(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線と電気的に接触すると共に電車線から集電電流を集電して電気鉄道車両の主回路へ集電電流を供給する集電装置と、
電車線と電気的に接触すると共に主回路から電気的に絶縁された測定用電極を有し、
集電装置と電車線との接触電圧として集電装置と測定用電極との電位差を測定する、
集電装置と電車線との接触電圧測定装置。
【請求項２】
前記集電装置はパンタグラフを有し、
パンタグラフは、前記主回路と電気的に接続した舟体と、電車線と電気的に接触すると共に舟体と電気的に接続した集電すり板を有し、
前記測定用電極は前記舟体から電気的に絶縁され、
電車線とパンタグラフとの接触電圧として集電すり板と測定用電極との電位差を測定する、
請求項１に記載の接触電圧測定装置。
【請求項３】
前記測定用電極は前記舟体に取り付けられた、
請求項２に記載の接触電圧測定装置。
【請求項４】
前記測定用電極は測定すり板を有し、
前記測定すり板は、電車線と電気的に接触する電圧感知すり板と、電圧感知すり板と舟体とを電気的に絶縁する絶縁体を有し、
電圧感知すり板と舟体との間に電気的に接続すると共に電圧感知すり板と舟体との間の電圧が閾値を超えたことを条件に電圧感知すり板から舟体への集電電流の流れを許容する保護回路を有する、
請求項２又は３に記載の接触電圧測定装置。
【請求項５】
前記集電装置は主回路と電気的に接続した舟支えを有するパンタグラフを有し、
パンタグラフは電車線と電気的に接触すると共に舟支えに電気的に接続した集電舟体を有し、
前記測定用電極は電車線と電気的に接触すると共に舟支えから電気的に絶縁された測定舟体を有し、
電車線とパンタグラフとの接触電圧として集電舟体と測定舟体との電位差を測定する、
請求項１乃至４の何れか１つに記載の接触電圧測定装置。
【請求項６】
電車線と電気的に接触すると共に電車線から集電電流を集電して母線を経由して第１の電気鉄道車両の第１の主回路および第２の電気鉄道車両の第２の主回路へ集電電流を供給する集電装置と、
前記電車線と電気的に接触すると共に前記第１の主回路および第２の主回路から電気的に絶縁された測定用集電装置を有し、
集電装置と電車線との接触電圧として集電装置と測定用集電装置との電位差を測定する、
集電装置と電車線との接触電圧測定装置。
【請求項７】
電車線と電気的に接触すると共に電車線から集電電流を集電して第１の電気鉄道車両の第１の主回路へ集電電流を供給する集電装置と、
電車線と電気的に接触すると共に第２の電気鉄道車両の第２の主回路から電気的に絶縁された測定用集電装置を有し、
集電装置の電圧および測定用集電装置の電圧のそれぞれを測定し、
集電装置と電車線との接触電圧として集電装置の電圧と測定用集電装置の電圧との差を
測定する、
集電装置と電車線との接触電圧測定装置。
【請求項８】
集電装置を電車線と電気的に接触させると共に電車線から集電電流を集電して主回路へ集電電流を供給し、
測定用電極を電車線と電気的に接触させると共に測定用電極を主回路から電気的に絶縁させ、
集電装置と電車線との接触電圧として集電装置と測定用電極との電位差を測定する、
集電装置と電車線との接触電圧測定方法。
【請求項９】
主回路と電気的に接続した舟体と、舟体に電気的に接続される集電すり板を有する前記集電装置としてのパンタグラフを用意し、
前記舟体から電気的に絶縁される前記測定用電極としての測定すり板を用意し、
前記電車線に前記集電すり板を電気的に接触させ、
前記電車線に前記測定すり板を電気的に接触させ、
パンタグラフと電車線との接触電圧として集電すり板と測定すり板との電位差を測定する、
請求項８に記載の接触電圧測定方法。
【請求項１０】
電圧感知すり板と、電圧感知すり板と舟体とを電気的に絶縁する絶縁体とを有する前記測定すり板を用意し、
電圧感知すり板と舟体との間に電気的に接続した保護回路を用意し、
電車線に電圧感知すり板を電気的に接触させ、
電圧感知すり板と舟体との間の電圧が保護回路の閾値を超えたことを条件に保護回路を経由して電圧感知すり板と舟体との間の集電電流の流れを許容する、
請求項９に記載の接触電圧測定方法。
【請求項１１】
電車線から集電電流を集電して母線を経由して第１の電気鉄道車両の第１の主回路および第２の電気鉄道車両の第２の主回路へ集電電流を供給する集電装置を用意し、
