JPS5814992B2 - トロリ−線切替時間測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は交流電化区間におけるトロリー線の区分セク
ションにおいて、切替のためトロリー線が無加圧となる
時間幅を測定するトロリー線切替時間測定装置に関する
ものである。

交流電化区間のトロリー線の区分セクションにおける切
替時間（無加圧時間）を車上において測定するには、単
にパンタグラフの電圧の変化を検知する方式では安定で
確実な測定は不可能であり、これを解決するために同一
出願人による別途出願中の発明（昭和 年 月 日出願
特願昭 −号）があるが、該発明においてはパンタグラ
フ系統の電圧の振幅変化を検知するほか、該系統の電流
の位相変化を検知する方式を併用してほぼ実用性のある
ものが開発されている。

しかしながら、かかる発明においては、電圧の振幅変化
および電流の位相変化の検知は、電圧もしくは電流の半
サイクル内で行なわれ、その半サイクルの終りの時点で
検知信号が出力される方式であるため、電圧もしくは電
流の位相と切替開始または終了時点の位置関係（位相状
態）によっては、切替開始および終了時点ともに半サイ
クルの誤差を生じ、両者を合わせると切替時間幅として
は最大１サイクル（６０Ｈ２で１６．６ｍ５）の誤差を
生ずる場合がある。

さらに、該発明においては、別途えられる進入予告信号
によってゲート回路を開くことで測定回路の動作を開始
するようにし、これにより不必要な位置または時間にお
ける誤測定を避ける方法をとっているが、このような進
入予告信号として例えば軌道回路の動作を示す軌道回路
進入信号を用いる場合、元来この信号はトロリー線切替
のために設けられたものであるが、リレーなどが介在し
ているため、この信号の時点より一定時間経過後トロリ
ー線切替が行なわれるように設定されており、その時間
遅れがあるためトロリー線切替時量測定のためには必ず
しも最適のものとはいい姉い。

すなわち、軌道回路進入信号をトロリー線切替セクショ
ンへの進入予告信号とした場合、この信号によりゲート
回路が開かれてから、切替開始時点までには若干の時間
を要しく新幹線では約１秒間）、この間に生じたトロリ
ー線とパンタグラフの離線現象に対しその離線時間幅を
測定することにより恰も切替時間データとして出力する
場合があり、稀ではあるがこのように危険性をはらんで
誤測定につながる欠点があった。

以上述べたように前記発明においては測定精度において
は誤差がやや大きく、かつ極めて回数は少ないながらも
、離線現象の時間を捉えて装出力するという不確実性を
有するのである。

この発明は上述した二つの欠点を排除して、従来より精
度が高く、より確実性のあるトロリー線切替時間測定装
置を提供することを目的としている。

しかして、この発明の要部の概略を述べると、パンタグ
ラフ系統の電圧および電流のそれぞれの基本波に対する
倍調波を作り、これらの倍調波の半サイクル時間内に電
圧の振幅の変化または電流の位相の反転を検知すること
により、倍調波の倍数に応じて測定精度を高める方式と
なっている。

また、離線現象対策としては、前記発明に用いた進入予
告信号を条件とする代りに、切替時間内（参加圧状態）
において電流位相が継続して反転することを利用し、最
初、電圧振幅の変化または電流の反転を検知することに
より切替開始時点としての切替時間幅の測定を始し、以
後一定時間後に電流位相が継続して反転していることを
検知してこれを条件として測定データの有効・無効を判
別し、有効データのみを出力する方式としである。

（離線現象の継続時間はトロリー線の切替時間に比べて
遥かに短かいので上記の一定時間を適当な長さとするこ
とにより離線現象による誤動作はほぼ完全に排除される
）。

次に、本発明の構成の詳細を説明する。

まずこの発明の詳細な説明に先立って、集電用パンタグ
ラフ系統の電圧、電流について説明すると、第１図にお
いて１はトロリー線、２は集電用パンタグラフで、３は
集電用パンタグラフ２より測定電圧をとり出す電圧変成
器で、２次巻線３ａを有する。

４は集電用パンタグラフ２に直列に入れた主変圧器で、
２次巻線４ａは断路器５を経て主電動機６に対し電車駆
動電力を供給し、また２次巻線４ｂには直列に補助電動
機７と電流変成器８が接続され、該電流変成器８により
パンタグラフ系統の電流値を低減して測定電流とするよ
うになっている。

第２図は、電圧変成器３０２次巻線３ａの電圧と電流変
成器８の電流の位相関係および減衰状況についての説明
図であって、電車が駆動（カ行）状態においては該電圧
と電流はほぼ同位相であるが、区分セクションなどでパ
ンタグラフが無加圧となるときは、その時点以後主電動
機６および補助電動機７の逆起電力により、第２図イに
示すように時点ｔ１以前と同相の電圧が発生し時間の経
過とともに減衰する。

一方電流は前記の逆起電力により逆相電流が主変圧器４
および２次巻線４ｂの回路内を流れるため、第２図口に
示すように時点ｔ１以後で逆相となり、時間とともに減
衰する。

