(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電経路の途中に、トロリー線と、このトロリー線に接触する複数の集電子と、一端側が対応する上記集電子に接続されるとともに他端側が共通に接続されて複数の分流路を構成する複数のリード導体とを介在させてなる電路の上記各集電子の脱線を検出するためのものであって、
前記複数の分流路を２個１組として少なくとも一方の分流路に直列に接続されたインピーダンス素子と、
前記組をなす分流路に接続されている前記集電子間に電圧を印加する電源と、
前記電源の負荷変化を監視することによって前記集電子間インピーダンスの変化を監視し、この集電子間インピーダンスが所定以上に変化したときに集電子が脱線したと判断して出力を送出するインピーダンス監視手段とを具備してなることを特徴とする集電子脱線検出装置。
【請求項２】
前記インピーダンス素子は商用周波数域においては低インピーダンスを示すインダクタンス素子で構成されており、前記電源は前記組をなす分流路に接続されている前記集電子間に高周波電圧を印加する高周波電源であることを特徴とする請求項１に記載の集電子脱線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集電子脱線検出装置に係り、特に、１相当たり、つまりトロリー線１本について複数の集電子を並設するようにした給電路等で用いられる集電子脱線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天井クレーン、ホイスト、工場内搬送車等のように決められた場所を移動する移動体に給電する方式には幾つかある。その中に、移動体の移動経路に沿ってトロリー線を張設するとともに該トロリー線に摺動接触あるいは転動接触するように集電子を移動体側に設け、このトロリー線・集電子からなる経路で移動体に給電する方式がある。この方式は、移動体への給電路に限らず、移動体といわゆる地上との間の通信路にも適用されている。
【０００３】
ところで、トロリー線と集電子とを組み合わせて移動体への電路を構成する方式では、移動体の動きに伴ってトロリー線と集電子とが相対移動するため、移動体の移動形態によっては集電子がトロリー線から瞬間的に離線する現象が発生する。このような瞬時離線現象は、移動体の運転に悪影響を与える場合がある。このため、通常は、複数の集電子を並設し、これら複数の集電子における同時離線確率が十分に低いことを利用して離線による影響を抑制している。
【０００４】
しかしながら、上記のように１本のトロリー線に対して複数の集電子を並設する電路構成を採用したものにあっても次のような問題があった。
すなわち、先に説明したように、トロリー線と集電子とを組み合わせて移動体への電路を構成する方式では、移動体の動きに伴って集電子も移動するため、何らかの原因で集電子がトロリー線から脱線することも考えられる。
【０００５】
集電子の脱線検出は、通常、移動体側において集電子を通して受ける受電電圧や受信信号を確認することによって行われる。しかし、複数の集電子を並設した電路構成であると、１つの集電子が脱線しても他の集電子が正常にトロリー線に接触している限り、受電電圧や受信信号に変化は生じない。このため、集電子が脱線しているにも拘わらず、そのまま移動体を移動させてしまい、脱線している集電子でトロリー線の支持構造物等を破損させたり、集電子自身を破損させるなどの虞がある。
【０００６】
そこで、このような複数の集電子を設けた電路に対して、特開昭５１−１３１００９号公報では、各集電子によって形成された分流路に流れる電流をそれぞれ検出し、これらの電流バランスが崩れたときに集電子が脱線したと判断する集電子脱線検出装置を提案している。
【０００７】
しかし、この集電子脱線検出装置では、各集電子によって形成された分流路を流れる電流のバランス関係に基づいて集電子の脱線を検出しているので、電路へ実際に給電しない限り、集電子の脱線を検出できないという不便さがあるばかりか、常時は電流の流れていないアース路や通信路については適用できないという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、トロリー線と複数の集電子とを組み合わせて構成された電路に対する従来の集電子脱線検出装置にあっては、電路に実際に給電しない限り集電子の脱線を検出できないという問題があるばかりか、同様の電路構成を採るアース路や通信路へは適用できないという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、電路への給電、非給電とは無関係に、また電路の種類とは無関係に集電子の脱線を検出できる集電子脱線検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、導電経路の途中に、トロリー線と、このトロリー線に接触する複数の集電子と、一端側が対応する上記集電子に接続されるとともに他端側が共通に接続されて複数の分流路を構成する複数のリード導体とを介在させてなる電路の上記各集電子の脱線を検出する集電子脱線検出装置において、前記複数の分流路を２個１組として少なくとも一方の分流路に直列に接続されたインピーダンス素子と、前記組をなす分流路に接続されている前記集電子間において観測される集電子間インピーダンスの変化を監視し、この集電子間インピーダンスが所定以上に変化したときに集電子が脱線したと判断して出力を送出するインピーダンス監視手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
