(57)【要約】【課題】狭い空間内に簡単に設置可能であり改造が容易で測定精度を向上させることができる荷重測定装置及びすり板の接触力測定装置を提供する。【解決手段】接触力測定装置２４は、すり板片１２ａとトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃを測定する装置である。荷重受け部２６は、すり板片１２ａから接触力Ｃを受ける部分であり、すり板片１２ａと弾性支持部２２との間に着脱自在に装着されている。受け部側接触部２６ａは、すり板側接触部２５から接触力Ｃを受けて弾性変形する部分であり、装着部２６ｂはすり板片１２ａと弾性支持部２２との間に間隙部Δを形成するように、これらの間に着脱自在に装着される部分である。荷重検出部２７は、荷重受け部２６に作用する接触力Ｃを検出する部分であり、受け部側接触部２６ａの歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージを備えている。【選択図】図５
2008151775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重作用部に作用する荷重を測定する荷重測定装置であって、
前記荷重作用部とこの荷重作用部を弾性支持する弾性支持部との間に着脱自在に装着されて、この荷重作用部から前記荷重を受ける荷重受け部と、
前記荷重受け部に作用する前記荷重を検出する荷重検出部と、
を備える荷重測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷重測定装置において、
前記荷重受け部は、
前記荷重作用部と前記弾性支持部との間に間隙部を形成するように、これらの間に着脱自在に装着される装着部と、
前記装着部に支持された状態で前記荷重作用部側の接触部と接触し、この荷重作用部側の接触部から前記荷重を受けて弾性変形する前記荷重受け部側の接触部とを備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷重測定装置において、
前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みを検出する歪みセンサを備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の荷重測定装置において、
前記荷重受け部は、前記装着部に支持された状態で前記荷重受け部側の接触部と略同一環境下で熱変位する熱変位予定部を備え、
前記荷重検出部の検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の前記熱変位を検出する熱変位検出部を備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の荷重測定装置において、
前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みを検出する測定用歪みセンサを備え、
前記熱変位検出部は、前記測定用歪みセンサの検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の歪みを検出する校正用歪みセンサを備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の荷重測定装置において、
前記熱変位検出部は、前記熱変位予定部の歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージ、又は前記熱変位予定部の歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項７】
請求項２に記載の荷重測定装置において、
前記荷重受け部は、前記装着部に支持された状態で前記荷重受け部側の接触部と略同一環境下で熱変位する熱変位予定部を備え、
前記荷重検出部の検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の温度を検出する温度検出部を備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷重測定装置において、
前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みを検出する測定用歪みセンサを備え、
前記温度検出部は、前記測定用歪みセンサの検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の温度を検出する校正用温度センサを備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の荷重測定装置において、
前記温度検出部は、前記熱変位予定部の温度に応じて電気信号が変化する熱電対を備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項１０】
請求項４から請求項９までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、
前記熱変位予定部は、前記受け部側接触部と間隔をあけてこの受け部側接触部の近傍に配置されていること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項１１】
請求項４から請求項１０までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、
前記荷重受け部は、前記熱変位検出部及び／又は前記温度検出部に接続される伝送線を前記荷重作用部と前記弾性支持部との間に通過させる通過部を備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項１２】
請求項３から請求項１１までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、
前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージ、又は前記荷重受け部側の接触部の歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項１３】
請求項２から請求項１２までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、
前記荷重受け部は、前記荷重検出部に接続される伝送線を前記荷重作用部と前記弾性支持部との間に通過させる通過部を備えること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項１４】
請求項１１又は請求項１３に記載の荷重測定装置において、
前記通過部は、前記伝送線が光ファイバであるときに、この光ファイバが直線状に配線されるようにこの光ファイバを通過させること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項１５】
請求項２から請求項１４までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、
前記荷重作用部側の接触部は、前記荷重作用部から前記荷重受け部への熱伝導を遮断する断熱材によって形成されていること、
を特徴とする荷重測定装置。
【請求項１６】
集電装置のすり板とこのすり板が接触する電車線との間に作用する接触力を測定するすり板の接触力測定装置であって、
請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の荷重測定装置を備え、
前記荷重受け部は、前記荷重作用部が前記すり板であるときに、このすり板とこのすり板を弾性支持する弾性支持部との間に着脱自在に装着されてこのすり板から前記接触力を受け、
前記荷重検出部は、前記荷重受け部に作用する前記接触力を検出すること、
を特徴とするすり板の接触力測定装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のすり板の接触力測定装置において、
前記すり板は、複数に分割されたすり板であり、
前記弾性支持部は、前記すり板のすり板片を弾性支持するばねであること、
を特徴とするすり板の接触力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷重作用部に作用する荷重を測定する荷重測定装置、及び集電装置のすり板とこのすり板が接触する電車線との間に作用する接触力を測定するすり板の接触力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、新幹線では360km/hでの走行が推進されており、この場合には従来型の新幹線用パンタグラフでは集電性能が不十分であり、この速度域で唯一十分な集電性能をもつ多分割すり板舟体の採用が有力であると考えられている。パンタグラフの集電状態を監視するためには、パンタグラフのすり板と架線のトロリ線との間の接触力を測定する方法が、集電状態の良否を定量的に判断できるという理由から有効である。従来、このような多分割すり板舟体のすり板とトロリ線との間の接触力を測定する方法が開発されている。
【０００３】
従来のすり板の接触力測定装置は、多分割すり板舟体のすり板片の両端部を支持する一対のばねの下端部を固定する弾性体と、すり板片に荷重が作用したときにこの弾性体が弾性変形可能なようにこの弾性体を両端部よりも内側で支持する一対の弾性体支持部材と、弾性体の弾性変形によって伸長して反射光の波長が変化する光ファイバなどを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のすり板の接触力測定装置では、ばねの下端部と舟体枠との間に間隙部を形成して、この間隙部に弾性体及び弾性体支持部材を配置している。
【０００４】
【特許文献１】特開2006-067710号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のすり板の接触力測定装置では、ばねを収容するために舟体枠内に形成された空間が僅かである。このため、一対のばねの下端部と舟体枠との間にさらに空間を確保して、弾性体及び弾性体支持部材をこの空間に配置することが困難である。また、従来のすり板の接触力測定装置では、既存の多分割すり板舟体を改造して接触力を測定可能に改造するときには、弾性体及び弾性体支持部材を舟体枠に取り付けるための大規模な改造が必要になる。このため、改造に手間がかかり、作業が煩雑になってコストが高くなる問題点がある。さらに、従来のすり板の接触力測定装置では、すり板片の両端部を一対のばねの上端部で支持する構造であり、一対のばねに作用する荷重を弾性体に伝達させて、この弾性体の歪みを光ファイバによって測定している。このため、２つのばねに対して１つの測定部が設けられているため、測定部からは１つの測定結果しか出力されず、２つのばねに作用する荷重のどちらが測定結果であるのか判別できない問題点がある。
【０００６】
