パンタグラフ電圧降下式離線測定装置
【課題】車上電圧を測定し、離線時に発生する微小な電圧降下を検出することにより、離線発生を検知するパンタグラフ電圧降下式離線測定装置を提供する。
【解決手段】パンタグラフ電圧降下式離線測定装置において、パンタグラフ３からの配線４に接続される電圧降下検出部５と、この電圧降下検出部５に接続されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６と、このハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６に接続される電圧降下式離線測定器７とを備え、パンタグラフ３の離線の発生及び終了を確実に測定することができる。
【解決手段】パンタグラフ電圧降下式離線測定装置において、パンタグラフ３からの配線４に接続される電圧降下検出部５と、この電圧降下検出部５に接続されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６と、このハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６に接続される電圧降下式離線測定器７とを備え、パンタグラフ３の離線の発生及び終了を確実に測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧測定によるパンタグラフの離線検出を行うパンタグラフ電圧降下式離線測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速走行試験や新型車両・電車線が導入される際などに、パンタグラフの離線率は集電系の評価指標として広く用いられている。離線の検出方法は、主にパンタグラフの離線発生時に電流が０となる時間を捉えるもの（電流式離線測定装置）と、パンタグラフの離線時に発生するアーク光を検知するもの（光学式離線測定装置）との２つに大別できる。すなわち、
図４は従来の電流式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【０００３】
この図において、図４（ａ）のように、一編成の車両１０１に複数のパンタグラフ１０３を搭載し、電気的に接続されている場合には、１つのパンタグラフ１０３がトロリ線１０２から離線すると離線時には電流が０となるので、この無電流を検出する。しかし、図４（ｂ）のように、一編成の車両１０１が１つのパンタグラフ１０４しか搭載していない場合には、離線時でもアーク１０５により電流が継続するために、無電流を検出することはできない。
【０００４】
図５は従来の光学式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【０００５】
この図において、一編成の車両１０１にパンタグラフ１０６を搭載する場合には、パンタグラフ１０６が離線するとアーク１０７が発生する。しかし、このアーク１０７は昼間は周囲の光との区別が困難であり、アーク１０７を検出することに難がある。つまり、現在広く用いられている可視光式の場合、昼間の測定が不可能である。
【０００６】
また、現在開発中の紫外線式離線測定装置の場合にも、太陽等の周囲の光により、誤差が発生する可能性がある。
【０００７】
更に、パンタグラフ離線測定法として、パンタグラフからの電圧をコンデンサで検出して、それを電気光変換器で電気量を光へ変換して光ファイバを介して光電気変換器で電気に変換し、処理装置で離線測定を行うようにしたものが開示されている（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−１３１７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、１つのパンタグラフで走行する車両の場合、アークにより電流は連続するため、電流のゼロ点を検出する「電流式離線測定装置」を使用することができない。そのため、一般的に「光学式離線測定装置」が用いられているが、現在広く用いられている可視光式の場合、昼間の測定が不可能である。また現在開発中の紫外線式の場合にも、太陽等の周囲の光により、誤差が発生する可能性がある。
【０００９】
また、従来のパンタグラフ離線測定法では、電気を光に変換しており、構成が複雑になるといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑みて、車上電圧を測定し、離線時に発生する微小な電圧降下を検出することにより、離線発生を検知するパンタグラフ電圧降下式離線測定装置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】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕パンタグラフ電圧降下式離線測定装置において、パンタグラフからの配線に接続される電圧降下検出部と、この電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、このハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される電圧降下式離線測定器とを備え、パンタグラフの離線の発生及び終了を測定可能にすることを特徴とする。
【００１２】
電力を供給するトロリ線からのパンタグラフの離線によりアークが発生すると、それに伴い、トロリ線−パンタグラフ間で電圧降下が発生する。そのため、車上で測定している電圧波形が変化する。かかる電圧波形の変化を検出することで、離線を検知するようにする。
【発明の効果】
【００１３】
電力を供給するトロリ線からのパンタグラフの離線によりアークが発生すると、それに伴い、トロリ線−パンタグラフ間で電圧降下が発生する。そのため、車上で測定している電圧波形が変化する。かかる電圧波形の変化を検出することで、パンタグラフの離線の発生及び終了を検知するようにする。
