JP2011219080A - 鉄道車両の電力供給線を接続する接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両又は列車のパンタグラフを電気的及び空圧的に接続するための、取扱いが容易に改良された接続構造を提供する。
【解決手段】本発明は、鉄道車両間の間隙に渡って電力供給ラインを接続するための接続構造（１）であって、少なくとも１本の可撓性を有する電力ライン（２）と、少なくとも１本の可撓性を有する流体ライン（３）とを具備する。電気的及び空圧的に鉄道車両又は列車のパンタグラフを接続ための、取扱いが容易で信頼性を増大させる、改良された接続構造を提供するために、少なくとも１本の電力ライン及び少なくとも１本の流体ラインは、一体構造を形成するよう予め組み立てられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１本の可撓性電力ライン及び少なくとも１本の可撓性流体ラインを具備する、鉄道車両の間隙に渡る電力供給線を接続する接続構造に関する。

複数の鉄道車両又は機関車を互いに連結して使用することが慣行である。これらの車両は、それらの間に電力を供給すると共に機関士が１制御パネルから全車両の制御を同時に行うことができるように、電気的及び空圧的に相互接続されている。

従来、車両間、及び隣接する車両のパンタグラフ間の電気接続はそれぞれ、連結された車両の互いに隣接する端部に取外し可能又は恒久的に接地されたジャンパケーブルにより提供されていた。

車両又はパンタグラフを列車の空気圧回路等の流体回路に接続するために、接続チューブは、隣接する車両間、及び隣接するパンタグラフ間にそれぞれ配置される。ジャンパケーブルと同様に、接続チューブは、隣接する車両間の相対移動を補償するために可撓性を有するよう構成されねばならない。流体ラインは、車両の空圧又は電空のブレーキを制御するよう、そして通常、鉄道車両の天井に配置されたパンタグラフに電力を供給するよう作用する。

独国実用新案第２０２００５００８６６８号明細書 国際公開第２００５／１０２７４４号明細書 米国特許第１８５６４５５号明細書

上述のタイプの接続構造は、特に列車の車両を連結する際に、多数の電力ライン及び流体ラインは、電力回路及び流体回路を相互接続するよう取り扱われねばならないという事実により、全く問題がないという訳ではない。このため、公知の接続構造を作動させ実装することは、煩雑で費用がかかる。

従って、本発明は、鉄道車両又は列車のパンタグラフを電気的及び空圧的に接続するための、取扱いが容易に改良された接続構造を提供することを目的とする。

上述の目的は、少なくとも１本の電力ライン及び少なくとも１本の流体ラインが一体構造を形成するよう予め組み立てられている本発明により解決される。

本発明に係る解決手段の利点は、実装されねばならない部品点数が減少することである。解決手段は、重量の小さい一体接続構造という結果となる。さらに、１個の接続構造内の少なくとも１本の電力ライン及び少なくとも１本の流体ラインの組合せにより、接続構造の取扱い及び操作を容易にし、鉄道車両上の空間が節約された配置を可能にする。

本発明に係る解決手段は、以下のさらに有利な実施形態をいかようにも組み合わせることができ、さらに改良することができる。

本発明に係る接続構造は、異なる車両に互いに隣接して配置された電力ライン及び流体ラインを相互接続するよう作用することができる。このため、流体ラインは、例えば、パンタグラフの駆動部を操作する等、相互接続されたパンタグラフに加圧空気を供給するよう構成することができる。複数のデバイスに独立して加圧流体を供給するために、接続構造は少なくとも２本の流体ラインを具備する。

本発明のさらに有利な一実施形態において、電力ラインは、過度の変形又は曲げにより生ずる流体ラインの損傷を防ぐために、流体ラインを担持する支持構造の一部を構成してもよい。これにより、信頼性が増大する。

さらに有利な一実施形態によれば、電力ラインは、少なくとも１本の流体ラインを少なくとも部分的に覆うカバーを構成してもよい。電力ラインは、外力又は過負荷から、そして紫外線照射等の外部の影響から流体ラインを保護する。