この発明の課題は、狭い空間内に簡単に設置可能であり改造が容易で測定精度を向上させることができる荷重測定装置及びすり板の接触力測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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５、図７、図１２及び図１６に示すように、荷重作用部（１２；５０）に作用する荷重（Ｃ；Ｆ）を測定する荷重測定装置であって、前記荷重作用部とこの荷重作用部を弾性支持する弾性支持部（２２；５１）との間に着脱自在に装着されて、この荷重作用部から前記荷重を受ける荷重受け部（２６；５４）と、前記荷重受け部に作用する前記荷重を検出する荷重検出部（２７；３２；５５）とを備える荷重測定装置（２４；５２）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の荷重測定装置において、前記荷重受け部は、前記荷重作用部と前記弾性支持部との間に間隙部（Δ）を形成するように、これらの間に着脱自在に装着される装着部（２６ｂ；５４ｂ）と、前記装着部に支持された状態で前記荷重作用部側の接触部（２５；５３）と接触し、この荷重作用部側の接触部から前記荷重を受けて弾性変形する前記荷重受け部側の接触部（２６ａ；５４ａ）とを備えることを特徴としている荷重測定装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の荷重測定装置において、前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みを検出する歪みセンサを備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２に記載の荷重測定装置において、図１０及び図１４に示すように、前記荷重受け部は、前記装着部に支持された状態で前記荷重受け部側の接触部と略同一環境下で熱変位する熱変位予定部（２６ｑ）を備え、前記荷重検出部の検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の前記熱変位を検出する熱変位検出部（４３；４４）を備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に記載の荷重測定装置において、前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みを検出する測定用歪みセンサを備え、前記熱変位検出部は、前記測定用歪みセンサの検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の歪みを検出する校正用歪みセンサを備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の荷重測定装置において、前記熱変位検出部は、前記熱変位予定部の歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージ、又は前記熱変位予定部の歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項２に記載の荷重測定装置において、図１５に示すように、前記荷重受け部は、前記装着部に支持された状態で前記荷重受け部側の接触部と略同一環境下で熱変位する熱変位予定部（２６ｑ）を備え、前記荷重検出部の検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の温度を検出する温度検出部（４６）を備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７に記載の荷重測定装置において、前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みを検出する測定用歪みセンサを備え、前記温度検出部は、前記測定用歪みセンサの検出結果を校正するために、前記熱変位予定部の温度を検出する校正用温度センサを備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項７又は請求項８に記載の荷重測定装置において、前記温度検出部は、前記熱変位予定部の温度に応じて電気信号が変化する熱電対を備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項４から請求項９までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、図１１及び図１３に示すように、前記熱変位予定部は、前記受け部側接触部と間隔をあけてこの受け部側接触部の近傍に配置されていることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項４から請求項１０までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、図１０、図１４及び図１５に示すように、前記荷重受け部は、前記熱変位検出部及び／又は前記温度検出部に接続される伝送線（３０Ｂ；３５Ｂ；４８）を前記荷重作用部と前記弾性支持部との間に通過させる通過部（２６ｓ）を備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項３から請求項１１までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、前記荷重検出部は、前記荷重受け部側の接触部の歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージ、又は前記荷重受け部側の接触部の歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを備えることを特徴としている荷重測定装置である。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項２から請求項１２までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、図１０、図１４及び図１５に示すように、前記荷重受け部は、前記荷重検出部に接続される伝送線（３０；３０Ａ）を前記荷重作用部と前記弾性支持部との間に通過させる通過部（２６ｒ）を備えることを特徴とする荷重測定装置である。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１１又は請求項１３に記載の荷重測定装置において、図１０及び図１５に示すように、前記通過部は、前記伝送線が光ファイバ（３０；３０Ａ；３０Ｂ）であるときに、この光ファイバが直線状に配線されるようにこの光ファイバを通過させることを特徴とする荷重測定装置である。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項２から請求項１４までのいずれか１項に記載の荷重測定装置において、前記荷重作用部側の接触部は、前記荷重作用部から前記荷重受け部への熱伝導を遮断する断熱材によって形成されていることを特徴とする荷重測定装置である。
【００２２】
請求項１６の発明は、図５及び図６に示すように、集電装置（４）のすり板（１２）とこのすり板が接触する電車線（１）との間に作用する接触力（Ｃ）を測定するすり板の接触力測定装置であって、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の荷重測定装置（５２）を備え、前記荷重受け部（２６）は、前記荷重作用部が前記すり板であるときに、このすり板とこのすり板を弾性支持する弾性支持部（２２）との間に着脱自在に装着されてこのすり板から前記接触力を受け、前記荷重検出部（２７，３２）は、前記荷重受け部に作用する前記接触力を検出することを特徴とするすり板の接触力測定装置（２４）である。
【００２３】
請求項１７の発明は、請求項１６に記載のすり板の接触力測定装置において、前記すり板は、複数に分割されたすり板であり、前記弾性支持部は、前記すり板のすり板片（１２ａ）を弾性支持するばねであることを特徴とするすり板の接触力測定装置である。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によると、狭い空間内に簡単に設置可能であり改造が容易で測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置を備える集電装置の模式図であり、図１（Ａ）は側面図であり、図１（Ｂ）は正面図である。
図１に示す架線１は、線路上空に架設される電車線であり、所定の間隔をあけて支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置４のすり板１２が接触する電線であり、すり板１２が接触移動することによって車両２に負荷電流を供給する。車両２は、電車又は電気機関車などの電気車であり、例えば高速で走行する新幹線などの鉄道車両である。車体３は、乗客を積載し輸送するための構造物である。
【００２６】
集電装置４は、トロリ線１ａから電力を車両２に導くための装置であり、台枠５と、碍子６と、枠組７と、舟支え部８と、集電舟（舟体）９などを備えている。台枠５は、枠組７を支持する部分であり、碍子６は車体３と台枠５との間を電気的に絶縁する部材であり、枠組７は集電舟９を支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構である。舟支え部８は、集電舟９を架線１に対して水平に押上げるとともに、図示しないばねによる緩衝作用を与える機構部であり、台枠５が備える図示しない押上げ用ばねによって上方に押上げられる。図１に示す集電装置４は、車両２の進行方向に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム式パンタグラフである。
【００２７】
図２は、この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置によって接触力が測定される集電舟の一部を省略して示す断面図である。図３は、図２のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。図４は、図２のIV-IV線で切断した状態を示す断面図である。
図１及び図２に示す集電舟９は、すり板１２，１３を取り付けて支持する部材であり、一般にトロリ線１ａと直交する方向に伸びた細長い金属製の部材である。集電舟９は、図１（Ｂ）及び図２に示すように、すり板１２が複数に分割された多分割すり板舟体であり、すり板１２を多数のすり板片１２ａに分割することによって、架線１と接触して加振されるすり板１２の質量を低減し、架線１に対する追従性能を向上させた新幹線用（高速用）パンタグラフの集電舟である。集電舟９は、図３及び図４に示す整流部１０と、図１（Ｂ）に示すホーン１１と、すり板１２，１３と、図２〜図４に示す弾性部１４と、導電部１５と、舟体枠１６と、図３に示すスライド部１７と、連結部１８と、間隔調整部１９と、図３及び図４に示すガイド部２０と、ストッパ部２１と、図４に示す弾性支持部２２と、固定部２３などを備えている。
【００２８】
図３及び図４に示す整流部１０は、気流によって発生する揚力を調整するための部材である。整流部１０は、図示しない固定部材によって舟体枠１６に着脱自在であり、最適な形状のものと交換することによって集電舟９の断面形状を任意の形状に変更可能である。
【００２９】
図１（Ｂ）に示すホーン１１は、車両２が分岐器を通過するときに、この分岐器の上方で交差する２本のトロリ線１ａのうち車両２の進行方向とは異なる方向のトロリ線１ａへの割込みを防止するための部材である。ホーン１１は、図１（Ｂ）に示すように、集電舟９の長さ方向の両端部から突出しており、先端部が湾曲して形成された金属製の部材である。
【００３０】
