JP2018131011A - トロリ線及び架線 - Google Patents
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Abstract
Description
(トロリ線の構造及び特性)
図1は、本発明の実施の形態に係るトロリ線1の径方向の断面図である。トロリ線1は、電車等の鉄道車両用の架線に用いられる異形丸形のトロリ線であって、特に、新幹線等の高速度で運転される高速鉄道車両用の架線にも好適なトロリ線である。なお、トロリ線1の形状は、JISE2101、EN50149に規定されたみぞ付硬銅トロリ線に該当する。
トロリ線1は、トロリ線1の下端から摩耗限度位置14までの領域に摩耗限度を検知するための検知線が配置。この場合は、検知線を配置させるための溝をトロリ線1の下端から摩耗限度位置14までの部分の領域に設け、その溝内に検知線が配置されることが好ましい。検知線は、銅線などからなる導体と、導体の周囲を被覆する絶縁体とを有する絶縁電線、又は光ファイバから構成されることが好ましい。
以下に、トロリ線の製造工程の一例を示す。
先ず、酸素を0.02質量%〜0.05質量%(200質量ppm〜500質量ppm)含む銅母材に、全体の割合が0.4質量%超0.6質量%以下となる量のSn、0質量%超0.1質量%以下となる量のInを少なくとも添加して溶解を行うことで、銅合金溶湯を形成する。
次に、前工程で得られた銅合金溶湯は、SCR方式の連続鋳造圧延に供される。具体的には、SCR連続鋳造において、通常の溶融温度よりも50℃低い溶融温度(約1100℃)からなる銅合金溶湯で鋳造を行うと共に、鋳型(銅鋳型)を強制水冷し、銅合金溶湯の凝固温度より少なくとも50℃以上低い温度(例えば、800℃〜850℃程度の温度)に急速冷却して鋳造材を形成する。
次に、連続鋳造圧延における通常の熱間圧延温度よりも50℃〜100℃低い温度、すなわち鋳造材の温度を500℃以上700℃以下に調整した状態で、鋳造材に、多段の熱間圧延加工を施す。最終圧延時において、500℃以上600℃未満の圧延温度で熱間圧延加工を施し、圧延材を形成する。本工程における圧延温度を従来の温度よりも低くすることにより、圧延材の結晶組織が微細化するため圧延材の強度を高めることができる。
次に、熱間圧延工程で得られた圧延材を特定の条件によって巻取りを行うことにより、トロリ線1を得るための線材(ワイヤロッド)が得られる。圧延材を巻取る際には、300℃以下での徐冷を行いながら圧延材を巻取ることが好ましい。具体的には、巻取るときの巻取温度を100℃以上300℃以下とすることが好ましい。巻取り工程では、このような巻取温度で圧延材をドラムに巻取ってトロリ線1を得るための線材を得ることにより、巻取られた線材の表層部分に傷や割れが発生しにくくすることができる。すなわち、圧延工程の終了時点から巻取りまでの間に急冷して圧延材の温度を約400℃低下させ、常温程度(100℃未満)の巻取温度で圧延材を巻取る場合に比べて、特定の含有量でSnやIn等を含む線材の表層部分に傷や割れを発生しにくくすることができる。
以上に説明した工程のあと、得られた線材を伸線加工することにより、小弧面11と大弧面12とイヤー溝13とを有するトロリ線1が得られる。なお、検知線を配置させる場合は、線材を伸線加工する際に、検知線用溝を有する線材を伸線加工しながら検知線用溝の内部に検知線が挿入される。
図2(a)は、ヘビーコンパウンド架線2の概略図である。ヘビーコンパウンド架線2(ヘビーコンパウンドカテナリ方式架線ともいう)においては、吊架線21から下方にドロッパー24を介して補助吊架線22が吊り下げられており、この補助吊架線22から下方にハンガー25を介してトロリ線23が吊り下げられている。すなわち、ヘビーコンパウンド架線2では、トロリ線23がハンガー25、補助吊架線22、ドロッパー24を介して吊架線21に支持されている。
