(57)【要約】【課題】距離データの変動誤差を校正することによってパンタグラフすり板の摩耗度合いの計測精度を向上させる。【解決手段】架線１１の上方に配置される吊架線１２に校正板１３を配置すると共に、距離センサ６群を備えた摩耗検出装置１を枕木方向に移動可能にし、該校正板１３上で摩耗検出装置１を移動させて距離計測し、各距離センサ６の校正板１３との計測距離データを比較し、距離データの変動誤差の校正を行うことにより、すり板の摩耗度合いの計測精度を向上させる。【選択図】　　　図１
2004056901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線上方に設置され、移動又は静止するパンタグラフのすり板までの距離を検出する距離センサを複数個配列し、これらの距離センサ群が測定した距離データを各々相対比較することにより、パンタグラフすり板の表面形状を計測する摩耗検出装置と、
架線の吊架線に固定配置された校正板と、
前記摩耗検出装置を枕木方向に移動可能に支持するスライド部と、
前記摩耗検出装置を移動させる駆動装置と、
既知の位置に設置された校正板に対して前記摩耗検出装置の各距離センサが計測した距離データを相互に比較し、距離センサ毎の距離データの校正を行う校正手段とを備えて成るパンタグラフすり板摩耗計測装置。
【請求項２】
架線上方に設置され、移動又は静止するパンタグラフのすり板までの距離を検出する距離センサを複数個配列し、これらの距離センサ群が測定した距離データを各々相対比較することにより、パンタグラフすり板の表面形状を計測する摩耗検出装置と、
架線の吊架線に固定配置された校正板と、
前記摩耗検出装置を枕木方向に移動可能に支持するスライド部と、
前記摩耗検出装置を移動させる駆動装置と、
剛体架線のパンタグラフすり板との反接触面を校正面とし、当該校正面に対して前記摩耗検出装置の各距離センサが計測した距離データを相互に比較し、距離センサ毎の距離データの校正を行う校正手段とを備えて成るパンタグラフすり板摩耗計測装置。
【請求項３】
前記吊架線を分断支持し、前記校正板を配置したことを特徴とする請求項１に記載のパンタグラフすり板摩耗計測装置。
【請求項４】
前記校正板を計測ピッチよりも狭くしたことを特徴とする請求項１又は３に記載のパンタグラフすり板摩耗計測装置。
【請求項５】
前記校正手段は、予め定められた条件に基づき、自動的に校正を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパンタグラフすり板摩耗計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パンタグラフすり板の摩耗を計測するパンタグラフすり板摩耗計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鉄道の分野において、電車等の集電装置として使用されているパンタグラフには、電車が走行する線路上の架線と接触する部分にすり板が設けられている。このすり板は、電車の走行に伴い、架線との接触により摩耗が発生する。架線の損傷を防ぐためには、定期的にすり板の摩耗量を測定し、摩耗量が摩耗限度を超えたときにすり板を交換する必要がある。
【０００３】
従来、パンタグラフすり板の摩耗量の測定は、作業者が電車の屋上に登り、目視によりあるいは測定器具を用いた手作業で行っており、作業性が悪いばかりでなく、安全上の問題、測定精度の問題があった。
【０００４】
そこで近年では、作業性の向上や測定精度の向上を図る目的で、電車が走行する線路上の架線上方に、パンタグラフすり板の摩耗量を計測する計測装置を設置して、電車の走行中又は停車中のパンタグラフすり板の摩耗量をセンサ等で自動的に計測するパンタグラフすり板摩耗計測装置が用いられるようになってきている。
【０００５】
この種のパンタグラフすり板摩耗計測装置は、枕木方向に距離センサを複数個配列し、距離センサ各々の計測した距離データを相対的に比較することにより、すり板全域の表面形状、すなわち摩耗量を計測するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパンタグラフすり板摩耗離計測装置では、長期使用に伴い、周囲温度の変化による各部品の熱膨張、電気部品の定数の変化及び経年変化等の累積により、個々の距離センサの計測距離データに変動が生じ、その結果、計測精度が低下する問題点があった。
【０００７】
これを避けるために計測装置全体を一定温度に保持すれば、周囲温度の変化による計測誤差の発生を抑制することが可能となるが、反面、装置の構成が複雑となり、しかも重量が増加してしまう問題点が発生する。
