パンタグラフの損傷検知システム

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【発明の名称】	パンタグラフの損傷検知システム
【発明者】	【氏名】長沢広樹【氏名】土屋広志【氏名】村上賢一【氏名】中東文賢【氏名】早川良和【氏名】杣謙一郎
【要約】	【課題】軽微な損傷は検知せずに重大な損傷は必ず検知することができると共にパンタグラフの動きを妨げないパンタグラフのすり板損傷検知システムを提供する。【解決手段】パンタグラフの上部に光ファイバ５を設け、この光ファイバ５に光を伝搬させておき、この光の伝搬が断たれたことをもって前記パンタグラフが損傷したことを検知する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】パンタグラフの上部に光ファイバを設け、この光ファイバに光を伝搬させておき、この光の伝搬が断たれたことをもって前記パンタグラフが損傷したことを検知することを特徴とするパンタグラフの損傷検知システム。
【請求項２】前記光ファイバをすり板若しくは舟板に沿わせて設けたことを特徴とする請求項１記載のパンタグラフの損傷検知システム。
【請求項３】前記光ファイバをすり板の下面より上に位置させたことを特徴とする請求項１又は２記載のパンタグラフの損傷検知システム。
【請求項４】前記光ファイバを一対のすり板若しくは舟板の一方から他方へ渡らせてループを形成したことを特徴とする請求項１～３いずれか記載のパンタグラフの損傷検知システム。
【請求項５】前記光ファイバをパンタグラフの枠体に沿わせてパンタグラフ下部まで引き回したことを特徴とする請求項１～４いずれか記載のパンタグラフの損傷検知システム。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パンタグラフがトロリ線との摩擦で損傷したことを検知するシステムに係り、特に、軽微な損傷は検知せずに重大な損傷は必ず検知することができると共にパンタグラフの動きを妨げないパンタグラフの損傷検知システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パンタグラフの伸縮する枠体の上部には、舟体が設けられ、この舟体上にすり板が取り付けられている。すり板や舟体はトロリ線との摩擦で損傷するため、この損傷を検知するシステムが従来より考案されている。
【０００３】例えば、すり板と舟体との間、或いはすり板の内部に、圧力を加えた空気を通しておき、すり板が損傷したとき空気の漏れによる圧力低下が生じることをもって損傷を検知するシステムがある。これを空気式システムと呼ぶことにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】空気式システムでは、すり板に例えばひび割れが生じると、空気が漏れるので、損傷が検知される。しかし、実用的には、すり板にひび割れがあっても、舟体がトロリ線に接触することはないので、パンタグラフの運用の支障にはならない。損傷検知の主たる目的は、トロリ線の損傷を防ぐことであり、このためには舟体がトロリ線に接触した状態が長く続くことを回避すればよい。即ち、すり板にひび割れが生じた程度の軽微な損傷は検知する必要がなく、舟体が損傷するような重大な損傷だけを確実に検知することが望ましい。
【０００５】また、空気式システムでは、空気をすり板まで送るための配管が必要であるが、この配管がたわみにくいために、パンタ昇降部（枠体）の伸縮の妨げになる。
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、軽微な損傷は検知せずに重大な損傷は必ず検知することができると共にパンタグラフの動きを妨げないパンタグラフの損傷検知システムを提供することにある。
【０００７】
【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、パンタグラフの上部に光ファイバを設け、この光ファイバに光を伝搬させておき、この光の伝搬が断たれたことをもって前記パンタグラフが損傷したことを検知するものである。
【０００８】前記光ファイバをすり板若しくは舟板に沿わせて設けてもよい。
【０００９】前記光ファイバをすり板の下面より上に位置させてもよい。
【００１０】前記光ファイバを一対のすり板若しくは舟板の一方から他方へ渡らせてループを形成してもよい。