上記実施の形態によれば、錫が0.4質量%超0.6質量%以下、インジウムが0質量%超0.1質量%以下で含有され、残部が銅および不可避不純物からなる銅合金で構成される銅合金線であって、銅合金線の公称断面積が170mm2のときの引張強度が453MPa以上であり、導体抵抗が0.1410Ω/km以下であり、27.0kNの負荷張力および500μの負荷ひずみを加える条件で振動させたときの振動回数が1000万回以上である耐振動疲労特性を有することにより、高速鉄道車両に用いられるときに必要な電流容量を確保しながら27.0kN以上の架線張力で架線されることが可能なトロリ線とすることができる。そのため、480km/hを超えるような波動伝搬速度とすることができ、高速鉄道車両の超高速化(例えば最高時速350km/h)を実現することができる。また、トロリ線の摩耗限度位置は、これまでの高速鉄道車両に用いられていたトロリ線の摩耗限度位置と同等とすることができるため、27.0kNもの高い架線張力で架線しつつも低い架線張力で架線する場合と同じメンテナンス管理を行うことができる。さらに、導体抵抗が0.1410Ω/km以下であるトロリ線とすることにより、公称断面積が150mm2以下のトロリ線を用いた場合では得ることが難しい導体抵抗の低い架線を得ることができる。そのため、大電流が必要とされる高速鉄道線路や運転密度が高い鉄道線路に用いられる架線であっても、電気的に十分な架線を実現することができる。
表1において、導体抵抗は、JIS C 3002に準拠する方法により測定した。また、引張強度は、トロリ線の破断荷重をJIS C 3002に準拠する方法によって測定し、「破断荷重/公称断面積」に基づいて算出した。さらに、引張荷重は、「引張強度×公称断面積」という方法により測定した。
耐振動疲労特性は、得られたトロリ線から全体長さが2mである試験サンプルを採取し、この試験サンプルに対して加振部分の長さを1mとし、負荷張力27kN、負荷ひずみ500μ、周波数5Hzの条件で加振を試験サンプルに繰り返し与え、試験サンプルが疲労破断するまでの振動回数(加振回数)の測定を行った。このとき、振動回数が1000万回以上の場合を合格(〇)、振動回数が1000万回未満の場合を不合格(×)とした。
波動伝搬速度は、√(T/ρ)[T:架線張力、ρ:トロリ線の質量]により算出した。
11 小弧面
12 大弧面
13 イヤー溝
Claims (5)
- 錫が0.4質量%超0.6質量%以下、インジウムが0質量%超0.1質量%以下で含有され、残部が銅および不可避不純物からなる銅合金で構成される銅合金線であって、
前記銅合金線の公称断面積が170mm2のときの引張強度が453MPa以上であり、導体抵抗が0.1410Ω/km以下であり、27.0kNの負荷張力および500μの負荷ひずみを加える条件で振動させたときの振動回数が1000万回以上である耐振動疲労特性を有する、トロリ線。 - 前記銅合金線は、波動伝搬速度が480km/h以上である請求項1に記載のトロリ線。
- 前記銅合金線は、引張荷重が75.7kN以上である請求項1又は2に記載のトロリ線。
- 前記銅合金線は、酸素が0.02質量%以上0.05質量%以下で含有されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のトロリ線。
- 錫が0.4質量%超0.6質量%以下、インジウムが0質量%超0.1質量%以下で含有され、残部が銅および不可避不純物からなる銅合金で構成される銅合金線であって、前記銅合金線の公称断面積が170mm2のときの引張強度が453MPa以上であり、導体抵抗が0.1410Ω/km以下であり、27.0kNの負荷張力および500μの負荷ひずみを加える条件で振動させたときの振動回数が1000万回以上である耐振動疲労特性を有するトロリ線と、前記トロリ線を支持する吊架線と、を備える架線。
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