前記第１の主回路および第２の主回路から電気的に絶縁した測定用集電装置を用意し、
電車線に集電装置を電気的に接触させ、
電車線に測定用集電装置を電気的に接触させ、
集電装置と電車線との接触電圧として集電装置と測定用集電装置との電位差を測定する、
集電装置と電車線との接触電圧測定方法。
【請求項１２】
電車線から集電電流を集電して第１の電気鉄道車両の第１の主回路へ集電電流を供給する集電装置を用意し、
第２の電気鉄道車両の第２の主回路から電気的に絶縁した測定用集電装置を用意し、
電車線に集電装置を電気的に接触させ、
電車線に測定用集電装置を電気的に接触させ、
集電装置の電圧と前記測定用集電装置の電圧のそれぞれを測定し、
電車線と集電装置との接触電圧として集電装置の電圧と測定用集電装置の電圧との差を測定する、
集電装置と電車線との接触電圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気鉄道車両の集電装置と電車線との接触電圧を測定する集電装置と電車線との接触電圧測定装置および接触電圧測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
主な国内外の集電システム性能評価は、電車線の高さや偏位などの設備状態測定や、パンタグラフ接触力や離線などの相互作用を測定する方法である（例えば、特許文献１参照）。それらの測定データにより、パンタグラフとトロリ線のダイナミクスを解析することにより、集電系材料の摩耗対策を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８８３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電車線の波状摩耗やすり板の段付摩耗、力行区間における異常摩耗などの多くの摩耗現象は、ダイナミクスのみで説明できなかった。また、これらの摩耗現象の発生原因は特定されず、その摩耗対策は提案されてこなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、摩耗の支配因子である集電装置と電車線との間の接触電圧を高精度で測定する集電装置と電車線との接触電圧測定装置および接触電圧測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。
【０００７】
本発明の第１の特徴に係わる集電装置と電車線との接触電圧測定装置（６０、６０Ａ、６０Ｂ）は、電車線（１２）と電気的に接触すると共に電車線（１２）から集電電流を集電して電気鉄道車両（１３）の主回路（２３）へ集電電流を供給する集電装置（２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ）と、電車線（１２）と電気的に接触すると共に主回路から電気的に絶縁された測定用電極（４４、４４Ａ、３８）を有し、集電装置（２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ）と電車線（１２）との接触電圧として集電装置（２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ）と測定用電極（４４、４４Ａ、３８）との電位差を測定する。
【０００８】
以上の第１の特徴において、前記集電装置はパンタグラフ（２４、２４Ａ、２４Ｂ）を有し、パンタグラフ（２４、２４Ａ、２４Ｂ）は、主回路（２３）と電気的に接続した舟体（３３、３４、３５、３７）と、電車線（１２）と電気的に接触すると共に舟体（３３、３４、３５、３７）と電気的に接続した集電すり板（４１、４２、４３）を有し、測定用電極（４４，４４Ａ）は舟体（３３、３４、３５、３７）から電気的に絶縁され、電車線（１２）とパンタグラフ（２４、２４Ａ、２４Ｂ）との接触電圧として集電すり板（４１、４２、４３）と測定用電極（４４、４４Ａ）との電位差を測定する。
【０００９】
測定用電極（４４Ａ）は舟体（３５）に取り付けられた。
【００１０】
前記測定用電極は測定すり板（４４Ａ）を有し、測定すり板（４４Ａ）は、電車線（１２）と電気的に接触する電圧感知すり板（４４ａ）と、電圧感知すり板（４４ａ）と舟体（３５）とを電気的に絶縁する絶縁体（４４ｂ）を有し、電圧感知すり板（４４ａ）と舟体（３５）との間に電気的に接続すると共に電圧感知すり板（４４ａ）と舟体（３５）との間の電圧が閾値を超えたことを条件に電圧感知すり板（４４ａ）から舟体（３５）への集電電流の流れを許容する保護回路（５４）を有する。
