(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフに設けられ支障物に触針の先端側を当てて前記支障物を検出する支障物検出器において、
前記パンタグラフの舟体本体の端部に設けられる中空のホーン部分の前記中空部に挿着された支障物検出器であって、前記先端側が垂直上方に起立する触角部と、この触角部の後端側に連続してコイル軸が水平に配置されたコイル部と、このコイル部の後端側を前記ホーン部の内壁面に固定する固定部と、前記触角部の後端側と前記コイル部との間に設けられた光遮断部材と、この光遮断部材を挟んで両側に設けられた投光部と受光部とを有し、前記触角部が前記ホーン部分から垂直上方に導出され前記支障物に当たることを特徴とする支障物検出器。
【請求項２】
前記コイル部は、コイル軸が水平面内で前記触角部に対して実質的に直角方向となり、かつ、前記水平面内で直角方向に配置された連続する２つのコイル部分からなり、前記２つのコイル部分の接続部分には水平に折れた部分が設けられ、前記光遮断部材は、前記水平に折れた部分に配置されている請求項１記載の支障物検出器。
【請求項３】
前記固定部は、検測車の進行方向の前記内壁面に前記コイル部の後端側を固定するものであり、前記投光部は、光ファイバーを介して発光素子からの光を前記光遮断部材へと照射し、前記受光部は、光ファイバーを介して受光した光を受光素子へ導くものである請求項１記載の支障物検出器。
【請求項４】
支障物に触針の先端側を当てて前記支障物を検出する支障物検出器が設けられた検測車のパンタグラフにおいて、
前記パンタグラフの舟体本体の端部に設けられる中空のホーン部分の前記中空部に挿着された支障物検出器であって、前記先端側が垂直上方に起立する触角部と、この触角部の後端側に連続してコイル軸が水平に配置されたコイル部と、このコイル部の後端側を前記ホーン部の内壁面に固定する固定部と、前記触角部の後端側と前記コイル部との間に設けられた光遮断部材と、この光遮断部材を挟んで両側に設けられた投光部と受光部とを有し、前記触角部が前記ホーン部分から外部に垂直上方に導出され前記支障物に当たる支障物検出器を有することを特徴とする検測車のパンタグラフ。
【請求項５】
前記固定部は、検測車の進行方向の前記内壁面に前記コイル部の後端側を固定するものであり、前記投光部は、光ファイバーを介して発光素子からの光を前記光遮断部材へと照射し、前記受光部は、光ファイバーを介して受光した光を受光素子へ導くものである請求項４記載の検測車のパンタグラフ。
【請求項６】
前記コイル部は、コイル軸が水平面内で前記触角部に対して実質的に直角方向となり、かつ、前記水平面内で直角方向に配置された連続する２つのコイル部分からなり、前記２つのコイル部分の接続部分には水平に折れた部分が設けられ、前記光遮断部材は、前記水平に折れた部分に配置されている請求項４記載の検測車のパンタグラフ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、支障物検出器およびこれを利用した検測車のパンタグラフに関し、詳しくは、支障物検出器をパンタグラフに設けてもパンタグラフの外形形状を崩すことなく、高速走行してもパンタグラフの姿勢にほとんど影響を与えないような支障物検出器および検測車のパンタグラフに関する。
【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。なお、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。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器が兼用されることが多い。
図９は、在来線における従来のトロリ線支持系の支障物検出器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器である。トロリ線支持系の支障物検出器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。
【０００５】
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。さらに、複数の触針を設けると、その分、重量が重くなり、また、パンタグラフの外側に支障物検出器が突出して、検測車でのパンタグラフの姿勢が実際の車両の状態と異なってきて高速走行をした場合にパンタグラフの舟体本体とトロリ線との接触状態が相違する問題がある。
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、支障物検出器をパンタグラフに設けてもパンタグラフの外形形状を崩すことなく、高速走行してもパンタグラフの姿勢にほとんど影響を与えない支障物検出器および検測車のパンタグラフを提供することにある。
【０００６】
