JP2024059557A - Contact wire - Google Patents

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Abstract

【課題】摩耗寿命の低下を抑えつつ軽量化されたトロリ線を提供する。【解決手段】本発明の一態様において、上部の小弧面11、下部の大弧面12、小弧面11と大弧面12の間のイヤー溝13を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mm2のトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、径方向の断面積が153.2~155mm2であり、前記トロリ線の径方向の断面において、小弧面11の輪郭である第1の円弧の曲率と大弧面12の輪郭である第2の円弧の曲率がそれぞれ一定であり、前記第1の円弧の中心O1と前記第2の円弧の中心O2の位置が異なり、前記第1の円弧の曲率が前記第2の円弧の曲率よりも小さい、トロリ線1を提供する。【選択図】図1[Problem] To provide a trolley wire that is lightweight while suppressing a decrease in wear life. [Solution] In one aspect of the present invention, a trolley wire 1 is provided that has an upper small arc surface 11, a lower large arc surface 12, and an ear groove 13 between the small arc surface 11 and the large arc surface 12, and an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove, the radial cross-sectional area being 153.2 to 155 mm2, in the radial cross section of the trolley wire, the curvature of a first circular arc that is the outline of the small arc surface 11 and the curvature of a second circular arc that is the outline of the large arc surface 12 are each constant, the positions of a center O1 of the first circular arc and a center O2 of the second circular arc are different, and the curvature of the first circular arc is smaller than the curvature of the second circular arc. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、電車線路に使用されるトロリ線に関する。 The present invention relates to contact wires used in train tracks.

近年、新幹線の高速化により、高い波動伝搬速度を有するトロリ線が求められている。トロリ線の質量を小さくすることにより波動伝搬速度を高めることができるが、トロリ線を小径のものに替えた場合(例えば断面積が170mmのトロリ線を断面積が110mmや130mmのトロリ線に替えた場合)、イヤー金具の変更も必要となるため、イヤー溝の形状は変えずにトロリ線を軽量化することが好ましい。 In recent years, the increasing speed of Shinkansen trains has led to a demand for a trolley wire with a high wave propagation velocity. Although the wave propagation velocity can be increased by reducing the mass of the trolley wire, when the trolley wire is replaced with a smaller diameter one (for example, when a trolley wire with a cross-sectional area of 170 mm2 is replaced with a trolley wire with a cross-sectional area of 110 mm2 or 130 mm2), the ear fittings also need to be changed. Therefore, it is preferable to reduce the weight of the trolley wire without changing the shape of the ear groove.

従来、その中心付近に長手方向に連続する中空部を有するトロリ線が知られている(特許文献1参照)。特許文献1のトロリ線は、中空部を設けることにより軽量化され、それによって波動伝搬速度が向上している。 Conventionally, a trolley wire is known that has a hollow portion that is continuous in the longitudinal direction near its center (see Patent Document 1). The trolley wire in Patent Document 1 is lighter in weight due to the provision of the hollow portion, thereby improving the wave propagation speed.

特開2009-1195号公報JP 2009-1195 A

しかしながら、特許文献1のトロリ線は、中空部を設けることにより軽量化を図っているため、摩耗により断面積が低下する度合いが大きく、早い段階で強度や電流容量が許容限界に達してしまうため、摩耗寿命が短い。また、軽量化を図るためにトロリ線の大弧面の形状やサイズをJISE2101に規定される標準形状のトロリ線から変更する場合、摩耗限度位置の指標である摩耗検知溝の視認性が低下するおそれがある。 However, the trolley wire in Patent Document 1 is lightweight due to the hollow section, and so its cross-sectional area decreases significantly due to wear, and its strength and current capacity reach their allowable limits at an early stage, resulting in a short wear life. In addition, if the shape and size of the large arc surface of the trolley wire are changed from the standard shape of the trolley wire specified in JISE 2101 in order to reduce weight, there is a risk that the visibility of the wear detection groove, which is an indicator of the wear limit position, will decrease.

したがって、本発明の目的の1つは、摩耗寿命の低下を抑えつつ軽量化されたトロリ線を提供することにある。 Therefore, one of the objectives of the present invention is to provide a lightweight trolley wire that minimizes the reduction in wear life.

本発明は、上記課題を解決することを目的として、上部の小弧面、下部の大弧面、前記小弧面と前記大弧面の間のイヤー溝を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、径方向の断面積が153.2~155mmであり、前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面の輪郭である第1の円弧の曲率と前記大弧面の輪郭である第2の円弧の曲率がそれぞれ一定であり、前記第1の円弧の中心と前記第2の円弧の中心の位置が異なり、前記第1の円弧の曲率が前記第2の円弧の曲率よりも小さい、トロリ線を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a trolley wire having a small arc surface at an upper part, a large arc surface at a lower part, and an ear groove between the small arc surface and the large arc surface, in which an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove, wherein the radial cross-sectional area is 153.2 to 155 mm2, in the radial cross-section of the trolley wire, the curvature of a first arc which is the outline of the small arc surface and the curvature of a second arc which is the outline of the large arc surface are each constant, the positions of the center of the first arc and the center of the second arc are different, and the curvature of the first arc is smaller than the curvature of the second arc.

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上部の小弧面、下部の大弧面、前記小弧面と前記大弧面の間のイヤー溝を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、径方向の断面積が158.5~160mmであり、前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面の輪郭である第1の円弧の曲率と、前記大弧面の前記摩耗検知溝の下側の部分の輪郭である第2の円弧の曲率とがそれぞれ一定であり、前記第1の円弧の中心と前記第2の円弧の中心の位置が異なり、前記第2の円弧の曲率が前記第1の円弧の曲率よりも大きい、トロリ線を提供する。 In addition, for the purpose of solving the above-mentioned problems, the present invention provides a trolley wire having a small arc surface at an upper part, a large arc surface at a lower part, and an ear groove between the small arc surface and the large arc surface, in which an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove, wherein the radial cross-sectional area is 158.5 to 160 mm2, in the radial cross-section of the trolley wire, the curvature of a first arc which is the contour of the small arc surface and the curvature of a second arc which is the contour of the lower part of the wear detection groove of the large arc surface are each constant, the positions of the center of the first arc and the center of the second arc are different, and the curvature of the second arc is greater than the curvature of the first arc.

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上部の小弧面、下部の大弧面、前記小弧面と前記大弧面の間のイヤー溝を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、径方向の断面積が163~165mmであり、前記トロリ線の長さ方向に沿って延びる、前記トロリ線の質量軽減のための凹部を前記大弧面の下部に有し、前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面の輪郭である第1の円弧の曲率と、前記大弧面の前記凹部が設けられていない部分の輪郭である第2の円弧の曲率と、前記大弧面の前記凹部内の下方に湾曲している部分の輪郭である第3の円弧の曲率とがそれぞれ一定であり、前記第1の円弧及び前記第2の円弧の中心と前記第3の円弧の中心の位置が異なり、前記第1の円弧の曲率と前記第2の円弧の曲率が等しく、前記第3の円弧の曲率が、前記第1の円弧の曲率と前記第2の円弧の曲率よりも大きい、トロリ線を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a trolley wire having an upper small arc surface, a lower large arc surface, and an ear groove between the small arc surface and the large arc surface, in which an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove, and the radial cross-sectional area is 163 to 165 mm2. The present invention provides a trolley wire comprising : a trolley wire having a recess for reducing the mass of the trolley wire, the recess extending along the length of the trolley wire, located below the large arc surface; in a radial cross section of the trolley wire, the curvature of a first arc which is the contour of the small arc surface, the curvature of a second arc which is the contour of a portion of the large arc surface where the recess is not provided, and the curvature of a third arc which is the contour of a portion of the large arc surface that is curved downward within the recess are all constant; the positions of the centers of the first arc and the second arc and the center of the third arc are different; the curvature of the first arc and the curvature of the second arc are equal; and the curvature of the third arc is greater than the curvature of the first arc and the curvature of the second arc.

本発明によれば、摩耗寿命の低下を抑えつつ軽量化されたトロリ線を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a trolley wire that is lightweight while minimizing the reduction in wear life.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係るトロリ線の径方向の断面図である。FIG. 1 is a radial cross-sectional view of a contact wire according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2の実施の形態に係るトロリ線の径方向の断面図である。FIG. 2 is a radial cross-sectional view of a contact wire according to a second embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第3の実施の形態に係るトロリ線の径方向の断面図である。FIG. 3 is a radial cross-sectional view of a contact wire according to a third embodiment of the present invention.

