JP2006280182A - 集電舟の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造によって集電装置の集電舟を任意に昇降動作させ回転動作させることができる集電舟の駆動装置を提供する。
【解決手段】 （Ａ）に示すように、集電装置３を使用するときには、任意の動作パターンによって上昇用エアシリンダ１４ａが枠組６を上昇させるとともに回転用モータ１６ａが集電舟９をＢ₂方向に回転させて、所定の押上げ力ですり板８がトロリ線１ａと接触する。一方、（Ｂ）に示すように、集電装置３を折り畳むときには、任意の動作パターンによって下降用エアシリンダ１４ｂが枠組６を下降させるとともに回転用モータ１６ａが集電舟９をＢ₁方向に逆転させる。その結果、架線１と平行になるまで集電舟９が回転して、集電装置３が折り畳まれた状態になる。このため、気流の流れる方向と集電舟９の長さ方向とが略一致するため、集電舟９が気流の流れを乱さず集電舟９から発生する騒音が低減する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、集電装置の集電舟を駆動する集電舟の駆動装置に関する。

新幹線では、集電系騒音を低減するために高速化に当たり列車１編成当たり１つの集電装置によって集電することが主流になると予測される。しかし、現実には、集電装置の故障などに備えて車両の屋根上には少なくとも集電装置を２台搭載し、一方の集電装置を上昇させて架線と接触させ、他方の集電装置を折り畳み走行することになる。この場合に、集電装置が上昇した状態で架線のトロリ線と集電装置のすり板が接触移動するときに比べて、集電装置が折り畳まれた状態では騒音の発生は少なくなる。しかし、集電装置が折り畳まれていても車両内に完全に格納されているわけではないため、車両の他の部分よりも大きな騒音が発生する。特に、集電装置が折り畳まれた状態であっても、車両の進行方向と交差する集電舟から風切音などが発生して騒音の原因となる。このため、このような騒音を低減可能な集電装置が提案されている。従来の集電装置は、トロリ線と接触するすり板を支持する集電舟と、この集電舟を昇降自在に支持する支持機構部と、集電舟の折畳時には集電舟の長さ方向を車両の前後方向に向けるようにこの集電舟を回転させる回転機構部とを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の集電装置では、集電舟の昇降動作を集電舟の回転動作に変換するカム機構を回転機構部が備えており、集電舟の昇降動作に連動して集電舟を回転させている。

特開2004-304895号公報

このような従来の集電装置では、集電舟を昇降動作させるための駆動源と集電舟を回転させるための駆動源とを兼用しており、集電舟の昇降動作に連動してカム機構によって集電舟を回転動作させている。このため、従来の集電装置では、集電舟の昇降動作と回転動作とがカム機構によって一定の動作に制限されており、集電舟の昇降動作と集電舟の回転動作とを独立させることができない問題点があった。また、従来の集電装置では、カム溝とピンとによってカム機構部が構成されているため回転機構部の構造が複雑であり、保守に手間がかかるという問題点があった。

この発明の課題は、簡単な構造によって集電装置の集電舟を任意に昇降動作させ回転動作させることができる集電舟の駆動装置を提供することである。

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、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、集電装置（３）の集電舟（９）を駆動する集電舟の駆動装置であって、前記集電舟を昇降させる昇降駆動部（１４）と、前記集電舟を回転させる回転駆動部（１６）と、前記昇降駆動部と前記回転駆動部とを動作制御する制御部（１８）とを備える集電舟の駆動装置（１１）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の集電舟の駆動装置において、前記昇降駆動部の昇降動作と前記回転駆動部の回転動作とを設定する動作設定部（１７）を備えることを特徴とする集電舟の駆動装置である。

この発明によると、簡単な構造によって集電装置の集電舟を任意に昇降動作させ回転動作させることができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える車両の移動状態を概略的に示す側面図である。図２は、この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える集電装置の正面図であり、図２（Ａ）は集電装置を上昇させた状態を示し、図２（Ｂ）は集電装置を折り畳んだ状態を示す。図３は、この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える集電装置の側面図であり、図３（Ａ）は集電装置を上昇させた状態を示し、図３（Ｂ）は集電装置を折り畳んだ状態を示す。図４は、この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える集電装置のブロック図である。

図１〜図３に示す架線１は、線路上空に架設される電車線であり、所定の間隔をあけて支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置３のすり板８が接触する電線であり、集電装置３のすり板８が接触移動することによって車両２に負荷電流を供給する。車両２は、電車や電気機関車などの電気車であり、図１に示す矢印方向に高速で走行する新幹線などの鉄道車両である。車体２ａは、乗客を積載し輸送するための構造物である。

