(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金の導電部の上にステンレス鋼のしゅう動部を固着したアルサス電車線のしゅう動部の頂上部に沿い、一定間隔を保って渦流の検出コイルを移動させ、検出コイルの出力を、使用する励磁周波数においてステンレス鋼に対して最大出力が得られる検波位相と９０°の位相差を持つ位相でであって且つアルミニウム合金に発生する渦流を検出対象とすべくアルミニウム合金に対して最大出力が得られる検波位相との位相差が小さい位相で検波し、アルサス電車線に対して予め測定された検出コイルから導電部までの距離と検波出力との関係に基づき、検波によって得た出力の大きさから、検出コイルから導電部までの距離、すなわちしゅう動部の残存厚さを求めることを特徴とするアルサス電車線の摩耗測定方法。
【請求項２】
渦流の検出コイルと、アルミニウム合金の導電部の上にステンレス鋼のしゅう動部を固着したアルサス電車線のしゅう動部の頂上部に沿い一定間隔を保って、前記検出コイルを移動させる移動手段と、検出コイルの出力を使用する励磁周波数においてステンレス鋼に対して最大の検波出力が得られる位相と９０°の位相差を持つ位相であって且つアルミニウム合金に発生する渦流を検出対象とすべくアルミニウム合金に対して最大出力が得られる検波位相との位相差が小さい位相で位相検波を行う位相検波回路と、アルサス電車線に対して予め測定された検出コイルから導電部までの距離と検波出力の関係に基づき、位相検波回路の出力より検出コイルから導電部までの距離、すなわちしゅう動部の残存厚さを求める演算回路とを具備したことを特徴とするアルサス電車線の摩耗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、モノレールや新交通システムにおいて、集電器が接触して変電所からの電気を受け取るために設置されている剛体電車線に使用されているアルサス電車線の摩耗を測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新交通システムでは、起動路面の側壁のプラットホームより低い位置に、３線又は２線の剛体電車線が設置されている。モノレールは、懸垂式も跨座式も正極と負極の剛体電車線が両側に敷設されている。これら剛体電車線の電圧はＡＣ６００Ｖ、ＤＣ７５０Ｖ等である。
【０００３】
これらの剛体電車線に使用されるアルサス電車線は、図５に示すように集電器と接触するしゅう動部１を耐摩耗性を考慮してステンレス鋼を使用し、しゅう動部を支持する導電部２に良導体であるアルミニウム合金を使用したもので、この材質の組合わせからアル（アルミニウム）サス（ステンレス）電車線と呼ばれている。
【０００４】
このアルサス電車線３は、車両に付けた集電器が接触して走行するため、しゅう動部の頂上部１ａから摩耗して行く。そのため、この摩耗がアルミニウム合金の導電部２に達する前に交換する必要がある。従来は、この保守のため夜間に停電状態で電車線の残存高さをノギスや超音波厚さ計により直接測定し、その値を記録することにより摩耗量を把握していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記ノギスによる摩耗量測定は、局所的な摩耗も検出する必要があるため測定箇所が非常に多くなる。したがって多大な人工を必要とし、作業コストは非常に大きなものになっていた。
【０００６】
超音波厚さ計を利用する方法は、しゅう動部と導電部の境界面からの反射を捉えることによりしゅう動部の厚さを測定するものであるが、専用のセンサが必要となり、センサと被測定物の間に空気が入らないように油等を入れる必要がある。この測定もノギスによる測定と同様に定点測定であるので、局所的な摩耗も発見するためには測定点を多くする必要があり、作業コストは非常に大きくなる。
【０００７】
連続的にしゅう動部の厚さを測定する方法として、渦流を用いる方法が考えられる。これは、しゅう動部と導電部の材質の違いに着目し、所定の検波位相でしゅう動部のステンレス鋼の厚さを測定するものである。
【０００８】
しかし、しゅう動部のステンレス鋼は、大電流が流れて発熱するため、使用時間の経過に伴い磁性変化等の電気的特性の変化が生じる。このような使用時間による測定値変化があると、実用的精度を持つ測定はできない。
【０００９】
また、アルサス電車線の接続と固定にステンレスボルトが使用されているので、この位置で測定値が変動する問題も生じる。
