(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフに設けられ、垂れ下がった曲引金具等のトロリ線支持系の支障物に触針の先端側を当てて支障物を検出するトロリ線支持系の支障物検出装置において、
上下移動が規制されて先端側が支障物に当たったときに車両の進行に応じて揺動するように中間部で支承された前記触針と、
前記触針が揺動したときに所定以上の揺動に応じて前記触針の前記中間部より後が当接することで揺動に応じてばね付勢に抗してスライドし、ばね付勢により元の基準位置へと戻るスライド板と、
前記スライド板に設けられたスリットと、
前記スライド板が前記基準位置にあるときに前記スライド板の前記スリットを通り光を照射する投光系と照射された前記光を受光する受光系とからなる光学センサとを備え、
前記スライド板のスライドに応じて前記スリットを通る光が遮断され、その遮断時間に応じたパルス幅の検出信号を前記光学センサから得ることを特徴とするトロリ線支持系の支障物検出装置。
【請求項２】
さらに前記検出信号を受けてそのパルス幅が検出する支障物に相当する幅であるか否かを判定する判定回路を有する請求項１記載のトロリ線支持系の支障物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トロリ線支持系の支障物検出装置に関し、詳しくは、トロリ線支持系の支障物を検出する触針が１個で済み、触針のＯＮ／ＯＦＦの動作時間により検出対象を弁別できるようなトロリ線支持系の支障物検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トロリ線支持系の支障物として検出対象となるのは、通常、トロリ線を支持する曲引金具である。曲引金具は、線路の脇に設けられた電車線支持柱に支持され、車両のパンタグラフが接触するトロリ線を支持するものである。トロリ線が車両のパンタグラフに接触して集電される関係でこれの取付角度が重要になる。その角度が小さすぎると走行するパンタグラフと衝突する恐れが発生してパンタグラフが破壊されることにもなる。また、大きすぎると逆に、パンタグラフの集電性を悪くする。このような関係は、曲引金具と同様なトロリ線支持金具である振止金具についても言える。なお、ここで、曲引金具等とは、この振止金具あるいはこれと同様なトロリ線の支持をする取付金具を含める意味である。しかし、以下では、曲引金具を代表として説明する。
【０００３】
さて、曲引金具取付角度測定装置として従来は、特開昭５０−９８００９号、特開昭５５−１５０７０２号あるいは実開昭５５−１１８１０４号、そして特開昭５７−８０５０５号の従来技術などに開示されているように、所定間隔をおいた複数の触針を曲引金具に接触させることでその角度を検出している。
なお、新幹線走行速度に匹敵するような超高速走行検測車上においてリアルタイムに計測する場合には、特開昭５７−８０５０５号に示されるように、光学式で正確な角度を高速走行する検測車上で測定しているという記述がある。しかし、これは、高価なシステムになるので、在来線では、多数の触針による機械式が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
在来線において曲引金具の角度を多数の触針で検出する場合には、金具に接触して金具を検出した外側の触針に対してトロリー線偏位位置からその触針までの距離とその触針の高さ（あるいは２つの触針の両脇間隔とその２つの触針の高さの差）から曲引金具の角度θを検出する。
このような角度検出とは、別に、触針の高さを検出限界高さとしてトロリ線支持系の支障物（曲引金具、振止金具など）、特に、垂れ下がった曲引金具を検出する装置がある。この場合の触針も複数、例えば、同じ高さで２個必要であり、前記の曲引金具の角度検出装置が兼用されることが多い。
図７は、在来線における従来のトロリ線支持系の支障物検出装置の取付け状態の説明図であって、２１は、パンタグラフであり、２２がトロリ線支持系の支障物検出装置である。トロリ線支持系の支障物検出装置２２は、通常、パンタグラフ２１の左右に４個並列に配置されて、合計８個設けられているが、図では、説明を簡単にするために左右に２個で合計４個の例を挙げている。