【００１１】
前記集電装置は主回路（２３）と電気的に接続した舟支え（３９）を有するパンタグラフ（２４Ｃ）を有し、パンタグラフ（２４Ｃ）は電車線（１２）と電気的に接触すると共に舟支え（３９）に電気的に接続した集電舟体（３７）を有し、前記測定用電極は電車線（１２）と電気的に接触すると共に舟支え（３９）から電気的に絶縁された測定舟体（３８）を有し、電車線（１２）とパンタグラフ（２４Ｃ）との接触電圧として集電舟体（３７）と測定舟体（３８）との電位差を測定する。
【００１２】
本発明の第２の特徴に係わる集電装置と電車線との接触電圧測定装置（６０Ｃ）は、電車線（１２）と電気的に接触すると共に電車線（１２）から集電電流を集電して母線（Ｌ１）を経由して第１の電気鉄道車両（１３Ａ）の第１の主回路（２３Ａ）および第２の電気鉄道車両（１３Ｂ）の第２の主回路（２３Ｂ）へ集電電流を供給する集電装置（２９Ａ）と、電車線（１２）と電気的に接触すると共に第１の主回路（２３Ａ）および第２の主回路（２３Ｂ）から電気的に絶縁された測定用集電装置（２９Ｂ）を有し、集電装置（２９Ａ）と電車線（１２）との接触電圧として集電装置（２９Ａ）と測定用集電装置（２９Ｂ）との電位差を測定する。
【００１３】
本発明の第３の特徴に係わる集電装置と電車線との接触電圧測定装置（６０Ｄ）は、電車線（１２）と電気的に接触すると共に電車線（１２）から集電電流を集電して第１の電気鉄道車両（１３Ｃ）の第１の主回路（２３Ａ）へ集電電流を供給する集電装置（２９Ｃ）と、電車線（１２）と電気的に接触すると共に第２の電気鉄道車両（１３Ｄ）の第２の主回路（２３Ｂ）から電気的に絶縁された測定用集電装置（２９Ｂ）を有し、集電装置（２９Ａ）の電圧および測定用集電装置（２９Ｂ）の電圧のそれぞれを測定し、集電装置（２９Ａ）と電車線（１２）との接触電圧として集電装置（２９Ａ）の電圧と測定用集電装置（２９Ｂ）の電圧との差を測定する。
【００１４】
本発明の第４の特徴に係る集電装置と電車線との接触電圧測定方法は、集電装置（２４、２４Ａ、２４Ｂ）を電車線（１２）と電気的に接触させると共に電車線（１２）から集電電流を集電して主回路（２３）へ集電電流を供給し、測定用電極（４４、４４Ａ）を電車線（１２）と電気的に接触させると共に測定用電極（４４、４４Ａ）を主回路から電気的に絶縁させ、集電装置（２４、２４Ａ、２４Ｂ）と電車線（１２）との接触電圧として集電装置（２４、２４Ａ、２４Ｂ）と測定用電極（４４、４４Ａ）との電位差を測定する。
【００１５】
以上の第４の特徴にあって、主回路（２３）と電気的に接続した舟体（３３、３４、３５）と、舟体（３３、３４、３５）に電気的に接続される集電すり板（４１、４２、４３）を有する前記集電装置としてのパンタグラフ（２４、２４Ａ、２４Ｂ）を用意し、舟体（３３、３４、３５）から電気的に絶縁される前記測定用電極としての測定すり板（４４、４４Ａ）を用意し、電車線（１２）に集電すり板（４１、４２、４３）を電気的に接触させ、電車線（１２）に測定すり板（４４、４４Ａ）を電気的に接触させ、パンタグラフ（２４、２４Ａ、２４Ｂ）と電車線（１２）との接触電圧として集電すり板（４１、４２、４３）と測定すり板（４４、４４Ａ）との電位差を測定する。
【００１６】
電圧感知すり板（４４ａ）と、電圧感知すり板（４４ａ）と舟体（３５）とを電気的に絶縁する絶縁体（４４ｂ）とを有する前記測定すり板を用意し、電圧感知すり板（４４ａ）と舟体（３５）との間に電気的に接続した保護回路（５４）を用意し、電車線（１２）に電圧感知すり板（４４ａ）を電気的に接触させ、電圧感知すり板（４４ａ）と舟体（３５）との間の電圧が保護回路（５４）の閾値を超えたことを条件に保護回路（５４）を経由して電圧感知すり板（４４ａ）から舟体（３５）への集電電流の流れを許容する。
【００１７】
本発明の第５の特徴に係る集電装置と電車線との接触電圧測定方法は、電車線（１２）から集電電流を集電して母線（Ｌ１）を経由して第１の電気鉄道車両（１３Ａ）の第１の主回路（２３Ａ）および第２の電気鉄道車両（１３Ｂ）の第２の主回路（２３Ｂ）へ集電電流を供給する集電装置（２９Ａ）を用意し、第１の主回路（２３Ａ）および第２の主回路（２３Ｂ）から電気的に絶縁した測定用集電装置（２９Ｂ）を用意し、電車線（１２）に集電装置（２９Ａ）を電気的に接触させ、電車線（１２）に測定用集電装置（２９Ｂ）を電気的に接触させ、集電装置（２９Ａ）と電車線（１２）との接触電圧として集電装置（２９Ａ）と測定用集電装置（２９Ｂ）との電位差を測定する。