〔第1の実施の形態〕
(トロリ線の構造)
図1は、本発明の第1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、JISE2101に規定されたみぞ付硬銅トロリ線に該当する異形のトロリ線の断面の輪郭を変形したものであり、上部の小弧面11、下部の大弧面12、両側部の小弧面11と大弧面12の間のV字状のイヤー溝13とを有する。
First Embodiment
(Contact wire structure)
1 is a radial cross-sectional view of a trolley wire 1 according to a first embodiment of the present invention. The trolley wire 1 is a modified trolley wire having a cross-sectional profile corresponding to a grooved hard copper trolley wire defined in JIS E2101, and has a small arc surface 11 at an upper portion, a large arc surface 12 at a lower portion, and V-shaped ear grooves 13 between the small arc surfaces 11 and the large arc surfaces 12 on both sides.

トロリ線1のイヤー溝13の形状は、JISE2101に規定される断面積が170mm(sq)の標準寸法のトロリ線(以下、標準形状のトロリ線と呼ぶ)のイヤー溝の形状と同じである。このため、径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具をトロリ線1のイヤー溝13に用いることができる。また、トロリ線1は、銅合金、例えば、Cu-Sn-In系合金を主成分とする。 The shape of the ear groove 13 of the trolley wire 1 is the same as that of a trolley wire with a standard dimension having a cross-sectional area of 170 mm2 (sq) (hereinafter referred to as a standard-shaped trolley wire) specified in JIS E 2101. Therefore, ear fittings for a trolley wire with a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used for the ear groove 13 of the trolley wire 1. The trolley wire 1 is mainly composed of a copper alloy, for example, a Cu-Sn-In alloy.

トロリ線1を介して鉄道車両に給電が行われる際には、大弧面12の底部が、パンタグラフなどの鉄道車両の集電装置に接触する。このため、集電装置の摺動により、トロリ線1は大弧面12の底部から摩耗する。一般に、摩耗したトロリ線が安全に使用できる強度を保つことのできる限界を摩耗限度と呼ぶ。摩耗が摩耗限度位置14を超えて進むと、安全に使用できる強度を保つことのできる断面積を下回り、断線するおそれが高まる。 When power is supplied to a railway vehicle via the trolley wire 1, the bottom of the large arc surface 12 comes into contact with the railway vehicle's current collector, such as a pantograph. As a result, the sliding of the current collector causes the trolley wire 1 to wear away from the bottom of the large arc surface 12. In general, the limit at which a worn trolley wire can maintain its strength for safe use is called the wear limit. If the wear progresses beyond the wear limit position 14, the cross-sectional area falls below the level at which the safe strength can be maintained, increasing the risk of the wire breaking.

トロリ線1は、摩耗限度位置14の指標である摩耗検知溝15a、15bを大弧面12上に有してもよい。摩耗検知溝15a、15bは、トロリ線1の長さ方向に沿って連続する溝である。通常、摩耗検知溝15a、15bは、図1に示されるように、トロリ線1の両側に設けられる。なお、トロリ線1の左右各々の側面に3本以上の摩耗検知溝が設けられてもよい。このように、左右各々の側面に複数本の摩耗検知溝を設けることにより、軽量化を図るためにトロリ線の大弧面の形状やサイズが標準形状のトロリ線から変更される場合であっても、摩耗の進行度が視認しやすくなり、また、片側だけ摩耗が早くなるような偏摩耗対応にも有利である。 The trolley wire 1 may have wear detection grooves 15a, 15b on the large arc surface 12, which are indicators of the wear limit position 14. The wear detection grooves 15a, 15b are continuous grooves along the length of the trolley wire 1. Typically, the wear detection grooves 15a, 15b are provided on both sides of the trolley wire 1, as shown in FIG. 1. Three or more wear detection grooves may be provided on each of the left and right sides of the trolley wire 1. By providing multiple wear detection grooves on each of the left and right sides in this way, even if the shape and size of the large arc surface of the trolley wire are changed from a standard trolley wire shape to reduce weight, the progress of wear can be easily visually confirmed, and it is also advantageous for dealing with uneven wear in which wear occurs faster on only one side.

トロリ線1においては、摩耗が進行して引張荷重が54.7kNとなるときの摩耗面(底面)の位置を摩耗限度位置14とする。ここで、54.7kNはヘビーコンパウンド架線に用いられる場合の必要荷重であり、ヘビーコンパウンド架線の架線張力(22.6kN)×安全率(2.2)×張力変動(1.1)で求められる値である。 In the contact wire 1, the position of the wear surface (bottom surface) when wear progresses to the point where the tensile load reaches 54.7 kN is the wear limit position 14. Here, 54.7 kN is the required load when used in a heavy compound overhead line, and is calculated by the overhead line tension of the heavy compound overhead line (22.6 kN) x safety factor (2.2) x tension fluctuation (1.1).

トロリ線1は、トロリ線1の質量を軽減するために、径方向の断面における小弧面11と大弧面12の輪郭が、標準形状のトロリ線の径方向の断面における小弧面と大弧面の輪郭から変形されている。これにより、トロリ線1の径方向の断面積(計算断面積)は、153.2~155mmとなっている。 In the trolley wire 1, the contours of the small arc surface 11 and the large arc surface 12 in the radial cross section are deformed from the contours of the small arc surface and the large arc surface in the radial cross section of a standard-shaped trolley wire in order to reduce the mass of the trolley wire 1. As a result, the radial cross-sectional area (calculated cross-sectional area) of the trolley wire 1 is 153.2 to 155 mm2.

図1の点線で示される輪郭111と輪郭121は、標準形状のトロリ線の径方向の断面における、小弧面と大弧面の輪郭を示す。輪郭111と輪郭121は、中心の位置及び半径の等しい円弧である。標準形状のトロリ線の高さhと幅wは15.49mmであり、輪郭111と輪郭121は点Oを中心とする半径rが7.745mmの円弧である
The contours 111 and 121 shown by dotted lines in Fig. 1 indicate the contours of the small and large arc surfaces in a radial cross section of a standard-shaped contact wire. The contours 111 and 121 are circular arcs with the same center position and radius. The height h0 and width w0 of the standard-shaped contact wire are 15.49 mm, and the contours 111 and 121 are circular arcs with a radius r0 of 7.745 mm centered at point O2 .

ここで、トロリ線1の径方向の断面において、小弧面11の輪郭である円弧(以下、第1の円弧と呼ぶ)の曲率と大弧面12の輪郭である円弧(以下、第2の円弧と呼ぶ)の曲率がそれぞれ一定である。また、第1の円弧の中心Oと第2の円弧の中心Oの位置が異なり、第1の円弧の曲率が第2の円弧の曲率よりも小さい(第1の円弧の半径rが第2の円弧の半径rよりも大きい)。典型的には、図1に示されるように、第1の円弧の中心Oと第2の円弧の中心Oは、ともに一点鎖線で示される鉛直方向の中心線上に位置する。トロリ線1の幅wは、標準形状のトロリ線の幅wよりも小さく、トロリ線1の高さhは、標準形状のトロリ線の高さhよりも小さい。 Here, in the radial cross section of the trolley wire 1, the curvature of the arc (hereinafter referred to as the first arc) which is the contour of the small arc surface 11 and the curvature of the arc (hereinafter referred to as the second arc) which is the contour of the large arc surface 12 are constant. In addition, the positions of the center O1 of the first arc and the center O2 of the second arc are different, and the curvature of the first arc is smaller than the curvature of the second arc (the radius r1 of the first arc is larger than the radius r2 of the second arc). Typically, as shown in Fig. 1, the center O1 of the first arc and the center O2 of the second arc are both located on the vertical center line indicated by the dashed line. The width w1 of the trolley wire 1 is smaller than the width w0 of the trolley wire of the standard shape, and the height h1 of the trolley wire 1 is smaller than the height h0 of the trolley wire of the standard shape.

