JP3784661B2 - Low noise current collector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速走行する鉄道車両用集電装置に係わり、特に300km/h以上の高速で走行する時の騒音低減と架線摩耗低減に好適な集電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車両の高速化に伴なう空力騒音は、速度の6〜8乗程度に比例して増加するため、車両速度の増加に伴ない急激に増加する。一方、環境の保全に対する要求は今後ますます高まるものと考えられる。このため、高速で走行する車両では主たる空力音源であり、いまや、その高速化の限界を支配する様になった集電装置には最大限の低騒音化が求められている。また、ライフサイクルコスト低減の観点からは架線の摩耗低減が求められている。
【0003】
この様な要請に対応する高速車両用集電装置としては、公知の技術として、特開平6−315202号明細書がある。この高速車両用集電装置は架線追従の制御性、応答性に優れ、高速走行中の架線への接触力を適正に保ち、騒音の発生を少なくするために、集電部材(本発明では舟体と称す)と、該集電部材を移動させる駆動機構と、前記集電部材と前記駆動機構とを接続する絶縁体(本発明では絶縁支柱と称す)と、前記駆動機構に並列に配置され前記集電部材で集電した電力を受取り負荷側へ導電する絶縁被覆導電体とからなる構造としたものである。また、他の実施例として前記絶縁体内の中空部に導電体を設け、つまり、導電用ケーブルヘッドで集電部材を支持するようにし、絶縁体と絶縁被覆導電体の並列配置を避けて、一体の絶縁体にする構造が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
第一の課題として、上記明細書で提案されている高速車両用集電装置は、いずれも絶縁体の下部に直結して駆動機構が設けられており、車両の屋根上と車両限界との間隙に前記装置を配置する場合、駆動機構に十分なスペースを配分することが出来ず、従って、地上側に設置された架線の上下変位に追従する為に必要で十分なストロークを集電部材に与えることが出来なかった。
【0005】
また、第二の課題として、上記明細書で提案されている駆動機構は流体圧により駆動される直動形のシリンダー構造となっており、流体圧が喪失したときおよび制御装置が故障したときはこの高速車両用集電装置が作動しないことになる。このことは車両への電力の供給が絶たれることを意味し、車両の走行に支障を来す事になる。対応策として編成車両の屋根上に複数個の集電装置を設け、母線を引き通すことにより確率的にこの事態を避けることは出来るが、極端な例として全数の集電装置の流体圧が喪失したり、全数の制御装置が故障したと考える場合には対応が出来ない。
【0006】
本発明の目的は、架線への追従性能を良くし、低速での車両走行に対応可能でありかつ、走行の確実性を確保した鉄道車両用集電装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の第一の課題を解決するために、本発明は、まず、駆動機構を二つに分けて第一の駆動機構と第二の駆動機構を設け、架線への追従性能の役割分担を行い、そのストロークを拡大する。
【0008】
架線は支柱やハンガーにより等間隔に吊り下げられており、支点以外では自重により設置基準の範囲内で垂れ下がっている。また、支柱の支点高さもトンネルや鉄橋等の構造物の影響により設置基準の範囲内で上下に変化している。350km/h程度での速度における、これらの架線の不整量を周波数とストロークで表すと「支点の上下」は「約0.01Hz、約500mm」、「支点間の垂れ下がり」は「約2.0Hz、約25mm0−P」、「ハンガー間の垂れ下がり」は「約20.0Hz、約1mm0−P」、「架線の波状摩耗」は「約30〜40Hz、約0.1mm0−P」と考えられる。これらの不整量に対し第一の駆動装置を低周波数・大ストロークに対応出来る機構とし、「支点の上下」を担当し、第二の駆動装置で「支点間の垂れ下がり」に対応できる機構とし、「ハンガー間の垂れ下がり」と「架線の波状摩耗」に対しては舟体とすり板の間に設けられた「ばね」構造による事とし、いわゆる3質点系のパンタグラフ構造と同様の構造とすることにより地上側の不整量に対応出来る様に構成する。
【0009】