図１〜図４に示すすり板１２は、トロリ線１ａと接触する部材であり、図１（Ｂ）に示すように集電舟９の中央部に取り付けられた主すり板である。図１〜図４に示すすり板１２は、複数に分割されたすり板であり、所定の長さに分割された多数のすり板片１２ａによって構成されている。すり板１２は、車両２の進行方向と直交する方向に伸びた金属製又は炭素製の板状部材であり、集電舟９の一部を構成する構成部品である。すり板１２には、トロリ線１ａと接触移動（しゅう動）して大電流が流れるため、一定の機械的強度、導電性及び耐摩耗性などが要求される。すり板１２は、図１（Ｂ）及び図２に示すように、複数のすり板片１２ａを備えている。
【００３１】
すり板片１２ａは、すり板１２を構成するすり板小片である。すり板片１２ａは、集電舟９の長さ方向に沿って１列に配置されておりトロリ線１ａと接触する。すり板片１２ａは、トロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃの変動、及びトロリ線１ａの上下方向の変位に追従してそれぞれ独立して上下方向に移動可能であり、トロリ線１ａとの間で発生する離線アークの熱による溶損を防止する。すり板片１２ａには、図３に示すように、このすり板片１２ａを貫通する雌ねじ部１２ｂが形成されている。
【００３２】
図１（Ｂ）及び図２に示すすり板１３は、トロリ線１ａと接触する部材であり、集電舟９の両端部に取り付けられた補助すり板である。すり板１３は、すり板１２に比べてトロリ線１ａと接触する頻度が低いため耐摩耗性よりも軽量化が重要視されており、アルミニウムなどの金属製の板状部材である。すり板１３は、図示しないボルトなどの固定部材によって舟体枠１６に固定されている。
【００３３】
図２〜図４に示す弾性部１４は、すり板１２の上下方向への移動に応じて弾性変形する部材である。弾性部１４は、耐アーク性を有する非導電性の長板状の可撓性部材（シート状部材）であり、弾性部１４の上面にはすり板片１２ａの下面が接触しており、多数のすり板片１２ａを１枚で支持している。弾性部１４は、トロリ線１ａの変位に追従してすり板片１２ａが上下方向に移動すると、このすり板片１２ａの上下動作に応じて撓む。弾性部１４には、図３に示すように、所定の間隔をあけて貫通孔１４ａが形成されている。
【００３４】
図２〜図４に示す導電部１５は、電流経路を確保するための部材である。導電部１５は、弾性部１４とともに弾性変形可能な可撓性を有する銅板などの導電性金属であり、図３及び図４に示すように、弾性部１４よりも幅が短く形成されている。導電部１５には、図３に示すように、貫通孔１５ａが形成されており、導電部１５の上面には図３及び図４に示すように弾性部１４の下面が接触し、導電部１５の下面には図３に示すようにスライド部１７の上面が接触している。導電部１５は、図４に示すように、この導電部１５の下面と接触力測定装置２４の荷重受け部２６の上面との間に僅かに間隙部Δを形成している。
【００３５】
図２〜図４に示す舟体枠１６は、集電舟９の本体部分を構成する部材である。舟体枠１６は、図３及び図４に示すように、断面形状が略Ｕ字状の溝形のフレーム材であり、舟体枠１６の上部には開口部が形成されており、舟体枠１６の内部にはスライド部１７、ガイド部２０、ストッパ部２１及び弾性支持部２２などが収容されている。舟体枠１６の外側側面（前面及び後面）には、整流部１０が取り付けられており、舟体枠１６の下面には図１に示す舟支え部８が取り付けられている。舟体枠１６の両端部には、図２に示すように、所定長さで溝のない厚板状部分が形成されており、この厚板状部分の上面にはすり板１３が取り付けられている。
【００３６】
図３に示すスライド部１７は、すり板１２とともに移動する部材である。スライド部１７は、断面が四角形状の中空のフレーム材であり、すり板１２、弾性部１４及び導電部１５と一体となって上下方向にスライド可能である。スライド部１７は、図２に示すように、舟体枠１６の長さ方向に所定の間隔をあけて複数配置されており、スライド部１７の上部には図３に示すように貫通孔１７ａが形成されている。スライド部１７は、トロリ線１ａの変位に追従してすり板片１２ａが上下方向に移動すると、このすり板片１２ａの上下動作に応じて上下方向にスライドする。
【００３７】
連結部１８は、すり板片１２ａとスライド部１７とを連結する部材であり、すり板片１２ａの下面とスライド部１７の上面との間に弾性部１４及び導電部１５を挟み込むように、すり板片１２ａにスライド部１７を固定する。連結部１８は、貫通孔１５ａ，１７ａ，１９ａを貫通して先端部がすり板片１２ａの雌ねじ部１２ｂにねじ込まれる固定ボルト１８ａと、この固定ボルト１８ａとスライド部１７との間に挟み込まれる座金１８ｂなどを備えている。
【００３８】
間隔調整部１９は、すり板片１２ａとスライド部１７との間の間隔を調整する部材であり、弾性部１４の貫通孔１４ａに嵌め込まれる円環状のカラーなどである。間隔調整部１９には、固定ボルト１８ａが貫通する貫通孔１９ａが形成されている。間隔調整部１９は、すり板片１２ａとスライド部１７との間に挟み込まれることによってこれらの間の間隔を一定に調整している。
【００３９】
ガイド部２０は、スライド部１７を移動自在にガイドする部材である。ガイド部２０は、舟体枠１６の内側側面に対向して取り付けられた長板状の部材であり、スライド部１７が移動可能なようにこのスライド部１７の側面と接触している。ガイド部２０は、スライド部１７の垂直方向の移動を許容しているがスライド部１７の水平方向の移動を規制するストッパ部として機能し、トロリ線１ａの変位に追従してスライド部１７が上下方向に移動するようにこのスライド部１７を移動自在にガイドする。
【００４０】
ストッパ部２１は、スライド部１７の上下方向の移動量を規制する部材である。ストッパ部２１は、断面形状が略Ｕ字状の板状部材であり、スライド部１７の内部を貫通しており舟体枠１６の内側底面に対して所定の高さに固定されている。ストッパ部２１は、このストッパ部２１の下部底面とスライド部１７の下部上面とを接触させることによって、スライド部１７の可動範囲の上限を規定するとともに、このストッパ部２１の上端面とスライド部１７の上部下面とを接触させることによって、スライド部１７の可動範囲の下限を規定する。ストッパ部２１は、弾性支持部２２の弾性力によってすり板片１２ａ及び弾性部１４などとともにスライド部１７が上方に移動して、これらの部材が舟体枠１６から脱落するのを防止する。ストッパ部２１には、図４に示すように、貫通孔２１ａが形成されている。
【００４１】
図４に示す弾性支持部２２は、すり板片１２ａを弾性支持する部材である。弾性支持部２２は、すり板片１２ａを弾性支持しており、圧縮を受ける圧縮コイルばねなどの弾性体（付勢部材）である。弾性支持部２２は、図２に示すように、スライド部１７間に配置されており、各すり板片１２ａに対応してすり板片１２ａと同じ個数配置されている。弾性支持部２２は、図４に示すように、上端部がストッパ部２１の貫通孔２１ａを貫通して装着部２６ｂの下面と接触しており、弾性支持部２２の下端部は舟体枠１６の底部上面に取り付けられている。弾性支持部２２は、図４に示すように、弾性体１４、導電部１５、すり板側接触部２５、受け部側接触部２６ａ及び装着部２６ｂを介してすり板片１２ａを支持しており、図１に示すすり板片１２ａとトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃに応じて伸縮する。
【００４２】
図４に示す固定部２３は、弾性支持部２２を舟体枠１６に固定する部材である。固定部２３は、舟体枠１６の内側底面に取り付けられて弾性支持部２２の下端部を保持する保持板２３ａと、この保持板２３ａとの間で弾性支持部２２の下端部を挟み込みこの弾性支持部２２の下端部を押さえ付ける押さえ板２３ｂと、保持板２３ａ及び押さえ板２３ｂを舟体枠１６に固定する固定ボルト２３ｃと、固定ボルト２３ｃと押さえ板２３ｂとの間に挟み込まれる座金２３ｄなどを備えている。保持部２３ａは、弾性支持部２２と舟体枠１６との間を電気的に絶縁してこの弾性支持部２２に電流が流れないようにするために、非導電性材料によって形成されている。
【００４３】
図５は、この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置の断面図である。図６は、この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置の平面図である。
図５及び図６に示す接触力測定装置２４は、すり板片１２ａとトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃを測定する装置である。接触力測定装置２４は、例えば、集電装置４の集電状態の良否を判断してこの集電状態を監視するために、すり板片１２ａとトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃを測定する。接触力測定装置２４は、例えば、図１に示す車両２が軌道を走行しながら電車線の状態を検査する電気軌道総合試験車であるときには、この車両２に搭載されて走行状態で集電装置４の接触力Ｃを所定の時間毎又は連続して測定する。接触力測定装置２４は、図５に示すすり板側接触部２５と、図５及び図６に示す荷重受け部２６と、荷重検出部２７と、図２に示す光照射部２８と、光検出部２９と、図２、図５及び図６に示す光ファイバ３０と、図２に示す荷重演算部３１などを備えている。
【００４４】
図５に示すすり板側接触部２５は、荷重受け部２６と接触する部分である。すり板側接触部２５は、導電部１５の下面に取り付けられており、この導電部１５の下面から下方に突出して荷重受け部２６の受け部側接触部２６ａを押圧する突起部である。すり板側接触部２５は、既存の多分割すり板舟体の導電部１５の下面にねじ又は接着剤などによって貼り付けられており、受け部側接触部２６ａと接触する先端部が球面状に形成されている。すり板側接触部２５は、各すり板片１２ａに対応して導電部１５の下面に複数配置されており、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃに応じて受け部側接触部２６ａを加圧する。すり板側接触部２５は、すり板１２の各すり板片１２ａから受け部側接触部２６ａへの熱伝導を遮断するプラスチック又はセラミックスなどの断熱材によって形成されている。
【００４５】
荷重受け部２６は、すり板片１２ａから接触力Ｃを受ける部分であり、すり板片１２ａと弾性支持部２２との間に着脱自在に装着されている。荷重受け部２６は、既存の多分割すり板舟体の構造を大規模に変更せずに、導電部１５の下面と弾性支持部２２の上端部との間に間隙部Δを形成することによって、これらの間に挟み込まれている。荷重受け部２６は、図５及び図６に示すように、受け部側接触部２６ａと装着部２６ｂなどを備えている。
【００４６】
受け部側接触部２６ａは、すり板側接触部２５から荷重を受けて弾性変形する部分である。受け部側接触部２６ａは、図５に示すように、装着部２６ｂに支持された状態ですり板側接触部２５と接触しており、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃに応じて撓む。受け部側接触部２６ａは、図５及び図６に示すように、長さ方向の両端部が固定支持された長板状の梁部を構成する荷重測定用の金属片であり、図５に示すようにすり板片１２ａと平行に配置されている。一般に、荷重検出部２７が歪みセンサである場合には、歪みが大きくなるほど出力信号も大きくなってS/N比も大きくなるが、歪みが大きくなると応力も大きくなるため荷重検出部２７が容易に破壊し易くなる。このため、受け部側接触部２６ａには、例えば、荷重を受けたときの歪みが大きくても破壊しないように、許容応力の高いばね鋼鋼材などを使用することが好ましい。
