JP2018167607A

JP2018167607A - 架空線の張力変化低減装置

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Publication number: JP2018167607A
Application number: JP2017064509A
Authority: JP
Inventors: 山川　盛実; Masumi Yamakawa; 盛実山川; 半田　恵一; Keiichi Handa; 恵一半田
Original assignee: Sanwa Tekki Corp
Current assignee: Sanwa Tekki Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-11-01
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP6869072B2

Abstract

【課題】架空線に発生する張力変化を簡単な構造によって低減することができる架空線の張力変化低減装置を提供する。【解決手段】架線の張力が下限張力に達するとカム溝２１ｂに従動部２２が嵌合して、付加張力作用部１６Ａと連結部１５とが連結状態に切り替わる。このため、付加張力作用部１６Ａから従動部２２を通じて可動部材２０に引張力が作用し、接続部材２５を通じて付加張力作用部１６Ａから連結部１５に引張力が作用する。このため、付加張力作用部１６Ａから連結部１５を通じて架線に一定の引張力が作用し、この引張力によってばねバランサ４のばねが伸び、このばねバランサ４の筒部５が引張力を受けて後退する。その結果、連結部１５及びがいし２を通じて架線に引張力が付加張力ＴAとして作用し、架線の張力が増加して架線の張力が低下するのが抑制される。【選択図】図１０

Description

この発明は、ばねバランサによって架空線に張力を付与するときに、この架空線に発生する張力変化を低減する架空線の張力変化低減装置に関する。

ちょう架線、補助ちょう架線及びトロリ線などの電車線は、温度変化による伸縮や、クリープ、トロリ線の摩耗による弾性伸び、さらに経年による支持物の傾斜などにより、弛度張力が影響を受けるため、電車線の張力を一定に保持する必要がある。そのための装置としてばね式テンションバランサが知られている。従来のばね式テンションバランサ（以下、従来技術１という）は、支柱に連結される筒状ケーシングと、このケーシング内に同軸的に受容されかつ軸線方向に出没し得るようにされて架空線と連結される内側部材と、この内側部材を没入方向に弾発付勢するようにケーシングと内側部材との間に同軸的に介装されたコイルばねとを有する（例えば、特許文献１参照）。従来技術１は、標準設置条件では各コイルばねをある程度圧縮変形させた状態で設置される。従って、従来技術１は、例えば、気温が下がって電車線が縮むと、コイルばねの反発力に抗して内側部材が外側ケーシングから突出し、気温が上がって電車線が伸びると、コイルばねの弾発復元力により内側部材がケーシング内に没入するため、電車線の伸び縮みによる変位を吸収し得る。

また、コイルばねの伸縮で吸収できない架空線の大きな伸縮にも対応して、その張力を一定に維持できるテンションバランサが提供されている。このような従来のテンションバランサ（以下、従来技術２という）は、外側ケーシング内に筒状ケーシングを軸線方向出没自在に収容し、外側ケーシングと筒状ケーシングとの間に軸線相対変位を回転運動に変換する互いに噛み合うねじ棒とナットとを設け、モータでねじ棒又はナットを回転駆動して、外側ケーシング内に筒状ケーシングを軸線方向に相対変位させ、筒状ケーシングと内側部材との間に、相互の軸線方向相対位置を検知する位置検知手段を設け、この位置検知手段によって検知される相対位置情報に基づき、外側ケーシングと筒状ケーシングとを常時所定の相対位置に配置すべくモータを制御している（例えば、特許文献２参照）。

特開2000-158981号公報

特開2005-137039号公報

従来技術１は、対応できる電車線の張力変化率が標準張力の±9%の範囲内である。近年、速度向上のニーズが高まってきており、走行速度が高くなるにつれ電車線の張力変化により集電システムの接触性能に及ぼす影響が大きくなることが問題となってきている。そこで、張力変化率をさらに低下させ、張力変化率を標準張力の5%未満とすることができる架空線用テンションバランサが必要となる。

また、従来技術２は、従来技術１とは異なり張力変化率を低減できるが、既設のばね式テンションバランサにあらかじめ内蔵した構造でなければならない。ばね式テンションバランサの寿命は約30年と長いので、既設のばね式テンションバランサのすべてを従来技術２のバランサに置換えるのは経済的ではない。

