電車線路用監視システム
【課題】 大がかりな装置を設けることなく、監視対象設備の変位を推定することにより電車線路設備の総合的な監視を簡単で正確に、低コストで行う。
【解決手段】 電車線路用監視システム１は、監視対象に取り付けられる無線タグ２と、この無線タグ２が発した信号を受けて受信時刻を取得する測定ユニット３と、測定ユニット３からの受信時刻を演算処理して無線タグ２の取付位置を推定するロケーションサーバ４とで構成する。測定ユニット３は、無線タグ２の信号を受ける受信アンテナ５ａを備えたタグリーダ５と、信号の受信時刻を内蔵の時計６ａで記録する測定器６とを一組とする、各受信アンテナ５ａが互いに異なる位置に配置された四組を備える。ロケーションサーバ４は、各測定器６からの時刻情報を受けて、各受信アンテナ５ａでの受信時刻の時間差に信号の伝播速度を乗じて無線タグ２から各受信アンテナ５ａまで距離の差を算出し、無線タグ２の位置を推定する。
【解決手段】 電車線路用監視システム１は、監視対象に取り付けられる無線タグ２と、この無線タグ２が発した信号を受けて受信時刻を取得する測定ユニット３と、測定ユニット３からの受信時刻を演算処理して無線タグ２の取付位置を推定するロケーションサーバ４とで構成する。測定ユニット３は、無線タグ２の信号を受ける受信アンテナ５ａを備えたタグリーダ５と、信号の受信時刻を内蔵の時計６ａで記録する測定器６とを一組とする、各受信アンテナ５ａが互いに異なる位置に配置された四組を備える。ロケーションサーバ４は、各測定器６からの時刻情報を受けて、各受信アンテナ５ａでの受信時刻の時間差に信号の伝播速度を乗じて無線タグ２から各受信アンテナ５ａまで距離の差を算出し、無線タグ２の位置を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別情報を電波で発信可能な無線タグを電車線路設備に取り付けて、タグリーダにより受信し、無線タグの取付位置を特定して電車線路設備の変位に基づいて設備を監視する電車線路用監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電車線路設備内の対象設備に、対象設備を特定する設備ＩＤ及び監視情報を読み書き可能なＩＤタグと共に、対象設備の状態を検出するセンサを取り付け、制御部によりセンサが検出した監視情報をＩＤタグに書き込み、ＩＤタグから設備ＩＤと共に監視情報をＩＤタグリーダで読み取って、電車線路設備の監視に活用する電車線路用監視システムがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-131173号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のシステムにおいては、対象設備ごとにその状態を検出するセンサやＩＤタグにその検出情報分のメモリを必要とするので、ハード面の小型化や費用の低廉化の障害ととなるし、また情報解析の処理負担が大きく部材それぞれに電力を確保しなければならない。
そこで、本発明は、電車線路設備に大がかりな装置を設けることなく、無線タグの信号から監視対象設備の位置や変位を推定することにより電車線路設備の総合的な監視を簡単で正確に、低コストで行える電車線路用監視システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明においては、信号出力可能な無線タグを電車線路設備内の監視対象設備に取り付け、この無線タグの信号をタグリーダの複数の受信アンテナにより互いに異なる位置で受信し、各受信アンテナが受信した信号の受信時刻を基に制御装置が無線タグの取付位置を算出して特定し、対象設備の規定位置からの変位を推定して、対象設備の変位状態を監視する電車線路用監視システムを構成した。
相対変位を伴う部材を備えた対象設備の各部材に無線タグを取り付け、これらの無線タグの取付位置を制御装置で算出して特定し、対象設備の部材間の相対変位を推定することとした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、電車線路の監視対象設備の位置を無線タグの信号から取得できるし、対象設備の変位から設備の状態を把握することができるので、対象設備の位置を検出したりその変位を検出するためのセンサ及びそのセンサに検出される位置情報を記録するメモリをシステムから省くことができ、電車線路全体の総合的な監視を簡単で正確に低コストで行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電車線路用監視システムのブロック図である。
【図２】電車線路用監視システムの第１変形例のブロック図である。
【図３】電車線路用監視システムの第２変形例のブロック図である。
【図４】電車線路用監視システムの第３変形例のブロック図である。
【図５】（Ａ）は図１の電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する軌道台車の概略的正面図、（Ｂ）は同じく概略的側面である。
【図６】第２実施形態に係る電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する保守用作業車の概略図である。
【図７】第３実施形態に係る電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する電車車両の概略図である。
【図８】第４実施形態に係る電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する電車車両の概略図である。