【０００８】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、距離データの変動誤差を校正することによって計測精度を向上させることができるパンタグラフすり板摩耗計測装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置は、架線上方に設置され、移動又は静止するパンタグラフのすり板までの距離を検出する距離センサを複数個配列し、これらの距離センサ群が測定した距離データを各々相対比較することにより、パンタグラフすり板の表面形状を計測する摩耗検出装置と、架線の吊架線に固定配置された校正板と、前記摩耗検出装置を枕木方向に移動可能に支持するスライド部と、前記摩耗検出装置を移動させる駆動装置と、既知の位置に設置された校正板に対して前記摩耗検出装置の各距離センサが計測した距離データを相互に比較し、距離センサ毎の距離データの校正を行う校正手段とを備えたものである。
【００１０】
請求項１の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、架線上方に配置される吊架線に校正板を配置すると共に、距離センサ群を備えた摩耗検出装置を略枕木方向に移動可能にし、該校正板上で摩耗検出装置を移動させて距離計測し、各距離センサの校正板との計測距離データを比較し、距離データの変動誤差の校正を行うことにより、計測精度を向上させる。
【００１１】
請求項２の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置は、架線上方に設置され、移動又は静止するパンタグラフのすり板までの距離を検出する距離センサを複数個配列し、これらの距離センサ群が測定した距離データを各々相対比較することにより、パンタグラフすり板の表面形状を計測する摩耗検出装置と、架線の吊架線に固定配置された校正板と、前記摩耗検出装置を枕木方向に移動可能に支持するスライド部と、前記摩耗検出装置を移動させる駆動装置と、剛体架線のパンタグラフすり板との反接触面を校正面とし、当該校正面に対して前記摩耗検出装置の各距離センサが計測した距離データを相互に比較し、距離センサ毎の距離データの校正を行う校正手段とを備えたものである。
【００１２】
請求項２の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、地下鉄道で多く使用されている剛体架線のパンタグラフすり板との反接触面を校正板とすることにより、新たに校正板を設けずとも距離データの校正を行うことができるようにして、装置の簡略化を図る。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１のパンタグラフすり板摩耗計測装置において、前記吊架線を分断支持し、前記校正板を配置したことを特徴とするものであり、校正板を任意の位置、形状で配置できるようにすることで、より精度の高い校正を可能とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１又は３のパンタグラフすり板摩耗計測装置において、前記校正板を計測ピッチよりも狭くしたことを特徴とするものであり、パンタグラフすり板の摩耗量計測時、校正板により測定不能となる箇所が無くなり、均一なピッチですり板摩耗量を計測できる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１〜４のパンタグラフすり板摩耗計測装置において、前記校正手段は、予め定められた条件に基づき、自動的に校正を実施することを特徴とするものであり、校正を予め定められた条件に基づき、自動的に実施することにより、校正に伴う人為的な作業が発生せず、省力化が図れ、かつ周期の短い定期的な校正が可能となって計測精度のいっそうの向上が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１、図２は本発明の第１の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置を示している。図３は、本実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置で誤差変動が生じた後に計測した校正板の計測距離データの一例である。
【００１８】
図１、図２において、摩耗検出装置１は、被計測体であるパンタグラフのすり板２が通過する上方に、支柱３により支持設置されており、図中のＡ位置においてすり板２の摩耗量を計測する。この摩耗検出装置１は、ケーブル４により計測制御装置５と接続されている。
【００１９】
計測制御装置５は、摩耗検出装置１に対して計測位置移動制御信号を出力すると共に、摩耗検出装置１からの出力に基づいて、すり板２の摩耗量を算出する制御演算処理機能を有している。
【００２０】
摩耗検出装置１内には、すり板２までの距離検出手段として、レーザ変位センサ等の距離センサ６を枕木方向（図中左右方向）に複数個配列してある。この距離センサ６群は、その下方を通過するすり板２との距離を各距離センサ６によって計測する。距離センサ群の各々の距離センサ６によって得られた距離検出信号は計測制御装置５に送信される。計測制御装置５は各距離センサ６からの信号に基づいて距離データを演算し、各々の距離データを相対比較することにより、すり板２の表面形状、すなわち摩耗量を算出する。
【００２１】
