(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌条に沿って走行可能な移動機械と、前記移動機械に給電パンタグラフの集電部を下方から接触させて電力を供給するトロリ線と、前記移動機械の側方で前記移動機械の走行方向に沿って間隔をあけて配設されるとともに、前記トロリ線を支持するトロリ線支持架台と、を備え、前記トロリ線および前記給電パンタグラフとの状態を監視するためのトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムであって、
前記移動機械の側面に設けられたレーザー距離計により前記移動機械と前記トロリ線支持架台との相対距離を測定し、該相対距離に基づいて前記トロリ線のトロリ線偏位を検出するトロリ線偏位検出部と、
前記給電パンタグラフと前記移動機械との間に設けられ、前記給電パンタグラフに作用するパンタグラフ荷重を測定する荷重測定部と、
前記トロリ線偏位検出部で検出した前記トロリ線偏位、および前記荷重測定部で測定した前記パンタグラフ荷重を判別する判定部と、
を備え、
前記判定部では、前記トロリ線偏位を検出したときの前記移動機械の走行位置と、該走行位置で測定した前記パンタグラフ荷重と、を関連付けし、前記トロリ線偏位と前記パンタグラフ荷重の関係から異常が判別されることを特徴とするトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システム。
【請求項２】
前記移動機械の走行位置を検出する位置検出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システム。
【請求項３】
前記判定部で異常と判別されたときに警報を発信する警報発信部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線から給電パンタグラフを介して電力の供給を受ける移動機械に用いられるトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所に設けられるコークス炉においては、炉に石炭を装入する装入車にトロリ線により給電パンタグラフを介して電力が供給されている。トロリ線は、コークス炉に立設される鋼材の支柱に設けられるトロリ線支持架台に支持されている。そして、コークス炉の周囲に配置されるトロリ線支持架台や軌条が高熱に晒されているため、コークス炉の熱膨張や熱収縮に伴い装入車用のトロリ線支持架台や軌条に偏位が生じ、トロリ線と装入車（移動機械）との相対位置が偏位し、給電パンタグラフが追従できなくなる場合があった。とくに、風雨等の影響によりコークス炉が急激に冷えると、前述の相対位置の偏位が大きくなっていた。
【０００３】
具体的には、トロリ線が偏位することによって給電パンタグラフの集電部から外れかけると、集電部の鍔部（縁端部）とトロリ線とが干渉し給電パンタグラフに大きな荷重がかかり、給電パンタグラフが曲損したり、その鍔部が破損し給電パンタグラフからトロリ線が脱落するおそれがあった。そして、給電パンタグラフからトロリ線から外れると、移動機械への給電が不可能となり、移動機械の運転ができなくなっていた。
そこで、給電パンタグラフの高さやトロリ線の偏位などのデータを測定することで、移動機械のパンタグラフを監視する方法が、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のトロリ線および給電パンタグラフの監視方法では、下記のような問題があった。
すなわち、特許文献１のような給電パンタグラフの高さやトロリ線の偏位（トロリ線と給電パンタグラフの相対位置）の測定を行う場合には、移動機械を停止させた状態で行うことになる。そのため、例えばコークス炉などでは半年に１回程度の頻度でしか実施することができず、トロリ線の偏位の発生を正確にかつ迅速に捉えられずに、トロリ線が集電部から外れたり、給電パンタグラフに曲損や破損が生じるという問題があり、その点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、トロリ線および給電パンタグラフの異常を常時監視することで、給電パンタグラフの曲損や破損、およびトロリ線の脱落を防止することができるトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システム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