JP2010247792A - 剛体電車線 - Google Patents

Abstract

【課題】 剛体電車線の架台に改良を加え、パンタグラフが離線することを抑えながら径間長を長くして建設コストを下げ、剛体電車線が敷設されている線区の高速化や更なる剛体電車線の普及に資することができる剛体電車線を提供する。
【解決手段】 剛体電車線において、径間中央付近のトロリ線１の架台２のウエブ７に空隙部１４，１５を形成し、前記トロリ線１の架台質量を減少させることで、このトロリ線１の架台２の支持点１１，１２，１３回りのモーメントを小さくし、前記トロリ線１のたわみ量を低減するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、たわみ量を低減することができる剛体電車線に関するものである。

従来用いられている剛体電車線は、トロリ線に張力が掛けられていないため、断線の恐れが非常に低く、カテナリ架線に比べメンテナンスの省力化が見込まれるという利点がある。これまでは主として地下鉄区間に適用されていたが、近年は、カテナリ架線を架設し難い在来線狭小トンネルにも適用されるようになってきた。

図５は従来の剛体電車線を示す図であり、図５（ａ）はその側面図、図５（ｂ）はその正面図、図５（ｃ）は剛体電車線の支持点間のたわみを示す図である。また、図６は地下鉄区間における剛体電車線の碍子による支持状況を示す図面代用写真である。

これらの図において、１０１はトロリ線、１０２はトロリ線１０１の架台、１０３は架台１０２を支持する碍子である。

特開平１１−１１５５５８号公報

しかしながら、上記したように、剛体電車線のトロリ線は張力が掛けられていないため、図５（ｃ）に示すように支持点間でたわみが生じる。また、支持点間隔（径間長）を大きくすると、このたわみも大きくなってパンタグラフが離線する可能性があり、径間長には限界がある。離線を減らすにはたわみを小さくする必要があり、そのためには支持物を多くしなければならず、建設コストがかかるという問題が生じる。このことから、剛体架線を普及させるためにはコスト削減が必要であり、そのためには可能な限りの長径間化が望まれている。

これまで剛体電車線のたわみ量を低減する方法として、支持点以外に架台を吊る支持具を設ける方法が提案されている（上記特許文献１参照）が、架台自体に加工を加えるものはなかった。

本発明は、上記状況に鑑みて、剛体電車線の架台に改良を加え、パンタグラフが離線することを抑えながら径間長を長くして建設コストを下げ、剛体電車線が敷設されている線区の高速化や更なる剛体電車線の普及に資することができる剛体電車線を提供することを目的する。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕剛体電車線において、径間中央付近のトロリ線の架台のウエブに加工部を形成し、前記トロリ線の架台質量を減少させることで、このトロリ線の架台の支持点回りのモーメントを小さくし、前記トロリ線のたわみ量を低減するようにしたことを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の剛体電車線において、前記加工部が前記トロリ線の架台の支持点間の中央部に形成される空隙部であることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の剛体電車線において、前記加工部が前記トロリ線の架台の支持点間の中央部に形成される減肉部であることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。

（１）パンタグラフの離線を抑えながら径間長を長くし、建設コストを下げることが可能となるので、列車の高速化を可能にし、新設線区への剛体電車線の導入に役立つ。また、既設の線区で径間長を変更せずに適用することで、たわみ量が減り、パンタグラフの離線が発生している箇所の改善が可能となる。また、離線発生を抑制しながら列車の高速化にも役立つ。

（２）形成した空隙により架台に風が通りやすくなり、また減肉加工区間で架台の表面積が増加するので、架台に生じる熱の放散効果が高まり、熱膨張による架台のたわみ量を低減する効果も見込める。

本発明の第１実施例を示す剛体電車線の横断面図である。 本発明の第１実施例を示す剛体電車線の側面図である。 本発明の第２実施例を示す剛体電車線の横断面図である。 本発明の第２実施例を示す剛体電車線の側面図である。 従来の剛体電車線を示す図である。 従来の地下鉄区間における剛体電車線の碍子による支持状況を示す図面代用写真を示す図である。