【図９】第５実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１０】第６実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１１】第７実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１２】第８実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１３】第９実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１４】第１０実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１５】第１１実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１６】第１２実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１７】第１３実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。
図１において、電車線路用監視システム１は、監視対象設備に取り付けられる無線タグ２と、この無線タグ２が発した信号を受信して受信時刻を取得する測定ユニット３と、測定ユニット３からの受信時刻データを演算処理して無線タグ２の取付位置及び監視対象設備の変位を推定する制御装置であるロケーションサーバ４とで構成される。測定ユニット３は、無線タグ２が発する信号を受信する受信アンテナ５ａを備えたタグリーダ５と、タグリーダ５が一体的に組み込まれ無線タグ２の信号の受信時刻を内蔵の時計６ａで記録する測定器６とを一組とする、各受信アンテナ５ａが互いに異なる位置に配置された四組を備えている。
この電車線路用監視システム１の監視対象設備を電車線路近辺の設備とする場合、図５に示すように、線路Ｌ上を移動可能な軌道台車Ｔｂに測定ユニット３を搭載し、軌道台車Ｔｂを線路上で移動させて測定地点で停止させてから、監視処理を実行する。すなわち、測定地点で無線タグ２からの信号を各受信アンテナ５ａを通じてタグリーダ５で受け、信号が到着する時刻を測定器６が測定する。ロケーションサーバ４は、各測定器６からの時刻情報を受けて、各受信アンテナ５ａでの受信時刻の時間差に信号の伝播速度を乗じて無線タグ２から各受信アンテナ５ａまで距離の差を算出し、無線タグ２の位置を推定する到達時間差法(TDoA)により、無線タグ２の取付位置を推定する。なお、ロケーションサーバ４は測定器６の時刻情報を解析するものであるから、測定器６と一体的に軌道台車Ｔｂに搭載されていなくてもよい。無線タグ２の取付位置に基づいて対象設備の位置が推定され、その変位が規定の許容範囲を越える場合には、電車線路用監視システムを含む電車線路設備監視システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。また、これらの情報は区所等の保全管理システムに保全情報として送られ有効活用される。
なお、軌道台車Ｔｂ上の各タグリーダ５のアンテナ５ａの固定位置は予め既知であり、また各測定器３の時計は時刻同期していることを前提とする。
また、無線タグ２は、アクティブ型のほか、パッシブ型又はセミパッシブ型を適用できる。パッシブ型及びセミパッシブ型を適用する場合には、図２に示すように、無線タグ２の送信起電用の給電アンテナ５ｂを備える。
さらに、測定ユニット３は、四組のタグリーダ５及び測定器６に代えて、４個以上の受信アンテナ素子から構成されるアレイアンテナを備えた単一のタグリーダと単一の測定器６から構成してもよい。この場合、図３，図４に示すように、無線タグ２から発せられる信号に対して、タグリーダ５の受信アレイアンテナ５ａの各アンテナ素子に到着する時刻が測定器６で測定される。
ロケーションサーバ４においては、無線タグ２の取付位置の推定に関して上記実施形態における到達時間差法(TDoA)のほか、各アンテナが受信した電波の位相差に基づき、各アンテナの位置から共通の特定方向を基準とする信号の伝播方向を検出する到達角度法(AoA)等の各種位置検出法を採用できる。特にタグリーダ５にアレイアンテナを適用する場合には、信号の位相差の検出に有効なため、到達角度法(AoA)が適する。
無線タグ２の信号は位置検出のために利用されるが、これに加えて、例えば温度センサによる温度などの位置検出以外の状態検出用の各種センサによるセンシングデータを同時に送ることに利用してもよい。
これらの実施例の変更は、以下の実施形態においても同様に適用できる。
【０００９】
第２実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図６に示すように、測定ユニット３が保守用作業車Ｃに搭載されている。保守用作業車Ｃは、線路上を走行可能で、所定の測定地点に移動したら、停止しあるいは走行しながら、先と同様にしてタグリーダ５が無線タグ２の信号を受信し、測定器６が信号の到着時刻を測定し、ロケーションサーバ４が各測定器６からの時刻情報を受けて、到達時間差法(TDoA)により、無線タグ２の取付位置を推定する。
【００１０】
第３実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図７に示すように、測定ユニット３が営業運行中の電車Ｔｒに搭載され、無線タグ２にパッシブ型又はセミパッシブ型を適用する。無線タグ２の送信起電用の給電アンテナ５ｂは、無線タグ２に信号を送信させるのに必要な電力をまかなうために電車Ｔｒの車両上に固定される。高速走行する電車Ｔｒの場合には、長時間起電し十分な読み取り時間を確保するため、複数の給電アンテナ５ｂを設ける。通常運行時間中に電車Ｔｒを走行させながら、給電アンテナ５ｂにより無線タグ２を送信起電しつつ各タグリーダ５が無線タグ２の信号を受信し、各測定器６が信号の到着時刻を測定し、ロケーションサーバ４が各測定器６からの時刻情報を受けて、到達時間差法(TDoA)により、無線タグ２の取付位置を推定する。
【００１１】