【００１１】前記光ファイバをパンタグラフの枠体に沿わせてパンタグラフ下部まで引き回してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】図１に示されるように、パンタグラフは、車両の上部に設けられている碍子１の上に枠体２を設け、その枠体２の上部に舟体３を設け、この舟体３上にすり板４を設けたものである。枠体２は、菱形に組むことによって上下方向に伸縮自在に形成されている。舟体３及びすり板４は、トロリ線（図示せず）と直交するように車両の横断方向に長く形成されている。舟体３及びすり板４は、車両の前後方向に所定の間隔を隔てて２体が一対となるように設けられている。
【００１４】本発明のすり板損傷検知システムは、パンタグラフの上部に光ファイバ５を設けたものであり、この実施形態では、すり板４に沿わせてすり板４の一端から他端に延びる光ファイバ５が設けられている。光ファイバ５は、すり板４の上面より下に位置させればよいが、すり板４の下面より上、即ち舟体３の上面より上に位置させるのが好適であり、ここではすり板４の内部にすり板を長手方向に貫通する貫通孔６が設けられて、この貫通孔６に光ファイバ５を通してある。また、舟体３の両端に隆起部が形成され、すり板４はこの隆起部間を埋めるように設けられるので、隆起部にも貫通孔６に連なるように貫通孔が設けられ、さらに、２体の舟体３間を繋ぐ連結部にも貫通孔が設けられている。
【００１５】光ファイバ５には、トロリ線とすり板４との摩擦やアークによる温度上昇に耐えられる耐熱光ファイバを用いるとよい。
【００１６】光ファイバ５は、一方のすり板４の他端から他方のすり板４の他端へ渡らせてあり、さらに他方のすり板４の他端から一端へ延ばされている。このようにして、光ファイバ５は、片側が閉じてないループに形成されている。この光ファイバ５は、パンタグラフの枠体２に沿わせてパンタグラフ下部まで引き回され、碍子１の内部を貫通して車両内に導かれている。車両内では、光ファイバ５の２つの端部が断線検知部７に接続されている。
【００１７】断線検知部７は、光ファイバ５の一方の端部から他方の端部へと光を伝搬させておき、この光の伝搬が断たれたことをもってパンタグラフが損傷したことを検知するものである。断線検知部７の回路構成を図２に示す。
【００１８】図２に示されるように、断線検知部は、光信号の有無で作動する光電スイッチ２１を用いて構成されている。光電スイッチ２１は、直流電源２２で駆動される図示されない光信号源を内蔵すると共に光信号で開閉される内部スイッチ２３を内蔵し、この光信号源に光ファイバ５の一方の端部を接続し、光ファイバ５の他方の端部を内部スイッチ２３の開閉操作部に接続したものである。ここでは、開閉操作部に光信号が入力されると内部スイッチ２３の２つの出力端間が非導通となり、開閉操作部に光信号が入力されないと内部スイッチ２３の２つの出力端間が導通となるような論理が構成されている。内部スイッチ２３の出力端には、リレー２４の動作コイルを介して交流電源２５が接続されており、この交流電源２５にはリレー２４のメーク接点と警報ブザ２６とが直列をなして接続されている。即ち、内部スイッチ２３の出力端間が非導通であれば、警報ブザ２６が奏鳴されず、内部スイッチ２３の出力端間が導通であれば、警報ブザ２６が奏鳴されるような論理が構成されている。なお、光電スイッチ２１の論理とリレー２４の論理は図示のものに限らず、光ファイバ５のループを伝搬した光信号が戻ってくれば、警報ブザ２６が奏鳴されず、戻ってこなければ警報ブザ２６が奏鳴されるような組み合わせとすればよい。また、光電スイッチ２１、リレー２４、警報ブザ２６の電源は図示のものに限らず、それぞれ直流電源でも交流電源でもよい。
【００１９】この損傷検知システムにおいて、すり板４が全く損傷していない場合、断線検知部７の光信号源から発した光信号は、一対のすり板４を往復して配線された光ファイバ５のループを伝搬して内部スイッチ２３まで戻ってくる。従って、警報ブザ２６は奏鳴されない。即ち、パンタグラフが損傷したことは検知されない。すり板４はトロリ線との摩擦によって損傷するが、この損傷が貫通孔６に達するまでは、光ファイバ５には影響が及ばないため、光信号が内部スイッチ２３まで戻り、いぜんとして、警報ブザ２６は奏鳴されず、パンタグラフが損傷したことは検知されない。しかし、すり板４が貫通孔６のところまで損傷してくると、トロリ線が光ファイバ５に接触し、光ファイバ５は切断される。ここで重要な点は、光ファイバ５が舟体３の上面より上に位置されていることである。これにより、トロリ線が舟体３に接触するよりも前に必ず光ファイバ５が切断される。
