(57)【要約】【課題】  電車線におけるコネクタの疲労耐久性の定量的な評価を行うため、ランダム波加振試験により得られる伝達関数に基づいて疲労特性評価を行う、電車線におけるコネクタの疲労損傷度評価方法を提供する。【解決手段】  電車線金具の疲労損傷度評価方法において、電車線におけるコネクタ３に疑似ランダム波を印加する疑似ランダム波加振試験を行い、この疑似ランダム波加振試験によりコネクタ３の伝達関数を求め、この伝達関数からインパルス応答関数を求め、このインパルス応答関数をトロリ線の加振変位にに畳込み積分することにより、コネクタリード線４に発生するひずみ波形を推定し、レインフロー法により波形計数処理を行い、各ひずみ振幅の発生数を計数し、あらかじめ求めた前記コネクタリード線４の疲労特性曲線と、修正マイナー則とにより、列車の１編成通過時のコネクタの疲労損傷度を求め、前記コネクタ３の想定使用年数より通過列車の総本数を概算し、総疲労損傷度が１を超えるかどうかを判定する。【選択図】  図１
2012001100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線におけるコネクタに疑似ランダム波加振し、振動特性である伝達関数を算出し、該算出された伝達関数によりインパルス応答関数を作成し、該インパルス応答関数を現場で観測したトロリ線の加振変位に畳込み積分することにより、コネクタリード線に発生するひずみを推定し、レインフロー法により波形計数処理を行い、コネクタの疲労損傷度を定量的に評価することを特徴とする電車線金具の疲労損傷度評価方法。
【請求項２】
（ａ）電車線におけるコネクタに疑似ランダム波を印加する疑似ランダム波加振試験を行い、
（ｂ）該疑似ランダム波加振試験によりコネクタの伝達関数を求め、
（ｃ）該伝達関数からインパルス応答関数を求め、
（ｄ）該インパルス応答関数をトロリ線の加振変位に畳込み積分することにより、コネクタリード線に発生するひずみ波形を推定し、
（ｅ）レインフロー法により波形計数処理を行い、各ひずみ振幅の発生数を計数し、
（ｆ）あらかじめ求めた前記コネクタリード線の疲労特性曲線と、修正マイナー則とにより、列車の１編成通過時のコネクタの疲労損傷度を求め、
（ｇ）前記コネクタの想定使用年数より通過列車の総本数を概算し、総疲労損傷度が１を超えるかどうかを判定することを特徴とする電車線金具の疲労損傷度評価方法。
【請求項３】
請求項１記載の電車線金具の疲労損傷度評価方法において、前記コネクタの伝達関数がゲインと位相であることを特徴とする電車線金具の疲労損傷度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車線金具の疲労損傷度評価方法に係り、特に電車線におけるコネクタリード線の疲労寿命評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電車線金具の疲労損傷度評価では、旧ＪＲＳ（国鉄備品雑品類規格）やＪＩＳに基づいて、一定の加振振幅（〜２０ｍｍ）と加振周波数（〜５Ｈｚ）で振動耐久試験を行っているのみで、疲労に着目した評価方法は提案されていなかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】遠藤達雄，井上肇，「レインフロウ法の考え方とその応用：疲労の累積被害評価法」，日本造船学会誌，Ｎｏ．７０６，ｐｐ．２０４−２１３，１９８８
【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、電車線におけるコネクタの損傷は、コネクタリード線の金属疲労による素線切れが多い。上記した振動耐久試験は、コネクタの振動特性を無視しているため、加振試験で発生するひずみと現場で発生するひずみが一致しておらず、現場におけるコネクタの疲労特性を的確に評価できなかった。
本発明は、上記状況に鑑みて、電車線におけるコネクタの疲労耐久性の定量的な評価を行うため、ランダム波加振試験により得られる伝達関数に基づいて疲労特性評価を行う、電車線におけるコネクタの疲労損傷度評価方法を提供することを目的とする。
【０００５】