【００１８】
本発明の第６の特徴に係る集電装置と電車線との接触電圧測定方法は、電車線（１２）から集電電流を集電して第１の電気鉄道車両（１３Ｃ）の第１の主回路（２３Ａ）へ集電電流を供給する集電装置（２９Ａ）を用意し、第２の電気鉄道車両（１３Ｄ）の第２の主回路（２３Ｂ）から電気的に絶縁した測定用集電装置（２９Ｂ）を用意し、電車線（１２）に集電装置（２９Ａ）を電気的に接触させ、電車線（１２）に測定用集電装置（２９Ｂ）を電気的に接触させ、集電装置（２９Ａ）の電圧と測定用集電装置（２９Ｂ）の電圧のそれぞれを測定し、電車線（１２）と集電装置（２９Ａ）との接触電圧として集電装置（２９Ａ）の電圧と測定用集電装置（２９Ｂ）の電圧との差を測定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、これまで測定不可能であった摺動中の集電装置と電車線との間の接触電圧が高精度で測定可能となる。これにより、集電装置単位、または集電すり板単位での現象解明が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る電気鉄道システムの概要図である。
【図２】図１に示すパンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置の概要図である。
【図３】第２の実施形態に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置の概要図である。
【図４】第３の実施形態に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置の概要図である。
【図５】第４の実施形態に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置の概要図である。
【図６】図４に示す接触電圧測定装置の作用を示す概念図である。
【図７】第４の実施形態に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置の概要図である。
【図８】第５の実施形態に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置の概要図である。
【図９】第６の実施形態に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置の概要図である。
【図１０】実施例に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧の測定結果を示すグラフである。
【図１１】実施例に係るパンタグラフとトロリ線との接触電圧の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
第１の実施形態
図１に示すように、電気鉄道システム１０は、変電所１１に電気的に接続した電車線としてのトロリ線１２と、トロリ線１２と電気的に接続した電気鉄道車両１３と、電気鉄道車両１３および変電所１１と電気的に接続したレール１４を有する。
【００２３】
電気鉄道車両１３は、車体２１と、車体２１を支持すると共にレール１４上に配置された車輪２２と、車体２１に搭載されたインバータ２３を含む主回路と、車体２１に支持された集電装置としてのパンタグラフ２４と、インバータ２３に接続すると共に車輪２２を回転させる、例えば、モータとしての負荷２６を有する。集電装置は、パンタグラフの他に、低速路面電車のビューゲル、トロリーポール、地下鉄の集電靴を用いてもよい。電車線は、トロリ線の他に、導電鋼レール、第三軌条を用いてもよい。
【００２４】
主回路は、インバータ２３によって直流から交流へ集電電流を変換し、負荷２６を作動させ、車輪２２を回転させる。
【００２５】
パンタグラフ２４は、車体２１の上に配置された台枠３１と、台枠３１の上に支持された、例えば、菱形の枠３２と、枠３２に支持される舟体３３を有する。
【００２６】