【００４７】
図５に示す装着部２６ｂは、すり板片１２ａと弾性支持部２２との間に間隙部Δを形成するように、これらの間に着脱自在に装着される部分である。装着部２６ｂは、既存の多分割すり板舟体の弾性支持部２２の上端部に嵌め込み搭載される。装着部２６ｂは、図５に示すように、上側保持部２６ｃと下側保持部２６ｄなどを備えており、上側保持部２６ｃと下側保持部２６ｄとの間に受け部側接触部２６ａの両端部を挟み込んでいる。図５に示す上側保持部２６ｃは、弾性支持部２２の上端部に支持される部材である。上側保持部２６ｃは、図６に示すように、外観が円環状の部材であり、図５に示すようにこの上側保持部２６ｃの外周部から突出して弾性支持部２２の上端部に支持される外側フランジ部２６ｅと、この上側保持部２６ｃの外周部に形成された雄ねじ部２６ｆなどを備えている。下側保持部２６ｄは、受け部側接触部２６ａを支持する部材である。下側保持部２６ｄは、上側保持部２６ｃと同様に外観が円環状の部材であり、この下側保持部２６ｄの内周部から突出して受け部側接触部２６ａの両端部下面を支持する内側フランジ部２６ｇと、この下側保持部２６ｄの内周部に形成されて上側保持部２６ｃの雄ねじ部２６ｆと噛み合う雌ねじ部２６ｈなどを備えている。
【００４８】
図５及び図６に示す荷重検出部２７は、荷重受け部２６に作用する接触力Ｃを検出する部分である。荷重検出部２７は、受け部側接触部２６ａの歪みを検出する歪みセンサを備えており、この受け部側接触部２６ａの歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージを備えている。荷重検出部２７は、例えば、受け部側接触部２６ａに発生する歪み量に応じて反射光の波長が変化する特性を有するセンシングプローブ（検出子）であり、特定の波長の光を反射する。荷重検出部２７は、各すり板片１２ａに対応して１個ずつ配置されており、それぞれ反射光の中心波長を変えており、すり板片１２ａ毎に異なる特定の波長の光のみを反射する。荷重検出部２７は、図５及び図６に示すように、受け部側接触部２６ａの中心線上であって受け部側接触部２６ａの中央部に配置されており、受け部側接触部２６ａの下面に接着剤などによって取り付けられている。
【００４９】
図２に示す光照射部２８は、光を照射する部分である。光照射部２８は、光ファイバ３０の一端部から入射光を入射させる光源であり、各荷重検出部２７を通過して光検出部２９に向かう光を照射する。
【００５０】
光検出部２９は、荷重検出部２７から反射する反射光を検出する部分である。光検出部２９は、光ファイバ３０の一端部から入射して荷重検出部２７で反射し、光ファイバ３０の他端部から出射する反射光を検出する光検出器であり、受け部側接触部２６ａに歪みが発生したときの反射光と、光照射部２８が照射する入射光との波長の変化を検出する。光検出部２９は、光信号を電気信号に変換する光電気変換部として機能し、検出した反射光に応じた電気信号を荷重演算部３１に出力する。
【００５１】
光ファイバ３０は、光を伝送する部材である。光ファイバ３０は、光信号によって情報を伝達する際に使用される光通信の伝送路（伝送線）であり、図２に示すように光照射部２８、各荷重検出部２７及び光検出部２９を一本で直列に接続している。光ファイバ３０は、小さな曲率で曲げることが困難であるため、図５及び図６に示すように受け部側接触部２６ａと平行に一直線上に配線されており、複数の受け部側接触部２６ａの歪みを荷重検出部２７によって同時に測定可能にしている。光ファイバ３０は、図３に示すスライド部１７の上部下面とストッパ部２１の上部端面とが接触して、図４及び図５に示す弾性支持部２２が最も圧縮したときに、線条間の間隙部に挟み込まれないような外径のものが選択されている。
【００５２】
図２に示す荷重演算部３１は、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを演算する部分である。荷重演算部３１は、光検出部２９の検出結果に基づいてすり板片１２ａとトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃを演算する。荷重演算部３１は、光検出部２９が出力する光検出信号に基づいて受け部側接触部２６ａ毎に歪み量を演算し、各すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを加算してすり板１２全体に作用する接触力を演算する。荷重演算部３１は、反射光の中心波長が異なる各荷重検出部２７が一本の光ファイバ３０によって直列に接続されているため、光検出部２９の出力信号に基づいてトロリ線１ａと接触しているすり板片１２ａを個別に特定可能である。
【００５３】
次に、この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置の取付方法について説明する。
図３及び図４に示す舟体枠１６から整流部１０を取り外して、舟体枠１６の上端面と導電部１５の下面との間に間隙部Δを形成する。この状態では、図３に示すように、スライド部１７の下部上面とストッパ部２１の下部下面とが接触しているため、すり板１２、弾性部１４、導電部１５及びスライド部１７の上方への移動が規制されており上限位置で停止している。図４に示すように、弾性支持部２２の上端部には導電部１５の下面が搭載されているだけであり、弾性支持部２２の上端部と導電部１５の下部とは連結されていない。このため、導電部１５を上限位置で停止させた状態で、弾性支持部２２の上端部を押圧して弾性支持部２２を圧縮させると、弾性支持部２２の上端部と導電部１５の下面との間に間隙部Δが形成される。
【００５４】
この状態で、弾性支持部２２の上端部の中心にすり板側接触部２５を位置決めして、導電部１５の下面にすり板側接触部２５を装着する。次に、弾性支持部２２の上端部と導電部１５の下面との間に荷重受け部２６を挿入して、荷重受け部２６の下側保持部２６ｄの外周部を弾性支持部２２の上端部に嵌め込み、弾性支持部２２の上端部に上側保持部２６ｃを搭載して荷重受け部２６を装着する。図５に示すように、荷重検出部２７の両端部に接続された光ファイバ３０を弾性支持部２２の線条間の間隙部に通過させて、すり板１２と平行になるように光ファイバ３０を配線する。次に、弾性支持部２２の上端部の押圧を解除すると弾性支持部２２が伸長して、すり板側接触部２５と受け部側接触部２６ａとが接触し、導電部１５と弾性支持部２２との間に荷重受け部２６が配置される。同様の作業を繰り返すことによって、全ての弾性支持部２２にそれぞれ荷重受け部２６が装着されるとともに、全ての荷重検出部２７が一本の光ファイバ３０によって直列に接続される。最後に、光ファイバ３０の一方の端部に光照射部２８を接続し、光ファイバ３０の他方の端部に光検出部２９を接続するとともに、光検出部２９と荷重演算部３１とを信号線などによって接続する。
【００５５】
次に、この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置の動作を説明する。
図１に示すように、車両２がＡ方向に走行するとすり板１２がトロリ線１ａに対して接触移動する。トロリ線１ａとすり板１２とが同一箇所で摩擦接触しないように、トロリ線１ａにはジグザグ偏位（トロリ線偏位）が付与されている。このため、車両２がＡ方向に移動すると各すり板片１２ａがトロリ線１ａと接触して、トロリ線１ａとすり板片１２ａとの間に接触力Ｃが作用する。図５に示すように、トロリ線１ａとすり板片１２ａとの間に接触力Ｃが作用すると、すり板側接触部２５と受け部側接触部２６ａとが接触する。このため、すり板片１２ａから弾性部１４、導電部１５及び荷重受け部２６を通じて弾性支持部２２に接触力Ｃが伝達されて、この接触力Ｃが弾性支持部２２に作用して弾性支持部２２が圧縮する。すり板片１２ａからすり板側接触部２５を介して受け部側接触部２６ａに接触力Ｃが伝達されると、すり板側接触部２５が受け部側接触部２６ａを押圧して受け部側接触部２６ａの中心部が下方に撓む。その結果、受け部側接触部２６ａと一体となって荷重検出部２７も撓み、光ファイバ３０を通過する光が荷重検出部２７で反射して、受け部側接触部２６ａの歪み量（撓み量）に応じて反射光の波長が変化する。図２に示す光検出部２９によって荷重検出部２７で反射した反射光が検出されると、この反射光に応じた電気信号を光検出部２９が荷重演算部３１に出力し、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃの大きさを荷重演算部３１が演算する。
【００５６】
この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、すり板１２と弾性支持部２２との間に荷重受け部２６が着脱自在に装着されており、この荷重受け部２６がすり板１２から接触力Ｃを受け、この荷重受け部２６に作用する接触力Ｃを荷重検出部２７が検出する。このため、既存の多分割すり板舟体の基本構造を大規模に改変することなく、弾性支持部２２とすり板１２との間に僅かな空間を確保して荷重受け部２６を簡単に装着し、この荷重受け部２６に作用する接触力Ｃを容易に検出することができる。また、荷重検出部２７によってすり板１２を直接支持する構造や、弾性支持部２２と荷重検出部２７とを一体化させる構造ではないため、荷重検出部２７が破損してもすり板１２が弾性支持部２２によって支持され、集電舟９の安全性を破損後も維持することができる。同様に、荷重受け部２６が破損してもすり板１２が弾性支持部２２によって支持されるため、集電舟９の機能を損なわず、集電舟９の安全性が維持されて、集電舟９を継続して使用することができる。さらに、従来の多分割すり板舟体のように、すり板片１２ａと弾性支持部２２とを互いに連結せずにこれらが容易に分離可能な構造であるため、これらの間に荷重受け部２６を短時間で簡単に装着することができる。
【００５７】
(2) この第１実施形態では、すり板１２が複数に分割されたすり板であり、すり板片１２ａを弾性支持する弾性支持部２２がばねである。このため、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃをすり板片１２ａ毎に検出することができるとともに、複数のすり板片１２ａのうち接触力Ｃが作用しているすり板片１２ａを簡単に特定することができる。また、内部に空間が殆ど存在しない多分割すり板舟体であっても、すり板片１２ａと弾性支持部２２との間の僅かな空間に荷重受け部２６を装着することができる。その結果、集電舟９の外部に接触力測定装置２４を設置する必要がなくなるため、集電舟９の基本的な外形を変化させずに、空力特性が低下するのを防ぐことができる。また、小型で軽量な荷重受け部２６及び荷重検出部２７をすり板片１２ａと弾性支持部２２との間に差し込み装着するため、弾性支持部２２のばね定数などが大きく変化せず、集電装置４としての性能が低下するのを防ぐことができる。さらに、従来のすり板の接触力測定装置のような２つのばねに対して１つの測定部が設けられているような構造とは異なり、１つのばねに対して１つの測定部が設けられている。このため、いずれのばねに作用する荷重であるかを明確に判別して測定することができ、それぞれのすり板片１２ａに作用する接触力Ｃを精度よく測定することができる。
【００５８】
