JPH06107047A

JPH06107047A - 電車線の張力測定装置

Info

Publication number: JPH06107047A
Application number: JP25800892A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ito; 伊藤　　豊; Kazumi Watanabe; 和己渡辺; Yoshitaka Ohara; 美孝大原; Yasuhide Shinoda; 康英篠田; Keiji Matsumoto; 圭司松本; Yukiyoshi Yoshida; 征喜吉田; Yoshitetsu Wakabayashi; 由哲若林
Original assignee: DENGIYOU KK; Kyowa Electronic Instruments Co Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: DENGIYOU KK; Kyowa Electronic Instruments Co Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1994-04-19

Abstract

(57)【要約】【目的】測定器の作動用蓄電池の消耗を軽減し、気温変
化による電車線の張力変化を自動的に測定して記録する
ことができる張力測定装置を提供する。【構成】電車線１を支持する架線支持部６と、電車線の
張力を検出して電気的信号を発する張力検出器２１と、
この検出器からの電気的信号を光信号に変換する測定器
２５と、架線支持部に設置され測定器に電力を供給する
蓄電池２９と、測定器により変換された光信号を送る光
ファイバ３１と、地上に設置されて光ファイバを通じて
送られてきた信号を電気信号に変換して記録する記録器
３５を具備し、上記測定器をタイマ２８により設定され
た時間だけ作動させるようにしたことを特徴とする。【作用】測定器をタイマにより設定された時間だけ作動
させるから、蓄電池の消費電力が少なくてすむ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電車線、特にトロリ線
の張力を自動的に測定して記録する電車線の張力測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電車線の波動伝播速度Ｖは、電車
線の張力をＴ、線密度をρとすると、Ｖ＝（Ｔ／ρ）^1/2

【０００３】で計算される。例えば、断面積が１７０mm
² （直径が約１４．７mm）のトロリ線の場合、線密度ρ
は１．５１ｋｇ／ｍ、張力Ｔは１４．７ｋＮであり、し
たがって、波動伝播速度Ｖは、Ｖ＝３５５ｋｍ／ｈ程度となる。

【０００４】ところで、列車速度が上記トロリ線の波動
伝播速度Ｖに近づくと、離線の発生やトロリ線の応力増
大などの障害を発生する割合が急激に高くなる。このた
め、従来から列車速度と波動伝播速度の比（列車速度／
波動伝播速度）は、０．７以下であることが望ましいと
されており、在来線の場合はこの値が０．５以下であ
る。しかしながら、新幹線の場合は列車の営業速度が２
５０ｋｍ／ｈ前後に近づきつつあり、列車速度／波動伝
播速度の比が０．７に近づいてきた。このためトロリ線
の離線や応力増大が心配される。

【０００５】そこで、新幹線の場合は電車線の張力低下
を防止する必要が生じる。電車線の張力低下の原因は、
気温の変化による伸び、電車線の摩耗、または電車線の
クリープ伸びなどによるが、これらの原因により変化す
る恐れのある上記張力は当初の設計値に厳格に維持する
必要がある。特にトロリ線の張力低下は集電特性に大き
な影響を及ぼす不具合がある。よって、列車が高速で運
転される線区ではトロリ線の張力を高精度に監視して電
車線の保守、管理を精密に行う必要が生じ、このような
電車線管理のためには張力値を高精度に測定する必要が
ある。

【０００６】従来において電車線の張力を測定する方法
としては、トロリ線にロードセル等の張力測定器を連結
して張力を測定する、または、トロリ線や吊架線および
補助吊架線の張力の和が重錘式張力調整装置によって一
定に保たれていることを利用して電車線の引止め部にお
けるヨークの傾斜角度を測定し、この傾斜に応じて各線
条の張力を計算する方法が採用されている。

【０００７】しかし、このような従来の場合は、ロード
セルやヨークの傾斜角度などを直接目視して張力を読み
取り、これを記録してデータを作成する方法がなされて
いた。このような、直接読取り検査では、最終列車が通
過した後の保守点検時間での張力しか読み取ることがで
きないばかりでなく、人手による観察であるため精度が
悪く、手間を要するなどの欠点がある。これを解消する
ため、張力を自動的に測定して記録する装置の開発が望
まれている。

【０００８】自動的に張力を測定して記録する装置とし
ては、上記ロードセルやヨークの傾斜角度などで検出し
た測定データを電気的信号として取り出し、これを架線
支持部に吊り下げた測定器により所定レベルの電気的信
号に変換し、これを地上に設置した表示器に送り、この
表示器に設けたペンレコーダなどにより記録紙に記録す
る方法が知られている。