支障物検出では、角度検出のように多数の触針を配置する必要はないが、最低でもパンタグラフ片側に２つの触針は必要になる。その理由は、１個の触針ではトロリ線の渡り部分にある渡りトロリ線を検出してしまうからである。すなわち、同時に２つの触針が支障物に当たったときにそれを検出（ＯＮ）したときにその曲引金具を支障物として検出し、２つの触針いずれか１つが支障物を検出（ＯＮ）したときには渡りトロリ線として検出対象から除外できるからである。それは、車両の進行に応じて渡りトロリ線が外側から内側にあるいは内側から外側に順次位置が移動することによる。
このような触針は、通常、パンタグラフに設けられる。トロリ線に接触し、上下動するパンタグラフに複数の触針を設けると、故障が発生することがあって、その１つが故障すると、支障物検出ができなるなり、また、渡りトロリ線を支障物と誤検出することになる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、トロリ線支持系の支障物を検出する触針が１個で済むトロリ線支持系の支障物検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明のトロリ線支持系の支障物検出装置の特徴は、上下移動が規制されて先端側が支障物に当たったときに車両の進行に応じて揺動するように中間部で支承された触針と、触針が揺動したときに所定以上の揺動に応じて触針の中間部より後が当接することで揺動に応じてばね付勢に抗してスライドし、ばね付勢により元の基準位置へと戻るスライド板と、スライド板に設けられたスリットと、スライド板が基準位置にあるときにスライド板のスリットを通り光を照射する投光系と照射された光を受光する受光系とからなる光学センサとを備えていて、スライド板のスライドに応じてスリットを通る光が遮断され、その遮断時間に応じたパルス幅の検出信号を光学センサから得るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
このように、トロリ線支持系の支障物と触角が当たったとき（接触したとき）には、進行方向で接触する対象物と進行方向に斜めな方向で接触する対象物とは接触反応時間が相違する。特に、進行方向で接触する曲引金具と進行方向に斜めな方向で接触する渡りトロリ線とは異なり、触角が対象物に接触して揺動する際には前者は揺動動作時間が短く、後者は前者より揺動動作時間が長くなる。
そこで、トロリ線支持系の支障物と触角が当たったとき（接触したとき）の揺動動作状態をスライド板で受けてこれに設けたスリットを介して光遮断状態として光学的に動作時間を検出することで支障物との揺動動作時間をパルス幅として検出するものである。
その結果、進行方向で接触する曲引金具等の支障物と進行方向に斜めな方向で接触する渡りトロリ線等の支障物でないものとが検出信号のパルス幅で区別できる。これにより支障物検出装置がパンタグラフの片側に１個で済むようになる。
【０００７】
【実施例】
図１は、この発明のトロリ線支持系の支障物検出装置を適用したトロリ線支持系の支障物検出装置の概要図であり、図２は、触針の揺動支持構造の説明図、図３は、その検出状態と検出範囲の説明図、図４は、検出波形の説明図、図５は、トロリ線支持系の支障物検出装置の取付け状態の説明図、図６は、その光ファイバとスリット幅との関係の説明図である。
図１において、１は、トロリ線支持系の支障物検出装置であって、外側の２点鎖線で示すように検出装置１の筐体２と触針３の支持機構とを取外してその内部構造がこれに示されている。
【０００８】
３は、触針であって、先端側にピアノ線の触角部３ａと、触角部３ａの後端側がコイル状になったコイル部３ｂ、そしてこのコイル部３ｂの端部が結合されるロッド３ｃとからなり、ロッド３ｃの下側には外径が少し大きくなっている当接駆動部分３ｄが設けられている。
触針３のロッド３ｃは、揺動支持機構５と検知方向ガイドセパレータ４のガイド孔４ａを貫通していて検知方向ガイドセパレータ４の上側に設けられた揺動支持機構５により揺動可能に取り付けられている。揺動支持機構５は、図２に示すように、筐体２の天井にねじ固定されている。５１は、その筒体であり、上部側面よりねじ５１ａより両側から筐体２に固定される。５２は、円板弾性体のゴムカバーであり、中央部に触針３のロッド３ｃが貫通していて筒体５１の上部にねじ５２ａにより固定されている。ロッド３ｃには、鍔部５３が一体的に固定されていて、下側からコイルばね５４により付勢されてゴムカバー５２の裏面に押しつけられている。ゴムカバー５２の裏面と鍔部５３との間には有孔の座金５５が挿着されている。
