JP3319663B2 - パンタグラフの支持碍子とこれを用いたパンタグラフ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両のパンタグラ
フの支持碍子とこれを用いたパンタグラフ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】パンタグラフまわりの空力音は速度依存
性が高く、速度のほぼ６乗則で増加する。このため新幹
線のような高速車両での空力音の発生度合いは大きい。
しかも、パンタグラフの支持碍子自体からも空力音、空
力抵抗が発生する。実開昭５２−１５９５０７号公報は
パンタグラフの周囲をこれの支持碍子とともに覆うよう
に、車体の屋根上に設けられた風防カバー体を開示して
いる。また別に車体の屋根上にパンタグラフの前後に位
置する風防カバー体を設けたものも知られている。

【０００３】いずれも、車両の走行時に屋根に沿って生
じる空気の流れを上方に逃がし、パンタグラフおよびこ
れの支持碍子に当たる空気を極力無くし、集電舟に当た
る空気の流れを緩和することによって、空力音を軽減す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、風防カバー
自体にも空力音が発生するし、風防カバー体自体の重量
が車両重量の増大につながる。

【０００５】そこで、風防カバーを設けないで、あるい
は風防カバーの必要な範囲を少なくして、車両の走行速
度に応じた空力音の軽減を達成することが望まれる。し
かし、このようなものはまだ提供されていない。

【０００６】本発明は、このような問題をも解消するこ
とを課題とし、空力音の発生を抑えるように改良された
パンタグラフの支持碍子とこれを用いたパンタグラフ装
置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のパンタグラフの
支持碍子は、上記のような目的を達成するために、パン
タグラフを車体の屋根から必要な絶縁距離を離して支持
するパンタグラフの支持碍子であって、車体の前後方向
に長くパンタグラフをその前後に必要な支持域の全域に
亘って支持する接触範囲を有するとともに横断面が流線
形状をなし、その流線形状をした外面に表面絶縁距離増
大のための上下方向に多段なひだを有したことを主たる
特徴とするものであり、前後端が傾斜縁をなしているの
が好適である。

【０００８】本発明のパンタグラフ装置は、上記のよう
な目的を達成するために、前記主たる特徴の上記構成を
有する支持碍子を左右一対配してパンタグラフを車体の
屋根上に支持したことを主たる特徴とする。

【０００９】支持碍子は、パンタグラフの架線との摺接
域を残してまわりを覆う風防カバー体をも同時に、車両
の屋根上に支持しているのがさらに好適である。

【００１０】

【作用】本発明のパンタグラフの支持碍子の主たる特徴
の上記構成では、パンタグラフを、支持碍子によって車
体の屋根上に必要な絶縁距離を保って支持するのに、支
持碍子は前後方向に長いものであるから、１つのものに
て、パンタグラフの前後の必要な支持域で、しかもこの
支持域の全長に亘る従来に増して大きな接触範囲を得る
振動を抑えやすい状態で確固に支持することができる
し、この支持状態において各碍子は車体の屋根上で対向
気流にさらされるにしても、支持碍子の前後方向に長い
両側面に沿って流れる対向気流はこの両側面にある多段
なひだがなす前後方向に長い溝により案内されてよく整
流化し、流れがより安定化する上、碍子の横断面が流線
形状をしていることによりこれに沿って流れる対向気流
の剥離が生じ難くなるので、支持碍子のひだの山部と谷
部とが、支持碍子との対向気流の剥離により生じる渦流
の発生位置を前後、内外に異ならせて互いに打ち消し合
わせる従来通りの働きも相まって、碍子が対向気流にさ
らされることによる空力抵抗や空力音の発生を軽減する
ことができる。したがって、車両の走行速度によっては
風防カバーは不要となるし、これが必要でも支持碍子の
部分の風防カバーを省略することができ、全体の重量の
増大や風防カバー自体による空力音の発生を半減させる
ことができる。