【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支障物検出器および検測車のパンタグラフの特徴は、パンタグラフに設けられトロリ線支持系等の支障物に触針の先端側を当てて支障物を検出する支障物検出器において、パンタグラフの舟体本体の端部に設けられる中空のホーン部分の中空部に挿着された支障物検出器であって、先端側が垂直上方に起立する触角部と、この触角部の後端側に連続してコイル軸が水平に配置されたコイル部と、このコイル部の後端側をホーン部の内壁面に固定する固定部と、触角部の後端側とコイル部との間に設けられた光遮断部材と、この光遮断部材を挟んで両側に設けられた投光部と受光部とを有していて、触角部がホーン部分から外部に垂直上方に導出され支障物に当たるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
このように、先端側を垂直上方に起立させた触角部と、この触角部の後端側に連続してコイル軸が水平に配置されたコイル部と、このコイル部の後端側をホーン部の内壁面に固定する固定部とを設けることで、コイル部の前端側にある触角部が検測車の走行方向後方において平面１８０度の範囲で自由に傾斜し復帰でき、かつ、触角部の後端側とコイル部との間に光遮断部材を設けられるので、中空のホーン部分に内蔵できるまで小さい支障物検出器を実現できる。しかも、走行方向に一致する方向において検出し、走行方向に直角な方向では検出しないセンサ構造となる。
その結果、渡り線に反応することなく、走行方向において支障物を検出でき、支障物検出器をパンタグラフに設けてもパンタグラフの外形形状を崩すことなく、高速走行してもパンタグラフの姿勢にほとんど影響を与えない支障物検出器および検測車のパンタグラフを実現できる。
【０００８】
【実施例】
図１は、この発明の支障物検出器を適用したトロリ線支持系の支障物検出器の内部を透視した一実施例の説明図であり、図２は、パンタグラフにおける取付位置の説明図、図３は、取付位置の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）、図４は、固定ブロックのホーン部への取付構造の断面説明図、図５は、その主要構成部材の分解斜視図、図６は、パンタグラフへの取付構造の説明図、  図７は、この発明の支障物検出器の他の実施例の図３に対応する断面説明図、そして図８は、図７の支障物検出器の触針の部分説明図とその取付状態の説明図である。
そして図７は、支障物検出器の他の実施例の説明図である。
図１において、１は、トロリ線支持系の支障物検出器であって、１０は、図２に示すパンタグラフ１１の内部が中空のホーン部である。その片の位置の中空の内部空間には支障物検出器１が挿着されている。１２は舟体であり、１３はＺパンタである。
支障物検出器１は、図１に内部構造として透視図で示すように、触針２とこれを固定する筒状の固定ブロック３、光を遮断する駒４、光ファイバーの投受光部５、そして箱型の筐体６とからなる。駒４と、これを挟んで光ファイバー７ａ，７ｂの投受光部５、そして、これら光ファイバー７ａ，７ｂの後端に発光素子８ａ、受光素子８ｂをそれぞれ配置する。このことにより、フォトインターラプタの光センサをこれらによって形成して、触針２が支障物に接触したときに駒４が上方あるいは下方に移動することで発光素子８ａからの照射光が受光素子８ｂに受光されて支障物を検出する。
【０００９】
触針２は、針金状のばね部材、例えば、ピアノ線で作製され、垂直上方に起立した触角部２ａと、触角部２ａの後端側が水平に折れて連続しその先でコイル状になったコイル部２ｂ、そしてこのコイル部２ｂの端部が短く垂直上方に起立して折り曲げられ、さらに水平に折り曲げられた固定部２ｃとからなる。
後端の固定部２ｃは、図３のＡ−Ａ断面図と図５に示すように、円筒の固定ブロック３の軸方向に切られた切り溝３ａに挿着されて固定される。固定ブロック３は、コイル部２ｂにはコイルの外径より少し大きい径の中空部３ｂが設けられていて、ここにコイル部２ｂの後端部、コイル部２ｂの後ろ１／３程度が固定ブロック３に挿着され、コイル部２ｂが固定ブロック３に固定される。コイル部２ｂから触針部２ａに接続される部分２ｄは、水平になっていて、この部分２ｄに光を遮断する駒４が取付けられている。
これにより触針部２ａは、コイル部２ｂの始端がコイルの中心に配置されていて、接続部分２ｄは、この中心位置から水平に延びている。これにより、前後左右に自由度をもち検測車走行方向の平面において３６０度の方向で傾き、復帰することが可能になる。しかも、走行方向に直角な左右方向に触針部２ａが振れても検出動作はせずに、走行方向に一致する前後方向においてのみ検出動作を行う構造となっている。
