JP2001310655A - トロリ線の支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持点付近で発生するトロリ線応力を低減す
ることができるトロリ線の支持装置を提供する。 【解決手段】 イヤー５１はトロリ線１を支持点Ｓで固
定し、イヤー取付金具５２はイヤー５１を連結手段５３
に取り付ける。連結手段５３は、支持アーム５４の軸線
回りにイヤー５１が回転可能なように、イヤー取付金具
５２と支持アーム５４とを連結する。スラスト軸受５３
ｃは、支持装置５が曲線引金具や振止金具として使用さ
れたときに、支持アーム５４の長さ方向に発生する引張
力を回転自在に支持する。電気車の集電装置がトロリ線
１を押し上げながら支持点Ｓに近づいてくると、曲げモ
ーメントがトロリ線１に作用する。イヤー５１は、この
曲げモーメントの方向と同じ方向にスラスト軸受５３ｃ
によって回転する。その結果、トロリ線１に作用する曲
げ応力が大きくなるのを抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トロリ線を支持
するトロリ線の支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のトロリ線の支持装置の外
観図である。従来の支持装置１０５は、図６に示すよう
に、トロリ線１０１を固定するイヤー１５１と、イヤー
１５１を支持するイヤー取付金具１５２と、イヤー取付
金具１５２にイヤー１５１を連結するイヤー結合ピン１
５３ａと、イヤー結合ピン１５３ａをイヤー１５１に固
定するかしめピン１５３ｂと、イヤー取付金具１５２を
支持する支持アーム１５４と、支持アーム１５４を支持
する引手金具１５５とから構成されている。

【０００３】従来の支持装置１０５では、イヤー１５
１、イヤー取付金具１５２及びイヤー結合ピン１５３ａ
がヒンジ継手を構成しており、イヤー取付金具１５２に
対してイヤー１５１が水平面内で回転可能に連結されて
いる。このために、従来の支持装置１０５では、気温の
上昇や電流熱によってトロリ線１０１が伸びたときに、
ヒンジ継手部分によってトロリ線１０１の長さ方向の偏
位に対処していた。

【０００４】また、従来の支持装置１０５では、支持ア
ーム１５４の貫通孔１５４ａ及びピン１５５ａが組合せ
継手を構成しており、イヤー１５１及び支持アーム１５
４などが引手金具１５５に対して鉛直面内で回転可能に
連結されている。このために、従来の支持装置１０５で
は、電気車の集電装置（パンタグラフ）がトロリ線１０
１と接触移動してトロリ線１０１が振動したときに、組
合せ継手部分によってトロリ線１０１の鉛直方向の移動
に対処していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７は、従来のトロリ
線の支持装置によってトロリ線を支持した状態を示す図
であり、図７（Ａ）は集電装置が支持点に近づいてくる
ときのトロリ線の状態を示す図であり、図７（Ｂ）は集
電装置が支持点に位置するときのトロリ線の状態を示す
図であり、図７（Ｃ）は集電装置が支持点から遠ざかっ
たときのトロリ線の状態を示す図である。

【０００６】図７（Ａ）に示すように、集電装置１０６
がトロリ線１０１を押し上げ力Ｆで押し上げながら支持
点Ｓに近づいてくると、イヤー１５１及び支持アーム１
５４がトロリ線１０１とともに上方に移動する。イヤー
１５１及び支持アーム１５４がトロリ線１０１を支持点
Ｓで固定支持するために、支持点Ｓ付近のトロリ線１０
１には曲げモーメントＭ₁₁が作用して、トロリ線１０１
の上側（凹側）には圧縮力が作用し、トロリ線１０１の
下側（凸側）には引張力が作用する。

【０００７】図７（Ｂ）に示すように、集電装置１０６
が支持点Ｓに位置すると、この支持点Ｓの両側のトロリ
線１０１に互いに逆向きの曲げモーメントＭ₁₂，Ｍ₁₂が
発生してトロリ線１０１が大きく撓む。その結果、トロ
リ線１０１の上側（凸側）に引張力が作用し、トロリ線
１０１の下側（凹側）に圧縮力が作用する。