第1の円弧と第2の円弧の曲率が一定であることにより、ドラムへの巻き付けや、検測車による摩耗状態の検測が容易になる。また、イヤー溝13に取り付けるイヤー金具の締め付け形状は決められており、その形状にトロリ線の形状を合わせる必要があるため、トロリ線1の形状が標準形状のトロリ線の形状に近いことが好ましく、標準形状のトロリ線に近い形状を保ったまま断面積を低減するためには、第1の円弧の中心Oが第2の円弧の中心Oよりも下側(大弧面12側)にあることが好ましい。より具体的には、第1の円弧の中心Oが第2の円弧の中心Oよりも下側に位置することにより、イヤー溝13の上部の長さtの長さ及び下部の長さtを十分に確保しつつ、トロリ線1の断面積を低減することができる。長さt、tを十分に確保することにより、イヤー金具との嵌合性が良好になる。図1に示される例では、イヤー金具との嵌合性において特に重要な長さtを標準形状のトロリ線と一致させ、長さtを10%以下の範囲で標準形状のトロリ線よりも短くしている。また、トロリ線1の高さhと幅wが等しい場合には、ドラムへの巻き付けがより容易になり、また、トロリ線1の形状が標準形状のトロリ線の形状により近くなる。 The constant curvature of the first and second arcs facilitates winding the trolley wire around a drum and inspection of the wear state by an inspection vehicle. The fastening shape of the ear fittings attached to the ear grooves 13 is determined, and the shape of the trolley wire needs to be matched to the determined shape. Therefore, it is preferable that the shape of the trolley wire 1 is close to the shape of a standard trolley wire. In order to reduce the cross-sectional area while maintaining a shape close to the standard trolley wire, it is preferable that the center O1 of the first arc is located below the center O2 of the second arc (on the large arc surface 12 side). More specifically, by positioning the center O1 of the first arc below the center O2 of the second arc, the cross-sectional area of the trolley wire 1 can be reduced while sufficiently securing the length t1 of the upper part of the ear groove 13 and the length t2 of the lower part. By sufficiently securing the lengths t1 and t2 , the fit with the ear fittings is improved. In the example shown in Fig. 1, the length t1 , which is particularly important in terms of fitting with the ear fitting, is made the same as that of the standard-shaped trolley wire, and the length t2 is made shorter than that of the standard-shaped trolley wire within a range of 10% or less. In addition, when the height h1 and width w1 of the trolley wire 1 are equal, it becomes easier to wind the trolley wire 1 around the drum, and the shape of the trolley wire 1 becomes closer to that of the standard-shaped trolley wire.

トロリ線1は、上記の特許文献1に記載されているような、中空部を設けることにより断面積の低下を図っているトロリ線と比較して、摩耗による断面積の低下が緩やかであるため、摩耗寿命の低下を抑えつつ軽量化することができる。 Compared to trolley wires in which the cross-sectional area is reduced by providing a hollow section, as described in the above-mentioned Patent Document 1, the cross-sectional area of the trolley wire 1 decreases more slowly due to wear, making it possible to reduce weight while suppressing the decrease in wear life.

例えば、トロリ線1が図1に示される形状を有し、第1の円弧の半径rが9.195mm、第2の円弧の半径rが7.25mm、高さhが14.50mm、幅wが14.50mmであり、第2の円弧の中心Oの位置が輪郭111と輪郭121の円弧の中心と一致し、第1の円弧の中心Oが中心Oから鉛直下側に距離1.945mmの位置にあるとき、トロリ線1の断面積が153.62mmとなる。 For example, when the trolley wire 1 has the shape shown in FIG. 1, the radius r1 of the first arc is 9.195 mm, the radius r2 of the second arc is 7.25 mm, the height h1 is 14.50 mm, and the width w1 is 14.50 mm, the position of the center O2 of the second arc coincides with the center of the arcs of the contour 111 and the contour 121, and the center O1 of the first arc is located 1.945 mm vertically downward from the center O2 , the cross-sectional area of the trolley wire 1 is 153.62 mm2.

(トロリ線の特性)
以下に、本発明の第1の実施の形態に係るトロリ線1の特性について、図1に示されるトロリ線1をヘビーコンパウンド架線に用いる場合の例を挙げて説明する。
(Characteristics of contact wire)
Hereinafter, the characteristics of the trolley wire 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to an example in which the trolley wire 1 shown in FIG. 1 is used in a heavy compound overhead line.

トロリ線1をヘビーコンパウンド架線において架線張力2.3トン(22.6kN)で架線した場合、営業速度360km/hでの新幹線の走行に対応させ、特に高速性能を優先する(営業速度360km/hでの新幹線の走行に対応できる範囲でβ値を高めに、摩耗しろを小さめに設定する)場合には、新幹線を360km/hで走行させたときのβ値が0.782以下となること、及び4mmの摩耗しろ(トロリ線1の底部から摩耗限度位置14までの高さ)hを確保することが好ましい。ここで、β値は、トロリ線の波動伝播速度Cに対する新幹線の走行速度Vの比(V/C)である。 When the contact wire 1 is strung in a heavy compound catenary with a tension of 2.3 tons (22.6 kN), in order to accommodate the Shinkansen running at a commercial speed of 360 km/h, and in particular when high-speed performance is prioritized (the β value is set higher and the wear allowance is set smaller within a range that can accommodate the Shinkansen running at a commercial speed of 360 km/h), it is preferable that the β value be 0.782 or less when the Shinkansen runs at 360 km/h, and that a wear allowance (height from the bottom of the contact wire 1 to the wear limit position 14) h2 of 4 mm is secured. Here, the β value is the ratio (V/C) of the running speed V of the Shinkansen to the wave propagation speed C of the contact wire.

なお、摩耗しろhは、トロリ線1の摩耗が進行したときに、強度を保つために必要な必要断面積を確保することのできる摩耗高さの限界値として、0.5mm刻みで設定される。ここで、トロリ線1の単位面積当たりの引張強度を470MPaとして、この単位面積当たりの引張強度で54.7kNである必要荷重を除して、必要断面積を116mmと算出した。そして、トロリ線1の116mmの必要断面積を確保するための摩耗しろhを4mmと算出した。なお、トロリ線1の単位面積当たりの引張強度を470MPaとするのは、トロリ線は断面積が小さくなると加工硬化により強度が高くなるため、単位面積当たりの引張強度を470MPa以上と設定できるようになることによる。 The wear allowance h2 is set in increments of 0.5 mm as a limit value of the wear height that can secure the necessary cross-sectional area required to maintain the strength when the wear of the trolley wire 1 progresses. Here, the tensile strength per unit area of the trolley wire 1 is set to 470 MPa, and the necessary load of 54.7 kN is divided by this tensile strength per unit area to calculate the necessary cross-sectional area as 116 mm2. The wear allowance h2 for securing the necessary cross-sectional area of 116 mm2 of the trolley wire 1 is calculated as 4 mm. The reason why the tensile strength per unit area of the trolley wire 1 is set to 470 MPa is that the strength of the trolley wire increases due to work hardening as the cross-sectional area decreases, and therefore the tensile strength per unit area can be set to 470 MPa or more.

下記の表1に、トロリ線1をヘビーコンパウンド架線において架線張力2.3トン(22.6kN)で架線した場合の、トロリ線の質量、断面積、波動伝搬速度、及び新幹線を360km/hで走行させたときのβ値の関係を示す。ここで、トロリ線1の密度を8.92g/cmとした。 The following Table 1 shows the relationship between the mass, cross-sectional area, wave propagation velocity, and β value of the contact wire when the Shinkansen runs at 360 km/h, in the case where the contact wire 1 is suspended in a heavy compound contact wire with a tension of 2.3 tons (22.6 kN). Here, the density of the contact wire 1 is set to 8.92 g/ cm3 .

Figure 2024059557000002
Figure 2024059557000002

表1によれば、トロリ線1の断面積が155mm以下であるときに、新幹線を360km/hで走行させたときのβ値が0.782以下となる。 According to Table 1, when the cross-sectional area of the trolley wire 1 is 155 mm2 or less, the β value is 0.782 or less when the Shinkansen train runs at 360 km/h.

下記の表2に、断面積が151~156mmのトロリ線1が、その底部から高さ方向に4mm摩耗したときの特性を示す。ここで、表2の残存断面積は、トロリ線1の摩耗後に残存した部分の断面積である。また、引張荷重、質量、波動伝搬速度、β値の値は、それぞれトロリ線1の摩耗後の値である。 Table 2 below shows the characteristics of a trolley wire 1 with a cross-sectional area of 151 to 156 mm2 when it is worn 4 mm in the height direction from its bottom. Here, the remaining cross-sectional area in Table 2 is the cross-sectional area of the part remaining after the wear of the trolley wire 1. Also, the values of the tensile load, mass, wave propagation velocity, and β value are the values of the trolley wire 1 after the wear.

Figure 2024059557000003
Figure 2024059557000003

表2によれば、トロリ線1の断面積が153.2mm以上である場合に、4mm摩耗したときに必要荷重である54.7kN以上の引張荷重を確保することができる。すなわち、トロリ線1の断面積が153.2mm以上のときに、4mmの摩耗しろhを確保することができる。 According to Table 2, when the cross-sectional area of the trolley wire 1 is 153.2 mm2 or more, a tensile load of 54.7 kN or more, which is the required load, can be secured when the trolley wire 1 is worn by 4 mm. In other words, when the cross-sectional area of the trolley wire 1 is 153.2 mm2 or more, a wear allowance h2 of 4 mm can be secured.

