JP2001018692A - Method and device for measuring contact force of pantograph - Google Patents

Method and device for measuring contact force of pantograph

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JP2001018692A
JP2001018692A JP11191611A JP19161199A JP2001018692A JP 2001018692 A JP2001018692 A JP 2001018692A JP 11191611 A JP11191611 A JP 11191611A JP 19161199 A JP19161199 A JP 19161199A JP 2001018692 A JP2001018692 A JP 2001018692A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the contact force in response to the contact force fluctuation phenomenon including a high frequency component while restricting an error. SOLUTION: A vessel body 12 of a pantograph 10 is provided with three acceleration meters 35. Bending primary vibration mode of the vessel body 12 is grasped by the three acceleration meters 35. After grasping the vibration mode, inertia force Fina of the vessel body 12 of the pantograph 10 is found. Contact force to be applied between a trolley wire 9 and the pantograph 10 is found by subtracting the inertia force Fina from the force applied to the vessel body 12, which is found separately.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気鉄道における
トロリ線とパンタグラフとの間に作用する接触力を測定
する方法及び装置に関する。特には、高い周波数成分を
含む接触力変動現象に対応した誤差の少ない接触力測定
が可能なパンタグラフの接触力測定方法及び接触力測定
装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a contact force acting between a trolley wire and a pantograph in an electric railway. In particular, the present invention relates to a contact force measuring method and a contact force measuring device of a pantograph capable of measuring a contact force with a small error corresponding to a contact force fluctuation phenomenon including a high frequency component.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現状の
営業用の電気鉄道においては、トロリ線からパンタグラ
フを介して電力を車体に送る方式が一般的である。この
トロリ線とパンタグラフの舟体との接触力は、トロリ線
の高さ変動や振動、あるいは車両やパンタグラフの振動
等によって変動する。この接触力の変動が大きすぎる
と、パンタグラフの舟体がトロリ線から離れることがあ
る(これを離線という)。この離線が頻発すると、両者
の間にスパークが生じて、摺り板の損傷が促進され、問
題となる。また、離線に至らない場合でも、パンタグラ
フの接触力は極力変動の小さい方がよい。
2. Description of the Related Art In a current electric railway for business use, it is general to transmit electric power from a trolley wire to a vehicle body via a pantograph. The contact force between the trolley wire and the boat body of the pantograph fluctuates due to fluctuations in height and vibration of the trolley wire, or vibrations of the vehicle or the pantograph. If the contact force fluctuates too much, the pantograph hull may separate from the trolley wire (this is referred to as a wire break). If this disconnection occurs frequently, a spark is generated between the two, and the damage to the sliding plate is promoted, which is a problem. Further, even in the case where no derailment occurs, it is better that the contact force of the pantograph has as little fluctuation as possible.

【0003】そこで、電車の走行中のトロリ線とパンタ
グラフとの接触力を測定し、得られた測定結果を離線の
抑制対策の参考としたいとの要請がある。あるいは、将
来的には、接触力をアクティブにリアルタイムでコント
ロールすることも考えられている。
[0003] Therefore, there is a demand that the contact force between the trolley wire and the pantograph while the train is running is measured, and the obtained measurement result is used as a reference for measures to suppress the disconnection. Alternatively, in the future, it is considered to actively control the contact force in real time.

【0004】このようなパンタグラフの接触力測定技術
としては、以下が公知である。 (1)特開平7−291001号公報には、舟体支持ば
ねの伸縮量を測定し、この量から同バネの押圧力を計算
して接触力を求める方法が開示されている。舟体支持ば
ねの伸縮量は、舟体と舟体支持パイプの間の寸法を渦電
流式や光学式の距離センサを用いて測定する。ところ
が、この方法では、舟体(摺り板を含む)の慣性力が無
視されることとなり、接触力の測定誤差が生じる。
The following is known as such a pantograph contact force measuring technique. (1) Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-291001 discloses a method of measuring the amount of expansion and contraction of a hull supporting spring and calculating the pressing force of the spring from this amount to obtain a contact force. The amount of expansion and contraction of the boat support spring is measured by using an eddy current type or optical distance sensor for measuring the dimension between the boat and the boat support pipe. However, in this method, the inertial force of the boat body (including the sliding plate) is ignored, and a measurement error of the contact force occurs.

【0005】(2)日本機会学会第74期通常総会講演
会講演論文集No.97−1、(I)、2149、p.
699〜700には、舟体と摺り板との間にロードセル
を設けるとともに、摺り板に加速度計を取り付けたパン
タグラフ接触力測定装置が開示されている。この装置に
おいては、ロードセルで測定した力を、摺り板の等価質
量に加速度を掛けた慣性力で補正する。したがって、比
較的正確な接触力が求められる。ところが、この装置に
おいては、パンタグラフは非通電であり、ロードセル組
み込みという特殊な加工を施したものであるため、通常
の営業列車に応用できるものではない。
(2) Proceedings of the 74th Ordinary General Meeting of the Japan Opportunity Society No. 97-1, (I), 2149, p.
699 to 700 disclose a pantograph contact force measuring device in which a load cell is provided between a boat body and a sliding plate, and an accelerometer is attached to the sliding plate. In this device, the force measured by the load cell is corrected by an inertial force obtained by multiplying the equivalent mass of the slider by an acceleration. Therefore, relatively accurate contact force is required. However, in this apparatus, the pantograph is not energized and has been subjected to a special process of incorporating a load cell, so that it cannot be applied to a normal business train.

【0006】(3)日本機会学会第5回交通・物流部門
大会講演論文集No.96−51、1115、p.12
7〜130には、舟体の歪みならびに加速度を測定する
方法が開示されている。この方法では、舟体にかかって
いる力(慣性力を除く静的な力)を舟体の歪みから計算
する。そして、この力を舟体の等価質量に加速度を掛け
た慣性力で補正する。この場合も、比較的正確な接触力
が求められる。ところが、この方法では、舟体が単なる
質点として振動するのではなく、梁として振動するた
め、等価質量の同定が難しい。また、舟体の固有振動数
(例えば100Hz、200Hz付近)近傍において
は、接触力の測定誤差が著しい。
(3) Proceedings of the 5th Annual Meeting of Japan Society of Opportunities, Transportation and Logistics No. 96-51, 1115, p. 12
7 to 130 disclose a method for measuring the distortion and acceleration of a hull. In this method, the force acting on the hull (static force excluding inertial force) is calculated from the hull distortion. Then, this force is corrected by the inertial force obtained by multiplying the equivalent mass of the hull by the acceleration. Also in this case, a relatively accurate contact force is required. However, in this method, it is difficult to identify the equivalent mass because the boat body does not vibrate as a simple mass point but as a beam. Also, near the natural frequency (for example, around 100 Hz and 200 Hz) of the boat body, the measurement error of the contact force is remarkable.