【００１４】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１５】
（１）車上にて的確にトロリ線からのパンタグラフの離線の発生及び終了を検出することができる。
【００１６】
（２）従来の電流式離線測定装置及び光学式離線測定装置による難点を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のパンタグラフ電圧降下式離線測定装置は、パンタグラフからの配線に接続される電圧降下検出部と、この電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、このハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される電圧降下式離線測定器とを備え、パンタグラフの離線の発生及び終了を測定することができる。
【実施例】
【００１８】
電力を供給するトロリ線からのパンタグラフの離線によりアークが発生すると、それに伴い、トロリ線−パンタグラフ間で電圧降下が発生する。そのため、車上で測定している電圧波形が変化する。かかる電圧波形の変化を検出することで、パンタグラフの離線の発生及び終了を検知するようにする。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施例を示すパンタグラフ電圧降下式離線測定装置のブロック図、図２はパンタグラフ電圧降下式離線測定装置による離線時の車上電圧波形例を示す図である。
【００２１】
この図において、１は一編成の車両、２はトロリ線、３はパンタグラフ、４はパンタグラフ３に接続される配線、４Ａはパンタグラフ３の電位を示す第１の測定端子、５は電圧降下検出部、６はその電圧降下検出部５に接続されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置、７はそのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６に接続される電圧降下式離線測定器、８はアース電位にある配線、８Ａはそのアース電位を示す第２の測定端子、９は車輪、１０はレールである。
【００２２】
ここで、トロリ線２に銅・すり板に鉄を用いた際、アーク部分の電圧降下は、通常２５Ｖ〜１００Ｖ程度であり、これは新幹線架線電圧の２５０００Ｖの０．１〜０．４％程度に相当する。このように、電圧降下は母線電圧に比べ極めて小さいため、電圧波形から直接離線を検出することは難しい。一方アーク発生時には、極わずかではあるが電圧波形が図２に示すように変化する。ここでは、ａは離線発生時、ｂは離線終了時を示している。
【００２３】
こうした階段状の波形には、基本の周波数成分（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）以外の、高周波成分を含んでいる。そのため、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚをカットし、それにより上の周波数を通過させ、あるいは検出する、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６を使用することにより、離線発生時の階段状の電圧変化を確実に検出できる。
【００２４】
したがって、パンタグラフ３の離線の発生及び終了を的確に測定することができる。
【００２５】
図３は本発明にかかる離線検出の計算機によるシミュレーション波形図である。
【００２６】
この図において、Ａは供給電圧波形、Ｂは離線波形、Ｃはハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６の出力波形を示している。
【００２７】
これまでの検討結果をもとに、計算機によるシミュレーションを行った波形を図３に示す。この結果から、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６の出力に一定レベルのしきい値を設けることにより、パンタグラフの離線の発生及び終了を確実に検出できることがわかった。
【００２８】
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】
【００２９】
本発明のパンタグラフ電圧降下式離線測定装置は、トロリ線からのパンタグラフの離線を確実に検知できる離線測定装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例を示すパンタグラフ電圧降下式離線測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示すパンタグラフ電圧降下式離線測定装置による離線時の車上電圧波形例を示す図である。
【図３】本発明にかかる離線検出の計算機によるシミュレーション波形図である。
【図４】従来の電流式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【図５】従来の光学式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 一編成の車両
２ トロリ線
３ パンタグラフ
４ パンタグラフに接続される配線
４Ａ 第１の測定端子
５ 電圧降下検出部
６ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置
７ 電圧降下式離線測定器
８ アース電位にある配線
８Ａ 第２の測定端子
９ 車輪
