エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができ、しかも設備導入を容易に、且つ、低コストで行うことができるパンタグラフ位置検出装置及びパンタグラフ位置検出方法を得る。【解決手段】エアセクション区間の吊架線5と平行で且つ離間させて配設した振動ワイヤ1を加振すると共に振動ワイヤ1の振動を検出して振動周波数を求め、更にパンタグラフ30のトロリ線7の接触位置により振動ワイヤ1の振動周波数の変化を検知する。6】トロリ線を把持し吊架線に支持されるハンガにおいて、エアセクション区間用として通常区間で使用されているものよりも長めに形成され、エアセクション区間のトロリ線を通常区間より下がった状態にするハンガ構造。請求項6に記載のハンガ構造と、を備えるパンタグラフ位置検出システム。従来、電気車のパンタグラフがトロリ線のエアセクション(電気車の電源切り替え)区間を通過した際にパンタグラフを通じて大電流が流れる所謂セクションオーバーを防止する方法として、エアセクション電位差を解消する方法がある(例えば特許文献1、2参照)。特許文献1は、電気車のエアセクション区間への接近を検知してエアセクションの両端を短絡するようにしたものであり、特許文献2は、電気車がある基準速度以下の車速でエアセクション区間に進入する場合に、エアセクション両側夫々の給電を停止するようにしたものである。電気車は防護無線等により不特定の位置で停止する場合があるが、エアセクション区間で停止した場合(運転手の意思に無関係に車両が制動されて停止する等)、パンタグラフのトロリ線への接触が不完全であると、トロリ線との間で発生するアーク、もしくは不完全接触に起因するジュール発熱により、トロリ線が断線する事故が発生する虞がある。この事故を回避するために重要な技術として、電気車がエアセクション区間に停止したことを検知する方法、パンタグラフがエアセクション区間にあることを検知する方法が挙げられる。従来技術として、軌道部に赤外線、レーザ、音波、光電などを利用したセンサにより、エアセクション近傍の電気車を検知する方法がある(例えば、既述した特許文献1、2参照)。【0005】しかしながら、センサを利用して電気車位置を検知する場合、車両編成の違いによりパンタグラフの位置が異なることや、気動車併用の路線等では、実際にパンタグラフがエアセクション区間に無いのに制御装置が作動してしまう問題がある(パンタグラフのない気動車がエアセクション区間に止まってしまった時、車両位置検知のみであると、不要な給電停止をしてしまう場合等がある)。設備導入の際には、架線等の電力設備と軌道設備の両方を工事しなくてはならず、現設備の大掛かりな改造になってしまう問題もある。【0006】この発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができ、しかも設備導入を容易、且つ、低コストで行うことができるパンタグラフ位置検出装置及びパンタグラフ位置検出方法を提供することを目的とする。上記目的は下記構成により達成される。本発明にかかるパンタグラフ位置検出装置は、エアセクション区間にトロリ線の吊架線と平行で且つ離間して配設したワイヤと、前記ワイヤを加振する加振手段と、前記ワイヤが加振されることによる該ワイヤの振動を検出する受振手段と、前記ワイヤの振動周波数の変化を検知することで電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無を判定する判定手段とを備える。本発明にかかるパンタグラフ位置検出装置は、上記(1)に記載のパンタグラフ位置検出装置において、前記判定手段は、前記ワイヤの振動周波数が予め前記ワイヤの長さで決定した最大振動周波数と最小振動周波数の範囲内にある場合、前記電気車のパンタグラフがエアセクション区間内にあると判定する。本発明にかかるパンタグラフ位置検出装置は、エアセクション区間のトロリ線を加振する加振手段と、前記トロリ線が加振されることによる該トロリ線の振動を検出する受振手段と、前記トロリ線の振動周波数の変化を検知することで電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無を判定する判定手段とを備える。本発明にかかるパンタグラフ位置検出装置は、上記(3)に記載のパンタグラフ位置検出装置において、前記判定手段は、前記トロリ線の振動周波数が予めエアセクション区間の長さで決定した最大振動周波数と最小振動周波数の範囲内にある場合、前記電気車のパンタグラフがエアセクション区間内にあると判定する。