【0007】上述したように、従来の接触力測定技術は
それぞれ欠点を有している。さらに、これらの上記
(1)〜(3)では、慣性力を求める際に舟体の弾性変
形やローリングを考慮していないため、測定可能な周波
数範囲が約40Hz程度までに限られている。本発明
は、上記の課題を解決するためになされたものであっ
て、高い周波数成分を含む接触力変動現象に対応した誤
差の少ない接触力測定が可能なパンタグラフの接触力測
定方法及び接触力測定装置を提供することを目的とす
る。
[0007] As mentioned above, each of the conventional contact force measurement techniques has disadvantages. Further, in the above (1) to (3), since the elastic deformation and rolling of the boat body are not taken into account when obtaining the inertial force, the measurable frequency range is limited to about 40 Hz. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a pantograph contact force measurement method and a contact force measurement capable of measuring a contact force with a small error corresponding to a contact force fluctuation phenomenon including a high frequency component. It is intended to provide a device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の第1態様のパンタグラフの接触力測定方法
は、トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集電装置)と
の間に作用する接触力を測定する方法であって; パン
タグラフの舟体の慣性力を該舟体の弾性変形を考慮した
上で求め、 別途求めた該舟体にかかっている力から該
慣性力を差し引きすることにより、上記接触力を求める
ことを特徴とする。舟体の弾性変形を考慮して慣性力を
求めることにより、接触力測定範囲を増やすことができ
る。さらに、高い振動周波数に対しても誤差の少ない接
触力測定が可能となる。
In order to solve the above-mentioned problems, a contact force measuring method for a pantograph according to a first aspect of the present invention operates between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector). Determining the inertial force of the boat body of the pantograph in consideration of the elastic deformation of the boat body, and subtracting the inertia force from the separately determined force on the boat body. Thereby, the contact force is obtained. By obtaining the inertial force in consideration of the elastic deformation of the boat body, the contact force measurement range can be increased. Further, even with a high vibration frequency, it is possible to measure a contact force with a small error.

【0009】本発明の第2態様のパンタグラフの接触力
測定方法は、トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集電
装置)との間に作用する接触力を測定する方法であっ
て;パンタグラフの舟体の慣性力を該舟体の摺り板を含
む2ヶ所の縦断面間の弾性変形を考慮した上で求め、
別途求めた上記2ヶ所の縦断面の剪断力から上記慣性力
を差し引きすることにより、上記接触力を求めることを
特徴とする。トロリ線には舟体の摺り板が接触する。パ
ンタグラフの接触力を測定するためには、この摺り板を
含む2ヶ所の縦断面の剪断力と、これらの断面間におけ
る舟体の慣性力がわかればよい。すなわち、2ヶ所の縦
断面の剪断力の和(但し、両剪断力の符号は互いに逆に
とるため、実際には差となる)から、慣性力を差し引き
することにより、接触力を求めることができる。
A method for measuring a contact force of a pantograph according to a second aspect of the present invention is a method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); The inertial force of the body is determined in consideration of the elastic deformation between two longitudinal sections including the sliding plate of the boat body,
The contact force is obtained by subtracting the inertial force from the shear forces of the two longitudinal sections separately obtained. The sliding plate of the hull comes into contact with the trolley wire. In order to measure the contact force of the pantograph, it is only necessary to know the shearing force of two vertical sections including the sliding plate and the inertial force of the boat body between these sections. That is, the contact force can be obtained by subtracting the inertial force from the sum of the shear forces of the two longitudinal sections (however, the signs of the two shear forces are opposite to each other, so they are actually different). it can.

【0010】本発明の第3態様のパンタグラフの接触力
測定方法は、トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集電
装置)との間に作用する接触力を測定する方法であっ
て;上記パンタグラフの舟体にn(n≧2)個の加速度
計を取り付け、該加速度計により舟体のn次の振動モー
ドを把握した上で該舟体の慣性力を求め、 別途求めた
該舟体にかかっている力から該慣性力を差し引きするこ
とにより、上記接触力を求めることを特徴とする。
[0010] A pantograph contact force measuring method according to a third aspect of the present invention is a method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); Attach n (n ≧ 2) accelerometers to the hull, determine the nth-order vibration mode of the hull using the accelerometers, determine the inertial force of the hull, and apply it to the separately determined hull. The contact force is obtained by subtracting the inertial force from the applied force.

【0011】慣性力は、舟体の長手方向にわたり大きさ
が変化する分布力である。従来は、舟体中央に取り付け
た1個の加速度計により慣性力を求めていた。このた
め、振動周波数が約60Hz以上においては、接触力の
測定誤差が大きかった。本態様では、n(n≧2)個の
加速度計により、舟体のn次の振動モードを把握した上
で慣性力を求めることにより、高い周波数に対しても誤
差の少ない接触力測定を実現することができる。例え
ば、舟体のローリングモード(振動周波数12Hz程
度)を把握するには、最低2個の加速度計を用いるよう
にする。一方、曲げ1次モード(振動周波数80Hz程
度)を把握するには、最低3個の加速度計が必要であ
る。
The inertial force is a distributed force of which the magnitude changes over the longitudinal direction of the boat body. Conventionally, the inertial force has been determined by one accelerometer attached to the center of the hull. Therefore, when the vibration frequency was about 60 Hz or more, the measurement error of the contact force was large. In this embodiment, the contact force measurement with little error is realized even at a high frequency by obtaining the inertial force after grasping the nth order vibration mode of the hull by the n (n ≧ 2) accelerometers. can do. For example, at least two accelerometers are used to determine the rolling mode (vibration frequency of about 12 Hz) of the hull. On the other hand, at least three accelerometers are required to grasp the primary bending mode (the vibration frequency is about 80 Hz).

【0012】本発明の第1態様のパンタグラフの接触力
測定装置は、トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集電
装置)との間に作用する接触力を測定する装置であっ
て;上記パンタグラフの舟体に設けられたn(n≧2)
個の加速度計と、 該加速度計の検出値から上記舟体の
n次の振動モードを把握した上で、該舟体にかかる慣性
力を推定する慣性力推定手段と、 上記舟体の摺り板を
含む2ヶ所の縦断面の歪みを検出する歪み検出手段と、
該歪み検出手段の検出値から該縦断面の剪断力を算出
する剪断力算出手段と、 該剪断力算出手段の算出値か
ら上記慣性力推定手段の推定値を差し引きすることによ
り、上記接触力を算出する接触力算出手段と、 を備え
ることを特徴とする。n(n≧2)個の加速度計を設け
ることで、舟体のn次の振動モードに対応した慣性力を
正確に求めることができる。これにより、高い周波数に
対しても誤差の少ない接触力測定が可能になる。
A pantograph contact force measuring device according to a first aspect of the present invention is a device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); N provided on the hull (n ≧ 2)
Accelerometers; inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull, after grasping the n-th vibration mode of the hull from detection values of the accelerometer; Distortion detecting means for detecting distortion of two vertical sections including:
A shear force calculating means for calculating the shear force of the longitudinal section from the detected value of the strain detecting means, and subtracting the estimated value of the inertial force estimating means from the calculated value of the shear force calculating means to obtain the contact force. And a contact force calculating means for calculating. By providing n (n ≧ 2) accelerometers, an inertial force corresponding to the n-th vibration mode of the boat body can be accurately obtained. As a result, it is possible to measure the contact force with a small error even at a high frequency.

【0013】本発明のパンタグラフの接触力測定装置に
おいては、上記舟体の底部から垂下するロッドと、 該
ロッドの外周に配置された舟支えと、 該舟支えを支持
する枠組と、 上記舟体底部を上方に付勢する復元ばね
と、 を備え、 上記ロッドと舟支え間にリニアベアリ
ングが介装されていることが好ましい。従来の一般的な
パンタグラフでは、復元ばねが空気抵抗により固渋する
ことがあった。復元ばねが固渋すると、定置時と走行時
とで動特性が変化し、慣性力を求める際に誤差が多く含
まれる。本発明では、ロッドと舟支え間に介装されたリ
ニアベアリングにより、復元ばねの固渋が解消される。
In the contact force measuring device for a pantograph according to the present invention, a rod hanging down from the bottom of the boat, a boat support disposed on the outer periphery of the rod, a framework supporting the boat support, And a restoring spring for urging the bottom upward. It is preferable that a linear bearing is interposed between the rod and the boat support. In a conventional general pantograph, the restoring spring sometimes becomes tight due to air resistance. When the restoring spring is hard, the dynamic characteristics change between stationary and running, and a large amount of error is included when obtaining the inertial force. According to the present invention, the linear spring interposed between the rod and the boat support eliminates the restorative spring.

