JP2007253649A - 着霜除去装置及び着霜除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トロリ線に付着した霜を簡単な構造によって低コストに除去することができる着霜除去装置及び着霜除去方法を提供する。
【解決手段】車両３がＡ方向に走行しているときに、回転ブラシ部８ａがＢ方向に回転すると、トロリ線２ａに付着した霜Ｆにブラシが次々に衝突して霜Ｆに連続して打撃力が加わり、この打撃力によって霜Ｆがトロリ線２ａから叩き落される。ブラシによって打撃力が加えられた後にトロリ線２ａに霜Ｆの種が残存しているときには、この霜Ｆの種がブラシによってトロリ線２ａから掃き取られ除去される。回転ブラシ部８ａがＢ方向に回転すると、ブラシの毛先が抑制剤付着部９ａ内の抑制剤Ｏと接触して、このブラシに抑制剤Ｏが付着する。回転ブラシ部８ａがＢ方向にさらに回転するとブラシの毛先がトロリ線２ａと接触し、ブラシに付着した抑制剤Ｏがトロリ線２ａに塗布される。
【選択図】図２

Description

この発明は、集電装置が接触する電車線路に付着した霜を除去する着霜除去装置及び着霜除去方法に関する。

気温が低く、湿度が高く、風の弱い気象条件下では、積雪地域に限らず、冬季にはトロリ線への着霜が起きることがある。このため、トロリ線と接触移動するパンタグラフのすり板とトロリ線との間に列車走行時に絶縁物質として霜が挟まり、正常な集電が阻害されることがある。集電が阻害されるとトロリ線とすり板との間にアークが発生し、すり板を支持する集電舟（舟体）の溶断やすり板の異常摩耗が発生する。その結果、トロリ線の異常摩耗などが起こり列車の運行に重大な支障を与えることがある。このため、現在では、対策としてトロリ線へのコーティング剤の塗布による着霜防止や、ヒータによる霜の融解などが行なわれている。

従来のトロリ線塗油機は、線路に沿って走行可能な作業車上に取り付けられて上下方向に伸縮自在のフレームと、このフレームに取り付けられてトロリ線と回転接触する案内輪と、トロリ線に油を噴射する噴射ノズルと、トロリ線に付着しなかった油を受ける受箱などを備えている（特許文献１参照）。この従来のトロリ線塗油機では、作業車を線路に沿って走行させながら噴射ノズルから油を噴射して、トロリ線に付着した霜や氷が容易に落下するようにトロリ線に油を塗布している。

また、従来の難着氷霜トロリ線は、パンタグラフのすり板と接触する大径部分に加熱線が挿入されている（特許文献２参照）。この従来の難着氷霜トロリ線では、大径部分の長さ方向に挿入孔を形成し、この挿入孔に加熱線を挿入しており、加熱線に電流を流すことで大径部分を加熱し着霜及び着氷を防止している。

特開平5-178131号公報

特開平9-301019号公報

従来のトロリ線塗油機では、トロリ線に油を塗布した直後に列車が通過すると、この列車のパンタグラフのすり板によってトロリ線に塗布した油が取り除かれて、霜や氷の付着を防止する効果が低下してしまう問題点がある。また、従来のトロリ線塗油機では、広範囲に定期的に油を塗布する作業が必要になるとともに、大規模な装置を備える専用の作業車を用意する必要があり、材料費や人件費が高くなる問題点がある。一方、従来の難着氷霜トロリ線では、大径部分に挿入孔を形成する必要があり製造に手間がかかるとともに、既存のトロリ線との交換や製造装置の用意などの設備投資が必要になりコストが高くなってしまう問題点がある。また、従来の難着氷霜トロリ線では、大径部分を暖めるために過剰な電流を加熱線に流す必要があり、エネルギーコストがかかる問題点がある。

このため、現状では、冷え込みの厳しい夜明け前の始発列車が走行する前に、トロリ線の霜や氷を落とすためのいわゆる霜取り列車を走行させて、トロリ線に付着した霜や氷を除去している。このような霜取り列車では、集電機能を有さない無集電パンタグラフ、霜取用のカッターを備えたパンタグラフ、通常よりも多く設置されたパンタグラフを用いて、トロリ線に付着した霜や氷をすり板によって強制的に除去しており、比較的低コスト化を図ることができる。

図９は、従来の霜取り列車の一例を概略的に示す側面図である。図１０は、従来の霜取り列車による霜取り動作を模式的に示す概念図であり、図１０（Ａ）は霜取り前の状態を示す側面図であり、図１０（Ｂ）は霜取り後の状態を示す側面図であり、図１０（Ｃ）は霜取り後の状態を示す正面図である。

図９に示す従来の霜取り列車１０３は、架線１０２のトロリ線１０２ａと接触移動する集電舟１０６ａを有する通常のパンタグラフ１０６Ａと、この通常のパンタグラフ１０６Ａと同様の構造の霜取り用の集電舟１０６ａを有する集電機能の無い無集電パンタグラフ１０６Ｂとを備えている。このような従来の霜取り列車１０３は、図９に示すように、軌道１０１に沿ってＡ方向に走行しながら無集電パンタグラフ１０６Ｂの集電舟１０６ａによってトロリ線１０２ａに付着した霜Ｆを削り取るようにして除去している。

