JPH0672191A - 架空電線の張力測定・可変装置およびこれに用いる張力センサの取り付け方法 - Google Patents

架空電線の張力測定・可変装置およびこれに用いる張力センサの取り付け方法

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JPH0672191A
JPH0672191A JP5159798A JP15979893A JPH0672191A JP H0672191 A JPH0672191 A JP H0672191A JP 5159798 A JP5159798 A JP 5159798A JP 15979893 A JP15979893 A JP 15979893A JP H0672191 A JPH0672191 A JP H0672191A
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tension
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overhead
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JP5159798A
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Mitsuaki Ikeda
満昭 池田
Koji Nakajima
耕二 中嶋
Koji Kamimura
浩司 上村
Hidenori Hasegawa
秀法 長谷川
Toshinobu Miyazaki
俊宣 宮崎
Masataka Yamaguchi
昌孝 山口
Yutaka Ito
伊藤  豊
Yoshio Ishii
良夫 石井
Tsugio Takagi
次雄 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Sanwa Tekki Corp
Central Japan Railway Co
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Sanwa Tekki Corp
Central Japan Railway Co
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Abstract

(57)【要約】 【構成】架空電線を構成するトロリ線(3)、吊架線
(1)及び補助吊架線(2)の固定端側に設置された張
力センサ(10,11,12)の出力を常時または定期
的に張力信号に変換し、地上に伝送して張力信号を監視
し、前記トロリ線、吊架線及び補助吊架線の張力を張力
可変手段(4)で変化させる構成の架空電線の張力測定
・可変装置。好適には、張力センサを磁歪式とし、か
つ、張力センサの両端のうち少なくとも一方を絶縁碍子
(17)を介して架線に接続する。 【効果】架線に掛かる張力を正確に測定、設定できるの
でアークの発生が少なくなり、トロリ線の異常摩耗や電
波障害、騒音が少なくなる。これにより、断線事故が少
なくなり、新幹線の高速化が可能になる。張力センサを
絶縁碍子を介して架線に取り付けるか、張力センサの連
結部間を導電体で短絡することにより、架線を流れる循
環電流による悪影響をなくし、高精度の張力検出が行え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は架空電線の張力の自動測
定および張力の調節を行う装置に関し、特に、新幹線や
在来線などの電車線路に適用される装置に関する。
【0002】
【従来の技術】新幹線の架線および架線の張力調整装置
部分の模式図を図7に示す。架線は吊架線1、補助吊架
線2およびトロリ線3から構成されている。各架線は1
500m単位でその両端が張力調整用ワイヤターンバッ
クル4とヨーク5、絶縁碍子6を介して、おもり7に連
結された構成をとっている。また、各架線同志はハンガ
ー8で連結されている。例えばおもり7を約1.4トン
とした場合、トロリ線3には1.5トンがかかるように
滑車9とヨーク5で調整されている。この荷重を一定に
し、トロリ線3に掛かる張力を一定にすることは非常に
重要なことである。例えば、トロリ線3をパンタグラフ
が通るが、トロリ線3の張力を一定にしておかないとパ
ンタグラフとの接触が悪くなりトロリ線3からパンタグ
ラフが離れるといった現象が生じる。その結果、アーク
がとびトロリ線3の摩耗が生じ断線にいたることもあ
る。また、アークによる騒音や電波障害にもつながる。
【0003】さらには電車の高速化の大きな障害になっ
ている。ここで吊架線1は鉄、補助吊架線2とトロリ線
3は銅で製造されているので、その熱膨張係数は大きく
異なる。従って、トロリ線3の張力を設定時に一定にし
たとしても一日あるいは年間を通じての気温の変化によ