電力ラインの自己支持機能を改良するために、電力ラインは、金属導体に結合されたファイバ補強ポリマ基板を具備する電力ケーブルとして形成されてもよい。補強ファイバはファイバグラスにより実現する。理想的には、ファイバ補強ポリマ基板及び金属導体は、熱収縮チューブ内に共に包まれる。

連結された車両の移動の結果生ずる接続構造の接続部間の移動を調整するために、接続構造は、３次元的に動的に撓んだり、車両又はパンタグラフ間の距離が変化する際に架橋した距離に適合するために回転したりするよう構成されてもよい。接続構造は、好適には、電力ラインが極めて大きな導電編組を含む場合であっても、自己支持するよう構成される。例えば、編組は、18kg以下の重量を有し、2500Ａ以下の電流を伝送する。

本発明に係るさらに有利な一実施形態において、接続構造は、少なくとも１本の電力ライン及び少なくとも１本の流体ラインを互いに固定する少なくとも１個の取付け部材を具備する。この取付け部材は、接続構造が変形した場合でも、接続構造の部品が互いに整列できるよう、少なくとも部分的に可撓性を有してもよい。取付け部材は、少なくとも１本の熱収縮チューブから、又は互いに噛み合った少なくとも２本の熱収縮チューブから形成することができる。

流体ラインを電力ラインに分離不能に固定するために、取付け部材は、電力ライン及び流体ラインを少なくとも部分的に取り囲む。例えば、熱収縮チューブは、電力ライン及び流体ラインが平行に延びる場所で、電力ライン及び流体ラインの少なくとも一部上に配置される。少なくとも１本の電力ライン及び少なくとも１本の流体ラインの直径の変化を補償するために、取付け部材は、少なくとも２本の熱収縮チューブを具備してもよい。第１熱収縮チューブは、電力ライン及び流体ラインを取り囲む。第２熱収縮チューブは、電力ライン及び流体ライン間に配置され、第１熱収縮チューブを取り囲む。このため、熱収縮チューブが収縮する際に、第２熱収縮チューブは、電力ラインから流体ラインまで延びる第１熱収縮チューブの複数部分を締め付ける。

荷重が電力ライン及び流体ライン間の相対移動の解放できるようにするために、取付け部材は接続構造の一部上に延びる。接続構造は、互いに離間して配置された複数の取付け部材を具備してもよい。

本発明のさらに有利な一実施形態において、取付け部材は、流体ラインを受容する少なくとも１個の受容部材（receiving organ）を具備してもよい。受容部材は、取付け部材による流体ラインの圧縮を防止する補強部材又は剛性部材として作用する。電力ラインの寿命は例えば約３０年であり、流体ラインの寿命は約７年である。このため、流体ラインは何度か交換しなければならないのに対し、電力ラインは実装された状態のままである。流体ラインの交換を容易にするために、電力ラインとは独立して、受容部材は、流体ラインの取外しを容易にするよう構成される。例えば、受容部材はリング状の形状を有し、流体ラインは受容部材内に挿入されるよう構成される。

電力ラインに対する流体ラインの移動を補償することができるようにするために、流体ラインは、受容部材により緩く受容される。このため、接続構造が曲げられ又は弾性的に回転する際に、受容部材は、接続構造或いは平行に延びる電力ライン及び流体ラインの調整を容易にする。

本発明のさらに有利な一実施形態において、流体ラインは、その縦方向に沿って摺動可能に受容部材により受容される。このような摺動を可能にするために、受容部材はスリーブとして形成されることが好ましい。受容部材及び流体ライン間の摩擦を減少するために、受容部材は、低摩擦係数を有する材料、特に黄銅製とすることができる。

接続構造、特にその中間部の可撓性を改良するために、接続構造は偶数個の取付け部材を具備する。取付け部材は、接続構造の中間部に関して対称的に配置される。

本発明のさらに有利な一実施形態において、接続構造は少なくとも４個の取付け部材を具備する。ここで、中心に隣接して配置された２個の取付け部材間の距離は、中間部の一側で互いに隣接して配置された２個の取付け部材間の距離よりも大きい。