【０００８】図７（Ｃ）に示すように、集電装置１０６
がトロリ線１０１を押し上げ力Ｆで押し上げながら支持
点Ｓから遠ざかっていくと、イヤー１５１及び支持アー
ム１５４がトロリ線１０１とともに下方に移動する。こ
のときに、支持点Ｓ付近のトロリ線１０１には曲げモー
メントＭ₁₃が作用して、トロリ線１０１の上側（凹側）
には圧縮力が作用し、トロリ線１０１の下側（凸側）に
は引張力が作用する。

【０００９】このように、集電装置１０６が通過する
と、トロリ線１０１に曲げ応力（以下、トロリ線応力と
いう）が発生し、このトロリ線応力は通常６０ＭＰａま
で許容されている。従来の支持装置１０５では、図６に
示す貫通孔１５４ａとピン１５５ａとの間に間隙部（が
た）を形成し、支持アーム１５４を根元部分で軸線回り
に回転させてトロリ線応力に対処していた。しかし、支
持アーム１５４の根元部分には支持アーム１５４の自重
が加わるために、電気車の速度が高くなると応答性が低
下して、支持点Ｓ付近のトロリ線応力が急激に大きくな
ることがあった。特に、速度２００〜３５０ｋｍ／ｈで
走行する新幹線などの集電装置１０６が支持点Ｓを高速
で通過すると、支持点Ｓ付近のトロリ線１０１に圧縮応
力と引張応力とが繰り返し作用して、トロリ線１０１が
疲労する可能性があった。

【００１０】この発明の課題は、支持点付近で発生する
トロリ線応力を低減することができるトロリ線の支持装
置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、以下に記載
するような解決手段により、前記課題を解決する。な
お、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明す
るが、これに限定するものではない。請求項１の発明
は、トロリ線（１）を支持するトロリ線の支持装置であ
って、前記トロリ線を支持点（Ｓ）で固定するための固
定部材（５１，５２）と、前記固定部材を支持する支持
アーム（５４）と、前記支持アームの軸線回りに前記固
定部材が回転可能なように、前記固定部材と前記支持ア
ームとを連結する連結手段（５３）とを含むトロリ線の
支持装置（５）である。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載のトロ
リ線の支持装置において、前記連結手段は、前記支持ア
ームの軸線方向に作用する荷重を支持するスラスト軸受
（５３ｃ）を備えることを特徴とするトロリ線の支持装
置である。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載のトロリ線の支持装置において、前記連結手段
は、前記トロリ線を含む鉛直面内（Ｖ）で前記固定部材
が回転可能なように、前記固定部材と前記支持アームと
を連結することを特徴とするトロリ線の支持装置であ
る。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載のトロリ線の支持装置におい
て、前記トロリ線は、速度２００〜３５０ｋｍ／ｈで走
行する電気車の集電装置（６）が接触移動することを特
徴とするトロリ線の支持装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態についてさらに詳しく説明する。この実施形
態では、速度２００〜３５０ｋｍ／ｈで走行する新幹線
などの集電装置が接触移動するトロリ線の支持装置を例
に挙げて説明する。図１は、この発明の実施形態に係る
トロリ線の支持装置の設置状態を示す図である。図２
は、この発明の実施形態に係るトロリ線の支持装置の正
面図である。図３は、図２の III部分を一部破断して示
す拡大図である。

【００１６】トロリ線１は、電気機関車や電車などの電
気車の集電装置が接触移動する電線である。トロリ線１
は、集電装置が摺動することによって電気車に負荷電流
を供給する。トロリ線１は、通常、材質が硬銅又は銅合
金などからなり、断面形状が溝付き円形で、東海道新幹
線では断面積が１１０ｍｍ² であり、山陽新幹線などで
は断面積が１７０ｍｍ² である。トロリ線１は、支持点
Ｓ間の距離（径間）が１０ｍ〜６０ｍ程度になるように
支持されており、図示しないハンガ（架線金具）によっ
て補助ちょう架線２に吊り下げられている。

【００１７】補助ちょう架線２は、トロリ線１を支持す
る線条である。補助ちょう架線２は、通常、硬銅より線
などが使用される。補助ちょう架線２は、図示しないド
ロッパ（架線金具）によってちょう架線に吊り下げられ
支持されている。トロリ線１、補助ちょう架線２、図示
しないちょう架線、ハンガ及びドロッパは、新幹線など
の高速運転区間で適用されるコンパウンドカテナリちょ
う架方式の架線や、同じく高速運転区間で適用され、線
径の太い電線を使用したヘビーコンパウンドカテナリち
ょう架方式の架線を構成する。