この発明の課題は、架空線に発生する張力変化を簡単な構造によって低減することができる架空線の張力変化低減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、図１、図２及び図４〜図９に示すように、ばねバランサ（４）によって架空線（１）に張力（Ｔ）を付与するときに、この架空線に発生する張力変化を低減する架空線の張力変化低減装置であって、前記架空線に付加張力（Ｔ_A）を作用させる付加張力作用部（１６Ａ，１６Ｂ）と、前記付加張力作用部から前記架空線に前記付加張力を作用させる状態と作用させない状態とに、この架空線の伸縮に応じて切り替えるカム機構部（１７Ａ，１７Ｂ）とを備える架空線の張力低減装置（１４）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の架空線の張力変化低減装置において、図１及び図２に示すように、前記付加張力作用部は、前記ばねバランサと前記架空線との間に、このばねバランサの外部から前記付加張力を作用させることを特徴とする架空線の張力変化低減装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の架空線の張力変化低減装置において、図１及び図２に示すように、前記カム機構部は、前記付加張力作用部と前記架空線との間で、前記ばねバランサの外部から切り替えることを特徴とする架空線の張力変化低減装置である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、図６〜図９及び図１２に示すように、前記カム機構部は、前記架空線の張力が所定値（Ｔ_min）を下回るときには、前記付加張力作用部とこの架空線とを連結し、前記架空線の張力が所定値（Ｔ_min）以上であるときには、前記付加張力作用部とこの架空線とを解放することを特徴とする架空線の張力変化低減装置である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、図６〜図９に示すように、前記カム機構部は、前記架空線側に連結された状態でこの架空線の伸縮に応じて可動する可動部材（２０）と、前記架空線の伸縮に関わらず非可動の固定部材（１８）と、前記付加張力作用部側に連結された状態で、前記可動部材及び前記固定部材のカム（１９，２１）に沿って移動する従動部（２２）とを備え、前記従動部は、前記付加張力作用部から前記架空線に前記付加張力を作用させるときには、この付加張力作用部とこの架空線とが連結状態になるように、前記可動部材側のカム（２１）に嵌合した状態で前記固定部材側のカム（１９）に沿って移動し、前記付加張力作用部から前記架空線に前記付加張力を作用させないときには、この付加張力作用部とこの架空線とが解放状態になるように、前記固定部材側のカム（１９）に嵌合した状態で前記可動部材側のカム（２１）に沿って移動することを特徴とする架空線の張力変化低減装置である。

この発明によると、架空線に発生する張力変化を簡単な構造によって低減することができる。

この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の斜視図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の側面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が使用されるばねバランサの横断面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が架線に付加張力を作用させていないときのカム機構部の状態を模式的に示す側面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が架線に付加張力を作用させているときのカム機構部の状態を模式的に示す側面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が架線に付加張力を作用させていないときのカム機構部の状態を模式的に示す側面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が架線に付加張力を作用させる直前のカム機構部の状態を模式的に示す側面図である。図８は、この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が架線に付加張力を作用させた直後のカム機構部の状態を模式的に示す側面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置が架線に付加張力を作用させているときのカム機構部の状態を模式的に示す側面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の架空線が収縮したときの動作を説明するための縦断面図であり、（Ａ）は架線に付加張力を作用させていない状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は架線に付加張力を作用させる状態に切り替わる直前の状態を示す縦断面図であり、（Ｃ）は架線に付加張力を作用させる状態に切り替わった直後の状態を示す縦断面図であり、（Ｄ）は架線に付加張力を作用させているときの状態を示す縦断面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の架空線が伸長したときの動作を説明するための縦断面図であり、（Ａ）は架線に付加張力を作用させている状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は架線に付加張力を作用させない状態に切り替わる直前の状態を示す縦断面図であり、（Ｃ）は架線に付加張力を作用させない状態に切り替わった直後の状態を示す縦断面図であり、（Ｄ）は架線に付加張力を作用させていないときの状態を示す縦断面図である。この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の張力特性図を一例として示すグラフである。

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及び図２に示す架線１は、線路上空に架設される架空電車線（電車線路）である。架線１は、支持点間の距離（径間）が所定の長さになるように、所定の間隔をあけて支持構造物によって支持点で支持されている。架線１は、電車又は電気機関車などの電気車（鉄道車両）が走行する線路上空に架設されている。架線１は、電気車の集電装置のすり板が接触するトロリ線と、このトロリ線を支持する補助ちょう架線と、この補助ちょう架線を介してトロリ線を支持するちょう架線などを備えている。がいし（碍子）２は、電気導体を絶縁して支持する部材である。がいし２は、架線１とばねバランサ４との間を電気的に絶縁するとともに、架線１と張力変化低減装置１４との間を電気的に絶縁する。電柱３は、電車線路の構成物を支持する部材である。電柱３は、ばねバランサ４を支持しており、電気車が走行する線路に沿って基礎部分が固定されている。