【０００９】
コイルばね５４の底部は、筒体５１の底部より少し上の内側壁面に固定されたリング板５６により支持されて、コイルばね５４が圧縮状体となっている。筒体５１の底部には、検知方向ガイドセパレータ４がブラケット部材５７を介して固定されている。
検知方向ガイドセパレータ４は、ロッド３ｃが外れた方向に揺動移動しないようにガイドし、規制するものであり、そのためのガイド孔４ａ（図１参照）が設けられている。
ロッド３ｃは、以上のような揺動支持機構５によりゴムカバー５２とコイルばね５４とにより水平方向に自由度を持つ揺動状態となり、かつ、ゴムカバー５２と座金５５とにより上下方向が規制されて吊られた状態に筐体２に支持される。なお、コイルばね５４は、圧縮状態で挿着されることで、揺動状態からロッド３ｃを垂直となる基準位置に復帰させる。
【００１０】
さて、図１において、６は、ベースプレートであって、筐体２に固定されるとともに、前後の端部に設けられたブラケット７ａ、７ｂを介して前後に橋渡されたスライド軸７の両端を固定、支持している。８は、スライド板であって、ベースプレート６の内側においてこれに載置され、前後の端部に腕部８ａ、８ｂが設けられている。この腕部８ａ、８ｂにスライド軸７がスリーブ７ｃ（見えないため図示せず）、７ｄを介して貫通することで、ベースプレート６に対してスライド可能に支承されている。腕部８ａとブラケット７ａとの間、そして、腕部８ｂとブラケット７ｂとの間には、それぞれスライド軸７の部分に圧縮状態で元の位置復帰用のコイルばね９ａ、９ｂが挿着されている。
【００１１】
また、スライド軸７の上側で腕部８ａ、８ｂには、それぞれ内側に向かってピン８ｃ，８ｄがスライド軸７に平行になるように植設され、スライド板８には、サイドにブラケット部８ｅがベースから起立して設けられ、ブラケット部８ｅにはスリット１０が形成されている。ピン８ｃ，８ｄの位置は、当接駆動部分３ｄのほぼ中央付近に位置していて、ピン８ｃ，８ｄの先端部と当接駆動部分３ｄとの間には多少の間隙がある。
スリット１０を挟んで、両側には、光ファイバ発光部１１と光ファイバ受光部１２とが対峙して筐体２にブラケットを介して支持（支持構造は図示せず）されて設けられ、それぞれは、それぞれ光ファイバ１１ａ、１２ａを介して検出器１３に内蔵された発光素子と受光素子とに光結合されている。さらに、この検出器１３の検出パルスを受けて支障物であるか、否かを判定する判定回路１４が設けられている。
なお、光ファイバ発光部１１と光ファイバ受光部１２にはそれぞれ先端側にレンズが設けられている。
【００１２】
以上の構造において、図５に示すように、トロリ線支持系の支障物検出装置１がパンタグラフ２１の左右に１個づつ配置されて、合計２個設けられる。
そこで、図３（ａ）に示すように、垂れ下がった曲引金具Ａに触針３の触角部３ａの先端がぶつかり、所定の角度以上押されたときには、触針３の当接駆動部分３ｄが所定量以上揺動移動したときにはピン８ｃあるいは８ｄのいずれか、図では、ピン８ｃの頭部を押してスライド板８を移動させてスリット１０を通る光を遮断する。この例では、その移動距離は、スリット１０の幅が２ｍｍのときに３ｍｍ〜５ｍｍ程度前後移動し、そこまででスライド板８の移動が制限され、コイルばね９ａ（９ｂ）により復帰する。また、触角部３ａの長さは、パンタグラフ２１の上面から先端までを５０ｍｍ程度としてその検知範囲ｄがｄ〜４０ｍｍ程度となっている。また、ピン８ｃと８ｄの間の間隙Ｗは、図３（ｂ）に示すように、Ｗ＝８ｍｍ〜１４ｍｍ程度である。
その動作としては、スライド板８の移動に伴ってスリット１０が移動して光ファイバ発光部１１からの照射光が遮断され、それに応じた光遮断信号が検出器１３により出力される。触針３の当接駆動部分３ｄと、ピン８ｃあるいは８ｄとの関係は、検知不可範囲を除いて検知できる径をそれぞれが有している。
【００１３】
さて、車両が進行して曲引金具Ａにぶつかったときには、ピン８ｃとピン８ｄと結ぶ線に沿ってスライド板８が移動するので、コイルばね９ａ（９ｂ）により復帰するスライド板８の前後移動の時間は短くなり、それに応じて遮断時間が短くなる。その検出波形は、図４（ａ）に示すような幅の狭いパルス波形になる。なお、このパルス幅は、支障物と触角部３ａとの接触位置により多少変化して、ほぼ、点線で示すような幅の範囲となる。これに対して、渡り部分のトロリ線にぶつかったときには、コイルばね９ａ（９ｂ）により復帰するスライド板８の前後移動の時間は前記の最大パルス幅より大きくなり、それに応じて遮断時間も長くなる。図４（ｂ）に示すような、図４（ａ）より少し幅の広いパルス波形になる。