図２に示すように、パンタグラフ２４は、舟支え３９と、舟支え３９に設置された舟体３３、３３の上に並列に配置された第１の集電すり板４１、第２の集電すり板４２、第３の集電すり板４３、測定用電極としての測定すり板４４を有する。第１の集電すり板４１、第２の集電すり板４２、第３の集電すり板４３のそれぞれは、トロリ線１２と電気的に接触する。測定すり板４４は、トロリ線１２と電気的に接触する導体としての電圧感知すり板４４ａと、舟体３３から電圧感知すり板４４ａを絶縁する絶縁体としてのベーク板４４ｂを有する。
【００２７】
第１の集電すり板４１、第２の集電すり板４２、第３の集電すり板４３のそれぞれと測定すり板４４との間に、電圧を測定するための第１、第２および第３の測定器５１、５２、５３が接続されている。
【００２８】
パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置６０は、第１の集電すり板４１、第２の集電すり板４２および第３の集電すり板４３と、測定すり板４４と、第１の集電すり板４１と測定すり板４４の電圧感知すり板４４ａとの間に接続された第１の測定器５１と、第２の集電すり板４２と電圧感知すり板４４ａとの間に接続された第２の測定器５２と、第３の集電すり板４３と電圧感知すり板４４ａとの間に接続された第３の測定器５３を有する。同測定装置６０は、第１、第２および第３の測定器５１、５２、５３によって集電すり板４１、４２、４３のそれぞれとトロリ線１２との電位差、すなわち、接触電圧を測定する。
【００２９】
次に、集電すり板４１、４２、４３とトロリ線１２との接触電圧の測定原理を説明する。
【００３０】
図３に示すように、測定回路１００は、トロリ線１２と舟体３４と間に直列に接続した電源１５、抵抗器１６と、舟体３４上に２列に配置される集電すり板４１および測定すり板４４を有する。集電すり板４１は、トロリ線１２と導通する。
【００３１】
測定回路１００は、電圧感知すり板４４ａと集電すり板４１との間に接続した測定器５４を有する。
【００３２】
集電電流は、電源１５からトロリ線１２、集電すり板４１を通って、舟体３４へ流れる。これにより、電圧降下がトロリ線１２と集電すり板４１の接触部に発生する。一方、測定すり板４４と舟体３４とは絶縁されており、集電電流は流れない。このため、トロリ線１２と電圧感知すり板４４ａとの間の電圧降下は無く、電圧感知すり板４４ａとトロリ線１２とは同電位とみなすことができる。従って、集電すり板４１と測定すり板４４との間の電位差を測定することにより、集電すり板４１とトロリ線１２との間の電位差を測定可能である。
【００３３】
次に、電気鉄道システム１０の使用方法を説明する。
【００３４】
図１において、集電電流は、変電所１１で直流に変換され、トロリ線１２へ流れる。集電電流は、パンタグラフ２４からインバータ２３へ流れ、インバータ２３によって直流から交流に変換される。集電電流は、負荷２６を作動させ、車輪２２を経由してレール１４へ流れる。これにより、車輪２２を回転させ、電気鉄道車両１３を進行させる。
【００３５】
ここで、図２において、第１の集電すり板４１、第２の集電すり板４２、第３の集電すり板４３および測定すり板４４はトロリ線１２と接触又は摺動する。集電電流は、第１の集電すり板４１、第２の集電すり板４２および第３の集電すり板４３へ流れ、舟体３３、舟支え３９、枠３２を経由して負荷２６へ到達する。一方、集電電流はベーク板４４ｂによって絶縁されているため電圧感知すり板４４ａから舟体３３へ流れない。このため、トロリ線１２と電圧感知すり板４４ａとの間の電圧降下はなく、電圧感知すり板４４ａは測定用電極として機能する。
【００３６】
このとき、第１の測定器５１は、第１の集電すり板４１とトロリ線１２との接触電圧として第１の集電すり板４１と電圧感知すり板４４ａとの間の電位差を測定する。第２の測定器５２は、第２の集電すり板４２とトロリ線１２との接触電圧として第２の集電すり板４２と電圧感知すり板４４ａとの間の電位差を測定する。第３の測定器５３は、第３の集電すり板４３とトロリ線１２との接触電圧として第３の集電すり板４３と電圧感知すり板４４ａとの間の電位差を測定する。
【００３７】
本実施形態によれば、測定すり板４４を測定用電極として用いたので、第１、第２および第３の集電すり板４１、４２、４３のそれぞれとトロリ線１２との接触電圧を正確に測定することができる。
【００３８】
第２の実施形態