電車が惰行状態では、断路器５が断たれて主電動機６は
動作しないが、補助電動器７が動作しているので、カ行
の場合と同様に電圧が発生するが、電圧の減衰は少ない
。

また電流も同様に逆相となるが、カ行中に比べて電流の
振幅は小さい。

以上本発明に係るトロリー線切替時間測定装置について
説明する。

先ず電圧の振幅変化検知による測定について述べる。

第１図において９は電圧の基本波をうるための低域フィ
ルタで、１０は倍調波発生回路で倍調波の倍数は必要に
より選定する。

１１は帯域フィルタで倍調波発生回路１０の出力のうち
所要の倍調波を選択する。

ただし２倍、４倍程度の低い倍数の場合には自乗回路を
用いるこ″とにより不要な高調度の派生がなく、帯域フ
ィルタ１１の省略を行なうことができる。

１２は絶対値回路である。

第３図にはこれらの回路における電圧が示してあり、図
中の波形ａは低域フィルタ９の出力、波形すは帯域フィ
ルタ１１（もしくは倍調波回路１０）の出力、波形Ｃは
絶対値回路１２の出力である。

ただし前記波形す、ｃは２倍調波を用いる場合を示して
いるが、２倍に限らず任意のｎ倍の場合に適用できる。

第１図において１３および１３′は電圧波に対するピー
クホールド回ｍ（Ａ）および同じ＜（Ｂ）を示し、絶対
値回路１２の出力電圧波形は、帯域フィルタ１１の出力
より制御信号発生回路１４を用いてえられるタイミング
波により、ピークホールド回＃（Ａ）１３と同（Ｂ）１
３’で交互にふのおのの最大値が保持され、それらの回
路の切羽時点直後にそれぞれ出力されるピークホールド
回路（Ａ）１３および同（Ｂ）１３’における電圧波形
は第３図の波形ｄおよび波形ｅに示しである。

いま第３図に示すｔ１′の時点でトロリー線が切羽開始
されると、この時点ｔ１′の前後におけるピークホール
ド回路（Ａ）１３および同（Ｂ）１３’の出力電圧（波
形ｅと波形ｄ）の振幅の差が生じ、この変（により電圧
振幅変化検知回路１５が動作し、検知信号は制御信号発
生回路１４より供給されるタイミング波により時点ｔ１
に出力される。

この実施ｆにおいては第３図に示すように波形ｄと波形
ｅを常に比較し、前後の振幅変化量がある値以上となる
とき、変化したピークホールド回路（Ａ）１３または同
（Ｂ）１３’の出力波形の終りの時点に検知信号が圧力
される。

したがってこの実施例にお・ては（１゜１、／）が測定
誤差となる。

しかしながら本発明にお（ては倍調波を利用しているた
め、判定に要する半サイクルの時間幅は従来の方式に比
べて倍調波の倍数に反比例して短かく、かかる誤差（１
゜１１／）も小さい。

結局、時点ｔ１に出力される検知信号はスタートパルス
回路１６を経て、切替時間幅測定回路１８に入力される
と共に該回路に内蔵されているカウンタなどにより切替
開始時点として時間幅の測定を開始する。

ついで第３図に示すｔ２′の時点においてトロリー線の
切替が終了するときは、切替開始時点と同様に、電圧振
幅変化検知回路１５において、時点ｔ２における検知信
号が出力され、ストップパルス回路１７を経て、切替時
間幅測定回路１８に入力され、時間幅測定カウンタが停
止し、その結果は表示回路１９に表示される。

次に電流の位相反転の検知方式について述べる第２図に
おいて電流変成器８の出力電流は、低域フィルタ９′、
倍調波発生回路１０′、帯域フィルタ１１′を経て矩形
整形回路２０′により、また前記帯域フィルタ１１より
の電圧波形は矩形整形回路２０によりそれぞれ矩形波に
整形され、両者は位相検知回路２１に入力される。

なお、これらの各段階における電流波形は第３図の波形
ｆ、ｇおよびｈに示し、電圧波形は同じく波形ｊで示す
。

しかして、前記位相検知回路２１においては、電圧波と
電流波の位相比較を行なうことにより電流の位相反転を
検知し、制御信号発生回路１４より供給されるタイミン
グ波の時点で検知信号を出力する。

第３図において電流波形りと電圧波形ｊとの比較に際し
、切替開始時点ｔ１′に対しては時点ｔ、に、切替終了
時点ｔ２′に対しては時点ｔ２に検知信号が出力される
ことは上述した電圧振幅変化検知方式の場合と同様であ
る。

これらの検知信号のうち切替開始信号はスタートパルス
回路１６を経て、また切替終了信号はストップ回路１７
を経ていずれも切替時間幅測定回路１８に加えられ、以
後電圧振幅変化検知方式の場合と同様に処理される。

もつとも、実施の実際に当っては、切替時点における電
圧振幅変化および電流位相変化は電車の運転状態（惰行
・力行など）によって大幅に異なり単純でないため、変
化状態のミスキャッチを防ぐのにスタートパルス回路１
６およびストップパルス回路１７において、電圧変化ま
たは電流変化のいずれの検知信号によっても動作できる
ＯＲ回路にする二重化の方式を採用して確実性を増すよ
うにしである。