【0014】本発明の第2態様のパンタグラフの接触力
測定装置は、トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集電
装置)との間に作用する接触力を測定する装置であっ
て;上記パンタグラフの舟体に設けられたn(n≧2)
個の加速度計と、 該加速度計の検出値から上記舟体の
n次の振動モードを把握した上で、該舟体にかかる慣性
力を推定する慣性力推定手段と、 上記舟体底部を上方
に付勢する復元ばねと、 該復元ばねの振動に伴う上記
舟体の変位を計測するレーザ変位計と、 該レーザ変位
計の計測値と上記復元ばねのばね定数とを掛けることに
より復元ばね荷重を算出する荷重算出手段と、 該荷重
算出手段の算出値から上記慣性力推定手段の推定値を差
し引きすることにより、上記接触力を算出する接触力算
出手段と、 を備えることを特徴とする。
[0014] A pantograph contact force measuring device according to a second aspect of the present invention is a device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); N provided on the hull (n ≧ 2)
Accelerometers; inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull, after grasping an nth vibration mode of the hull from the detection values of the accelerometer; A restoring spring biasing the restoring spring, a laser displacement meter for measuring displacement of the boat body caused by vibration of the restoring spring, and a restoring spring load by multiplying a measured value of the laser displacement meter by a spring constant of the restoring spring. And a contact force calculating means for calculating the contact force by subtracting the estimated value of the inertial force estimating means from the calculated value of the load calculating means.

【0015】さらに、本発明の第3態様のパンタグラフ
の接触力測定装置は、トロリ線(給電線)とパンタグラ
フ(集電装置)との間に作用する接触力を測定する装置
であって; 上記パンタグラフの舟体に設けられたn
(n≧2)個の加速度計と、該加速度計の検出値から上
記舟体のn次の振動モードを把握した上で、該舟体にか
かる慣性力を推定する慣性力推定手段と、 上記舟体底
部を上方に付勢する復元ばねと、 該復元ばねと上記舟
体底部間に設けられた、該舟体にかかっている力を検出
するロードセルと、 該ロードセルにより検出された検
出値から上記慣性力推定手段の推定値を差し引きするこ
とにより、上記接触力を算出する接触力算出手段と、
を備えることを特徴とする。
Further, a contact force measuring device for a pantograph according to a third aspect of the present invention is a device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); N provided on the hull of the pantograph
(N ≧ 2) accelerometers, an inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull, after grasping an n-th vibration mode of the hull from detection values of the accelerometers, A restoring spring for urging the hull bottom upward, a load cell provided between the restoring spring and the hull bottom for detecting a force applied to the hull, and a detection value detected by the load cell. By subtracting the estimated value of the inertial force estimating means, a contact force calculating means for calculating the contact force,
It is characterized by having.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。なお、以下の説明では、通常の鉄道車両の技術にお
けるのと同様に、レールの長手方向(車両の進行方向)
を前後方向、軌道面におけるレール長手方向と直角の方
向を左右方向、軌道面に垂直な方向を上下方向と呼ぶ。
さらに、以下の説明における具体例は、現状のJRの新
幹線の一般的なものが用いられているものとする。この
通常の例では、トロリ線は、直径約15mmの銅線であ
る。トロリ線には、交流約25kVの電圧が印加され
る。トロリ線は、約5mおきに吊架線によって吊られて
いる。この吊架線は、約50mおきに柱によって支えら
れている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the longitudinal direction of the rail (the traveling direction of the vehicle) is the same as in the ordinary railway vehicle technology.
Is referred to as the front-rear direction, the direction perpendicular to the rail longitudinal direction on the track surface is referred to as the left-right direction, and the direction perpendicular to the track surface is referred to as the up-down direction.
Furthermore, in the following description, it is assumed that a general JR Shinkansen at present is used. In this usual example, the trolley wire is a copper wire having a diameter of about 15 mm. A voltage of about 25 kV AC is applied to the trolley wire. The trolley wire is suspended by a suspension wire approximately every 5 m. This suspension line is supported by columns every about 50 m.

【0017】{第1実施例}図1は本発明の第1実施例
に係る電気鉄道のパンタグラフを示す模式的正面図であ
る。図2(A)は図1のパンタグラフの歪みゲージ部分
を示す裏面側拡大図であり、図2(B)は同表面側拡大
図であり、図2(C)は同側面断面図であり、図2
(D)は歪みゲージの構成図である。図3は舟体の詳細
を示す斜視図である。図4は舟体の具体的な寸法を説明
する説明図である。図5は図1のパンタグラフの支持構
造の詳細を示す模式的側面断面図である。
FIG. 1 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a first embodiment of the present invention. 2 (A) is an enlarged back side view showing a strain gauge portion of the pantograph of FIG. 1, FIG. 2 (B) is an enlarged view of the front side, FIG. 2 (C) is a sectional side view of the same, FIG.
(D) is a configuration diagram of a strain gauge. FIG. 3 is a perspective view showing details of the boat body. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating specific dimensions of the boat body. FIG. 5 is a schematic side sectional view showing details of the support structure of the pantograph of FIG.

【0018】図1〜図5に示すように、パンタグラフ1
0は舟体12を備えている。舟体12は、左右方向に沿
って延びている。舟体12は、前後方向に離れて1組ず
つ計2本設けられているものが多いが、1本の舟体のみ
で構成されるものもある。この例の舟体12は、幅40
mm、長さ1.2m、重さ3.5kgの中空の箱状部材
である(図4参照)。舟体12はアルミニウム合金製で
ある。停車時に舟体12がトロリ線9に押し当てられる
力(静接触力)は50〜70Nである。舟体12の上表
面には、摺り板14が貼られている。摺り板14は、鉄
系や銅系の焼結合金製、あるいはカーボン系材料からな
る。この摺り板14がトロリ線に直接接触する。摺り板
14は、トロリ線9との接触により経時摩耗するので、
定期的に交換する。
As shown in FIGS. 1 to 5, a pantograph 1
0 has a boat body 12. The boat body 12 extends along the left-right direction. In many cases, the boat 12 is provided with a total of two boats separated from each other in the front-rear direction. The boat body 12 in this example has a width of 40.
It is a hollow box-shaped member having a length of 3.5 mm, a length of 1.2 m and a weight of 3.5 kg (see FIG. 4). The boat body 12 is made of an aluminum alloy. The force (static contact force) with which the hull 12 is pressed against the trolley wire 9 when stopping is 50 to 70N. A sliding plate 14 is attached to the upper surface of the boat body 12. The sliding plate 14 is made of an iron-based or copper-based sintered alloy or a carbon-based material. The sliding plate 14 directly contacts the trolley wire. Since the sliding plate 14 wears over time due to contact with the trolley wire 9,
Replace regularly.