第４実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図２に示すように、給電アンテナ５ｂを含む測定ユニット３が営業運行中の電車Ｔｒに前後に異なる位置に複数搭載されている。従って、一の無線タグ２を複数回測定することになり、信号の読み取り不良による誤測定の可能性を低減できる。
なお、第３，第４実施形態では測定ユニット３を電車Ｔｒに搭載して営業運行中に無線タグ２の信号を読み取ることとしたが、これに代えて検測車に搭載して営業運行時間外に測定作業を行うこととしてもよい。
【００１２】
第５実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図９に示すように、トロリ線Ｔを監視対象設備としている。電車線路用監視システム１は、トロリ線Ｔが支持される支柱に第１無線タグ２ａが取り付けられ、トロリ線Ｔの径間中央位置に第２無線タグ２ｂが取り付けられ、さらにトロリ線Ｔを支柱に支持する支持部材の支持点に第３無線タグ２ｃが取り付けられる。各無線タグ２ａ，２ｂ，２ｃの信号を、図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂ，２ｃの取付位置を推定する。無線タグ２の取付位置に基づいて線路間中心位置Ｘを基準とするトロリ線Ｔの水平方向の偏位や高さが推定される。さらに、営業運行時の電車通過時のパンタグラフによるトロリ線の押し上げ高さが推定される。このようなトロリ線Ｔの偏位、高さ及びパンタグラフの押し上げ高さが規定の許容範囲を越える場合には、電車線路用監視システムを含む電車線路設備監視システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。また、電車線、電柱及びその支持点並びに軌道中心Ｘからの偏位を表した電車線線路平面図の作成に利用される。
【００１３】
第６実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１０に示すように、トロリ線の張力を一定に維持するために支柱Ｐに設けられた滑車式テンションバランサＢ１を監視対象設備としている。電車線路用監視システム１は、トロリ線にテンションを付与するための重錘Ｗの上下変位をガイドするガイド部材の下端位置に第１無線タグ２ａが取り付けられると共に、重錘Ｗの下端位置に第２無線タグ２ｂが取り付けられ、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、重錘Ｗの変位が規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１４】
第７実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１１に示すように、トロリ線の張力を適切に維持するために支柱に引き留められるばね式テンションバランサＢ２を監視対象設備とするものである。ばね式テンションバランサＢ２は、支柱に結合される外筒内に、中筒及びロッドを内外三重に入れ子式に組み込み、外筒Ｐ１と中筒Ｐ２との間及び中筒Ｐ２とロッドＲ１との間に夫々ばねを介設して、ロッドＲの先端を電車線に接続する。電車線路用監視システム１は、外筒Ｐ１に第１無線タグ２ａを取り付け、ロッドＲ１に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、外筒Ｐ１に対するロッドＲ１の変位が規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１５】
第８実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１２に示すように、トロリ線の張力を適切に維持するために支柱に引き留められたガス式テンションバランサＢ３を監視対象設備とするものである。ガス式テンションバランサＢ３は、支柱に固定されるシリンダＣｒ内にロッドＲ２が出入り自在に挿入され、ロッドＲ２にトロリ線が接続され、シリンダＣｒ内をロッドＲ２が出入りすることで、シリンダＣｒ内の高圧ガスが圧縮され、この圧力をトロリ線の張力に作用させるものである。電車線路用監視システム１は、シリンダＣｒが固定されるホルダＨに第１無線タグ２ａを取り付けると共に、ロッドＲ２に固定されたカバーＣｖに第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、ホルダＨに対するカバーＣｖの変位を算出し、規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１６】
第９実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１３に示すように、トロリ線を側方の支持部材に引止める曲線引金具Ｋを監視対象設備とする。曲線引金具Ｋは、側方の構造物から支持部材Ｓを介して線路上に延出し、先端のイヤーでトロリＴ線を支持する。この電車線路用監視システム１は、支持部材Ｓの端部に第１無線タグ２ａを取り付けると共に、曲線引金具Ｋの先端部上に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、曲線引金具Ｋの傾斜角を算出し、規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１７】
第１０実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１４に示すように、トロリ線を監視対象設備とするものである。この電車線路用監視システム１は、張架線の支持点に対応するトロリ線Ｔの位置に第１無線タグ２ａを取り付け、各径間中央点に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいて、トロリ線Ｔの各部の高さを算出し、規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１８】