【０００９】しかしながら、ロードセルやヨークの傾斜
角度検出器などで検出した信号を地上の表示器まで電気
的に導くには、増幅器で増幅するなどの処理が必要であ
り、このためには電源が必要になる。上記架線部分に吊
り下げた測定器に電力を供給するのに地上側の商用電源
を用いる場合、トロリ線には２５ｋｖの超高圧が印加さ
れているためこの超高圧の電圧が商用電源側に逆流する
ことが心配され、これを回避するために、特別な絶縁ト
ランスや耐高圧ケーブルなどを必要とし、構造が複雑で
高価になる心配がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような超高圧対策
として、架線支持部に設置された測定器と、地上側の記
録器とを光ファイバによる光通信方式にする技術が研究
されている。架線支持部側の測定器と、地上側の記録器
とを光ファイバにより結び、光通信方式にすれば、高圧
の架線側と低圧の地上側を電気的に遮断することがで
き、高圧電力が記録器に悪影響を及ぼすことがなくな
る。しかし、このような場合でも、架線支持部側の測定
器は電力で駆動する必要があり、少なくと作動電源が必
要である。測定器の作動電源としては蓄電池を用いるこ
とが考えられている。しかし、測定器を四六時中作動さ
せ続けると、電源が早期に枯渇する心配がある。

【００１１】一方、前記した電車線の張力低下の原因と
して挙げられた電車線のクリープ伸びによる場合と、ト
ロリ線の摩耗による場合は、数か月単位で徐々に変化す
るものであるから、これを頻繁に測定をする必要はな
い。これに対し、温度変化の熱膨脹による電車線の張力
変化の場合は、一日のうちの最高温度時に最大伸びを示
して張力は最低となり、したがってこの状態の測定が必
要となる。とはいえども、温度変化の熱膨脹による張力
変化は、上記一日のうちの最高温度時と最低温度時を測
定すればよく、例えば最高温度時は午後２時頃、最低温
度時は夜明け前の５〜６時頃の張力を測定すればよい。
すなわち、張力は１日中、常時測定する必要はない。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、測定器の作動用蓄電
池の消耗を軽減し、かつ気温変化による電車線の張力変
化を自動的に測定して記録することができる電車線の張
力測定装置を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、電車線を支持する架線支持部と、電車線の
張力を測定して電気的信号を発する張力検出器と、地上
と絶縁されて上記架線支持部に設置され、上記張力検出
器から出力された電気的信号を光信号に変換して出力す
る測定器と、上記架線支持部に設置され、上記測定器に
作動電力を供給する蓄電池と、上記測定器により変換さ
れた光信号を送る光ファイバと、地上に設置され、上
記光ファイバを通じて送られてきた信号を電気信号に変
換して記録する記録器と、を具備した電車線の張力測定
装置において、

【００１４】上記蓄電池と測定器を結ぶ通電回路に、上
記蓄電池から測定器に所定の時間だけ電力を供給し、こ
の電力供給時間のみ測定器を作動させるためのタイマを
設けたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、架線側で測定信号を出力する
測定器はタイマの制御によって１日のうちの最高温度お
よび最低温度時間帯のみを測定するようにできるから、
これにより駆動エネルギー源、つまり電源の負担を軽く
し、よって電源として蓄電池の消費を軽減し、枯渇を防
止することができる。そして、１日のうちの最高温度お
よび最低温度の時間帯の電車線張力を自動的に測定して
記録するので、電車線の保守管理に必要なデータが人手
を要することなく高精度に得られる。

【００１６】

【実施例】以下本発明について、図１および図２に示す
一実施例にもとづき詳細に説明する。

【００１７】図において１はトロリ線、２は補助吊架
線、３は吊架線である。上記トロリ線１は補助吊架線２
に対し、図示しない多数のハンガまたはドロッパにより
略水平に吊持されて、略水平に架設されている。

【００１８】上記トロリ線１および補助吊架線２の端部
は、第２のヨーク５の両端に連結されている。第２のヨ
ーク５の中間点は第１のヨーク４の一端に接続されてお
り、上記吊架線３は上記第１のヨーク４の他端に接続さ
れている。

【００１９】上記第１のヨーク４の中間点は、架線支持
部としての支持ワイヤ６、碍子７を介して重錘式張力調
整装置８に連結されている。重錘式張力調整装置８は上
記碍子７に連結された巻取ワイヤ９を小滑車１０に巻回
し、この小滑車１０と同軸に連結した大滑車１１に引っ
張りワイヤ１２を巻回し、この引っ張りワイヤ１２に重
錘１３をぶら下げて構成されており、上記トロリ線１や
補助吊架線２および吊架線３が熱膨脹等により伸びると
重錘１３が下がって張力を一定に保つようになってい
る。