【0019】舟体4の左右両端部寄りの底面には、図5
に示すように、ロッド22が固定されている。ロッド2
2は、舟体12底面から下方に垂下している。ロッド2
2の下端には、ストッパ22aが形成されている。舟支
え18には、前後2つのスリーブ18a、18bが一体
に形成されている。これらスリーブ18a、18bは、
上下方向に開口している。前側のスリーブ18aには前
側の舟体のロッド22が嵌合しており、後側のスリーブ
18bには後側の舟体のロッド22が嵌合している。そ
して、ロッド22とスリーブ18a、18b間の隙間に
は、リニアベアリング24が介装されている。このリニ
アベアリング24により、舟支え18がロッド22に沿
って上下に摺動する。舟支え18は、ロッド22のスト
ッパ22aにより抜け止めされている。
The bottom surface of the boat body 4 near the left and right ends is shown in FIG.
The rod 22 is fixed as shown in FIG. Rod 2
2 hangs down from the bottom of the boat body 12. Rod 2
At the lower end of 2, a stopper 22a is formed. The front and rear two sleeves 18a and 18b are integrally formed on the boat support 18. These sleeves 18a, 18b
It is open vertically. A front boat rod 22 is fitted to the front sleeve 18a, and a rear boat rod 22 is fitted to the rear sleeve 18b. A linear bearing 24 is interposed in a gap between the rod 22 and the sleeves 18a and 18b. With this linear bearing 24, the boat support 18 slides up and down along the rod 22. The boat support 18 is prevented from coming off by the stopper 22 a of the rod 22.

【0020】舟体12底面と舟支え18間において、ロ
ッド22外周には復元ばね15が配置されている。復元
ばね15は、ゴム製ばねあるいはコイルばねである。舟
支え18は、この復元ばね15を介して舟体12を支持
する。舟支え18の下には、パンタグラフ10全体を昇
降するリンク状の枠組26が設けられている。同枠組2
6は、リンク状をしており、コイルばねあるいはエアシ
リンダ(図示されず)等によって上下に昇降する。例え
ば、パンタグラフ10の非使用時は、枠組26は折り畳
まれて下がり、舟体12はトロリ線9から離れる。
A restoring spring 15 is disposed on the outer periphery of the rod 22 between the bottom surface of the boat body 12 and the boat support 18. The restoration spring 15 is a rubber spring or a coil spring. The boat support 18 supports the boat body 12 via the restoring spring 15. Below the boat support 18, a link-shaped framework 26 for raising and lowering the entire pantograph 10 is provided. Framework 2
Reference numeral 6 has a link shape and is moved up and down by a coil spring or an air cylinder (not shown). For example, when the pantograph 10 is not used, the framework 26 is folded down and the hull 12 is separated from the trolley wire 9.

【0021】舟体12には、2軸用歪みゲージ31が貼
られている。2軸用歪みゲージ31は、集電電流による
ノイズの誘導を防ぐため、無誘導型ゲージを用いる。こ
の2軸用歪みゲージ31により、舟体12の断面の剪断
歪みを測定する。この例では、2軸用歪みゲージ31
は、舟体12の両側面に2個ずつ貼られている。したが
って、1本の舟体12に対して計4個の2軸用歪みゲー
ジ31a〜31dが設けられている。これら4個の2軸
用歪みゲージ31a〜31dは、図2(D)に示すよう
にブリッジ接続されている。2軸用歪みゲージ31a〜
31dをブリッジ接続することにより、舟体12の前後
方向の曲げやねじり荷重に対する感度が下がり、上下荷
重に対する剪断歪みのみが測定されやすくなっている。
なお、歪みゲージは、図6に示すように、舟体12の底
部に貼るようにしてもよい。この場合は、舟体12の曲
げ歪みを測定するのに都合がよい。
A two-axis strain gauge 31 is attached to the boat body 12. As the two-axis strain gauge 31, a non-inductive gauge is used in order to prevent noise from being induced by the current collection current. The shear strain of the cross section of the boat body 12 is measured by the biaxial strain gauge 31. In this example, the biaxial strain gauge 31
Are attached to both sides of the hull 12 by two. Therefore, a total of four biaxial strain gauges 31a to 31d are provided for one boat body 12. These four biaxial strain gauges 31a to 31d are bridge-connected as shown in FIG. Biaxial strain gauge 31a ~
By bridging 31d, the sensitivity of the boat body 12 to bending and torsional loads in the front-rear direction is reduced, and only the shear strain for vertical loads is easily measured.
The strain gauge may be attached to the bottom of the boat body 12, as shown in FIG. In this case, it is convenient to measure the bending strain of the hull 12.

【0022】さらに、舟体12には、加速度計35が取
り付けられている。加速度計35は、この例では1つの
舟体12の左右及び中央に計3個取り付けられている。
加速度計35を3個取り付けたことにより、後述する舟
体12の3次の振動モード(曲げ1次モード)にも対応
できるようになっている。加速度計35の筐体と舟体1
2間には、ベーク板(図示されず)が介装されている。
同ベーク板により、加速度計35の筐体と舟体12間は
絶縁されている。これにより、信号ケーブルのシールド
線に電流が流れず、出力信号のノイズが低減されてい
る。
Further, an accelerometer 35 is attached to the hull 12. In this example, a total of three accelerometers 35 are attached to the left, right, and center of one boat body 12.
By attaching three accelerometers 35, it is possible to cope with a tertiary vibration mode (bending primary mode) of the boat body 12, which will be described later. The housing and hull 1 of the accelerometer 35
A bake plate (not shown) is interposed between the two.
The bake plate insulates the housing of the accelerometer 35 from the hull 12. As a result, no current flows through the shielded wire of the signal cable, and the noise of the output signal is reduced.

【0023】各2軸用歪みゲージ31a〜31d及び加
速度計35は、制御装置(図示されず)に接続されてい
る。この制御装置は、2軸用歪みゲージ31及び加速度
計35の計測値に基づき、以下の原理により舟体12と
トロリ線との接触力を算出する。以下、図7〜図10を
参照して上記の接触力測定原理について説明する。図7
は本発明に係る接触力測定方法を説明するための図であ
る。図8は舟体の慣性力の推定方法を説明するための図
である。図9はトロリ線の偏位の推定方法を説明するた
めの図である。図10は舟体の振動モードについて説明
するための図である。
Each of the two-axis strain gauges 31a to 31d and the accelerometer 35 are connected to a control device (not shown). This control device calculates the contact force between the hull 12 and the trolley wire based on the measured values of the two-axis strain gauge 31 and the accelerometer 35 according to the following principle. Hereinafter, the principle of measuring the contact force will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining a contact force measuring method according to the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining a method of estimating the inertial force of the hull. FIG. 9 is a diagram for explaining a method of estimating the displacement of the trolley wire. FIG. 10 is a diagram for explaining the vibration mode of the boat body.

【0024】最初に、図10を参照して、舟体12の振
動モードを説明する。図10(A)は、1次の振動モー
ド(並進モード)である。このモードでは、舟体12の
左右がほぼ同時に上下する。このモードは、舟体12の
振動周波数が7Hz程度で生じる。このモードのとき
は、舟体12の加速度を計測するためには、舟体12に
取り付ける加速度計35は最低1個でよい。図10
(B)は、振動モード2(ローリングモード)である。
このモードでは、舟体12の左右端がそれぞれ逆方向に
上下し、前後方向軸の周りに揺れる。このモードは、舟
体12の振動周波数が12Hz程度で生じる。このモー
ドのときは、舟体12の加速度を計測するためには、舟
体12に取り付ける加速度計35は最低2個必要であ
る。
First, the vibration mode of the hull 12 will be described with reference to FIG. FIG. 10A shows a primary vibration mode (translation mode). In this mode, the left and right of the hull 12 move up and down almost simultaneously. This mode occurs when the vibration frequency of the boat body 12 is about 7 Hz. In this mode, at least one accelerometer 35 attached to the hull 12 is sufficient to measure the acceleration of the hull 12. FIG.
(B) is a vibration mode 2 (rolling mode).
In this mode, the left and right ends of the hull 12 move up and down in opposite directions, respectively, and swing around a longitudinal axis. This mode occurs when the vibration frequency of the boat body 12 is about 12 Hz. In this mode, at least two accelerometers 35 attached to the hull 12 are required to measure the acceleration of the hull 12.

