz）を施すことで低速時の鋸歯状の波形を抽出することができ、低速域での段付摩耗検知が可能となる。
【００７４】
結局、図５のＳ５と図６のＳ１０で順次判定を行うことにより、速度の大きい差に係わりなく、幅広い速度範囲の全範囲について、段付摩耗を検知できる。この参考例は、ＬＰＦでの波形処理と、その後の判定のステップを含むので、判定処理時間がかかるが、次に説明する実施形態のような車両速度検出は不要でシステムが簡素になる。
【００７５】
なお、Ｓ３・Ｓ５の両ステップを順次行うことにより、異常の見逃しを極力少なくできる。同様に、Ｓ８・Ｓ１０の両ステップを順次行うことにより、異常の見逃しを極力少なくできる。
【００７６】
次に、図１１を参照しつつ、本発明の実施形態に係るパンタグラフ異常検知装置の構成を説明する。この検知装置は、既に説明済みの図１の検知装置と類似の構成を有し、主な違いは、車両の速度計が追加されていることと、計測した車両の速度に応じた閾値を用いて段付摩耗判定することである。図１１において図１と同じ符合で示す部分は、同じ構成・機能の部分を示す。
【００７７】
図１１のブロック図に示すように、このパンタグラフ異常検知装置は、図１の実施形態と同様に、歪ゲージ61及びＦＭテレメータ65に、受信機71などを有している。さらに、異常検知対象のパンタグラフが、検知装置を通過する際の速度を検出する速度計67を有している。速度計67からの速度信号は、段付摩耗判定部93に送られる。
【００７８】
この実施形態の波形処理部92は、歪信号に定数を乗じて横張力に換算する校正手段や、定常的な引っ張り力や風荷重に起因する横張力、温度ドリフトなどをキャンセルするハイパスフィルタを有している。しかし、図１の実施形態のものとは異なり、この実施形態の波形処理部92は、ローパスフィルタを有していない。
【００７９】
次に、列車速度の横張力への影響を勘案した、段付摩耗検知アルゴリズムの実施形態、すなわち、「速度に対応した閾値」を設定する手法については、図１２及び図１３を参照しつつ説明する。
【００８０】
この実施形態によるパンタグラフの異常を検知する基本的な方法は、曲線引金具45-1・2・3に作用する横張力変化、及び、パンタグラフ走行速度を測定し、以下のように設定した速度を勘案した閾値を横張力変化が超える場合に、パンタグラフに異常可能性有りと判定するものである。ここで、閾値は、パンタグラフ通過速度と関連させて、横張力変化についての複数の閾値を設定しておく。
【００８１】
以下、実施形態における段付摩耗判定アルゴリズムを、図１２のフローチャートを参照しつつ説明する。この実施形態の手法は、上記の基本的方法に加えて、曲線引金具45-1・2・3にかかる横張力Ｆ1・Ｆ2・Ｆ3（Ｆi）を、近接する３箇所の支持点5-1・2・3（図４参照）において測定し、第一支持点5-1と第二支持点5-2における曲線引金具横張力の最小値又は最大値を合算して一二支持点合算横張力Ｆ12を得るとともに、第二支持点と第三支持点における曲線引金具横張力の最小値又は最大値を合算して二三支持点合算横張力Ｆ23を得、  両合算横張力のいずれか一方でも所定の閾値を超えた場合にも、パンタグラフに異常可能性有り（「段付摩耗あり」など）と判定するものである。
【００８２】
まず、事前に、パンタグラフ通過速度に対応させた以下の複数の閾値を、データベース、若しくは、閾値と速度の関係式から、定めておく（Ｓ２０）
ｔｖ11；各々の曲線引金具にかかる横張力の最大値（絶対値）の判定で使用する、速度に応じた閾値（図１２参照）。
ｔｖ21；隣接する二個の曲線引金具にかかる横張力の合算値の最大値（絶対値）の判定で使用する、速度に応じた閾値（図１２参照）。
【００８３】
各曲線引金具45-1・2・3（曲線引金具１などと略記することもある）の横張力測定値（波形）を、Ｓ２１において、ハイパスフィルタ処理（例えば周波数0.1Kz以下カット）を施し、風荷重の影響を除去する。
次に、Ｓ２２において、各曲線引金具１〜３の横張力の最大値Fimax、最小値Fimin（i=1、2、3）を算出する。
次に、Ｓ２３において、各曲線引金具１〜３の横張力の最大値と最小値の絶対値をそれぞれ計算し、速度に応じたｔｖ11と比較する。いずれかの値がｔｖ11以上（Yes）である場合には、「段付摩耗あり」と判定し、処理を終了する。
【００８４】
Ｓ２３において、各曲線引金具１〜３の横張力の最大値と最小値の絶対値が、速度に応じたｔｖ11未満（No）の場合には、Ｓ２４に進んで、F12=−F1min＋F2max、F23=−F2min＋F3maxを算出する。
次に、Ｓ２５において、F12とF23のどちらか一つ以上がｔｖ21以上（Yes）であれば「段付摩耗あり」と判定し、処理を終了する。
【００８５】
次に、図１３を参照しつつ、参考例のＳ２５の判定における、異なる車両速度と横張力との関係をまとめて説明する。図１３においては、横軸はパンタグラフ通過速度であり、縦軸は隣接する複数の曲線引金具に作用する横張力変化の和（図４及びその説明参照）である。図中の△印及び○印は、横張力最大値・最小値の合算値（F12=−F1min＋F2max、又は、F23=−F2min＋F3max）と、車両速度とをプロットした位置を表す。△印は、「段付摩耗あり」のパンタグラフが、段付摩耗検知装置を通過した際に測定されたものであり、○印は、「段付摩耗なし」のパンタグラフが、段付摩耗検知装置を通過した際に測定されたものである。図中に階段状に引かれた直線は、この場合の速度に応じた判定閾値ｔｖ21である。
【００８６】
△印のグループ及び○印のグループともに、各々、やや右上がりの分布になっており、速度が速いほど横張力が大きいことが分かる。○印のグループは、ほぼ２０ｋｍ／ｈまでは横張力３０Ｎ以下、２０〜４０ｋｍ／ｈでは横張力５０Ｎ以下、４０〜１００ｋｍ／ｈでは、横張力７０Ｎ以下、１００〜１３０ｋｍ／ｈでは、横張力５０〜７０Ｎである。
【００８７】
△印（段付摩耗あり）のグループは、速度２０ｋｍ／ｈ程度までは４０〜６０Ｎ、２０〜４０ｋｍ／ｈでは横張力約８０Ｎ、４０〜１００ｋｍ／ｈでは横張力１００〜１５０Ｎ、１００〜１３０ｋｍ／ｈでは、横張力１４０〜１８０Ｎである。
【００８８】
そこで、この場合の閾値ｔｖ21を、速度２０ｋｍ／ｈまでは３０Ｎ、２０〜４０ｋｍ／ｈでは５０Ｎ、４０〜１００ｋｍ／ｈでは７０Ｎ、１００〜１３０ｋｍ／ｈでは１００Ｎとすることにより、速度０〜１３０ｋｍ／ｈの間で段付摩耗を判定できる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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