〔第2の実施の形態〕
(トロリ線の構造)
図2は、本発明の第2の実施の形態に係るトロリ線2の径方向の断面図である。トロリ線2は、JISE2101に規定されたみぞ付硬銅トロリ線に該当する異形のトロリ線の断面の輪郭を変形したものであり、上部の小弧面21、下部の大弧面22、両側部の小弧面21と大弧面22の間のV字状のイヤー溝23とを有する。
Second Embodiment
(Contact Wire Structure)
2 is a radial cross-sectional view of a trolley wire 2 according to a second embodiment of the present invention. The trolley wire 2 is a modified trolley wire having a cross-sectional profile corresponding to a grooved hard copper trolley wire defined in JIS E2101, and has a small arc surface 21 at the top, a large arc surface 22 at the bottom, and V-shaped ear grooves 23 between the small arc surfaces 21 and the large arc surfaces 22 on both sides.

トロリ線2のイヤー溝23の形状は、標準形状のトロリ線(JISE2101に規定される断面積が170mm(sq)の標準寸法のトロリ線)のイヤー溝の形状と同じである。このため、径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具をトロリ線2のイヤー溝23に用いることができる。また、トロリ線2は、銅合金、例えば、Cu-Sn-In系合金を主成分とする。 The shape of the ear groove 23 of the trolley wire 2 is the same as that of a standard-shaped trolley wire (a trolley wire with a standard dimension of a cross-sectional area of 170 mm2 (sq) as specified in JIS E2101). Therefore, ear fittings for a trolley wire with a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used for the ear groove 23 of the trolley wire 2. The trolley wire 2 is mainly composed of a copper alloy, for example, a Cu-Sn-In alloy.

トロリ線2は、摩耗限度位置24の指標である摩耗検知溝25a、25bを大弧面22上に有する。通常、摩耗検知溝25a、25bは、図2に示されるように、トロリ線2の両側に設けられる。なお、トロリ線2の左右各々の側面に3本以上の摩耗検知溝が設けられてもよい。このように、左右各々の側面に複数本の摩耗検知溝を設けることにより、軽量化を図るためにトロリ線の大弧面の形状やサイズが標準形状のトロリ線から変更される場合であっても、摩耗の進行度が視認しやすくなり、また、片側だけ摩耗が早くなるような偏摩耗対応にも有利である。 The trolley wire 2 has wear detection grooves 25a, 25b on the large arc surface 22, which are indicators of the wear limit position 24. Typically, the wear detection grooves 25a, 25b are provided on both sides of the trolley wire 2, as shown in FIG. 2. Three or more wear detection grooves may be provided on each of the left and right sides of the trolley wire 2. By providing multiple wear detection grooves on each of the left and right sides in this way, even if the shape and size of the large arc surface of the trolley wire are changed from a standard trolley wire shape to reduce weight, the progress of wear can be easily visually confirmed, and it is also advantageous for dealing with uneven wear where wear occurs faster on only one side.

トロリ線2においては、摩耗が進行して引張荷重が54.7kNとなるときの摩耗面(底面)の位置を摩耗限度位置24とする。ここで、54.7kNはヘビーコンパウンド架線に用いられる場合の必要荷重であり、ヘビーコンパウンド架線の架線張力(22.6kN)×安全率(2.2)×張力変動(1.1)で求められる値である。 In the contact wire 2, the position of the wear surface (bottom surface) when wear progresses to the point where the tensile load reaches 54.7 kN is the wear limit position 24. Here, 54.7 kN is the required load when used in a heavy compound overhead line, and is the value calculated by the overhead line tension of the heavy compound overhead line (22.6 kN) x safety factor (2.2) x tension fluctuation (1.1).

トロリ線2は、トロリ線2の質量を軽減するために、径方向の断面における小弧面21と大弧面22の輪郭が、JISE2101に規定される断面積が170mmの標準寸法のトロリ線(標準形状のトロリ線)の径方向の断面における小弧面と大弧面の輪郭から変形されている。これにより、トロリ線2の径方向の断面積(計算断面積)は、158.5~160mmとなっている。 In order to reduce the mass of the trolley wire 2, the contours of the small arc surface 21 and the large arc surface 22 in the radial cross section are deformed from the contours of the small arc surface and the large arc surface in the radial cross section of a standard-dimension trolley wire (a trolley wire of a standard shape) having a cross-sectional area of 170 mm2 specified in JISE 2101. As a result, the radial cross-sectional area (calculated cross-sectional area) of the trolley wire 2 is 158.5 to 160 mm2.

図2の点線で示される輪郭221は、標準形状のトロリ線の径方向の断面における、大弧面の輪郭を示す。標準形状のトロリ線の径方向の断面における、小弧面の輪郭211は、小弧面21の輪郭と一致している。輪郭211と輪郭221は、中心の位置及び半径の等しい円弧である。標準形状のトロリ線の高さhと幅wは15.49mmであり、輪郭211と輪郭221は、点Oを中心とする半径rが7.745mmの円弧である。 The contour 221 shown by the dotted line in Fig. 2 indicates the contour of the large arc surface in the radial cross section of the standard-shaped trolley wire. The contour 211 of the small arc surface in the radial cross section of the standard-shaped trolley wire coincides with the contour of the small arc surface 21. The contours 211 and 221 are arcs with the same center position and radius. The height h0 and width w0 of the standard-shaped trolley wire are 15.49 mm, and the contours 211 and 221 are arcs with a radius r0 of 7.745 mm centered at point O1 .

ここで、トロリ線2の径方向の断面において、小弧面21の輪郭である円弧(以下、第1の円弧と呼ぶ)の曲率と、大弧面22の摩耗検知溝25a、25bの下側(底側)の部分の輪郭である円弧(以下、第2の円弧と呼ぶ)の曲率とがそれぞれ一定である。また、第1の円弧の中心Oと第2の円弧の中心Oの位置が異なり、第2の円弧の曲率が第1の円弧の曲率よりも大きい(第2の円弧の半径rが第1の円弧の半径rよりも小さい)。典型的には、図2に示されるように、第1の円弧の中心Oと第2の円弧の中心Oは、ともに一点鎖線で示される鉛直方向の中心線上に位置する。トロリ線2の幅wは、標準形状のトロリ線の幅wよりも小さく、トロリ線2の高さhは、典型的には、標準形状のトロリ線の高さhと等しい。 Here, in the radial cross section of the trolley wire 2, the curvature of the arc (hereinafter referred to as the first arc) which is the contour of the small arc surface 21 and the curvature of the arc (hereinafter referred to as the second arc) which is the contour of the lower (bottom) part of the wear detection grooves 25a, 25b of the large arc surface 22 are constant. In addition, the positions of the center O1 of the first arc and the center O2 of the second arc are different, and the curvature of the second arc is larger than the curvature of the first arc (the radius r2 of the second arc is smaller than the radius r1 of the first arc). Typically, as shown in FIG. 2, the center O1 of the first arc and the center O2 of the second arc are both located on the vertical center line indicated by the dashed line. The width w1 of the trolley wire 2 is smaller than the width w0 of the standard shape trolley wire, and the height h1 of the trolley wire 2 is typically equal to the height h0 of the standard shape trolley wire.

なお、大弧面22の摩耗検知溝25a、25bの上側の部分の輪郭は、大弧面22の摩耗検知溝25a、25bの下側の部分の輪郭と同様に輪郭221の内側にあり、また、好ましくは、図2に示されるように、大弧面22の摩耗検知溝25a、25bの下側の部分の輪郭と摩耗検知溝25a、25bを挟んでほぼ段差なくつながる。図2に示される例では、大弧面22の摩耗検知溝25a、25bの上側の部分の輪郭の一部が、点O、Oと位置の異なる点Oを中心とする半径rの円弧(以下、第3の円弧と呼ぶ)からなる。 The contour of the upper portion of the wear detection grooves 25a, 25b of the large-arc surface 22 is inside the contour 221, like the contour of the lower portion of the wear detection grooves 25a, 25b of the large-arc surface 22, and preferably is connected to the contour of the lower portion of the wear detection grooves 25a, 25b of the large-arc surface 22 with almost no step between them, as shown in Fig. 2. In the example shown in Fig. 2, part of the contour of the upper portion of the wear detection grooves 25a, 25b of the large-arc surface 22 consists of an arc of radius r3 (hereinafter referred to as the third arc) centered at point O3 , which is located at a different position from points O1 , O2 .