図１〜図９に示すばねバランサ４は、架線１の張力Ｔを一定に保持する装置である。ばねバランサ４は、図３に示す筒部５〜８と、ばね９〜１１と、図１及び図２に示す装着部１２，１３などを備えている。ばねバランサ４は、例えば、架線１の温度伸縮、クリープ伸び、摩耗による弾性伸びなどのような架線１の伸縮をばね９〜１１のばね力（弾性力）を利用して吸収し、架線１の張力Ｔを一定に保持するばね式テンションバランサである。図１〜図９に示すばねバランサ４は、架線１の温度変化などによる弛度及び張力変化を常に一定に保持するために、この架線１の張力Ｔを自動的に調整する自動張力調整装置として機能する。

図３に示す筒部５〜８は、架線１の伸縮動作に連動して進退動作する部材である。筒部５は、架線１側に連結された状態でばね９に挿入されており、この筒部５の外周面にばね９の一端部を受けるばね受部５ａなどを備えている。筒部６は、筒部５を中心線方向に進退自在に収容した状態でばね１０に挿入されており、このばね１０の一端部を受けるばね受部６ａと、ばね９の一端部を受けるばね受部６ｂなどを備えている。筒部７は、筒部６を中心線方向に進退自在に収容した状態でばね１１に挿入されており、このばね１１を受けるばね受部７ａと、ばね１０を受けるばね受部７ｂなどを備えている。筒部８は、筒部７を中心線方向に進退自在に収容しており、ばね１１の一端部を受けるばね受部８ａなど備えている。

ばね９〜１１は、架線１に張力Ｔを付与する部材である。ばね９〜１１は、圧縮状態で常時使用される圧縮コイルばねであり、架線１にばね力を常時作用させている。ばね９〜１１は、小径のばね９から大径のばね１１までばね定数が段階的に小さくなるように設定されている。ばね９は、筒部５側のばね受部５ａと筒部６側のばね受部６ｂとの間に挟み込まれることによってばね力を発生する。ばね１０は、筒部６側のばね受部６ａと筒部７側のばね受部７ｂとの間に挟み込まれることによってばね力を発生する。ばね１１は、筒部７側のばね受部７ａと筒部８側のばね受部８ａとの間に挟み込まれることによってばね力を発生する。

図１及び図２に示す装着部１２，１３は、筒部８を電柱３に着脱自在に装着する手段である。装着部１２は、筒部８の後端部と電柱３の外周部とを連結するようにこの電柱３に着脱自在に取り付けられる固定バンドを備えている。装着部１３は、筒部８の先端部寄りの底部と電柱３の外周部とを連結する連結軸と、この連結軸の両端部を電柱３及び筒部８に着脱自在に取り付ける固定バンドなどを備えている。

図１、図２及び図４〜図９に示す張力変化低減装置１４は、ばねバランサ４によって架線１に張力Ｔを付与するときに、この架線１に発生する張力変化を低減する。ここで、張力変化とは、ばねバランサ４によって架線１の張力Ｔを標準張力Ｔ_Sに設定した場合に、架線１の伸縮によって張力Ｔが変動したときに許容される変動範囲である。張力変化低減装置１４は、図１２に示すように、架線１の伸縮によってこの架線１の張力Ｔが変化したときに、図８及び図９に示すようにこの架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させてこの架線１の張力Ｔを所定範囲内にする。

ここで、図１２に示す縦軸は、架線１の張力Ｔ(kgf)であり、横軸は架線１の変位(mm)である。標準張力Ｔ_sは、ばねバランサ４によって設定された架線１の標準的な張力値である。上限張力Ｔ_maxは、架線１の張力Ｔが増加したときに許容される張力Ｔの上限値である。下限張力Ｔ_minは、架線１の張力Ｔが低下したときに許容される張力Ｔの下限値である。図１２に示す張力特性図は、標準張力Ｔ_Sが5500kgfであり、上限張力Ｔ_maxが5775kgf(標準張力Ｔ_Sの+5%)であり、下限張力Ｔ_minが5225kgf(標準張力Ｔ_Sの-5%)であり、標準長が±320mmである場合の特性図である。図１２に示す太実線（実施例）は、この実施形態に係る張力変化低減装置１４による張力変化率+9%〜-5%の範囲内の場合の張力特性である。細実線（従来例）は、従来のばね式テンションバランサによる張力変化率±9%の範囲内の場合の張力特性である。二点鎖線は、標準張力Ｔ_Sの値を示し、太点線は上限張力Ｔ_max及び下限張力Ｔ_minの値を示す。