つまり、疑似ランダム波加振による伝達関数測定、インパルス応答関数の作成を行い、現場において測定したトロリ線加振変位（実振動波形）により、コネクタリード線に発生するひずみを推定し、レインフロー法を用いることにより疲労損傷度という定量的な評価を行うことができる電車線金具の疲労損傷度評価方法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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕電車線金具の疲労損傷度評価方法において、電車線におけるコネクタに疑似ランダム波加振し、振動特性である伝達関数を算出し、この算出された伝達関数によりインパルス応答関数を作成し、このインパルス応答関数を現場で観測したトロリ線の加振変位に畳込み積分することにより、コネクタリード線に発生するひずみを推定し、レインフロー法により波形計数処理を行い、コネクタの疲労損傷度を定量的に評価することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕電車線金具の疲労損傷度評価方法において、電車線におけるコネクタに疑似ランダム波を印加する疑似ランダム波加振試験を行い、この疑似ランダム波加振試験によりコネクタの伝達関数を求め、この伝達関数からインパルス応答関数を求め、このインパルス応答関数をトロリ線の加振変位に畳込み積分することにより、コネクタリード線に発生するひずみ波形を推定し、レインフロー法により波形計数処理を行い、各ひずみ振幅の発生数を計数し、あらかじめ求めた前記コネクタリード線の疲労特性曲線と、修正マイナー則とにより、列車の１編成通過時のコネクタの疲労損傷度を求め、前記コネクタの想定使用年数より通過列車の総本数を概算し、総疲労損傷度が１を超えるかどうかを判定することを特徴とする。
【０００８】
〔３〕上記〔１〕記載の電車線金具の疲労損傷度評価方法において、前記コネクタの伝達関数がゲインと位相であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、振動耐久試験を長時間かけて行わなくても、電車線におけるコネクタの疲労特性を容易に把握することができる。また、現場における電車線のコネクタリード線の疲労寿命を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例を示す電車線におけるコネクタの加振試験状況を示す模式図である。
【図２】コネクタリード線の加振試験における疑似ランダム波加振波形の例を示す図である。
【図３】加振試験により得られた伝達関数（ゲイン）を示す図である。
【図４】加振試験により得られた伝達関数（位相）を示す図である。
【図５】伝達関数に基づいたインパルス応答関数を示す図である。
【図６】トロリ線の加振変位（振動波形）と推定ひずみ波形の例を示す図である。
【図７】レインフロー法を示す図である。
【図８】レインフロー法を用いたコネクタの疲労損傷度評価フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の電車線金具の疲労損傷度評価方法は、電車線におけるコネクタに疑似ランダム波加振し、振動特性である伝達関数を算出し、この算出された伝達関数によりインパルス応答関数を作成し、このインパルス応答関数を現場で観測したトロリ線の加振変位に畳込み積分することにより、コネクタリード線に発生するひずみを推定し、レインフロー法により波形計数処理を行い、コネクタの疲労損傷度を定量的に評価する。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す電車線におけるコネクタの加振試験状況を示す模式図、図２はコネクタリード線の加振試験における疑似ランダム波加振波形の例を示す図、図３は加振試験により得られた伝達関数（ゲイン）を示す図、図４は加振試験により得られた伝達関数（位相）を示す図、図５は伝達関数に基づいたインパルス応答関数を示す図、図６はトロリ線の加振変位（振動波形）と推定ひずみ波形の例を示す図、図７はレインフロー法を示す図、図８はレインフロー法を用いたコネクタの疲労損傷度評価フローチャートである。
【００１３】
まず、電車線におけるコネクタリード線のひずみ推定方法について説明する。
コネクタの振動特性を考慮するためには、多様な振動周波数に対する応答性（伝達関数）を求める必要がある。コネクタの伝達関数は、ランダム波加振試験により容易に算出できる。図１のように、加振台１上のイヤー２を有する線条・金具振動試験機にコネクタ３を取り付け、加振波形として図２に示すような疑似ランダム波を入力する。疑似ランダム波の周波数範囲はコネクタ３の固有振動数とＳ／Ｎ比を考慮して決定する。なお、４はコネクタリード線、５はちょう架線、６はコネクタリード線４のクランプ、７はコネクタ３に貼り付けられるひずみゲージ、８はクランプ６に貼り付けられるひずみゲージである。なお、ちょう架線５はトロリ線（図示なし）を吊して水平に保つためにトロリ線の上方に設けられる架線であるので、ちょう架線５にはトロリ線の振動と均等の振動が印加される。
【００１４】
測定項目はトロリ線の加振変位と、イヤー２付け根のひずみである。ＭＴコネクタを図１のように加振して、得られた加振変位とひずみのデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）にかけることにより、図３，図４に示されるようなひずみの加振変位に対する伝達関数が得られる。