第1の円弧と第2の円弧の曲率が一定であることにより、ドラムへの巻き付けや、検測車による摩耗状態の検測が容易になる。また、第1の円弧と第2の円弧の中心の位置が異なることによって、第1の円弧と第2の円弧の曲率を一定に保ったまま断面積を低減することができる。 Since the curvature of the first and second arcs is constant, it is easy to wind the wire around a drum and to inspect the wear condition using an inspection vehicle. Also, since the centers of the first and second arcs are located at different positions, it is possible to reduce the cross-sectional area while keeping the curvature of the first and second arcs constant.

トロリ線2は高さhが幅wよりも大きく、幅wに対する高さhの比の値h/wは、1.05~1.15(例えば1.1)程度であり、これによって4.5mm以上の摩耗しろ(トロリ線2の底部から摩耗限度位置24までの高さ)hを確保することができる。また、半径rが、半径r、rに対して10~20%(例えば15%)程度小さく、これによって摩耗した際のトロリ線2の下側部分の断面積の縮小度合いを抑え、トロリ線2の摩耗に伴う機械的強度の低下を抑えることができる。 The height h1 of the trolley wire 2 is greater than the width w1 , and the ratio h1 / w1 of the height h1 to the width w1 is about 1.05 to 1.15 (e.g., 1.1), which ensures a wear allowance h2 of 4.5 mm or more (the height from the bottom of the trolley wire 2 to the wear limit position 24). In addition, the radius r2 is about 10 to 20% (e.g., 15%) smaller than the radii r0 and r1 , which makes it possible to suppress the degree of reduction in the cross-sectional area of the lower part of the trolley wire 2 when it is worn, and to suppress the decrease in mechanical strength due to wear of the trolley wire 2.

トロリ線2は、上記の特許文献1に記載されているような、中空部を設けることにより断面積の低下を図っているトロリ線と比較して、摩耗による断面積の低下が緩やかであるため、摩耗寿命の低下を抑えつつ軽量化することができる。 Compared to trolley wires in which the cross-sectional area is reduced by providing a hollow section, as described in the above-mentioned Patent Document 1, the cross-sectional area of the trolley wire 2 decreases more slowly due to wear, making it possible to reduce weight while suppressing the decrease in wear life.

例えば、トロリ線2が図2に示される形状を有し、第1の円弧の半径rが7.745mm、第2の円弧の半径rが6.61mm、大弧面22の摩耗検知溝25a、25bの上側の部分の輪郭の一部を構成する第3の円弧の半径rが7.745mm、高さhが15.49mm、幅wが13.89mmであり、第1の円弧の中心Oの位置が輪郭211と輪郭221の円弧の中心と一致し、第2の円弧の中心Oが中心Oから鉛直下側に距離1.135mmの位置にあり、第3の円弧の中心Oが中心Oから水平方向の第3の円弧の反対側に距離0.8mm、鉛直上側に距離0.3mmの位置にあるとき、トロリ線2の断面積が159.2mmとなる。 For example, when the trolley wire 2 has a shape shown in FIG. 2, the radius r1 of the first arc is 7.745 mm, the radius r2 of the second arc is 6.61 mm, the radius r3 of the third arc constituting a part of the contour of the upper part of the wear detection grooves 25a, 25b of the large arc surface 22 is 7.745 mm, the height h1 is 15.49 mm, and the width w1 is 13.89 mm, the position of the center O1 of the first arc coincides with the center of the arc of the contour 211 and the contour 221, the center O2 of the second arc is located at a distance of 1.135 mm vertically downward from the center O1 , and the center O3 of the third arc is located at a distance of 0.8 mm on the opposite side of the third arc in the horizontal direction from the center O1 and a distance of 0.3 mm vertically upward from the center O1, the cross-sectional area of the trolley wire 2 is 159.2 mm2 .

(トロリ線の特性)
以下に、本発明の第2の実施の形態に係るトロリ線2の特性について、図2に示されるトロリ線2をヘビーコンパウンド架線に用いる場合の例を挙げて説明する。
(Characteristics of contact wire)
The characteristics of the trolley wire 2 according to the second embodiment of the present invention will be described below by taking an example in which the trolley wire 2 shown in FIG. 2 is used in a heavy compound overhead line.

トロリ線2をヘビーコンパウンド架線において架線張力2.3トン(22.6kN)で架線した場合、営業速度360km/hでの新幹線の走行に対応させ、特にメンテナンスフリーを優先する(営業速度360km/hでの新幹線の走行に対応できる範囲でβ値を小さめに、摩耗しろを大きめに設定する)場合には、新幹線を360km/hで走行させたときのβ値が0.795以下となること、及び4.5mmの摩耗しろ(トロリ線2の底部から摩耗限度位置24までの高さ)hを確保することが好ましい。 When the trolley wire 2 is strung in a heavy compound strut with a strut tension of 2.3 tons (22.6 kN), in order to accommodate the operation of a Shinkansen at a commercial speed of 360 km/h, and in particular when priority is given to maintenance-free operation (the β value is set small and the wear allowance large within a range that can accommodate the operation of a Shinkansen at a commercial speed of 360 km/h), it is preferable that the β value be 0.795 or less when the Shinkansen is operated at 360 km/h, and that a wear allowance h2 of 4.5 mm (the height from the bottom of the trolley wire 2 to the wear limit position 24) be secured.

なお、摩耗しろhは、トロリ線2の摩耗が進行したときに、強度を保つために必要な必要断面積を確保することのできる摩耗高さの限界値として、0.5mm刻みで設定される。ここで、トロリ線2の単位面積当たりの引張強度を470MPaとして、この単位面積当たりの引張強度で54.7kNである必要荷重を除して、必要断面積を116.4mmと算出した。そして、トロリ線2の116.4mmの必要断面積を確保するための摩耗しろhを4.5mmと算出した。なお、トロリ線2の単位面積当たりの引張強度を470MPaとするのは、トロリ線は断面積が小さくなると加工硬化により強度が高くなるため、単位面積当たりの引張強度を470MPa以上と設定できるようになることによる。 The wear allowance h2 is set in increments of 0.5 mm as a limit value of the wear height that can secure the necessary cross-sectional area required to maintain the strength when the wear of the trolley wire 2 progresses. Here, the tensile strength per unit area of the trolley wire 2 is set to 470 MPa, and the necessary load of 54.7 kN is divided by this tensile strength per unit area to calculate the necessary cross-sectional area as 116.4 mm2. The wear allowance h2 for securing the necessary cross-sectional area of 116.4 mm2 of the trolley wire 2 is calculated as 4.5 mm. The reason why the tensile strength per unit area of the trolley wire 2 is set to 470 MPa is that the strength of the trolley wire increases due to work hardening as the cross-sectional area decreases, and therefore the tensile strength per unit area can be set to 470 MPa or more.

下記の表3に、トロリ線2をヘビーコンパウンド架線において架線張力2.3トン(22.6kN)で架線した場合の、トロリ線の質量、断面積、波動伝搬速度、及び新幹線を360km/hで走行させたときのβ値の関係を示す。ここで、トロリ線2の密度を8.92g/cmとした。 The following Table 3 shows the relationship between the mass, cross-sectional area, wave propagation velocity, and β value when the Shinkansen runs at 360 km/h, in the case where the contact wire 2 is suspended in a heavy compound overhead wire with a tension of 2.3 tons (22.6 kN). Here, the density of the contact wire 2 is 8.92 g/ cm3 .

Figure 2024059557000004
Figure 2024059557000004

表3によれば、トロリ線2の断面積が160mm以下であるときに、新幹線を360km/hで走行させたときのβ値が0.795以下となる。 According to Table 3, when the cross-sectional area of the trolley wire 2 is 160 mm2 or less, the β value is 0.795 or less when the Shinkansen train runs at 360 km/h.

下記の表4に、断面積が156~161mmのトロリ線2が、その底部から高さ方向に4.5mm摩耗したときの特性を示す。ここで、表4の残存断面積は、トロリ線2の摩耗後に残存した部分の断面積である。また、引張荷重、質量、波動伝搬速度、β値の値は、それぞれトロリ線2の摩耗後の値である。 Table 4 below shows the characteristics of a trolley wire 2 with a cross-sectional area of 156 to 161 mm2 when it is worn 4.5 mm in the height direction from its bottom. Here, the remaining cross-sectional area in Table 4 is the cross-sectional area of the part remaining after the wear of the trolley wire 2. The tensile load, mass, wave propagation velocity, and β value are the values of the trolley wire 2 after the wear.