特に取付け部材又は受容部材と係合した状態で配置された流体ラインの部分における、流体ラインのシェルの摩耗を低減するために、流体ラインのシェルは、少なくとも１個の補強部材（reinforcement organ）を具備する。補強部材は、少なくとも１個の取付け部材と係合する。補強部材は、収縮したり流体ラインに貼り付けられたりする収縮チューブで形成されてもよい。受容部材内で少なくとも１本の流体ラインの摺動を容易にするために、補強部材は、低摩擦係数の外面を具備する。さらに又は或いは、補強部材は潤滑剤を具備してもよい。

接続構造の接続された端部間の移動を可能にするために、接続構造は、少なくとも実装状態において円弧状に撓むことができる。照射及び他の外部からの影響に対して少なくとも１本の流体ラインをほぼするほぼシールドとして作用する電力ラインの保護機能を改良するために、流体ラインは、円弧の内側すなわち下側に配置される。さらに、電力ラインは、矩形断面を有するベルト状の形状を有してもよい。電力ラインは、矩形断面の広い側の方向に曲げられ、流体ラインを保護する保護シールドを形成する。

本発明のさらに有利な一実施形態において、少なくとも１本の流体ラインのシェルは、熱による損傷を生じ得る電力ライン及び流体ライン間の微小放電を防止するために、半導体層を具備してもよい。シェルは、炭素に覆われ、炭素コーティングされ、又は炭素が含浸されてもよい。或いは又はさらに、シェルは、半導体ＰＴＦＥ等の炭素含浸ポリマ製の半導体層を具備してもよい。

電力ラインの改良された自己支持機能として、電力ラインは、金属導体に結合された自己支持型ファイバ補強基板を具備してもよい。電力ライン内で可撓性又は剛性の傾斜を実現するために、ファイバグラス基板に傾斜が形成されてもよい。例えば、ファイバグラス基板は、方向の中間部から電力ラインの端部まで傾斜してもよい。

本発明に係る接続構造の側面図である。 図１のII方向から見た接続構造１の側面図である。 流体ラインを除いた接続構造の電力ラインを示す斜視図である。

以下、有利な実施形態を使用する例示的方法で且つ図面を参照して本発明を詳細に説明する。以下に説明される実施形態は可能な構成のみであるが、上述した個別の特徴は、互いに独立して設けてもよいし、或いは省略してもよい。

最初に、図１を参照して本発明に係る接続構造を説明する。

接続構造１は、１本の電力ライン２及び２本の流体ライン３を具備する。流体ライン３は、電力ライン２に取り付けられると共に、少なくとも部分的に電力ライン２と平行に延びる。電力ライン２は、交流又は直流の用途のジャンパケーブルとして作用し、鉄道環境での使用に最適化される。フラッシュオーバーのリスクを低減するために、電力ライン２には絶縁体４が設けられる。絶縁体４は端部４ａ及び中間部４ｂを有し、各部４ａ，４ｂは熱収縮チューブから形成される。

端部４ａ内には、電力ケーブル２に耐候性を与える封止剤（図示せず）が配置される。中間部４ｂと絶縁体の端部４ａ内に配置された封止剤との間の間隙のため、取付け部材５が配置された位置に、絶縁体４により縮小部が形成される。取付け部材５は、接続構造１の端部１ａに流体ライン３を取り付けるよう作用する。これらの取付け部材５は縮小部内に位置する。このため、取付け部材５は、滑落しないよう積極的ロックにより固定される。

追加の取付け部材５は、接続構造１の中間部１ｂに隣接して配置される。中間部１ｂに可能な最大の可撓性を与えるために、中間部１ｂに隣接する取付け部材５間の距離は、中間部１ｂの一側に配置された２個の取付け部材５間の距離より大きい。

