JP3618062B2 - Pantograph contact force measuring method and contact force measuring device - Google Patents
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Description
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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.127〜130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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0018】
図1〜図5に示すように、パンタグラフ10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40mm、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。
【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22は、舟体12底面から下方に垂下している。ロッド22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。
【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26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。
【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。
【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12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。
【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。
【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。
【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。
【0026】
したがって、この実施例のように、舟体12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。
【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;
【数1】
【0028】
したがって、接触力Fcは、
【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31により歪みを計測することにより得られる。慣性力Finaは、加速度計による計測結果から求めることができる。
【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、lB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、
【数3】
で表される。
【0030】
この線密度分布ρを一定と見なし、慣性力Fina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。
【数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。
【数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。
【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。
【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、12B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、Fina,2の補正は次式により行う;
【数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Fina,1、Fina,2の補正は次式により行う;
【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35e、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。
【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;
【数8】
したがって、
【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0.75Hz(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。
【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。
【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、35f)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。
【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。
【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。
【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Finaを精度良く推定することができる。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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15は、舟体43の上端部と天井管19間に2個介在されている。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図11】従来の接触力の測定結果を示すグラフである。
【図12】本発明の接触力の測定結果を示すグラフである。
【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13(B)は同側面図である。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
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 pantograph contact force measuring method and a contact force measuring device capable of measuring a contact force with a small error corresponding to a contact force fluctuation phenomenon including a high frequency component.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In current electric railways for business use, a method of sending electric power from a trolley line to a vehicle body via a pantograph is common. The contact force between the trolley line and the boat body of the pantograph varies depending on the height variation and vibration of the trolley line, the vibration of the vehicle and the pantograph, and the like. If this variation in contact force is too great, the pantograph hull may move away from the trolley line (this is called separation). If this separation occurs frequently, a spark is generated between the two and damage to the sliding plate is promoted, resulting in a problem. Even when the line does not reach the line, the contact force of the pantograph should be as small as possible.
[0003]
Therefore, there is a demand to measure the contact force between the trolley wire and the pantograph while the train is running, and to use the obtained measurement result as a reference for measures for suppressing separation. Alternatively, in the future, it is considered to actively control the contact force in real time.
[0004]
As such a pantograph contact force measurement technique, the following is known.
(1) Japanese Patent Laid-Open No. 7-291001 discloses a method of measuring the amount of expansion and contraction of a boat body support spring and calculating the contact force by calculating the pressing force of the spring from this amount. The amount of expansion and contraction of the hull support spring is measured by measuring the dimension between the hull and the hull support pipe using an eddy current type or optical distance sensor.
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) Proceedings of the 74th General Meeting of the Japan Opportunity Society No. 97-1, (I), 2149, p. 699-700 discloses a pantograph contact force measuring device in which a load cell is provided between a hull and a sliding plate, and an accelerometer is attached to the sliding plate. In this apparatus, the force measured by the load cell is corrected by an inertial force obtained by multiplying the equivalent mass of the sliding plate by acceleration. Accordingly, a relatively accurate contact force is required.
However, in this apparatus, the pantograph is not energized and has been subjected to a special process of loading a load cell, so that it cannot be applied to ordinary business trains.
[0006]
(3) Proceedings of the 5th Annual Meeting of the Japan Opportunity Society 96-51, 1115, p. 127 to 130 disclose a method for measuring the distortion and acceleration of a boat body. In this method, the force applied to the hull (static force excluding inertial force) is calculated from the distortion of the hull. Then, this force is corrected by an inertial force obtained by multiplying the equivalent mass of the boat by acceleration. Also in this case, a relatively accurate contact force is required.
However, in this method, the boat body does not vibrate as a mere mass point, but vibrates as a beam, so it is difficult to identify the equivalent mass. Further, in the vicinity of the natural frequency (for example, near 100 Hz and 200 Hz) of the boat body, the contact force measurement error is significant.
