JPH09140015A

JPH09140015A - 架空電線の張力測定方法

Info

Publication number: JPH09140015A
Application number: JP31950395A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Ikeda; 満昭池田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1995-11-13
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】架空電線の任意の位置の張力を架線を切断せ
ずに測定する方法を得る。【構成】架空電線の任意の位置に少なくとも２個の固
定具15を設け、２個の固定具15間に架空電線と略同一の
熱膨張係数を有する材料からなる起歪体11を架空電線と
ともに固定し、架空電線にかかる張力の一部を起歪体11
が受けるときに生じた張力を測定することにより架空電
線にかかる張力を測定する構成にしている。とくに起歪
体11は非磁性材料からなり、起歪体11はその表面の一部
に逆磁歪効果を有する磁性膜13が被覆されたものからな
るか、または起歪体11が逆磁歪効果を有する磁性材料か
らなり、起歪体11の張力による透磁率の変化を磁気ヘッ
ドもしくは周囲に配置したコイル14のインピーダンス変
化としてとらえて張力を測定するとよいし、また、起歪
体11の表面の一部に歪みゲージを設け、歪ゲージの抵抗
の変化を検出してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新幹線や在来線など
の電車線路並びに送電線などの架空電線の張力測定方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】新幹線の架線及び架線の張力調整装置部
分の模式図を図４に示す。架線は吊架線１、補助吊架線
２及びトロリ線３から構成されている。各架線は１５０
０ｍ単位でその両端が張力センサ４と張力調整用のワイ
ヤターンバックル５とヨーク６、絶縁碍子７を介して、
重り８に連結された構成をとっている。なお、トロリ線
に連結した張力センサ４と張力調整用のワイヤターンバ
ックル５はパンタグラフが通らないところに配置してい
る。また、トロリ線３はたるみを少なくするため、補助
吊架線にハンガ１０で吊るされている。ここで、重り８
を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６で大まかに調整した後、
張力センサ４とワイヤターンバックル５を用い正確に合
わせる。この荷重を一定にし、トロリ線３にかかる張力
を一定にする事は非常に重要な事である。例えば、トロ
リ線３を摺動しながら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、アークが発生しトロリ線３の
摩耗が生じ断線にいたる事もある。又、アークによる騒
音や電波障害にもつながる。さらには電車の高速化の大
きな障害になっている。例えば、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
線にかかる張力が変化する。又、トロリ線３のクリープ
によっても長さの変化を生じる。今、気温の変化により
各架線にかかる張力のバランスが壊れたとする。この状
態は、図４の張力センサ４の信号で把握できる。この信
号をもとに張力が限界値以上に変化した線路区間が把握
できるのでその区間の張力をワイヤターンバックル５で
適正値に戻す作業が行われる。張力センサ４の構造を図
５に示す。張力伝達軸１２の周囲に張力によって磁気特
性の変わる（逆磁歪効果）磁性膜１３が被覆されてお
り、その周囲にコイル１４が配置されている。張力が変
わると磁気特性の変化に基づくコイルのインピーダンス
が変わり、張力を測定できる。この張力センサ４はその
両端をトロリ線３に連結されて使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の張力
センサを使った張力測定方法ではトロリ線の両端の張力
しか測定できない。つまり、パンタグラフが通るところ
に張力センサを配置できないので測定不可能であった。
また、補助吊架線や吊架線の張力を測定する場合には、
吊架線を切断して、その部分に張力センサを固定する必
要があった。トロリ線は１５００メートルと長いため、
たるみを少なくするために図４のように補助吊架線とハ
ンガ１０で吊るしている。また線路がカーブしていると
ころではトロリ線も強制的にカーブさせているなどが原
因してトロリ線にかかる張力は場所により一定でない。
従って、端の張力測定だけでは不十分であった。新幹線
の高速化を目的とした場合、当然トロリ線の任意の位置
の張力を測る方法が望ましい。補助吊架線や吊架線でも
同じことが言えるだけでなく、架線を切断しなくても張
力を測定する方法が望まれていた。本発明の目的は、架
空電線の任意の位置の張力を測定する方法を提供するこ
とにあり、とくに、架線を切断せずに張力を測定する方
法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は架空電線の任意の位置に少なくとも２個の