このような従来の霜取り列車１０３では、図１０（Ａ）に示すように、列車の移動速度に伴う運動エネルギーを霜Ｆの剥落に利用しているが１つの霜Ｆに与える打撃は１回限りである。また、従来の霜取り列車１０３では、図１０（Ｂ）に示すように、トロリ線１０２ａと無集電パンタグラフ１０６Ｂの集電舟１０６ａとの間に一度霜Ｆが挟み込まれると霜Ｆの除去率が低下し、トロリ線１０２ａと集電舟１０６ａとの間に霜Ｆが挟み込まれてアークが発生する。さらに、従来の霜取り列車１０３では、図１０（Ｃ）に示すように、無集電パンタグラフ１０６Ｂの集電舟１０６ａとトロリ線１０２ａとが接触するしゅう動面の外のトロリ線１０２ａの両側面に付着した霜Ｆをこの集電舟１０６ａによって除去することができない。このため、従来の霜取り列車１０３では、トロリ線１０２ａから霜Ｆを完全に除去することができず、トロリ線１０２ａに残存する霜Ｆが種となって成長してしまう問題点がある。

この発明の課題は、トロリ線に付着した霜を簡単な構造によって低コストに除去することができる着霜除去装置及び着霜除去方法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（６）が接触する電車線路（２ａ）に付着した霜（Ｆ）を除去する着霜除去装置であって、前記霜に打撃力を加えるとともに打撃後の前記電車線路に残存する前記霜を掃き取って、この電車線路からこの霜を除去する霜除去手段（８）を備えることを特徴とする着霜除去装置（７）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の着霜除去装置において、前記霜除去手段は、前記電車線路と回転接触する回転ブラシ部（８ａ）を備えることを特徴とする着霜除去装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の着霜除去装置において、前記霜の付着を抑制する抑制剤（Ｏ）を前記回転ブラシ部に供給する抑制剤供給手段（９）を備えることを特徴とする着霜除去装置である。

請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の着霜除去装置において、前記回転ブラシ部の回転速度を制御する制御手段（１２）を備えることを特徴とする着霜除去装置である。

請求項５の発明は、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の着霜除去装置において、前記回転ブラシ部は、使用時には前記電車線路と接触し、非使用時には前記電車線路から離れることを特徴とする着霜除去装置である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の着霜除去装置において、前記霜除去手段は、前記集電装置の進行方向前側に配置されていることを特徴とする着霜除去装置である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の着霜除去装置において、前記霜除去手段は、一編成に複数の前記集電装置が存在するときに、先頭車両（３Ａ，３Ｆ）寄りの前記集電装置の進行方向前側と、後尾車両（３Ｆ，３Ａ）寄りの前記集電装置の進行方向後側とに配置されており、前記進行方向前側の前記霜除去手段と前記進行方向後側の前記霜除去手段とを使用状態と非使用状態とに切り替える使用状態切替手段（１３）を備えることを特徴とする着霜除去装置である。

請求項８の発明は、請求項７に記載の着霜除去装置において、車両（３Ａ，３Ｆ）の現在位置を検出する車両位置検出手段（１６）を備え、前記使用状態切替手段は、前記進行方向前側の前記霜除去手段が前記霜を除去するように、前記車両位置検出手段の検出結果に基づいてこの霜除去手段を非使用状態から使用状態に切り替えることを特徴とする着霜除去装置である。

請求項９の発明は、集電装置（６）が接触する電車線路（２ａ）に付着した霜（Ｆ）を除去する着霜除去方法であって、前記霜に打撃力を加えるとともに打撃後の前記電車線路に残存する前記霜を掃き取って、この電車線路からこの霜を除去する霜除去工程を含むことを特徴とする着霜除去方法である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載の着霜除去方法において、前記霜除去工程は、前記霜の付着を抑制する抑制剤（Ｏ）を前記電車線路に供給する工程を含むことを特徴とする着霜除去方法である。

この発明によると、トロリ線に付着した霜を簡単な構造によって低コストに除去することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置を備える車両を概略的に示す側面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の使用状態を概略的に示す側面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の非使用状態を概略的に示す側面図である。図４は、この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の霜除去部の回転ブラシ部を概略的に示す側面図である。図５は、この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の霜除去部の回転ブラシ部を概略的に示す正面図である。

図１に示す霜Ｆは、放射冷却によって冷やされた大気中の水蒸気がトロリ線２ａの表面へ凝結して形成された氷の結晶である。霜Ｆは、通常、うろこ状、針状、羽毛状又は扇状に発達し、冬季の気温が低く、湿度の高い、晴天、無風の夜に発生する。

軌道１は、車両３が走行する通路（線路）である。架線２は、線路上空に架設される電車線路（架空電車線路）であり、支持構造物によって支持点間の距離（径間）が所定の長さになるように支持されている。架線２は、図１に示すように、トロリ線２ａを備えている。トロリ線２ａは、集電装置６のすり板６ｅが接触する電線であり、すり板６ｅが接触移動することによって車両３に負荷電流を供給する。

車両３は、電車又は電気機関車などの電気車（鉄道車両）であり、図１に示すように車体４と、台車５と、集電装置（パンタグラフ）６と、着霜除去装置７などを備えている。車体４は、乗客を積載し輸送するための構造物であり、台車５は車体４を支持して軌道１上を走行する走行装置である。