摩耗検出装置１は、自装置１に設けられたローラ部７によって支柱３に支持されており、支柱３に設けられたレール８上を移動することによって、枕木方向に移動自在である。そして計測制御装置５から出力される計測位置移動制御信号によって支柱３に設けられた駆動モータ９を駆動することにより、駆動モータ９の回転を枕木方向への直線運動に変換するチェーン１０を介して摩耗検出装置１が枕木方向のＢ位置やＣ位置に移動される。
【００２２】
以上の構成のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、摩耗計測時には、Ａ位置においてすり板２の各部までの距離計測を行う。校正時には、摩耗検出装置１を位置Ｂに一旦移動させ、さらに位置Ｂから位置Ｃに移動させる際、架線１１の上方に配置される吊架線１２に取付けた校正板１３を計測する。
【００２３】
校正時に校正板１３を計測すると、変動誤差の無い場合は図３（Ａ）に示すような計測データを得られる。図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すグラフの横軸は、レーザ変位センサＳ１〜Ｓ６の配置を示し、縦軸は、計６点の得られた各々の距離データをプロットしたものである。
【００２４】
センサＳ２及びＳ４に変動誤差が生じ、図３（Ｂ）に示すデータとなった場合、図３（Ｃ）に示すように、校正時の変動誤差を含んだ校正板１３の計測データと変動誤差を含まない計測データとを計測制御装置５において比較し、差を演算することにより、変動誤差によるセンサＳ２及びＳ４の補正値を算出し、各センサに補正値を持たせることによって、図３（Ａ）の値と同じとなるよう補正し、校正する。
【００２５】
なお、上記実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置において、摩耗検出装置１を校正するスケジュールを計測制御装置５に組み込み、そのスケジュールに同期した計測位置移動制御信号を出力し、図１に示すＢ位置に自動的に移動し、校正を行う構成にすることができる。このように、摩耗検出装置１の校正を予め定められた条件に基づき自動的に実施することにより、校正に伴う人為的な作業が発生しないため、省力化を図ることができ、かつ周期の短い定期的な校正が可能となるため、計測精度のさらなる向上が図れる。
【００２６】
なお、校正動作の自動化機能の組み込みは、以下に説明する第２以降の実施の形態のいずれにも同様に組み込むことができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置について説明する。第２の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置は、剛体架線に対するパンタグラフのすり板の摩耗度合いを計測することを特徴とする。
【００２８】
地下鉄道の多くは、剛体架線１４による給電方式を採用している。図４は、代表的な形状の剛体架線１４の断面を示している。このような形状の剛体架線１４において、１５がパンタグラフのすり板との接触面であり、その反対面１６は平面形状となっている。なお、距離検出装置４、計測制御装置５の構成は、図１〜図３に示した第１の実施の形態と共通である。
【００２９】
この第２の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、このような剛体架線１４における平面形状のすり板の接触面１５の反対面１６の部位を校正面として距離計測し、校正を実施する。
【００３０】
これにより、第２の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、第１の実施の形態のように校正板を別途に設ける必要が無く、しかも第１の実施の形態と同様な方式にて距離データの校正が可能で、計測精度の向上を図れる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置について、図５を用いて説明する。第３の実施の形態は、トンネル内の天井又は架線１１上方のトラス２０等に第１の実施の形態と同様の構成の摩耗検出装置１を設置し、架線１１の上方に配置される吊架線１２に校正板１３を設置したことを特徴とする。なお、摩耗検出装置１、計測制御装置５の構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様である。
【００３２】
この第３の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、第１の実施の形態と同様にして校正板１３による距離データの校正が可能である。
【００３３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置について、図６を用いて説明する。第４の実施の形態は、トンネル内の天井又は架線１１上方のトラス２０等における、摩耗検出装置１が配置される両側の位置に吊架線支持部１７を設け、吊架線１２を分断し、分断された吊架線１２それぞれの端部を吊架線支持部１７で支持し、校正板１３は架線１１の近傍に配置した構成を特徴とする。なお、摩耗検出装置１の構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様である。