(3) この第１実施形態では、すり板１２と弾性支持部２２との間に間隙部Δを形成するようにこれらの間に着脱自在に装着部２６ｂが装着されており、この装着部２６ｂに支持された状態ですり板側接触部２５と受け部側接触部２６ａとが接触し、このすり板側接触部２５から接触力Ｃを受けてこの受け部側接触部２６ａが弾性変形する。このため、既存の多分割すり板舟体の弾性支持部２２の上方に小さな空間を短時間の作業で容易に確保することができるとともに、限られた内部空間を有効に利用して荷重受け部２６を設置することができ、省空間化を図ることができる。また、すり板１２側にすり板側接触部２５を形成し、弾性支持部２２に装着部２６ｂを装着するような簡単な改造で足りるとともに、弾性支持部２２の構造や機能を変えずにこの弾性支持部２２を使用しながら接触力Ｃを測定することができる。
【００５９】
(4) この第１実施形態では、受け部側接触部２６ａの歪みを検出する歪みセンサを荷重検出部２７が備えている。このため、受け部側接触部２６ａの歪みを検出することによってすり板片１２ａに作用する接触力Ｃを簡単に検出することができる。
【００６０】
(5) この第１実施形態では、受け部側接触部２６ａの歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージを荷重検出部２７が備えている。このため、電気的なノイズによる影響を受けずに、集電舟９のような大電流の流れる箇所で、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを高精度に測定することができる。また、一本の光ファイバ３０によって複数点の歪みを簡単に測定することができるとともに、光ファイバ３０の配線作業に手間がかからず配線作業を大幅に簡略化することができる。さらに、光ファイバ３０が絶縁体であるため、集電装置４のような高電圧部から碍子６を通して車両２の内部に光ファイバ３０を簡単に引き込むことができる。
【００６１】
（第２実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態に係るすり板の接触力測定装置の断面図である。以下では、図５に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図７に示す荷重検出部３２は、荷重受け部２６に作用する接触力Ｃを検出する部分である。荷重検出部３２は、受け部側接触部２６ａの歪みを検出する歪みセンサを備えており、受け部側接触部２６ａの歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを備えている。荷重検出部３２は、受け部側接触部２６ａに発生する歪み量に応じて電気抵抗値が変化する。荷重検出部３２は、各すり板片１２ａに対応して１個ずつ配置されており、受け部側接触部２６ａの中心線上であって受け部側接触部２６ａの中央部に配置されており、受け部側接触部２６ａの下面に接着剤などによって取り付けられている。
【００６２】
電力供給部３３は、荷重検出部３２に電力を供給する部分である。電力供給部３３は、荷重検出部３２と直列に接続されており、各荷重検出部３２に１個ずつ又は全ての荷重検出部３２に対して１個配置されている。電力供給部３３は、例えば、荷重検出部３２の電気抵抗式の歪みゲージに直流電流を流す直流電源、又は交流電流を流す交流電源である。
【００６３】
通電状態検出部３４は、荷重検出部３２の通電状態を検出する部分であり、各荷重検出部３２に対応して１個ずつ配置されている。通電状態検出部３４は、例えば、荷重検出部３２の電気抵抗式の歪みゲージに流れる電流値などを検出し、検出した電流値に応じた電気信号を通電状態情報（電流値情報）として荷重演算部３６に出力する。
【００６４】
信号線３５は、電気信号を伝送する部材である。信号線３５は、電流の流れる電線（伝送線）であり、電力供給部３３、荷重検出部３２及び通電状態検出部３４を一本の電線によって直列に接続している。
【００６５】
荷重演算部３６は、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを演算する部分である。荷重演算部３６は、通電状態検出部３４の検出結果に基づいてすり板１２とトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃを演算する。荷重演算部３６は、通電状態検出部３４が出力する電気信号に基づいて各受け部側接触部２６ａの歪み量を演算し、各すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを演算する。荷重演算部３６は、各荷重検出部３２の受け部側接触部２６ａの歪み量を演算可能であり、各通電状態検出部３４の出力信号に基づいてトロリ線１ａと接触しているすり板片１２ａを個別に特定可能である。
【００６６】
この発明の第２実施形態に係るすり板の接触力測定装置には、第１実施形態の効果に加えて以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、受け部側接触部２６ａの歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを荷重検出部３２が備えている。このため、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを光ファイバ式の歪みゲージに比べて安価な荷重検出部３２によって測定することができる。
【００６７】
（第３実施形態）
図８は、この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置によって接触力が測定される集電舟の一部を省略して示す断面図である。図９は、この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の組立状態の斜視図である。図１０は、この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の分解状態の斜視図である。図１１は、この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の平面図である。図１２は、図１１のXII-XII線で切断した状態を示す断面図である。図１３は、図１１のXIII-XIII線で切断した状態を示す断面図である。以下では、図１〜図６に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００６８】
図８〜図１３に示す接触力測定装置２４は、図２に示すすり板側接触部２５と、荷重受け部２６と、荷重検出部２７と、光照射部２８と、光検出部２９などに加えて、図８に示す光ファイバ３０Ａ，３０Ｂと、荷重演算部３１と、図１０、図１１及び図１３に示す熱変位検出部４３などを備えている。荷重受け部２６は、図１０に示すように、受け部側接触部２６ａと、装着部２６ｂと、熱変位予定部２６ｑと、通過部２６ｒ，２６ｓなどを備えている。図１０、図１２及び図１３に示す装着部２６ｂは、上側保持部２６ｃと、下側保持部２６ｄと、中間保持部２６ｋなどを備えており、図１０に示すように上側保持部２６ｃと下側保持部２６ｄとの間に受け部側接触部２６ａ、熱変位予定部２６ｑ及び中間保持部２６ｋの両端部を挟み込んでいる。
【００６９】
図９〜図１３に示す上側保持部２６ｃは、外観が円環状の部材であり、図１０及び図１２に示すように外側フランジ部２６ｅと、雄ねじ部２６ｆと、位置決め部２６ｉなどを備えている。図１０、図１２及び図１３に示す雄ねじ部２６ｆは、下側保持部２６ｄの雌ねじ部２６ｈと噛み合う部分であり、図１０に示すように上側保持部２６ｃに中間保持部２６ｋを着脱可能なように、この中間保持部２６ｋの幅よりも僅かに広い幅で切り欠かれている。図９及び図１０に示す位置決め部２６ｉは、上側保持部２６ｃの所定の位置に中間保持部２６ｋを位置決めする部分である。位置決め部２６ｉは、上側保持部２６ｃ及び下側保持部２６ｄとの間に中間保持部２６ｋの両端部を挟み込み押さえ付けるための凹状の溝であり、中間保持部２６ｋが嵌り込むようにこの中間保持部２６ｋの幅よりも僅かに広い幅で外側フランジ部２６ｅの下面に形成されている。
【００７０】
図９、図１０、図１２及び図１３に示す下側保持部２６ｄは、中間保持部２６ｋを支持する部材である。下側保持部２６ｄは、図１０に示すように外観が円環状の部材であり、図１０、図１２及び図１３に示す雌ねじ部２６ｈと、図９、図１０及び図１３に示す嵌合部２６ｊなどを備えている。雌ねじ部２６ｈは、上側保持部２６ｃの雄ねじ部２６ｆと噛み合う部分であり、下側保持部２６ｄの内周部に形成されている。嵌合部２６ｊは、図９に示す締結用工具Ｔの嵌合部Ｔ1が嵌合する部分である。嵌合部２６ｊは、下側保持部２６ｄの雄ねじ部２６ｆと上側保持部２６ｃの雌ねじ部２６ｈとを締め付け及び緩めるときに、締結用工具Ｔの凸状の嵌合部Ｔ1が嵌め込まれる凹状の溝である。
【００７１】
図１０、図１２及び図１３に示す中間保持部２６ｋは、受け部側接触部２６ａ及び熱変位予定部２６ｑを支持する部材である。中間保持部２６ｋは、図１０に示すように、受け部側接触部２６ａ及び熱変位予定部２６ｑを支持した状態で、上側保持部２６ｃと下側保持部２６ｄとの間に挟み込まれこれらの部材によって保持される。中間保持部２６ｋは、支持部２６ｍ，２６ｎと嵌合部２６ｐとなどを備えている。
【００７２】
図１０に示す支持部２６ｍは、受け部側接触部２６ａの両端部をそれぞれ支持する部分である。支持部２６ｍは、受け部側接触部２６ａの両端部の幅よりも僅かに広く形成された凹状の溝であり、この支持部２６ｍには受け部側接触部２６ａの両端部が接着剤などによって固定されている。支持部２６ｍは、受け部側接触部２６ａの両端部が嵌り込むことによってこの受け部側接触部２６ａを所定の位置に位置決めする。支持部２６ｎは、熱変位予定部２６ｑの両端部をそれぞれ支持する部分である。支持部２６ｎは、熱変位予定部２６ｑの両端部の幅よりも僅かに広く形成された凹状の溝であり、この支持部２６ｎには熱変位予定部２６ｑの両端部が接着剤などによって固定されている。支持部２６ｎは、熱変位予定部２６ｑの両端部が嵌り込むことによってこの熱変位予定部２６ｑを所定の位置に位置決めする。支持部２６ｍ，２６ｎは、受け部側接触部２６ａと熱変位予定部２６ｑとを支持したときに、これらが微小な隙間を形成して平行に配列するように、嵌合部２６ｐの上面に形成されている。
【００７３】
嵌合部２６ｐは、上側保持部２６ｃと嵌合するとともに下側保持部２６ｄに支持される部分である。嵌合部２６ｐは、図９に示すように、上側保持部２６ｃの位置決め部２６ｉと嵌合可能なように凸状に形成されている。嵌合部２６ｐは、下側保持部２６ｄの上面に支持された状態でこの下側保持部２６ｄと上側保持部２６ｃとの間に挟み込まれ押さえ付けられる。
【００７４】
図１０、図１１及び図１３に示す熱変位予定部２６ｑは、受け部側接触部２６ａと略同一環境下で熱変位する部分である。熱変位予定部２６ｑは、図１１及び図１３に示すように、装着部２６ｂに支持された状態で、受け部側接触部２６ａと間隔をあけてこの受け部側接触部２６ａの近傍に配置されている。熱変位予定部２６ｑは、受け部側接触部２６ａと厚さが同一であるが、幅が僅かに狭く長さが僅かに短く形成されている。熱変位予定部２６ｑは、受け部側接触部２６ａと略同一の温度環境下で膨張及び収縮（熱変位）する。熱変位予定部２６ｑは、受け部側接触部２６ａと同様に、長さ方向の両端部が固定支持された長板状の梁部を構成する熱変位測定用の金属片であり、図１３に示すようにすり板片１２ａと平行に配置されている。熱変位予定部２６ｑは、受け部側接触部２６ａと同一の材料であり、熱変位予定部２６ｑには例えばばね鋼鋼材などを使用することが好ましい。