本発明にかかるパンタグラフ位置検出装置は、上記(1)から(4)のいずれかに記載のパンタグラフ位置検出装置において、前記トロリ線からの誘導による電源を取得して装置動作用の電源を生成する電源生成手段を備える。本発明にかかるハンガ構造は、トロリ線を把持し吊架線に支持されるハンガにおいて、エアセクション区間用として通常区間で使用されているものよりも長めに形成され、エアセクション区間のトロリ線を通常区間より下がった状態にする。本発明にかかるパンタグラフ位置検出システムは、上記(1)から(5)のいずれかに記載のパンタグラフ位置検出装置と、上記(6)に記載のハンガ構造とを備える。本発明にかかるパンタグラフ位置方法は、エアセクション区間の吊架線と平行で且つ離間させて配設したワイヤを加振すると共に該ワイヤの振動を検出して振動周波数を求め、さらに電気車のパンタグラフが前記トロリ線を介して前記吊架線のハンガを持ち上げることによって前記ハンガが前記ワイヤに接触した際の前記ワイヤの振動周波数変化を検知することで前記エアセクション区間内における前記パンタグラフの位置検出を行う。本発明にかかるパンタグラフ位置検出方法は、エアセクション区間のトロリ線を加振すると共に該トロリ線の振動を検出して振動周波数を求め、さらに電気車のパンタグラフの前記トロリ線への接触による前記トロリ線の振動周波数変化を検知することで前記エアセクション区間内における前記パンタグラフの位置検出を行う。上記(1)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、エアセクション区間に配設したワイヤの振動周波数変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。本発明を構成する手段を容易に且つ低コストで実現できるので、設備導入を容易に且つ低コストで行うことが可能となる。上記(2)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、ワイヤの振動周波数が予めワイヤの長さで決定した最大振動周波数と最小振動周波数の範囲内にあれば、電気車のパンタグラフがエアセクション区間内にあると判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。上記(3)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、エアセクション区間のトロリ線の振動周波数変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。本発明を構成する手段を容易に且つ低コストで実現できるので、設備導入を容易に且つ低コストで行うことが可能となる。上記(4)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、トロリ線の振動周波数が予めエアセクション区間の長さで決定した最大振動周波数と最小振動周波数の範囲内にあれば、電気車のパンタグラフがエアセクション区間内にあると判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。上記(5)に記載のパンタグラフ位置検出装置では、装置の動作電源として、トロリ線からの誘導による電源を取得して生成するので、専用の電源を新たに用意する必要がなく設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。上記(6)に記載のハンガ構造では、通常区間で使用されてものよりも長めになっているので、電気車のパンタグラフがトロリ線を介してハンガを持ち上げた際に、ハンガが容易にワイヤに接触する。これにより、エアセクション区間のパンタグラフの位置検出が確実に行われる。既存のハンガを一部改良するだけで実現できるので、コストアップを最小限に抑えることができる。上記(7)に記載のパンタグラフ位置検出システムでは、上記(1)から(5)のいずれかに記載のパンタグラフ位置検出装置と、上記(6)に記載のハンガ構造とを備えるので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。上記(8)に記載のパンタグラフ位置検出方法では、エアセクション区間に配設したワイヤの振動周波数変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。