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムは、軌条に沿って走行可能な移動機械と、前記移動機械に給電パンタグラフの集電部を下方から接触させて電力を供給するトロリ線と、前記移動機械の側方で前記移動機械の走行方向に沿って間隔をあけて配設されるとともに、前記トロリ線を支持するトロリ線支持架台と、を備え、前記トロリ線および前記給電パンタグラフとの状態を監視するためのトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムであって、前記移動機械の側面に設けられたレーザー距離計により前記移動機械と前記トロリ線支持架台との相対距離を測定し、該相対距離に基づいて前記トロリ線のトロリ線偏位を検出するトロリ線偏位検出部と、前記給電パンタグラフと前記移動機械との間に設けられ、前記給電パンタグラフに作用するパンタグラフ荷重を測定する荷重測定部と、前記トロリ線偏位検出部で検出した前記トロリ線偏位、および前記荷重測定部で測定した前記パンタグラフ荷重を判別する判定部と、を備え、前記判定部では、前記トロリ線偏位を検出したときの前記移動機械の走行位置と、該走行位置で測定した前記パンタグラフ荷重と、を関連付けし、前記トロリ線偏位と前記パンタグラフ荷重の関係から異常が判別されることを特徴としている。
【０００８】
本発明では、トロリ線偏位検出部において、移動機械を走行させながらレーザー距離計によりトロリ線支持架台との距離、すなわち移動機械とトロリ線支持架台との相対距離を測定し、その相対距離に基づいてトロリ線偏位を検出することができる。また、荷重測定部において、給電パンタグラフに作用するパンタグラフ荷重を測定することができる。そして、判定部において、トロリ線偏位検出部で検出したトロリ線偏位、および荷重測定部で測定したパンタグラフ荷重を判別し、例えばそれらの測定値が所定範囲外となっているときに異常であると判断することができる。
【０００９】
このように、トロリ線偏位およびパンタグラフ荷重を移動機械を軌条上で走行させながら常時、測定を行って監視することができる。つまり、移動機械を停止せずに常時、トロリ線偏位やパンタグラフ荷重の測定を行うことができるので、トロリ線偏位の状態を正確にかつ連続的に把握することが可能となる。そのため、トロリ線が集電部の鍔部に干渉し、給電パンタグラフに過大な荷重がかかるのを抑制することができ、給電パンタグラフの曲損や破損を防止することができる。そして、トロリ線が給電パンタグラフから外れ、移動機械が運転できなくなることを防止することができる。
また、この場合には、移動機械の走行位置が検出されるので、判定部において、移動機械の走行位置に対応したトロリ線偏位とパンタグラフ荷重とを関連付けすることができる。これにより、トロリ線支持架台を特定することができ、精度の高い監視を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係るトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムは、前記移動機械の走行位置を検出する位置検出部が設けられていることが好ましい。
【００１１】
この場合には、位置検出部によって移動機械の走行位置を検出することができる。
【００１２】
また、本発明に係るトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムは、前記判定部で異常と判別されたときに警報を発信する警報発信部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
この場合、トロリ線偏位および／またはパンタグラフ荷重が例えば設定された範囲外となり、判定部で異常と判別されたときに、警報発信部で警報が発信される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムによれば、トロリ線および給電パンタグラフの異常を常時監視することで、給電パンタグラフの曲損や破損、およびトロリ線の脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による異常監視システムにおける装入車とトロリ線支持架台の構成を示す側面図である。
【図２】異常監視システムの概要を説明するための図である。
【図３】装入車を上方から見た図である。
【図４】装入車のパンタグラフと集電部の構成を示す走行方向から見た側面図である。