さらに、第二の課題である駆動系の流体圧等の駆動源が喪失したり、制御装置が故障したことによる集電装置の機能停止に対しては、駆動源として電気による電動機、または流体圧によるシリンダー等の駆動装置と共に、ばね構造を並列に設けることによりパッシブな応答ではあるが最低限の駆動源を確保し、低速での車両の走行を可能とし、走行の確実性を確保する様に構成する。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1〜図8により本発明の第一の実施例を説明する。図1は、低騒音集電装置の側面図を示し、図2は、低騒音集電装置の駆動機構が伸張している状態の内部構造を示す断面図である。図3は、低騒音集電装置の駆動機構が折畳まれた状態の内部構造を示す断面図である。図4は、図1の上面図を、図5に図1のI−I断面図を、図6にII−II断面図を示す。また、図7に図6のIII断面図を、図8に図6のIV断面を示す。
【0011】
1は架線、2はすり板、3はその内部にばね2aを介してすり板2を組込んだ舟体である。4は舟体3を支え、かつ、舟体3と低騒音集電装置の駆動機構との間の電気的絶縁を確保すると共に、内部の中空部に高圧可撓性絶縁被覆導電体201を保持した絶縁支柱(以下絶縁碍子と称する)である。5は絶縁碍子4を固着保持する上部フレーム、6は中間フレームであり、上部フレーム5と、中間フレーム6との間に第二の駆動機構を構成し取りつける。
【0012】
第二の駆動機構はデュアルリンク・アクチュエータ7と、ばね8aを同軸配置したリニアガイド軸8とにより構成され、上部フレーム5は中間フレーム6に対しリニアガイド軸8に案内されて垂直方向に上昇下降する構成となっている。この上昇下降の駆動力はデュアルリンク・アクチュエータ7で発生される。このテュアルリンク・アクチュエータ7は電動機71の回転運動を減速機71aで減速すると共に左右両回転方向に運動を分割し、左右のクランクアーム72に伝達される。また、この電動機71は中間フレーム6に固着されており、クランクアーム72とクランクロッド73は回転軸72aで図示平面内において回転自在に結合されている。さらに、クランクロッド73の上端部は回転軸73aでブラケット73bと図示平面内で回転自在に結合されており、ブラケット73bは上部フレーム5に固着されている。このような構成の第二の駆動機構において電動機71に制御された電気を供給すれば上部フレーム5は中間フレーム6に対し上昇下降運動を行うことになる。なお、このデュアルリンク・アクチュエータ7の詳細に付いては、例えば特開平11-290556の明細書に開示されているものを採用することができる。
【0013】
図2に、本鉄道車両用集電装置の第一の駆動機構と第二の駆動機構を覆っているカバー301、302、303及び、カバー滑動部301aと碍子滑動部302aの一例示す。カバーは、図2に示すように、カバー301、302、303と複数個に分割されており、かつ、分割されたカバーはカバー滑動部301a、碍子滑動部302aで伸縮自在に相互に滑動する機構となっている。
【0014】
図2により電力の取り込みについて説明する。架線1との接触により取り込まれた電力はすり板2から舟体3に導体(図示せず)を経由して伝達される。舟体3と絶縁碍子4は固着されており、絶縁碍子4の内部に設けた中空部に高圧可撓性絶縁被覆導電体201の導電体201aを埋設し、その導電体201aの上端部が舟体3に固着されている。絶縁碍子4の下部に高圧可撓性絶縁被覆導電体201を設けているが、これは導電体201aと連続した導電体を有している。絶縁碍子4の下部では絶縁材の切替わり部が存在する為に、電界の緩和処置を行う構造とする(図示せず)。電力は高圧可撓性絶縁被覆導電体201を経由して車両の動力装置(図示せず)へ取り込まれ、車両が高速走行する構成となっている。
【0015】