集電装置３は、トロリ線１ａから電力を車両２に導くための装置である。集電装置３は、図２及び図３に示す台枠４と、碍子５と、枠組６と、舟支え機構部７と、すり板８と、集電舟（舟体）９と、ホーン１０と、図４に示す駆動装置１１などを備えている。図１に示す集電装置３は、車両２の進行方向（図中Ａ方向）に対して非対称であり、空力的性能から高速使用時には一方向だけで使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。

台枠４は、枠組６を支持して車体２ａの屋根上の碍子５に設置される部材であり、碍子５は車体２ａと台枠４との間を電気的に絶縁するための部材であり、枠組６は集電舟９を支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構である。舟支え機構部７は、集電舟９を支持する機構部である。舟支え機構部７は、集電舟９を架線１に対して水平に押上げるとともに、図示しないばねによる緩衝作用を与え、図示しないばねによって上方に押上げられる。すり板８は、集電舟９に取り付けられトロリ線１ａと接触する部材である。すり板８は、図２及び図３に示すように、車両２の進行方向と直交する方向に伸びた金属製又は炭素製の板状部材であり、図示しないすり板体によって集電舟９の上部に取り付けられ支持されている。

集電舟９は、すり板８を取り付ける部材である。集電舟９は、一般にトロリ線１ａと直交する方向に伸びた弓形で細長い金属製の部材である。集電舟９は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、集電装置３の使用時には、この集電舟９の長さ方向が架線１の長さ方向と直交するように姿勢が変化する。一方集電舟９は、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように集電装置３の折畳時には、この集電舟９の長さ方向が車両２の進行方向と一致するように姿勢が変化する。

ホーン１０は、車両２が分岐器を通過するときに、この分岐器の上方で交差する２本のトロリ線１ａのうち車両２の進行方向とは異なる方向のトロリ線１ａへの割込みを防止するための部材である。ホーン１０は、集電舟９の長さ方向の両端部から突出しており、先端部が湾曲して形成された金属製の部材である。

駆動装置１１は、集電装置３の集電舟９を駆動する装置である。駆動装置１１は、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、集電舟９が気流の流れを妨げずに集電舟９から発生する騒音が低減するように、この集電舟９を水平面内で90°回転させて集電装置３を折り畳む。駆動装置１１は、図４に示すように、昇降操作部１２と、昇降検出部１３と、昇降駆動部１４と、回転検出部１５と、回転駆動部１６と、動作設定部１７と、制御部１８などを備えている。

図４に示す昇降操作部１２は、集電装置３を昇降させるときに操作する部分である。昇降操作部１２は、集電装置３を上昇させるときに乗務員によって手動操作される上昇用スイッチ１２ａと、集電装置３を下降させるときに乗務員によって手動操作される下降用スイッチ１２ｂなどを備えている。昇降操作部１２は、上昇用スイッチ１２ａが操作されたときには上昇指令信号を制御部１８に出力し、下降用スイッチ１２ｂが操作されたときには下降指令信号を制御部１８に出力する。

昇降検出部１３は、集電舟９の昇降を検出する装置である。昇降検出部１３は、例えば、集電舟９の高さを検出するセンサである。昇降検出部１３は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示す上昇位置と図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示す下降位置との間で集電舟９が昇降動作するときに、この集電舟９の位置（高さ）を検出する。また、昇降検出部１３は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、トロリ線１ａにすり板８が接触して集電舟９が上昇動作を完了したことを検出するとともに、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すようにトロリ線１ａからすり板８が離間して集電舟９が下降動作を完了したことを検出する。昇降検出部１３は、これらの検出結果を昇降検出信号として制御部１８に出力する。

図４に示す昇降駆動部１４は、集電舟９を昇降させる装置である。昇降駆動部１４は、集電装置３の使用時には集電舟９を上昇させ、集電装置３の折畳時にはこの集電舟９を下降させる。昇降駆動部１４は、図４に示すように、上昇用エアシリンダ１４ａと下降用エアシリンダ１４ｂとを備えている。上昇用エアシリンダ１４ａは、集電舟９を上昇させるための駆動力を発生する装置であり、下降用エアシリンダ１４ｂは集電舟９を下降させるための駆動力を発生する装置である。昇降駆動部１４は、制御部１８が出力する上昇開始信号に基づいて上昇エアシリンダ１４ａを動作させ、制御部１８が出力する下降開始信号に基づいて下降用エアシリンダ１４ｂを動作させる。