【００２０】なお、補助吊架線２に比べてトロリ線１が
伸びた場合は第２のヨーク５が相対的に時計回りに回動
し、かつ吊架線３に比べて上記トロリ線１と補助吊架線
２の平均伸び量が大きくなった場合は第１のヨーク４が
相対的に時計回りに回動するようになっている。上記小
滑車１０および大滑車１１は、ブラケット１５を介して
支柱１６に支持されている。このような架線構造は従来
と同様であってよい。

【００２１】上記トロリ線１、補助吊架線２および吊架
線３の端部には、これらの張力を測定するために張力検
出器、例えばロードセル２１、２２、２３がそれぞれ取
着されている。ロードセルは、公知の通り、歪ゲージが
歪量に応じて電気抵抗を変化する特性を利用したもの
で、このため歪量に応じて電流が変化し、この電流値を
測定することにより張力を知ることができる。

【００２２】これらロードセル２１、２２、２３は測定
器（発信器）２５に接続されている。この測定器２５
は、図２に示す通り、ロードセル２１、２２、２３から
出力された電気信号を増幅する増幅器２６、この増幅器
２６の電気出力を光信号に変換する電光変換器２７、お
よび上記増幅器２６や電光変換器２７を所定の設定時間
に作動させるタイマ２８などを備えている。このタイマ
２８は、電源としての蓄電池２９と、増幅器２６および
電光変換器２７とを結ぶ通電回路に設けられている。こ
れらロードセル２１、２２、２３、増幅器２６、電光変
換器２７およびタイマ２８は、蓄電池２９から供給され
る電力により作動されるものであり、この蓄電池２９は
ＤＣ１２Ｖ程度のものであってよく、太陽電池３０によ
り充電されるようになっている。

【００２３】上記増幅器２６、電光変換器２７およびタ
イマ２８を備えた測定器２５は、上記第１のヨーク４と
碍子７を連結する支持ワイヤ６に取付けられており、か
つ蓄電池２９および太陽電池３０も上記測定器２５に近
接して支持ワイヤ６に吊持されている。したがって、こ
れら測定器２５、蓄電池２９および太陽電池３０はトロ
リ線１と同電位の箇所に設置されている。

【００２４】上記測定器２５の電光変換器２７には光フ
ァイバ３１が接続されている。この光ファイバ３１は、
ブッシング３２を介して支柱１６側に引き出され、支柱
１６に沿って地上に導かれている。

【００２５】地上側には記録器（受信器）３５が設置さ
れている。記録器３５は、例えば上記光ファイバ３１が
接続されてこの光ファイバ３１から送られてきた光信号
を電気信号に変換する光電変換器３６、この光電変換器
３６から出力された信号を表示するメータ３７およびこ
の出力特性を記録するペンレコーダ３８を備えている。
そして、上記光電変換器３６、メータ３７およびペンレ
コーダ３８などの地上側機器は、商用電源３９により作
動されるようになっている。

【００２６】このような実施例においては、測定器２５
側のタイマ２８は、例えば最低温度となる夜明け前の午
前５時から５分間、および最高気温となる午後２時から
５分間だけ作動し、上記測定器２５がこれら朝昼の２回
のみ作動するように設定されている。

【００２７】このような構成の場合、例えば昼夜の温度
差によりトロリ線１、補助吊架線２および吊架線３が伸
縮し、伸長した場合に張力Ｔが低下するので、この張力
変化をロードセル２１、２２、２３により検知すること
ができる。つまり、タイマ２８の作動により、夜明け前
の午前５時から５分間、および最高気温となる午後２時
から５分間、それぞれ測定器２５が作動し、各ロードセ
ル２１、２２、２３がトロリ線１、補助吊架線２および
吊架線３の張力Ｔを検出する。これらの検知信号は増幅
器２６で増幅され、電光変換器２７により光信号に変換
される。この光信号は光ファイバ３１を通じて地上側に
設置した表示器３５に送られ、この表示器３５の光電変
換器３６によって光信号を電気信号に変換する。この電
気信号によりメータ３７が、各トロリ線１、補助吊架線
２および吊架線３の張力を表示し、同時にペンレコーダ
３８に記録する。

【００２８】上記実施例の場合、トロリ線１、補助吊架
線２および吊架線３の張力を朝昼の２回だけ計測する
が、これら電車線の温度差による伸びはこれら朝昼の測
定のみで十分把握することができ、したがってこれら測
定データにより電車線管理用データとして活用すること
ができる。