[0007]
As described above, each of the conventional contact force measurement techniques has drawbacks. Furthermore, in the above (1) to (3), since the elastic deformation and rolling of the hull 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 to solve the above-described problem, and a contact force measurement method and a contact force measurement 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. An object is to provide an apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the pantograph contact force measuring method according to the first aspect of the present invention is a method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector). Obtaining the contact force by obtaining the inertial force of the pantograph hull considering the elastic deformation of the hull, and subtracting the inertial force from the force applied to the hull obtained separately. It is characterized by.
The contact force measurement range can be increased by obtaining the inertial force in consideration of the elastic deformation of the hull. Furthermore, it is possible to measure contact force with little error even at high vibration frequencies.
[0009]
The pantograph contact force measuring method according to the second aspect of the present invention is a method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector);
Obtain the inertial force of the pantograph hull after considering the elastic deformation between the two longitudinal sections including the sliding plate of the hull, and subtract the inertial force from the separately obtained shear forces of the two longitudinal sections. Thus, the contact force is obtained.
The sliding board of the boat contacts the trolley line. In order to measure the contact force of the pantograph, it is only necessary to know the shear force of two longitudinal 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 shearing forces of the two longitudinal sections (however, since the signs of both shearing forces are opposite to each other, they are actually different). it can.
[0010]
The pantograph contact force measuring method according to the third aspect of the present invention is a method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector);
Attach n (n ≧ 2) accelerometers to the hull of the pantograph, determine the n-th vibration mode of the hull with the accelerometer, determine the inertial force of the hull, The contact force is obtained by subtracting the inertial force from the force applied to the body.
[0011]
The inertial force is a distributed force that changes in size along the longitudinal direction of the hull. In the past, inertial force was obtained by a single accelerometer attached to the center of the hull. For this reason, when the vibration frequency is about 60 Hz or more, the measurement error of the contact force is large. In this aspect, n (n ≧ 2) accelerometers are used to determine the inertial force after grasping the nth-order vibration mode of the hull, thereby realizing contact force measurement with little error even at high frequencies. can do.
For example, in order to grasp the rolling mode (vibration frequency of about 12 Hz) of the boat body, at least two accelerometers are used. On the other hand, in order to grasp the bending primary mode (vibration frequency of about 80 Hz), at least three accelerometers are required.
[0012]
The contact force measuring device for a pantograph according to the first aspect of the present invention is a device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector);
N (n ≧ 2) accelerometers provided on the hull of the pantograph and the n-th vibration mode of the hull from the detected value of the accelerometer, and then the inertial force applied to the hull An inertial force estimating means for estimating the strain, a strain detecting means for detecting the distortion of the longitudinal section at two locations including the sliding plate of the boat body, and a shear for calculating the shearing force of the longitudinal section from the detection value of the strain detecting means A force calculating means; 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 shear force calculating means.
By providing n (n ≧ 2) accelerometers, the inertial force corresponding to the n-th vibration mode of the hull can be accurately obtained. As a result, contact force measurement with less error can be performed even at high frequencies.
[0013]
In the pantograph contact force measuring device of the present invention, a rod hanging from the bottom of the hull, a boat support disposed on the outer periphery of the rod, a frame for supporting the boat support, and the boat bottom above It is preferable that a restoring spring for urging is provided, and a linear bearing is interposed between the rod and the boat support.
In a conventional general pantograph, the restoring spring may be stiff due to air resistance. If the restoring spring is stiff, the dynamic characteristics change between stationary and running, and many errors are included when obtaining the inertial force. In the present invention, the rigidity of the restoring spring is eliminated by the linear bearing interposed between the rod and the boat support.