このようなパルス波形を得ることで、曲引金具Ａに対応するパルス波形の検出信号を得ることができるので、判定回路１４により支障物に相当するパルス幅のパルスか否かをパルス幅を判定する。このことで渡り部分のトロリ線にぶつかったときに図３（ｄ）に示すような検出パルスを排除することが可能になる。
その結果、図５に示すように、パンタグラフ２２の片側に１個のトロリ線支持系の支障物検出装置１を設けても他の支障物と間違えられる対象物、例えば、渡りトロリ線とぶつかったときと区別ができる。
【００１４】
図６は、前記のようなパルス検出波形を得るための最適スリット幅を求めたものである。
スリット１０と光ファイバ発光部１１と光ファイバ受光部１２との関係が図１に示すような関係にあるときに、光ファイバ発光部１１と光ファイバ受光部１２間の距離とスリット幅を変化させたときの受光量とスリット幅の関係が図６に示すグラフである。なお、光ファイバ発光部１１と光ファイバ受光部１２の径（レンズを含めての投光光束径）は、ほぼ１ｍｍφとし、スライド板８の揺動移動距離を最大で５ｍｍ程度とする。
スリット幅２ｍｍ〜５ｍｍでは、ほとんど受光量の変化はない。しかし、スリット幅が５ｍｍ程度では、支障物とそうでない物との間に遮断時間についての差が十分に採れなくなり、前記の図４の（ａ），（ｂ）のような差のあるパルスは得られない。
そこで、適正なスリット幅を求めると、１．５ｍｍ〜３ｍｍ程度である。すなわち、照射ビームに対して１．５倍程度のスリット以上で前記の図４（ａ），（ｂ）のような差のあるパルスが得られる幅のスリット１０を設ければよい。
【００１５】
以上説明してきたが、実施例では、判定回路１３を設けているが、判定回路１３は、曲引金具Ａと渡りトロリ線とを個別に判定するような回路であってもよく、対象支障物が異なるときには、それに応じて判定するような回路であってもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、トロリ線支持系の支障物と触角が当たったとき（接触したとき）の揺動動作状態をスライド板で受けてこれに設けたスリットを介して光遮断状態として光学的に動作時間を検出することで支障物との揺動動作時間をパルス幅として検出するようにしている。
その結果、進行方向で接触する曲引金具等の支障物と進行方向に斜めな方向で接触する渡りトロリ線等の支障物でないものとが検出信号のパルス幅で区別できる。これに支障物検出装置がパンタグラフの片側に１個で済むようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のトロリ線支持系の支障物検出装置を適用したトロリ線支持系の支障物検出装置の概要図である。
【図２】図２は、触針の揺動支持構造の説明図である。
【図３】図３は、その検出状態と検出範囲の説明図、（ａ）は、検出状態の説明図であり、（ｂ）は、検出範囲の説明図である。
【図４】図４は、検出波形の説明図であって、（ａ）は、支障物の検出信号のパルス波形の説明図、（ｂ）は、渡りトロリ線の検出信号のパルス波形の説明図である。
【図５】図５は、トロリ線支持系の支障物検出装置の取付け状態の説明図である。
【図６】図６は、その光ファイバとスリット幅との関係の説明図である。
【図７】図７は、従来のトロリ線支持系の支障物検出装置の取付け状態の説明図である。
【符号の説明】
１，２２…トロリ線支持系の支障物検出装置、２…検出装置の筐体、
３…触針、３ａ…触角部、３ｂ…コイル部３ｂ、
３ｃ…ロッド、３ｄ…当接駆動部分、
４…検知方向ガイドセパレータ、４ａ…ガイド孔、
５…揺動支持機構、６…ベースプレート、
７…スライド軸、７ａ、７ｂ…ブラケット、
８…スライド板、８ａ，８ｂ…腕部、
９ａ、９ｂ…コイルばね、１０…スリット、
１１…光ファイバ発光部、１２…光ファイバ受光部、
１３…検出器、１４…判定回路、
２１…パンタグラフ。
【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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