しかし、電流変化または電圧変化の一方を検知する回路
構成のみによっても動作が行なわれることを妨げるもの
ではない。

さて、上述のごとく電圧および電流変化のいずれにても
検知できる二重化方式をとるときは確実性が増す反面、
トロリー線切替以外の離線現象や雑音による電圧、電流
の変化に対しても、切替開始と見做して測定回路が誤動
作する機会が増加する。

したがって、このような誤動作を防止するためにトロリ
ー線切替時間中においては、電流位相が継続して反転し
ていることを条件として測定データの有効・無効を判別
する方式を採っている。

すなわち、位相検知回路２１は切替時間中、第３図の波
形ｋに示す電流位相反転信号を既述のタイミングに従っ
て出力しており、該信号は２２に示す有効・無効判別回
路に加えられる。

一方切替時間幅測定回路１８においては適当に定められ
た時点および時間幅（第３図波形１．ｔ３−ｔ４に示す
）の信号を発生して、これを有効・無効判別回路２２に
加えて、この時間幅（１３−１４）間に反転信号にの存
在を検定し、もし存在するときは有効・無効判別回路２
２より有効信号を切替時間幅測定回路１８に送信し、ま
た反転信号ｋが存在しないときは無効信号を送信する。

そして、有効信号の場合切替時間幅測定回路１８は測定
を継続し、切替終了時点に測定データを表示回路１９に
送出する。

また、無効信号の場合切替時間幅測定回路１８の動作は
停止しデータはクリヤされる。

ここで上述の判別時点ｔ３およびｔ４のとり方であるが
、現実の離線現象の継続時間はほとんどが１０ｍ５以内
であること、および切替時間幅は約３００ｍ５程度であ
ることの両者を勘案して最適時点ｔ３を定めることがで
きる。

また（ｔ３−ｔ４２の時間幅については確実性を増すた
めにはある程度長い方がよいが、回路の簡易化などを考
慮してこの時間内に反転信号が２〜４個存在できる時間
幅が適当であろう。

第３図においては判別用の反転信号ｍが４個の場合を示
している。

以上述べたごとく、この発明によるトロリー線切替時間
測定装置においては、電圧および電流の倍調波方式とす
ることにより誤差は従来方式に比べて倍調波の倍数に反
比例して減少し、例えば２倍調波を用いるときは切替開
始時点で最大半サイクル（０〜４ｒＬｓ）、切替終了時
点で最大半サイクル（０〜４ｍ５）であるが、測定時間
幅における誤差はやはり最大半サイクル（０〜４ｍ５）
に収まるのである。

なお回路を適当に設計することによりこの誤差を±２ｍ
ｓ以内とすることも可能であり、この程度の誤差なら実
用上回等支障がない。

また、本発明Ｇｍ定の確実性を得るため電圧変化と電流
変化のいずれによっても検知できる二重化方式としてあ
り、反面不必要な離線現象などによる誤測定を避けるた
め、確実性のある電流位相反転現象を利用して測定デー
タの判別を行ない有効データのみを表示する方式を採用
して確実性を増している。

これらにより従来の欠点が完全に排除される。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の回路構成を示すブロック図、第２図
は集電用パンタグラフ系統の電圧、電流の変化特性を説
明する図、第３図はこの発明の実施例（第１図）に対す
る各部の波形を示すタイムチャートである。 １・・・・・・トロリー線、２・・・・・・集電用パン
タグラフ、３・・・・・・電圧変成器、４・・・・・・
主変圧器、５・・・・・断路器、６・・・・・・主電動
機、７・・・・・・補助電動機、８・・・・・・電流変
成器、９，９１・・・・・・低域フィルタ、１０゜１０
′・・・・・・倍調波発生回路、１１，１１’・・・・
・・帯域フィルタ、１２・・・・・・絶対値回路、１３
・・・・・・ピークホールド回路Ａ、１３’・・・・・
・ピークホールド回路Ｂ、１４・・・・・・制御信号発
生回路、１５・・・・・・電圧振幅変化検知回路、１６
・・・・・・スタートパルス回路、１７・・・・・・ス
トップパルス回路、１８・・・・・・切替時間幅測定回
路、１９・・・・・・表示回路、２０，２０’・・・・
・・矩形整形回路、２１・・・・・・位相検知回路、２
２・・・・・・有効無効生別回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集電用パンタグラフ系統の電流および電圧のそれぞ
   れの倍調波発生回路と、該倍調波発生回路により逓倍さ
   れた電流の位相反転ならび電圧の振幅変化をそれぞれ検
   知する回路と、電流の位相反転検知後もしくは電圧の掘
   削変化検知後の一定時間経過の時点で該電流の位相が継
   続して反転していることを条件として測定データの有効
   、無効を判別する有効、無効判別回路とによって構成し
   たことを特徴とするトロリー線切替時間測定装置。