【００１０】
そこで、本発明はステンレスの存在に影響されないで、実用的精度を確保しながらしゅう動部の厚さを渦流を用いて、連続測定する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかるアルサス電車線の摩耗測定方法は、アルミニウム合金の導電部の上にステンレス鋼のしゅう動部を固着したアルサス電車線のしゅう動部の頂上部に沿い、一定間隔を保って渦流の検出コイルを移動させ、検出コイルの出力を、使用する励磁周波数においてステンレス鋼に対して最大出力が得られる検波位相と９０°の位相差を持つ位相でであって且つアルミニウム合金に発生する渦流を検出対象とすべくアルミニウム合金に対して最大出力が得られる検波位相との位相差が小さい位相で検波し、アルサス電車線に対して予め測定された検出コイルから導電部までの距離と検波出力との関係に基づき、検波によって得た出力の大きさから、検出コイルから導電部までの距離、すなわちしゅう動部の残存厚さを求めることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２にかかるアルサス電車線の摩耗測定方法は、渦流の検出コイルと、アルミニウム合金の導電部の上にステンレス鋼のしゅう動部を固着したアルサス電車線のしゅう動部の頂上部に沿い一定間隔を保って、前記検出コイルを移動させる移動手段と、検出コイルの出力を使用する励磁周波数においてステンレス鋼に対して最大の検波出力が得られる位相と９０°の位相差を持つ位相であって且つアルミニウム合金に発生する渦流を検出対象とすべくアルミニウム合金に対して最大出力が得られる検波位相との位相差が小さい位相で位相検波を行う位相検波回路と、アルサス電車線に対して予め測定された検出コイルから導電部までの距離と検波出力の関係に基づき、位相検波回路の出力より検出コイルから導電部までの距離、すなわちしゅう動部の残存厚さを求める演算回路とを具備したことを特徴とする。
【００１３】
【実施形態】
本発明を実施するためのアルサス電車線の摩耗測定装置は、例えば図１に示すように構成される。図１において、３はステンレス鋼のしゅう動部１をアルミニウム合金の導電部２で支持したアルサス電車線、４は相互誘導型コイルを用いた検出コイル、５はアルサス電車線のしゅう動部の頂上部１ａに沿って、前記検出コイル４を移動させる移動手段、６は位相検波回路、７は検波出力から残存厚さを求める演算回路、８は判定回路、９は記録手段である。
【００１４】
検出コイル４は、図２に示すように、測定対象に対向する励磁コイルＬ1及び誘導コイルＬ2と、空心状態で用いる励磁コイルＬ3及び誘導コイルＬ4を組み合わせたものである。誘導コイルＬ2，Ｌ4に可変抵抗器Ｒ1，Ｒ2をブリッジ接続して、誘導出力の差分が取り出されるようにし、測定対象であるアルサス電車線３に、励磁コイルＬ1及び誘導コイルＬ2が対向していないとき、ブリッジの出力が０となるように可変抵抗器Ｒ1，Ｒ2で零点調整しておく。直列接続された励磁コイルＬ1，Ｌ3に、所定周波数の励磁電流を通電すると、測定対象であるしゅう動部１に流れる渦流に対応する誘導出力が取り出される。この励磁電流の周波数は４００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲から選ばれる。
【００１５】
移動手段５は、検出コイル４のＬ1とＬ2を、アルサス電車線３の頂上部１ａに沿わせ一定間隔を保って移動させる。これは、例えば電気車のパンタグラフに検出コイル４を取付けた構造とし、検出コイル４のＬ1とＬ2を、例えば頂上部１ａに接触する樹脂製のコイルカバーを介して、アルサス電車線３と対向させる構造とする。
【００１６】
位相検波回路６は、移相回路６ａと検波回路６ｂから構成され、交流発振器１０の出力を移相回路６ａに通して得た所定位相の交流信号で、誘導コイルＬ2，Ｌ4に発生する誘導出力の差分を検波する。この検波位相は、使用する励磁周波数においてしゅう動部１のステンレス鋼に対して最大の検波出力が得られる位相と９０°の位相差を持つ位相である。演算回路７は、アルサス電車線に対して予め測定された、検出コイル４から導電部２までの距離と検波出力との関係に基づき、位相検波回路６の出力より検出コイル４から導電部２までの距離、すなわちしゅう動部１の残存厚さを求める。
【００１７】