【００１８】振止パイプ３は、支持装置４，５を取り付
けるための部材である。振止パイプ３は、架線を支持す
る可動ブラケットの一部を構成している。支持装置４
は、補助ちょう架線２を支持する装置である。支持装置
４は、補助ちょう架線２を固定するクリップ４ａと、こ
のクリップ４ａを先端部で支持する補助アーム４ｂとか
ら構成されている。

【００１９】支持装置５は、トロリ線１を支持する装置
である。支持装置５は、曲線区間においてトロリ線１を
曲線外側に引っ張る曲線引金具や、直線区間において風
圧によるトロリ線１の振動を抑えたり、トロリ線１にジ
グザグ偏位を付与する振止金具である。支持装置５は、
図１及び図２に示すように、イヤー５１と、イヤー取付
金具５２と、連結手段５３と、支持アーム５４と、引手
金具５５とを備えている。

【００２０】イヤー５１は、トロリ線１を支持点Ｓで固
定するための固定部材である。イヤー５１は、図３に示
すように、トロリ線１の長さ方向に沿って形成された溝
１ａ，１ｂを締め付ける爪部５１ａ，５１ｂと、爪部５
１ａ，５１ｂの締付力を調節するくさび５１ｃと、くさ
び５１ｃを固定するためのかしめピン５１ｄとを備えて
いる。

【００２１】イヤー取付金具５２は、イヤー５１を連結
手段５３に取り付けるための金具である。イヤー取付金
具５２の先端部には、イヤー５１を取り付けるための取
付部５２ａが形成されている。イヤー取付金具５２の後
端部には、回転軸５２ｂ及びこの回転軸５２ｂよりも小
径の回転軸５２ｃが形成されている。

【００２２】連結手段５３は、支持アーム５４の軸線回
りにイヤー５１が回転可能なように、イヤー取付金具５
２と支持アーム５４とを連結する装置である。連結手段
５３は、図１及び図２に示すように、トロリ線１を含む
鉛直面内Ｖでイヤー５１が回転可能なように、イヤー取
付金具５２と支持アーム５４とを連結する。連結手段５
３は、図３に示すように、ケーシング５３ａと、貫通孔
５３ｂと、スラスト軸受５３ｃと、固定板５３ｄ，５３
ｆと、ボルト５３ｅと、フランジ部５３ｇとを備えてい
る。

【００２３】ケーシング５３ａは、スラスト軸受５３ｃ
及び固定板５３ｄなどを収納する収納部である。貫通孔
５３ｂは、回転軸５２ｂを挿入するための孔であり、ケ
ーシング５３ａの先端部に形成されている。スラスト軸
受５３ｃは、支持アーム５４の軸線方向（長さ方向）に
作用する荷重（スラスト荷重）を支持する軸受である。
スラスト軸受５３ｃは、支持装置５を曲線引金具や振止
金具として使用したときに、支持アーム５４の長さ方向
に発生する引張力を回転自在に支持する。固定板５３ｄ
は、ケーシング５３ａの先端側内面との間でスラスト軸
受５３ｃを挟み込む部材である。ボルト５３ｅは、固定
板５３ｄが回転軸５２ｃと一体となって回転可能なよう
に、固定板５３ｄを回転軸５２ｃの端部に固定する部材
である。固定板５３ｆは、イヤー取付金具５２がスライ
ドしないように、ケーシング５３ａ及びスラスト軸受５
３ｃを固定板５３ｄとの間で挟み込むストッパである。
固定板５３ｆは、回転軸５２ｂと一体となって回転可能
なように、図示しない止めねじなどによって回転軸５２
ｂに固定されている。フランジ部５３ｇは、支持アーム
５４の先端部にケーシング５３ａを固定するための部分
であり、ケーシング５３ａの後端部に形成されている。

【００２４】支持アーム５４は、イヤー５１、イヤー取
付金具５２及び連結手段５３を支持する部材である。支
持アーム５４は、図１に示すように、トロリ線１が押し
上げ力を受けたときに容易に撓むように、引手金具５５
側が湾曲しており外観形状が略弓形である。図２及び図
３に示すように、支持アーム５４の先端部には、フラン
ジ部５３ｇと接合するフランジ部５４ａが形成されてお
り、図２に示すように、支持アーム５４の後端部には支
持孔５４ｂが形成されている。