【００２９】このように１日中で朝昼の２回のみ、しか
もそれぞれ５分間づつ測定するだけであるから、架線側
に取着される測定器２５の駆動のための消費電力は少な
くてすみ、蓄電池２９であってもこれを賄うことができ
る。しかも蓄電池２９は太陽電池３０により充電される
から蓄電池２９の電力が枯渇することはない。

【００３０】このようなことから、ロードセル２１、２
２、２３はもちろん、増幅器２６、電光変換器２７、タ
イマ２８などを備えた測定器２５および蓄電池２９を、
地上から絶縁してトロリ線１と同電位の支持ワイヤ２６
に取着することができ、これら架線支持物に支持される
部材に全てトロリ線１の電圧が加わっても、地上から絶
縁されているので、安全である。

【００３１】つまり、上記実施例の場合、架線支持部と
しての支持ワイヤ６に固定された測定器２５と、地上側
の記録器３５を光ファイバ３１による光通信方式で信号
の授受をなすようにしたから、高圧の架線側と低圧の地
上側が電気的に遮断され、トロリ線１に印加される超高
圧の電力が記録器３５に悪影響を及ぼすことがなく、安
全性が確保される。

【００３２】そして、架線側で測定信号を出力する測定
器２５はタイマ２８の制御によって１日のうちの最高温
度および最低温度時間帯のみを測定するようにし、これ
により駆動エネルギー源、つまり電源の負担を軽くし、
よって電源として蓄電池２９の使用が可能になり、かつ
蓄電池２９の消耗が少なくなる。蓄電池２９は地上側と
電気絶縁されるので、高圧の架線側と低圧の地上側が確
実に絶縁され、格別な絶縁対策が不要になる。

【００３３】しかも、上記の構造は、トロリ線１、補助
吊架線２および吊架線３の端部にロードセル２１、２
２、２３を取付けるととともに、支持ワイヤ６に測定器
２５、蓄電池２９および太陽電池３０を取付けたから、
既存の電車線架線設備を変更することなく構成すること
ができ、大幅な改修が不要である。

【００３４】なお、測定器２５はトロリ線１の電圧を受
けているので電車が近くを通過する場合に測定すると電
車電圧のノイズを受けて誤信号を出力する恐れがある。
これを防止するため、図２に示すように、トロリ線１の
電圧を測定する電圧測定装置１８を設け、この電圧測定
装置１８によって、トロリ線電圧が一定値以上の場合に
は測定可能とし、電車が通過することによりトロリ線電
圧が一定値以下になっている時には測定しないように制
御するようにしてもよい。なお、本発明は上記実施例に
制約されるものではない。

【００３５】すなわち、上記実施例では電車線の張力を
測定する検出器として、ロードセル２１、２２、２３を
用いた場合を説明したが、本発明はこれに限らず、ポテ
ンショメータやストレンゲージなどのセンサを用いても
よい。

【００３６】既存の電車線架線構造を変更することなく
張力検出センサとしてポテンショメータを使用した例を
図３ないし図５にもとづき説明する。図３に示す４０は
負荷検出器（ロードチェッカ）であり、例えばトロリ線
１の端部に連結される。

【００３７】この負荷検出器４０は、図５に示す通り、
ケ−シング４１内に複数に皿ばね４２…を重ねて配置
し、このケ−シング４１内に挿入した引張ロッド４３の
挿入先端に設けたフランジ４４により上記皿ばね４２…
を押すようになっている。すなわち、ケ−シング４１の
連結アイ４５と引張ロッド４３の連結アイ４６の間に張
力が加わると、上記フランジ４４が皿ばね４２…を押
し、この反力により引張ロッド４３の変位位置が規制さ
れる。なお、引張ロッド４３には例えば赤色に着色した
目盛４７が形成されており、ケ−シング４１の端部に設
けた表示筒には表示窓４８が形成されている。上記引張
ロッド４３が張力により変位した場合、その位置により
表示窓４８を通して見える目盛４７の様子が図４のよう
に変化する。よって、この目盛４７の現れ方により、張
力の加わり具合を目視観測できるようになっている。

【００３８】このような構造の負荷検出器４０には、図
３に示すように、上記ケ−シング４１にポテンショメー
タ５０が取付けられている。このポテンショメータ５０
の検出シャフト５１は上記引張ロッド４３に連結されて
いる。なお、５５は防水カバーであり、ポテンショメー
タ５０を覆っている。５６は検出シャフト５１の防水シ
ール、５７はリード線５８の防水コネクタを示す。