[0014]
The pantograph contact force measuring device according to the second aspect of the present invention is a device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector);
N (n ≧ 2) accelerometers provided on the hull of the pantograph and the n-th vibration mode of the hull from the detected value of the accelerometer, and then the inertial force applied to the hull Inertia force estimation means for estimating the above, a restoring spring that urges the bottom of the hull upward, a laser displacement meter that measures the displacement of the hull accompanying vibration of the restoring spring, and a measured value of the laser displacement meter And the spring constant of the restoring spring to calculate the restoring spring load, and the contact force is calculated by subtracting the estimated value of the inertial force estimating means from the calculated value of the load calculating means. And a contact force calculating means.
[0015]
Further, the pantograph contact force measuring device according to the third aspect of the present invention is a device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector); N (n ≧ 2) accelerometers provided on the body, and an inertial force for estimating the inertial force applied to the hull after grasping the n-th vibration mode of the hull from the detected value of the accelerometer A force estimating means, a restoring spring for urging the bottom of the hull upward, a load cell provided between the restoring spring and the bottom of the hull for detecting the force applied to the hull, and the load cell Contact force calculating means for calculating the contact force by subtracting the estimated value of the inertial force estimating means from the detected value.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, it demonstrates, referring drawings.
In the following description, the longitudinal direction of the rail (the traveling direction of the vehicle) is the front-rear direction, the direction perpendicular to the rail longitudinal direction on the track surface is the left-right direction, and the track surface, as in the ordinary railcar technology. The vertical direction is called the vertical direction.
Further, in the following description, it is assumed that a general JR Shinkansen is used. In this normal example, the trolley wire is a copper wire having a diameter of about 15 mm. An AC voltage of about 25 kV is applied to the trolley wire. The trolley line is suspended by a suspension line every about 5 m. This suspension line is supported by columns about every 50 m.
[0017]
{First Example}
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 a rear side enlarged view showing a strain gauge portion of the pantograph of FIG. 1, FIG. 2 (B) is a front side enlarged view, and FIG. 2 (C) is a side sectional view. FIG. 2D is a configuration diagram of the strain gauge.
FIG. 3 is a perspective view showing details of the hull.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining specific dimensions of the hull.
FIG. 5 is a schematic side sectional view showing details of the support structure of the pantograph of FIG.
[0018]
As shown in FIGS. 1 to 5, the
[0019]
As shown in FIG. 5,
[0020]
A restoring
[0021]
A
The strain gauge may be attached to the bottom of the
[0022]
Further, an
[0023]
Each of the
Hereinafter, the contact force measurement principle will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a view for explaining a contact force measuring method according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for estimating the inertial force of the boat.
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of estimating the deviation of the trolley line.
FIG. 10 is a diagram for explaining the vibration mode of the boat.
[0024]
First, the vibration mode of the
FIG. 10A shows a primary vibration mode (translation mode). In this mode, the left and right of the
FIG. 10B shows vibration mode 2 (rolling mode). In this mode, the left and right ends of the
[0025]
FIG. 10C shows the vibration mode 3 (first bending mode). In this mode, the left and right ends and the center of the
FIG. 10D shows the vibration mode 4 (secondary bending mode). In this mode, the
[0026]
Therefore, when the three
[0027]
Next, the contact force of the hull will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, it is assumed that a contact force Fc with the
[Expression 1]
[0028]
Therefore, the contact force Fc is
[Expression 2]
It is represented by That is, in order to measure the contact force Fc, the shearing forces τA and τB and the inertial force F in the section AB. ina I just need to know. The shear forces τA and τB are obtained by measuring the strain with the
[0029]
Next, a method for measuring the inertial force of the hull will be described with reference to FIG.
First, inertia force F ina Note that is a distributed force. Now, as shown in FIG. 8, coordinates X and Y (that is, the horizontal direction in FIG. 8 is X and the vertical direction is Y) are determined, and the positions 1A and 1B of the
[Equation 3]
It is represented by
[0030]
Considering this linear density distribution ρ as constant, inertia force F ina Is equal to the weighted addition of acceleration (linear sum of acceleration and weighting coefficient) at n positions xj (j = 1 to n) of the
[Expression 4]
[0031]
If “Equation 3” is equal to “Equation 4”, the following holds.
