JP3236209B2 - Train current collector - Google Patents

Train current collector

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JP3236209B2
JP3236209B2 JP04832696A JP4832696A JP3236209B2 JP 3236209 B2 JP3236209 B2 JP 3236209B2 JP 04832696 A JP04832696 A JP 04832696A JP 4832696 A JP4832696 A JP 4832696A JP 3236209 B2 JP3236209 B2 JP 3236209B2
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精 石田
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Railway Technical Research Institute
Yaskawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速走行する列車が電
力を集電する集電手段に係り、そこに適用される電極装
置を用いた列車の集電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current collecting means for collecting electric power by a train running at high speed, and to a train current collecting device using an electrode device applied thereto.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の列車の集電手段は、車輪とパンタ
グラフを用いてそれぞれレールとき電導体(第三軌条)
に接触させ、回転ないし摺動摩擦している状態で集電す
るのが殆どであった[以下、これを『従来例』とい
う]。
2. Description of the Related Art Conventional train current collecting means uses a wheel and a pantograph, respectively, a rail and a conductor (third rail).
In most cases, current is collected while rotating or sliding friction [hereinafter, this is referred to as "conventional example"].

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが従来例におい
て、輸送効率を向上させるために列車の走行速度を上げ
て行くと、摺動摩擦しているパンタグラフ等の寿命は短
くなる一方であり、またそれだけでなく、パンタグラフ
がき電導体(第三軌条)の撓みに追従できなくなり非接
触となる事態が発生し、良好な走行状態が行われなくな
るという懸念がある。ここにおいて、本発明は、従来例
の課題を解決するように、き電導体(第三軌条)から高
速走行時でも、非接触で安定した集電が可能な列車の集
電装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional example, when the running speed of the train is increased to improve the transportation efficiency, the life of the pantograph or the like that is in sliding friction is only shortening. However, there is a concern that the pantograph may not be able to follow the deflection of the conductor (third rail) and may not be in contact with the pantograph, resulting in a poor running state. Here, the present invention provides a train current collecting device capable of contactless and stable current collection even during high-speed running from a feeder (third rail) so as to solve the problems of the conventional example. With the goal.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の列車の集電装置は、き電導体(第三軌条)と
集電用の電極間のエアギャップを一定となるようにフィ
ードバック制御する。つまり電極が固着された可動鉄心
を上下2つの固定子間に空隙を隔てて保持させ、それら
固定子へ供給する電流を制御して電極を上下させること
によって、一定のギャップを介して非接触の集電をす
る。これによって、摩擦を無くして高速走行を可能に
し、集電経路の前記エアギャップを一定に保ち、安定し
た集電によって列車を高速安定走行させることができる
構成をとる。さらに、一定のギャップを介して非接触の
集電をするアクチュエータ手段において、高い応答性の
アクチュエータは制御できるストロークが小さいことが
多いため、高速走行時に受ける風圧が変動する等して車
両が大きく上下するときは制御範囲を越えてしまい、安
定した集電が損なわれることがあるから、電極をアクチ
ュエータごと変位させ、該アクチュエータよりストロー
クが大きく、低い周波数特性の第2のアクチュエータを
併設し、2重にギャップを制御するようにして対応して
いる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve this problem, a train current collector according to the present invention has a constant air gap between a feeder (third rail) and a current collecting electrode. Perform feedback control. In other words, the movable iron core to which the electrodes are fixed is held between the two upper and lower stators with a gap therebetween, and the current supplied to these stators is controlled to raise and lower the electrodes, thereby allowing non-contact through a certain gap. Collect electricity. As a result, high-speed running is possible without friction, the air gap of the current collecting path is kept constant, and the train can be driven at high speed and stable by stable current collection. In addition, in the actuator means that collects electric power in a non-contact manner through a certain gap, a highly responsive actuator often has a small controllable stroke. In this case, the control range may be exceeded, and stable current collection may be impaired. Therefore, the electrodes are displaced together with the actuator, and a second actuator having a larger stroke and a lower frequency characteristic than the actuator is provided, and a double operation is performed. To control the gap.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、電源と、駆動源と、エアギャップを介してき電導体
に対面するするよう設けられた電極と、絶縁部材を介し
てその電極を駆動して前記エアギャップを変えることが
できるアクチュエータと、前記エアギャップを検出する
センサと、前記エアギャップの値を指令するエアギャッ
プ指令値と前記センサから検出された信号との偏差を受
けて、前記エアギャップが前記エアギャップ指令値に等
しくなるように制御するギャップ制御器と、そのギャッ
プ制御器の指令を受けて前記アクチュエータを駆動する
駆動制御装置からなる電極装置とを具えてこれらが車両
に搭載され、前記車両が走行しているときに前記エアギ
ャップを一定に制御する列車の集電装置において、前記
アクチュエータは、前記絶縁部材を介して前記電極が固
着された可動子鉄心と、その可動子鉄心に固着された変
位検出棒と、前記電極と前記変位検出棒が平行にスライ
ドできるよう支持するガイドと、前記可動子鉄心と空隙
を隔てて対向し、電流を供給すると磁気吸引力を発生し
て、前記電極と前記き電導体の間の前記エアギャップを
変化することができる2つの固定子から構成されてお
り、前記駆動制御装置は、前記固定子に対する前記可動
子鉄心の位置を検出する変位センサと、前記2つの固定
子に電流を供給する2つの増幅器と、前記ギャップ制御
器からの制御信号と前記変位センサからの信号を受けて
前記2つの増幅器に指令を与え、前記固定子が前記可動
子鉄心に及ぼす支持力を前記ギャップ制御器からの指令
と比例関係にあるよう補償する補償器から構成されてい
ることを特徴とする列車の集電装置である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention comprises a power source, a driving source, an electrode provided to face a conductor via an air gap, and an insulating member provided through an insulating member. An actuator that can change the air gap by driving an electrode; a sensor that detects the air gap; and an air gap command value that commands the value of the air gap and a deviation between a signal detected from the sensor and an air gap command value. A gap controller for controlling the air gap to be equal to the air gap command value, and an electrode device including a drive control device for driving the actuator in response to a command from the gap controller. In a current collector of a train mounted on a vehicle and controlling the air gap to be constant when the vehicle is running, the actuator includes: A movable iron core to which the electrode is fixed via an insulating member, a displacement detection rod fixed to the movable iron core, a guide for supporting the electrode and the displacement detection rod to slide in parallel, and It is constituted by two stators which are opposed to each other with a gap between the core and an air gap, generate magnetic attraction when an electric current is supplied, and can change the air gap between the electrode and the feeder. A drive sensor for detecting a position of the mover core with respect to the stator, two amplifiers for supplying current to the two stators, a control signal from the gap controller and the displacement A compensator for receiving a signal from a sensor and giving a command to the two amplifiers, and compensating a supporting force exerted on the mover core by the stator so as to be in a proportional relationship with a command from the gap controller. It is configured as a current collector of the train characterized by.