集電装置６は、架線２のトロリ線２ａから車両３に電力を導くための装置である。図１に示す集電装置６は、上昇した状態で側面から見たときの外観形状が菱形であり前後対称構造である菱形パンタグラフである。集電装置６は、図１〜図３に示す集電舟（舟体）６ａと、舟支え部６ｂと、枠組６ｃと、図２及び図３に示す昇降機構部６ｄなどを備えている。集電舟６ａは、すり板６ｅが取り付けられた部材であり、すり板６ｅはトロリ線２ａと接触移動する部材である。舟支え部６ｂは、集電舟６ａを支持する部材であり、集電舟６ａを架線２に対して水平に押上げるとともに集電舟６ａにばねによる緩衝作用を与える。枠組６ｃは、舟支え部６ｂを支持し上下方向に昇降する部材である。枠組６ｃは、上端が舟支え部６ｂに回転自在に連結される上枠６ｆと、上端が上枠６ｆに回転自在に連結され、下端が昇降機構部６ｄの主軸に連結される下枠６ｇとを備えている。昇降機構部６ｄは、集電舟６ａを昇降させる装置であり、集電装置６の使用時には集電舟６ａを上昇させ、集電装置６の非使用時（折畳時）にはこの集電舟６ａを下降させる。

図１〜図４に示す着霜除去装置７は、集電装置６が接触するトロリ線２ａに付着した霜Ｆを除去する装置である。着霜除去装置７は、トロリ線２ａに付着した霜Ｆに打撃力を加えてこの霜Ｆを除去するとともに、このトロリ線２ａに抑制剤Ｏを塗布して霜Ｆの付着を抑制する。着霜除去装置７は、図１〜図３に示すように、既存の集電装置６の集電舟６ａを舟支え部６ｂから取り外した後にこの舟支え部６ｂに取り付けられたコンパクトな構造であり、既存の集電装置６を改造して新たに着霜除去機能を付加した構造である。着霜除去装置７は、図１に示すように、集電装置６の進行方向前側に配置されている。着霜除去装置７は、図１〜図４に示す霜除去部８と、抑制剤供給部９と、図２及び図３に示す使用状態切替部１０と、回転速度設定部１１と、制御部１２などを備えている。

図１〜図４に示す霜除去部８は、霜Ｆに打撃力を加えるとともに打撃後のトロリ線２ａに残存する霜Ｆを掃き取って、このトロリ線２ａからこの霜Ｆを除去する手段である。霜除去部８は、図１〜図４に示す回転ブラシ部８ａと、図２及び図３に示す回転ブラシ駆動部８ｂと、駆動力伝達部８ｃと、図２〜図５に示す回転速度検出部８ｄを備えている。

図１〜図４に示す回転ブラシ部８ａは、トロリ線２ａと回転接触する部材である。回転ブラシ部８ａは、図５に示すトロリ線２ａとすり板６ｅとが一箇所で接触して摩耗しないようにトロリ線２ａには水平方向にジグザグ偏位が付与されているため、この偏位量よりも長く形成されている。回転ブラシ部８ａは、図４及び図５に示す本体部８ｅと、ブラシ８ｆと、図５に示す軸受部８ｇなどを備えている。本体部８ｅは、図４及び図５に示すように、舟支え部６ｂに回転自在に支持される部材であり、両端部に軸部を有し外観が円柱状に形成されている。ブラシ８ｆは、霜Ｆに衝撃力を加えるとともにトロリ線２ａから霜Ｆを掃き取る部材である。ブラシ８ｆは、図４に示すように周方向には所定の間隔をあけて、図５に示すように長さ方向には所定の幅で本体部８ｅの外周面に植え込まれている。ブラシ８ｆは、図５に示すように、トロリ線２ａとすり板６ｅとが接触する接触面（しゅう動面）に毛先が接触するだけではなく、トロリ線２ａの両側面にも毛先が接触する。ブラシ８ｆは、霜Ｆに衝撃を加えるのに十分な剛性を備え、耐摩耗性のプラスチックなどの絶縁材によって形成することが好ましい。軸受部８ｇは、回転ブラシ部８ａを回転自在に支持する部材である。軸受部８ｇは、図５に示すように、回転ブラシ部８ａの両端部をそれぞれ回転自在に支持する転がり軸受などであり、回転ブラシ部８ａの両端部を支持した状態で舟支え部６ｂに取り付けられている。

図２及び図３に示す回転ブラシ駆動部８ｂは、回転ブラシ部８ａを回転駆動する手段である。回転ブラシ駆動部８ｂは、例えば、駆動力を発生し正転及び逆転可能なモータであり、車体４の屋根上に設置されている。

駆動力伝達部８ｃは、回転ブラシ駆動部８ｂが発生する駆動力を回転ブラシ部８ａに伝達する手段である。駆動力伝達部８ｃは、原動軸の回転を従動軸に伝達するベルト伝動装置などの巻き掛け伝動装置であり、図２及び図３に示すように回転体８ｈ〜８ｋと巻き掛け部材８ｍ〜８ｏなどを備えている。回転体８ｈは、回転ブラシ部８ａと一体となって回転するベルト車であり、図５に示すように本体部８ｅの軸端部に固定されている。図２及び図３に示すように、回転体８ｉは上枠６ｆと舟支え部６ｂとを連結する連結部（ヒンジ部）に回転自在に支持されるベルト車であり、回転体８ｊは、上枠６ｆと下枠６ｇとを連結する連結部（ヒンジ部）に回転自在に支持されるベルト車であり、回転体８ｋは回転ブラシ駆動部８ｂの駆動軸と一体となって回転するベルト車である。巻き掛け部材８ｍは、回転体８ｈと回転体８ｉとに巻き掛けられるベルトであり、巻き掛け部材８ｎは回転体８ｉと回転体８ｊとに巻き掛けられるベルトであり、巻き掛け部材８ｏは回転体８ｊと回転体８ｋとに巻き掛けられるベルトである。