第１１実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１５に示すように、二つの電車線のオーバーラップ部のトロリ線を監視対象設備とするものである。この電車線路用監視システム１は、電車線の移行点に対応するトロリ線Ｔの位置に第１無線タグ２ａを取り付け、引上げたトロリ線ＴのがいしＧ付近に第２無線タグ２ａを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいて電車線のオーバーラップ部の間隔を算出し、規定の許容範囲を越えた接近があれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１９】
第１２実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１６に示すように、本線とこれに交差するわたり線とのトロリ線を監視対象設備とするものである。この電車線路用監視システム１は、本線とわたり線との間隔が９００ｍｍとなる位置における本線のトロリ線Ｔ１に第１無線タグ２ａを取り付け、当該位置におけるわたり線のトロリ線Ｔ２に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいてトロリ線相互の高低差を算出し、規定の許容範囲を越えた変動があれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００２０】
第１３実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１７に示すように、き電線Ｆを対象設備とするものである。電車線路用監視システム１は、き電線Ｆの各支持点に第１無線タグ２ａを取り付け、各径間中央点に第２無線タグ２ｂを取り付け、これらの無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいて、き電線の各径間の弛みを算出し、規定の許容範囲を越えた変動があれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【符号の説明】
【００２１】
１ 電車線路用監視システム
２ 無線タグ
２ａ 第１無線タグ
２ｂ 第２無線タグ
２ｃ 第３無線タグ
３ 測定ユニット
４ ロケーションサーバ
５ タグリーダ
５ａ 受信アンテナ
５ｂ 給電アンテナ
６ 測定器
６ａ 時計
Ｔｂ 軌道台車
Ｌ レール
Ｃ 保守用作業車
Ｂ１ 滑車式テンションバランサ
Ｐ 支柱
Ｗ 重錘
Ｂ２ ばね式テンションバランサ
Ｐ１ 外筒
Ｒ１ ロッド
Ｂ３ ガス式テンションバランサ
Ｃｒ シリンダ
Ｒ２ ロッド
Ｃｖ カバー
Ｈ ホルダ
Ｋ 曲線引金具
Ｓ 支持部材
Ｔ トロリ線
Ｔ１ トロリ線
Ｔ２ トロリ線
Ｍ ちょう架線
Ｇ がいし
Ｆ き電線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別情報を電波で発信可能な無線タグを電車線路設備に取り付けて、タグリーダにより受信し、無線タグの取付位置を特定して電車線路設備の変位に基づいて設備を監視する電車線路用監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電車線路設備内の対象設備に、対象設備を特定する設備ＩＤ及び監視情報を読み書き可能なＩＤタグと共に、対象設備の状態を検出するセンサを取り付け、制御部によりセンサが検出した監視情報をＩＤタグに書き込み、ＩＤタグから設備ＩＤと共に監視情報をＩＤタグリーダで読み取って、電車線路設備の監視に活用する電車線路用監視システムがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-131173号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のシステムにおいては、対象設備ごとにその状態を検出するセンサやＩＤタグにその検出情報分のメモリを必要とするので、ハード面の小型化や費用の低廉化の障害ととなるし、また情報解析の処理負担が大きく部材それぞれに電力を確保しなければならない。
そこで、本発明は、電車線路設備に大がかりな装置を設けることなく、無線タグの信号から監視対象設備の位置や変位を推定することにより電車線路設備の総合的な監視を簡単で正確に、低コストで行える電車線路用監視システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明においては、信号出力可能な無線タグを電車線路設備内の監視対象設備に取り付け、この無線タグの信号をタグリーダの複数の受信アンテナにより互いに異なる位置で受信し、各受信アンテナが受信した信号の受信時刻を基に制御装置が無線タグの取付位置を算出して特定し、対象設備の規定位置からの変位を推定して、対象設備の変位状態を監視する電車線路用監視システムを構成した。
相対変位を伴う部材を備えた対象設備の各部材に無線タグを取り付け、これらの無線タグの取付位置を制御装置で算出して特定し、対象設備の部材間の相対変位を推定することとした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、電車線路の監視対象設備の位置を無線タグの信号から取得できるし、対象設備の変位から設備の状態を把握することができるので、対象設備の位置を検出したりその変位を検出するためのセンサ及びそのセンサに検出される位置情報を記録するメモリをシステムから省くことができ、電車線路全体の総合的な監視を簡単で正確に低コストで行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電車線路用監視システムのブロック図である。
【図２】電車線路用監視システムの第１変形例のブロック図である。
【図３】電車線路用監視システムの第２変形例のブロック図である。