り各架線の長さが異なってくるので各架線に掛かる張力
が変化する。また、トロリ線3のクリープによって長さ
の変化を生じたり、気温の変化によって各架線に掛かる
張力のバランスが壊れたりする。このような状態は、図
7のヨーク5の傾きにより把握できる。つまり、各架線
の長さが変わることによりヨーク5が傾くのである。し
たがって、このヨーク5の傾きを見ながら各架線につい
ているワイヤターンバックル4を使い、張力を適正値に
戻す作業が行われる。作業時間は電車が走行していない
深夜に行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、目測でヨー
ク5の傾きを調整する方法では精度が悪いため依然とし
てアークの発生が多く、騒音、電波障害およびトロリ線
の異常摩耗が激しかった。また、従来の方法では、15
00m間隔で配置された全てのヨーク5の傾きをヨーク
5が配置されている場所でチェックする必要があるた
め、チェックに時間を要していたことや、チェックに伴
う人件費が莫大であった。従って、張力異常場所だけを
知る方法が望まれていた。
【0005】本発明の目的の第1は、各架線の張力を高
精度に測定し、集中管理することにより、トロリ線の張
力異常場所を適切に把握できるようにするとともに、張
力異常場所の架線の張力を張力センサの信号を基に調整
することにより、常にトロリ線の張力を適切に保つ装置
を提供することである。
【0006】本発明の目的の第2は、架線に流れる循環
電流が張力センサに与える影響を解消するための張力セ
ンサの取り付け方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るため、本発明の架空電線の張力測定・可変装置は、架
空電線を構成するトロリ線、吊架線および補助吊架線の
固定端またはその近傍の少なくとも1か所にそれぞれ設
置された張力センサと、これらの張力センサの出力を常
時または定期的に張力信号に変換し、地上に伝送する張
力信号伝送手段と、この張力信号伝送手段によって伝送
された張力信号を監視する監視手段と、前記トロリ線、
吊架線および補助吊架線の張力を変化させる張力可変手
段とを備えたものである。
【0008】前記第2の目的を達成するため、本発明の
張力センサの取り付け方法は、張力センサを絶縁碍子を
介して架線に取り付けるか、または張力センサの連結部
間を導電体で短絡するようにしたものである。
【0009】
【作用】設定時に等しい長さにしていた吊架線、補助吊
架線およびトロリ線の長さが異常摩耗等により変わると
各架線に掛かる張力が変化する。本発明では、一定間
隔、例えば1500m間隔で各架線に張力センサを設け
ているので、各張力センサはこの変化を検出し、地上の
中央管理室に信号で伝送する。管理室ではこの信号を基
に、どの場所のどの架線に異常があるかを把握できる。
従って、異常を示した架線が設置されている場所に行
き、その架線についている張力センサの信号を見なが
ら、手動または電動により、張力変更あるいは架線の張
り替えを行うことができる。
【0010】さらに、張力センサを絶縁碍子を介して架
線に取り付けることにより循環電流が流れない。あるい
は、張力センサを架線に取り付けている連結部間を導電
体で短絡することにより、張力センサに直接流れる循環
電流を小さくできるので、測定値への影響をなくすこと
ができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は本発明の実施に用いた新幹線の架線部の構
成図である。図7に示した従来例と異なるところはヨー
ク5とワイヤターンバックル4の間に張力センサ10〜
12を配置した点である。張力センサは磁歪式張力セン
サを使用した。この張力センサの構造を図2に示す。張
力伝達軸13の外周部に磁歪膜14が形成されており、
この磁歪膜14の回りにはコイル15が配置されてい
る。
【0012】今、張力伝達軸13に張力が印加されると
磁歪膜14の磁気特性(透磁率)が変化し、その結果、
コイル15のインピーダンスが変わる。この変化が張力
に比例するので、この値から張力を知ることができる。
ここでは磁歪式張力センサを使用したが、一般に使用さ
れている歪みゲージ式などを使用してもよい。張力セン
サ10〜12への電源は太陽電池またはバッテリを用い
ることができる。張力センサ10〜12からの出力信号
は、図3に示したように増幅器31により増幅後、電−
光変換器32を通した後、光ファイバ33で地上に下ろ
した。張力出力はタイマ34により常時または任意の間
隔で出せるようにしている。光ファイバ33からの出力
は光−電変換器35を通した後、張力センサ近くの地上
に配置したメータ36で計測可能とした。また、光ファ
イバ33を集中管理室まで配線し、コンピュータ処理に
より張力値あるいは張力異常アラームの把握を可能にし
た。