【0025】図10(C)は、振動モード3(曲げ1次
モード)である。このモードでは、舟体12の左右端と
中央とがそれぞれ逆方向に上下する。このモードは、舟
体12の振動周波数が80Hz程度で生じる。このモー
ドのときは、舟体12の加速度を計測するためには、舟
体12に取り付ける加速度計35は最低3個必要であ
る。図10(D)は、振動モード4(曲げ2次モード)
である。このモードでは、舟体12は波状に変形する。
このモードは、舟体12の振動周波数が200Hz程度
で生じる。このモードのときは、舟体12の加速度を計
測するためには、舟体12に取り付ける加速度計35は
4個以上必要である。
FIG. 10C shows vibration mode 3 (primary bending mode). In this mode, the left and right ends and the center of the hull 12 move up and down in opposite directions. This mode occurs when the vibration frequency of the boat body 12 is about 80 Hz. In this mode, at least three accelerometers 35 attached to the hull 12 are required to measure the acceleration of the hull 12. FIG. 10D shows vibration mode 4 (second bending mode).
It is. In this mode, the hull 12 deforms in a wavy manner.
This mode occurs when the vibration frequency of the boat body 12 is about 200 Hz. In this mode, four or more accelerometers 35 attached to the hull 12 are required to measure the acceleration of the hull 12.

【0026】したがって、この実施例のように、舟体1
2に3個の加速度計35を取り付けた場合は、振動モー
ド1〜3(すなわち振動周波数100Hz程度まで)に
対する接触力を測定可能である。しかしながら、本発明
は、加速度計の個数を増やすことにより、振動モード4
あるいはそれ以上の場合であっても適用可能である。
Therefore, as in this embodiment, the hull 1
When three accelerometers 35 are attached to 2, the contact force in the vibration modes 1 to 3 (that is, up to a vibration frequency of about 100 Hz) can be measured. However, the present invention increases vibration mode 4 by increasing the number of accelerometers.
Alternatively, the present invention can be applied to even more cases.

【0027】次に、図7を参照し舟体の接触力に関して
説明する。図7に示すように、舟体12にトロリ線9と
の接触力Fcが作用しているとする。一方、舟体12の
摺り板14を含む区間ABを考えたとき、断面A、B
(区間ABの両端)において剪断力τA、τBが生じる
とする。さらに、区間ABに作用する舟体12の慣性力
の合計をFinaとする。このとき、接触力Fc、剪断力
τA及び慣性力Finaの符号(力の向き)を+と考え、
剪断力τBの符号(力の向き)を−と考えると、次式が
成り立つ;
Next, the contact force of the boat will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, it is assumed that a contact force Fc with the trolley wire 9 is acting on the boat body 12. On the other hand, when considering the section AB including the sliding plate 14 of the boat body 12, the sections A and B
It is assumed that shear forces τA and τB occur at both ends of section AB. Further, the total inertial force of the boat body 12 acting on the section AB is defined as F ina . At this time, the sign (direction of force) of the contact force Fc, the shear force τA, and the inertia force F ina is considered to be +,
When the sign (direction of force) of the shearing force τB is considered to be −, the following expression is satisfied;

【数1】 (Equation 1)

【0028】したがって、接触力Fcは、Therefore, the contact force Fc is

【数2】 で表される。つまり、接触力Fcを測定するためには、
剪断力τA、τBと区間ABにおける慣性力Finaがわ
かればよい。剪断力τA、τBは、2軸用歪みゲージ3
1により歪みを計測することにより得られる。慣性力F
inaは、加速度計による計測結果から求めることができ
る。
(Equation 2) It is represented by That is, in order to measure the contact force Fc,
What is necessary is just to know the shearing forces τA and τB and the inertia force F ina in the section AB. The shearing force τA, τB is a two-axis strain gauge 3
It is obtained by measuring the distortion according to 1. Inertia force F
ina can be obtained from the measurement result by the accelerometer.

【0029】次に、図8を参照し舟体の慣性力の測定方
法に関して説明する。最初に、慣性力Finaは分布力で
あることに注意しておく。いま、図8に示すように座標
X、Y(すなわち図8の横方向がX、縦方向がY)を定
め、この座標のX軸上において舟体12の位置lA、l
Bをとる。このとき、区間ABの慣性力は、n次の振動
モードまでを考慮すると、各モードの慣性力の和、すな
わち、
Next, a method of measuring the inertial force of the hull will be described with reference to FIG. First, note that the inertia force F ina is a distributed force. Now, as shown in FIG. 8, coordinates X and Y (that is, X in the horizontal direction and Y in the vertical direction in FIG. 8) are determined, and the positions lA and l of the hull 12 on the X axis of these coordinates.
Take B. At this time, the inertial force in the section AB is the sum of the inertial forces of the respective modes, that is, considering the vibration modes up to the n-th order, that is,

【数3】 で表される。(Equation 3) It is represented by

【0030】この線密度分布ρを一定と見なし、慣性力
inaが舟体12のn箇所の位置xj(j=1〜n)に
おける加速度の重み付き加算(加速度と重み係数の線形
和)と等しいとする。
Assuming that the linear density distribution ρ is constant, the inertial force F ina is calculated by adding the weighted addition of acceleration (linear sum of acceleration and weight coefficient) at n positions xj (j = 1 to n) of the hull 12. Assume equal.

【数4】 (Equation 4)

【0031】そして、「数3」と「数4」を等しいとお
くと、以下が成り立つ。
Then, assuming that "Equation 3" is equal to "Equation 4", the following holds.

【数5】 (Equation 5)

【0032】したがって、この方程式系を満足するよう
なwj(j=1〜n)を求めればよい。以上により、慣
性力Finaを求めることができる。
Therefore, wj (j = 1 to n) that satisfies this equation system may be obtained. As described above, the inertia force F ina can be obtained.

【0033】これにより、n個のモードが支配的である
場合、ある区間ABの慣性力Finaは、舟体12のn
箇所の加速度に、重み係数wjと区間ABの質量を掛け
て加算することにより推定可能である。なお、区間AB
の質量ρ(lA−lB)を舟体の等価質量と呼ぶ。
Thus, when the n modes are dominant, the inertia force Fina in a certain section AB becomes n
It can be estimated by multiplying the acceleration at the point by the weight coefficient wj and the mass of the section AB and adding the result. In addition, section AB
Is referred to as the equivalent mass of the hull.