図４に示すように、パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置６０Ａは、パンタグラフ２４Ａの舟体３５に２列に配置されると共にトロリ線１２と接触する第１の集電すり板４１および第２の集電すり板４２と、舟体３５に取り付けられた取付板３６と、取付板３６に設置されると共にトロリ線１２に電気的に接触する測定すり板４４Ａと、第１の集電すり板４１と電圧感知すり板４４ａとの電位差を測定する測定器５１を有する。
【００３９】
本実施の形態によれば、同測定装置６０Ａは、第１の集電すり板４１と電圧感知すり板４４ａとの電位差から第１の集電すり板４１とトロリ線１２との間の電位差、すなわち、接触電圧を測定することができる。
【００４０】
また、パンタグラフ２４Ａに測定すり板４４Ａを後から追加するので、パンタグラフ２４Ａの集電容量を低下させずに、維持することができる。
【００４１】
第３の実施形態
図５に示すように、パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置６０Ｂは、集電すり板４１と測定すり板４４の電圧感知すり板４４ａとの間に接続したインピーダンス変換用のオペアンプ２７と、オペアンプ２７の出力端子に接続したテレメータ２８と、電圧感知すり板４４ａと舟体３５との間に接続したクランプ回路としての保護回路５４を有する。保護回路５４は、直列に接続したダイオード５４ａ、５４ｂと、ダイオード５４ａ、５４ｂと逆向きに並列に配置したダイオード５４ｃ、５４ｄを有する。ダイオード５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、オン電圧Ｖｆに設定され、オン電圧Ｖｆを超えると電流の通過を許容する。
【００４２】
同測定装置６０Ｂによれば、図６（Ａ）に示すように、通常時に、集電電流は集電すり板４１、舟体３５、枠３２を流れる。集電すり板４１と測定すり板４４との電位差はオペアンプ２７に入力される。オペアンプ２７は、インピーダンス変換機能により入力された電位差と同じ大きさの電位差を出力する。出力された電位差は、集電すり板３１とトロリ線１２との接触電圧として、テレメータ２８によって記録される。
【００４３】
図６（Ｂ）に示すように、集電すり板４１がトロリ線１２から離線すると、舟体３５とトロリ線１２との間の電圧が上昇する。この電圧がダイオード５４ａとダイオード５４ｂのオン電圧の和２Ｖｆ（閾値）を超えると、ダイオード５４ａ、５４ｂが導通する。集電電流は、トロリ線１２、電圧感知すり板４４ａ、保護回路５４、舟体３５の順で流れる。
【００４４】
一方、ダイオード５４ａ、５４ｂに、それぞれＶｆ以上の電圧が印加されないので、測定路にも２Ｖｆ以上の電圧が印加されず、測定器は保護され、集電も継続する。また、回生時、すなわち、電流の向きが逆の場合は、同様にダイオード５４ｃ、５４ｄが導通し、測定器は保護される。
【００４５】
本実施形態によれば、測定回路にクランプダイオードを用いた保護回路５４を適用することにより、集電すり板４１の離線時に測定器に対する過大な電圧の印加を防止し、安全な測定を実現する。
【００４６】
第４の実施形態
図７に示すように、第１の電気鉄道車両１３Ａは、第１の車体２１Ａに搭載された第１のインバータ２３Ａを含む第１の主回路と接続した集電装置としての集電パンタグラフ２９Ａを有する。第２の電気鉄道車両１３Ｂは、第２の車体２１Ｂに搭載された第２のインバータ２３Ｂを含む第２の主回路から切り離し、電気的に絶縁した測定用パンタグラフ２９Ｂを有する。集電パンタグラフ２９Ａと第２のインバータ２３Ｂを含む第２の主回路とは、母線Ｌ１を用いて母線引き通しとなっている。集電パンタグラフ２９Ａと測定用パンタグラフ２９Ｂとは測定器５５で接続している。
【００４７】
パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置６０Ｃは、トロリ線１２と電気的に接触する集電パンタグラフ２９Ａおよび測定用パンタグラフ２９Ｂと、集電パンタグラフ２９Ａと測定用パンタグラフ２９Ｂとの電位差を測定する測定器５５から構成される。
【００４８】
この実施形態によれば、集電パンタグラフ２９Ａはトロリ線１２から集電電流を集電して第１の主回路のインバータ２３Ａおよび第２の主回路のインバータ２３Ｂへ集電電流を供給する。一方、測定用パンタグラフ２９Ｂは、母線および第２の主回路から切り離されているので、トロリ線１２と同電位となっている。集電パンタグラフ２９Ａと測定用パンタグラフ２９Ｂとの間の電位差を測定器５５によって測定することにより、集電パンタグラフ２９Ａのすり板とトロリ線１２との間の接触電圧を測定することができる。