つぎに、中間フレーム6と下部フレーム9の保持関係について説明する。中間フレーム6は第一の駆動機構を介して下部フレーム9で保持されると共に、相互が平行状態を保ちながら上昇下降運動を行う様に構成されている。第一の駆動機構は主としてリンク10、10a、リニアガイド軸11、レバー12、カム13、空気サーボシリンダー14、ばね15、ワイヤ16とで構成されている。リンク10、10aは回転軸101、102、103、104により図示平面内に回転自在に保持されている。リンク10は回転軸103により中間フレーム6に図示平面内に回転自在に、かつ中心軸は固着保持されている。リニアガイド軸11は下部フレーム9に固着されており、リンク10はリニアガイド軸11に対し回転軸102により図示平面内に回転自在に、かつ、摺動自在に保持されている。また、リンク10aはリンク10の1/2の長さとしリンク10の長さ方向の中心点に対し、回転軸104により図示平面内に回転自在に、かつ中心軸は固着保持されている。さらに、リンク10aの他の一端は回転軸101に固着され、下部フレーム9との関係は図示平面内に回転自在に、かつ中心軸は固着保持されている。これら回転軸101、102、103、104の中心軸の位置関係において、回転軸101、102、104の中心点で構成される三角形が二等辺三角形になるように構成すると、回転軸103の中心点はリンク10、10aの図示平面内での回転と摺動運動に伴ない垂直に移動し、絶えず回転軸101の中心点の垂直線上部に存在し、従って、中間フレーム6は下部フレーム9に対し平行に上昇下降運動を行うことが出来る事になる。
【0016】
さらに、第一の駆動機構による駆動力の発生と伝達関係について説明する。駆動力の発生源は空気サーボシリンダー14とばね15である。ばね15は引張コイルばねとして引張作用により中間フレーム6が上昇する方向に構成し、空気サーボシリンダー14は空気圧の注入により中間フレーム6が下降する方向に構成する。まず、ばね15の駆動力の伝達について説明すると、ばね15の一端は下部フレーム9に固着されている。他の一端はワイヤ16を介してカム13に固着されている。カム13は回転軸101に固着されており、下部フレーム9に対しては図示平面内に回転自在に、かつ中心軸は固着保持されている。この構成によりばね15の引張力はリンク10aの回転運動を生じ、リンク10が回転軸103を中心とした図示平面内の回転と回転軸102の図示平面内の回転摺動運動となり、中間フレーム6の上昇運動に変換される。一方、空気サーボシリンダー14の駆動力の伝達について説明する。空気サーボシリンダー14の一端は下部フレーム9に回転軸14aを介して図示平面内に回転自在に、かつ中心軸は固着保持されている。他の一端は回転軸12aを介してレバー12に対して図示平面内に回転自在に、かつ中心軸は固着保持されている。レバー12は回転軸101に固着されており、かつ下部フレーム9に対しては中心軸が固着保持されている。このような構成において空気サーボシリンダー14に空気圧が注入されると、レバー12を介して回転軸101が回転し、リンク10aが押し下げる方向に回転運動をする事によりリンク10が回転軸102を中心に図示平面内で回転と摺動運動を行い、さらに、回転軸103を中心にリンク10を折畳む方向に運動をする。このことにより中間フレーム6は下降方向の運動を生じる。
【0017】
さらに、必要に応じてダンパー17を設けることが出来る。ダンパー17の一端を回転軸17aで下部フレーム9に対し図示平面内に回転自在に、かつ中心軸は固着保持されている。レバー18は回転軸101に固着されており、ダンパー17の他の一端とは回転軸18aを介してレバー18に対し図示平面内に回転 自在に保持されている。
【0018】
このように構成された第一の駆動機構は、空気サーボシリンダー14への空気圧の注入により中間フレーム6が下降方向に動き、ばね15の引張力により上昇方向に動くことができ、空気サーボシリンダー14への空気圧の注入量を架線1とすり板2の接触力がほぼ一定となるように、アクティブに制御することにより架線の位置変動に対し舟体3とすり板2、ばね2aを追従させることが出来る。また、必要な場合設けたダンパー17により空気サーボシリンダー14の発生駆動力と負荷力の調和を行い、スムーズな上昇下降運動を実現できることになる。
【0019】
また、空気サーボシリンダー14への空気圧の圧力源が喪失するか、注入を制御する制御装置が故障した場合は、この制御回路を開放することにより、空気サーボシリンダー14を開放し駆動力を零とする。この場合中間フレーム6を押し下げる力は架線からすり板2、ばね2a,舟体3、絶縁碍子4、上部フレーム5、デュアルリンク・アクチュエータ7、リニアガイド軸8、ばね8aを通じて伝達され、結果として架線の押し下げ力とばね15による押上げ力のバランスにより舟体3が上昇下降する従来のパッシブ形のパンタグラフと同様の運動をすることに成り、本集電装置のアクティブ制御装置が故障した場合でも低速における走行を確保し、このことから車両走行の確実性を確保できることになる。