【0006】本発明の請求項2に記載の発明は、前記補
償器は、前記2つの固定子の一方の電流を増加させれば
他方の電流を減少させることを特徴とする請求項1記載
の列車の集電装置である。
The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that the compensator decreases the current of one of the two stators if the current of the other increases. It is a current collector for trains.

【0007】本発明の請求項3に記載の発明は、前記補
償器は、前記2つの固定子にバイアス電流を供給すると
ともに、一方の電流を増加させれば他方の電流を減少さ
せることを特徴とする請求項1記載の列車の集電装置で
ある。
According to a third aspect of the present invention, the compensator supplies a bias current to the two stators, and increases one current to decrease the other current. The train current collector according to claim 1, wherein

【0008】本発明の請求項4に記載の発明は、電源
と、駆動源と、エアギャップを介してき電導体に対面す
るするよう設けられた電極と、絶縁部材を介してその電
極を駆動して前記エアギャップを変えることができるア
クチュエータと、前記エアギャップを検出するセンサ
と、前記エアギャップの値を指令するエアギャップ指令
値と前記センサから検出された信号との偏差を受けて、
前記エアギャップが前記エアギャップ指令値に等しくな
るように制御するギャップ制御器と、そのギャップ制御
器の指令を受けて前記アクチュエータを駆動する駆動制
御装置からなる電極装置とを具えてこれらが車両に搭載
され、前記車両が走行しているときに前記エアギャップ
を一定に制御する列車の集電装置において、前記アクチ
ュエータは、前記絶縁部材を介して前記電極が固着され
た可動子鉄心と、その可動子鉄心に固着された変位検出
棒と、前記電極を前記き電導体の方向に常時押し付けて
いるバネと、前記可動子鉄心と空隙を隔てて対向し、電
流を供給すると磁気吸引力を発生して、前記電極と前記
き電導体の間の前記エアギャップを変化することができ
る2つの固定子から構成されており、前記駆動制御装置
は、前記固定子に対する前記可動子鉄心の位置を検出す
る変位センサと、前記固定子に電流を供給する増幅器
と、前記ギャップ制御器からの制御信号と前記変位セン
サからの信号を受けて前記増幅器に指令を与え、前記固
定子が前記可動子鉄心に及ぼす支持力を前記ギャップ制
御器からの指令と比例関係にあるよう補償する補償器か
ら構成されていることを特徴とする列車の集電装置であ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power supply, a driving source, an electrode provided to face a conductor via an air gap, and driving the electrode via an insulating member. An actuator capable of changing the air gap, a sensor for detecting the air gap, and a deviation between an air gap command value for instructing a value of the air gap and a signal detected from the sensor,
The vehicle includes a gap controller for controlling the air gap to be equal to the air gap command value, and an electrode device including a drive control device for driving the actuator in response to a command from the gap controller. In the current collector of a train that is mounted and controls the air gap to be constant when the vehicle is running, the actuator includes a movable iron core to which the electrodes are fixed via the insulating member, and a movable core thereof. A displacement detection rod fixed to the armature core, a spring that constantly presses the electrode in the direction of the feeder, and faces the movable armature core with a gap therebetween, and generates a magnetic attractive force when a current is supplied. And two stators capable of changing the air gap between the electrode and the feeder, and the drive control device includes: A displacement sensor that detects the position of the mover iron core, an amplifier that supplies a current to the stator, and receives a control signal from the gap controller and a signal from the displacement sensor to give a command to the amplifier, A train current collector comprising a compensator for compensating a supporting force exerted on the mover core by the stator so as to be proportional to a command from the gap controller.