【００１１】前後端が傾斜縁をなしている構成では、碍
子に対向しこれに沿って流れる対向気流が碍子の後端縁
で剥離を起こすにしても、これが傾斜縁となっているこ
とにより、対向気流の剥離による渦流発生位置を上層空
気流と下層空気流との間で前後にずらせるので、互いの
渦を打ち消し合わせ、碍子の空力抵抗および空力音の発
生をさらに軽減することができる。

【００１２】本発明のパンタグラフ装置の主たる特徴の
上記構成では、上記支持碍子を車体の屋根の上に左右一
対配するだけで、パンタグラフを左右にも確固に支持し
て、しかも、前記空力音の軽減を図ることができる。

【００１３】支持碍子が、パンタグラフの架線との摺接
域を残してまわりを覆う風防カバー体をも同時に、車両
の屋根上に支持している構成では、支持碍子はこれが支
持する風防カバー体と、これを支持した車体の屋根との
間で、前記特徴を発揮してこれへの風防カバーを不要と
しながら、パンタグラフ自体からの空力音の発生を必要
最小限の大きさに偏平化した風防カバー体にて軽減し、
風防カバーによる車体の重量増大や空力音の発生を半減
することができる。また偏平化した風防カバー体によっ
て集電舟に向かう気流を立ち上がり小さく低速状態で整
流化するので、集電舟での空力抵抗および空力音の発生
を軽減し、しかも向い角の発生も少なくこれによる集電
舟の架線に対する離線を少なくすることができる。

【００１４】

【実施例】以下図１〜図５に示す本発明の第１の実施例
としてのパンタグラフの支持碍子を用いた車両のパンタ
グラフ装置について説明する。

【００１５】本実施例は図１に示すように新幹線等の高
速な車体１に設けられるパンタグラフ２に適用した場合
を示している。

【００１６】パンタグラフ２およびこれの架線６との摺
接域１０を残したまわりを覆う風防カバー体７が、図
１、図２に示すように、車体１の屋根２１の上に座体３
を介し固設された支持碍子５によって支持され、屋根２
１との間に所定の絶縁距離Ｘが設けられている。これに
よってパンタグラフ２や風防カバー体７が集電舟８にて
架線６から集電する際に帯電されても、車体１の側の電
気的な安全は確保される。したがって風防カバー体７は
これ自体に耐帯電性があればよく、種々の材料のものを
採用することができるし、他に特別な制限はない。

【００１７】特に、支持碍子５は、図１、図２に示すよ
うに車体１の前後方向に長く横断面が図５の（ａ）に示
すように流線形状で、表面絶縁距離増大のための上下方
向に多段なひだ３１を外面に有しており、左右一対で、
パンタグラフ２および風防カバー体７を車体１の屋根上
に支持し、各支持碍子５はそれぞれの前後端部が座体３
を介して車体１の屋根上に固定されている。

【００１８】このように、パンタグラフ２および風防カ
バー体７を、車体１の屋根上に必要な絶縁距離をＸを保
って支持する支持碍子５は、前後に長いもので、パンタ
グラフ２の前後の必要な支持域Ｓ１で、しかもこの支持
域Ｓ１の全域に亘る従来に増して大きな接触範囲を１つ
のものにて得て、これの振動を抑えやすい状態で確固に
支持することができる。支持碍子５はこの支持状態にお
いて、向気流Ａのうちの、風防カバー体７の下、つまり
風防カバー体７と車体１の屋根上との間に向かう気流Ａ
２にさらされる。しかし、支持碍子５は車体１の前後方
向に長い一対のものでパンタグラフ２および風防カバー
体７を支持するので、これらを必要な支持域Ｓ１で、し
かもこの支持域Ｓ１の全域に亘る従来に増して大きな接
触範囲を得て、これらの振動をも抑えやすい状態で確固
に支持することができる。また、各支持碍子５は気流Ａ
２にさらされても支持碍子５の車体１の前後方向に長い
両側面に沿って流れる図５の（ａ）〜（ｄ）に示す気流
Ａ３はこの両側面にある多段なひだがなす前後方向に長
い溝３１ａにより図５の（ｂ）〜（ｄ）に示すように案
内されてよく整流化し、流れがより安定化する上、支持
碍子５の横断面が流線形状をしていることによりこれに
沿って流れる対向気流Ａ２の剥離が生じ難くするので、
支持碍子５のひだ３１の山部３１ｂと谷部３１ｃとが、
これとの対向気流Ａ２の剥離により生じる渦流の発生位
置を図５の（ｂ）、（ｃ）にＡ４、Ａ５で示すように前
後、内外に異ならせて互いに打ち消し合わせる従来通り
の働きも相まって、支持碍子５が対向気流Ａ２にさらさ
れることによる空力抵抗や空力音の発生を軽減すること
ができる。