なお、前記インピーダンス素子が商用周波数域においては低インピーダンスを示すインダクタンス素子で構成され、前記インピーダンス監視手段が前記組をなす分流路に接続されている前記集電子間に高周波電圧を印加する高周波電源及び該高周波電源の負荷変化を監視することによって前記集電子間インピーダンスの変化を監視する手段を含むもので構成されていてもよい。
【００１２】
上記構成の集電子脱線検出装置において、組をなす分流路に接続されている集電子間で観測される集電子間インピーダンスは、２つの集電子とトロリー線との接触状態を正確に反映したものとなる。
【００１３】
すなわち、２つの集電子がトロリー線に良好に接触している正常の状態下にあっては、集電子間がトロリー線によって短絡されているので、インピーダンスはほぼ零となる。
【００１４】
一方、何れか又は両方の集電子がトロリー線から脱線すると、分流路に直列に接続されているインピーダンス素子のインピーダンスが集電子間で観測される。したがって、集電子間で観測されるインピーダンスの変化、具体的には例えばインピーダンスの増加から何れか一方又は両方の集電子が脱線したことを検出することができる。この場合、集電子間のインピーダンス変化から集電子の脱線を検出しているので、電路への給電、非給電とは無関係に集電子の脱線を検出できる。このため、アース路や通信路にもそのまま適用できることになる。
【００１５】
なお、分流路に直列に接続されるインピーダンス素子は、定常運転時において電圧降下要素として機能するので、可能な限り小さい値が望まれる。しかし、あまり小さい値では集電子が脱線したときのインピーダンス変化を大きくして検出感度を上げることができない。
【００１６】
この問題を解決するには、インピーダンス素子として商用周波数域においては低インピーダンスを示すインダクタンス素子を用い、またインピーダンス監視手段として組をなす集電子間に高周波電圧を印加する高周波電源及び該高周波電源の負荷変化を監視することによって集電子間のインピーダンス変化を監視する手段を備えたものを用いればよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施形態を説明する。
図１には本発明の一実施形態に係る集電子脱線検出装置、ここには給電路を対象とした１相分の構成が示されている。したがって、２相給電路の場合には図１に示す構成が２相分設けられ、３相給電路で、かつアース路を備えたものでは図１に示す構成が４相分設けられる。
【００１８】
同図において、１は図示しない移動体の移動経路に沿って張設された例えば線間電圧が２００Ｖのトロリー線を示している。ここで、図１に示されているトロリー線１以外の要素は全て図示しない移動体に搭載されている。
【００１９】
移動体にはトロリー線１に対して適当な圧接力で摺接する複数の集電子、この例では２個の集電子２ａ，２ｂが搭載されている。これら集電子２ａ，２ｂには分流路を構成するリード導体３ａ，３ｂの一端側が接続されており、これらリード導体３ａ，３ｂの他端側は後述する集電子脱線検出装置１１の一構成要素をなすインピーダンス素子、この例ではインダクタンス素子１２ａ，１２ｂを介して共通に接続された後に図示しないスイッチを介して移動体上に設けられたモータ等の負荷に接続されている。
【００２０】
集電子脱線検出装置１１は、上述したインダクタンス素子１２ａ，１２ｂと、集電子２ａ，２ｂ間にキャパシタンス素子１３ａ、１３ｂを介して高周波電圧を印加する高周波電源回路１４と、この高周波電源回路１４の出力端子間電圧Ｅが所定値以上のときに集電子２ａ，２ｂの何れかに脱線が生じたと判断して信号Ｐを出力する判定回路１５と、信号Ｐによって動作する警報回路１６と、これら各回路の電源となる二次電池１７とで構成されている。高周波電源回路１４とリード導体３ａ（３ｂ）とは、インダクタンス素子１２ａ（１２ｂ）より一端側の位置で電気的に接続されている。
【００２１】
なお、信号Ｐは警報回路１６の他に前述したスイッチのトリップ信号及び移動体のブレーキ機構にも与えられる。また、移動体にはトロリー線１を介して受電した電力で二次電池１７を充電する充電装置も搭載されている。
【００２２】
ここで、インダクタンス素子１２ａ，１２ｂとしては、商用周波数域では例えば０．０１Ω以下で、２ＭＨｚにおいては数１００Ω程度となるものが用いられている。また、高周波電源回路１４としては、出力周波数が２ＭＨｚ、出力端解放の状態で数Ｖの出力を送出し、出力インピーダンスが数１０Ω程度と高いのものが用いられている。さらに、キャパシタンス素子１３ａ、１３ｂとしては、高周波電源回路１４の出力インピーダンスとの関連で、集電子２ａ，２ｂがトロリー線１に正常に接触している条件では高周波電源回路１４の出力端子間電圧Ｅを数ｍＶであるＥ1 に抑え、集電子２ａ，２ｂの何れかがトロリー線１から脱線したときにはインダクタンス素子１２ａ，１２ｂとの関連で高周波電源回路１４の出力端子間電圧Ｅを数１００ｍＶであるＥ2 に保持し得る容量のものが用いられている。また、判定回路１５は、高周波電源回路１４の出力端子間電圧Ｅが１００ｍＶ以上のときに集電子２ａ，２ｂの何れかに脱線が生じたと判断して信号Ｐを出力するものが用いられている。
【００２３】