図１、図２及び図４〜図９に示す張力変化低減装置１４は、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_minを下回らないように、この架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させる。張力変化低減装置１４は、例えば、図１２に示すように、従来のばねバランサによる架線１の張力変化率が標準張力Ｔ_Sの±9%の範囲内であるときに、この架線１の張力変化率を標準張力Ｔ_Sの+9%〜-5%の範囲内まで低減する。張力変化低減装置１４は、架線１及びばねバランサ４の構造を改変することなく、このばねバランサ４の外部に着脱自在に装着されている。張力変化低減装置１４は、図１〜図９に示す連結部１５と、図１に示す付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂと、カム機構部１７Ａ，１７Ｂと、図１及び図２に示す装着部２６などを備えている。

図１〜図９に示す連結部１５は、がいし２とばねバランサ４とを連結する手段である。連結部１５は、ばねバランサ４の筒部５の先端部とがいし２とを着脱自在にピン結合する。連結部１５は、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_minを下回るときに付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから付加張力Ｔ_Aが伝達されており、筒部５を押し込む方向（架線１を引っ張る方向）にこの付加張力Ｔ_Aを作用させる。連結部１５は、アーム部１５ａ，１５ｂなどを備えている。アーム部１５ａ，１５ｂは、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから付加張力Ｔ_Aが伝達される部分である。アーム部１５ａは、連結部１５の一方の縁部から突出しており、アーム部１５ｂは連結部１５の他方の縁部から突出している。

図１に示す付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂは、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させる手段である。図１に示すように、付加張力作用部１６Ａは電柱３の一方の側面側に配置されており、付加張力作用部１６Ｂは電柱３の他方の側面側に配置されている。付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂは、図１、図２、図４及び図５に示すように、いずれも同一構造であり、上下重ねてそれぞれ２つずつ配置されている。付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂは、図１及び図２に示すように、ばねバランサ４と架線１との間に、このばねバランサ４の外部からこの架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させる。付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂは、例えば、常に一定の引張力を発生する定荷重ばねであり、図６〜図９に示すようにステンレス鋼帯などのばね材が全長にわたり一定の曲率で巻かれている。付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂは、図６〜図９に示すように、常に一定の引張力（荷重）を作用させて往復するばね端部１６ａなどを備えている。付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂは、ばね端部１６ａを引き出して使用し、引き出し長さに関わらず常に一定の引張力を発生する。

図１に示すカム機構部１７Ａ，１７Ｂは、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させる状態と作用させない状態とに、この架線１の伸縮に応じて切り替える手段である。カム機構部１７Ａは、ばねバランサ４の一方の側面側に配置されており、カム機構部１７Ｂはばねバランサ４の他方の側面側に配置されている。カム機構部１７Ａ，１７Ｂは、図１及び図２に示すように、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂと架線１との間で、ばねバランサ４の外部から切り替える。カム機構部１７Ａ，１７Ｂは、架線１の張力Ｔが低減したときに、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂが発生する引張力を付加張力Ｔ_Aとして架線１に伝達する。カム機構部１７Ａ，１７Ｂは、図５及び図１２に示すように、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_minを下回るときには、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とを連結する。一方、カム機構部１７Ａ，１７Ｂは、図４及び図１２に示すように、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_min以上であるときには、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とを解放する。カム機構部１７Ａ，１７Ｂは、図６〜図９に示すように、固定部材１８と、カム１９と、可動部材２０と、カム２１と、従動部２２と、スライダ２３と、ガイド部材２４と、接続部材２５などを備えている。カム機構部１７Ａ，１７Ｂは、いずれも同一構造であり、以下では一方のカム機構部１７Ａを中心に説明する。

図６〜図９に示す固定部材１８は、架線１の伸縮に関わらず非可動の部材である。固定部材１８は、外観が四角形の板状部材であり、この固定部材１８の両端部が装着部２６に着脱自在に取り付けられている。固定部材１８は、ばねバランサ４の側面と可動部材２０の裏面との間に配置されている。