【００３９】上記ポテンショメータ５０は検出シャフト
５１の伸縮移動により電気抵抗が変化して電気信号が変
わるものであり、よって電車線の張力を電気信号に変換
して検出することができるものである

【００４０】上記のような負荷検出器４０に上記ポテン
ショメータ５０を付属させて構成すれば、図１の場合と
同様に電車線の張力を自動的に測定することができるば
かりでなく、定期点検において保守員が負荷検出器４０
を目視し、表示窓４８を通して見える目盛４７の様子を
観測することにより現場で電車線の伸び具合を確認する
ことができる。

【００４１】また、張力検出センサとしてポテンショメ
ータを使用した他の例を図６にもとづき説明する。図６
では、ヨークとポテンショメータを組合わせた例を示
し、両端にトロリ線１および補助吊架線２を連結したヨ
ーク６５にポテンショメータ６０を固定してあり、この
ポテンショメータ６０の検出シャフト６１を、上記ヨー
ク６５の中間点が連結された連結金具６２に当接させて
ある。

【００４２】したがって、この場合はトロリ線１または
補助吊架線２の伸びによりヨーク６５が傾斜するとこの
ヨーク６５と一体になってポテンショメータ６０が変動
し、このため検出シャフト６１の伸長量が変化するので
ヨーク６５の傾斜角を電気的な信号として検出すること
ができる。ヨーク６５の傾斜角はトロリ線１または補助
吊架線２の伸びにより計算できるので、第１の実施例と
同様に、測定器２５および記録器３５を用いてこれらト
ロリ線１や補助吊架線２などのような電車線の張力を測
定することができる。

【００４３】なお、上記実施例の場合、蓄電池２９を太
陽電池３０により充電するようにしたが、タイマ２８に
より制御される増幅器２６や電光変換器２７の作動時間
が短くて消費電力の少ない場合は、太陽電池３０により
充電するよりも蓄電池２９を交換する方がコスト的に有
利な場合は太陽電池３０を省略してもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、架線
側で測定信号を出力する測定器はタイマの制御によって
１日のうちの最高温度および最低温度時間帯のみを測定
するようにし、これにより駆動電源の負担を軽くしたの
で電源として蓄電池の使用が可能になり、かつこの蓄電
池の消耗を軽減することができる。そして、１日のうち
の最高温度および最低温度の時間帯の電車線張力を自動
的に測定して記録するので、電車線の保守管理に必要な
データを、人手を要することなく高精度に得ることがで
きる、などの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、電車線の張力を
自動的に測定する装置の概略的構成を示す側面図。

【図２】同実施例の電気回路構成を示すブロック図。

【図３】本発明の第２の実施例を示し、負荷検出器とポ
テンショメータとを用いた張力検出器の例を示す側面
図。

【図４】同実施例における負荷検出器の表示部の作動状
況を説明する図。

【図５】同実施例の負荷検出器の構造を示す断面図。

【図６】本発明の第３の実施例を示し、ヨークとポテン
ショメータとを用いた張力検出器の例を示す側面図。

【符号の説明】

１…トロリ線、２…補助吊架線、３…吊架線、４、５…
ヨーク、６…支持ワイヤ、８…重錘式張力調整装置、１
６…支柱、２１、２２、２３…ロードセル、２５…測定
器、２６…増幅器、２７…電光変換器、２８…タイマ、
２９…蓄電池、３０…太陽電池、３１…光ファイバ、３
５…記録器、３６…光電変換器、３７…メータ、３８…
ペンレコーダ、４０…負荷検出器、５０、６０…ポテン
ショメータ、６５…ヨーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺和己愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者大原美孝愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者篠田康英愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者松本圭司愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者吉田征喜東京都調布市調布ケ丘３丁目５番地１株式会社共和電業内 (72)発明者若林由哲愛知県名古屋市中村区則武１丁目2203 株式会社電業名古屋支店内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電車線を支持する架線支持部と、電車線
の張力を測定して電気的信号を発する張力検出器と、地
上と絶縁されて上記架線支持部に設置され、上記張力検
出器から出力された電気的信号を光信号に変換して出力
する測定器と、上記架線支持部に設置され、上記測定器
に作動電力を供給する蓄電池と、上記測定器により変換
された光信号を送る光ファイバと、地上に設置され、上
記光ファイバを通じて送られてきた信号を電気信号に変
換して記録する記録器と、を具備した電車線の張力測定
装置において、上記蓄電池と測定器を結ぶ通電回路に、上記蓄電池から
測定器に所定の時間だけ電力を供給し、この電力供給時
間のみ測定器を作動させるためのタイマを設けたことを
特徴とする電車線の張力測定装置。