【００１９】さらに、上記支持碍子５は図２に示すよう
に車体１の屋根の上に左右一対配するだけで、パンタグ
ラフ２を左右にも確固に支持して、しかも、前記空力音
の軽減を図ることができる。

【００２０】一方、パンタグラフ２のまわりに設けた風
防カバー体７は、従来の風防カバー体がパンタグラフの
支持碍子５を覆っていた部分を省略しているが、前記支
持碍子５の働きによって、パンタグラフ装置で発生する
空力音を十分に抑えることができ、車両の高速化による
車体１の屋根２１の高さの低下には関係なく、パンタグ
ラフ２の風防としての必要最小限の大きさに偏平化し、
本実施例の示すような擬似翼型化することができる。

【００２１】この偏平化、擬似翼型化によって、風防カ
バー体７は一律に軽量化し、車両の軽量化に寄与するこ
とができるし、車両の重心が上がって走行時の揺れの原
因になるのも抑えて走行の安定性と乗り心地を向上する
ことができる。また風防カバー体７をかさ低い図に示す
ような流線型として高速車両の流線型イメージを損なわ
ない体裁のよいものとすることができる。

【００２２】また風防カバー体７自体による空力抵抗お
よび空力音の発生をも、偏平化、擬似翼型化した流線形
状によって大きく低減することができ、風防カバー体７
はパンタグラフ２の構造が複雑な基部の四周を覆ってい
るので前記低減に特に有利である。したがって車体１が
高速化しても空力音の少ない安定した走行を保証するこ
とができる。

【００２３】また偏平化、擬似翼型化した流線形の風防
カバー体７は、図１に示す対向気流Ａのうちのパンタグ
ラフ２の集電舟８に向かう気流Ａ１を、図１に示すよう
に、支持碍子５による支持高さＨ１を差し引いた小さな
立ち上がり高さＨ２となる低速状態で整流化するので、
集電舟８での空力抵抗および空力音の発生を軽減し、し
かも向い角の発生も少なくこれによる集電舟８の架線６
に対する離線率を低減するので、スパーク音の発生回数
が大幅に少なくなる。

【００２４】また、風防カバー体７は、図１に示すよう
に車体１前後方向の縦断面の形状が流線形状をしてい
る。これにより、風防カバー体７に沿って流れる対向気
流Ａ１、Ａ２の風防カバー体７との間での剥離をも軽減
して、風防カバー体７に起因した対向気流の剥離による
空力抵抗や空力音の発生をも軽減することができる。

【００２５】なお、本実施例の風防カバー体７は、前記
支持碍子５に支持される固定基部７ａと、この固定基部
７ａに対し上下動できるようにリンク機構３２により支
持された可動上部７ｂとに分けて設けられ、上部７ｂは
リンク機構３２に連結したエアシリンダ等のアクチュエ
ータ３３の働きによって、図１、図２に示す固定基部７
ａの上に滑らかな形状で続く使用位置と、図３、図４に
示す固定基部７ａ内に格納された格納位置との間で上下
動されるようにしてあり、パンタグラフ２の図１、図２
に示す使用位置、および図３、図４に示す格納位置とに
動作されるのに合わせ、使用位置と格納位置とに動作さ
せることにより、使用位置では前記のような作用を発揮
し、格納位置ではパンタグラフ２とともに車体１の屋根
からの突出を最小限に抑えることができる。なお、パン
タグラフ２の使用位置と格納位置との間の動作はパンタ
グラフ２の図２、図４に示す支持基台３４を利用して働
かせた図示しないアクチュエータにより従来通りに行っ
てよいが、前記アクチュエータ３３を共用することもで
きる。共用するとアクチュエータを増設する必要がなく
有利である。