【図５】異常監視システムの概要を示すブロック図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、判定部における判別方法の一例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、トロリ線偏位を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態によるトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムについて、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１乃至図３に示すように、本実施の形態による異常監視システム１は、製鉄所に設けられるコークス炉において、このコークス炉に石炭を装入する装入車２（移動機械）に電力を供給するトロリ線４と、図４に示すトロリ線４に集電部２１を下方から接触させて装入車２に電力を供給する給電パンタグラフ２０と、の状態を監視するためのシステムである。
【００１８】
装入車２（移動機械）は、図１及び図２に示すように、車両本体２２と、車両の側方に張り出す給電パンタグラフ２０とを備え、前記コークス炉上に敷設されている軌条２Ａに案内されて走行可能となっている。
【００１９】
トロリ線支持架台３は、図１に示すように、３相のトロリ線４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）を支持するとともに、前記コークス炉上に立設された鋼製の支柱３１の上部に固定され、軌条２Ａの一方の側方に沿って走行方向Ｘに所定の間隔（例えば、６ｍピッチの間隔）をあけて配置されている（図２参照）。支柱３１の上端から軌条幅方向Ｙで軌条２Ａ側に向けて突出する水平部３２が設けられている。トロリ線支持架台３は、鋼板などの四角形状の板状部材からなり、板面を鉛直方向に向けて水平部３２の突出端に固定されている。ここで、トロリ線支持架台３の板面のうち、上面視で軌条２Ａ側を向く面を測定面３ａという。
このように、本実施の形態では、トロリ線支持架台３、支柱３１、および軌条２Ａは、コークス炉の周囲に配置され、高熱環境下に晒された状態で設置されている。
【００２０】
測定面３ａには、３相のトロリ線４Ａ、４Ｂ、４Ｃのそれぞれを支持する吊り支持する３本のアーム部材３３が上下方向に間隔をあけて軌条幅方向Ｙに張り出している。アーム部材３３によって支持されるトロリ線４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、それぞれが上下方向に間隔をあけて架設されている。
トロリ線支持架台３は、トロリ線４Ａ、４Ｂ、４Ｃによって荷重によって測定面３ａが変形しない剛性を有している。
【００２１】
図１及び図５に示すように、異常監視システム１は、装入車２の車両本体２２の側面２ａに設けられたレーザー距離計５により装入車２とトロリ線支持架台３との相対距離Ｌ（図２参照）を測定し、この相対距離Ｌに基づいてトロリ線４のトロリ線偏位を検出するトロリ線偏位検出部１０と、給電パンタグラフ２０と装入車２との間に設けられ、給電パンタグラフ２０に作用するパンタグラフ荷重を測定するパンタグラフ荷重計６（荷重測定部）と、トロリ線偏位検出部１０で検出したトロリ線偏位、およびパンタグラフ荷重計６で測定した荷重（以下、パンタグラフ荷重という）を判別する判定部７と、を備えている。
【００２２】
また、異常監視システム１には、走行中の装入車２の走行位置を検出する位置検出部８が設けられている。
【００２３】
給電パンタグラフ２０は、図３に示すように、車両本体２２において３本のトロリ線４Ａ、４Ｂ、４Ｃのそれぞれに対して２台ずつ計６台設けられている。各トロリ線４に設けられる一対の給電パンタグラフ２０は、走行方法Ｘに沿って配列されている。図４は、１本のトロリ線４において１台の給電パンタグラフ２０のみを示している。給電パンタグラフ２０は、トロリ線４に対して下方から接触する集電部２１と、集電部２１を車両本体２２から支持する保持部２３と、を備えている。集電部２１は、円筒状の部材からなり、軸方向の両端に鍔部２４Ａ、２４Ｂを有している。集電部２１は、例えば集電幅（筒軸方向の長さ）が２００ｍｍとすると、この２００ｍｍの範囲でトロリ線４が偏位可能となる。
【００２４】
ここで、鍔部２４は、車両本体２２から離反する側を外側鍔部２４Ａとし、車両本体２２に近接する側を内側鍔部２４Ｂとする。
なお、トロリ線４、軌条２Ａ、および集電部２１との関係は、偏位が生じていない状態の位置で、トロリ線４が集電部２１の軸方向（軌条幅方向Ｙ）の中心位置となるように設置されている。
【００２５】