[Equation 5]
[0032]
Therefore, wj (j = 1 to n) that satisfies this equation system may be obtained. In this way, inertia force F ina Can be requested.
[0033]
As a result, when n modes are dominant, the inertia force Fina in a certain section AB can be estimated by multiplying the acceleration in n positions of the
[0034]
By the way, in actual measurement, the acceleration weighting coefficient and the equivalent mass are preferably obtained by a vibration test. That is, excitation is performed with a known excitation force, and an acceleration weight coefficient and an equivalent mass are obtained so that the excitation force estimated by the above-described “
[Formula 6]
[0035]
Further, as a simple method, the inertia force of the boat body bending primary mode may be corrected by two accelerometers for each
[Expression 7]
In this case, this corresponds to assuming that the accelerometers at the end of the hull (
[0036]
Next, estimation of trolley line deviation will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, the following formula is established between the contact force Fc and the shearing forces τA and τB when the inertial force is ignored:
[Equation 8]
Therefore,
[Equation 9]
Holds. Thereby, estimation of a contact position is possible. Such estimation is limited to a low frequency at which the inertial force can be ignored. For example, the bending of the overhead line as viewed from above the vehicle is, for example, 0.75 Hz when the vehicle speed is 270 km / h. Since this is a case of one cycle between two diameters), this method can be sufficiently estimated.
[0037]
Next, specific examples of results of contact force measurement by the above method will be described. In the conventional contact force measurement method, the inertial force is estimated by only one accelerometer attached to the center of the hull.
(1) Measured value of the equivalent mass of the hull (see Fig. 3)
The equivalent mass M1 of the
[0038]
(2) Weight coefficient (see Fig. 3)
For this weighting factor, we make the following two assumptions:
(A) Accelerometers at the ends of the hull (
(B) The sum of each weighting factor is 1. This is equivalent to assuming that the translation mode (see FIG. 10A) is complete rigid body vibration.
The weighting factor obtained by considering this assumption is
Regarding the
Regarding the
It is.
[0039]
FIG. 11 is a graph showing a conventional measurement result of the contact force (when an accelerometer is attached to one central portion of the hull as shown in FIG. 10A). FIG. 12 is a graph showing the measurement result of the contact force according to 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 represents the frequency (unit: Hz) of boat vibration, and the vertical axis represents the value obtained by dividing the contact estimated force by the excitation force. In this test, the pantograph was vibrated with a vibrator capable of measuring the vibration force.
[0040]
As shown in FIG. 11, in the conventional method, the error of the contact estimation force is remarkable especially at the vibration frequency of 40 Hz or more. However, in the method of the present invention shown in FIG. 12, it can be seen that there is almost no error in the contact estimation force even at a vibration frequency of 100 Hz. According to the findings, even when there are two accelerometers, the accuracy is slightly lower than when there are three accelerometers, but sufficiently practical accuracy can be obtained up to a vibration frequency of about 80 Hz. it can.
[0041]
Thus, in the conventional method, the estimation error of the contact force of the hull was large at the vibration frequency of about 40 Hz or more corresponding to the
[0042]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. In the following embodiments, the description of the same components as those in the first embodiment is omitted.
{Second Example}
The second embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 13 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
In the pantograph shown in FIG. 13A, the frame supporting the
[0043]
In the pantograph shown in FIG. 13A, a
[0044]
{Third embodiment}
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The pantograph shown in FIG. 14 is provided with a
[0045]
{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
[0046]
{Fifth embodiment}
The fifth embodiment of the present invention will be described below.
16 and 17 are diagrams for explaining a third embodiment of the present invention.