判定回路８は、測定された残存厚さに対して、摩耗限に達したこと、及び摩耗限に近づいていることを判定し、その結果を出力する。この判定結果は位置を特定するデータと共に、記録手段９に記録される。測定中の残存厚さ及び判定結果は図示しないモニターで見ることができる。
【００１８】
アルサス電車線３は、ステンレス鋼のしゅう動部１とアルミニウム合金の導電部２で構成されている。所謂、渦流によるアルサス電車線の摩耗測定とはステンレスとアルミ合金の渦流の合成を測定することである。本発明の目的は、ステンレス鋼のしゅう動部１の残存厚さを測定することであり、通常の考え方では、ステンレス鋼に生じる渦流を検出対象とするのであるが、次の理由で、これは不適切である。
【００１９】
１つは、電車線の接続と固定に使用されているステンレスのボルトや接続金具に流れる渦流が、ステンレス製のしゅう動部１に流れる渦流に加わった形で検出されることである。
【００２０】
他の１つは、アルサス電車線３の使用経歴によりステンレス製のしゅう動部１の磁気的性質が変化することである。これは、新品のアルサス電車線について測定したしゅう動部１の残存厚さと検波出力の関係を、熱及び大電流の作用を受けた既設のアルサス電車線に、そのまま対応させることができないという問題である。
【００２１】
そこで、本発明では、測定時にステンレスボルトなどの余分な物の影響を排除するためにステンレスの存在に影響されにくい成分、つまり図３に示すように、ステンレスに対して最大出力が得られる検波位相Ａと９０°の位相差を持つ位相Ｂで検波することにした。この位相はアルミニウム合金に対して最大出力が得られる検波位相Ｃとの位相差が小さいので、導電部２のアルミニウム合金に発生する渦流を測定することになる。すなわち、この測定値のベクトルＣへの射影がアルミニウム合金の測定値となる。導電部２のアルミニウム合金の量は変化しないので、この検波出力は検出コイル４から導電部２まで距離、すなわち、しゅう動部１の残存厚さを表わすことになる。
【００２２】
すなわち、図３の位相Ｂで検波すれば、アルサス電車線３の使用経歴やステンレスボルトの影響を受けないで実用精度を確保した測定が出来ることになる。
【００２３】
図１の測定装置を用いた本発明の測定結果を、図４に示す。これは、ある励磁周波数における測定結果を、アルミニウム合金（導電部２）までの距離が０のとき出力を１とした出力比で示したものである。
【００２４】
アルミニウム合金（導電部２）までの距離が長い場合は、距離に対する出力特性がカーブを描き直線性が損なわれる。したがって、予め測定した距離（残存厚さ）と検波出力の関係に基づいて、測定対象物から得られた検波出力を距離（残存厚さ）に線形変換する必要がある。この線形変換は、例えば、コンピュータ処理によって行う。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の請求項１にかかる発明によれば、アルサス電車線のしゅう動部（ステンレス鋼）の残存厚さを、電車線を固定するステンレスボルトなどの存在や、使用経歴による電気的特性の変化に影響されないで、実用精度を保って測定できるようになる。したがって、測定時間と測定人工を減らせるようになり、しゅう動部の残存厚さによる取り替え基準と比較して簡単に取り替え時期を判断することが可能になり、アルサス電車線の保守を容易に行うことができる。
【００２６】
本発明の請求項２にかかる発明は、請求項１の方法を装置として具体化したもので、この構成によって、実際にアルサス電車線の連続測定が可能になり、アルサス電車線の摩耗測定を低コストで短時間に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のアルサス電車線の摩耗測定装置の構成を示す図。
【図２】  図１の検出コイルの一例を示す回路図。
【図３】  本発明の検出原理を示す図。
【図４】  ある励磁周波数で行った本発明の測定値を基準化して表した図。
【図５】  アルサス電車線の断面図。
【符号の説明】
１  しゅう動部（ステンレス鋼）
２  導電部（アルミニウム合金）
３  アルサス電車線
４  検出コイル
５  移動手段
６  位相検波回路
７  演算回路
【図１】
0003833078.tif 000002
【図２】
0003833078.tif 000003
【図３】
0003833078.tif 000004
【図４】
0003833078.tif 000005
【図５】
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