【００４９】
第５の実施形態
図８に示すように、第１の電気鉄道車両１３Ｃは、第１の車体２１Ｃに搭載された第１のインバータ２３Ａを含む第１の主回路と電気的に接続した集電装置としての集電パンタグラフ２９Ａと、集電パンタグラフ２９Ａと第１のインバータ２３Ａの出力側との間に接続した分圧器５６Ａを有する。
【００５０】
第２の電気鉄道車両１３Ｄは、第２の車体２１Ｄに搭載された第２のインバータ２３Ｂを含む第２の主回路から切り離し、電気的に絶縁された測定用集電装置としての測定用集電パンタグラフ２９Ｂと、測定用パンタグラフ２９Ｂと第２のインバータ２３Ｂの出力側との間に電気的に接続した第２の分圧器５６Ｂを有する。
【００５１】
集電パンタグラフ２９Ａと測定用パンタグラフ２９Ｂとは、母線引き通しになっていない。
【００５２】
パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置６０Ｄは、トロリ線１２と電気的に接触する集電パンタグラフ２９Ａおよび測定用パンタグラフ２９Ｂと、集電パンタグラフ２９Ａに設置した第１の分圧器５６Ａと、測定用パンタグラフ２９Ｂに設置した第２の分圧器５６Ｂとからなる。
【００５３】
第１の分圧器５６Ａは集電パンタグラフ２９Ａの電圧を測定し、第２の分圧器５６Ｂは測定用パンタグラフ２９Ｂの電圧を測定する。集電パンタグラフ２９Ａの電圧と測定用パンタグラフ２９Ｂの電圧との差から集電パンタグラフ２９Ａとトロリ線１２との接触電圧を測定することができる。
【００５４】
第６の実施形態
図９に示すように、パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置６０Ｅは、パンタグラフ２４Ｃの舟支え３９に取り付けられると共にトロリ線１２と接触する集電舟体３７と、測定用電極としての測定舟体３８を有する。集電舟体３７は、トロリ線１２と電気的に接触する。測定舟体３８は、舟体３８ａを絶縁する絶縁体としてのベーク板３８ｂを有する。集電舟体３７と測定舟体３８との間に、電圧を測定するための測定器５７を有する。
【００５５】
パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置６０Ｅは、集電舟体３７と、測定舟体３８と、集電舟体３７と測定舟体３８との間に接続された測定器５７を有する。
【００５６】
本実施形態によれば、同測定装置６０Ｅは、測定器５７によって集電舟体３７とトロリ線１２との電位差、すなわち、接触電圧を測定できる。
【実施例】
【００５７】
図３に示す測定回路１００を模擬した装置を用いて、集電すり板４５のすり板４５ａと測定すり板４４の電圧感知すり板４４ａとの間の電位差、トロリ線１２と集電すり板４５のすり板４５ａとの間の電位差、通電電流を測定した。通電電流は、０〜５Ａまでの１Ａ毎とした。電位差は絶縁アンプを介して測定した。
【００５８】
図１０および図１１に示すように、測定すり板４４と集電すり板４５との間の電位差は、トロリ線１２と集電すり板４５との間の電位差と一致する。すなわち、集電すり板４５と測定すり板４４との間の電位差を測定することにより、集電すり板４５とトロリ線１２との接触電圧を測定できることが確認された。
【００５９】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  電気鉄道システム
１１  変電所
１２  トロリ線（電車線）
１３  電気鉄道車両
１４  レール
２１  車体
２２  車輪
２３  インバータ
２４  パンタグラフ（集電装置）
２６  負荷
３３  舟体
３９  舟支え
４１、４２、４３  集電すり板
４４、４４Ａ  測定すり板
５１、５２、５３、５５  測定器
５６Ａ、５６Ｂ  分圧器
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ  パンタグラフとトロリ線との接触電圧測定装置
【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１１】
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【図１０】
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