【0009】本発明の請求項5に記載の発明は、電源
と、駆動源と、絶縁ケーブルで前記電源に接続された電
極の位置を制御してき電導体と前記電極の間のエアギャ
ップを一定に制御する電極装置を具えた列車の集電装置
において、前記電極装置は、前記き電導体と前記電極の
間の前記エアギャップを検出するギャップセンサと、そ
のギャップセンサの信号を受けて前記エアギャップが一
定となるよう制御する第1のギャップ制御器と、前記電
極を駆動する第1のアクチュエータと、前記第1のギャ
ップ制御器の指令を受けて前記第1のアクチュエータを
駆動することができる第1の駆動装置からなり、前記電
極の位置を小さな変位で高い周波数帯域まで制御する第
1のアクチュエータ駆動手段と、前記ギャップセンサの
信号を受けて前記エアギャップが一定となるよう制御す
る第2のギャップ制御器と、前記第1のアクチュエータ
を駆動する第2のアクチュエータと、前記第2のギャッ
プ制御器の指令を受けて前記第2のアクチュエータを駆
動することができる第2の駆動装置からなり、前記電極
および前記第1のアクチュエータの位置を低い周波数帯
域で大きな変位まで制御する第2のアクチュエータ駆動
手段と、から構成されていることを特徴とする列車の集
電装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a power supply, a drive source, and a position of an electrode connected to the power supply by an insulated cable to keep an air gap between the conductor and the electrode constant. In a train current collector including an electrode device for controlling, the electrode device includes a gap sensor that detects the air gap between the feeder conductor and the electrode, and receives the signal from the gap sensor to detect the air gap. , A first gap controller that controls the electrode to be constant, a first actuator that drives the electrode, and a first actuator that can drive the first actuator in response to a command from the first gap controller. A first actuator driving means for controlling the position of the electrode to a high frequency band with a small displacement, and a signal from the gap sensor to receive the signal from the gap sensor. A second gap controller for controlling the gap to be constant, a second actuator for driving the first actuator, and driving the second actuator in response to a command from the second gap controller And a second actuator driving means for controlling the position of the electrode and the first actuator up to a large displacement in a low frequency band. Current collector.

【0010】本発明の請求項6に記載の発明は、前記き
電導体は、走行する列車の対向する固定部に敷設された
レールであることを特徴とする請求項1ないし請求項5
のいずれかの項に記載の列車の集電装置である。
The invention according to claim 6 of the present invention is characterized in that the feeder conductor is a rail laid on an opposed fixed portion of a running train.
The current collector of a train according to any one of the above items.

【0011】以下、本発明の実施の形態について、図面
を順次用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明を適用した列車要部の
概略構成を表す説明図である。図1において、1は車
両、2はき電導体(第三軌条)、3は電源、4は駆動
源、5は電極装置、51は電極である。電極51はき電導体
(第三軌条)2に対向して所定のエアギャップを介して
設けており、車両1内に固定された電極装置5において
上下方向にスライド可能に装着されている。車両1が走
行してき電導体(第三軌条)2の表面の凹凸などにより
前記エアギャップが変動しようとするとき、図示しない
ギャップセンサ[図2以下で後述]からのギャップ検出
信号を受けて、電極装置5が上下にスライド動作し電極
51を変位させ、前記エアギャップが一定に保たれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a main part of a train to which the present invention is applied. In FIG. 1, 1 is a vehicle, 2 is a conductor (third rail), 3 is a power source, 4 is a drive source, 5 is an electrode device, and 51 is an electrode. The electrode 51 is provided to face the feeder conductor (third rail) 2 via a predetermined air gap, and is slidably mounted on the electrode device 5 fixed in the vehicle 1 in a vertical direction. When the air gap is going to fluctuate due to irregularities on the surface of the electric conductor (third rail) 2 while the vehicle 1 is traveling, a gap detection signal from a gap sensor (not shown in FIG. The device 5 slides up and down and the electrodes
The air gap is kept constant by displacing 51.