カム１９は、従動部２２を往復運動させる部分である。カム１９は、従動部２２の運動とこのカム１９の輪郭曲線とが一平面内に存在する平面カムである。カム１９は、一端部が水平方向に延びており他端部が上方に向かって屈曲している。カム１９は、固定部材１８を貫通するカム溝１９ａ〜１９ｃなどを備えている。カム溝１９ａは、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させているときに従動部２２が移動する部分である。カム溝１９ａは、ばねバランサ４の中心線と平行に直線状に形成されている。カム溝１９ｂは、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させていないときに従動部２２が嵌合する部分である。カム溝１９ｂは、ばねバランサ４の中心線と直交して直線状に形成されている。カム溝１９ｃは、カム２１側のカム溝２１ｂに従動部２２が嵌合しているときに、この従動部２２をこのカム溝２１ｂから強制的に抜け出させる部分である。カム溝１９ｃは、カム溝１９ａとカム溝１９ｂとを連結するように曲線状に形成されている。

可動部材２０は、架線１側に連結された状態でこの架線１の伸縮に応じて可動する部材である。可動部材２０は、外観が四角形の板状部材であり、図９に示すように、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させているときには付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ寄りに位置し、図６に示すように架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させていないときには連結部１５寄りに位置する。

図６〜図９に示すカム２１は、従動部２２を往復運動させる部分である。カム２１は、カム１９と同様の平面カムであり、一端部が水平方向に延びているが、カム１９とは異なり他端部が下方に向かって屈曲している。カム２１は、可動部材２０を貫通するカム溝２１ａ〜２１ｃなどを備えている。カム溝２１ａは、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させていないときに従動部２２が移動する部分である。カム溝２１ａは、ばねバランサ４の中心線及びカム溝１９ａと平行に直線状に形成されている。カム溝２１ｂは、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させているときに従動部２２が嵌合する部分である。カム溝２１ｂは、ばねバランサ４の中心線と直交して直線状に形成されており、図７及び図８に示すように、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させる状態と作用させない状態とに切り替わるときにはカム溝１９ｂと重なる。図６〜図９に示すカム溝２１ｃは、カム１９側のカム溝１９ｂに従動部２２が嵌合しているときに、この従動部２２をこのカム溝１９ｂから強制的に抜け出させる部分である。カム溝２１ｃは、カム溝２１ａとカム溝２１ｂとを連結するように曲線状に形成されている。カム溝２１ｃは、図７及び図８に示すように、架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させる状態と作用させない状態とに切り替わるときには、カム溝１９ｃと部分的に重なる。

図６〜図９に示す従動部２２は、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ側に連結された状態でカム１９，２１に沿って移動する部材である。従動部２２は、カム溝１９ａ〜１９ｃ，２１ａ〜２１ｃに沿って回転移動する回転体であり、カム溝１９ａ〜１９ｃ，２１ａ〜２１ｃによって従動し往復運動するフォロア（従動節）として機能する。従動部２２は、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂのばね端部１６ａに着脱自在にピン結合されており、図８及び図９に示すように、カム溝２１ｂに嵌合しているときには、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂが発生する付加張力Ｔ_Aを可動部材２０に作用させる。従動部２２は、図９に示すように、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させるときには、この付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とが連結状態になるように、可動部材２０側のカム２１に嵌合した状態で固定部材１８側のカム１９に沿って移動する。一方、従動部２２は、図６に示すように、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させないときには、この付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とが解放状態になるように、固定部材１８側のカム１９に嵌合した状態で可動部材２０側のカム２１に沿って移動する。

図６〜図９に示すスライダ２３は、ガイド部材２４に沿って進退自在に移動する部材である。スライダ２３は、可動部材２０の両縁部に固定されており、架線１の伸縮に応じて進退動作する。ガイド部材２４は、スライダ２３を移動自在にガイドする部材である。ガイド部材２４は、このガイド部材２４の中心線がばねバランサ４の中心線と平行になるように配置されている。ガイド部材２４は、このガイド部材２４の両端部が装着部２６に着脱自在に取り付けられている。