【0013】以上のような構成で、トロリ線に掛かる張
力をビームの傾きで調整していた従来例と比較して測定
したところ、従来の方法では1.5トンに対し±30%
の誤差があったのに対し、2%の精度で測定できること
がわかった。そこで、2%の精度で張力を設定した架線
を使用して、適時、張力センサの信号を基に最適値に調
整しながら長期実験を行ったところ、トロリ線の寿命は
従来の2倍に延びた。さらに、張力を集中管理室で測定
するため張力の適正チェックを連続して行うことができ
るようになったうえ、張力の異常場所もすぐに把握でき
るようになった。張力の調整はメータ36の信号を見な
がらワイヤターンバックル4で行った。調整は手動でも
モータによる電動でも行える。ここで、張力センサとし
て用いた磁歪式張力センサは、前述のように図2のよう
な構造をしている。SUS304製張力伝達軸13の周
囲に歪により磁気特性の変わる磁性膜14が形成されて
おり、その周囲にはコイル15が配置されている。ま
た、張力伝達軸13の両端は架線との接続のための連結
部16があり、架線とボルトナットで連結される。
【0014】ところで、磁歪式張力センサを図1に示す
ように直接架線と連結した場合、新幹線が走行すると循
環電流が流れる。その結果、磁性膜に電流による磁界が
印加され、これがノイズとなり、張力センサの精度を落
とすという問題があった。ここで、循環電流とは図1に
おいて一例として矢印の流れで示すように、ヨーク5か
ら架線を通りハンガー8経由で張力センサを流れる電流
のことである。張力センサに電流が流れると電流の大き
さに基づく磁界が発生する。電流の大きさをI,張力伝
達軸軸13の半径をrとすると、膜にかかる磁界Hは次
式で表される。 H=I/2πr
【0015】循環電流の大きさは実測では1A程度であ
るので、磁性膜に磁界がかかる。一方、磁歪式張力セン
サはコイルにより膜を励磁した状態で使用する。したが
って、コイル以外からの磁界がかかるとノイズになり精
度低下を起こす。これを解消するため、図4に示すよう
に、張力センサ10〜12の両端のうち少なくとも一方
に絶縁碍子17を配置する構造とした。この絶縁碍子1
7を設けたことにより、循環電流が流れず、したがって
循環電流に起因していた磁界の影響を無視できる。
【0016】実際に張力センサを架線に取り付け、新幹
線ラインで実験を行った結果、従来の例では2%の誤差
が生じていたのに対して、本発明の方法による場合は電
流が流れないため、ノイズに基づく誤差は全く観察され
なかった。
【0017】図5および図6は、図4のように絶縁碍子
17を張力センサと架線の間に設けることなく、循環電
流による影響を解消した張力センサの例を示すものであ
る。すなわち、図5では、張力センサの両端連結部16
を編み目導線18で短絡した構造としている。編み目導
線18は弛ませているので、張力伝達軸13に張力がか
かっても、編み目導線18には張力はかからない。図6
は張力センサの保護カバー19を銅板で形成し、銅板と
連結部16を導線21で接続している。銅板はシール用
Oリング20が張力伝達軸16との間に設けられている
ため、張力伝達軸16に張力が印加されても銅板の保護
カバー19には張力がかからないようになっている。
【0018】実際に張力センサを架線に取り付け、新幹
線ラインで実験を行った。新幹線が走行しているときの
S/N比を表1に示す。導体部の抵抗が張力センサ部の
抵抗に比べ小さいほどS/N比が向上し、一桁以上小さ
くなれば十分であることがわかる。S/N比は導体部の
構造によらず、表1に示すように抵抗値だけで決まるこ
ともわかった。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による架空電
線張力測定・可変装置を用いることにより、架線に掛か
る張力を正確に測定でき、しかも正確に設定できるので
アークの発生が少なくなり、その結果、トロリ線の異常
摩耗や電波障害さらには騒音も少なくなる。トロリ線の
異常摩耗が少なくなるので断線事故も少なくなり、信頼
性の高い客輸送が可能になり、新幹線の高速化も可能に
なる。騒音や電波障害については電車線路周辺の環境改
善につながる。さらに、張力の異常を予め把握できるの
で事故に対する予防ができる。また、張力の状態をいち
いち調べに行く必要がなくなり、省力化にもつながる。
【0021】また、張力センサを絶縁碍子を介して架線
に取り付けるか、または張力センサの連結部間を導電体
で短絡することにより、架線を流れる循環電流による張
力センサのS/N比の低下もなく、高精度の張力検出が
行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る架空電線の張力測定・可変装置
の構成を示す図である。
【図2】 本発明に用いた張力センサの構成図である。
【図3】 本発明に用いた張力センサの信号処理と信号