固定ブロック３は、図４の断面図に示すように、検測車走行方向の側にあるホーン部１０の壁面に設けられた孔１０ａに後部の突起３ｃが嵌合することホーン部１０の内部空間に固定される。そして、駒４を挟んで、光ファイバー投受光部５の投光部５ａと受光部５ｂが筐体６に支持される形で配置されている。図５は、主要構成部材の組み立て前の分解斜視図であって、光ファイバー投受光部５と触針２と駒４、そして固定ブロック３は、それぞれ図示するような関係になっている。すなわち、駒４は、通常、投光部５ａから受光部５ｂへ向かう光を遮る位置に配置されている。
【００１０】
パンタグラフ１１のホーン部１０には、図６（ａ）に示すように、筐体６が装填される矩形の開口１１ａが設けられていて、この開口１１ａ（図１参照）を介して筐体６がホーン部１０の内部に装填される。筐体６の背面には、固定ブロック３の外径より少し大きな孔が開けられていて、この孔に固定ブロック３が挿着され、図１に示す状態になる。なお、この筐体６は、ホーン部１０の裏面側からねじ６ａ，６ｂにより固定される。そして、正面側は、ホーン部１０の側面の曲面に一致した曲面６ｃ（図３参照）を有し、その中央部下側には、切り欠き６ｄが設けられていて、ここに触針２の水平部２ｄが配置され、図３で一点鎖線で示す触針部２ａの傾斜が許容される。
以上の構造によりコイル部２ｂの後端側が固定ブロック３を介してホーン部１０の壁面に固定され、コイル部２ｂの先端側が３６０度の方向で傾斜する方向でフリーとなる。なお、ここでは、図４に示すように、検測車走行方向の側にあるホーン部１０の壁面に触針２が取り付けられることでコイル部２ｂの前端側にある触角部２ａが検測車の走行方向後方において平面１８０度の範囲で自由に傾斜し復帰できる。
【００１１】
また、前記の構造によりコイル部２ｂの後端側が固定ブロック３を介してホーン部１０の壁面に固定され、コイル部２ｂの先端側が３６０度の方向で傾斜する方向でフリーとなるが、特に、ここでは、検測車走行方向の側にあるホーン部１０の壁面に触針２が取り付けられることでコイル部２ｂの前端側にある触角部２ａが検測車の走行方向後方において平面１８０度の範囲で自由に傾斜し復帰できる。
ここで、投光部５ａと受光部５ｂとに接続される光ファイバ７ａ、７ｂは、それぞれホーン部１０の内部空間を経てファイバ網（図６（ｂ）参照）として舟体１２との接続部分から外部へと導出され、検測車内に設けられた検出器の発光素子８ａと受光素子８ｂまで案内される。
一方、触針２の触針部２ａは、根本のコイル部２ｂの前半分は自由であるので、その先端側から上方へ起立し曲折しているので、触針部２ａは、コイル部２ｂがあることにより図１の一点鎖線で示すように前後方向と、矢印で示すように回転方向とに自由度が与えられ、左右前後で触針部２ａが傾き、そのばね性（弾性）で復帰することができる。これにより渡り線に応答して触針部２ａが傾斜しても検出信号を発生することなく、渡り線を回避することができる。
【００１２】
ここで、この触針２の構造としてコイル部２ｂを設けてその底部を固定ブロック３に挿着固定することで、パンタグラフ１１の内部の空間に納める程度に小型化できる。コイル部２ｂの後ろにある固定部２ｃを切り溝３ａに挿着してコイル部２ｂの回転止めとする。これによりコイル部２ｂの後端側がホーン部１０の壁面に固定され、コイル部２ｂの先端側がフリーとなる。
そこで、触針部２ａが左右方向に振られたときにはコイル部２ｂの回転が抑えられる。さらに、触針部２ａが９０度、垂直に方向に曲がり、起立していることで、その根本の水平部分に駒４を配置することができる。この駒４の位置は、通常、投光部５ａから受光部５ｂへ向かう光を遮る位置にあるが、触針部２ａにトロリ線の曲引金具あるいは振止金具などの支障物が接触したときに図１の一点鎖線で示す方向に触針部２ａが移動することで、駒４が下がり、遮られてた光が通り、それが受光部５ｂで受光される。これにより検出信号が発生して光ファイバ７ｂを経て受光素子に受光され、支障物が電気信号として検出される。しかも、検測車走行方向である左右方向（渡り線検出方向）の触針２の検出動作（傾き）には検出応答をしない。
【００１３】
図７，図８は、支障物検出器の他の実施例の説明図であって、図７は、図３に対応する断面説明図、図８（ａ）は、その触針の部分説明図、（ｂ）は、その取付状態の説明図である。
図７に示す触針２０は、図１に示す触針２に対して触角部２０ａとその根本の駒４の先端側との間にさらにコイル部２０ｂを設けたものである。
筐体６から触針２０を取り出した図８（ａ）に示されるように、コイル部２ｂの取付側をコイルの終端とすると、コイル部２０ｂは、駒４を挟んでコイル部２ｂの始端に連続する、水平に延びた部分２０ｃを介してその終端が結合され、これら２つのコイルは、一体的に１本の線として形成されている。しかも、コイル部２０ｂは、コイル部２ｂのコイルの軸方向に対して同じ水平面内においてコイル軸が直角方向となっていて、さらに水平面に直交する面内において触角部２０ａに対しても実質的に直角になっている。なお、コイル部２ｂの終端は、コイルの実質的に中心に配置されている。
【００１４】