【0012】図2は、集電手段としての電極装置の全体
の電気的回路構成と一部の機械的機構の構成を示す説明
図である。図2において、棒状電極51はき電導体(第三
軌条)2の表面から集電できる対向する表面積と走行方
向に対しての横揺れをカバーできる横幅を備えており、
51a は固定子52a または固定子52b に吸引される可動子
鉄心、51b は可動子鉄心51a の変位を表す変位検出棒、
51c は絶縁部材でありこれらは一体に形成されている。
52a,52bは可動子鉄心51a と空隙を隔てて上下に配置さ
れた車両内の固定側に固定された電磁石で形成される固
定子、53a,53b は電極51と変位検出棒51b 等を支持して
上下方向のスライド移動のみを可能とし固定側に固定さ
れ摩擦の極めて少ないガイド(支持部材)である。可動
子鉄心51a と、変位検出棒51b と、ガイド53a,53b と、
固定子52a,52b とで電極51を上下に移動させるアクチュ
エータを成している。54a,54b はそれぞれ固定子52a,52
b に電流を供給する増幅器、55は補償器( 詳細は後述)
、58a は固定子52a,52b に対する可動子鉄心51a の位
置を検出する変位センサである。変位センサ58a と、増
幅器54a,54b と補償器55 とで前記アクチュエータを駆
動する駆動装置を成している。
FIG. 2 is an explanatory view showing the overall electric circuit configuration of the electrode device as a current collecting means and the configuration of some mechanical mechanisms. In FIG. 2, the rod-shaped electrode 51 has an opposing surface area capable of collecting current from the surface of the feeder conductor (third rail) 2 and a width capable of covering a roll in the running direction.
51a is a movable iron core attracted to the stator 52a or the stator 52b, 51b is a displacement detection rod representing the displacement of the movable iron core 51a,
51c is an insulating member, which is integrally formed.
52a and 52b are stators formed by electromagnets fixed to the fixed side in the vehicle, which are arranged vertically above and below the mover iron core 51a with a gap therebetween, and 53a and 53b support the electrodes 51 and the displacement detection rods 51b and the like. The guide (support member) is fixed to the fixed side, and can be slid only in the vertical direction, and has very little friction. Mover core 51a, displacement detection rod 51b, guides 53a, 53b,
The stators 52a and 52b form an actuator for moving the electrode 51 up and down. 54a and 54b are the stators 52a and 52
An amplifier that supplies current to b, 55 is a compensator (details are described later)
Reference numerals 58a and 58a denote displacement sensors for detecting the position of the mover core 51a with respect to the stators 52a and 52b. The displacement sensor 58a, the amplifiers 54a and 54b, and the compensator 55 constitute a driving device for driving the actuator.

【0013】58bはき電導体(第三軌条)2と電極51間
のエアギャップを検出するギャップセンサ、55はギャッ
プ制御器56からの信号に対応して固定子52a,52b が可動
子鉄心51a を磁気吸引力で支持する支持力が生じるよう
補償演算を行う補償器、57はギャップ指令値Gsとギャ
ップセンサ58b の検出値の両信号を比較しギャップ偏差
を算出する比較器である。比較器57と、ギャップ制御器
56と、エアギャップセンサ58b でエアギャップの位相制
御手段を成している。59は電極51と図示しない電源とを
接続した絶縁ケーブルである。エアギャップ制御器56の
信号と変位センサ58a の信号を受けて増幅器54a,54bに
指令を送る補償器55は、磁気吸引力によって可動鉄心51
a を支持する固定子52a,52b の支持力が制御器56の信号
に比例するように補償する。つまり、増幅器54a,固定子
52a が働き磁気吸引力によって可動鉄心51a を下降さ
せ、増幅器54b,固定子52b が働き磁気吸引力によって可
動鉄心51a を上昇させるが、一方を可動的に他方をバイ
アス的に使用するようにしても良い。このような構成に
おいて、ギャップセンサ58b が電極51とき電導体(第三
軌条)2間のギャップを検出した検出値と、ギャップ指
令値Gs とを比較して、差があればギャップ制御器56が
働いてスライド指令を出す。このスライド指令を受けた
補償器55は増幅器54a,54b を介して固定子52a,52b に電
流を与え、可動鉄心51a を変位させる。そして、電極51
とき電導体(第三軌条)2間のギャップが、指令値Gs
に近づいて行く。この動作が継続するので、車両1が走
行しても前記エアギャップが一定に保たれる。
Reference numeral 58b denotes a gap sensor for detecting an air gap between the feeder conductor (third rail) 2 and the electrode 51. Reference numeral 55 denotes a stator 52a, 52b corresponding to a signal from a gap controller 56, wherein the stators 52a, 52b are movable cores 51a. Is a compensator that performs a compensation operation so that a supporting force is generated by the magnetic attraction force, and a comparator 57 that compares both signals of the gap command value Gs and the detection value of the gap sensor 58b to calculate a gap deviation. Comparator 57 and gap controller
The air gap sensor 58b and the air gap sensor 58b constitute air gap phase control means. Reference numeral 59 denotes an insulated cable connecting the electrode 51 and a power supply (not shown). The compensator 55, which receives the signal of the air gap controller 56 and the signal of the displacement sensor 58a and sends a command to the amplifiers 54a, 54b,
The supporting force of the stators 52a and 52b supporting a is compensated so as to be proportional to the signal of the controller 56. That is, the amplifier 54a, the stator
52a acts to lower the movable iron core 51a by magnetic attraction, and the amplifier 54b and the stator 52b operate to raise the movable iron core 51a by magnetic attraction. good. In such a configuration, the gap sensor 58b compares the detected value of detecting the gap between the electrode 51 and the conductor (third rail) 2 with the gap command value Gs, and if there is a difference, the gap controller 56 Work and issue a slide command. The compensator 55 which has received the slide command gives a current to the stators 52a and 52b via the amplifiers 54a and 54b to displace the movable iron core 51a. And the electrode 51
When the gap between the conductor (third rail) 2 is the command value Gs
Approaching. Since this operation continues, the air gap is kept constant even when the vehicle 1 runs.