本発明の剛体電車線は、径間中央付近のトロリ線の架台のウエブに加工部を形成し、前記トロリ線の架台質量を減少させることでこのトロリ線の架台の支持点回りのモーメントを小さくし、前記トロリ線のたわみ量を低減する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明では、従来の剛体電車線の架台の形状を変更し、径間中央付近の質量を低減することによって径間周期のたわみ量を低減する。

剛体電車線における支持点からの距離ｘでのたわみ量ｗは、両端固定の梁として、径間長Ｌにより、次の式（１）のように表すことができる。

ＥＩｗ＝−（ｑｘ² ／２４ＥＩ）〔ｘ² ＋Ｌ（Ｌ−２ｘ）〕 …（１）
ここで、ＥＩは架台の曲げ剛性（Ｉは断面二次モーメント）、ｑは架台の単位長さ当り質量（一定）である。

上記式（１）からたわみ量は４次関数となり、径間中央で最も大きくなることが分かる。

一方、上記式（１）をｘについて２度微分すると、支持点回りのモーメントＭの符号を反転した−Ｍに等しくなることから、次の式（２）のように表される。

ＥＩ（ｄ² ｗ／ｄｘ² ）＝−Ｍ …（２）
したがって、上記式（１）から径間中央でのたわみ量の低減のためには、単位長さ当り質量ｑを減らすか、架台の曲げ剛性ＥＩを大きくする必要がある。ここで、上記式（２）より、たわみ量の低減には支持点回りのモーメントＭを小さくすることが有効であると分かるので、このモーメントに大きく寄与する径間中央付近の架台の質量を小さくすれば、従来の架台の製造ラインやトロリ線を固定するイヤーなどの部品を大きく変更せずに、剛体電車線のたわみ量を低減できることが分かる。なお、支持点付近の質量はモーメントＭへの影響が小さいので低減する必要はなく、むしろ支持点付近の断面２次モーメントをなるべく大きくしておくことが有効であるから、空隙を設けるあるいは減肉を施すのは径間中央付近のみとするのが望ましい。

本発明では、径間中央付近の架台の質量を減らすために、架台のウエブに空隙部や減肉部を設ける。これにより、径間支持点での断面２次モーメントも減少するが、中立軸付近に空隙部や減肉部を施すことによって断面２次モーメントの減少量を抑えることができ、質量の低減割合を断面２次モーメントの減少割合より大きくできる。空隙部や減肉部の形成による断面積の減少は、電流容量の減少にもつながるが、カテナリ架線のき電線とちょう架線の電流容量の和を下回らなければ問題がないので、直流電気鉄道においては、空隙部や減肉部を設けた区間の架台の断面積を、カテナリ架線のき電線の断面積より十分大きくしておけば良いこととなる。

図１は本発明の第１実施例を示す剛体電車線の横断面図、図２はその剛体電車線の側面図である。

これらの図において、１はトロリ線、２はトロリ線１の架台、３は架台２のイヤー取付用膨出部、４はイヤー、５はボルト、６はブッシュナット、７は架台２のウエブ、７Ａはウエブ７に形成される空隙部、８はフランジ部である。

トロリ線１の架台２は、例えば、銅製（銅合金を含む）であって、略Ｔ字形の断面形状をなし、基端側（上方端側）にフランジ部８を、先端部（下方端部）にイヤー取付用膨出部３を有し、かつ両者を連結するウエブ７を有している。また、トロリ線１は横断面だるま形であり、両側面に係止凹溝を有する。これをイヤー４とボルト５とブッシュナット６にて、締付けて保持している。