【００３４】
この第４の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、第１の実施の形態と同様にして校正板１３による距離データの校正が可能で、かつ、距離センサ６各々の計測距離及び架線１１からの高さを抑えることができ、第３の実施の形態よりもコンパクトな計測装置を得ることができる。
【００３５】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置を、図７を用いて説明する。第５の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置は、第１の実施の形態に対して、校正板１３の枕木方向の幅寸法Ｂを摩耗検出装置１における距離センサ６群の計測ピッチＡよりも狭い形状（Ａ＞Ｂ）で配置したことを特徴としている。
【００３６】
このような構成のパンタグラフすり板摩耗計測装置では、パンタグラフすり板２の形状計測時に校正板１３により阻害されることなく、均等なピッチでの計測が可能となり、より精度の高い計測が可能となる。
【００３７】
なお、第５の実施の形態の特徴は、第２〜第４の実施の形態それぞれにも同様に適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置によれば、架線上方に配置される吊架線に校正板を配置すると共に、距離センサ群を備えた摩耗検出装置を略枕木方向に移動可能にし、該校正板上で摩耗検出装置を移動させて距離計測し、各距離センサの校正板との計測距離データを比較し、距離データの変動誤差の校正を行うことにより、計測精度を向上させることができる。
【００３９】
請求項２の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置によれば、剛体架線のパンタグラフすり板との反接触面を校正面とし、距離センサ相互間の距離データの校正を行うことができ、新たに校正板を設けずとも距離データの校正を行うことができ、装置の簡略化が図れる。
【００４０】
請求項３の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置によれば、吊架線を分断支持し、校正板を吊架線の分断端間に配置したので、校正板を任意の位置、形状で配置でき、より精度の高い校正を可能である。
【００４１】
請求項４の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置によれば、校正板の幅を距離センサ群の計測ピッチよりも狭くしたことにより、パンタグラフすり板の摩耗量計測時、校正板により測定不能となる箇所が無くなり、均一なピッチですり板の摩耗量が計測できる。
【００４２】
請求項５の発明のパンタグラフすり板摩耗計測装置によれば、校正手段が予め定められた条件に基づき、自動的に校正を実施することができ、これにより、校正に伴う人為的な作業が発生せず、省力化が図れ、かつ周期の短い定期的な校正が可能となって計測精度のいっそうの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置の平面図及び正面図。
【図２】図１におけるＤ矢視図。
【図３】第１の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置において、校正板の計測データと誤差変動が生じた後に計測した校正板の計測データとを示すグラフ。
【図４】本発明の第２の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置を使用する剛体架線の断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置の説明図。
【図６】本発明の第４の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置の説明図。
【図７】本発明の第５の実施の形態のパンタグラフすり板摩耗計測装置における摩耗検出装置の距離センサ群の計測ピットと校正板の幅との寸法関係を示す説明図。
【符号の説明】
１　摩耗検出装置
２　すり板
３　支柱
４　ケーブル
５　計測制御装置
６　距離センサ
７　ローラ部
８　レール
９　駆動モータ
１０　チェーン
１１　架線
１２　吊架線
１３　校正板
１４　剛体架線
１５　すり板接触面
１６　反対面
１７　吊架線支持部
２０　天井
【図１】
2004056901.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004056901.tif 000007
【図６】
2004056901.tif 000008
【図７】
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