Figure 2024059557000005
Figure 2024059557000005

表4によれば、トロリ線2の断面積が158.5mm以上である場合に、4.5mm摩耗したときに必要荷重である54.7kN以上の引張荷重を確保することができる。すなわち、トロリ線2の断面積が158.5mm以上のときに、4.5mmの摩耗しろhを確保することができる。 According to Table 4, when the cross-sectional area of the trolley wire 2 is 158.5 mm2 or more, a tensile load of 54.7 kN or more, which is the required load, can be secured when the trolley wire 2 is worn by 4.5 mm. That is, when the cross-sectional area of the trolley wire 2 is 158.5 mm2 or more, a wear allowance h2 of 4.5 mm can be secured.

〔第3の実施の形態〕
(トロリ線の構造)
図3は、本発明の第3の実施の形態に係るトロリ線3の径方向の断面図である。トロリ線3は、JISE2101に規定されたみぞ付硬銅トロリ線に該当する異形丸形のトロリ線に後述する凹部35を設けたものであり、上部の小弧面31、下部の大弧面32、両側部の小弧面31と大弧面32の間のV字状のイヤー溝33とを有する。
Third embodiment
(Contact Wire Structure)
3 is a radial cross-sectional view of a trolley wire 3 according to a third embodiment of the present invention. The trolley wire 3 is a deformed round trolley wire corresponding to a grooved hard copper trolley wire defined in JISE 2101, with a recess 35 (described later) provided therein, and has a small arc surface 31 at the top, a large arc surface 32 at the bottom, and V-shaped ear grooves 33 between the small arc surfaces 31 and the large arc surfaces 32 on both sides.

トロリ線3のイヤー溝33の形状は、標準形状のトロリ線(JISE2101に規定される断面積が170mmの標準寸法のトロリ線)のイヤー溝の形状と同じである。このため、径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具をトロリ線3のイヤー溝33に用いることができる。また、トロリ線3は、銅合金、例えば、Cu-Sn-In系合金を主成分とする。 The shape of the ear groove 33 of the trolley wire 3 is the same as that of a standard-shaped trolley wire (a trolley wire with a standard dimension of a cross-sectional area of 170 mm2 specified in JIS E2101). Therefore, ear fittings for a trolley wire with a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used for the ear groove 33 of the trolley wire 3. The trolley wire 3 is mainly composed of a copper alloy, for example, a Cu-Sn-In alloy.

トロリ線3においては、摩耗が進行して引張荷重が65.3kNとなるときの摩耗面(底面)の位置を摩耗限度位置34とする。ここで、65.3kNはヘビーシンプル架線に用いられる場合の必要荷重であり、ヘビーシンプル架線の架線張力(27.0kN)×安全率(2.2)×張力変動(1.1)で求められる値である。 In the contact wire 3, the position of the wear surface (bottom surface) when wear progresses and the tensile load becomes 65.3 kN is defined as the wear limit position 34. Here, 65.3 kN is the required load when used in a heavy simple overhead line, and is calculated by the overhead line tension of the heavy simple overhead line (27.0 kN) x safety factor (2.2) x tension fluctuation (1.1).

トロリ線3は、トロリ線1の質量を軽減するための凹部35を大弧面32の下部(トロリ線1の底部側の底部を含む部分)に有する。凹部35は、標準形状のトロリ線の大弧面から凹んだ部分である。これにより、トロリ線3の径方向の断面積(計算断面積)は、163~165mmとなっている。また、凹部35を摩耗限度位置34の指標となる摩耗検知溝として用いることができる。トロリ線3においては、大弧面32の凹部35が設けられていない部分の形状及びサイズが、標準形状のトロリ線の大弧面と同じであるため、凹部35の摩耗検知溝としての視認性は良好である。 The trolley wire 3 has a recess 35 for reducing the mass of the trolley wire 1 at the lower part of the large arc surface 32 (including the bottom part on the bottom side of the trolley wire 1). The recess 35 is a part recessed from the large arc surface of a standard-shaped trolley wire. As a result, the radial cross-sectional area (calculated cross-sectional area) of the trolley wire 3 is 163 to 165 mm2. The recess 35 can also be used as a wear detection groove that serves as an indicator of the wear limit position 34. In the trolley wire 3, the shape and size of the part of the large arc surface 32 where the recess 35 is not provided are the same as those of the large arc surface of the standard-shaped trolley wire, so that the recess 35 has good visibility as a wear detection groove.

図3の点線で示される輪郭321は、標準形状のトロリ線の径方向の断面における、大弧面の輪郭を示す。標準形状のトロリ線の径方向の断面における、小弧面の輪郭311は、小弧面31の輪郭と一致している。輪郭311と輪郭321は、中心の位置及び半径の等しい円弧である。標準形状のトロリ線の高さhと幅wは15.49mmであり、輪郭311と輪郭321は、点Oを中心とする半径rが7.745mmの円弧である。トロリ線3の幅wは、標準形状のトロリ線の幅wと等しく、トロリ線3の高さhは、典型的には、標準形状のトロリ線の高さhと等しい。また、典型的には、トロリ線3の高さhと幅wは等しい。 A contour 321 shown by a dotted line in Fig. 3 indicates the contour of the large arc surface in the radial cross section of the standard-shaped trolley wire. A contour 311 of the small arc surface in the radial cross section of the standard-shaped trolley wire coincides with the contour of the small arc surface 31. The contours 311 and 321 are arcs with the same center position and radius. The height h0 and width w0 of the standard-shaped trolley wire are 15.49 mm, and the contours 311 and 321 are arcs with a radius r0 of 7.745 mm centered at point O1 . The width w1 of the trolley wire 3 is equal to the width w0 of the standard-shaped trolley wire, and the height h1 of the trolley wire 3 is typically equal to the height h0 of the standard-shaped trolley wire. Also, typically, the height h1 and width w1 of the trolley wire 3 are equal.

ここで、トロリ線3の径方向の断面において、小弧面31の輪郭である円弧(以下、第1の円弧と呼ぶ)の曲率と、大弧面32の凹部35が設けられていない部分の輪郭である円弧(以下、第2の円弧と呼ぶ)の曲率と、大弧面32の凹部35内の下方に湾曲している部分351の輪郭である円弧(以下、第3の円弧と呼ぶ)の曲率とがそれぞれ一定である。また、第1の円弧及び第2の円弧の中心Oと第3の円弧の中心Oの位置が異なり、第1の円弧の曲率と前記第2の円弧の曲率が等しく(第1の円弧の半径rと第2の円弧の半径rが等しく)、第3の円弧の曲率が、前記第1の円弧の曲率と前記第2の円弧の曲率よりも大きい(第3の円弧の半径rが、第1の円弧の半径rと第2の円弧の半径rよりも小さい)。典型的には、図3に示されるように、第1の円弧及び第2の円弧の中心Oと第3の円弧の中心Oは、ともに一点鎖線で示される鉛直方向の中心線上に位置する。 In the radial cross section of the trolley wire 3, the curvature of the arc (hereinafter referred to as the first arc) which is the contour of the small arc surface 31, the curvature of the arc (hereinafter referred to as the second arc) which is the contour of the portion of the large arc surface 32 where the recess 35 is not provided, and the curvature of the arc (hereinafter referred to as the third arc) which is the contour of the portion 351 curved downward in the recess 35 of the large arc surface 32 are all constant. In addition, the positions of the center O1 of the first arc and the center O3 of the third arc are different, the curvature of the first arc and the curvature of the second arc are equal (the radius r1 of the first arc and the radius r2 of the second arc are equal), and the curvature of the third arc is larger than the curvature of the first arc and the curvature of the second arc (the radius r3 of the third arc is smaller than the radius r1 of the first arc and the radius r2 of the second arc). Typically, as shown in FIG. 3, the center O1 of the first and second arcs and the center O3 of the third arc are both located on the vertical center line indicated by the dashed line.

第1の円弧、第2の円弧、及び第3の円弧の曲率が一定であることにより、ドラムへの巻き付けや、検測車による摩耗状態の検測が容易になる。また、凹部35を設けることによって、第1の円弧、第2の円弧、及び第3の円弧の曲率を一定に保ったまま断面積を低減することができる。 The constant curvature of the first arc, the second arc, and the third arc makes it easy to wind the wire around a drum and to inspect the wear condition using an inspection vehicle. In addition, the provision of the recess 35 makes it possible to reduce the cross-sectional area while keeping the curvature of the first arc, the second arc, and the third arc constant.

