JP6557839B2 - パンタグラフの揚力推定方法及び装置並びにパンタグラフの揚力補償方法及び装置 - Google Patents
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Description
7;すり板、10;架線、11;トロリ線、13;ハンガー、15;補助ちょう架線、
17;ドロッパ、19;ちょう架線、21;支持点(電柱等)
41;パンタグラフ高さセンサ、43;電車線支持点センサ、45;走行速度計、
47;径間パンタ高さ差計算手段、49;パンタグラフ揚力推定部、
51;揚力推定テーブル、61;揚力補償部、63;揚力補償アクチュエータ
81(太い実線);トロリ線の静高さ、81b;ハンガ点、81d;谷部
83(細実線);走行速度が時速100km/hで揚力0の場合のパンタグラフ高さ、
83b;支持点の近傍、83d;支持点の中間部分、
85(破線);走行速度が時速300km/hで「揚力0」の場合の、パンタグラフ高さ
85b;支持点を径間の四分の一程度過ぎた部位、
85d;支持点の中間部分を径間の四分の一程度過ぎた部位
87(一点鎖線);走行速度が時速300km/hで「揚力あり」の場合のパンタグラフ高さ
まず、本発明においては、事前に、電車線の種類、径間長、パンタグラフ種類、車両速度ごとに、径間パンタ高さ差と揚力(若しくは揚力係数、両者を「揚力等」ともいう)との定量的な対応関係のデータベース(揚力推定テーブル、図5・図6参照)を整備しておく。そして、実際に測定した径間パンタ高さ差に基づいて、パンタグラフにかかっている揚力を推定する(図7参照)。
参照文献1;真鍋克士、「架線・パンタグラフ系の運動シミュレーション」,平成7年電気学会産業応用部門全国大会, pp.S-39-42,
参考文献2;真鍋克士、「架線・パンタグラフ系運動のシミュレーション」、鉄道と電気技術、pp.46、1996/6
参考文献3;池田充、「コンパウンド架線に対応したFEMに基づく架線パンタグラフ系3次元運動シミュレーション」、日本機械学会、第19回鉄道技術連合シンポジウム講演論文集、pp.587、2012/12
まず、図2及び図1を参照して、シミュレーションに適用したヘビーコンパウンド架線の構造について説明する。新幹線で採用されているヘビーコンパウンド架線10は、車両1のパンタグラフ2のすり板7としゅう動するトロリ線11や、このトロリ線11を上に吊るハンガー13及び補助ちょう架線15、この補助ちょう架線15を上に吊るドロッパ17及びちょう架線19を有する。
車両1の屋根の上(高電圧のかかっていない部分)には、パンタグラフ高さを検出するセンサ41が搭載されている。パンタグラフ高さ測定器は、具体的には、レーザ距離計をパンタグラフ近傍に設置したものや、パンタグラフ昇降機構や舟支えの各部の変位・角度を計測するものを用いて、パンタグラフ自体の高さを求める(特開2000-185577号公報の図8、特開2004-286500号公報など参照)。また、ビデオカメラを車両1の屋根に搭載して、パンタグラフのビデオ画像を取得し、パンタグラフ高さを求めることもできる(特開2011-232273参照)。
このセンサ43としては、近接センサや、画像処理装置、レーザ変位計などを用いることができる。
走行速度計45;
これは車両1の速度計を用いるのが簡便である。
上記のパンタグラフ高さセンサ41及び電車線支持点センサ43からの信号を受けて、隣接する二箇所の支持点21の間(径間内)におけるパンタグラフ2の高さの差(最高高さ−最低高さ、「径間パンタ高さ差」)を算出する。この径間パンタ高さ差計算手段47や、以下説明するパンタグラフ揚力推定部49などは、電子計算機及びそれに搭載する処理プログラムとして構成できる。
この揚力推定部49は、上述の揚力推定テーブル51をデータベースとして保有している。そして、上述の径間パンタ高さ差計算手段47、及び、走行速度計45から、径間パンタ高さ差及び車両走行速度のデータを受けて、車両に搭載されているパンタグラフの揚力係数を、次のように推定する。
図1の例では、推定された現状の揚力等は、揚力補償部61に与えられて、適正な揚力との差が計算される。そして、パンタグラフ押上げばね3と並列に配置された揚力補償アクチュエータ63が、不足あるいは過剰な揚力を補償するパンタグラフ押上げ力をパンタグラフ2に付与する。
・複数の径間から推定した揚力の平均値を使用する
・径間長が等しい複数の径間におけるパンタグラフ高さの差の平均を計算し、この平均値を使用して推定する。
Claims (6)
- 電気鉄道車両のパンタグラフにかかる揚力を推定する方法であって、
トロリ線としゅう動しながら走行している前記パンタグラフの高さを測定し、
前記トロリ線を含む電車線を支持する支持点の位置を検知し、
隣接する二箇所の支持点の間(径間内)における前記パンタグラフの高さの差(最高高さ−最低高さ、「径間パンタ高さ差」という)を算出し、
前記車両の速度情報を得、
事前に、電車線の種類、径間長、パンタグラフ種類、車両速度ごとに、径間パンタ高さ差と揚力若しくは揚力係数(両者を併せて「揚力等」という)との定量的な対応関係のデータベースを整備しておき、
測定した径間パンタ高さ差及び前記データベースに基づいて、パンタグラフにかかっている揚力等を推定することを特徴とするパンタグラフの揚力推定方法。 - 同じ車両速度で走行した同一条件の複数の径間において、複数の径間パンタ高さ差を測定し、該複数の径間パンタ高さ差を平均し、平均した径間パンタ高さ差及び前記データベースに基づいて、パンタグラフにかかっている揚力等を推定することを特徴とする請求項1記載のパンタグラフの揚力推定方法。
- 同じ車両速度で走行した同一条件の複数の径間において、複数の揚力等の推定値を得てそれらを平均することを特徴とする請求項1記載のパンタグラフの揚力推定方法。
- 電気鉄道車両のパンタグラフにかかる揚力を推定する装置であって、
トロリ線としゅう動しながら走行している前記パンタグラフの高さを測定する手段と、
前記トロリ線を含む電車線を支持する支持点の位置を検知する手段と、
径間内における前記パンタグラフの最高高さから最低高さを引いて径間パンタ高さ差を算出する手段と、
前記車両の速度情報を得る手段と、
事前に整備しておいた、電車線の種類、径間長、パンタグラフ種類、車両速度ごとに、径間パンタ高さ差と揚力等との定量的な対応関係のデータベースを有し、測定した径間パンタ高さ差及び前記データベースに基づいて、パンタグラフにかかっている揚力等を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とするパンタグラフの揚力推定装置。 - 請求項1〜3いずれか1項記載の方法によってパンタグラフ揚力を推定し、
適正な揚力から、推定した揚力を差し引いて、不足する若しくは過剰な揚力(補償揚力)を算出し、
揚力補償アクチュエータを用いて前記補償揚力を前記パンタグラフに付加することを特徴とするパンタグラフ揚力補償方法。 - 請求項4記載のパンタグラフ揚力推定装置と、
適正な揚力から推定した揚力を差し引いて、不足する若しくは過剰な揚力(補償揚力)を算出する手段と、
前記補償揚力を前記パンタグラフに付加するアクチュエータと、
ことを特徴とするパンタグラフ揚力補償装置。
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