１０ レール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧測定によるパンタグラフの離線検出を行うパンタグラフ電圧降下式離線測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速走行試験や新型車両・電車線が導入される際などに、パンタグラフの離線率は集電系の評価指標として広く用いられている。離線の検出方法は、主にパンタグラフの離線発生時に電流が０となる時間を捉えるもの（電流式離線測定装置）と、パンタグラフの離線時に発生するアーク光を検知するもの（光学式離線測定装置）との２つに大別できる。すなわち、
図４は従来の電流式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【０００３】
この図において、図４（ａ）のように、一編成の車両１０１に複数のパンタグラフ１０３を搭載し、電気的に接続されている場合には、１つのパンタグラフ１０３がトロリ線１０２から離線すると離線時には電流が０となるので、この無電流を検出する。しかし、図４（ｂ）のように、一編成の車両１０１が１つのパンタグラフ１０４しか搭載していない場合には、離線時でもアーク１０５により電流が継続するために、無電流を検出することはできない。
【０００４】
図５は従来の光学式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【０００５】
この図において、一編成の車両１０１にパンタグラフ１０６を搭載する場合には、パンタグラフ１０６が離線するとアーク１０７が発生する。しかし、このアーク１０７は昼間は周囲の光との区別が困難であり、アーク１０７を検出することに難がある。つまり、現在広く用いられている可視光式の場合、昼間の測定が不可能である。
【０００６】
また、現在開発中の紫外線式離線測定装置の場合にも、太陽等の周囲の光により、誤差が発生する可能性がある。
【０００７】
更に、パンタグラフ離線測定法として、パンタグラフからの電圧をコンデンサで検出して、それを電気光変換器で電気量を光へ変換して光ファイバを介して光電気変換器で電気に変換し、処理装置で離線測定を行うようにしたものが開示されている（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−１３１７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、１つのパンタグラフで走行する車両の場合、アークにより電流は連続するため、電流のゼロ点を検出する「電流式離線測定装置」を使用することができない。そのため、一般的に「光学式離線測定装置」が用いられているが、現在広く用いられている可視光式の場合、昼間の測定が不可能である。また現在開発中の紫外線式の場合にも、太陽等の周囲の光により、誤差が発生する可能性がある。
【０００９】
また、従来のパンタグラフ離線測定法では、電気を光に変換しており、構成が複雑になるといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑みて、車上電圧を測定し、離線時に発生する微小な電圧降下を検出することにより、離線発生を検知するパンタグラフ電圧降下式離線測定装置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】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕パンタグラフ電圧降下式離線測定装置において、パンタグラフからの配線に接続される電圧降下検出部と、この電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、このハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される電圧降下式離線測定器とを備え、パンタグラフの離線の発生及び終了を測定可能にすることを特徴とする。
【００１２】
電力を供給するトロリ線からのパンタグラフの離線によりアークが発生すると、それに伴い、トロリ線−パンタグラフ間で電圧降下が発生する。そのため、車上で測定している電圧波形が変化する。かかる電圧波形の変化を検出することで、離線を検知するようにする。
【発明の効果】
【００１３】
電力を供給するトロリ線からのパンタグラフの離線によりアークが発生すると、それに伴い、トロリ線−パンタグラフ間で電圧降下が発生する。そのため、車上で測定している電圧波形が変化する。かかる電圧波形の変化を検出することで、パンタグラフの離線の発生及び終了を検知するようにする。
【００１４】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１５】
（１）車上にて的確にトロリ線からのパンタグラフの離線の発生及び終了を検出することができる。
【００１６】
（２）従来の電流式離線測定装置及び光学式離線測定装置による難点を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のパンタグラフ電圧降下式離線測定装置は、パンタグラフからの配線に接続される電圧降下検出部と、この電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、このハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される電圧降下式離線測定器とを備え、パンタグラフの離線の発生及び終了を測定することができる。
【実施例】
【００１８】
電力を供給するトロリ線からのパンタグラフの離線によりアークが発生すると、それに伴い、トロリ線−パンタグラフ間で電圧降下が発生する。そのため、車上で測定している電圧波形が変化する。かかる電圧波形の変化を検出することで、パンタグラフの離線の発生及び終了を検知するようにする。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施例を示すパンタグラフ電圧降下式離線測定装置のブロック図、図２はパンタグラフ電圧降下式離線測定装置による離線時の車上電圧波形例を示す図である。