上記(9)に記載のパンタグラフ位置検出方法ではエアセクション区間のトロリ線の振動周波数変化を検知して電気車のパンタグラフのエアセクション区間内における有無を判定するので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態1に係るパンタグラフ位置検出装置を線路側方から見た側面図、図2は本実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置を電気車の進行方向から見た正面図である。図1において、本実施形態のパンタグラフ位置検出装置は、架線が切り替わるエアセクション区間(距離L)の吊架線5と平行で、且つ離間して設置された振動ワイヤ(ワイヤ)1と、この振動ワイヤ1を加振すると共に、加振時の振動ワイヤ1の振動周波数を検知する検知ユニット2とを備えて構成される。振動ワイヤ1は、その長さがエアセクション区間と略同じ長さであり、その一端がエアセクション区間の線路長方向に沿って設置された2本の支柱6の一方に検知ユニット2を介して接続され、他端が他方の支柱6に接続される。検知ユニット2は、トロリ線7が軌道(図示略)の略中央部に架設されることから、図2に示すように、延長部材3によってエアセクション区間を通過して始端または終端となる吊架線5の直上に配置される。振動ワイヤ1は一端が検知ユニット2に接続されることから、他端も同様に図示せぬ延長部材3によって吊架線5の直上に来るように配置される。これにより、振動ワイヤ1と吊架線5の位置関係は図3に示すように水平方向に沿って互いに平行となる。電気車に電力を供給するトロリ線7はハンガ8を介して吊架線5に吊られる。本発明ではエアセクション区間のハンガ8には、通常区間で使用されているものよりも長いものを使用し、トロリ線7がエアセクション区間のみ通常区間より下がった状態にする。エアセクション区間でパンタグラフがトロリ線7と接触した場合に、通常よりも下がっているトロリ線7がパンタグラフにより上方に押し上げられ、さらにハンガ8が吊架線5より上部に押し上げられて振動ワイヤ1と接触する構造を採っている。パンタグラフがエアセクション区間に無い場合は振動ワイヤ1とハンガ8は接触することがない。線7は、支柱6間の鉄構ビーム9に結合した振れ止め金具11に支持されて、横ゆれ防止が図られている。線7とハンガ8の接続構造は、公知技術であり、例えば特開2004−322736号公報や特開平7−30034号公報に開示されている。図5は検知ユニット2の概略構成を示すブロック図である。Unit)24と、誘導電源装置25とを備えて構成される。加振デバイス21は、振動ワイヤ1に振動を与える。発振器22は、加振デバイス21を駆動する信号を発生する。受信デバイス23は、振動ワイヤ1の振動を検出する。受信デバイス23の検出信号はMPU24に入力される。Transform)処理等を行って周波数を演算し、該周波数が所定の周波数範囲(振動ワイヤ1の長さで決まる最大振動周波数と最小振動周波数の範囲)にある場合は、電気車のパンタグラフがエアセクション区間内にあると判定し、外部の制御装置10に対して作動指令を発報する。制御装置10は、MPU24から作動指令を受けることでエアセクション電位差を解消する制御を行う。一方のトロリ線7には給電が行われ、他方のトロリ線7には給電が行われてない場合、一方のトロリ線7への給電を停止する制御を行う。誘導電源装置25は、トロリ線7からの誘導を利用してユニット各部を動作させる電源を生成するものであり、図6のブロック図に示すように、エアギャップ付コイル251と、このエアギャップ付コイル251に誘導した電圧を直流に変換する整流器252と、この整流器252の直流出力を充電用の電圧に変換するチャージ用インバータ253と、このチャージ用インバータ253で充電される充電用キャパシタ254と、この充電用キャパシタ254に蓄積された電荷から一定の電圧を生成しユニット各部に供給する定電圧回路255とを備えている。エアギャップ付コイル251は検知ユニット2と一体であっても別体であっても構わない。次に、上記構成のパンタグラフ位置検出装置の動作を説明する。検知ユニット2で、強制的に振動ワイヤ1を加振させるとともに、振動ワイヤ1の振動を検出する状態にする。図7は、エアセクション区間内にパンタグラフ30が停止した状態を示す図である。この図に示す状態でパンタグラフ30が停止した場合、図8に示すように、ハンガ8はパンタグラフ30がトロリ線7を上方に押し上げることで上昇し、吊架線5より上方に移動して振動ワイヤ1に接触する。このとき、ハンガ8が接触した場所から振動ワイヤ1の起点までのワイヤ節の長さをL1とし、またパンタグラフ30が無くハンガ8が振動ワイヤ1に接触していない場合のエアセクション区間でのワイヤ節の長さをLとすると、振動ワイヤ1の振動周波数の関係はL1>Lとなる。