【００７５】
図９及び図１０に示す通過部２６ｒは、荷重検出部２７に接続される光ファイバ３０Ａをすり板１２の各すり板片１２ａと弾性支持部２２との間に通過させる部分であり、通過部２６ｓは熱変位検出部４３に接続される光ファイバ３０Ｂをすり板１２の各すり板片１２ａと弾性支持部２２との間に通過させる部分である。通過部２６ｒ，２６ｓは、図８に示すように、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂが直線状に配線されるようにこれらの光ファイバ３０Ａ，３０Ｂを通過させる。通過部２６ｒ，２６ｓは、図１０に示すように、中間保持部２６ｋの嵌合部２６ｐの上面に形成された溝であり、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂが通過可能なように光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの線径よりも溝の幅と深さが僅かに大きく形成されている。通過部２６ｒ，２６ｓは、図８に示すように、導電部１５と弾性支持部２２との間に光ファイバ３０Ａ，３０Ｂが配線されるように、図１０に示すように弾性支持部２２の上端部と接触する嵌合部２６ｐの下面よりも上方に形成されている。通過部２６ｒ，２６ｓは、支持部２６ｍ，２６ｎの端部から嵌合部２６ｐの端部まで平行に直線状に形成されている。
【００７６】
図８に示す光照射部２８は、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの一端部から入射光を入射させ、各荷重検出部２７及び各熱変位検出部４３を通過して光検出部２９に向かう光を照射する。光検出部２９は、荷重検出部２７及び熱変位検出部４３からそれぞれ反射する反射光を検出する。光検出部２９は、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの一端部から入射して荷重検出部２７及び熱変位検出部４３で反射し、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの他端部から出射する反射光を検出しており、受け部側接触部２６ａ及び熱変位予定部２６ｑに歪みが発生したときの反射光と、光照射部２８が照射する入射光との波長の変化を検出する。
【００７７】
光ファイバ３０Ａ，３０Ｂは、光を伝送する部材であり、光信号によって情報を伝達する際に使用される光通信の伝送路（伝送線）である。光ファイバ３０Ａは、光照射部２８、荷重検出部２７及び光検出部２９を一本で直列に接続しており、光ファイバ３０Ｂは光照射部２８、熱変位検出部４３及び光検出部２９を一本で直列に接続している。光ファイバ３０Ａは、受け部側接触部２６ａと平行に一直線上に配線されており、複数の受け部側接触部２６ａの歪みを荷重検出部２７によって同時に測定可能にしている。一方、光ファイバ３０Ｂは、熱変位予定部２６ｑと平行に一直線上に配線されており、複数の熱変位予定部２６ｑの歪みを熱変位検出部４３によって同時に測定可能にしている。光ファイバ３０Ａ，３０Ｂは、図２及び図５に示す光ファイバ３０とは異なり弾性支持部２２の線条間の間隙部を通過するように配線されておらず、図８に示すように弾性支持部２２の上端面と導電部１５の下面との間に配線されている。
【００７８】
荷重演算部３１は、光検出部２９の検出結果に基づいて、受け部側接触部２６ａ毎に歪み量を演算するとともに、熱変位予定部２６ｑ毎に歪み量を演算し、各熱変位予定部２６ｑに対応する各受け部側接触部２６ａの歪み量を温度補正する。荷重演算部３１は、例えば、光検出部２９が出力する光検出信号に基づいて、各受け部側接触部２６ａの歪み量から各熱変位予定部２６ｑの歪み量を減算して熱変位による影響を補正し、各すり板片１２ａに作用する接触力Ｃをそれぞれ演算する。荷重演算部３１は、全てのすり板片１２ａに作用する補正後の接触力Ｃを加算して、すり板１２全体に作用する接触力を演算する。
【００７９】
図１０、図１１及び図１３に示す熱変位検出部４３は、荷重検出部２７の検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの熱変位を検出する部分である。熱変位検出部４３は、荷重検出部２７の測定用（荷重測定用）歪みセンサの検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの歪みを検出する校正用（温度補償用）歪みセンサを備えている。熱変位検出部４３は、熱変位予定部２６ｑの歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージを備えている。熱変位予定部２６ｑは、例えば、荷重検出部２７と同様に、歪み量に応じて反射光の波長が変化する特性を有するセンシングプローブ（検出子）であり、特定の波長の光を反射する。熱変位検出部４３は、各すり板片１２ａに対応して１個ずつ配置されており、それぞれ反射光の中心波長を変えることによって、すり板片１２ａ毎に異なる特定の波長の光のみを反射する。熱変位検出部４３は、熱変位予定部２６ｑの中心線上であって熱変位予定部２６ｑの中央部に配置されており、熱変位予定部２６ｑの下面に接着剤などによって取り付けられている。
【００８０】
次に、この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の取付方法について説明する。
図９に示すように、荷重受け部２６を組み立てるときには、図１０に示す受け部側接触部２６ａの下面に荷重検出部２７を取り付けて、この荷重検出部２７の両端部から伸びる光ファイバ３０Ａを中間保持部２６ｋの通過部２６ｒに嵌め込み、受け部側接触部２６ａの両端部を中間保持部２６ｋの支持部２６ｍに取り付ける。同様に、熱変位予定部２６ｑの下面に熱変位検出部４３を取り付けて、この熱変位検出部４３の両端部から伸びる光ファイバ３０Ｂを中間保持部２６ｋの通過部２６ｓに嵌め込み、熱変位予定部２６ｑの両端部を中間保持部２６ｋの支持部２６ｎに取り付ける。この状態で、中間保持部２６ｋに上側保持部２６ｃを被せるように装着し、中間保持部２６ｋの嵌合部２６ｐを上側保持部２６ｃの位置決め部２６ｉに嵌め込むと、上側保持部２６ｃに対して中間保持部２６ｋが位置決めされる。上側保持部２６ｃと中間保持部２６ｋとを一体に保持した状態で、上側保持部２６ｃ及び中間保持部２６ｋを下側保持部２６ｄに被せるように装着し、図９に示すように下側保持部２６ｄの嵌合部２６ｊに締結用工具Ｔの嵌合部Ｔ1を嵌め込み、この締結用工具Ｔを軸回りに回転させる。その結果、図１０に示す上側保持部２６ｃの雄ねじ部２６ｆと下側保持部２６ｄの雌ねじ部２６ｈとが噛み合って、上側保持部２６ｃと下側保持部２６ｄとが締結されるとともに、これらの間に中間保持部２６ｋが挟み込まれて保持され、荷重受け部２６が組み立てられる。図１０に示すように、荷重受け部２６を分解するときには、図９に示す下側保持部２６ｄの嵌合部２６ｊに締結用工具Ｔの嵌合部Ｔ1を嵌め込み、この締結用工具Ｔを組立時とは逆方向に回転すると、図１０に示すように上側保持部２６ｃと下側保持部２６ｄとが分離するとともに、上側保持部２６ｃと中間保持部２６ｋとが分離する。
【００８１】
次に、図１２及び図１３に示す導電部１５を上限位置で停止させた状態で、弾性支持部２２の上端部を押圧して弾性支持部２２を圧縮させると、弾性支持部２２の上端部と導電部１５の下面との間に間隙部Δが形成される。この状態で、弾性支持部２２の上端部の中心にすり板側接触部２５を位置決めして、導電部１５の下面にすり板側接触部２５を装着する。次に、弾性支持部２２の上端部と導電部１５の下面との間に荷重受け部２６を挿入して、荷重受け部２６の下側保持部２６ｄの外周部を弾性支持部２２の上端部に嵌め込み、弾性支持部２２の上端部に上側保持部２６ｃを搭載して荷重受け部２６を弾性支持部２２に装着する。次に、図８に示すように、荷重検出部２７及び熱変位検出部４３の両端部にそれぞれ接続された光ファイバ３０Ａ，３０Ｂを導電部１５と弾性支持部２２との間の間隙部に通過させて、すり板１２と平行になるように光ファイバ３０Ａ，３０Ｂを配線する。図１２及び図１３に示す弾性支持部２２の上端部の押圧を解除すると弾性支持部２２が伸長して、すり板側接触部２５と受け部側接触部２６ａとが接触し、導電部１５と弾性支持部２２との間に荷重受け部２６が配置される。同様の作業を繰り返すことによって、全ての弾性支持部２２にそれぞれ荷重受け部２６が装着されるとともに、全ての荷重検出部２７及び熱変位検出部４３がそれぞれ一本の光ファイバ３０Ａ，３０Ｂによって直列に接続される。最後に、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの一方の端部に光照射部２８を接続し、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの他方の端部に光検出部２９を接続するとともに、光検出部２９と荷重演算部３１とを信号線などによって接続する。
【００８２】
次に、この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の動作を説明する。
図１２及び図１３に示すように、すり板片１２ａからすり板側接触部２５を介して受け部側接触部２６ａに接触力Ｃが伝達されると、すり板側接触部２５が受け部側接触部２６ａを押圧して受け部側接触部２６ａの中心部が下方に撓む。その結果、受け部側接触部２６ａと一体となって荷重検出部２７も撓み、光ファイバ３０Ａを通過する光が荷重検出部２７で反射して、受け部側接触部２６ａの歪み量（撓み量）に応じて反射光の波長が変化する。このとき、すり板側接触部２５が断熱材によって形成されているため、すり板片１２ａからすり板側接触部２５への熱伝導を遮断する。また、図１１及び図１３に示すように、受け部側接触部２６ａと熱変位予定部２６ｑとの間に微小な隙間が形成されているため、受け部側接触部２６ａに接触力Ｃが作用して受け部側接触部２６ａが撓んでも、熱変位予定部２６ｑには接触力Ｃが作用せず熱変位予定部２６ｑが接触力Ｃの影響を受けて撓むことがない。
【００８３】
受け部側接触部２６ａが周囲の温度変化による影響を受けると、受け部側接触部２６ａが熱膨張又は熱収縮する。その結果、受け部側接触部２６ａに作用する接触力Ｃだけではなく、この受け部側接触部２６ａの熱変位により生ずる荷重（熱荷重）も荷重検出部２７によって検出されるため、荷重検出部２７の検出結果を補正（温度補償）する必要がある。図１１及び図１３に示すように、受け部側接触部２６ａの近傍には熱変位予定部２６ｑが配置されているため、受け部側接触部２６ａと熱変位予定部２６ｑとが略同一の温度変化による影響を受ける。また、受け部側接触部２６ａと熱変位予定部２６ｑとが微小間隔をあけて配置されているため、熱変位予定部２６ｑには接触力Ｃが作用せず、熱変位により生ずる荷重のみが作用し、この熱変位により生ずる荷重が熱変位検出部４３によって検出される。図８に示す光検出部２９が出力する光検出信号に基づいて、熱変位によって生ずる熱変位予定部２６ｑの歪み量を荷重演算部３１が演算するとともに、接触力Ｃ及び熱変位によって生ずる受け部側接触部２６ａの歪み量を荷重演算部３１が演算する。そして、荷重演算部３１が受け部側接触部２６ａの歪み量から熱変位予定部２６ｑの歪み量を減算して、接触力Ｃのみによって生ずる受け部側接触部２６ａの歪み量を演算し、各すり板片１２ａに作用する接触力Ｃの大きさを演算する。