【図４】電車線路用監視システムの第３変形例のブロック図である。
【図５】（Ａ）は図１の電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する軌道台車の概略的正面図、（Ｂ）は同じく概略的側面である。
【図６】第２実施形態に係る電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する保守用作業車の概略図である。
【図７】第３実施形態に係る電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する電車車両の概略図である。
【図８】第４実施形態に係る電車線路用監視システムの測定ユニットを搭載する電車車両の概略図である。
【図９】第５実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１０】第６実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１１】第７実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１２】第８実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１３】第９実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１４】第１０実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１５】第１１実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１６】第１２実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【図１７】第１３実施形態に係る電車線路用監視システムの監視対象設備の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。
図１において、電車線路用監視システム１は、監視対象設備に取り付けられる無線タグ２と、この無線タグ２が発した信号を受信して受信時刻を取得する測定ユニット３と、測定ユニット３からの受信時刻データを演算処理して無線タグ２の取付位置及び監視対象設備の変位を推定する制御装置であるロケーションサーバ４とで構成される。測定ユニット３は、無線タグ２が発する信号を受信する受信アンテナ５ａを備えたタグリーダ５と、タグリーダ５が一体的に組み込まれ無線タグ２の信号の受信時刻を内蔵の時計６ａで記録する測定器６とを一組とする、各受信アンテナ５ａが互いに異なる位置に配置された四組を備えている。
この電車線路用監視システム１の監視対象設備を電車線路近辺の設備とする場合、図５に示すように、線路Ｌ上を移動可能な軌道台車Ｔｂに測定ユニット３を搭載し、軌道台車Ｔｂを線路上で移動させて測定地点で停止させてから、監視処理を実行する。すなわち、測定地点で無線タグ２からの信号を各受信アンテナ５ａを通じてタグリーダ５で受け、信号が到着する時刻を測定器６が測定する。ロケーションサーバ４は、各測定器６からの時刻情報を受けて、各受信アンテナ５ａでの受信時刻の時間差に信号の伝播速度を乗じて無線タグ２から各受信アンテナ５ａまで距離の差を算出し、無線タグ２の位置を推定する到達時間差法(TDoA)により、無線タグ２の取付位置を推定する。なお、ロケーションサーバ４は測定器６の時刻情報を解析するものであるから、測定器６と一体的に軌道台車Ｔｂに搭載されていなくてもよい。無線タグ２の取付位置に基づいて対象設備の位置が推定され、その変位が規定の許容範囲を越える場合には、電車線路用監視システムを含む電車線路設備監視システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。また、これらの情報は区所等の保全管理システムに保全情報として送られ有効活用される。
なお、軌道台車Ｔｂ上の各タグリーダ５のアンテナ５ａの固定位置は予め既知であり、また各測定器３の時計は時刻同期していることを前提とする。
また、無線タグ２は、アクティブ型のほか、パッシブ型又はセミパッシブ型を適用できる。パッシブ型及びセミパッシブ型を適用する場合には、図２に示すように、無線タグ２の送信起電用の給電アンテナ５ｂを備える。
さらに、測定ユニット３は、四組のタグリーダ５及び測定器６に代えて、４個以上の受信アンテナ素子から構成されるアレイアンテナを備えた単一のタグリーダと単一の測定器６から構成してもよい。この場合、図３，図４に示すように、無線タグ２から発せられる信号に対して、タグリーダ５の受信アレイアンテナ５ａの各アンテナ素子に到着する時刻が測定器６で測定される。
ロケーションサーバ４においては、無線タグ２の取付位置の推定に関して上記実施形態における到達時間差法(TDoA)のほか、各アンテナが受信した電波の位相差に基づき、各アンテナの位置から共通の特定方向を基準とする信号の伝播方向を検出する到達角度法(AoA)等の各種位置検出法を採用できる。特にタグリーダ５にアレイアンテナを適用する場合には、信号の位相差の検出に有効なため、到達角度法(AoA)が適する。
無線タグ２の信号は位置検出のために利用されるが、これに加えて、例えば温度センサによる温度などの位置検出以外の状態検出用の各種センサによるセンシングデータを同時に送ることに利用してもよい。
これらの実施例の変更は、以下の実施形態においても同様に適用できる。
【０００９】
第２実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図６に示すように、測定ユニット３が保守用作業車Ｃに搭載されている。保守用作業車Ｃは、線路上を走行可能で、所定の測定地点に移動したら、停止しあるいは走行しながら、先と同様にしてタグリーダ５が無線タグ２の信号を受信し、測定器６が信号の到着時刻を測定し、ロケーションサーバ４が各測定器６からの時刻情報を受けて、到達時間差法(TDoA)により、無線タグ２の取付位置を推定する。