接続部材２５は、可動部材２０と連結部１５とを接続する接続する部材である。接続部材２５は、一方の端部が可動部材２０の先端部に着脱自在にピン結合されており、他方の端部が連結部１５のアーム部１５ａ，１５ｂに着脱自在にピン結合されている。接続部材２５は、例えば、剛性を有するリンク部材である。接続部材２５は、図８及び図９に示すように、従動部２２から作用する付加張力Ｔ_Aを連結部１５に作用させる。

図１及び図２に示す装着部２６は、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ及びカム機構部１７Ａ，１７Ｂをばねバランサ４に着脱自在に装着する手段である。装着部２６は、複数の板状部材を組み合わせて枠組状に形成されている。装着部２６は、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ及びカム機構部１７Ａ，１７Ｂをばねバランサ４と連結するように、この筒部８に着脱自在に取り付けられる固定バンドなどを備えている。

次に、この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置の動作を説明する。
以下では、図６〜図１１に示す付加張力作用部１６Ａ及びカム機構部１７Ａの動作について説明し、付加張力作用部１６Ｂ及びカム機構部１７Ｂの動作については説明を省略する。
例えば、図６及び図１０（Ａ）に示すように、気温が上昇して架線１が伸長すると、ばね９のばね力によって筒部５が後退して、架線１の張力Ｔが低下する。架線１が伸長して筒部５が後退すると、筒部５と一体となって連結部１５が後退しこの連結部１５と一体となって接続部材２５も後退する。接続部材２５が後退すると可動部材２０も後退し、固定部材１８側のカム１９のカム溝１９ｂに従動部２２が嵌合した状態で、可動部材２０側のカム２１のカム溝２１ａに沿ってこの従動部２２が移動する。このとき、付加張力作用部１６Ａから従動部２２を通じて固定部材１８に付加張力Ｔ_Aが作用するが、従動部２２がカム溝２１ａに沿ってスライドするため、付加張力作用部１６Ａから従動部２２を通じて可動部材２０に引張力が作用しない。

図１２に示す架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_minまで低下する直前に、図７及び図１０（Ｂ）に示すようにカム溝２１ａからカム溝２１ｃに従動部２２が移動すると、カム溝２１ｃによって従動部２２が押し出される。このため、カム溝１９ｂに嵌合していた従動部２２がカム溝１９ｂから外れて、カム溝１９ｃ，２１ｃに沿って従動部２２が移動する。図１２に示す架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_minに達すると、図８及び図１０（Ｃ）に示すようにカム溝２１ｂに従動部２２が嵌合して、付加張力作用部１６Ａと連結部１５とが連結状態に切り替わる。このため、付加張力作用部１６Ａから従動部２２を通じて可動部材２０に引張力が付加張力Ｔ_Aとして作用し、この可動部材２０から接続部材２５を通じて連結部１５にこの付加張力Ｔ_Aが作用する。このため、付加張力作用部１６Ａから連結部１５を通じて架線１に一定の付加張力Ｔ_Aが作用し、この付加張力Ｔ_Aによってばねバランサ４のばね９が伸び、このばねバランサ４の筒部５が付加張力Ｔ_Aを受けて後退する。その結果、連結部１５及びがいし２を通じて架線１に付加張力Ｔ_Aが作用し、架線１の張力Ｔが増加して架線１の張力Ｔが低下するのが抑制される。

図９及び図１０（Ｄ）に示すように、架線１がさらに伸長してもカム溝２１ｂに従動部２２が嵌合した状態で、従動部２２がカム溝１９ａに沿って移動し、付加張力作用部１６Ａのばね端部１６ａが従動部２２によって押し戻される。ばね端部１６ａの引き出し量に関わらず付加張力作用部１６Ａが常に一定の引張力を発生するため、付加張力作用部１６Ａから可動部材２０に一定の引張力が付加張力Ｔ_Aとして継続して作用する。その結果、一定の付加張力Ｔ_Aが架線１に継続して作用し、架線１の張力Ｔが低下するのが抑制される。

一方、例えば、図１１（Ａ）に示すように、図１０（Ｄ）に示す状態から気温が低下して架線１が収縮すると、ばね９のばね力に抗して筒部５が前進して、架線１の張力Ｔが増加する。架線１が収縮して筒部５が前進すると、筒部５と一体となって連結部１５が前進しこの連結部１５と一体となって接続部材２５も前進する。接続部材２５が前進すると可動部材２０も前進して、カム溝２１ｂに従動部２２が嵌合した状態で、従動部２２がカム溝１９ａに沿って移動し、付加張力作用部１６Ａのばね端部１６ａが従動部２２によって引き出される。ばね端部１６ａの引き出し量に関わらず付加張力作用部１６Ａが常に一定の引張力を発生するため、付加張力作用部１６Ａから可動部材２０に一定の付加張力Ｔ_Aが継続して作用する。