各取付け部材５は、２個の熱収縮チューブ５ａ，５ｂと、破線で表されシェルすなわちスリーブ５ｄを構成する受容部材５ｃとを具備する。熱収縮チューブ５ａは、電力ライン２と平行に延びる電力ライン２及び２本の流体ライン３を取り囲む。熱収縮チューブ５ｂは電力ライン２及び流体ライン３間に配置され、各々が熱収縮チューブ５ａを取り囲む。熱収縮チューブ５ｂは、熱収縮チューブ５ａにより形成されるループを取り囲むと共に、少なくとも収縮状態において熱収縮チューブ５ａを締め付ける。これにより、熱収縮チューブ５ｂは、流体ライン３及び電力ライン２の異なるパラメータにも係わらず、電力ライン２に対する流体ライン３の取付けを改善する。

受容部材５ｃは、黄銅製であるのが好適であり、流体ライン３の案内として作用する。流体ライン３が受容部材５ｃ内で移動可能に配置されると、受容ライン３は、取付け部材５又は電力ライン２を取り外すことなく、交換することができる。このため、接続構造１の保守が容易になり、流体ラインは特殊工具なしで変更することができる。例えば、電力ライン２の寿命は３０年であり、流体ライン３の寿命は７年である。さらに、スリーブ５ｃは、取付け部材５による流体ライン３の圧縮を防止する補強部材として作用する。

流体ライン３及びスリーブ５ｃ間の摩擦を減少し、流体ライン３のシェル３ａを補強するために、流体ライン３には補強部材６が設けられる。これらの補強部材６は熱収縮チューブから形成されている。各補強部材６は、両流体ライン３を取り囲むことにより、流体ライン３を互いに連結する。

接続構造１は少なくとも実装状態において円弧Ｕ状に撓み、流体ライン３は円弧Ｕの内側に配置される。この円弧Ｕは、電力ライン２で構成され、或いは、接続構造１が２個のパンタグラフ間に実装される際に弾性的に形成される。接続構造１はほぼＵ字の形状をなし、流体ライン３はＵ形状の電力ライン２の内側に配置される。これにより、電力ライン２は、外部の影響及び機械的損傷から流体ライン３を保護するよう作用する保護カバー７ｂを構成する。

さらに、少なくとも接続構造１の実装状態において、電力ライン２は、流体ライン３を担持し弾性的に撓むことができる支持構造７ａを形成する。電力ライン２は、金属導体に結合された自己支持型ファイバ補強ポリマ基板を具備してもよい。電力ライン内で可撓性又は剛性の傾斜を実現するために、ファイバグラス基板は、方向の中間部から電力ライン２の端部まで傾斜してもよい。

図２は、図１のII方向から見た接続構造１の側面図である。

取付け部材５は、流体ライン３を電力ライン２に取り付けるために２個の熱収縮チューブ５ａ，５ｂを有する。熱収縮チューブ５ａは、電力ライン２と同様に流体ライン３を包み込む。熱収縮チューブ５ａを締め付けるために、特に流体ライン３の位置及びスリーブ５ｃの位置でそれぞれ、第２熱収縮チューブ５ｂは熱収縮チューブ５ａを取り囲む。第２熱収縮チューブ５ｂは、流体ライン３及び電力ライン２間に少なくとも部分的に配置され、流体ライン３の背後に係合する。さらに、破線で示されるように、熱収縮チューブ５ａが延びてスリーブ５ｃの背後に係合する。

図３は、流体ラインを除いた電力ラインを示す斜視図であり、同じ参照符合が使用されている。

列車の高電圧屋根ラインを接続するために、電力ライン２は、３方向Ｘ，Ｙ，Ｚに撓むよう構成されている。電力ライン２の編組８を、互いに隣接して配置されたパンタグラフに取り付けるために、編組８の内側に複数の板９が配置される。板のスルーホール１０，１１は、編組８の端部で、相互接続されるべき接続構造１をパンタグラフにねじ止めするよう作用する。接続構造１の端部におけるスルーホール１０，１１は、パンタグラフで接続パネルに接続構造１をねじ止めするよう作用する。接続構造１は、隣接するパンタグラフに恒久的に実装するよう構成される。