【００１０】
第３実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図７に示すように、測定ユニット３が営業運行中の電車Ｔｒに搭載され、無線タグ２にパッシブ型又はセミパッシブ型を適用する。無線タグ２の送信起電用の給電アンテナ５ｂは、無線タグ２に信号を送信させるのに必要な電力をまかなうために電車Ｔｒの車両上に固定される。高速走行する電車Ｔｒの場合には、長時間起電し十分な読み取り時間を確保するため、複数の給電アンテナ５ｂを設ける。通常運行時間中に電車Ｔｒを走行させながら、給電アンテナ５ｂにより無線タグ２を送信起電しつつ各タグリーダ５が無線タグ２の信号を受信し、各測定器６が信号の到着時刻を測定し、ロケーションサーバ４が各測定器６からの時刻情報を受けて、到達時間差法(TDoA)により、無線タグ２の取付位置を推定する。
【００１１】
第４実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図２に示すように、給電アンテナ５ｂを含む測定ユニット３が営業運行中の電車Ｔｒに前後に異なる位置に複数搭載されている。従って、一の無線タグ２を複数回測定することになり、信号の読み取り不良による誤測定の可能性を低減できる。
なお、第３，第４実施形態では測定ユニット３を電車Ｔｒに搭載して営業運行中に無線タグ２の信号を読み取ることとしたが、これに代えて検測車に搭載して営業運行時間外に測定作業を行うこととしてもよい。
【００１２】
第５実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図９に示すように、トロリ線Ｔを監視対象設備としている。電車線路用監視システム１は、トロリ線Ｔが支持される支柱に第１無線タグ２ａが取り付けられ、トロリ線Ｔの径間中央位置に第２無線タグ２ｂが取り付けられ、さらにトロリ線Ｔを支柱に支持する支持部材の支持点に第３無線タグ２ｃが取り付けられる。各無線タグ２ａ，２ｂ，２ｃの信号を、図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂ，２ｃの取付位置を推定する。無線タグ２の取付位置に基づいて線路間中心位置Ｘを基準とするトロリ線Ｔの水平方向の偏位や高さが推定される。さらに、営業運行時の電車通過時のパンタグラフによるトロリ線の押し上げ高さが推定される。このようなトロリ線Ｔの偏位、高さ及びパンタグラフの押し上げ高さが規定の許容範囲を越える場合には、電車線路用監視システムを含む電車線路設備監視システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。また、電車線、電柱及びその支持点並びに軌道中心Ｘからの偏位を表した電車線線路平面図の作成に利用される。
【００１３】
第６実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１０に示すように、トロリ線の張力を一定に維持するために支柱Ｐに設けられた滑車式テンションバランサＢ１を監視対象設備としている。電車線路用監視システム１は、トロリ線にテンションを付与するための重錘Ｗの上下変位をガイドするガイド部材の下端位置に第１無線タグ２ａが取り付けられると共に、重錘Ｗの下端位置に第２無線タグ２ｂが取り付けられ、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、重錘Ｗの変位が規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１４】
第７実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１１に示すように、トロリ線の張力を適切に維持するために支柱に引き留められるばね式テンションバランサＢ２を監視対象設備とするものである。ばね式テンションバランサＢ２は、支柱に結合される外筒内に、中筒及びロッドを内外三重に入れ子式に組み込み、外筒Ｐ１と中筒Ｐ２との間及び中筒Ｐ２とロッドＲ１との間に夫々ばねを介設して、ロッドＲの先端を電車線に接続する。電車線路用監視システム１は、外筒Ｐ１に第１無線タグ２ａを取り付け、ロッドＲ１に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、外筒Ｐ１に対するロッドＲ１の変位が規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１５】
第８実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１２に示すように、トロリ線の張力を適切に維持するために支柱に引き留められたガス式テンションバランサＢ３を監視対象設備とするものである。ガス式テンションバランサＢ３は、支柱に固定されるシリンダＣｒ内にロッドＲ２が出入り自在に挿入され、ロッドＲ２にトロリ線が接続され、シリンダＣｒ内をロッドＲ２が出入りすることで、シリンダＣｒ内の高圧ガスが圧縮され、この圧力をトロリ線の張力に作用させるものである。電車線路用監視システム１は、シリンダＣｒが固定されるホルダＨに第１無線タグ２ａを取り付けると共に、ロッドＲ２に固定されたカバーＣｖに第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、ホルダＨに対するカバーＣｖの変位を算出し、規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１６】