図２〜図５に示す回転速度検出部８ｄは、回転ブラシ部８ａの回転速度を検出する手段である。回転速度検出部８ｄは、回転ブラシ部８ａの回転速度に応じた電気信号（回転速度情報）を制御部１２に出力するロータリエンコーダなどである。回転速度検出部８ｄは、図５に示すように、本体部８ｅの回転体８ｈが取り付けられている側とは反対側の軸端部に配置されている。

図２〜図５に示す抑制剤供給部９は、霜Ｆの付着を抑制する抑制剤Ｏを回転ブラシ部８ａに供給する手段である。抑制剤供給部９は、図４及び図５に示す抑制剤付着部９ａと、図２及び図３に示す抑制剤収容部９ｂと、抑制剤送出部９ｃと、抑制剤流路９ｄと、図２〜図４に示す抑制剤検出部９ｅなどを備えている。抑制剤付着部９ａは、回転ブラシ部８ａに抑制剤Ｏを付着させる手段である。抑制剤付着部９ａは、図４及び図５に示すように、回転ブラシ部８ａのブラシ８ｆの毛先が抑制剤Ｏと接触するように、回転ブラシ部８ａの下方に配置された受け皿である。図２及び図３に示す抑制剤収容部９ｂは、霜Ｆの付着を抑制する抑制剤Ｏを収容する手段である。抑制剤収容部９ｂは、例えば、トロリ線２ａの表面に塗布されることによってこのトロリ線２ａへの霜Ｆの付着を抑えるシリコーン油またはフッ素コーティング剤などを収容するタンクである。抑制剤送出部９ｃは、抑制剤収容部９ｂから抑制剤付着部９ａに抑制剤Ｏを送出する手段であり、抑制剤収容部９ｂ内の抑制剤Ｏを抑制剤付着部９ａ内に排出するポンプである。抑制剤流路９ｄは、抑制剤付着部９ａと抑制剤収容部９ｂとを接続する手段であり、抑制剤収容部９ｂから抑制剤付着部９ａに抑制剤Ｏが流れる配管である。図２〜図４に示す抑制剤検出部９ｅは、抑制剤付着部９ａ内の抑制剤Ｏを検出する手段である。抑制剤検出部９ｅは、抑制剤付着部９ａ内の抑制剤Ｏの液面の高さを検出し、この抑制剤Ｏの残量に応じた電気信号（残量情報）を制御部１２に出力する液面センサなどである。

図２及び図３に示す使用状態切替部１０は、着霜除去装置７を使用状態と非使用状態とに切り替える手段である。使用状態切替部１０は、例えば、車両３を運転する運転士などが着霜除去装置７の使用状態又は非使用状態を選択するときに操作するスイッチである。使用状態切替部１０は、図２に示すように、回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａと接触するように昇降機構部６ｄに枠組６ｃを上昇させる霜取り走行モードと、図３に示すように回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａから離れるように昇降機構部６ｄに枠組６ｃを下降させる通常走行モードとに切り替える。使用状態切替部１０は、霜取り走行モードが選択されたときには霜取り走行切替信号を制御部１２に出力し、通常走行モードが選択されたときには通常走行切替信号を制御部１２に出力する。

図２及び図３に示す回転速度設定部１１は、回転ブラシ部８ａの回転速度を設定する手段である。回転速度設定部１１は、例えば、運転士などが回転ブラシ部８ａの回転速度を任意の回転速度に設定するときに操作されるスイッチである。回転速度設定部１１は、トロリ線２ａに霜Ｆが比較的強固に付着しているような走行区間を車両３が走行するときには、回転ブラシ部８ａの回転速度を高く設定し、トロリ線２ａに霜Ｆが比較的弱く付着しているような走行区間を車両３が走行するときには、回転ブラシ部８ａの回転速度を低く設定する。回転速度設定部１１は、設定後の回転ブラシ部８ａの回転速度に応じた回転速度設定信号を制御部１２に出力する。

制御部１２は、着霜除去装置７の種々の動作を制御する手段（中央処理部）である。制御部１２は、例えば、運転士が車両３を制御するときに操作する主幹制御器（マスターコントローラ）であり、車両３の運転室内の運転台に設置されている。制御部１２は、回転速度検出部８ｄが出力する回転検出信号に基づいて回転ブラシ駆動部８ｂを駆動制御し回転ブラシ部８ａの回転速度を制御したり、抑制剤検出部９ｅが出力する残量信号に基づいて抑制剤送出部９ｃを駆動制御し抑制剤付着部９ａに抑制剤Ｏを供給させたり、使用状態切替部１０が出力する霜取り走行切替信号及び通常走行切替信号に基づいて昇降機構部６ｄを動作制御し集電舟６ａを昇降動作させたり、回転速度設定部１１が出力する回転速度設定信号に基づいて回転ブラシ駆動部８ｂを動作制御し回転ブラシ部８ａの回転速度を可変させたりする。制御部１２には、図２及び図３に示すように昇降機構部６ｄ、回転ブラシ駆動部８ｂ、回転速度検出部８ｄ、抑制剤送出部９ｃ、抑制剤検出部９ｅ、使用状態切替部１０及び回転速度設定部１１などが電気的に接続されている。