図１１（Ｂ）に示すように、可動部材２０がさらに前進するとカム溝１９ｃによって従動部２２が押し出される。このため、図１１（Ｃ）に示すように、カム溝２１ｂに嵌合していた従動部２２がカム溝２１ｂから外れて、カム溝１９ｃ，２１ｃに沿って従動部２２が移動し、付加張力作用部１６Ａと連結部１５とが解放状態に切り替わる。さらに、図１１（Ｄ）に示すように、カム溝１９ｂに従動部２２が嵌合すると、カム溝１９ｂに従動部２２が嵌合した状態で、カム溝２１ａに沿ってこの従動部２２が移動する。このため、付加張力作用部１６Ａから従動部２２を通じて可動部材２０に引張力が作用しなくなり、この可動部材２０から接続部材２５を通じて連結部１５にも引張力が作用しなくなる。その結果、連結部１５に付加張力Ｔ_Aが作用せず、ばねバランサ４のばね５のばね力によってのみ架線１に張力Ｔが作用し、架線１に付加張力Ｔ_Aが作用してこの架線１の張力Ｔが増加してしまうのが抑制される。

この発明の実施形態に係る架空線の張力変化低減装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、架線１に付加張力Ｔ_Aを付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂが作用させ、この付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから架線１にこの付加張力Ｔ_Aを作用させる状態と作用させない状態とに、この架線１の伸縮に応じてカム機構部１７Ａ，１７Ｂが切り替える。このため、架線１の張力Ｔの変動に応じて付加張力Ｔ_Aを作用させることができる。その結果、架線１に発生する張力変化を簡単な構造によって低減することができる。

(2) この実施形態では、ばねバランサ４と架線１との間に、このばねバランサ４の外部から付加張力Ｔ_Aを付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂが作用させる。このため、ばねバランサ４や架線１の構造を改変せずに、このばねバランサ４の外側に付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂを簡単に後付けすることができる。その結果、既存のばねバランサ４や架線１の移動や取り換え工事が不要になり、短時間で安価に付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂを付加することができる。

(3) この実施形態では、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂと架線１との間で、ばねバランサ４の外部からカム機構部１７Ａ，１７Ｂが切り替える。このため、ばねバランサ４や架線１の構造を改変せずに、このばねバランサ４の外側にカム機構部１７Ａ，１７Ｂを簡単に後付けすることができる。その結果、既存のばねバランサ４や架線１の移動や取り換え工事が不要になり、短時間で安価にカム機構部１７Ａ，１７Ｂを付加することができる。

(4) この実施形態では、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_minを下回るときには、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とをカム機構部１７Ａ，１７Ｂが連結し、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_min以上であるときには、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とをカム機構部１７Ａ，１７Ｂが解放する。このため、架線１の張力Ｔが下限張力Ｔ_minに達する前に、この架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させ、この架線１に発生する張力変化を確実に低減することができる。例えば、図１２に示すように、従来のばね式テンションバランサに比べて架線１の張力変化率を標準張力Ｔ_Sの±9%の範囲内から+9%〜-5%の範囲内に低減することができる。

(5) この実施形態では、架線１側に連結された状態でこの架線１の伸縮に応じて可動部材２０が可動し、この架線１の伸縮に関わらず固定部材１８が非可動であり、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ側に連結された状態で、この可動部材２０及びこの固定部材１８のカム１９，２１に沿って従動部２２が移動する。また、この実施形態では、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させるときには、この付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とが連結状態になるように、可動部材２０側のカム２１に嵌合した状態で固定部材１８側のカム１９に沿って従動部２２が移動する。さらに、この実施形態では、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂから架線１に付加張力Ｔ_Aを作用させないときには、この付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂとこの架線１とが解放状態になるように、固定部材１８側のカム１９に嵌合した状態で可動部材２０側のカム２１に沿って従動部２２が移動する。このため、例えば、簡単な構造の付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ及びカム機構部１７Ａ，１７Ｂを既存のばねバランサ４に付加することによって、ばねバランサ４のばね力を支援し架線１の張力変化率を±9%の範囲内から+9%〜-5%の範囲内に低減することができる。