【0014】(実施の形態2)図3は、図2の一部を変
形して他の構成とした要部の説明図である。図3におい
て、50は固定部間に装着したバネ[もっとも、可動子鉄
心51a の下部端面と固定部間に装着してもよいが、その
ときは固定子は52a(図2参照)を使う]であり、下側は
可動鉄心51a の上部端面に接し上側は図示しない固定側
に固着されて圧縮された状態で装着されており、可動鉄
心51a を常時下側に押し付けている。そして、可動鉄心
51a は、図示しないストッパで所定の位置までしか(下
方への)変位をしないようになっている。このような構
成において、固定子52b に電流を供給すると可動鉄心51
a に吸引力が働いてバネで押されている可動鉄心51a を
引き上げる。そして、図2と同様にフィードバック制御
をすることによって、エアギャップが指令値Cs に等し
くされいて一定のギャップに保たれる。
(Embodiment 2) FIG. 3 is an explanatory diagram of a main part in which a part of FIG. 2 is modified to have another configuration. In FIG. 3, reference numeral 50 denotes a spring mounted between the fixed parts [although it may be mounted between the lower end face of the mover core 51a and the fixed part, in which case the stator uses 52a (see FIG. 2)]. The lower side is in contact with the upper end face of the movable core 51a, and the upper side is fixed to a fixed side (not shown) and is mounted in a compressed state, and constantly presses the movable core 51a downward. And the movable iron core
Reference numeral 51a is a stopper (not shown) that is displaced (downward) only to a predetermined position. In such a configuration, when current is supplied to the stator 52b, the movable core 51
The suction force acts on a, and the movable iron core 51a pressed by the spring is pulled up. By performing feedback control in the same manner as in FIG. 2, the air gap is made equal to the command value Cs, and is maintained at a constant value.

【0015】(実施の形態3)図4は、本発明の実施の
形態3の回路構成を示すブロック図である。図4におい
て、61は電車線を成すき電導体(第三軌条)2と電極51
間のエアギャップを可変にする第1のアクチュエータ、
62は第1のアクチュエータ61と電極51を一緒に装着[搭
載]してエアギャップを可変にする第2のアクチュエー
タ、71は第1のアクチュエータ61を駆動する第1の駆動
装置、72は第2のアクチュエータ62の駆動装置、56a は
エアギャップセンサ58b の検出信号を受けてエアギャッ
プが所定の大きさになるよう位相制御して第1の駆動装
置71に指令を送る第1のギャップ制御器、56b はエアギ
ャップセンサ58b の検出信号を受けてエアギャップが所
定の大きさになるよう位相制御して、第2の駆動装置72
に指令を送る第2のギャップ制御器であり、ケーブル59
(不図示)は電極51(図2,図3参照)と図示しない列
車の電源を接続している。なお、これらは全て車両内に
配置されており、電極51と第1のアクチュエータ61とは
電気的に絶縁されている。また、第2のアクチュエータ
62が電極51ごと第1のアクチュエータ61を駆動するスト
ロークは、電極51を駆動する第1のアクチュエータ61の
ストロークより大きく、さらに、第2のアクチュエータ
62を含むギャップ制御ループの周波数特性は、第1のア
クチュエータ61を含むギャップ制御ループの周波数特性
より低く抑えられている。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a conductor (third rail) 2 forming a train line and an electrode 51.
A first actuator that varies an air gap between the first and second actuators;
62 is a second actuator for mounting and mounting the first actuator 61 and the electrode 51 together to change the air gap, 71 is a first driving device for driving the first actuator 61, and 72 is a second driving device. A driving device 56a for the actuator 62 receives a detection signal from the air gap sensor 58b, controls the phase so that the air gap becomes a predetermined size, and sends a command to the first driving device 71. 56b receives the detection signal of the air gap sensor 58b and controls the phase so that the air gap has a predetermined size.
The second gap controller for sending a command to the
(Not shown) connects the electrode 51 (see FIGS. 2 and 3) to the power supply of a train (not shown). These are all disposed inside the vehicle, and the electrode 51 and the first actuator 61 are electrically insulated. Also, the second actuator
The stroke in which the first actuator 61 drives the electrode 51 together with the electrode 51 is larger than the stroke of the first actuator 61 that drives the electrode 51, and furthermore, the second actuator
The frequency characteristic of the gap control loop including the first actuator 61 is suppressed lower than the frequency characteristic of the gap control loop including the first actuator 61.