【0020】
図9、図10により本発明の第2、第3の実施例を説明する。図9は、図2の第二の駆動機構であるデュアルリンクアクチュエータ7をリニアモータ401に置き換えた図である。図10は、図2の第二の駆動機構であるデュアルリンクアクチュエータ7を空気サーボシリンダー402に置き換えた図である。図9のリニアモータ401は駆動軸401aと固定子401bより構成され、駆動軸401aは上部フレーム5に固着されており、固定子401bは中間フレーム6に固着されている。駆動軸401aは固定子401bに対し制御装置により制御された給電をすることにより垂直方向に上昇下降運動を行う。図10の空気サーボシリンダー402はシリンダー軸402aとシリンダー体402bとより構成され、シリンダー軸402aは上部フレームに固着されており、シリンダー体402bは中間フレーム6に固着されている。シリンダー軸402aはシリンダー体402bに対し制御装置により制御された給気をすることにより垂直方向に上昇下降運動を行う。ばね8aを同軸配置した軸8と第一の駆動機構は第一の実施例と同一である。この様に構成することにより第2、第3の実施例も第1の実施例と同じ駆動作用を行うと共に、本集電装置のアクティブ制御装置が故障した場合でも低速での車両走行の確実性を確保できることになる。
【0021】
図2に示したカバー滑動部301aの拡大図V部を図11、図12、図13に示す。また、図14に、碍子滑動部302aの拡大図VI部を示す。カバー301、302、303は、舟体3に近い側を大径とし、屋根に近い側を小径とした組み合わせとしている。これはカバー滑動部301aにパッキン304を取り付ると共にカバー滑動部301aからの雨水やごみの進入を防ぐ為である。しかし、防水のためにパッキン304の密封度を高くするとカバーの伸縮によりカバー内部の空気が圧縮、膨張させられる為に背圧が発生し、カバーの動きを阻害することになる。従って、パッキン304には空気の流通は可能であるが、雨水やごみの進入を阻止し、かつ、摺動抵抗が小さいという機能が要求される。
【0022】
図11にパッキン304の詳細構造を、VII-VII断面図を図12に、VIII-VIII断面を図13に示す。パッキン304は中間に空間帯304dを有し、摺動部分が二重の構造となっている。摺動部分は頭部に球状突起304cを有する起毛304fをベース304bにジグザグ状に植毛した構成とする。さらに、ベース304bは伸縮性パッキン304aを介してカバー301に固着されている。この伸縮性パッキン304aは球状突起304cをカバー302の摺動面を均一に押し付ける作用をするように構成されている。カバー302との摺動面は図12に示すように球状突起304cの頭頂部304gにおける点接触の集合体となり、接触面積が小さいために摺動抵抗の小さいカバー滑動部が得られる。
【0023】
図13に起毛304fの断面VIII−VIIIを示すが、起毛304fはジグザグ状に配置され植毛されているために、周囲に曲がりくねった空間を有している。空気はこの空間を通して304eに示すような気流が生じて通気が可能となる。しかし、雨水やごみは空気よりも比重が大きいために起毛304fに衝突しフィルター効果が生じて、結果として汽水分離が可能となる。中間部に空間帯304dを設ける理由は、万一、一段目の起毛304fを雨水やごみが貫通した場合その動圧を開放し、一度中間の静圧に転換して二段目の起毛304fへの侵入作用を弱めるという、いわゆるラビリンスの効果を考えたものである。
【0024】
次に、図14に碍子滑動部302aの断面詳細図を示す。4は絶縁碍子、301はカバーであり、絶縁碍子4との摺動面にパッキン305を設け、このパッキン305はカバー301に固着されている。碍子滑動部302aは、絶縁碍子4が上部フレーム5に固着されており第二の駆動機構により垂直方向に上昇下降運動する構造となっている。カバー301は中間フレーム6に固着されている為に絶縁碍子4はカバー301に対し相対的に上昇下降運動を行う。この碍子滑動部302aはカバー滑動部301aに比較してその周長が短いこと、雨水に対し受け口の位置に碍子滑動部302aが存在するために、パッキン305には水密性の摺動パッキンを使用する。
【0025】