【００２１】
この図において、１は一編成の車両、２はトロリ線、３はパンタグラフ、４はパンタグラフ３に接続される配線、４Ａはパンタグラフ３の電位を示す第１の測定端子、５は電圧降下検出部、６はその電圧降下検出部５に接続されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置、７はそのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６に接続される電圧降下式離線測定器、８はアース電位にある配線、８Ａはそのアース電位を示す第２の測定端子、９は車輪、１０はレールである。
【００２２】
ここで、トロリ線２に銅・すり板に鉄を用いた際、アーク部分の電圧降下は、通常２５Ｖ〜１００Ｖ程度であり、これは新幹線架線電圧の２５０００Ｖの０．１〜０．４％程度に相当する。このように、電圧降下は母線電圧に比べ極めて小さいため、電圧波形から直接離線を検出することは難しい。一方アーク発生時には、極わずかではあるが電圧波形が図２に示すように変化する。ここでは、ａは離線発生時、ｂは離線終了時を示している。
【００２３】
こうした階段状の波形には、基本の周波数成分（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）以外の、高周波成分を含んでいる。そのため、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚをカットし、それにより上の周波数を通過させ、あるいは検出する、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６を使用することにより、離線発生時の階段状の電圧変化を確実に検出できる。
【００２４】
したがって、パンタグラフ３の離線の発生及び終了を的確に測定することができる。
【００２５】
図３は本発明にかかる離線検出の計算機によるシミュレーション波形図である。
【００２６】
この図において、Ａは供給電圧波形、Ｂは離線波形、Ｃはハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６の出力波形を示している。
【００２７】
これまでの検討結果をもとに、計算機によるシミュレーションを行った波形を図３に示す。この結果から、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置６の出力に一定レベルのしきい値を設けることにより、パンタグラフの離線の発生及び終了を確実に検出できることがわかった。
【００２８】
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】
【００２９】
本発明のパンタグラフ電圧降下式離線測定装置は、トロリ線からのパンタグラフの離線を確実に検知できる離線測定装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例を示すパンタグラフ電圧降下式離線測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示すパンタグラフ電圧降下式離線測定装置による離線時の車上電圧波形例を示す図である。
【図３】本発明にかかる離線検出の計算機によるシミュレーション波形図である。
【図４】従来の電流式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【図５】従来の光学式離線測定装置による検出方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 一編成の車両
２ トロリ線
３ パンタグラフ
４ パンタグラフに接続される配線
４Ａ 第１の測定端子
５ 電圧降下検出部
６ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）または周波数解析装置
７ 電圧降下式離線測定器
８ アース電位にある配線
８Ａ 第２の測定端子
９ 車輪
１０ レール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）パンタグラフからの配線に接続される電圧降下検出部と、
（ｂ）該電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、
（ｃ）該ハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される電圧降下式離線測定器とを備え、
（ｄ）パンタグラフの離線の発生及び終了を測定可能にすることを特徴とするパンタグラフ電圧降下式離線測定装置。
【請求項１】
（ａ）パンタグラフからの配線に接続される電圧降下検出部と、
（ｂ）該電圧降下検出部に接続されるハイパスフィルタまたは周波数解析装置と、
（ｃ）該ハイパスフィルタまたは周波数解析装置に接続される電圧降下式離線測定器とを備え、
（ｄ）パンタグラフの離線の発生及び終了を測定可能にすることを特徴とするパンタグラフ電圧降下式離線測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１５７７８７（Ｐ２００８−１５７７８７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４７６１７（Ｐ２００６−３４７６１７）
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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