図9に示す状態でパンタグラフ30が停止した場合、パンタグラフ30がトロリ線7を上方に押し上げることでハンガ8が上昇し、吊架線5より上方に移動することで振動ワイヤ1に接触する。この場合、図7ではパンタグラフ30がちょうどハンガ8の真下にあってハンガ8を押し上げている状態であるが、図9のようにパンタグラフ30が隣接するハンガ間にある場合でもトロリ線7の下げ量を調整してハンガ8が必ず振動ワイヤ1に接触する状態にしてあれば、パンタグラフ30がハンガ間にある場合でも検知可能である。このときハンガ8が接触した場所から振動ワイヤ1の起点までのワイヤ節の長さをL2とすると、図7のパンタグラフ30の位置と比較した場合、振動ワイヤ1の振動周波数の関係はL1<L2となる。上記の振動ワイヤ1の振動周波数は弦の振動の関係より、下記式(1)で表すことができる。...(1)ここで、f:振動周波数、T:ワイヤ張力、ρ:綿密度、L:ワイヤ節長さをそれぞれ示す。上記の計算式のように、振動ワイヤ1の振動周波数を検知すれば、どの箇所のハンガ8が振動ワイヤ1に接触しているかを検知することができ、パンタグラフ30がエアセクション区間にあるか、強いては凡その位置を検知することができる。検知ユニット2の動作は、上述したように加振デバイス21により常時振動ワイヤ1を加振しておき、受振デバイス23にて振動ワイヤ1の振動を電気信号に換え、それをMPU24によりFFT処理等を行って周波数を演算し、所定の周波数範囲にある場合にはパンタグラフ30がエアセクション区間内にあると判定し、制御装置10に作動指定を発報してエアセクション電位差を解消させる。【0037】このように本実施の形態のパンタグラフ位置検出装置によれば、エアセクション区間の吊架線5と平行で、且つ離間させて配設した振動ワイヤ1を検知ユニット2で加振すると同時に振動ワイヤ1の振動を検出して振動周波数を求め、さらにパンタグラフ30のトロリ線7の接触位置により振動ワイヤ1の振動周波数の変化を検知するようにしたので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。したがって、車両編成の違いによりパンタグラフの位置が異なる場合や、気動車併用の区間等での、実際にパンタグラフがエアセクション区間に無いのに制御装置が作動してしまうといった問題を解消できる。【0038】また、本装置を導入する際には、振動ワイヤ1と検知ユニット2とを設ける共に、吊架線5のハンガ8を通常のものよりも長いものに交換するだけで済むので、現設備の改造を容易に行うことができ、コストアップを最小限に抑えることができる。【0039】また、検知ユニット2の動作電源をトロリ線7からの誘導を利用して生成するようにしたので、専用の電源を新たに用意する必要がなく設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。【0040】なお、本実施の形態のパンタグラフ位置検出装置と吊架線5のハンガ8とは、パンタグラフ位置検出システムを構成する。図10は、本発明の第2実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置を線路側方から見た側面図である。図11は本実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置の平面図である。これらの図において前述した図1及び図4と共通する部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。本実施形態は、振動ワイヤ1を用いず、検知ユニット2でトロリ線7を直接振動させるようにしたものである。トロリ線7を直接振動させるので、振動がエアセクション区間を超えて非エアセクション区間のトロリ線7に伝わらないよう、振動を吸収する振動インシュレータ40を設けている。パンタグラフのトロリ線7への接触位置から振動インシュレータ40の支点部までの距離の変化で振動周波数が変化するので、この振動周波数を検知ユニット2で検出する。この検出方法は上述した第1実施形態と同様である。パンタグラフがエアセクション区間に無い場合のエアセクション区間におけるトロリ線7の振動距離はLである。線7はパンタグラフ30が摺動するため、振動インシュレータ40と検知ユニット2をトロリ線7の上部に設置し、パンタグラフと干渉しないようにする。次に、上記構成のパンタグラフ位置検出装置の動作を説明する。検知ユニット2で強制的に振動ワイヤ1を加振させるとともに、振動ワイヤ1の振動を検出する状態にする。