回転検出部１５は、集電舟９の回転を検出する装置である。回転検出部１５は、例えば、集電舟９の回転角度を検出するエンコーダである。回転検出部１５は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示す回転位置と図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示す回転位置との間で集電舟９が回転動作するときに、この集電舟９の回転位置（回転角度）を検出する。また、回転検出部１５は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、集電舟９の長さ方向と架線１の長さ方向（車両２の進行方向）とが略直交するまでこの集電舟９が回転したことを検出するとともに、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように集電舟９の長さ方向と架線１の長さ方向（車両２の進行方向）とが略一致するまでこの集電舟９が回転したことを検出する。回転検出部１５は、これらの検出結果を回転検出信号として制御部１８に出力する。

図４に示す回転駆動部１６は、集電舟９を回転させる装置である。回転駆動部１６は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、集電装置３の使用時（上昇時）には集電舟９が架線１と交差する方向に向くようにこの集電舟９をＢ₂方向に回転する。一方、回転駆動部１６は、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、集電装置３の折畳時（下降時）にはこの集電舟９が車両２の進行方向に向くようにこの集電舟９をＢ₁方向に回転する。回転駆動部１６は、図４に示すように、回転軸を有する回転用モータ１６ａなどを備えており、図２及び図３に示すように集電舟９を舟支え機構部７を中心として回転する。回転用モータ１６ａは、集電舟９を回転させるための駆動力を発生する装置であり、集電舟９側に回転軸が固定されており、舟支え機構部７側にモータ本体が固定されている。回転駆動部１６は、制御部１８が出力する回転開始信号に基づいて回転用モータ１６ａを動作させ、制御部１８が出力する回転停止信号に基づいて回転用モータ１６ａの動作を停止させる。

動作設定部１７は、昇降駆動部１４の昇降動作と回転駆動部１６の回転動作とを設定する装置である。動作設定部１７は、例えば、集電舟９を完全に下降させた後にこの集電舟９を回転させる動作パターンや、集電舟９を所定の高さまで下降させてから一時停止させ、この集電舟９を回転させた後に完全に下降させる動作パターンなどを自由に設定する。また、動作設定部１７は、例えば、集電舟９を所定の高さまで上昇させてから一時停止させ、この集電舟９を回転させた後に完全に上昇させる動作パターンや、集電舟９を回転させながらこの集電舟９を昇降させる動作パターンや、集電舟９を回転させずに昇降させる動作パターンなどを自由に設定する。動作設定部１７は、乗務員などによって設定されたこれらの種々の動作パターンを動作設定情報として制御部１８に出力する。

図４に示す制御部１８は、集電装置３の種々の動作を制御する中央処理装置である。制御部１８は、昇降操作部１２から上昇指令信号及び下降指令信号が出力されると、動作設定部１７によって設定された動作設定情報に基づいて、昇降駆動部１４に昇降動作させ回転駆動部１６に回転動作させる。制御部１８は、昇降検出部１３が出力する昇降検出信号に基づいて昇降駆動部１４に昇降動作を停止させたり、回転検出部１５が出力する回転検出信号に基づいて回転駆動部１６に回転動作を停止させたりする。制御部１８には、図４に示すように、昇降操作部１２、昇降検出部１３、昇降駆動部１４、回転検出部１５、回転駆動部１６及び動作設定部１７が電気的に接続されている。

次に、この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置の動作を説明する。
図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、集電装置３を使用するときには、図４に示す上昇用スイッチ１２ａが乗務員によって操作されると、図示しない鍵装置によって枠組６がロック解除される。そして、動作設定部１７によって設定された動作設定情報に基づいて、上昇用エアシリンダ１４ａが枠組６を上昇させ、回転用モータ１６ａが集電舟９をＢ₂方向に回転させる。その結果、架線１と直交する回転角度まで集電舟９が回転したことを回転検出部１５が検出して、回転用モータ１６ａが集電舟９の回転を停止する。所定の押上げ力ですり板８がトロリ線１ａと接触すると、上昇用エアシリンダ１４ａが枠組６の上昇を停止し、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように集電装置３が使用可能な状態になって、図１に示すように車両２が矢印方向に走行可能になる。