固定具を設け、前記２個の固定具間に前記架空電線と略
同一の熱膨張係数を有する材料からなる起歪体を前記架
空電線とともに固定し、前記架空電線にかかる張力の一
部を前記起歪体が受けるときに生じた張力を測定するこ
とにより前記架空電線にかかる張力を測定する構成にし
ている。とくに前記起歪体は非磁性材料からなり、前記
起歪体はその表面の一部に逆磁歪効果を有する磁性膜が
被覆されたものからなるか、または前記起歪体が逆磁歪
効果を有する磁性材料からなり、前記起歪体の透磁率の
変化を周囲に配置したコイルもしくは磁気ヘッドのイン
ピーダンス変化を検出するとよいし、また、前記起歪体
の表面の一部に歪ゲージを設け、前記歪ゲージの抵抗の
変化を検出してもよい。このように架空電線にかかる張
力を分岐した部分で張力を測定する方法をとっているた
め架空電線を切断せずに架空電線の張力を測定すること
ができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施の
形態であるトロリ線の張力測定する方法を示す側面図で
ある。３はトロリ線、４は張力センサ、１１は起歪体、
１５は張力センサ４を固定する固定具、１６はトロリ線
３に流れる電流によって生じる磁界の影響を無くすため
の磁気シールドである。トロリ線３は断面積１７０ｍｍ
²の新幹線用の溝付き硬銅からなり、この溝部に二組の
固定具１５を取り付け、この固定具間に張力センサ４が
取り付けられている。張力センサ４は起歪体１１である
銅丸棒と銅丸棒の周囲に巻回したコイル１４により構成
された磁歪式歪センサで、起歪体１１の表面の一部には
磁性膜１３が施されている。起歪体１１は直径５ｍｍの
銅丸棒であり、その熱膨張係数はトロリ線３と同じ値で
ある。仮に、熱膨張係数が異なれば、気温変化により各
々の伸びが異なるため、トロリ線３の張力が変化してな
くても銅丸棒の張力が変化し、測定誤差の要因とるな。
従って、熱膨張係数は一致させておく必要がある。磁性
膜１３は銅丸棒の一部に９０％Ｎｉ−Ｆｅ膜をスパッタ
法で厚さ５μｍ形成されている。磁性膜１３を設けた部
分と設けていない部分の周囲に励磁コイル１４１と検出
コイル１４２の対がそれぞれ配置されており、両励磁コ
イルは直列に接続している。巻数はそれぞれ２００と４
００ターンである。今、トロリ線３に張力が印加される
と磁性膜１３の磁気特性（透磁率）が変化する。その結
果、検出コイル１４２のインピーダンスが変わる。両検
出コイルの出力は互いに逆になるので、その出力差が張
力に比例する。この値から銅丸棒にかかる張力を知る事
ができる。さらに、トロリ線３と銅丸棒の断面積比よ
り、トロリ線３にかかる張力を求める事が出来る。実測
結果はトロリ線３の両端に１．５０トンの張力をかけた
とき、トロリ線３の中央部は１．４５トンであり、よい
一致をみた。また、図示しないが、インピーダンスの変
化を周囲に巻回したコイルの代わりに磁気ヘッドを用い
て検出したものでも良好な結果が得られた。図２は第二
の実施の形態であるトロリ線の張力を測定する方法を示
す側面図である。トロリ線３の張力変化を銅丸棒の歪の
変化としてとらえる方法で、第一の実施の形態と基本的
には同じ原理である。トロリ線３に張力がかかると固定
具１５が反対方向に変位する。この変位が銅丸棒を割こ
うとする力となり、磁性膜１３に歪を伝える。実測結果
も印加した重量と等しい値が得られた。図３は第三の実
施の形態である吊架線の張力を測定する方法を示す側面
図である。吊架線１の材質は鉄である。吊架線１に二組
の固定具１５を取付け、この固定具１５間に起歪体１１
として直径１０ｍｍの５６％Ｎｉ−Ｆｅ合金丸棒を固定
した。この合金丸棒の熱膨張係数は吊架線１と同じ値で
あり、良好な磁歪材料でもある。この合金の周囲に二組
の励磁・検出コイル１４を配置した。二つの励磁コイル
１４１は第一の実施の形態と同様に直列に接続されてい
る。なお、二組ともコイル外周に磁気ヨーク１７を設け
ており、一方は閉回路になっている。これは励磁による
磁界が合金丸棒に侵入しないようにしている。他方は合
金丸棒の磁気特性が張力によって変化する影響を直接受
ける。励磁・検出コイル１４の巻数はそれぞれ２００と
４００ターンである。いま、吊架線１に張力が印加され
ると合金丸棒にも張力が加わり磁気特性（透磁率）が変
化する。その結果、検出コイル１４２の出力は互いに逆
になるので、その差が張力に比例する。この値から合金
丸棒に加わる張力を求めることができる。さらに、吊架
線１と合金丸棒の断面積比より吊架線１に加わる張力を
求めることができる。実測結果は、吊架線１に印加した
張力２．０トンに対して、吊架線１の中央部は１．９６
トンでありよい結果が得られた。第四の実施の形態とし
て、図示しないがトロリ線３に起歪体１１として銅丸棒
を固定具１５により固定して、磁性膜１３の代わりに、
歪ゲージを用いた方式のものも作製した。この場合も同
様によい効果が得られた。このように架空電線にかかる
張力を分岐する構造を有しているために、架空電線を切
断することなしに架空電線の張力を測定することができ
る。また、これらの結果から本発明を用いれば、トロリ
線以外の架空電線でも同じ効果が生じることは明らかで
ある。