接続構造１の端部１ａにおいて、電力ライン２には、図１に示される実装状態では取付け部材５が配置される断面縮小部１２が設けられる。熱収縮チューブ５ａを受容することにより、縮小部１２は、取付け部材５の移動を防止すると共に流体ライン３及び電力ライン２間の接続を補強する形成閉じ込め部（form closure）を生成するよう作用する。

縮小部１２は肉厚部１３，１４により構成される。肉厚部１３は端部４ａ及びその下層の封止剤（図示せず）により形成され、肉厚部１４は端部４ａ及び中間部４ｂの下層部分により形成される。

流体ライン３を実装するために、流体ライン３には、接続片（図示せず）を設けることができる。流体ライン３は、加圧空気を輸送するよう、そしてパンタグラフの空圧駆動部に接続されるよう構成される。電力ライン２及び流体ライン３がパンタグラフで共通の接続パネルに接続されると有利である。こうすると、電力ライン２に対する流体ライン３の相対移動が最小になる。接続板は、曲げられた金属板製であり、取引において通常である接続片が設けられる。

１ 接続構造
１ｂ 中間部
２ 電力ライン
３ 流体ライン
３ａ シェル
５ 取付け部材
５ｃ 受容部材
５ｄ スリーブ
６ 補強部材
７ａ 支持構造
７ｂ 保護カバー
Ｕ 円弧

Claims (14)

1. 鉄道車両間の間隙に渡って電力供給ラインを接続するための接続構造（１）であって、少なくとも１本の可撓性を有する電力ライン（２）と、少なくとも１本の可撓性を有する流体ライン（３）とを具備する接続構造において、
   前記少なくとも１本の電力ライン及び前記少なくとも１本の流体ラインは、一体構造を形成するよう予め組み立てられていることを特徴とする接続構造。
2. 前記電力ラインは、少なくとも１本の流体ラインを担持する支持構造（７ａ）の一部を構成することを特徴とする請求項１記載の接続構造。
3. 前記電力ラインは、前記少なくとも１本の流体ラインを少なくとも部分的に覆う保護カバー（７ｂ）を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の接続構造。
4. 前記接続構造は、前記少なくとも１本の電力ライン及び前記少なくとも１本の流体ラインを互いに固定する少なくとも１本の取付け部材（５）を具備することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の接続構造。
5. 前記取付け部材は、前記電力ライン及び前記流体ラインを少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする請求項４記載の接続構造。
6. 前記取付け部材は、前記流体ラインを受容する少なくとも１個の受容部材（５ｃ）を具備することを特徴とする請求項４又は５記載の接続構造。
7. 前記流体ラインは、前記受容部材により緩く受容されていることを特徴とする請求項６記載の接続構造。
8. 前記流体ラインは、前記流体ラインの縦方向に沿って摺動可能に前記受容部材により受容されていることを特徴とする請求項６又は７記載の接続構造。
9. 前記受容部材はスリーブ（５ｄ）を構成することを特徴とする請求項６ないし８のうちいずれか１項記載の接続構造。
10. 前記接続構造は、偶数個の取付け部材を具備し、
    前記取付け部材は、前記接続構造の中間部（１ｂ）に関して対称的に配置されることを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１項記載の接続構造。
11. 前記接続構造は、少なくとも４個の取付け部材を具備し、
    中間部（１ｂ）に隣接して配置された２個の前記取付け部材間の距離は、前記中間部の一側で互いに隣接して配置された２個の前記取付け部材間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし１０のうちいずれか１項記載の接続構造。
12. 前記流体ラインのシェル（３ａ）は、少なくとも１個の取付け部材と係合する少なくとも１個の補強部材（６）を具備することを特徴とする請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の接続構造。
13. 前記接続構造は、少なくとも実装状態において円弧（Ｕ）状に撓み、
    前記流体ラインは、前記円弧の内側に配置されることを特徴とする請求項１ないし１２のうちいずれか１項記載の接続構造。
14. 前記少なくとも１本の流体ラインは、炭素により覆われることを特徴とする請求項１ないし１３のうちいずれか１項記載の接続構造。

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