一方、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、集電装置３を折り畳むときには、図４に示す下降用スイッチ１２ｂが乗務員によって操作されると、動作設定部１７によって設定された動作設定情報に基づいて、下降用エアシリンダ１４ｂが枠組６を下降させるとともに回転用モータ１６ａが集電舟９をＢ₁方向に逆転させる。その結果、架線１と平行になる回転角度まで集電舟９が回転したことを回転検出部１５が検出して、回転用モータ１６ａが集電舟９の逆転を停止する。図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように集電装置３が折り畳まれた状態になると、図示しない鍵装置によって枠組６がロックされて下降用エアシリンダ１４ｂがこの枠組６の下降を停止し、図１に示すように車両２が矢印方向に走行可能になる。その結果、気流の流れる方向と集電舟９の長さ方向とが略一致するため、集電舟９が気流の流れを乱さず集電舟９から発生する騒音が低減する。

この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、集電舟９を昇降させる昇降駆動部１４とこの集電舟９を回転させる回転駆動部１６とを制御部１８が動作制御する。このため、集電舟９の昇降動作と集電舟９の回転動作とをそれぞれ独立して制御することができる。

(2) この実施形態では、昇降駆動部１４の昇降動作と回転駆動部１６の回転動作とを動作設定部１７が設定する。このため、集電舟９を任意の動作パターンによって昇降動作させたり回転動作させたりすることができる。例えば、集電装置３から発生する騒音を遮る遮音板をこの集電装置３の両側に設置している場合に、これらの遮音板と干渉しないように集電舟９を昇降動作及び回転動作させたり、集電装置３の周囲に設置された屋根上機器と干渉しないように集電舟９を昇降動作及び回転動作させたりすることができる。

(3) この実施形態では、舟支え機構部７を中心として回転駆動部１６が集電舟９を回転する。その結果、集電装置３の構成部分のうち舟支え機構部７によって支持される比較的軽量な集電舟９を回転すれば足りるため、安価で小型の回転用モータ１６ａによって回転駆動部１６を構成することができるとともに、小型で軽量の回転用モータ１６ａを舟支え機構部７内にコンパクトに収納することができる。

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。
(1) この実施形態では、集電装置３としてシングルアーム式パンタグラフを例に挙げて説明したが、上下方向に伸縮する楕円柱によって集電舟を支持する翼型パンタグラフや、菱型パンタグラフなどの他の形式のパンタグラフ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、舟支え機構部７を中心として集電舟９を直接回転する場合を例に挙げて説明したが、車体２ａに対して台枠４を回転させることによって集電舟９を間接的に回転させることもできる。

(2) この実施形態では、集電舟９を舟支え機構部７が支持する構造の集電装置３を例に挙げて説明したが、集電舟９を枠組６によって支持する構造の集電装置についてもこの発明を適用することができる。この場合には、枠組６と集電舟９との間に回転駆動部１６を配置して、この枠組６を回転中心として集電舟９を回転させることができる。また、この実施形態では、動作設定部１７によって集電舟９の昇降動作と回転動作とを任意に設定しているが、予めこれらの動作パターンを記憶部に記憶させておき動作設定部１７によって任意の動作パターンを選択可能にすることもできる。

この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える車両の移動状態を概略的に示す側面図である。 この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える集電装置の正面図であり、（Ａ）は集電装置を上昇させた状態を示し、（Ｂ）は集電装置を折り畳んだ状態を示す。 この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える集電装置の側面図であり、（Ａ）は集電装置を上昇させた状態を示し、（Ｂ）は集電装置を折り畳んだ状態を示す。図４は、この発明の実施形態に係る集電装置の駆動装置を備える集電装置のブロック図である。 この発明の実施形態に係る集電舟の駆動装置を備える集電装置のブロック図である。

符号の説明

１ 架線
１ａ トロリ線
２ 車両
２ａ 車体
３ 集電装置
６ 枠組
７ 舟支え機構部
８ すり板
９ 集電舟
１１ 駆動装置
１４ 昇降駆動部
１４ａ 上昇用エアシリンダ
１４ｂ 下降用エアシリンダ
１６ 回転駆動部
１６ａ 回転用モータ
１７ 動作設定部
１８ 制御部

Claims (2)

1. 集電装置の集電舟を駆動する集電舟の駆動装置であって、
   前記集電舟を昇降させる昇降駆動部と、
   前記集電舟を回転させる回転駆動部と、
   前記昇降駆動部と前記回転駆動部とを動作制御する制御部と、
   を備える集電舟の駆動装置。
2. 請求項１に記載の集電舟の駆動装置において、
   前記昇降駆動部の昇降動作と前記回転駆動部の回転動作とを設定する動作設定部を備えること、
   を特徴とする集電舟の駆動装置。
   
   

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