伝送部の構成を示すブロック図である。
【図4】 本発明に用いた張力センサを絶縁碍子を介し
て取り付けた状態を示す構成図である。
【図5】 本発明に用いた張力センサに編み目導線を取
り付けた状態を示す概略図である。
【図6】 本発明に用いた張力センサの他の取付方法を
示す概略図である。
【図7】 従来の架線の張力調整方法を説明するための
説明図である。
【符号の説明】
1:吊架線、2:補助吊架線、3:トロリ線、4:ワイ
ヤターンバックル、5:ヨーク、6:絶縁碍子、7:お
もり、8:ハンガー、9:滑車、10,11,12 :
張力センサ、13:張力伝達軸、14:磁歪膜、15:
コイル、16:連結部、17:絶縁碍子、18:編み目
導線、19:保護カバー、20:Oリング、21:導
線、31:増幅器、32:電−光変換器、33:光ファ
イバ、34:タイマ、35:光−電変換器、36:メー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 耕二 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 (72)発明者 上村 浩司 茨城県つくば市東光台5−9−10 株式会 社安川電機つくば研究所内 (72)発明者 長谷川 秀法 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 (72)発明者 宮崎 俊宣 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 山口 昌孝 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 伊藤 豊 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 石井 良夫 東京都品川区南品川6丁目5番19号 三和 テッキ株式会社内 (72)発明者 高木 次雄 東京都品川区南品川6丁目5番19号 三和 テッキ株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 架空電線を構成するトロリ線、吊架線お
    よび補助吊架線の固定端またはその近傍の少なくとも1
    か所にそれぞれ設置された張力センサと、これらの張力
    センサの出力を常時または定期的に張力信号に変換し、
    地上に伝送する張力信号伝送手段と、この張力信号伝送
    手段によって伝送された張力信号を監視する監視手段
    と、前記トロリ線、吊架線および補助吊架線の張力を変
    化させる張力可変手段とを備えたことを特徴とする架空
    電線の張力測定・可変装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の張力センサが歪みゲージ
    式張力センサまたは磁歪式張力センサであることを特徴
    とする架空電線の張力測定・可変装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の張力信号伝送手段が光フ
    ァイバであることを特徴とする架空電線の張力測定・可
    変装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の張力可変手段がワイヤタ
    ーンバックルの電動式回転機構である架空電線の張力測
    定・可変装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の張力センサが磁歪式張力
    センサであり、かつ、張力センサの両端のうち少なくと
    も一方を絶縁碍子を介して架線に接続することを特徴と
    する張力センサの取り付け方法。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の張力センサが磁歪式張力
    センサであり、かつ、張力センサの両端を架空電線の張
    力がかからないような構造を持つ導体で短絡することを
    特徴とする張力センサの取り付け方法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の導体の抵抗が張力センサ
    の抵抗より1桁以上小さいことを特徴とする張力センサ
    の取り付け方法。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の導体が編み目導線である
    ことを特徴とする張力センサの取り付け方法。
JP5159798A 1992-07-10 1993-06-29 架空電線の張力測定・可変装置およびこれに用いる張力センサの取り付け方法 Pending JPH0672191A (ja)

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