次に、この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の動作を説明する。
（通常走行時）
図３に示すように、霜取り機能を使用しない通常走行時には、使用状態切替部１０を運転士が操作して霜取り走行モードから通常走行モードに切り替える。通常走行切替信号を使用状態切替部１０が制御部１２に出力すると、制御部１２が昇降機構部６ｄに下降動作を指令する。その結果、昇降機構部６ｄのエアシリンダが駆動力を発生してこの駆動力によって舟支え部６ｂとともに枠組６ｃが下降し、回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａから離れ、枠組６ｃが折り畳まれた状態で昇降機構部６ｄによってロックされる。着霜除去装置７の進行方向後側に集電装置６が配置されているため、トロリ線２ａから車両３にこの集電装置６によって電力が供給されて車両３がＡ方向に走行する。

（霜取り走行時）
図２に示すように、霜取り機能を使用する霜取り走行時には、使用状態切替部１０を運転士が通常走行モードから霜取り走行モードに切り替える。霜取り走行切替信号を使用状態切替部１０が制御部１２に出力し、制御部１２が昇降機構部６ｄに上昇動作を指令する。その結果、昇降機構部６ｄが枠組６ｃのロックを解除するとこの昇降機構部６ｄのばねが駆動力を発生してこの駆動力によって舟支え部６ｂとともに枠組６ｃが上昇し、回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａと接触する。次に、回転ブラシ駆動部８ｂに制御部１２が回転動作を指令すると、回転ブラシ駆動部８ｂの駆動力が駆動力伝達部８ｃを通じて回転ブラシ部８ａに伝達されて、回転ブラシ部８ａがＢ方向（車両３の進行方向）に回転を開始する。通常走行時と同様に、トロリ線２ａから車両３に集電装置６によって電力が供給されるため、Ａ方向に車両３が走行する。

次に、この発明の第１実施形態に係る着霜除去方法について説明する。
図１及び図２に示すように車両３がＡ方向に走行しているときに、図４に示すように回転ブラシ部８ａがＢ方向に回転すると、トロリ線２ａに付着した霜Ｆにブラシ８ｆが次々に衝突して霜Ｆに連続して打撃力が加わり、この打撃力によって霜Ｆがトロリ線２ａから叩き落される。このとき、図５に示すように、トロリ線２ａの両側面にもブラシ８ｆが接触するため、トロリ線２ａとすり板６ｅとの接触面に付着した霜Ｆだけではなく、トロリ線２ａの両側面に付着した霜Ｆにもブラシ８ｆによって打撃力が加えられトロリ線２ａから叩き落される。ブラシ８ｆによって打撃力が加えられた後にトロリ線２ａに霜Ｆが残存しているときには、この残存した霜Ｆがブラシ８ｆによってトロリ線２ａから掃き取られ除去される。図４に示すように、回転ブラシ部８ａがＢ方向に回転すると、ブラシ８ｆの毛先が抑制剤付着部９ａ内の抑制剤Ｏと接触して、このブラシ８ｆに抑制剤Ｏが付着する。回転ブラシ部８ａがＢ方向にさらに回転するとブラシ８ｆの毛先がトロリ線２ａと接触し、ブラシ８ｆに付着した抑制剤Ｏがトロリ線２ａに塗布される。

この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置及び着霜除去方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、霜除去部８が霜Ｆに打撃力を加えるとともに打撃後のトロリ線２ａに残存する霜Ｆを掃き取って、このトロリ線２ａからこの霜Ｆを除去する。このため、霜Ｆに打撃力を加えてトロリ線２ａから霜Ｆを叩き落すことができるとともに、残存する霜Ｆを霜除去部８によってトロリ線２ａから掃き取り、残存する霜Ｆが種となって霜Ｆが再成長するのを抑制することができる。その結果、トロリ線２ａとすり板６ｅとの間に霜Ｆが挟まりこれらの間にアークが発生するのを防止することができる。

(2) この第１実施形態では、トロリ線２ａと回転接触する回転ブラシ部８ａを霜除去部８が備えている。例えば、図９に示すような従来の霜取り列車１０３では、図１０に示すように、単位面積の霜Ｆに与えるエネルギーは列車の速度による運動エネルギーだけである。一方、この第１実施形態では、車両３の移動速度に伴う運動エネルギーと回転ブラシ部８ａの回転速度に伴う回転エネルギーとを霜Ｆの剥落に利用し、一つの霜Ｆに打撃力を強く、連続的に与えて霜Ｆを除去することができる。

(3) この第１実施形態では、霜Ｆの付着を抑制する抑制剤Ｏを回転ブラシ部８ａに抑制剤供給部９が供給する。このため、トロリ線２ａから霜Ｆを除去するのと同時に、このトロリ線２ａに抑制剤Ｏを供給して霜Ｆの成長を阻害し、トロリ線２ａに霜Ｆが再成長するのを抑制することができる。

(4) この第１実施形態では、使用時には回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａと接触し、非使用時には回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａから離れる。このため、通常走行時に回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａと接触して、回転ブラシ部８ａが摩耗するのを防止することができる。

(5) この第１実施形態では、回転ブラシ部８ａの回転速度を制御部１２が制御する。このため、回転ブラシ部８ａの回転速度を任意にコントロールすることができ、単位面積あたりの霜Ｆに打撃力を複数回与えることができる。