【００２６】さらに本実施例では、風防カバー体７の前
後上端部に図１に示すようなアール状の立上がり部７ｃ
を形成してあることにより、偏平な風防カバー体７によ
る対向気流Ａ１の立ち上げが不足して、これがパンタグ
ラフ２の集電舟８に及んでしまうような不都合を回避し
ている。

【００２７】図６〜図１０に示す本発明の第２の実施例
は、支持碍子５の前後端が傾斜縁５ａをなしている点、
およびこの傾斜縁５ａは第１の実施例同様に、車体１の
前後方向での縦断面が流線形状とされた風防カバー体７
の前後の傾斜面に滑らかに沿うような全体形状および、
大きさ、つまり長さを有している点で、第１の実施例と
異なっている。

【００２８】なお、本実施例では風防カバー体７はその
全体が固定された一体物としてあり、一方の支持碍子５
内の中央部には支持碍子５の図６、図９に示すような内
側への膨出部５ｂを利用して保護接地スイッチ４１を内
蔵してある。保護接地スイッチ４１は、これのアクチュ
エータ４１ａが図６に実線で示すように直立して、図９
に示すように風防カバー７側の接触端子４４と接触した
接地位置と、図６に仮想線で示す伏倒した非接地位置と
に移動させて、使用状態、非使用状態の切換を行う。こ
の切換状態は風防カバー体７の外側面に設けた点検窓４
３を通じ外部から確認できるようにしてある。

【００２９】本実施例では、支持碍子５に対向しこれに
沿って流れる対向気流Ａ２が支持碍子５の後端縁で剥離
を起こすにしても、これが傾斜縁５ａとなっていること
により、対向気流Ａ２の剥離による渦流の発生位置を、
図６、図１０に示すように上層気流Ａ６と下層気流Ａ７
との間で前後にずらせるので、互いの渦を打ち消し合わ
せ、支持碍子５の空力抵抗および空力音の発生をさらに
軽減することができる。

【００３０】このためには、支持碍子５の傾斜縁５ａの
傾斜の向きは、本実施例の場合と逆向きになっても同じ
である。本実施例では、傾斜縁５ａが風防カバー体７の
前後の傾斜面に同じ傾斜で連続するような、大きさおよ
び形状を各支持碍子５に与えてあり、前端となる傾斜縁
５ａに対向する対向気流Ａ２の支持碍子５の両側に回り
切れない上昇気流分を、図１０にＡ８示すように風防カ
バー体７の傾斜面に滑らかに沿うように案内することに
もなるので、このような設計とする方が支持碍子５によ
る空力抵抗および空力音の発生の低減を図るのにより有
利である。

【００３１】

【発明の効果】本発明のパンタグラフの支持碍子の主た
る特徴によれば、パンタグラフを、支持碍子によって車
体の屋根上に必要な絶縁距離を保って支持するのに、支
持碍子は前後方向に長いものであるから、１つのものに
て、パンタグラフの前後の必要な支持域で、しかもこの
支持域の全長に亘る大きな接触範囲を得る振動を抑えや
すい状態で確固に支持することができるし、この支持状
態において各碍子は車体の屋根上で対向気流にさらされ
るにしても、支持碍子の前後方向に長い両側面に沿って
流れる対向気流はこの両側面にある多段なひだがなす前
後方向に長い溝により案内されてよく整流化し、流れが
より安定化する上、碍子の横断面が流線形状をしている
ことによりこれに沿って流れる対向気流の剥離が生じ難
くなるので、支持碍子のひだの山部と谷部とが、支持碍
子との対向気流の剥離により生じる渦流の発生位置を前
後、内外に異ならせて互いに打ち消し合わせる従来通り
の働きも相まって、碍子が対向気流にさらされることに
よる空力抵抗や空力音の発生を軽減することができる。
したがって、車両の走行速度によっては風防カバーは不
要となるし、これが必要でも支持碍子の部分の風防カバ
ーを省略することができ、全体の重量の増大や風防カバ
ー自体による空力音の発生を半減させることができる。