保持部２３の車両本体２２との基端部には、給電パンタグラフ２０全体に作用する軌条幅方向Ｙの荷重を計測するための前記パンタグラフ荷重計６が介装されている。パンタグラフ荷重計６は、ワッシャ形状をなし、保持部２３の基端部に螺合する固定ボルト２５を挿通させた状態で取り付けられている。パンタグラフ荷重計６は、給電パンタグラフ２０にかかる荷重を常時計測するものであり、そのパンタグラフ荷重の計測値が後述するデータ処理装置１２に有線または無線により伝送される。
なお、トロリ線４で集電部２１が下方に押し込まれる場合にも、給電パンタグラフ２０が斜め下方に荷重が作用するので、このときの水平成分の荷重をパンタグラフ荷重計６によって計測することができる。
【００２６】
車両本体２２には、レーザー発光部とレーザー受光部とを有し、トロリ線支持架台３までの距離を測定するレーザー距離計５が設けられている。車両本体２２におけるレーザー距離計５の高さ方向の位置は、レーザー発光部より照射されるレーザー光５１（図１、図２参照）がトロリ線支持架台３の測定面３ａに当たる位置とされる。レーザー距離計５は、後述するデータ処理装置１２に有線または無線により伝送される。
レーザー距離計５によってトロリ線支持架台３と装入車２との間の相対位置を測定することで、トロリ線偏位を常時測定できる構成となっている。
【００２７】
さらに、判定部７には、図５に示すように、計測値を演算処理するデータ処理装置１２と、演算した値を記録する記憶装置１３と、計測値を表示する表示装置１４と、演算結果データを確認するための汎用パソコン１５と、を備えている。
【００２８】
判定部７は、トロリ線偏位を検出したときの装入車２の走行位置と、この走行位置で測定したパンタグラフ荷重と、を関連付けし、トロリ線偏位とパンタグラフ荷重の関係から異常が判別される。
具体的には、図２および図６（ａ）に示すように、トロリ線支持架台３の位置の測定値をトロリ線支持架台３毎に平均化し、横軸を装入車２（移動機械）の動作位置（走行位置）とし、縦軸をレーザー距離計５で測定された装入車２（移動機械）とトロリ線支持架台３との相対距離Ｌとしてグラフを作成し、集電部２１におけるトロリ線４のトロリ線偏位を算出することができる。
また、図６（ｂ）に示すように、横軸を装入車２の動作位置（走行位置）とし、縦軸をパンタグラフ荷重計６で測定されたパンタグラフ荷重としてグラフを作成することができる。
【００２９】
このように、判定部７では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、前述のグラフに基づいてトロリ線４の偏位を見比べることで、集電部２１の鍔部２４Ａ、２４Ｂとトロリ線４との干渉状態を判定する。
例えば、図７（ａ）は、トロリ線４が軌条幅方向Ｙに偏位していない位置を示している。
図７（ｂ）に示すように、トロリ線４が装入車２から離反する方向に偏位し、パンタグラフ荷重計６で測定されるパンタグラフ荷重が予め設定されている下限値よりも小さくなっている場合（図６（ａ）、（ｂ）に示す符号Ｐ２の位置）には、集電部２１の外側鍔部２４Ａとトロリ線４とが干渉しているものと判断される。
また、図７（ｃ）に示すように、トロリ線４が軌条幅方向Ｙで装入車２に近づく方向に偏位し、パンタグラフ荷重計６で測定されるパンタグラフ荷重が予め設定されている上限値を超えている場合（図６（ａ）、（ｂ）に示す符号Ｐ１の位置）には、集電部２１の内側鍔部２４Ｂとトロリ線４とが干渉しているものと判断される。
【００３０】
そして、異常監視システム１には、前記トロリ線偏位が所定の範囲（上限値あるいは下限値）を外れた場合、すなわち判定部７で異常と判別されたときに例えば音声、警報音、あるいは表示などの警報を発信する警報発信部９が設けられている。
【００３１】
以上説明したトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムによれば、図１及び図２に示すように、トロリ線偏位検出部において、装入車２を走行させながらレーザー距離計５によりトロリ線支持架台３との距離、すなわち装入車２とトロリ線支持架台３との相対距離Ｌを測定し、その相対距離Ｌに基づいてトロリ線偏位を検出することができる。また、パンタグラフ荷重計６において、給電パンタグラフ２０に作用するパンタグラフ荷重を測定することができる。
そして、判定部７において、トロリ線偏位検出部１０で検出したトロリ線偏位、およびパンタグラフ荷重計６で測定したパンタグラフ荷重を判別し、例えばそれらの測定値が所定範囲外となっているときに異常であると判断することができる。
【００３２】