(6) この第１実施形態では、集電装置６の進行方向前側に霜除去部８が配置されている。このため、集電装置６の集電機能を阻害することなくトロリ線２ａに付着する霜Ｆを有効に除去することができるとともに、霜Ｆが除去されたトロリ線２ａから車両３に集電装置６によって安定して電力を供給することができる。

（第２実施形態）
図６は、この発明の第２実施形態に係る着霜防止装置を備える車両を概略的に示す側面図であり、図６（Ａ）は上り方面に走行している状態を示す側面図であり、図６（Ｂ）は下り方面に走行している状態を示す側面図である。図７は、図６のVII部分の部分断面図である。図８は、図６のVIII部分の部分断面図である。以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示す車両３Ａ〜３Ｆは、６両編成の列車を構成する新幹線列車などであり、一編成に２台の集電装置６が存在し２両目と５両目に集電装置６を備えている。図６〜図８に示す集電装置６は、車両３Ａ〜３Ｆの進行方向（Ａ₁，Ａ₂方向）に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。集電装置６は、気流の乱れを防ぐとともに空力音を低減可能な構造であり、図７及び図８に示すように内部に空間を有する集電舟６ａ、舟支え部６ｂ及び枠組６ｃを備えているとともに、昇降機構部６ｄを覆う風防部（風防カバー）６ｈなどを備えている。

着霜除去装置７は、図７及び図８に示すように、既存の集電装置６と一体に取り付けられたコンパクトな構造であり、既存の集電装置６を改造してこの既存の集電装置６に新たに着霜除去機能を付加したような構造である。着霜除去装置７は、図７及び図８に示すように、霜除去部８と、抑制剤供給部９と、制御部１２と、使用状態切替部１３と、車両速度検出部１４と、路線情報記憶部１５と、車両位置検出部１６などを備えている。

図６に示す霜除去部８は、先頭の車両３Ａよりの集電装置６の進行方向前側（Ａ₁方向）と、後尾の車両３Ｆ寄りの集電装置６の進行方向後側（Ａ₂方向）に配置されている。霜除去部８は、図７及び図８に示すように、気流の乱れを防ぐために集電舟６ａ、舟支え部６ｂ、枠組６ｃ及び風防部６ｈの内部に収容されている。

図７及び図８に示す使用状態切替部１３は、進行方向前側の霜除去部８と進行方向後側の霜除去部８とを使用状態と非使用状態とに切り替える手段である。使用状態切替部１３は、例えば、図６（Ａ）に示すように、車両３Ａ〜３Ｆが上り方面（Ａ₁方向）に走行するときには、先頭よりの車両３Ｂの回転ブラシ部８ａを上昇させてトロリ線２ａに接触させ使用状態に切り替えるとともに、後尾寄りの車両３Ｅの回転ブラシ部８ａを下降させてトロリ線２ａから離し非使用状態に切り替える。一方、使用状態切替部１３は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、車両３Ａ〜３Ｆが下り方面（Ａ₂方向）に走行するときには、先頭寄りの車両３Ｅの回転ブラシ部８ａをトロリ線２ａに接触させて使用状態に切り替えるとともに、後尾よりの車両３Ｂの回転ブラシ部８ａを下降させてトロリ線２ａから離し非使用状態に切り替える。使用状態切替部１３は、図７及び図８に示すように、回転ブラシ昇降部１３ａと、流体圧回路１３ｂと、作動流体流路１３ｃなどを備えており、気流の乱れを防ぐため集電舟６ａ、舟支え部６ｂ、枠組６ｃ及び風防部６ｈの内部に収容されている。

回転ブラシ昇降部１３ａは、回転ブラシ部８ａを昇降駆動する手段であり、流体圧によって回転ブラシ部８ａを上下方向に所定量だけ駆動する空気圧シリンダ又は油圧シリンダなどである。流体圧回路１３ｂは、回転ブラシ昇降部１３ａを作動させる手段であり、ポンプ、バルブ及びタンクなどから構成された空気圧回路又は油圧回路などである。作動流体流路１３ｃは、回転ブラシ昇降部１３ａと流体圧回路１３ｂとを接続する手段であり、流体圧回路１３ｂから回転ブラシ昇降部１３ａに油又は空気などの作動流体が流れる配管である。

車両速度検出部１４は、車両３Ａ，３Ｆの速度を検出する手段である。車両速度検出部１４は、車両３Ａ，３Ｆの車輪の回転数に応じた距離パルス信号（車両速度信号）を制御部１２に出力する速度発電機などである。

路線情報記憶部１５は、車両３Ａ〜３Ｆが走行する路線に関する情報を路線情報として記憶する手段である。路線情報記憶部１５は、例えば、図６に示すように、トロリ線２ａに霜Ｆが付着する可能性のある通過区間の路線の位置及びこの通過区間の距離などを路線情報として記憶するメモリである。路線情報記憶部１５には、この通過区間の範囲が変更されたような場合には変更後の路線情報が書き込まれ記憶されている。

車両位置検出部１６は、車両３Ａ，３Ｆの現在位置を検出する手段である。車両位置検出部１６は、軌道１側の特定地点に設置された自動列車停止装置(ATS)のATS地上子との間で相互に情報を送受信するために車両３Ａ，３Ｆ側に設置されたATS車上子と、このATS車上子からの信号を受信して現在位置信号（絶対位置信号）を制御部１２に出力するATS受信機などを備えている。