【0034】ところで、実際の測定に際しては、加速度
重み係数と等価質量は加振試験により求めるのがよい。
すなわち、既知の加振力により加振を行い、上述した
「数2」式により推定した加振力と実際の加振力とが等
しくなるような加速度重み係数と等価質量を求める。例
えば、図3において、各加速度計35a〜35fの計測
値をそれぞれ順にa5〜a10とし、舟体12A、12
Bの等価質量をそれぞれ順にM1、M2としたとき、各
舟体12A、12Bに対する慣性力Fina,1、Fi na,2
補正は次式により行う;
In the actual measurement, the acceleration weight coefficient and the equivalent mass are preferably obtained by a vibration test.
That is, the excitation is performed by the known excitation force, and the acceleration weight coefficient and the equivalent mass are determined so that the excitation force estimated by the above-described “Equation 2” becomes equal to the actual excitation force. For example, in FIG. 3, the measured values of the accelerometers 35a to 35f are respectively set to a5 to a10 in order, and the boat bodies 12A, 12A
When B of the equivalent mass of the sequence were in M1, M2, respectively, each collector head 12A, the inertial force F ina relative 12B, 1, F i na, 2 of the correction is performed by the following equation;

【数6】 (Equation 6)

【0035】また、簡便な方法として、各舟体12A、
12Bに対して2個の加速度計により舟体曲げ1次モー
ドの慣性力を補正してもよい。すなわち、舟体12Aに
おいては加速度計35a、35dの検出値を用い、舟体
12Bにおいては加速度計35b、35eの検出値を用
いる。このとき、各舟体12A、12Bに対する慣性力
ina,1、Fina,2の補正は次式により行う;
As a simple method, each boat body 12A,
The inertial force in the boat bending primary mode may be corrected by using two accelerometers for 12B. That is, the detected values of the accelerometers 35a and 35d are used in the hull 12A, and the detected values of the accelerometers 35b and 35e are used in the hull 12B. At this time, the correction of the inertia forces F ina, 1 and F ina, 2 for each of the hulls 12A and 12B is performed by the following equation;

【数7】 この場合は、舟体の端部の加速度計(舟体12Aでは加
速度計35c、35d;舟体12Bでは加速度計35
e、35f)が左右同じ検出値になると見做しているこ
とに相当する。
(Equation 7) In this case, the accelerometer at the end of the hull (accelerometers 35c and 35d in the hull 12A;
e, 35f) correspond to the assumption that the left and right detection values are the same.

【0036】次に、図9を参照しトロリ線の偏位の推定
に関して説明する。図9に示すように、接触力Fcと剪
断力τA、τBとの間には、慣性力を無視すると次式が
成り立つ;
Next, the estimation of the trolley wire deviation will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the following equation holds between the contact force Fc and the shearing forces τA and τB, ignoring the inertial force;

【数8】 したがって、(Equation 8) Therefore,

【数9】 が成り立つ。これにより、接触位置の推定が可能であ
る。このような推定は、慣性力の無視できるような低い
周波数に限定されるが、車上から見た架線の折れ曲がり
等は、例えば車両速度が270km/hのときに0.7
5Hz(50m径間、2径間1サイクルの場合)である
ため、この方法でも十分推定可能である。
(Equation 9) Holds. As a result, the contact position can be estimated. Such an estimation is limited to a low frequency at which the inertial force can be ignored, but the bending of the overhead wire viewed from above the vehicle is, for example, 0.7 when the vehicle speed is 270 km / h.
Since the frequency is 5 Hz (in the case of one cycle of 50 m span and 2 spans), this method can be sufficiently estimated.

【0037】次に、上記の方法により接触力測定を行っ
た結果の具体的な事例について述べる。なお、従来の接
触力測定方法では、慣性力を舟体中央に取り付けた1個
の加速度計のみで推定している。 (1)舟体の等価質量の実測値(図3参照) 舟体12Aの等価質量M1=約2.4kg、舟体12B
の等価質量M2=約2.1kgである。
Next, a specific example of the result of the measurement of the contact force by the above method will be described. In the conventional contact force measuring method, the inertial force is estimated using only one accelerometer attached to the center of the hull. (1) Measured value of equivalent mass of boat body (see FIG. 3) Equivalent mass M1 of boat body 12A = about 2.4 kg, boat body 12B
Is about 2.1 kg.

【0038】(2)重み係数(図3参照) この重み係数に関しては、次の2つの仮定をおく; (a)舟体の端部の加速度計(舟体12Aでは加速度計
35c、35d;舟体12Bでは加速度計35e、35
f)については同じ値である。これは、舟体の振動モー
ドが左右対称あるいは点対称になっていると仮定するこ
とに相当する。 (b)各重み係数の合計は1である。これは、並進モー
ド(図10(A)参照)が完全な剛体振動であると仮定
することに相当する。この仮定を考慮して求めた重み係
数は、 舟体12Aについて:w1=0.75、w2=w3=
0.125 舟体12Bについて:w4=0.83、w5=w6=
0.083 である。
(2) Weighting factor (see FIG. 3) The following two assumptions are made regarding this weighting factor: (a) Accelerometer at the end of the hull (accelerometers 35c and 35d in the hull 12A; In the body 12B, the accelerometers 35e and 35
The values are the same for f). This is equivalent to assuming that the vibration modes of the hull are symmetric or point-symmetric. (B) The sum of each weight coefficient is 1. This corresponds to assuming that the translation mode (see FIG. 10A) is a complete rigid vibration. The weighting factor obtained in consideration of this assumption is as follows for the hull 12A: w1 = 0.75, w2 = w3 =
0.125 For the hull 12B: w4 = 0.83, w5 = w6 =
0.083.

【0039】図11は従来の接触力の測定結果(加速度
計を図10(A)のように舟体の中央部の1ヶ所に取り
付けた場合)を示すグラフである。図12は上記の値を
用いた場合の本発明の接触力の測定結果(加速度計を図
10(C)のように舟体に3個取り付けた場合)を示す
グラフである。これらのグラフは、横軸が舟体振動の周
波数(単位Hz)を示し、縦軸が接触推定力を加振力で
割った値を示す。なお、この試験では、加振力を測定可
能な加振器でパンタグラフを振動させた。
FIG. 11 is a graph showing a measurement result of a conventional contact force (when an accelerometer is attached to one central portion of a boat body as shown in FIG. 10A). FIG. 12 is a graph showing the measurement results of the contact force of the present invention when the above values are used (when three accelerometers are attached to the hull as shown in FIG. 10C). In these graphs, the horizontal axis indicates the frequency (unit Hz) of the hull vibration, and the vertical axis indicates the value obtained by dividing the estimated contact force by the excitation force. In this test, the pantograph was vibrated by a vibrator capable of measuring a vibrating force.

【0040】図11に示すように、従来の方法では、特
に振動周波数40Hz以上において、接触推定力の誤差
が著しくなっている。しかし、図12に示す本発明の方
法では、振動周波数100Hzであっても、接触推定力
の誤差がほとんど生じていないことがわかる。なお、所
見によれば、加速度計が2個の場合であっても、加速度
計が3個の場合より若干精度が低下するが、振動周波数
80Hz程度までは十分に実用的な精度を得ることがで
きる。
As shown in FIG. 11, in the conventional method, the error of the estimated contact force becomes remarkable especially at the vibration frequency of 40 Hz or more. However, according to the method of the present invention shown in FIG. 12, even at the vibration frequency of 100 Hz, it can be seen that there is almost no error in the estimated contact force. According to observations, even when the number of accelerometers is two, the accuracy is slightly lower than that when three accelerometers are used. However, sufficient practical accuracy can be obtained up to a vibration frequency of about 80 Hz. it can.