【００３２】前後端が傾斜縁をなしている構成の支持碍
子によれば、碍子に対向しこれに沿って流れる対向気流
が碍子の後端縁で剥離を起こすにしても、これが傾斜縁
となっていることにより、対向気流の剥離による渦流発
生位置を上層空気流と下層空気流との間で前後にずらせ
るので、互いの渦を打ち消し合わせ、碍子の空力抵抗お
よび空力音の発生をさらに軽減することができる。

【００３３】本発明のパンタグラフ装置の主たる特徴に
よれば、上記支持碍子を車体の屋根の上に左右一対配す
るだけで、パンタグラフを左右にも確固に支持して、し
かも、前記空力音の軽減を図ることができる。

【００３４】支持碍子が、パンタグラフの架線との摺接
域を残してまわりを覆う風防カバー体をも同時に、車両
の屋根上に支持している構成のパンタグラフ装置によれ
ば、支持碍子はこれが支持する風防カバー体と、これを
支持した車体の屋根との間で、前記特徴を発揮してこれ
への風防カバーを不要としながら、パンタグラフ自体か
らの空力音の発生を必要最小限の大きさに偏平化した風
防カバー体にて軽減し、風防カバーによる車体の重量増
大や空力音の発生を半減することができる。また偏平化
した風防カバー体によって集電舟に向かう気流を立ち上
がり小さく低速状態で整流化するので、集電舟での空力
抵抗および空力音の発生を軽減し、しかも向い角の発生
も少なくこれによる集電舟の架線に対する離線を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された第１の実施例としての鉄道
車両のパンタグラフ装置の使用状態を示す側面図であ
る。

【図２】図１のパンタグラフ装置の使用状態を示す正面
図である。

【図３】図１のパンタグラフ装置の非使用状態を示す側
面図である。

【図４】図１のパンタグラフ装置の非使用状態を示す正
面図である。

【図５】図１のパンタグラフ装置の対向気流との各種の
関係を示す説明図である。

【図６】本発明が適用された第２の実施例としての鉄道
車両のパンタグラフ装置の使用状態を示す側面図であ
る。

【図７】図５のパンタグラフ装置の使用状態を示す平面
図である。

【図８】図５のパンタグラフ装置の使用状態を示す側面
図である。

【図９】図５のパンタグラフ装置の碍子の保護接地スイ
ッチ内蔵部の断面図である。

【図１０】図５のパンタグラフ装置の対向気流との関係
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ パンタグラフ ５ 支持碍子 ５ａ 傾斜縁 ７ 風防カバー体 ３１ ひだ Ｘ 必要な絶縁距離

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パンタグラフを車体の屋根から必要な絶
   縁距離を離して支持するパンタグラフの支持碍子であっ
   て、 車体の前後方向に長くパンタグラフをその前後に必要な
   支持域の全域に亘って支持する接触範囲を有するととも
   に横断面が流線形状をなし、その流線形状をした外面に
   表面絶縁距離増大のための上下方向に多段なひだを有し
   たことを特徴とするパンタグラフの支持碍子。
2. 【請求項２】 前後端が傾斜縁をなしている請求項１に
   記載のパンタグラフの支持碍子。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の支持碍子を左右一対配
   してパンタグラフを車体の屋根上に支持したことを特徴
   とするパンタグラフ装置。
4. 【請求項４】 支持碍子は、パンタグラフの架線との摺
   接域を残してまわりを覆う風防カバー体をも同時に、車
   両の屋根上に支持している請求項３に記載のパンタグラ
   フ装置。