トロリ線3は、半径rが、半径r、r、rに対して15~25%(例えば20%)程度小さく、これによって摩耗した際のトロリ線3の下側部分の断面積の縮小度合いを抑え、トロリ線2の摩耗に伴う機械的強度の低下を抑えることができる。 The trolley wire 3 has a radius r3 that is approximately 15 to 25% (e.g., 20%) smaller than the radii r0 , r1 , and r2 , thereby suppressing the degree of reduction in the cross-sectional area of the lower part of the trolley wire 3 when it wears, and suppressing the decrease in mechanical strength due to wear of the trolley wire 2.

トロリ線3は、上記の特許文献1に記載されているような、中空部を設けることにより断面積の低下を図っているトロリ線と比較して、摩耗による断面積の低下が緩やかであるため、摩耗寿命の低下を抑えつつ軽量化することができる。 Compared to trolley wires in which the cross-sectional area is reduced by providing a hollow section, as described in the above-mentioned Patent Document 1, the cross-sectional area of the trolley wire 3 decreases more slowly due to wear, making it possible to reduce weight while suppressing the decrease in wear life.

凹部35が摩耗限度位置34の下側に設けられている場合には、トロリ線3の摩耗が進むと、摩耗が摩耗限度位置34に達する前に凹部35が消失する。このため、摩耗が進行したときのトロリ線3の残存断面積の急激な低下を抑えることができる。 If the recess 35 is provided below the wear limit position 34, as wear of the trolley wire 3 progresses, the recess 35 disappears before the wear reaches the wear limit position 34. This makes it possible to suppress a rapid decrease in the remaining cross-sectional area of the trolley wire 3 as wear progresses.

例えば、トロリ線3が図3に示される形状を有し、第1の円弧の半径r及び第2の円弧の半径rが7.745mm、第3の円弧の半径rが6.17mm、高さh及び幅wが15.49mmであり、第1の円弧及び第2の円弧の中心Oの位置が輪郭321の円弧の中心と一致し、第3の円弧の中心Oが中心Oから鉛直下側に距離1.575mmの位置にあるとき、トロリ線3の断面積が165mmとなる。 For example, when the trolley wire 3 has the shape shown in FIG. 3, the radius r1 of the first arc and the radius r2 of the second arc are 7.745 mm, the radius r3 of the third arc is 6.17 mm, the height h1 and the width w1 are 15.49 mm, the positions of the centers O1 of the first arc and the second arc coincide with the center of the arc of the contour 321, and the center O2 of the third arc is located 1.575 mm vertically downward from the center O1 , the cross-sectional area of the trolley wire 3 is 165 mm2.

(トロリ線の特性)
以下に、本発明の第3の実施の形態に係るトロリ線3の特性について、図3に示されるトロリ線3をヘビーシンプル架線に用いる場合の例を挙げて説明する。
(Characteristics of contact wire)
The characteristics of the trolley wire 3 according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to an example in which the trolley wire 3 shown in FIG. 3 is used in a heavy simple overhead line.

トロリ線3をヘビーシンプル架線において架線張力2.75トン(27kN)で架線した場合、営業速度360km/hでの新幹線の走行に対応させるため、新幹線を360km/hで走行させたときのβ値が0.737以下となること、及び3mmの摩耗しろ(トロリ線3の底部から摩耗限度位置34までの高さ)hを確保することが求められる。 When the contact wire 3 is strung in a heavy simple overhead line with a strut tension of 2.75 tons (27 kN), in order to accommodate the Shinkansen's commercial speed of 360 km/h, it is required that the β value when the Shinkansen is run at 360 km/h be 0.737 or less, and that a wear allowance h2 of 3 mm (the height from the bottom of the contact wire 3 to the wear limit position 34) be secured.

なお、摩耗しろhは、トロリ線3の摩耗が進行したときに、強度を保つために必要な必要断面積を確保することのできる摩耗高さの限界値として、0.5mm刻みで設定される。ここで、トロリ線3の単位面積当たりの引張強度を460MPaとして、この単位面積当たりの引張強度で65.3kNである必要荷重を除して、必要断面積を142mmと算出した。そして、トロリ線3の142mmの必要断面積を確保するための摩耗しろhを3mmと算出した。なお、トロリ線3の単位面積当たりの引張強度を460MPaとするのは、断面積が163mm以上のトロリ線の単位面積当たりの引張強度が460MPa以上に設定されるためである。 The wear allowance h2 is set in increments of 0.5 mm as a limit value of the wear height at which the necessary cross-sectional area required to maintain the strength can be secured when the wear of the trolley wire 3 progresses. Here, the tensile strength per unit area of the trolley wire 3 is set to 460 MPa, and the necessary cross-sectional area of 142 mm2 is calculated by dividing the necessary load of 65.3 kN by this tensile strength per unit area. Then, the wear allowance h2 for securing the necessary cross-sectional area of 142 mm2 of the trolley wire 3 is calculated to be 3 mm. The reason why the tensile strength per unit area of the trolley wire 3 is set to 460 MPa is that the tensile strength per unit area of a trolley wire with a cross-sectional area of 163 mm2 or more is set to 460 MPa or more.

下記の表5に、トロリ線3をヘビーシンプル架線において架線張力2.75トン(27kN)で架線した場合の、トロリ線の質量、断面積、波動伝搬速度、及び新幹線を360km/hで走行させたときのβ値の関係を示す。ここで、トロリ線3の密度を8.92g/cmとした。 Table 5 below shows the relationship between the mass, cross-sectional area, wave propagation velocity, and β value when the Shinkansen runs at 360 km/h, in the case where the contact wire 3 is suspended in a heavy simple overhead line with a tension of 2.75 tons (27 kN). Here, the density of the contact wire 3 is set to 8.92 g/ cm3 .

Figure 2024059557000006
Figure 2024059557000006

表5によれば、トロリ線の断面積が165mm以下であるときに、新幹線を360km/hで走行させたときのβ値が0.737以下となる。 According to Table 5, when the cross-sectional area of the contact wire is 165 mm2 or less, the β value is 0.737 or less when the Shinkansen runs at 360 km/h.

下記の表6に、断面積が160~165mmのトロリ線3が、その底部から高さ方向に3mm摩耗したときの特性を示す。ここで、表6の残存断面積は、トロリ線1の摩耗後に残存した部分の断面積である。また、引張荷重、質量、波動伝搬速度、β値の値は、それぞれトロリ線1の摩耗後の値である。 Table 6 below shows the characteristics of a trolley wire 3 with a cross-sectional area of 160 to 165 mm2 when it is worn 3 mm in the height direction from its bottom. Here, the remaining cross-sectional area in Table 6 is the cross-sectional area of the part remaining after the wear of the trolley wire 1. Also, the values of the tensile load, mass, wave propagation velocity, and β value are the values of the trolley wire 1 after the wear.

Figure 2024059557000007
Figure 2024059557000007

表6によれば、トロリ線3の断面積が163mm以上である場合に、3mm摩耗したときに必要荷重である65.3kN以上の引張荷重を確保することができる。すなわち、トロリ線3の断面積が163mm以上のときに、3mmの摩耗しろhを確保することができる。 According to Table 6, when the cross-sectional area of the trolley wire 3 is 163 mm2 or more, a tensile load of 65.3 kN or more, which is the required load, can be secured when the trolley wire 3 is worn by 3 mm. In other words, when the cross-sectional area of the trolley wire 3 is 163 mm2 or more, a wear allowance h2 of 3 mm can be secured.

(実施の形態の効果)
上記第1~3の実施の形態によれば、トロリ線の断面の輪郭を変形することにより断面積を低減しているため、摩耗が進行したときのトロリ線の残存断面積の急激な低下を抑えることができる。また、第1、2の実施の形態ではトロリ線の左右各々の側面に複数本の摩耗検知溝を設けることにより、第3の実施の形態ではトロリ線の大弧面の形状及びサイズを標準形状のトロリ線と同じとすることにより、摩耗検知溝の視認性を向上させている。これにより、摩耗寿命の低下や摩耗検知溝の視認性の低下を抑えつつトロリ線の軽量化を図り、波動伝搬速度を向上させることができる。また、上記第1~3の実施の形態によれば、イヤー溝の形状は変えずにトロリ線を軽量化しているため、トロリ線を交換する際にイヤー金具を変更する必要がない。
(Effects of the embodiment)
According to the first to third embodiments, the cross-sectional area of the trolley wire is reduced by modifying the cross-sectional contour of the trolley wire, so that a rapid decrease in the remaining cross-sectional area of the trolley wire when wear progresses can be suppressed. In addition, in the first and second embodiments, a plurality of wear detection grooves are provided on each of the left and right side surfaces of the trolley wire, and in the third embodiment, the shape and size of the large arc surface of the trolley wire are made the same as those of a standard-shaped trolley wire, so that the visibility of the wear detection groove is improved. As a result, the weight of the trolley wire can be reduced while suppressing a decrease in wear life and a decrease in the visibility of the wear detection groove, and the wave propagation speed can be improved. In addition, according to the first to third embodiments, the weight of the trolley wire is reduced without changing the shape of the ear groove, so that there is no need to change the ear fitting when replacing the trolley wire.