【００２５】図１に示す引手金具５５は、支持装置４，
５を支持する金具である。引手金具５５は、振止パイプ
３に固定されており、支持軸５５ａ，５５ｂと、ばね５
５ｃとを備えている。支持軸５５ａは、補助アーム４ｂ
の後端部を上下方向に回転可能に支持する部材であり、
支持軸５５ｂは、支持アーム５４の後端部を上下方向に
回転可能に支持する部材である。支持軸５５ｂは、図２
に示す支持孔５４ｂの内径よりも外径が小さく形成され
ており、トロリ線１の長さ方向の偏位や上下動に対して
支持アーム５４が追従可能なように、支持孔５４ｂに挿
入されている。ばね５５ｃは、トロリ線１の振動を抑え
るための部材であり、支持アーム５４と引手金具５５と
を連結している。

【００２６】次に、この発明の実施形態に係るトロリ線
の支持装置の動作を説明する。図４は、この発明の実施
形態に係るトロリ線の支持装置によってトロリ線を支持
した状態を示す図であり、図４（Ａ）は集電装置が支持
点に近づくときのトロリ線の状態を示す図であり、図４
（Ｂ）は集電装置が支持点に位置するときのトロリ線の
状態を示す図であり、図４（Ｃ）は集電装置が支持点か
ら遠ざかったときのトロリ線の状態を示す図である。

【００２７】図４（Ａ）に示すように、集電装置６がト
ロリ線１を押し上げ力Ｆで押し上げながら支持点Ｓに近
づいてくると、支持点Ｓ付近のトロリ線１には曲げモー
メントＭ₁ が作用する。しかし、図３に示すスラスト軸
受５３ｃによって、図４（Ａ）に示す曲げモーメントＭ
₁ の方向と同じ方向にイヤー５１が回転するために、ト
ロリ線応力が大きくなるのを抑えることができる。

【００２８】図４（Ｂ）に示すように、集電装置６が支
持点Ｓに位置すると、この支持点Ｓの両側のトロリ線１
に互いに逆向きの曲げモーメントＭ₂ ，Ｍ₂ が作用する
ために、イヤー５１が回転を停止する。図４（Ｃ）に示
すように、集電装置６がトロリ線１を押し上げ力Ｆで押
し上げながら支持点Ｓから遠ざかっていくと、支持点Ｓ
付近のトロリ線１には曲げモーメントＭ₃ が作用する。
しかし、図３に示すスラスト軸受５３ｃによって、図４
（Ｃ）に示す曲げモーメントＭ₃ の方向と同じ方向にイ
ヤー５１が回転するために、トロリ線応力が大きくなる
のを抑えることができる。

【００２９】図５は、この発明の実施形態に係るトロリ
線の支持装置と従来のトロリ線の支持装置とに作用する
トロリ線応力の時間変化を示すシミュレーション結果で
あり、図５（Ａ）はこの発明の実施形態に係るトロリ線
の支持装置のシミュレーション結果であり、図５（Ｂ）
は従来のトロリ線の支持装置のシミュレーション結果で
ある。

【００３０】図５に示す縦軸はトロリ線応力σであり、
横軸は経過時間ｔである。このシミュレーション結果
は、押し上げ力をゼロに設定したときの支持点Ｓにおけ
るトロリ線応力σの変化を示すものである。図５（Ａ）
に示すように、この実施形態では、支持点Ｓ付近で発生
するトロリ線応力σは一方向に作用する応力であり、発
生時間が短く数値も小さい。一方、図５（Ｂ）に示すよ
うに、従来の支持装置では、トロリ線応力σが経過時間
ｔとともに徐々に大きくなり、トロリ線応力σの大きさ
と方向が短時間の間で急激に逆向きに変化した後に、ト
ロリ線応力σが徐々に小さくなる。このために、支持点
Ｓ付近では繰り返し荷重が発生している。

【００３１】この発明の実施形態に係るトロリ線の支持
装置には、以下に記載するような効果がある。 （１） この実施形態では、イヤー５１及びイヤー取付
金具５２が支持アーム５４の軸線回りに回転可能なよう
に、イヤー取付金具５２と支持アーム５４とを連結手段
５３が連結する。その結果、集電装置６が通過して支持
点Ｓ付近のトロリ線１に曲げモーメントＭ₁ ，Ｍ₃ が発
生しても、この曲げモーメントＭ₁ ，Ｍ₃の方向と同じ
方向にイヤー５１が回転して、支持点Ｓで発生するトロ
リ線応力の大きさを緩和することができる。