この実施例では、トロリ線１の架台２の支持点１１，１２間の中央部と、１２，１３間の中央部のウエブ７にそれぞれ空隙部１４，１５を形成する。

例えば、架台２の高さが７６ｍｍ、ウエブ７の高さが４０ｍｍ、ウエブ７の厚みが１６ｍｍ、フランジ部の幅が６０ｍｍ、径間長が５ｍの場合、一端から１．５ｍ〜３．５ｍの箇所に空隙部１４，１５を形成する。

このように、架台２のウエブ７に空隙部７Ａを形成するようにしたので、その分、トロリ線１の架台２は軽量になり、剛体電車線のたわみを軽減させることができる。また、架台２に形成した空隙図１４，１５の側面部の面積は、０．０８ｍ² となっており、この空隙により、架台２に風が通りやすくなり、架台２に生じる熱の放散効果が高まり、熱膨張による架台のたわみ量が低減される効果を奏する。

なお、上記実施例では、剛体電車線を側面から見るときの形状が長方形の空隙部１４，１５を形成するようにしたが、種々の形状の空隙部を形成するようにしてもよい。例えば、丸孔を複数個形成するようにしてもよい。

図３は本発明の第２実施例を示す剛体電車線の横断面図、図４はその剛体電車線の側面図である。

図３において、９はトロリ線１の架台２の減肉部を示している。例えば、トロリ線１の架台２のウエブ７の厚みを１６ｍｍとした場合、両側面から２ｍｍだけ削り取って合計４ｍｍの減肉部９となるように構成することができる。

この実施例では、トロリ線１の架台２の支持点２１，２２間の中央部と、２２，２３間の中央部のウエブ７にそれぞれ減肉部２４，２５を形成する。

例えば、径間長が５ｍの場合、両端からそれぞれ１．２５ｍ〜１．７５ｍの箇所に設ける側面から見た形状が三角形状の減肉部と、その間に設ける長方形状の減肉化された減肉部２４，２５を形成する。

なお、その他の剛体電車線の寸法は、図１と同様である。

このように、架台２のウエブ７に４ｍｍの厚さの減肉部９を形成するようにしたので、その分トロリ線１の架台２は軽量になり、剛体電車線の支持点回りのたわみを軽減させることができる。また、架台２のウエブ７の減肉化により、減肉加工区間で架台２の表面積が増加するので、架台２に生じる熱の放散効果が高まり、熱膨張による架台２のたわみ量を低減される効果を奏する。

表１に、上記した第１引用例及び第２引用例における剛体電車線（トロリ線の架台のウエブ）の質量低減に対する剛体電車線の断面２次モーメントの変化を示す。

空隙部区間では区間質量比（空隙部・減肉部を有する加工区間／無加工区間）０．７３とした時その剛体電車線の断面２次モーメントの比（空隙部・薄肉部を有する加工区間／無加工区間）は０．９２となり、減肉部区間では区間質量比０．８０とした時その断面２次モーメントの比は、０．９４となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の剛体電車線は、トロリ線の架台の軽量化及び断面２次モーメントを低減化を図ることができる剛体電車線として利用することができる。

１ トロリ線
２ トロリ線の架台
３ 架台のイヤー取付用膨出部
４ イヤー
５ ボルト
６ ブッシュナット
７ 架台のウエブ
７Ａ，１４，１５ ウエブに形成される空隙部
８ フランジ部
９，２４，２５ ウエブに形成される減肉部
１１，１２，１３，２１，２２，２３ 架台の支持点

Claims (3)

1. 径間中央付近のトロリ線の架台のウエブに加工部を形成し、前記トロリ線の架台質量を減少させることで該トロリ線の架台の支持点回りのモーメントを小さくし、前記トロリ線のたわみ量を低減するようにしたことを特徴とする剛体電車線。
2. 請求項１記載の剛体電車線において、前記加工部が前記トロリ線の架台の支持点間の中央部に形成される空隙部であることを特徴とする剛体電車線。
3. 請求項１記載の剛体電車線において、前記加工部が前記トロリ線の架台の支持点間の中央部に形成される減肉部であることを特徴とする剛体電車線。