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、架空線として架線１のような架空電車線を例に挙げて説明したが、電線などの支持物に架設された電線路についても、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、ばねバランサ４が４個の入れ子構造の筒部５〜８を備える場合を例に挙げて説明したが、４個以外に複数の筒部を備えるばねバランサについても、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、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ及びカム機構部１７Ａ，１７Ｂをばねバランサ４に装着部２６によって装着する場合を例に挙げて説明したが、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ及びカム機構部１７Ａ，１７Ｂを電柱３に着脱自在に装着することもできる。

(2) この実施形態では、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂが定荷重ばねである場合を例に挙げて説明したが、このような機構に限定するものではない。例えば、油圧シリンダ又は空気圧シリンダのような流体圧シリンダや電動モータのような駆動力発生部によって引張力を架線１に作用させる場合についても、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、架線１が伸長してこの架線１の張力Ｔが低減するときに、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ及びカム機構部１７Ａ，１７Ｂによってこの架線１に引張力を付加張力Ｔ_Aとして作用させる場合を例に挙げて説明したが、この架線１に引張力を作用させる場合に限定するものではない。例えば、架線１が収縮してこの架線１の張力Ｔが増加するときに、付加張力作用部１６Ａ，１６Ｂ及びカム機構部１７Ａ，１７Ｂによってこの架線１に押圧力を付加張力Ｔ_Aとして作用させることもできる。さらに、この実施形態では、張力変化率を標準張力Ｔ_Sの+9%〜-5%の範囲内に低減する場合を例に挙げて説明したが、張力変化率を標準張力Ｔ_Sの+9%〜-5%の範囲内に限定するものではなく、任意の張力変化率の範囲内に低減することもできる。

１架線（架空線）
２がいし
３電柱
４ばねバランサ
５〜８筒部
９〜１１ばね
１２，１３装着部
１４張力変化低減装置
１５連結部
１６Ａ，１６Ｂ付加張力作用部
１６ａばね端部
１７Ａ，１７Ｂカム機構部
１８固定部材
１９カム
１９ａ〜１９ｃカム溝
２０可動部材
２１カム
２１ａ〜２１ｃカム溝
２２従動部
２３スライダ
２４接続部材
２５装着部
Ｔ張力
Ｔ_A 付加張力
Ｔ_s 標準張力
Ｔ_min 下限張力

Claims

ばねバランサによって架空線に張力を付与するときに、この架空線に発生する張力変化を低減する架空線の張力変化低減装置であって、
前記架空線に付加張力を作用させる付加張力作用部と、
前記付加張力作用部から前記架空線に前記付加張力を作用させる状態と作用させない状態とに、この架空線の伸縮に応じて切り替えるカム機構部と、
を備える架空線の張力低減装置。
請求項１に記載の架空線の張力変化低減装置において、
前記付加張力作用部は、前記ばねバランサと前記架空線との間に、このばねバランサの外部から前記付加張力を作用させること、
を特徴とする架空線の張力変化低減装置。
請求項１又は請求項２に記載の架空線の張力変化低減装置において、
前記カム機構部は、前記付加張力作用部と前記架空線との間で、前記ばねバランサの外部から切り替えること、
を特徴とする架空線の張力変化低減装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、
前記カム機構部は、
前記架空線の張力が所定値を下回るときには、前記付加張力作用部とこの架空線とを連結し、
前記架空線の張力が所定値以上であるときには、前記付加張力作用部とこの架空線とを解放すること、
を特徴とする架空線の張力変化低減装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の架空線の張力変化低減装置において、
前記カム機構部は、
前記架空線側に連結された状態でこの架空線の伸縮に応じて可動する可動部材と、
前記架空線の伸縮に関わらず非可動の固定部材と、
前記付加張力作用部側に連結された状態で、前記可動部材及び前記固定部材のカムに沿って移動する従動部とを備え、
前記従動部は、
前記付加張力作用部から前記架空線に前記付加張力を作用させるときには、この付加張力作用部とこの架空線とが連結状態になるように、前記可動部材側のカムに嵌合した状態で前記固定部材側のカムに沿って移動し、
前記付加張力作用部から前記架空線に前記付加張力を作用させないときには、この付加張力作用部とこの架空線とが解放状態になるように、前記固定部材側のカムに嵌合した状態で前記可動部材側のカムに沿って移動すること、
を特徴とする架空線の張力変化低減装置。