次に、この発明の第２実施形態に係る着霜除去装置の動作を説明する。
（通常走行時）
図６に示す車両３Ａ〜３Ｆが上下線をＡ₁,Ａ₂方向に通常走行しているときには、車両３Ｂ，３Ｅの霜除去部８を使用状態切替部１３が非使用状態に切り替えている。このため、車両３Ｂ，３Ｅの回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａから離れて集電舟６ａ内に収容されており、車両３Ｂ，３Ｅのすり板６ｅがトロリ線２ａと接触しているため、集電装置６によって車両３Ｂ，３Ｅにはトロリ線２ａから電力が供給されている。

（霜取り走行時）
図６（Ａ）に示すように、車両３Ａ〜３Ｆが上り方面（Ａ₁方向）に走行すると、図７及び図８に示す車両位置検出部１６のATS車上子が出力する絶対位置信号に基づいて車両３Ａの絶対位置を制御部１２が検出する。そして、次のATS地上子に車両３Ａが到達するまで車両速度検出部１４が出力する距離パルス信号を制御部１２が積算して、車両３Ａの現在位置を制御部１２が検出する。次に、路線情報記憶部１５が記憶する路線情報と現在位置とを制御部１２が参照して、トロリ線２ａに霜Ｆが付着する通過区間に車両３Ｂのすり板６ｅが進入するタイミングを制御部１２が演算する。そして、この通過区間Ｓにすり板６ｅが進入する前に、図７に示す車両３Ｂ側の使用状態切替部１３に切替動作を制御部１２が指令するとともに、車両３Ｂ側の回転ブラシ駆動部８ｂに回転動作を指令する。その結果、流体圧回路１３ｂが回転ブラシ昇降部１３ａに作動流体を供給すると、回転ブラシ昇降部１３ａが回転ブラシ部８ａを上昇させ回転ブラシ部８ａがトロリ線２ａと回転接触するとともに、回転ブラシ駆動部８ｂが回転ブラシ部８ａをＢ₁方向に回転させてトロリ線２ａに付着する霜Ｆを除去する。このとき、図８に示す車両３Ｅ側の使用状態切替部１３には切替動作を制御部１２が指令しないため、車両３Ｅ側の回転ブラシ部８ａが下降状態を維持しておりトロリ線２ａから離れ集電舟６ａ内に収容されている。このとき、車両３Ｂ，３Ｅのすり板６ｅがトロリ線２ａと接触しているため、車両３Ｂ，３Ｅにはトロリ線２ａから電力が供給されている。

図６（Ｂ）に示すように、車両３Ａ〜３Ｆが下り方面（Ａ₂方向）に走行するときには、車両３Ｅ側の使用状態切替部１３に切替動作を制御部１２が指令するため、車両３Ｅ側の回転ブラシ部８ａが上昇してトロリ線２ａと接触し、回転ブラシ部８ａがＢ₂方向に回転してトロリ線２ａに付着する霜Ｆを除去する。一方、車両３Ｂ側の使用状態切替部１３には切替動作を制御部１２が指令しないため、車両３Ｂ側の回転ブラシ部８ａが下降状態を維持しておりトロリ線２ａから離れ集電舟６ａ内に収容されている。このとき、車両３Ｂ，３Ｅの集電装置６によって車両３Ｂ，３Ｅにはトロリ線２ａから電力が供給されている。

この発明の第２実施形態に係る着霜除去装置及び着霜除去方法には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、一編成に複数の集電装置６が存在するときに、先頭の車両３Ａ寄りの集電装置６の進行方向前側と、後尾の車両３Ｆ寄りの集電装置６の進行方向後側とに霜除去部８が配置されており、進行方向前側の霜除去部８と進行方向後側の霜除去部８とを使用状態と非使用状態とに使用状態切替部１３が切り替える。このため、状況に応じて霜取り走行モードと通常走行モードとに前後の霜除去部８を切り替えることができる。また、新幹線のように集電装置６が騒音源となり一編成当たりの集電装置６の設置台数に制約がある場合には、図１〜図５に示すような集電装置６に近似した構造の着霜除去装置７を増設せずに、図６〜図８に示すように既存の集電装置６に霜除去部８を一体化させ、着霜除去装置７が新たな騒音源となるのを防ぐことができる。

(2) この第２実施形態では、車両３Ａ，３Ｆの現在位置を車両位置検出部１６が検出し、進行方向前側の霜除去部８が霜Ｆを除去するように、車両位置検出部１６の検出結果に基づいてこの霜除去部８を非使用状態から使用状態に使用状態切替部１３が切り替える。このため、霜Ｆが発生しやすい線区を車両３Ａ〜３Ｆが走行するようなときに、自動的に霜除去部８を使用状態に切り替えてトロリ線２ａに付着する霜Ｆを除去することができる。

（他の実施形態）
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、トロリ線２ａに付着した霜Ｆを霜除去部８によって除去する着霜除去装置７を例に挙げて説明したが、トロリ線２ａに付着した雪又は氷などの付着物を除去部によって除去する付着物除去装置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、電車線路として架空電車線路のトロリ線２ａを例に挙げて説明したが、第三軌条式（サードレール式）電車線路の導電性レールについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、霜除去部８が回転ブラシ部８ａを備える場合を例に挙げて説明したが、このような構造に限定するものではなく、同様の機能を有する他の構造の除去部についてもこの発明を適用することができる。