Each pantograph shown in each of these figures has a
[0047]
In the pantograph shown in FIG. 16, a
[0048]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, there is an effect that it is possible to cope with a contact force fluctuation phenomenon (for example, a separation phenomenon) including a high frequency component by increasing the measurable frequency range. Furthermore, there is an effect that an accurate contact force with less error can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a first embodiment of the present invention.
2A is an enlarged view of the back surface side showing the strain gauge portion of the pantograph of FIG. 1, FIG. 2B is an enlarged view of the same surface side, and FIG. FIG. 2D is a configuration diagram of a strain gauge.
FIG. 3 is a perspective view showing details of the boat body of the pantograph of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating specific dimensions of the boat body of the pantograph of FIG.
5 is a schematic side cross-sectional view showing details of the support structure of the pantograph of FIG. 1. FIG.
6 is a schematic front view showing a modified example of the pantograph of FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a contact force measuring method according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for estimating the inertial force of a hull.
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for estimating a displacement of a trolley wire.
FIG. 10 is a diagram for explaining a vibration mode of a boat body.
FIG. 11 is a graph showing measurement results of conventional contact force.
FIG. 12 is a graph showing measurement results of contact force according to the present invention.
FIG. 13 (A) is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 13 (B) is a side view thereof.
FIG. 14 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a schematic front view showing a pantograph of an electric railway according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
9
12, 42, 43
15
19
26
31 Two-
34
Claims (6)
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。A method for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector);
The inertial force of the pantograph hull is determined in consideration of the elastic deformation of the hull,
A method for measuring a contact force of a pantograph, wherein the contact force is obtained by subtracting the inertial force from a force applied to the hull obtained separately.
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。A method for measuring the contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector);
The inertial force of the pantograph hull is determined in consideration of the elastic deformation between the two longitudinal sections including the sliding plate of the hull,
A method for measuring a contact force of a pantograph, wherein the contact force is determined by subtracting the inertial force from the shear forces of the longitudinal sections obtained separately.
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。A method for measuring the contact force acting between a trolley wire (feed line) and a pantograph (current collector);
Attach n (n ≧ 2) accelerometers to the hull of the pantograph, find the n-th vibration mode of the hull with the accelerometer, and determine the inertial force of the hull,
A method for measuring a contact force of a pantograph, wherein the contact force is obtained by subtracting the inertial force from a force applied to the hull obtained separately.
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。A device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed wire) and a pantograph (current collector);
N (n ≧ 2) accelerometers provided on the hull of the pantograph,
An inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull after grasping the n-th vibration mode of the hull from the detected value of the accelerometer;
Strain detecting means for detecting strains in two longitudinal sections including the sliding plate of the hull;
A shear force calculating means for calculating a shear force of the longitudinal section from a detection value of the strain detecting means;
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 shear force calculating means;
A pantograph contact force measuring device comprising:
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。A device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed wire) and a pantograph (current collector);
N (n ≧ 2) accelerometers provided on the hull of the pantograph,
An inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull after grasping the n-th vibration mode of the hull from the detected value of the accelerometer;
A restoring spring for biasing the bottom of the hull upward,
A laser displacement meter for measuring the displacement of the boat body accompanying the vibration of the restoring spring;
Load calculating means for calculating a restoring spring load by multiplying the measured value of the laser displacement meter and the spring constant of the restoring spring;
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;
A pantograph contact force measuring device comprising:
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。A device for measuring a contact force acting between a trolley wire (feed wire) and a pantograph (current collector);
N (n ≧ 2) accelerometers provided on the hull of the pantograph,
An inertial force estimating means for estimating an inertial force applied to the hull after grasping the n-th vibration mode of the hull from the detected value of the accelerometer;
A restoring spring for biasing the bottom of the hull upward,
A load cell for detecting a force applied to the hull, provided between the restoring spring and the bottom of the hull;
Contact force calculation means for calculating the contact force by subtracting the estimated value of the inertial force estimation means from the detection value detected by the load cell;
A pantograph contact force measuring device comprising:
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