【0016】以上の構成において、列車が高速走行する
とき、き電導体(第三軌条)2の表面粗さ等に起因して
ストロークは小さいが高周波のギャップの変動が生じ
る。一方、風圧変動によって車両全体が揺れるが、車両
の重量が大きいので低周波のギャップの変動が生じる。
これらのギャップ変動に対して上記の本発明装置が作動
すると、車両1(電極51)とき電導体(第三軌条)2間
の相対変位のうちの低周波で大きな変動は、第2のギャ
ップ制御器56b を含む制御ループで制御され、小振幅で
高周波の振動は、第1のギャップ制御器56a を含む制御
ループで制御される。風圧変動がなく、車両1とき電導
体(第三軌条)2間の相対位置の変動が小さいときは、
第2のギャップ制御器56b を含む制御ループは殆ど作動
せず、第1のギャップ制御器56a を含む制御ループが作
動し、前記ギャップを一定となるよう制御される。
In the above configuration, when the train runs at high speed, the stroke is small but the high-frequency gap fluctuates due to the surface roughness of the feeder (third rail) 2 and the like. On the other hand, the whole vehicle shakes due to the wind pressure fluctuation, but the weight of the vehicle is large, so that the gap of the low frequency changes.
When the above-described device of the present invention is operated with respect to these gap fluctuations, a large fluctuation at a low frequency in the relative displacement between the vehicle 1 (electrode 51) and the electric conductor (third rail) 2 is caused by the second gap control. The small amplitude, high frequency oscillations are controlled by a control loop including a first gap controller 56a. When there is no wind pressure fluctuation and the fluctuation of the relative position between the vehicle 1 and the electric conductor (third rail) 2 is small,
The control loop including the second gap controller 56b hardly operates, and the control loop including the first gap controller 56a operates to control the gap to be constant.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電極が
き電導体(第三軌条)と接触することなく非接触の状態
で集電するので、集電部の摩擦による走行速度の制限が
なく、ギャップが一定に保たれるから、集電経路のエア
ギャップが一定して電流に乱れがなく、安定した高速走
行が可能になって、列車の高速化を可能にして輸送速度
を上げるという有利な効果が得られる。すなわち、摩擦
を無くして、高速走行を可能にし、き電導体(第三軌
条)と集電用の電極間における集電経路のエアギャップ
に関し、フィードバック制御が正確・迅速になされ、電
極のスライド動作が円滑に行われ、前記エアギャップを
一定に保ち、安定した集電によって列車を高速安定走行
させることができ、変位の大きさに対応した迅速な効率
的な電極のスライド動作が可能となる、重畳的な電極移
動がより確実になされ得る、車両の高速走行に対しても
き電導体(第三軌条)の変動が比較的に少なくエアギャ
ップの調整が短時間に可能になり、極く微小時間の過渡
的な変位に対しても、電極の位置保持にバイアス的な役
目を果たし、一方の固定子の削減に基づき設備のコスト
低減と設備の簡略化もできる。さらに、変位の大きさに
対応した迅速な効率的な電極のスライド動作を可能とし
ており、重畳的な電極移動がより確実になされ、車両の
高速走行に対してもき電導体(第三軌条)の変動が比較
的少なく、エアギャップの調整が短時間に可能にしてお
り、き電導体(第三軌条)と電極間のギャップを制御領
域を2重に制御するため、車両が大きく揺れることがあ
っても、ギャップは常に一定に制御され、非接触集電の
効用を最大に発揮でき、列車の安定した高速走行を可能
とする特段の効果を奏することができる。
As described above, according to the present invention, the current is collected in a non-contact state without contact of the electrode with the feeder conductor (third rail), so that the running speed is limited by the friction of the current collector. Because the gap is kept constant, the air gap in the current collecting path is constant, the current is not disturbed, stable high-speed running is possible, the speed of trains is increased, and the transportation speed is increased The advantageous effect described above can be obtained. In other words, high-speed running is enabled without friction, and feedback control is accurately and quickly performed on the air gap in the current collecting path between the current carrying conductor (third rail) and the current collecting electrode, and the electrode slide operation. Is performed smoothly, the air gap is kept constant, the train can be driven at high speed and stable by stable current collection, and a quick and efficient electrode sliding operation corresponding to the magnitude of displacement becomes possible. Even when the vehicle is running at high speed, the fluctuation of the conductor (third rail) is relatively small and the air gap can be adjusted in a short time. Even in the case of transient displacement of time, it plays a role of maintaining the position of the electrode in a biasing manner, and the cost of equipment can be reduced and the equipment can be simplified based on the reduction of one stator. Furthermore, quick and efficient electrode sliding operation corresponding to the magnitude of displacement is enabled, superimposed electrode movement is made more reliable, and the conductor (third rail) is used for high-speed running of vehicles. The fluctuation of the air gap is relatively small, the air gap can be adjusted in a short time, and the gap between the feeder (third rail) and the electrode is controlled in a double control area, so the vehicle may shake greatly. Even if there is a gap, the gap is always controlled to be constant, the effect of non-contact current collection can be maximized, and a special effect that enables stable high-speed running of the train can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における列車要部の概要
構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of a train according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1における集電手段として
の電極装置の全体を表す電気的回路構成と一部の機械的
機構の構成を説明する図
FIG. 2 is a diagram for explaining an electrical circuit configuration showing the entire electrode device as a current collecting means and a configuration of some mechanical mechanisms in Embodiment 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態2における集電手段として
の電極装置の全体を表す電気的回路構成と一部の機械的
機構の構成を説明する図
FIG. 3 is a diagram for explaining an electrical circuit configuration showing the whole of an electrode device as a current collector in Embodiment 2 of the present invention and a configuration of some mechanical mechanisms.