【００２０】このようにして光ファイバ５が切断されると、光信号が内部スイッチ２３に戻ってこないため、警報ブザ２６が奏鳴される。従って、車両内の作業者は、すり板４が貫通孔６のところまで損傷したことを知ることができる。パンタグラフの運用の支障にはならないような軽微な損傷は無視され、トロリ線が舟体３に接触するような重大な損傷に至る以前に損傷が検知されるので、トロリ線の損傷を未然に防ぐことができる。
【００２１】本発明には電気的絶縁性の高い光ファイバ５を用いているので、パンタグラフ等の電気系統に不具合を招くことのない損傷検知システムが実現される。また、光ファイバ５は可撓性に富んでいるので、パンタグラフに機械的な不具合を招くこともない。
【００２２】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００２３】図３に示された損傷検知システムは、パンタグラフ部分の構成は図１のものと同じであるから説明は省略するが、パンタグラフ下部において、光ファイバ５は、パンタグラフ用の導体８に沿わせて配線され、車両端部のケーブルヘッド９に固定された光ファイバ通線用の碍子１０を通して車両内に導かれている。１１は碍子固定金具である。
【００２４】図４は、上面から見た光ファイバの配線形態であり、図４（ａ）に示されるように、光ファイバ５はすり板４の側部に配置し、一対のすり板４に挟まれた内側でループを形成している。また、図４（ｂ）に示されるように、光ファイバ５はすり板４の側部に配置し、一対のすり板４のそれぞれ外側にループを形成している。いずれの場合も、光ファイバ５の上下方向の位置は、すり板４の上面より下で、舟体３の上面より上であることが重要である。
【００２５】図５に示されるように、光ファイバ５をすり板４の側部に固定する場合に、光ファイバ５をパイプ状の保護管４１で覆い、この保護管４１をすり板４の側部に押え金具４２で押さえ、さらに保護管４１を舟体３の両端の隆起部の側部に金属ホルダ４３で固定するとよい。この構成によれば、光ファイバ５は舟体３の隆起部間の上面より上に位置し、トロリ線は隆起部間ですり板４に接触しているので、すり板４が損傷してもトロリ線が舟体３に接触する前に光ファイバ５が断線する。また、光ファイバ５がトロリ線に接触して断線するためには、光ファイバ５がある程度の張力で張られていることが必要であるが、図５の構成によれば、光ファイバを覆う保護管４１が押え金具４２及び金属ホルダ４３で固定されているので、好適である。また、光ファイバ５が保護管４１で覆われているので、トロリ線でないものによる損傷を受けることがない。なお、保護管４１は舟体３の隆起部までとし、すり板４のある隆起部間では光ファイバ５を露出させてもよい。
【００２６】なお、以上の実施形態では、光ファイバ５をすり板４の下面より上に位置させることによって、トロリ線が舟体３に接触する前に光ファイバ５が断線するようにしたが、光ファイバ５をすり板４の下面より下、例えば舟体３の内部、側面或いは下面に位置させてもよい。この場合、すり板４のみが損傷したことは検出せず、すり板４と同時に舟体３が損傷したこと、或いはすり板４のみが損傷したのち舟体３が損傷したことを検出することになる。従って、すり板４のみが損傷し舟体３がトロリ線に接することにより、舟体３を介して給電が行われる状態が一時的には生じるが、やがて舟体３が損傷するので舟体３がトロリ線に接触した状態が長く続くことは回避できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２８】（１）光ファイバは可撓性に富んでいるので、パンタグラフに取り付けてもパンタグラフの動きを妨げない。また、光ファイバは電気的絶縁性にも優れているので、電気系統の障害にならない。
【００２９】（２）すり板にひび割れが生じた程度の軽微な損傷は検知しないが、舟体がトロリ線に接触して損傷するような重大な損傷は確実に検知することができるので、従来のものより実用的である。
【００３０】（３）光ファイバをループにすることにより、一対のすり板若しくは舟体のいずれか一つが損傷したとき検出できる。また、光信号源と光電スイッチとが一箇所に配置できる。

【出願人】	【識別番号】０００１７３７８４【氏名又は名称】財団法人鉄道総合技術研究所【識別番号】０００００５１２０【氏名又は名称】日立電線株式会社
【出願日】	平成１０年１１月１３日（１９９８．１１．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００６８０２１【弁理士】【氏名又は名称】絹谷信雄
【公開番号】	特開２０００－１５２４０６（Ｐ２０００－１５２４０６Ａ）
【公開日】	平成１２年５月３０日（２０００．５．３０）
【出願番号】	特願平１０－３２３８９７