(2) この実施形態では、駆動力伝達部８ｃがベルト伝動装置である場合を例に挙げて説明したが、チェーン伝動装置又は歯車伝動装置などを駆動力伝達部８ｃに使用することもできる。また、この実施形態では、回転ブラシ部８ａに抑制剤Ｏを下から付着させて供給する場合を例に挙げて説明したが、回転ブラシ部８ａに抑制剤Ｏを上から滴下して供給することもできる。

(3) この第１実施形態では、車両３が１両編成の場合を例に挙げて説明したが、車両３が複数連結されている場合についてもこの発明を適用することができる。例えば、一編成に集電装置６が１台又は複数台搭載されている場合には、先頭車両の進行方向前側と後尾車両の進行方向後側とに着霜除去装置７をそれぞれ設置することもできる。同様に、１両編成の車両の前後に集電装置６を備える場合には、前側の集電装置の前方と後側の集電装置の後方とにそれぞれ回転ブラシ部８ａを配置することもできる。また、この第２実施形態では、一編成に２台の集電装置６を備える場合を例に挙げて説明したが、空力音が問題とならない場合には先頭車両寄りの集電装置６の前方と後尾車両寄りの集電装置６の後方とにそれぞれ図１〜図３に示す着霜除去装置７を配置することもできる。さらに、この第２実施形態では、車両位置検出部１６がATS車上子からの信号を受信して車両３の位置を検出する場合を例に挙げて説明したが、このような検出方法に限定するものではない。例えば、摩耗の多い特定な位置を事前にデータ入力することにより、GPS(Global Positioning System(全地球測位システム))や自律航行装置(ジャイロ)を併用して車両３の位置を検出することもできる。

この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置を備える車両を概略的に示す側面図である。 この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の使用状態を概略的に示す側面図である。 この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の非使用状態を概略的に示す側面図である。 この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の霜除去部の回転ブラシ部を概略的に示す側面図である。 この発明の第１実施形態に係る着霜除去装置の霜除去部の回転ブラシ部を概略的に示す正面図である。 この発明の第２実施形態に係る着霜防止装置を備える車両を概略的に示す側面図であり、（Ａ）は上り方面に走行している状態を示す側面図であり、（Ｂ）は下り方面に走行している状態を示す側面図である。 図６のVII部分の部分断面図である。 図６のVIII部分の部分断面図である。 従来の霜取り列車の一例を概略的に示す側面図である。 従来の霜取り列車による霜取り動作を模式的に示す概念図であり、（Ａ）は霜取り前の状態を示す側面図であり、（Ｂ）は霜取り後の状態を示す側面図であり、（Ｃ）は霜取り後の状態を示す正面図である。

符号の説明

１ 軌道
２ 架線
２ａ トロリ線
３，３Ａ〜３Ｆ 車両
６ 集電装置
６ａ 集電舟
６ｅ すり板
７ 着霜除去装置
８ 霜除去部
８ａ 回転ブラシ部
９ 抑制剤供給部
１０ 使用状態切替部
１２ 制御部
１３ 使用状態切替部
１３ａ 回転ブラシ昇降部
１６ 車両位置検出部
Ｆ 霜
Ｏ 抑制剤

Claims (10)

1. 集電装置が接触する電車線路に付着した霜を除去する着霜除去装置であって、
   前記霜に打撃力を加えるとともに打撃後の前記電車線路に残存する前記霜を掃き取って、この電車線路からこの霜を除去する霜除去手段を備えること、
   を特徴とする着霜除去装置。
2. 請求項１に記載の着霜除去装置において、
   前記霜除去手段は、前記電車線路と回転接触する回転ブラシ部を備えること、
   を特徴とする着霜除去装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の着霜除去装置において、
   前記霜の付着を抑制する抑制剤を前記回転ブラシ部に供給する抑制剤供給手段を備えること、
   を特徴とする着霜除去装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の着霜除去装置において、
   前記回転ブラシ部の回転速度を制御する制御手段を備えること、
   を特徴とする着霜除去装置。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の着霜除去装置において、
   前記回転ブラシ部は、使用時には前記電車線路と接触し、非使用時には前記電車線路から離れること、
   を特徴とする着霜除去装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の着霜除去装置において、
   前記霜除去手段は、前記集電装置の進行方向前側に配置されていること、
   を特徴とする着霜除去装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の着霜除去装置において、
   前記霜除去手段は、一編成に複数の前記集電装置が存在するときに、先頭車両寄りの前記集電装置の進行方向前側と、後尾車両寄りの前記集電装置の進行方向後側とに配置されており、
   前記進行方向前側の前記霜除去手段と前記進行方向後側の前記霜除去手段とを使用状態と非使用状態とに切り替える使用状態切替手段を備えること、
   を特徴とする着霜除去装置。
8. 請求項７に記載の着霜除去装置において、
   車両の現在位置を検出する車両位置検出手段を備え、
   前記使用状態切替手段は、前記進行方向前側の前記霜除去手段が前記霜を除去するように、前記車両位置検出手段の検出結果に基づいてこの霜除去手段を非使用状態から使用状態に切り替えること、
   を特徴とする着霜除去装置。
9. 集電装置が接触する電車線路に付着した霜を除去する着霜除去方法であって、
   前記霜に打撃力を加えるとともに打撃後の前記電車線路に残存する前記霜を掃き取って、この電車線路からこの霜を除去する霜除去工程を含むこと、
   を特徴とする着霜除去方法。
10. 請求項９に記載の着霜除去方法において、
    前記霜除去工程は、前記霜の付着を抑制する抑制剤を前記電車線路に供給する工程を含むこと、
    を特徴とする着霜除去方法。
    

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