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METHOD FOR ESTIMATING STRAIN OF TROLLEY WIRE FROM CONTACT FORCE OF PANTOGRAPH

Patent code P110006214
Posted date Dec 20, 2011
Application number P2007-285686
Publication number P2009-113530A
Patent number P5184050
Date of filing Nov 2, 2007
Date of publication of application May 28, 2009
Date of registration Jan 25, 2013
Inventor
  • (In Japanese)網干 光雄
Applicant
  • (In Japanese)公益財団法人鉄道総合技術研究所
Title METHOD FOR ESTIMATING STRAIN OF TROLLEY WIRE FROM CONTACT FORCE OF PANTOGRAPH
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for estimating the strain of trolley wire from the contact force of a pantograph capable of accurately and continuously estimating the stress (strain) exerted on the trolley wire during passing of the pantograph, by using the actually measured contact force between a wire and the pantograph.
SOLUTION: The method relates to estimating of the stress (strain) of the trolley wire at a pantograph point. That is, from a characteristic equation (a) obtained from the wave equation of the trolley wire, λ4-(T-ρν2/EI)λ2-i(2ρνω/EI)λ-(ρω2/EI)=0 ... (A), where in these four characteristic roots of the formula (A), λ1 is a complex number whose real part is positive, λ3 is a complex number whose real part is negative, λ2 is a positive pure imaginary number, and λ4 is a negative pure imaginary number, the stress (strain) of the trolley wire at the pantograph point is estimated by multiplying a measured contact force by a conversion factor (b) into the strain of the trolley wire, (γ/EI)×[(λ12)/(λ13)(λ14)] ...(B).
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

パンタグラフとトロリ線間の接触力によりトロリ線に曲げ応力(ひずみ)が発生し、この曲げ応力が繰り返し作用するとトロリ線が疲労破断(断線)する恐れがあるため、応力(ひずみ)の許容値が設定されている。特に、高速度運転する新幹線ではトロリ線に発生する曲げ応力は著大になる傾向があり、高速化の良否を判断する重要な指標の一つとなっている。

これまでは、トロリ線に直接ひずみゲージを貼り、パンタグラフ通過時の値を実測していたが、事実上測定箇所が限定される上に、必ずしもその測定箇所が応力(ひずみ)の最大値を発生する箇所とも限らないため、空間的に連続な測定が望まれていた。そこで、パンタグラフに作用する接触力を実測して、トロリ線の最大応力(ひずみ)を連続的に算出する方法が望まれていた。

近年、弾性支床梁モデルを用いて、パンタグラフ点のトロリ線ひずみを算出する方法が提案されている。

【非特許文献1】久須美 俊一,福谷 隆宏,岩井中 篤史,「接触力によるトロリ線ひずみ推定の検討」,平成16年電気学会産業応用部門大会,2004年8月,3-27,pp.III -239~242

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、パンタグラフの接触力からトロリ線のひずみを推定する方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
パンタグラフ点におけるトロリ線応力(ひずみ)を推定する方法であって、
トロリ線の波動方程式から得られる特性方程式、
λ4 -(T-ρν2 /EI)λ2 -i(2ρνω/EI)λ-(ρω2 /EI)=0 …(A)
(ここで、ρはトロリ線の線密度、νは列車走行速度、iは虚数単位、Tはトロリ線の張力、EIはトロリ線の曲げ剛性、ωは振動角周波数)の4つの特性根のうち、λ1 を実数部が正の複素数、λ3 を実数部が負の複素数、λ2 を正の純虚数、λ4 を負の純虚数とし、計測された接触力に対して、トロリ線ひずみへの変換
(r/EI)・〔(λ1 +λ2 )/(λ1 -λ3 )(λ1 -λ4 )〕
…(B)
(ここで、rはトロリ線の中立軸から表面までの距離であり、トロリ線の形状が円形の場合は半径に相当)を乗じてパンタグラフ点におけるトロリ線応力(ひずみ)を推定することを特徴とするパンタグラフの接触力からのトロリ線のひずみ推定方法。

【請求項2】
 
請求項1記載のパンタグラフの接触力からのトロリ線のひずみ推定方法において、前記式(B)は周波数特性を示すので、予めインパルス応答関数を用意しておき、実測された時間軸の接触力波形に対して前記インパルス応答関数を重畳積分することにより、前記時間軸のパンタグラフ点におけるトロリ線応力(ひずみ)を推定することを特徴とするパンタグラフの接触力からのトロリ線のひずみ推定方法。
Industrial division
  • Electric power application
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2007285686thum.jpg
State of application right Registered
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