【図4】本発明の実施の形態3における回路構成を示す
ブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両 2 き電導体(第三軌条) 3 電源 4 駆動源 5 電極装置 50 バネ 51 電極 51a 可動子鉄心 51b 変位検出棒 51c 絶縁部材 52a,52b 固定子 53a,53b ガイド 54a,54b 増幅器 55 補償器 56 ギャップ制御器(位相制御器) 56a 第1のギャップ制御器 56b 第2のギャップ制御器 57 比較器(ギャップの偏差算出) 58a 変位センサ 58b ギャップセンサ 59 絶縁ケーブル 61 第1のアクチュエータ 62 第2のアクチュエータ 71 第1の駆動装置 72 第2の駆動装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Conductor (3rd rail) 3 Power supply 4 Drive source 5 Electrode device 50 Spring 51 Electrode 51a Movement iron core 51b Displacement detection rod 51c Insulation member 52a, 52b Stator 53a, 53b Guide 54a, 54b Amplifier 55 Compensator 56 Gap controller (Phase controller) 56a First gap controller 56b Second gap controller 57 Comparator (calculation of gap deviation) 58a Displacement sensor 58b Gap sensor 59 Insulated cable 61 First actuator 62 Second Actuator 71 First drive 72 Second drive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勇輔 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (56)参考文献 特開 平7−39007(JP,A) 特開 平6−217404(JP,A) 特開 昭48−15207(JP,A) 特公 昭46−32082(JP,B1) 特公 昭47−9764(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 5/00 - 5/42 H01F 38/14 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yusuke Sato 2-8-8 Hikaricho, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Railway Technical Research Institute (56) References JP-A-7-39007 (JP, A) JP-A-6-217404 (JP, A) JP-A-48-15207 (JP, A) JP-B-46-32082 (JP, B1) JP-B-47-9964 (JP, B1) (58) Int.Cl. 7 , DB name) B60L 5/00-5/42 H01F 38/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電源と、 駆動源と、 エアギャップを介してき電導体に対面するするよう設け
られた電極と、 絶縁部材を介してその電極を駆動して前記エアギャップ
を変えることができるアクチュエータと、 前記エアギャップを検出するセンサと、 前記エアギャップの値を指令するエアギャップ指令値と
前記センサから検出された信号との偏差を受けて、前記
エアギャップが前記エアギャップ指令値に等しくなるよ
うに制御するギャップ制御器と、 そのギャップ制御器の指令を受けて前記アクチュエータ
を駆動する駆動制御装置からなる電極装置とを具えてこ
れらが車両に搭載され、前記車両が走行しているときに
前記エアギャップを一定に制御する列車の集電装置にお
いて、 前記アクチュエータは、 前記絶縁部材を介して前記電極が固着された可動子鉄心
と、 その可動子鉄心に固着された変位検出棒と、 前記電極と前記変位検出棒が平行にスライドできるよう
支持するガイドと、 前記可動子鉄心と空隙を隔てて対向し、電流を供給する
と磁気吸引力を発生して、前記電極と前記き電導体の間
の前記エアギャップを変化することができる2つの固定
子から構成されており、 前記駆動制御装置は、 前記固定子に対する前記可動子鉄心の位置を検出する変
位センサと、 前記2つの固定子に電流を供給する2つの増幅器と、 前記ギャップ制御器からの制御信号と前記変位センサか
らの信号を受けて前記2つの増幅器に指令を与え、前記
固定子が前記可動子鉄心に及ぼす支持力を前記ギャップ
制御器からの指令と比例関係にあるよう補償する補償器
から構成されていることを特徴とする列車の集電装置。
A power source; a driving source; an electrode provided to face the conductor via an air gap; and an actuator capable of changing the air gap by driving the electrode via an insulating member. A sensor for detecting the air gap; and a deviation between an air gap command value for instructing the value of the air gap and a signal detected from the sensor, so that the air gap becomes equal to the air gap command value. Controller, and an electrode device comprising a drive control device that drives the actuator in response to a command from the gap controller, and these are mounted on a vehicle, and when the vehicle is running, In the current collector for a train that controls the air gap to be constant, the actuator has the electrode fixed to the electrode via the insulating member. A movable iron core, a displacement detection rod fixed to the movable iron core, a guide for supporting the electrode and the displacement detection rod so as to be slidable in parallel, facing each other with a gap from the movable iron core, When the current is supplied, the stator includes two stators that generate a magnetic attraction force and can change the air gap between the electrode and the conductor. The drive control device includes: A displacement sensor for detecting a position of the mover iron core with respect to: two amplifiers for supplying a current to the two stators; a control signal from the gap controller and a signal from the displacement sensor to receive the two signals. A compensator for giving a command to an amplifier and compensating a supporting force exerted on the mover core by the stator so as to be in a proportional relationship with a command from the gap controller. Train of the current collector.
【請求項2】前記補償器は、前記2つの固定子の一方の
電流を増加させれば他方の電流を減少させることを特徴
とする請求項1記載の列車の集電装置。
2. The train current collector according to claim 1, wherein said compensator increases one current of said two stators and decreases the other current.
【請求項3】前記補償器は、前記2つの固定子にバイア
ス電流を供給するとともに、一方の電流を増加させれば
他方の電流を減少させることを特徴とする請求項1記載
の列車の集電装置。
3. The train assembly according to claim 1, wherein said compensator supplies a bias current to said two stators, and increases one current to reduce the other current. Electrical equipment.