(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of the embodiment)
Next, the technical ideas grasped from the above-described embodiment will be described by using the reference numerals and the like in the embodiment. However, the reference numerals and the like in the following description do not limit the components in the claims to the members and the like specifically shown in the embodiment.

[1]上部の小弧面(11)、下部の大弧面(12)、前記小弧面(11)と前記大弧面(12)の間のイヤー溝(13)を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、左右各々の側面の前記大弧面(12)上に、摩耗限度位置(14)の指標である複数本の摩耗検知溝(15a、15b)を有し、径方向の断面積が153.2~155mmであり、前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面(11)の輪郭である第1の円弧の曲率と前記大弧面(12)の輪郭である第2の円弧の曲率がそれぞれ一定であり、前記第1の円弧の中心(O)と前記第2の円弧の中心(O)の位置が異なり、前記第1の円弧の曲率が前記第2の円弧の曲率よりも小さい、トロリ線(1)。 [1] A trolley wire (1) having a small arc surface (11) on an upper side, a large arc surface (12) on a lower side, and an ear groove (13) between the small arc surface (11) and the large arc surface (12), in which an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove, the large arc surface (12) on each of the left and right sides has a plurality of wear detection grooves (15a, 15b) that are indicators of a wear limit position ( 14 ), the radial cross-sectional area is 153.2 to 155 mm2, in a radial cross-section of the trolley wire, the curvature of a first circular arc that is a contour of the small arc surface ( 11 ) and the curvature of a second circular arc that is a contour of the large arc surface (12) are each constant, the positions of the center (O1) of the first circular arc and the center ( O2 ) of the second circular arc are different, and the curvature of the first circular arc is smaller than the curvature of the second circular arc.

[2]上部の小弧面(21)、下部の大弧面(22)、前記小弧面(21)と前記大弧面(22)の間のイヤー溝(23)を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、左右各々の側面の前記大弧面(22)上に、摩耗限度位置(24)の指標である複数本の摩耗検知溝(25a、25b)を前記大弧面(22)上に有し、径方向の断面積が158.5~160mmであり、前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面(21)の輪郭である第1の円弧の曲率と、前記大弧面(22)の前記摩耗検知溝(25a、25b)の下側の部分の輪郭である第2の円弧の曲率とがそれぞれ一定であり、前記第1の円弧の中心(O)と前記第2の円弧の中心(O)の位置が異なり、前記第2の円弧の曲率が前記第1の円弧の曲率よりも大きい、トロリ線(2)。 [2] A trolley wire having an upper small arc surface (21), a lower large arc surface (22), and an ear groove (23) between the small arc surface (21) and the large arc surface (22), in which an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove, the large arc surface (22) on each of the left and right sides has a plurality of wear detection grooves (25a, 25b) on the large arc surface (22) that are indicators of a wear limit position (24), the radial cross-sectional area being 158.5 to 160 mm2, in a radial cross-section of the trolley wire, the curvature of a first circular arc that is a contour of the small arc surface (21) and the curvature of a second circular arc that is a contour of a portion of the large arc surface (22) below the wear detection grooves (25a, 25b) are each constant, and the center (O 1 ) of the first circular arc and the center (O 2 ) of the second circular arc are each constant. ) are at different positions, and the curvature of the second arc is greater than the curvature of the first arc.

[3]上部の小弧面(31)、下部の大弧面(32)、前記小弧面(31)と前記大弧面(32)の間のイヤー溝(33)を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、径方向の断面積が163~165mmであり、前記トロリ線の長さ方向に沿って延びる、前記トロリ線の質量軽減のための凹部(35)を前記大弧面(32)の下部に有し、前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面(31)の輪郭である第1の円弧の曲率と、前記大弧面(32)の前記凹部(35)が設けられていない部分の輪郭である第2の円弧の曲率と、前記大弧面(32)の前記凹部(35)内の下方に湾曲している部分(351)の輪郭である第3の円弧の曲率とがそれぞれ一定であり、前記第1の円弧及び前記第2の円弧の中心(O)と前記第3の円弧の中心(O)の位置が異なり、前記第1の円弧の曲率と前記第2の円弧の曲率が等しく、前記第3の円弧の曲率が、前記第1の円弧の曲率と前記第2の円弧の曲率よりも大きい、トロリ線(3)。 [3] A trolley wire having an upper small arc surface (31), a lower large arc surface (32), and an ear groove (33) between the small arc surface (31) and the large arc surface (32), in which an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove, and the radial cross-sectional area is 163 to 165 mm2. a trolley wire (3 ) having a recess (35) for reducing the mass of the trolley wire, the recess (35) extending along the length direction of the trolley wire, at a lower part of the large arc surface (32); in a radial cross section of the trolley wire, a curvature of a first arc which is the contour of the small arc surface (31), a curvature of a second arc which is the contour of a portion of the large arc surface (32) where the recess (35) is not provided, and a curvature of a third arc which is the contour of a portion (351) of the large arc surface (32) that is curved downwardly within the recess (35) are all constant; the positions of the centers (O 1 ) of the first and second arcs are different from the position of the center (O 3 ) of the third arc; the curvature of the first arc and the curvature of the second arc are equal; and the curvature of the third arc is greater than the curvature of the first arc and the curvature of the second arc.

[4]前記凹部(35)を摩耗限度位置(34)の下側に有する、上記[3]に記載のトロリ線。 [4] The trolley wire described in [3] above, having the recess (35) below the wear limit position (34).

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the invention.

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Furthermore, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

1、2、3 トロリ線
11、21、31 小弧面
12,22、32 大弧面
13、23、33 イヤー溝
14、24、34 摩耗限度位置
15a、15b、25a、25b 摩耗検知溝
35 凹部
351 下方に湾曲している部分
1, 2, 3 Contact wire 11, 21, 31 Small arc surface 12, 22, 32 Large arc surface 13, 23, 33 Ear groove 14, 24, 34 Wear limit position 15a, 15b, 25a, 25b Wear detection groove 35 Recess 351 Downwardly curved portion

Claims (2)

上部の小弧面、下部の大弧面、前記小弧面と前記大弧面の間のイヤー溝を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、
径方向の断面積が153.2~155mmであり、
前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面の輪郭である第1の円弧の曲率と前記大弧面の輪郭である第2の円弧の曲率がそれぞれ一定であり、
前記第1の円弧の中心と前記第2の円弧の中心の位置が異なり、
前記第1の円弧の曲率が前記第2の円弧の曲率よりも小さい、
トロリ線。
A trolley wire having an upper small arc surface, a lower large arc surface, and an ear groove between the small arc surface and the large arc surface, wherein an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove,
The radial cross-sectional area is 153.2 to 155 mm2,
In a radial cross section of the contact wire, a curvature of a first circular arc which is a contour of the small arc surface and a curvature of a second circular arc which is a contour of the large arc surface are each constant,
a center of the first arc and a center of the second arc are located at different positions;
The curvature of the first arc is smaller than the curvature of the second arc.
Trolley wire.
上部の小弧面、下部の大弧面、前記小弧面と前記大弧面の間のイヤー溝を有し、前記イヤー溝に径方向の断面積が170mmのトロリ線用のイヤー金具を用いることができるトロリ線であって、
径方向の断面積が158.5~160mmであり、
前記トロリ線の径方向の断面において、前記小弧面の輪郭である第1の円弧の曲率と、
前記大弧面の前記摩耗検知溝の下側の部分の輪郭である第2の円弧の曲率とがそれぞれ一定であり、
前記第1の円弧の中心と前記第2の円弧の中心の位置が異なり、
前記第2の円弧の曲率が前記第1の円弧の曲率よりも大きい、
トロリ線。
A trolley wire having an upper small arc surface, a lower large arc surface, and an ear groove between the small arc surface and the large arc surface, wherein an ear fitting for a trolley wire having a radial cross-sectional area of 170 mm2 can be used in the ear groove,
The radial cross-sectional area is 158.5 to 160 mm2,
a curvature of a first arc which is a contour of the small arc surface in a radial cross section of the contact wire;
and a second arc, which is a contour of a lower portion of the wear detection groove of the large arc surface, have a constant curvature.
a center of the first arc and a center of the second arc are located at different positions;
The curvature of the second arc is greater than the curvature of the first arc.
Trolley wire.
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