【０００６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、架
空電線の任意の位置に少なくとも２個の固定具を設けて
この間に起歪体を連結し、架空電線にかかる張力の一部
を起歪体が受けるときに生じた張力を測定するようにし
たので、架空電線を切断せずに任意の位置の張力を測定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態であるトロリ線の
張力を測定する方法を示す側面図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態であるトロリ線の
張力を測定する方法を示す側面図である。

【図３】本発明の第三の実施の形態である吊架線の張
力を測定する方法を示す側面図である。

【図４】架空電線の張力測定装置および張力可変装置
の構成を示す構成図である。

【図５】従来の磁歪式張力センサの構造を示す断面図
である。

【符号の説明】

１：吊架線１１：起歪
体２：補助吊架線１２：張力
伝達軸３：トロリ線１３：磁性
膜４：張力センサ１４：コイ
ル５：ワイヤターンバックル１４１：励
磁コイル６：ヨーク１４２：検
出コイル７：絶縁碍子１５：固定
具８：重り１６：磁気
シールド９：滑車１７：磁気
ヨーク１０：ハンガ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架空電線の任意の位置に少なくとも２個
の固定具を設け、前記２個の固定具間に前記架空電線と
略同一の熱膨張係数を有する材料からなる起歪体を前記
架空電線とともに固定し、前記架空電線にかかる張力の
一部を前記起歪体が受けるときに生じた張力を測定する
ことにより前記架空電線にかかる張力を測定することを
特徴とする架空電線の張力測定方法。
【請求項２】前記起歪体は非磁性材料からなり、前記
起歪体はその表面の一部に逆磁歪効果を有する磁性膜が
被覆されたものからなるか、または前記起歪体が逆磁歪
効果を有する磁性材料からなり、前記起歪体の透磁率の
変化を周囲に配置したコイルもしくは磁気ヘッドのイン
ピーダンス変化を検出することを特徴とする請求項１に
記載の架空電線の張力測定方法。
【請求項３】前記起歪体の表面の一部に歪ゲージを設
け、前記歪ゲージの抵抗の変化を検出することを特徴と
する請求項１に記載の架空電線の張力測定方法。
【請求項４】前記架空電線が送電線もしくはトロリ
線、吊架線、補助吊架線からなる電車線であることを特
徴とする請求項１から３のいずれかに記載の架空電線の
張力測定方法
【請求項５】前記起歪体が銅である請求項１から４の
いずれかに記載の架空電線の張力測定方法。
【請求項６】前記固定具が前記架空電線の軸方向から
みて断面の片側半分の位置に固定されている請求項４ま
たは５のいずれかに記載の架空電線の張力測定方法。