【0041】このように、従来の方法では、振動モード
2に相当する約40Hz以上の振動周波数においては、
舟体の接触力の推定誤差が大きかった。本発明において
は、加速度計の計測値に基づいた舟体の弾性振動を考慮
することにより、慣性力Fin aを精度良く推定すること
ができる。
As described above, in the conventional method, at a vibration frequency of about 40 Hz or more corresponding to the vibration mode 2,
The estimation error of the contact force of the hull was large. In the present invention, the inertial force F in a can be accurately estimated by considering the elastic vibration of the hull based on the measurement value of the accelerometer.

【0042】以下、本発明の他の実施例について説明す
る。以下の実施例では、第1実施例と同一構成部分につ
いては説明を省略する。 {第2実施例}以下、本発明の第2実施例について説明
する。図13は、本発明の第2実施例を説明する図であ
る。図13(A)に示すパンタグラフは、舟体42を支
持する枠組が、図13(B)に示すようなシングルアー
ム27となっている。復元ばね15は、舟体42の中央
部底面とシングルアーム27上端間に1個だけ介在して
いる。
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, description of the same components as those in the first embodiment will be omitted. Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention. In the pantograph shown in FIG. 13A, the framework supporting the boat 42 is a single arm 27 as shown in FIG. 13B. The restoring spring 15 is interposed between the bottom of the central portion of the boat 42 and the upper end of the single arm 27 only once.

【0043】図13(A)に示すパンタグラフにおいて
は、第1実施例における歪みゲージに代えて、舟体42
の支持ばね15の変形を測定するレーザ変位計32が設
けられている。同レーザ変位計32は、シングルアーム
27の上端に取り付けられている。レーザ変位計32
は、舟体42の底面に向けてレーザ光線を照射して、舟
体42の変位を計測する。そして、この変位に支持ばね
15のばね定数を掛けて舟体42を支持する力を算出す
る。さらに、舟体支持力から慣性力を差し引いてトロリ
線接触力を算出する。
In the pantograph shown in FIG. 13A, a boat body 42 is used instead of the strain gauge in the first embodiment.
A laser displacement meter 32 for measuring the deformation of the support spring 15 is provided. The laser displacement meter 32 is attached to the upper end of the single arm 27. Laser displacement meter 32
Irradiates a laser beam toward the bottom of the boat 42 and measures the displacement of the boat 42. Then, a force for supporting the boat 42 is calculated by multiplying the displacement by the spring constant of the support spring 15. Further, the trolley wire contact force is calculated by subtracting the inertial force from the hull support force.

【0044】{第3実施例}以下、図14を参照して本
発明の第3実施例について説明する。図14に示すパン
タグラフは、第1実施例における歪みゲージに代えて、
ロードセル34が設けられているものである。ロードセ
ル34は、舟体42底面と復元ばね15間に配置されて
いる。このロードセル34により、舟体42にかかって
いる力を計測する。このロードセル34による力の計測
値が、第1実施例における左右の剪断力の差に相当す
る。したがって、この計測値から舟体の慣性力を差し引
きして、トロリ線接触力を算出する。
{Third Embodiment} A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The pantograph shown in FIG. 14 replaces the strain gauge in the first embodiment,
A load cell 34 is provided. The load cell 34 is disposed between the bottom surface of the boat 42 and the restoring spring 15. The load cell 34 measures the force applied to the boat 42. The measured value of the force by the load cell 34 corresponds to the difference between the left and right shear forces in the first embodiment. Therefore, the trolley wire contact force is calculated by subtracting the inertial force of the hull from this measured value.

【0045】{第4実施例}以下、図15を参照して本
発明の第4実施例について説明する。図15に示すパン
タグラフは、2軸用歪みゲージ31が舟体42中央部
(すなわち復元ばね15の取付部)にのみ貼られてい
る。シングルアーム27に対しては、2個の2軸用歪み
ゲージ31で十分な接触力推定を行うことができる。
Fourth Embodiment A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the pantograph shown in FIG. 15, the two-axis strain gauge 31 is attached only to the center of the boat 42 (that is, the mounting portion of the restoring spring 15). For the single arm 27, sufficient contact force estimation can be performed with the two two-axis strain gauges 31.

【0046】{第5実施例}以下、本発明の第5実施例
について説明する。図16及び図17は、本発明の第3
実施例を説明する図である。これらの各図に示す各パン
タグラフは、枠組が図13(B)に示すようなシングル
アーム27となっている。このシングルアーム27の上
端には、天井管19が取り付けられている。復元ばね1
5は、舟体43の上端部と天井管19間に2個介在され
ている。
{Fifth Embodiment} A fifth embodiment of the present invention will be described below. 16 and 17 show the third embodiment of the present invention.
It is a figure explaining an Example. Each of the pantographs shown in these figures has a single arm 27 as shown in FIG. 13B. The ceiling pipe 19 is attached to the upper end of the single arm 27. Restoring spring 1
5 are interposed between the upper end of the boat 43 and the ceiling pipe 19.

【0047】図16に示すパンタグラフは、2軸用歪み
ゲージ31が舟体43底面に貼られている。この場合
は、舟体43の曲げ歪みを適切に測定できる。一方、図
17に示すパンタグラフは、2軸用歪みゲージ31は舟
体43側面に貼られている。この場合は、舟体43の剪
断歪みを適切に測定できる。
In the pantograph shown in FIG. 16, a biaxial strain gauge 31 is attached to the bottom surface of the boat 43. In this case, the bending strain of the boat body 43 can be appropriately measured. On the other hand, in the pantograph shown in FIG. 17, the biaxial strain gauge 31 is attached to the side of the boat 43. In this case, the shear strain of the boat body 43 can be appropriately measured.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、測定可能な周波数範囲を増やすことにより、
高い周波数成分を含む接触力変動現象(例えば離線現
象)に対応することができる効果がある。さらに、誤差
の少ない正確な接触力を求めることができる効果があ
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, by increasing the measurable frequency range,
There is an effect that it is possible to cope with a contact force fluctuation phenomenon (for example, a detachment phenomenon) including a high frequency component. Further, there is an effect that an accurate contact force with a small error can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る電気鉄道のパンタグ
ラフを示す模式的正面図である。
FIG. 1 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2(A)は図1のパンタグラフの歪みゲージ
部分を示す裏面側拡大図であり、図2(B)は同表面側
拡大図であり、図2(C)は同側面断面図であり、図2
(D)は歪みゲージの構成図である。
2 (A) is an enlarged back side view showing a strain gauge portion of the pantograph of FIG. 1, FIG. 2 (B) is an enlarged front side view thereof, and FIG. 2 (C) is a side sectional view thereof. FIG. 2
(D) is a configuration diagram of a strain gauge.

【図3】図1のパンタグラフの舟体の詳細を示す斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view showing details of a boat body of the pantograph of FIG. 1;

【図4】図1のパンタグラフの舟体の具体的な寸法を説
明する図である。
FIG. 4 is a view for explaining specific dimensions of a boat body of the pantograph of FIG. 1;

【図5】図1のパンタグラフの支持構造の詳細を示す模
式的側面断面図である。
FIG. 5 is a schematic side sectional view showing details of a support structure of the pantograph of FIG. 1;

【図6】図1のパンタグラフの変形例を示す模式的正面
図である。
FIG. 6 is a schematic front view showing a modification of the pantograph of FIG. 1;

【図7】本発明に係る接触力測定方法を説明するための
図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a contact force measuring method according to the present invention.

【図8】舟体の慣性力の推定方法を説明するための図で
ある。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of estimating the inertial force of the hull.

【図9】トロリ線の変位の推定方法を説明するための図
である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of estimating the displacement of the trolley wire.

【図10】舟体の振動モードについて説明するための図
である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a vibration mode of a boat body.