【００８４】
この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置には、第１実施形態〜第６実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、装着部２６ｂに支持された状態で受け部側接触部２６ａと略同一環境下で熱変位予定部２６ｑが熱変位し、荷重検出部２７の検出結果を補正するために、この熱変位予定部２６ｑの熱変位を熱変位検出部４３が検出する。このため、受け部側接触部２６ａの熱膨張又は熱収縮によって生ずる荷重検出部２７の検出誤差を、熱変位検出部４３の検出結果によって校正し、接触力Ｃを高精度に測定することができる。
【００８５】
(2) この第３実施形態では、受け部側接触部２６ａの歪みを検出する測定用歪みセンサの検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの歪みを校正用歪みセンサが検出する。このため、測定用歪みセンサの熱変位による検出誤差を、校正用歪みセンサの検出結果によって温度補償し、測定精度を向上させることができる。
【００８６】
(3) この第３実施形態では、熱変位予定部２６ｑが受け部側接触部２６ａと間隔をあけてこの受け部側接触部２６ａの近傍に配置されている。例えば、受け部側接触部２６ａのみに光ファイバ式の歪みゲージを貼り付けて熱変位による検出誤差を補正する場合には、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂを直交させて受け部側接触部２６ａに貼り付ける必要がある。しかし、舟体枠１６内の狭い空間内に光ファイバ３０Ａ，３０Ｂを直交させて配線することは困難であり、無理に配線すると光ファイバ３０Ａ，３０Ｂに屈曲部分が生じ検出誤差の原因になる。この第３実施形態では、受け部側接触部２６ａと熱変位予定部２６ｑとが微小間隔をあけて配置されている。このため、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂを直線状に平行に配線させることによって、熱変位による検出誤差を簡単に精度よく補正することができる。また、受け部側接触部２６ａに作用する接触力Ｃを熱変位予定部２６ｑに作用させずに、熱変位によって生ずる荷重のみを熱変位予定部２６ｑに作用させることができる。さらに、受け部側接触部２６ａと略同一の温度環境下で熱変位予定部２６ｑを熱変位させることができる。
【００８７】
(4) この第３実施形態では、荷重検出部２７に接続される光ファイバ３０Ａをすり板片１２ａと弾性支持部２２との間に通過部２６ｒが通過させる。また、この第３実施形態では、熱変位検出部４３に接続される光ファイバ３０Ｂをすり板片１２ａと弾性支持部２２との間に通過部２６ｓが通過させる。例えば、この第１実施形態では、図２及び図５に示すように、荷重検出部２７の両端部に接続された光ファイバ３０を弾性支持部２２の線条間の間隙部に通過させる必要があり、配線作業に手間がかかり組立作業に時間がかかる。一方、この第３実施形態では、導電部１５と弾性支持部２２との間に荷重受け部２６を装着するだけで、通過部２６ｒ，２６ｓによって光ファイバ３０Ａ，３０Ｂがすり板片１２ａと弾性支持部２２との間に誘導される。このため、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの配線作業が簡単になり、組立作業を短時間で実施することができる。
【００８８】
(5) この第３実施形態では、光ファイバ３０Ａ，３０Ｂが直線状に配線されるようにこれらの光ファイバ３０Ａ，３０Ｂを通過部２６ｒ，２６ｓが通過させる。例えば、この第１実施形態では、図２及び図５に示すように、すり板１２と平行になるように光ファイバ３０を配線する必要があり配線作業に手間がかかる。一方、この第３実施形態では、通過部２６ｒ，２６ｓによって光ファイバ３０Ａ，３０Ｂが直線状に配線されるため配線作業を短時間で実施することができる。
【００８９】
(6) この第３実施形態では、すり板片１２ａから荷重受け部２６への熱伝導を遮断する断熱材によってすり板側接触部２５が形成されている。このため、すり板片１２ａから受け部側接触部２６ａに伝わる熱をすり板側接触部２５によって遮断し、熱変位予定部２６ｑとは異なる温度環境下で受け部側接触部２６ａが熱変形するのを防ぐことができる。
【００９０】
（第４実施形態）
図１４は、この発明の第４実施形態に係るすり板の接触力測定装置の分解状態の斜視図である。以下では、図７に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１４に示す接触力測定装置２４は、図７に示すすり板側接触部２５と、荷重受け部２６と、荷重検出部３２と、電力供給部３３と、通電状態検出部３４などに加えて、図１４に示す信号線３５Ａ，３５Ｂと、熱変位検出部４４と、荷重演算部４５などを備えている。電力供給部３３は、荷重検出部３２及び熱変位検出部４４に電力を供給する部分であり、通電状態検出部３４は荷重検出部３２及び熱変位検出部４４の通電状態を検出する部分である。
【００９１】
信号線３５Ａ，３５Ｂは、電気信号を伝送する部材であり、信号線３５Ａは電力供給部３３、荷重検出部３２及び通電状態検出部３４を一本の電線によって直列に接続し、信号線３５Ｂは電力供給部３３、熱変位検出部４４及び通電状態検出部３４を一本の電線によって直列に接続している。
【００９２】
熱変位検出部４４は、荷重検出部３２の検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの熱変位を検出する部分である。熱変位検出部４４は、熱変位予定部２６ｑの歪みを検出する歪みセンサを備えており、熱変位予定部２６ｑの歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを備えている。熱変位検出部４４は、熱変位予定部２６ｑに発生する歪み量に応じて電気抵抗値が変化する。熱変位検出部４４は、各すり板片１２ａに対応して１個ずつ配置されており、熱変位予定部２６ｑの中心線上であって熱変位予定部２６ｑの中央部に配置されており、熱変位予定部２６ｑの下面に接着剤などによって取り付けられている。
【００９３】
荷重演算部４５は、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを演算する部分である。荷重演算部４５は、通電状態検出部３４の検出結果に基づいて、受け部側接触部２６ａ毎に歪み量を演算するとともに、熱変位予定部２６ｑ毎に歪み量を演算し、各熱変位予定部２６ｑに対応する各受け部側接触部２６ａの歪み量を温度補正する。荷重演算部４５は、例えば、通電状態検出部３４が出力する通電状態情報に基づいて、各受け部側接触部２６ａの歪み量から各熱変位予定部２６ｑの歪み量を減算して熱変位による影響を補正し、各すり板片１２ａに作用する接触力Ｃをそれぞれ演算する。荷重演算部４５は、全てのすり板片１２ａに作用する補正後の接触力Ｃを加算して、すり板１２全体に作用する接触力を演算する。
【００９４】
この発明の第４実施形態に係るすり板の接触力測定装置には、第３実施形態の効果に加えて以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、受け部側接触部２６ａの歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを荷重検出部３２が備えており、熱変位予定部２６ｑの歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを熱変位検出部４４が備えている。このため、第３実施形態のような高価な光ファイバ式の歪みゲージを使用する場合に比べて、安価な電気抵抗式の歪みゲージを使用して接触量Ｃを簡単に測定することができる。
【００９５】
（第５実施形態）
図１５は、この発明の第５実施形態に係るすり板の接触力測定装置の分解状態の斜視図である。以下では、図９及び図１０に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１５に示す接触力測定装置２４は、図９及び図１０に示すすり板側接触部２５と、荷重受け部２６と、荷重検出部２７と、光照射部２８と、光検出部２９と、光ファイバ３０などに加えて、図１５に示す温度検出部４６と、通電状態検出部４７と、信号線４８と、荷重演算部４９などを備えている。
【００９６】
温度検出部４６は、荷重検出部２７の検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの温度を検出する部分である。温度検出部４６は、受け部側接触部２６ａの歪みを検出する荷重検出部２７の測定用（荷重測定用）歪みセンサの検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの温度を検出する校正用（温度補償用）温度センサを備えている。温度検出部４６は、例えば、温度に応じて電気信号が変化する熱電対を備えており、各すり板片１２ａに対応して１個ずつ配置されている。温度検出部４６は、熱変位予定部２６ｑに接着剤などによって取り付けられている。
【００９７】
通電状態検出部４７は、温度検出部４６の通電状態を検出する部分であり、各温度検出部４６に対応して１個ずつ配置されている。通電状態検出部４７は、例えば、温度検出部４６の熱電対の接点間の温度差に応じて発生する起電力を検出し、検出した電力に応じた電気信号を通電状態情報（起電力情報）として荷重演算部４９に出力する。
【００９８】
信号線４８は、電気信号を伝送する部材である。信号線４８は、電流の流れる電線（伝送線）であり、温度検出部４６及び通電状態検出部４７を一本の電線によって直列に接続している。
【００９９】
荷重演算部４９は、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを演算する部分である。荷重演算部４９は、光検出部２９の検出結果に基づいて、受け部側接触部２６ａ毎に歪み量を演算するとともに、通電状態検出部４７の検出結果に基づいて熱変位予定部２６ｑ毎に歪み量を演算し、各熱変位予定部２６ｑに対応する各受け部側接触部２６ａの歪み量を温度補正する。荷重演算部４９は、例えば、通電状態検出部４７が出力する通電状態情報に基づいて、熱変位予定部２６ｑの温度を演算し、この熱変位予定部２６ｑの線膨張係数、温度及び基準長さに基づいてこの熱変位予定部２６ｑの歪み量を演算する。荷重演算部４９は、例えば、光検出部２９が出力する光検出信号に基づいて、各受け部側接触部２６ａの歪み量から各熱変位予定部２６ｑの歪み量を減算して熱変位による影響を補正し、各すり板片１２ａに作用する接触力Ｃをそれぞれ演算する。荷重演算部４９は、全てのすり板片１２ａに作用する補正後の接触力Ｃを加算して、すり板１２全体に作用する接触力を演算する。
【０１００】
この発明の第５実施形態に係るすり板の接触力測定装置には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第５実施形態では、装着部２６ｂに支持された状態で受け部側接触部２６ａと略同一環境下で熱変位予定部２６ｑが熱変位し、荷重検出部２７の検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの温度を温度検出部４６が検出する。このため、受け部側接触部２６ａの熱膨張又は熱収縮によって生ずる荷重検出部２７の検出誤差を、温度検出部４６の検出結果によって校正し、接触力Ｃを高精度に測定することができる。