図８（ｂ）の取付状態に示されるように、触針２０は、コイル部２０ｂのコイルの始端に連続する、コイルの外周に沿って水平方向にコイルの終端まで延びた接続部分２０ｄを有していて、この延びた接続部分２０ｄを経て触角部２０ａに接続されて触角部２０ａが垂直方向に起立している。
なお、ここでの筐体６は、固定ブロック３を介してホーン部１０の内部空間に固定されるのではなく、これらが一体として構成され、図８（ｂ）に示されるように、筐体６自体がホーン部１０に設けられた装着用の開口１１ａとホーン部１０の背面内壁との間で固定されている。そして、コイル部２ｂは、筐体６に直接取付けられている。なお、ホーン部１０の背面からの筐体６の取付ねじは図では省略してある。また、コイル部２ｂの下側は、コイル部２ｂの自由度を確保するために開口６ｅにより開放されている。
これにより、触角部２０ａがコイル部２ｂの駒４の位置、すなわち、コイル部２ｂの終端の位置に対応するように配置され、触針２０は、この触角部２０ａを含めて一体的に１本の線として形成されている。
その結果、直交しかつ水平方向に配置されたこれら２方向のコイル部２ｂ，２０ｂにより、触角部２０ａは、さらに多方向に自由度を増すとともに、変形に対する許容度を増加させることができる。これにより、トロリ線等との衝突衝撃による触角部２０ａの折れが防止される。
【００１５】
以上説明してきたが、実施例では、コイル部２ｂの後端部のホーン部への固定は、実施例に限定されるものではなく、コイル部２ｂの先端側をフリーにするように固定するものであればどのような形態を採ってもよい。もちろん、反対側のホーン部の壁面に固定してもよいが、この場合には、検測車の走行方向に対して反対側に傾斜する触針部２ａの傾斜角が小さくなって多少制限される。
また、実施例では、支障物を検出する光センサとして光ファイバーを用いて発光素子と受光素子により結合して検出信号を得ているが、光ファイバーではなく、発光素子と受光素子を直接筐体６の内部に設けて、電気配線により検出信号を得てもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、先端側を垂直上方に起立させた触角部と、この触角部の後端側に連続してコイル軸が水平に配置されたコイル部と、このコイル部の後端側をホーン部の内壁面に固定する固定部とを設けることで、コイル部の前端側にある触角部が検測車の走行方向後方において平面１８０度の範囲で自由に傾斜し復帰でき、かつ、触角部の後端側とコイル部との間に光遮断部材を設けられるので、中空のホーン部分に内蔵できるまで小さい支障物検出器を実現できる。しかも、走行方向に一致する方向において検出し、走行方向に直角な方向では検出しないセンサ構造となる。
その結果、渡り線に反応することなく、走行方向において支障物を検出でき、支障物検出器をパンタグラフに設けてもパンタグラフの外形形状を崩すことなく、高速走行してもパンタグラフの姿勢にほとんど影響を与えない支障物検出器および検測車のパンタグラフを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の支障物検出器を適用したトロリ線支持系の支障物検出器の内部を透視した一実施例の説明図である。
【図２】図２は、パンタグラフにおける取付位置の説明図である。
【図３】図３は、取付位置の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図４】図４は、固定ブロックのホーン部への取付構造の断面説明図である。
【図５】図５は、その主要構成部材の分解斜視図である。
【図６】図６は、パンタグラフへの取付構造の説明図であり、（ａ）は、支障物検出器の挿着孔の説明図、（ｂ）は、その挿着状体の説明図である。
【図７】図７は、この発明の支障物検出器の他の実施例の図３に対応する断面説明図である。
【図８】図８（ａ）は、その図７の支障物検出器の触針の部分説明図、図８（ｂ）は、その取付状態の説明図である。
【図９】図９は、従来のトロリ線支持系の支障物検出器の取付け状態の説明図である。
【符号の説明】
１，２２…支障物検出器、２，２０…触針、２ａ，２０ａ…触角部、
２ｂ，２０ｂ…コイル部、２ｃ…固定部、
３…固定ブロック、３ａ…切り溝、３ｂ…中空部、
３ｃ…突起、４…駒、５…光ファイバーの投受光部、
６…筐体、７ａ…光ファイバー、７ｂ…光ファイバー、
８ａ…発光素子、８ｂ…受光素子、１０…ホーン部、
１１，２１…パンタグラフ、１２…舟体、１３…Ｚパンタ。
【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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【図８】
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【図９】
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