上記図３で得られた伝達関数のゲインを｜Ｈ（ω）｜、図４で得られた伝達関数の位相を∠Ｈ（ω）とすれば、インパルス応答関数を下記式（１）で求めることができる。
【００１５】
【数１】
2012001100.tif 000003
ここで、ｆmax ：最大適用周波数、ｆmin ：最小適用周波数、Δｔ：サンプリング周期、Δｆ：周波数きざみ、ｍ：次数である。
図３，図４の伝達関数から、図５に示すようなインパルス応答関数が得られる。これを下記式（２）のようにトロリ線の加振変位ｘ（ｔ）に畳込み積分することで、出力であるコネクタリード線のひずみｙ（ｔ）を推定できる。ただし、インパルス応答関数が適用できるのは、入力と出力の関数が線形である場合に限られる。
【００１６】
【数２】
2012001100.tif 000004
電車線におけるコネクタの定量的な疲労特性評価について説明する。
図６に営業線において観測したトロリ線の加振変位（振動波形）〔図６（ａ）〕と、上記の方法で推定した推定ひずみ〔図６（ｂ）〕の例を示す。ここで、ひずみ波形はピーク波形ではなく、同等のひずみ振幅が複数回発生していることがわかる。
【００１７】
このことから、ひずみの最大・最小値を以て疲労損傷を評価することは適切ではなく、図７に示すようなレインフロー法（上記非特許文献１参照）などの手法を用いて波形計数処理を行うことが必要となる。
レインフロー法を用いたコネクタの疲労損傷度評価フローチャートを図８に示す。
（１）疑似ランダム波加振試験によりコネクタの伝達関数（ゲイン・位相）を求める（ステップＳ１）。
【００１８】
（２）伝達関数からインパルス応答関数を求める（ステップＳ２）。
（３）インパルス応答関数をトロリ線の加振変位に畳込み積分することで、コネクタリード線に発生するひずみ波形を推定する（ステップＳ３）。
（４）レインフロー法により波形計数処理を行い、各ひずみ振幅の発生数を計数する（ステップＳ４）。
【００１９】
（５）あらかじめ求めておいたコネクタリード線の疲労特性曲線と、修正マイナー則により列車の１編成通過時のコネクタの疲労損傷度を求める（ステップＳ５）。
（６）前記コネクタの想定使用年数より通過列車の総本数を概算し、総疲労損傷度が１を超えるかどうかを判定する（ステップＳ６）。
上記（５）により、１列車通過時の疲労損傷度が予測できる。疲労損傷度の逆数はコネクタが損傷するまでに通過できる列車総数であり、この列車総数が事業者の想定したコネクタ使用年数以内に実際に通過する列車の総本数を上回る場合は、通過列車数管理をする必要がある。一方、実際に通過する列車の総本数を超えないのであれば経年管理でよいことになる。
【００２０】
本発明の利点は、振動耐久試験を行わなくても、コネクタの伝達関数を求めることで、疲労損傷度という定量的評価を容易に行うことができることである。
本発明によれば、電車線におけるコネクタの加振試験において、疑似ランダム波を加振し、トロリ線の加振変位とひずみを測定する。この加振変位とひずみのデータをＦＦＴにかけることで伝達関数を得て、この伝達関数を用いてインパルス応答関数を求める。現場で測定したトロリ線加振変位に図５に示したインパルス応答関数を畳込み積分することで、現場で発生するコネクタリード線のひずみを予測できる。
【００２１】
そして、このコネクタリード線の推定ひずみ波形をレインフロー法で係数処理し、あらかじめ測定したリード線疲労特性曲線と修正マイナー法を用いることで、１列車通過時の疲労損傷度が予測できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の電車線金具の疲労損傷度評価方法は、電車線金具の疲労損傷度の計測を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００２３】
１    加振台
２    イヤー
３    コネクタ
４    コネクタリード線
５    ちょう架線
６    コネクタリード線のクランプ
７    コネクタに貼り付けられるひずみゲージ
８    クランプに貼り付けられるひずみゲージ
【図１】
2012001100.tif 000005
【図２】
2012001100.tif 000006
【図３】
2012001100.tif 000007
【図４】
2012001100.tif 000008
【図５】
2012001100.tif 000009
【図６】
2012001100.tif 000010
【図７】
2012001100.tif 000011
【図８】
2012001100.tif 000012