【０１０１】
(2) この第５実施形態では、測定用歪みセンサの検出結果を校正するために、熱変位予定部２６ｑの温度を校正用温度センサが検出する。このため、図９〜図１２に示すような光ファイバ式の歪みゲージのような高価な熱変位検出部４３を使用せずに、熱電対のような安価な温度センサを利用して、すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを高精度に測定することができる。
【０１０２】
（第６実施形態）
図１６は、この発明の第６実施形態に係る荷重測定装置の断面図である。
図１６に示す荷重作用部５０は、荷重Ｆが作用する部材であり、上面に荷重Ｆが作用すると上下方向に可動する可動部材である。弾性支持部５１は、荷重作用部５０を弾性支持する部材であり、図２〜図８に示す弾性支持部２２と同様に、荷重作用部５０が上下方向に移動可能なように支持する圧縮コイルばねなどの弾性体（付勢部材）である。
【０１０３】
荷重測定装置５２は、荷重作用部５０に作用する荷重Ｆを測定する装置である。荷重測定装置５２は、図５に示す接触力測定装置２４と同様に、作用部側接触部５３と、荷重受け部５４と、荷重検出部５５などを備えている。作用部側接触部５３は、荷重受け部５４と接触する部分であり、荷重作用部５０の下面に取り付けられており、この荷重作用部５０の下面から下方に突出して荷重受け部５４の受け部側接触部５４ａを押圧する突起部である。荷重受け部５４は、荷重作用部５０と弾性支持部５１との間に着脱自在に装着されてこの荷重作用部５０から荷重Ｆを受ける部分である。荷重受け部５４は、図５及び図６に示す荷重受け部２６と同様の部材であり、図１６では荷重受け部２６側の部分と対応する荷重受け部５４側の部分については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。荷重検出部５５は、荷重受け部５４に作用する荷重Ｆを検出する部分である。荷重検出部５５は、図５及び図７に示す荷重検出部２７，３２と同様であり、受け部側接触部５４ａの歪みに応じて反射光の波長が変化する光ファイバ式の歪みゲージ、又は受け部側接触部５４ａの歪みに応じて電気抵抗が変化する電気抵抗式の歪みゲージを備えている。
【０１０４】
この発明の第６実施形態に係る荷重測定装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第６実施形態では、荷重作用部５０と弾性支持部５１との間に着脱自在に荷重受け部５４が装着されて、この荷重作用部５０から荷重Ｆをこの荷重受け部５４が受け、この荷重受け部５４に作用する荷重Ｆを荷重検出部５５が検出する。このため、荷重作用部５０を弾性支持部５１によって支持する基本構造を大規模に改変することなく、荷重作用部５０と弾性支持部５１との間に僅かな空間を確保して荷重受け部５４を簡単に装着し、この荷重受け部５４に作用する荷重Ｆを容易に検出することができる。また、荷重検出部５５によって荷重作用部５０を支持する構造や、弾性支持部５１と荷重検出部５５とを一体化させる構造ではないため、荷重検出部５５が破損しても荷重作用部５０が弾性支持部５１によって支持されて、安全性を維持することができる。同様に、荷重受け部５４が破損しても荷重作用部５０が弾性支持部５１によって支持されるため、安全性を維持することができる。さらに、荷重作用部５０と弾性支持部５１とを互いに連結させずに、これらが容易に分離可能な構造であるため、これらの間に荷重受け部５４を短時間で簡単に装着することができる。
【０１０５】
(2) この第６実施形態では、荷重作用部５０と弾性支持部５１との間に間隙部Δを形成するように、これらの間に着脱自在に装着部５４ｂが装着され、この装着部５４ｂに支持された状態で作用部側接触部５３と受け部側接触部５４ａが接触し、この受け部側接触部５４ａから荷重Ｆを受けて受け部側接触部５４ａが弾性変形する。このため、荷重作用部５０側に作用部側接触部５３を形成し、弾性支持部５１に装着部５４ｂを装着するような簡単な改造で足りるとともに、弾性支持部５１の構造や機能を変えずにこの弾性支持部５１を使用しながら荷重Ｆを測定することができる。
【０１０６】
（他の実施形態）
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) この第１実施形態〜第５実施形態では、車両２がＡ方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ方向とは逆方向に移動す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、この第１実施形態〜第５実施形態では、集電装置４としてシングルアーム式パンタグラフを例に挙げて説明したが、菱型パンタグラフ、翼型パンタグラフなどの他の形式のパンタグラフ、第三軌条方式（サードレール式）の集電装置などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この第１実施形態〜第５実施形態では、電車線として架空式電車線路を例に挙げて説明したが、導電性レールを使用する第三軌条式電車線路についてもこの発明を適用することができる。
【０１０７】
(2) この第１実施形態〜第５実施形態では、電気軌道総合試験車などの特殊車に接触力測定装置２４を搭載して接触力Ｃを測定する場合を例に挙げて説明したが、旅客を輸送する旅客車に接触力測定装置２４を搭載して接触力を測定することもできる。また、この第１実施形態〜第５実施形態では、多分割すり板舟体を備える集電装置４の各すり板片１２ａに作用する接触力Ｃを測定する場合を例に挙げて説明したが、この多分割すり板舟体に限定するものではない。例えば、すり板が少数に分割された構造の集電舟の各すり板片に作用する接触力Ｃを測定する場合や、通常の集電装置の１枚すり板に作用する接触力を測定する場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この第１実施形態〜第５実施形態では、集電装置４のすり板片１２ａに作用する接触力Ｃを測定する場合を例に挙げて説明したが、鉄道車両の軸箱を支持する軸ばねと台車枠との間に作用する荷重を測定する場合などについてもこの発明を適用することができる。
【０１０８】
(3) この第１実施形態〜第５実施形態では、光ファイバ３０，３０Ａ，３０Ｂ又は信号線３５，３５Ａ，３５Ｂ，４８によって集電装置４から車内に検出結果を送信しているが、テレメータ装置などを使用して集電装置４から車内に検出結果を無線送信することもできる。また、この第１実施形態〜第５実施形態では、上側保持部２６ｃと下側保持部２６ｄとを雄ねじ部２６ｆと雌ねじ部２６ｈとの噛み合わせによって一体化しているが、これらをねじで締結して一体化することもできる。さらに、この第１実施形態〜第６実施形態では、弾性支持部２２，５１がばねである場合を例に挙げて説明したが、ばね以外にゴムなどの弾性体である場合についても、この発明を適用することができる。
【０１０９】
(4) この第６実施形態では、光ファイバ式の歪みゲージ又は電気抵抗式の歪みゲージを備える一つの荷重検出部５５によって受け部側接触部５４ａの歪みを測定する場合を例に挙げて説明したが、このような検出方法に限定するものではない。例えば、第３実施形態〜第５実施形態のような熱変位予定部２６ｑを受け部側接触部５４ａと平行に微小間隔をあけて配置し、受け部側接触部５４ａの歪みを温度補正することもできる。この場合には、第３実施形態〜第５実施形態のような光ファイバ式の歪みゲージ、電気抵抗式の歪みゲージ又は熱電対によって熱変位予定部２６ｑの歪みを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置を備える集電装置の模式図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は正面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置によって接触力が測定される集電舟の一部を省略して示す断面図である。
【図３】図２のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。
【図４】図２のIV-IV線で切断した状態を示す断面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置の断面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係るすり板の接触力測定装置の平面図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係るすり板の接触力測定装置の断面図である。
【図８】この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置によって接触力が測定される集電舟の一部を省略して示す断面図である。
【図９】この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の組立状態の斜視図である。
【図１０】この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の分解状態の斜視図である。
【図１１】この発明の第３実施形態に係るすり板の接触力測定装置の平面図である。
【図１２】図１１のXII-XII線で切断した状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、図１１のXIII-XIII線で切断した状態を示す断面図である。
【図１４】この発明の第４実施形態に係るすり板の接触力測定装置の分解状態の斜視図である。
【図１５】この発明の第５実施形態に係るすり板の接触力測定装置の分解状態の斜視図である。
【図１６】この発明の第６実施形態に係る荷重測定装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  架線（電車線）
１ａ  トロリ線
２  車両
４  集電装置
９  集電舟
１２  すり板
１２ａ  すり板片
２２  弾性支持部
２４  接触力測定装置
２５  すり板側接触部
２６  荷重受け部
２６ａ  受け部側接触部
２６ｂ  装着部
２６ｑ  熱変位予定部
２６ｒ，２６ｓ  通過部
２７  荷重検出部
２８  光照射部
２９  光検出部
３０，３０Ａ，３０Ｂ  光ファイバ
３１  荷重演算部
３２  荷重検出部
３３  電力供給部
３４  通電状態検出部
３５，３５Ａ，３５Ｂ  信号線
３６  荷重演算部
４３，４４  熱変位検出部
４５  荷重演算部
４６  温度検出部
４７  通電状態検出部
４８  信号線
４９  荷重演算部
５０  荷重作用部
５１  弾性支持部
５２  荷重測定装置
５３  作用部側接触部
５４  荷重受け部
５４ａ  受け部側接触部
５４ｂ  装着部
５５  荷重検出部
Ｃ  接触力
Ｆ  荷重
Δ  間隙部
【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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