このように、トロリ線偏位およびパンタグラフ荷重を装入車２を軌条上で走行させながら常時、測定を行って監視することができる。つまり、装入車２を停止せずに常時、トロリ線偏位やパンタグラフ荷重の測定を行うことができるので、トロリ線偏位の状態を正確にかつ連続的に把握することが可能となる。そのため、図４および図７に示すように、トロリ線４が集電部２１の鍔部２４Ａ、２４Ｂに干渉し、給電パンタグラフ２０に過大な荷重がかかるのを抑制することができ、給電パンタグラフ２０の曲損や破損を防止することができる。そして、トロリ線４が給電パンタグラフ２０から外れ、装入車２が運転できなくなることを防止することができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、位置検出部によって装入車２の走行位置が検出されるので、判定部７において、装入車２の走行位置に対応したトロリ線偏位とパンタグラフ荷重とを関連付けすることができる。これにより、トロリ線支持架台３を特定することができ、精度の高い監視を行うことができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、トロリ線偏位および／またはパンタグラフ荷重が例えば設定された範囲外となり、判定部７で異常と判別されたときに、警報発信部９で警報が発信される。
【００３５】
上述のように本実施の形態によるトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムでは、給電パンタグラフ２０にかかる荷重を常時測定することで、集電部２１の鍔部２４Ａ、２４Ｂとトロリ線４との干渉の有無を監視することができる。
【００３６】
以上、本発明によるトロリ線および給電パンタグラフの異常監視システムの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では、装入車２（移動機械）に１つのレーザー距離計５とパンタグラフ荷重計６を設けているが、この数量に制限されることはなく、それぞれ複数設けて計測を行うようにしても良い。また、本実施の形態ではパンタグラフ荷重計６を給電パンタグラフ２０における装入車２の車両本体２２側の基端部に設ける構成としているが、この位置に限定されることはない。
【００３７】
また、本実施の形態では、移動機械として装入車２を対象としているが、例えば製鉄所のコークス移動機械であれば、装入車の他に押出機、ガイド車、消火電車などのトロリ線によって電力が供給される移動機械、或いはトロリ線により給電される天井クレーン等の移動機械に適用することも可能である。さらに、高熱環境下にある製鉄所に設けられるトロリ線により電力供給される移動機械に限定されることはなく、トロリ線支持架台や移動機械の走行用の軌条が偏位するものを対象とすることができる。
【００３８】
さらに、本実施の形態では、装入車２の走行位置を検出する位置検出部８を設け、判定部７において装入車２の位置（トロリ線支持架台３の位置）と、トロリ線偏位およびパンタグラフ荷重とを関連付けて以上を判別しているが、位置検出部８を省略し、装入車２の走行位置に基づかない判定方法とすることも可能である。
【００３９】
さらにまた、本実施の形態では、判定部７で判定された結果を見て、判断することが可能であるので、警報発信部９を省略してもよい。
にしてもよい。
【００４０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  異常監視システム
２  装入車（移動機械）
２Ａ  軌条
３  トロリ線支持架台
３ａ  測定面
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ  トロリ線
５  レーザー距離計
６  パンタグラフ荷重計（荷重測定部）
７  判定部
８  位置検出部
９  警報発信部
１０  トロリ線偏位検出部
１２  データ処理装置
１３  記憶装置
１４  表示装置
２０  給電パンタグラフ
２１  集電部
２２  車両本体
２３  保持部
２４Ａ  外側鍔部
２４Ｂ  内側鍔部
Ｌ  相対距離
Ｘ  走行方向
Ｙ  軌条幅方向
【図１】
0006544089.tif 000002
【図２】
0006544089.tif 000003
【図３】
0006544089.tif 000004
【図４】
0006544089.tif 000005
【図５】
0006544089.tif 000006
【図６】
0006544089.tif 000007
【図７】
0006544089.tif 000008