第９実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１３に示すように、トロリ線を側方の支持部材に引止める曲線引金具Ｋを監視対象設備とする。曲線引金具Ｋは、側方の構造物から支持部材Ｓを介して線路上に延出し、先端のイヤーでトロリＴ線を支持する。この電車線路用監視システム１は、支持部材Ｓの端部に第１無線タグ２ａを取り付けると共に、曲線引金具Ｋの先端部上に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これにより、曲線引金具Ｋの傾斜角を算出し、規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１７】
第１０実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１４に示すように、トロリ線を監視対象設備とするものである。この電車線路用監視システム１は、張架線の支持点に対応するトロリ線Ｔの位置に第１無線タグ２ａを取り付け、各径間中央点に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいて、トロリ線Ｔの各部の高さを算出し、規定の許容範囲を越えていれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１８】
第１１実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１５に示すように、二つの電車線のオーバーラップ部のトロリ線を監視対象設備とするものである。この電車線路用監視システム１は、電車線の移行点に対応するトロリ線Ｔの位置に第１無線タグ２ａを取り付け、引上げたトロリ線ＴのがいしＧ付近に第２無線タグ２ａを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいて電車線のオーバーラップ部の間隔を算出し、規定の許容範囲を越えた接近があれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００１９】
第１２実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１６に示すように、本線とこれに交差するわたり線とのトロリ線を監視対象設備とするものである。この電車線路用監視システム１は、本線とわたり線との間隔が９００ｍｍとなる位置における本線のトロリ線Ｔ１に第１無線タグ２ａを取り付け、当該位置におけるわたり線のトロリ線Ｔ２に第２無線タグ２ｂを取り付け、両無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいてトロリ線相互の高低差を算出し、規定の許容範囲を越えた変動があれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【００２０】
第１３実施形態に係る電車線路用監視システム１は、図１７に示すように、き電線Ｆを対象設備とするものである。電車線路用監視システム１は、き電線Ｆの各支持点に第１無線タグ２ａを取り付け、各径間中央点に第２無線タグ２ｂを取り付け、これらの無線タグ２ａ，２ｂの信号を図示しない上記実施形態における測定ユニット３で受信して、ロケーションサーバ４が無線タグ２ａ，２ｂの取付位置を推定する。これに基づいて、き電線の各径間の弛みを算出し、規定の許容範囲を越えた変動があれば、電車線路用監視システムに連携する保全管理システムが警報を発する等の必要な対応動作を行う。
【符号の説明】
【００２１】
１ 電車線路用監視システム
２ 無線タグ
２ａ 第１無線タグ
２ｂ 第２無線タグ
２ｃ 第３無線タグ
３ 測定ユニット
４ ロケーションサーバ
５ タグリーダ
５ａ 受信アンテナ
５ｂ 給電アンテナ
６ 測定器
６ａ 時計
Ｔｂ 軌道台車
Ｌ レール
Ｃ 保守用作業車
Ｂ１ 滑車式テンションバランサ
Ｐ 支柱
Ｗ 重錘
Ｂ２ ばね式テンションバランサ
Ｐ１ 外筒
Ｒ１ ロッド
Ｂ３ ガス式テンションバランサ
Ｃｒ シリンダ
Ｒ２ ロッド
Ｃｖ カバー
Ｈ ホルダ
Ｋ 曲線引金具
Ｓ 支持部材
Ｔ トロリ線
Ｔ１ トロリ線
Ｔ２ トロリ線
Ｍ ちょう架線
Ｇ がいし
Ｆ き電線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線路設備内の対象設備に取り付けられて信号出力可能な無線タグと、
この無線タグの信号を互いに異なる位置で受信する複数の受信アンテナを備えたタグリーダと、
各受信アンテナが受信した信号の受信時刻を取得する測定器と、
測定器による受信時刻を基に無線タグの取付位置を算出して特定し、対象設備の規定位置からの変位を測定する制御装置とを具備し、
前記タグリーダの取付位置に基づいて対象設備の変位状態を監視することを特徴とする電車線路用監視システム。
【請求項２】
前記無線タグは、相対変位を伴う部材を備えた前記対象設備の各部材に取り付けられ、
前記制御装置は、これらの無線タグの取付位置を基に、前記対象設備の部材間の相対変位から対象設備の状態を推定することを特徴とする請求項１に記載の電車線路用監視システム。
【請求項３】
前記無線タグは、トロリ線に取り付けられ、
前記制御装置は、線路間中心位置を基準とするトロリ線の偏位を推定することを特徴とする請求項１に記載の電車線路用監視システム。
【請求項４】
前記無線タグは、テンションバランサの固定位置と可動位置とに取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項５】
前記無線タグは、曲線引金具の両端部に取り付けられ、
前記制御装置は、曲線引金具の傾斜角を推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項６】
前記無線タグは、電車線の支持位置に対応するトロリ線とトロリ線の径間中央とに取り付けられ、
前記制御装置は、電車線の高さ又は弛みを推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項７】