【００３２】（２） この実施形態では、支持アーム５
４の軸線方向に作用する荷重をスラスト軸受５３ｃが支
持する。その結果、支持アーム５４の軸線方向に作用す
る荷重が大きくなったり、電気車の速度が高くなってト
ロリ線応力が急激に大きくなっても、イヤー５１を高速
かつスムーズに回転させることができる。また、支持ア
ーム５３の根元部分でトロリ線応力に対処する場合に比
べて、イヤー５１の近くにスラスト軸受５３ｃを配置す
ることで、トロリ線応力の急激な変化に迅速に応答する
ことができる。

【００３３】この発明は、以上説明した実施形態に限定
するものではなく、以下に記載するように種々の変形又
は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内であ
る。例えば、この実施形態では、スラスト玉軸受を例に
挙げて説明したが、ラジアル荷重も支持可能なスラスト
ころ軸受についても、この発明を適用することができ
る。また、この実施形態では、新幹線などで使用される
コンパウンドカテナリちょう架方式の架線や、ヘビーコ
ンパウンドカテナリちょう架方式の架線に適用する場合
を例に挙げて説明したが、在来線などの高速運転区間で
使用されるシンプルカテナリちょう架方式の架線などに
ついても、この発明を適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、トロリ線を支持点で固定するための固定部材がこの
固定部材を支持する支持アームの軸線回りに回転可能な
ように、この固定部材とこの支持アームとが連結されて
いるので、支持点付近で発生するトロリ線応力を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係るトロリ線の支持装置
の設置状態を示す図である。

【図２】この発明の実施形態に係るトロリ線の支持装置
の正面図である。

【図３】図２の III部分を一部破断して示す拡大図であ
る。

【図４】この発明の実施形態に係るトロリ線の支持装置
によってトロリ線を支持した状態を示す図であり、
（Ａ）は集電装置が支持点に近づいてくるときのトロリ
線の状態を示す図であり、（Ｂ）は集電装置が支持点に
位置するときのトロリ線の状態を示す図であり、（Ｃ）
は集電装置が支持点から遠ざかったときのトロリ線の状
態を示す図である。

【図５】この発明の実施形態に係るトロリ線の支持装置
と従来のトロリ線の支持装置とに作用するトロリ線応力
の時間変化を示すシミュレーション結果であり、（Ａ）
はこの発明の実施形態に係るトロリ線の支持装置のシミ
ュレーション結果であり、（Ｂ）は従来のトロリ線の支
持装置のシミュレーション結果である。

【図６】従来のトロリ線の支持装置の外観図である。

【図７】従来のトロリ線の支持装置によってトロリ線が
支持された状態を示す図であり、（Ａ）は集電装置が支
持点に近づいてくるときのトロリ線の状態を示す図であ
り、（Ｂ）は集電装置が支持点に位置するときのトロリ
線の状態を示す図であり、（Ｃ）は集電装置が支持点か
ら遠ざかったときのトロリ線の状態を示す図である。

【符号の説明】

１ トロリ線 ５ 支持装置 ５１ イヤー ５２ イヤー取付金具 ５３ 連結手段 ５３ｃ スラスト軸受 ５４ 支持アーム ６ 集電装置 Ｓ 支持点 Ｖ 鉛直面内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トロリ線を支持するトロリ線の支持装置
   であって、 前記トロリ線を支持点で固定するための固定部材と、 前記固定部材を支持する支持アームと、 前記支持アームの軸線回りに前記固定部材が回転可能な
   ように、前記固定部材と前記支持アームとを連結する連
   結手段と、 を含むトロリ線の支持装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトロリ線の支持装置に
   おいて、 前記連結手段は、前記支持アームの軸線方向に作用する
   荷重を支持するスラスト軸受を備えること、 を特徴とするトロリ線の支持装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のトロリ線
   の支持装置において、 前記連結手段は、前記トロリ線を含む鉛直面内で前記固
   定部材が回転可能なように、前記固定部材と前記支持ア
   ームとを連結すること、 を特徴とするトロリ線の支持装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれか１
   項に記載のトロリ線の支持装置において、 前記トロリ線は、速度２００〜３５０ｋｍ／ｈで走行す
   る電気車の集電装置が接触移動すること、 を特徴とするトロリ線の支持装置。