図12は、エアセクション区間内にパンタグラフ30が停止した状態を示す図である。この図に示す場合は、振動距離はLxになり、振動周波数は式(2)で表すことができる。...(2)ここで、f:振動周波数、T:トロリ線張力、ρ:トロリ線綿密度、Lx:振動距離を示す。【0045】パンタグラフ30が、振動しているトロリ線7を直接押さえるので、連続的に振動周波数が変化する。パンタグラフ30の位置と振動周波数の関係が連続で見られるため、振動周波数からパンタグラフ30の位置を正確に検出することが可能となる。検知ユニット2の動作は、加振デバイス21により常時トロリ線7を加振しておき、受診デバイス23にてトロリ線7の振動を電気信号に換え、それをMPU24によりFFT処理等を行って周波数を演算し、所定の周波数範囲(エアセクション区間におけるトロリ線7の長さで決まる最大振動周波数と最小振動周波数の範囲)にある場合、パンタグラフ30がエアセクション区間内にあると判定し、制御装置10に作動指定を発報してエアセクション電位差を解消させる。検知ユニット2の電源は図6を用いて説明したようにトロリ線7にエアギャップ付コイル251を配置して、エアギャップ付コイル251に誘導した電圧を整流器252により直流に変換してチャージ用インバータ253により充電用キャパシタ254に蓄えた電荷を使用する。この方式を採ることで、検知ユニット2に供給する電源を新たに設置する手間を省くことができる。エアギャップ付コイル251は検知ユニット2と一体であっても別体であっても構わない。【0046】このように本実施形態のパンタグラフ位置検出装置によれば、エアセクション区間のトロリ線7を加振すると共にトロリ線7の振動を検出して振動周波数を求め、さらにパンタグラフ30のトロリ線7の接触位置によりトロリ線7の振動周波数の変化を検知するようにしたので、エアセクション区間のパンタグラフの位置を確実に検出することができる。したがって、車両編成の違いによりパンタグラフの位置が異なることや、気動車併用の路線等では、実際にパンタグラフがエアセクション区間に無いのに制御装置が作動してしまう問題を解消できる。【0047】また、本装置を導入する際には、検知ユニット2と、この検知ユニット2による振動がエアセクション区間を超えて伝わらないように振動を吸収する振動インシュレータ40とを設けるだけで済むので、現設備の改造を容易に行うことができ、コストアップを最小限に抑えることができる。【0048】また、検知ユニット2の動作電源をトロリ線7からの誘導を利用して生成するようにしたので、専用の電源を新たに用意する必要がなく設備工事の省力化及びコスト削減が図れる。本発明は、エアセクション区間のパンタグラフの位置を正確に検出することができるといった効果を有し、トロリ線から給電を受けて走行する電気車の電力設備への適用が可能である。【図1】本発明の第1実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置を線路側方から見た側面図である。【図2】図1のパンタグラフ位置検出装置を電気車の進行方向から見た正面図である。【図3】パンタグラフ位置検出装置における振動ワイヤと吊架線及びトロリ線の位置関係を示す図である。【図4】図1のパンタグラフ位置検出装置の平面図である。【図5】パンタグラフ位置検出装置の検知ユニットの概略構成を示すブロック図である。【図6】図5の誘導電源装置の概略構成を示すブロック図である。【図7】パンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図である。【図8】パンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図である。【図9】パンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図である。【図10】本発明の第2実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置を線路側方から見た側面図である。【図11】本発明の第2実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置の平面図である。【図12】本発明の第2実施形態に係るパンタグラフ位置検出装置の動作を説明するための図である。※以下のタグをホームページ中に張り付けると便利です。収集に関しては慎重に行っておりますが、もし掲載内容に関し異議がございましたらお問い合わせください、速やかに情報を削除させていただきます。