【図11】従来の接触力の測定結果を示すグラフであ
る。
FIG. 11 is a graph showing a measurement result of a conventional contact force.

【図12】本発明の接触力の測定結果を示すグラフであ
る。
FIG. 12 is a graph showing measurement results of contact force according to the present invention.

【図13】図13(A)は本発明の第2実施例に係る電
気鉄道のパンタグラフを示す模式的正面図であり、図1
3(B)は同側面図である。
FIG. 13A is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
3 (B) is a side view of the same.

【図14】本発明の第3実施例に係る電気鉄道のパンタ
グラフを示す模式的正面図である。
FIG. 14 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4実施例に係る電気鉄道のパンタ
グラフを示す模式的正面図である。
FIG. 15 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第5実施例に係る電気鉄道のパンタ
グラフを示す模式的正面図である。
FIG. 16 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a fifth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第5実施例に係る電気鉄道のパンタ
グラフを示す模式的正面図である。
FIG. 17 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9 トロリ線 10 パンタグラフ 12、42、43 舟体 14 摺り板 15 復元ばね 18 舟支え 19 天井管 22 ロッド 26 枠組 27 シングルア
ーム 31 2軸用歪みゲージ 32 レーザ変位
計 34 ロードセル 35 加速度計
Reference Signs List 9 trolley wire 10 pantograph 12, 42, 43 boat body 14 slide plate 15 restoring spring 18 boat support 19 ceiling tube 22 rod 26 frame 27 single arm 31 two-axis strain gauge 32 laser displacement meter 34 load cell 35 accelerometer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集
電装置)との間に作用する接触力を測定する方法であっ
て;パンタグラフの舟体の慣性力を該舟体の弾性変形を
考慮した上で求め、 別途求めた該舟体にかかっている力から該慣性力を差し
引きすることにより、上記接触力を求めることを特徴と
するパンタグラフの接触力測定方法。
1. A method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); considering an inertial force of a boat body of the pantograph in consideration of elastic deformation of the boat body. A method for measuring the contact force of a pantograph, wherein the contact force is obtained by subtracting the inertial force from the force on the boat body, which is separately obtained.
【請求項2】 トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集
電装置)との間に作用する接触力を測定する方法であっ
て;パンタグラフの舟体の慣性力を該舟体の摺り板を含
む2ヶ所の縦断面間の弾性変形を考慮した上で求め、 別途求めた上記2ヶ所の縦断面の剪断力から上記慣性力
を差し引きすることにより、上記接触力を求めることを
特徴とするパンタグラフの接触力測定方法。
2. A method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector), the method including measuring the inertial force of the boat body of the pantograph including the sliding plate of the boat body. A pantograph characterized in that the contact force is obtained by subtracting the inertia force from the separately determined shear force of the two vertical sections in consideration of elastic deformation between the two vertical sections. Contact force measurement method.
【請求項3】 トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集
電装置)との間に作用する接触力を測定する方法であっ
て;上記パンタグラフの舟体にn(n≧2)個の加速度
計を取り付け、該加速度計により舟体のn次の振動モー
ドを把握した上で該舟体の慣性力を求め、 別途求めた該舟体にかかっている力から該慣性力を差し
引きすることにより、上記接触力を求めることを特徴と
するパンタグラフの接触力測定方法。
3. A method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector), wherein n (n ≧ 2) accelerometers are mounted on a boat body of the pantograph. By acquiring the nth order vibration mode of the hull using the accelerometer, the inertial force of the hull is determined, and the inertia force is subtracted from the separately determined force on the hull, A contact force measuring method for a pantograph, wherein the contact force is obtained.
【請求項4】 トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集
電装置)との間に作用する接触力を測定する装置であっ
て;上記パンタグラフの舟体に設けられたn(n≧2)
個の加速度計と、 該加速度計の検出値から上記舟体のn次の振動モードを
把握した上で、該舟体にかかる慣性力を推定する慣性力
推定手段と、 上記舟体の摺り板を含む2ヶ所の縦断面の歪みを検出す
る歪み検出手段と、 該歪み検出手段の検出値から該縦断面の剪断力を算出す
る剪断力算出手段と、 該剪断力算出手段の算出値から上記慣性力推定手段の推
定値を差し引きすることにより、上記接触力を算出する
接触力算出手段と、 を備えることを特徴とするパンタグラフの接触力測定装
置。
4. A device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); n (n ≧ 2) provided on a boat body of the pantograph.
Accelerometers; inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull, after grasping the n-th vibration mode of the hull from detection values of the accelerometer; A strain detecting means for detecting a strain in two longitudinal sections including: a shear force calculating means for calculating a shear force in the longitudinal section from a detected value of the strain detecting means; A contact force measuring device for a pantograph, comprising: a contact force calculating unit that calculates the contact force by subtracting an estimated value of an inertial force estimating unit.
【請求項5】 トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集
電装置)との間に作用する接触力を測定する装置であっ
て;上記パンタグラフの舟体に設けられたn(n≧2)
個の加速度計と、 該加速度計の検出値から上記舟体のn次の振動モードを
把握した上で、該舟体にかかる慣性力を推定する慣性力
推定手段と、 上記舟体底部を上方に付勢する復元ばねと、 該復元ばねの振動に伴う上記舟体の変位を計測するレー
ザ変位計と、 該レーザ変位計の計測値と上記復元ばねのばね定数とを
掛けることにより復元ばね荷重を算出する荷重算出手段
と、 該荷重算出手段の算出値から上記慣性力推定手段の推定
値を差し引きすることにより、上記接触力を算出する接
触力算出手段と、 を備えることを特徴とするパンタグラフの接触力測定装
置。
5. A device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); n (n ≧ 2) provided on a boat body of the pantograph.
Accelerometers; inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull, after grasping an nth vibration mode of the hull from the detection values of the accelerometer; A restoring spring biasing the restoring spring, a laser displacement meter for measuring displacement of the boat body caused by vibration of the restoring spring, and a restoring spring load by multiplying a measured value of the laser displacement meter by a spring constant of the restoring spring. Pantograph characterized by comprising: a load calculating means for calculating the contact force; and a contact force calculating means for calculating the contact force by subtracting the estimated value of the inertial force estimating means from the calculated value of the load calculating means. Contact force measuring device.
【請求項6】 トロリ線(給電線)とパンタグラフ(集
電装置)との間に作用する接触力を測定する装置であっ
て;上記パンタグラフの舟体に設けられたn(n≧2)
個の加速度計と、 該加速度計の検出値から上記舟体のn次の振動モードを
把握した上で、該舟体にかかる慣性力を推定する慣性力
推定手段と、 上記舟体底部を上方に付勢する復元ばねと、 該復元ばねと上記舟体底部間に設けられた、該舟体にか
かっている力を検出するロードセルと、 該ロードセルにより検出された検出値から上記慣性力推
定手段の推定値を差し引きすることにより、上記接触力
を算出する接触力算出手段と、 を備えることを特徴とするパンタグラフの接触力測定装
置。
6. A device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feeding line) and a pantograph (current collector); n (n ≧ 2) provided on a boat body of the pantograph.
Accelerometers; inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull, after grasping an nth vibration mode of the hull from the detection values of the accelerometer; A load cell provided between the restoration spring and the bottom of the hull for detecting a force applied to the hull; and a means for estimating the inertial force from a detection value detected by the load cell. A contact force calculating unit that calculates the contact force by subtracting the estimated value of the contact force.
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