このような構成であると、集電子２ａ，２ｂがトロリー線１に正常に接触している状態では、集電子２ａ，２ｂ間がトロリー線１によって短絡されていることになるので、集電子脱線検出装置１１の等価回路は図２（ａ）に示すようになる。すなわち、この場合には、高周波電源回路１４の出力端子間にキャパシタンス素子１３ａ，１３ｂが単に直列に接続された状態となる。この状態では高周波電源回路１４の出力端子間電圧Ｅは、数ｍＶであるＥ1 に保持される。このため、判定回路１５は動作しない。
【００２４】
一方、集電子２ａ，２ｂの何れかあるいは両方がトロリー線１から脱線すると、トロリー線１によって集電子２ａ，２ｂ間が短絡されない状態となるので、集電子脱線検出装置１１の等価回路は図２（ｂ）に示すようになる。すなわち、この場合には、高周波電源回路１４の出力端子間にキャパシタンス素子１３ａ，１３ｂ、インダクタンス素子１２ａ，１２ｂが直列に接続された状態となる。このように、集電子２ａ、２ｂ間にインダクタンス素子１２ａ，１２ｂが直列に接続されて高周波電源回路１４の出力端子間のインピーダンスが増加すると、これに伴って高周波電源回路１４の出力端子間電圧Ｅが数１００ｍＶであるＥ2 に上昇する。このため、判定回路１５が動作し、信号Ｐを出力する。この信号Ｐが出力されると、警報回路１６が動作して集電子が脱線したことを報知する。同時に負荷の入力端側に設けられているスイッチをオフさせるとともに移動体のブレーキ機構を動作させて安全が確保される。信号は、電源断及び異常時にはオンし、脱線検出時のみにオフするいわゆるｂ接点形式をとってもよい。
【００２５】
このように、この例では、集電子２ａ，２ｂに接続される分流路にそれぞれインピーダンス素子としてのインダクタンス素子１２ａ，１２ｂを直列に介在させるとともに、高周波電源回路１４の出力端子間電圧Ｅの変化を監視することによって集電子２ａ，２ｂ間のインピーダンス変化を監視し、集電子間インピーダンスが所定以上に増加したとき、つまり出力端子間電圧Ｅが所定レベル以上に増加したときに集電子２ａ，２ｂが脱線したと判断して信号Ｐを出力させるようにしている。
【００２６】
すなわち、集電子２ａ，２ｂ間で観測される集電子間インピーダンスが２つの集電子２ａ，２ｂとトロリー線１との接触状態を正確に反映していることを利用し、集電子間インピーダンスの変化を監視することによって集電子２ａ，２ｂがトロリー線１から脱線したか否かを検出するようにしている。したがって、トロリー線１への給電、非給電とは無関係に集電子２ａ，２ｂの脱線を検出できることになる。このため、アース路や通信路にもそのまま適用できる。
【００２７】
さらに、上記例では、インピーダンス素子として商用周波数域においては低インピーダンスを示すインダクタンス素子１２ａ，１２ｂを用い、また集電子２ａ，２ｂ間に高周波電源回路１４から高周波電圧を印加し、高周波電源回路１４の負荷変化を監視することによって集電子間インピーダンスの変化を監視するようにしているので、インダクタンス素子１２ａ，１２ｂの存在が定常運転に影響を与えることはない。
【００２８】
なお、上記例では、２つの分流路にそれぞれインダクタンス素子を介在させているが、図３に示すように何れか一方の分流路だけにインダクタンス素子１２を介在させてもよい。
【００２９】
また、ここで説明している集電子脱線検出装置は、集電子間インピーダンスの変化から脱線を検出しているので、トロリー線に接触する集電子が２個以上の複数個の場合には、これら集電子によって分けられた分流路を２個１組として取り扱う必要がある。したがって、例えば図４に示すように、１本のトロリー線１に４個の集電子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを接触させる電路にあっては、集電子２ａ，２ｂの組と集電子２ｃ，２ｄの組とに分け、各組に図１に示すように構成された集電子脱線検出装置１１ａ，１１ｂを設ける必要がある。また、３個の集電子２ａ，２ｂ，２ｃを有した電路にあっては、集電子２ａ，２ｂの組と集電子２ａ，２ｃの組とに分け、各組に集電子脱線検出装置を設ければよい。
また、この明細書でいうところのトロリー線の概念にはトロリーバーも含み、さらに集電子の概念には摺動接触型や転動接触型も含むものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、集電子間のインピーダンス変化から集電子の脱線を検出しているので、電路への給電、非給電とは無関係に、また電路の種類とは無関係に集電子の脱線を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る集電子脱線検出装置の構成図
【図２】同装置の検出動作を説明するための図
【図３】同装置の変形例を説明するための図
【図４】同装置の別の変形例を説明するための図
【符号の説明】
１…トロリー線
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…集電子
３ａ，３ｂ…分流路を構成するリード導体
１１，１１ａ，１１ｂ…集電子脱線検出装置
１２，１２ａ，１２ｂ…インダクタンス素子
１３ａ、１３ｂ…キャパシタンス素子
１４…高周波電源回路
１５…判定回路
１６…警報回路
１７…二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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