【請求項4】電源と、 駆動源と、 エアギャップを介してき電導体に対面するするよう設け
られた電極と、 絶縁部材を介してその電極を駆動して前記エアギャップ
を変えることができるアクチュエータと、 前記エアギャップを検出するセンサと、 前記エアギャップの値を指令するエアギャップ指令値と
前記センサから検出された信号との偏差を受けて、前記
エアギャップが前記エアギャップ指令値に等しくなるよ
うに制御するギャップ制御器と、 そのギャップ制御器の指令を受けて前記アクチュエータ
を駆動する駆動制御装置からなる電極装置とを具えてこ
れらが車両に搭載され、前記車両が走行しているときに
前記エアギャップを一定に制御する列車の集電装置にお
いて、 前記アクチュエータは、 前記絶縁部材を介して前記電極が固着された可動子鉄心
と、 その可動子鉄心に固着された変位検出棒と、 前記電極を前記き電導体の方向に常時押し付けているバ
ネと、 前記可動子鉄心と空隙を隔てて対向し、電流を供給する
と磁気吸引力を発生して、前記電極と前記き電導体の間
の前記エアギャップを変化することができる2つの固定
子から構成されており、 前記駆動制御装置は、 前記固定子に対する前記可動子鉄心の位置を検出する変
位センサと、 前記固定子に電流を供給する増幅器と、 前記ギャップ制御器からの制御信号と前記変位センサか
らの信号を受けて前記増幅器に指令を与え、前記固定子
が前記可動子鉄心に及ぼす支持力を前記ギャップ制御器
からの指令と比例関係にあるよう補償する補償器から構
成されていることを特徴とする列車の集電装置。
4. An actuator capable of changing the air gap by driving the power supply, a driving source, an electrode provided to face the conductor through an air gap, and an insulating member. A sensor for detecting the air gap; and a deviation between an air gap command value for instructing the value of the air gap and a signal detected from the sensor, so that the air gap becomes equal to the air gap command value. Controller, and an electrode device comprising a drive control device that drives the actuator in response to a command from the gap controller, and these are mounted on a vehicle, and when the vehicle is running, In the current collector for a train that controls the air gap to be constant, the actuator has the electrode fixed to the electrode via the insulating member. A movable iron core, a displacement detection rod fixed to the movable iron core, a spring that constantly presses the electrode in the direction of the feeder conductor, Is supplied, a magnetic attraction force is generated, and the air gap between the electrode and the conductor is configured to be changed from two stators. The drive control device is configured to control the stator A displacement sensor for detecting the position of the mover core, an amplifier for supplying a current to the stator, and receiving a control signal from the gap controller and a signal from the displacement sensor to give a command to the amplifier, A current collector for a train, comprising a compensator for compensating a supporting force exerted by a stator on the mover iron core in a proportional relationship with a command from the gap controller.
【請求項5】電源と、 駆動源と、 絶縁ケーブルで前記電源に接続された電極の位置を制御
してき電導体と前記電極の間のエアギャップを一定に制
御する電極装置を具えた列車の集電装置において、 前記電極装置は、 前記き電導体と前記電極の間の前記エアギャップを検出
するギャップセンサと、 そのギャップセンサの信号を受けて前記エアギャップが
一定となるよう制御する第1のギャップ制御器と、 前記電極を駆動する第1のアクチュエータと、 前記第1のギャップ制御器の指令を受けて前記第1のア
クチュエータを駆動することができる第1の駆動装置か
らなり、 前記電極の位置を小さな変位で高い周波数帯域まで制御
する第1のアクチュエータ駆動手段と、 前記ギャップセンサの信号を受けて前記エアギャップが
一定となるよう制御する第2のギャップ制御器と、 前記第1のアクチュエータを駆動する第2のアクチュエ
ータと、 前記第2のギャップ制御器の指令を受けて前記第2のア
クチュエータを駆動することができる第2の駆動装置か
らなり、前記電極および前記第1のアクチュエータの位
置を低い周波数帯域で大きな変位まで制御する第2のア
クチュエータ駆動手段と、 から構成されていることを特徴とする列車の集電装置。
5. A train collection comprising a power supply, a drive source, and an electrode device for controlling a position of an electrode connected to the power supply by an insulated cable and controlling an air gap between the conductor and the electrode to be constant. In the electrical device, the electrode device includes: a gap sensor that detects the air gap between the feeder conductor and the electrode; and a first sensor that receives a signal from the gap sensor and controls the air gap to be constant. A gap controller, a first actuator that drives the electrode, and a first drive device that can drive the first actuator in response to a command from the first gap controller. First actuator driving means for controlling the position to a high frequency band with a small displacement; and receiving the signal from the gap sensor so that the air gap is constant. A second gap controller that controls the first actuator; a second actuator that drives the first actuator; and a second actuator that can drive the second actuator in response to a command from the second gap controller. And a second actuator driving means for controlling the position of the electrode and the first actuator to a large displacement in a low frequency band, comprising: a driving device; and a train current collecting device.
【請求項6】前記き電導体は、走行する列車の対向する
固定部に敷設されたレールであることを特徴とする請求
項1ないし請求項5のいずれかの項に記載の列車の集電
装置。
6. The train power collection device according to claim 1, wherein said feeder conductor is a rail laid on a fixed portion facing a running train. apparatus.
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