前記無線タグは、電車線のオーバーラップ部の電車線の移行点と碍子を結合して引き上げた電車線の当該碍子付近に取り付けられ、
前記制御装置は、電車線の引き上げ高さを推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項８】
前記無線タグは、本線とこれに交差するわたり線との間隔が９００ｍｍ付近の本線及びわたり線のトロリ線にそれぞれ取り付けられ、
前記制御装置は、本線とわたり線とのトロリ線の高低差を推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項９】
前記無線タグは、き電線の支持位置と径間中央にそれぞれ取り付けられ、
前記制御装置は、き電線の弛みを推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項１０】
前記測定器が線路上を走行可能な軌道台車又は車両に搭載され、その走行状態又は停止状態でタグリーダによる読み取りが行われることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の電車線路用監視システム。
【請求項１１】
前記車両が通常の運行時の営業車両にであることを特徴とする請求項１０に記載の電車線路用監視システム。
【請求項１２】
前記無線タグがパッシブ型又はセミパッシブ型であり、
前記無線タグに送信用起電に必要な給電をするための給電アンテナが前記軌道台車又は車両に取り付けられることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電車線路用監視システム。
【請求項１】
電車線路設備内の対象設備に取り付けられて信号出力可能な無線タグと、
この無線タグの信号を互いに異なる位置で受信する複数の受信アンテナを備えたタグリーダと、
各受信アンテナが受信した信号の受信時刻を取得する測定器と、
測定器による受信時刻を基に無線タグの取付位置を算出して特定し、対象設備の規定位置からの変位を測定する制御装置とを具備し、
前記タグリーダの取付位置に基づいて対象設備の変位状態を監視することを特徴とする電車線路用監視システム。
【請求項２】
前記無線タグは、相対変位を伴う部材を備えた前記対象設備の各部材に取り付けられ、
前記制御装置は、これらの無線タグの取付位置を基に、前記対象設備の部材間の相対変位から対象設備の状態を推定することを特徴とする請求項１に記載の電車線路用監視システム。
【請求項３】
前記無線タグは、トロリ線に取り付けられ、
前記制御装置は、線路間中心位置を基準とするトロリ線の偏位を推定することを特徴とする請求項１に記載の電車線路用監視システム。
【請求項４】
前記無線タグは、テンションバランサの固定位置と可動位置とに取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項５】
前記無線タグは、曲線引金具の両端部に取り付けられ、
前記制御装置は、曲線引金具の傾斜角を推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項６】
前記無線タグは、電車線の支持位置に対応するトロリ線とトロリ線の径間中央とに取り付けられ、
前記制御装置は、電車線の高さ又は弛みを推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項７】
前記無線タグは、電車線のオーバーラップ部の電車線の移行点と碍子を結合して引き上げた電車線の当該碍子付近に取り付けられ、
前記制御装置は、電車線の引き上げ高さを推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項８】
前記無線タグは、本線とこれに交差するわたり線との間隔が９００ｍｍ付近の本線及びわたり線のトロリ線にそれぞれ取り付けられ、
前記制御装置は、本線とわたり線とのトロリ線の高低差を推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項９】
前記無線タグは、き電線の支持位置と径間中央にそれぞれ取り付けられ、
前記制御装置は、き電線の弛みを推定することを特徴とする請求項２に記載の電車線路用監視システム。
【請求項１０】
前記測定器が線路上を走行可能な軌道台車又は車両に搭載され、その走行状態又は停止状態でタグリーダによる読み取りが行われることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の電車線路用監視システム。
【請求項１１】
前記車両が通常の運行時の営業車両にであることを特徴とする請求項１０に記載の電車線路用監視システム。
【請求項１２】
前記無線タグがパッシブ型又はセミパッシブ型であり、
前記無線タグに送信用起電に必要な給電をするための給電アンテナが前記軌道台車又は車両に取り付けられることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電車線路用監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−６７２０７（Ｐ２０１３−６７２０７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５４２０（Ｐ２０１１−２０５４２０）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００１８９０）三和テッキ株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００１８９０）三和テッキ株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
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