図15、図16、図17に、アクティブ制御システムの概念図を示す。図15は、すり板2とばね2aの間に架線1とすり板2との接触力検出手段2bを設けた場合の図であり、図16は、ばね2aと、舟体3の間に架線1とすり板2との接触力検出手段2bを設けた場合の図である。図17において接触力検出手段2bから光ファイバー2cを通じて制御装置451に接触力に関する信号が伝達され、制御装置451内で演算処理される。制御装置451内では演算結果に基づき電源または空気源(図示せず)からの電気または空気を架線1とすり板2の接触力がほぼ一定となる様にアクティブに調整のうえ、回路2eおよび2fにより第一の駆動機構と第二の駆動機構に送りこれを制御駆動する。さらに制御装置451が万一故障した時に備えて緊急制御装置452を設けておく。この緊急制御装置は制御装置451の故障信号を回路2dで受信することにより作動し回路2g、2hを通じて第一の駆動機構と第二の駆動機構を折畳み位置まで制御駆動し、すり板2、舟体3を架線1との接触状態から緊急に引き外し降下させる。
【0026】
図18に引掛装置500を示す。この装置は第一の駆動機構と第二の駆動機構が折畳み位置まで降下した場合、電気または空気による駆動源を喪失した場合でも折畳み位置を保持出来るようにする為のものである。501は引掛ピン、502は引掛鉤、502a、502b、502cは回転軸、504は掛外シリンダー、505は引掛ばねである。引掛ピン501は上部フレーム5に固着されている。引掛鉤502は回転軸502aと図示平面内に回転自在に契合されており、回転軸502aは下部フレーム9に固着されている。掛外シリンダー504の一端は引掛鉤502と回転軸502bにより図示平面内に回転自在に契合されており、他端は回転軸504aと契合し下部フレーム9と図示平面内に回転自在に固着されている。また、引掛ばね505は引掛鉤502と回転軸502cにより図示平面内に回転自在に契合されており、他端は回転軸505aと契合し下部フレームと図示平面内に回転自在に固着されている。引掛鉤502の先端には傾斜面502dと切欠き502eを設けている。この様に構成した引掛装置500においてその作用について説明する。第一の駆動機構と第二の駆動機構が折畳み位置まで降下して来たとき、上部フレーム5に固着されている引掛ピン501が引掛鉤502の先端の傾斜面502dにあたり、これを押しのける様に降下する。この場合、引掛ばね505の張力に抗して引掛鉤502を回転させ切欠き502eまで到達し契合させる事により、引掛ピン501を介して上部フレーム5が下部フレーム9に対し固定される事になる。次にこの固定を開放する場合は掛外シリンダー504に空気源より圧縮空気を供給する(図示せず)。この掛外シリンダー504の発生力により引掛ばね505の張力に抗して引掛鉤502を回転させ、切欠き502eと引掛ピン501の契合を開放すると、第一の駆動機構と第二の駆動機構に内蔵されているばね8aとばね15の張力により上部フレーム5と中間フレーム6は上昇することになる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、すり板、舟体、絶縁碍子、カバーおよび下部フレームから構成されるシンプルな形状により、低騒音な集電装置が得られると共に、駆動機構を第一の駆動機構と第二駆動機構に分離し、第一の駆動機構にリンク機構を取り入れることにより大きなストロークを得て、車両の屋根上のスペースに収まる大きさで架線の上下変位に十分に追従できる装置を得ることが出来た。また、装置の駆動源である流体圧や電力が喪失、または制御装置が故障した場合に、パッシブな状態であるが低速な走行を可能とする装置を得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の低騒音集電装置の外観を示す正面図。
【図2】本発明の第一実施例を示す低騒音集電装置の駆動機構が伸張している状態の内部構造を示す断面図。
【図3】本発明の第一実施例を示す低騒音集電装置の駆動機構が折畳まれた状態の内部構造を示す断面図。
【図4】本発明の低騒音集電装置の外観を示す平面図。
【図5】本発明の第一実施例を示す低騒音集電装置の図1のI−I断面図。
【図6】本発明の第一実施例を示す低騒音集電装置の図1のII−II断面図。
【図7】本発明の第一実施例を示す低騒音集電装置の図6のIII−III断面図。
【図8】本発明の第一実施例を示す低騒音集電装置の図6のIV−IV断面図。
【図9】本発明の第二実施例を示す低騒音集電装置の駆動機構が伸張している状態の内部構造を示す断面図。
【図10】本発明の第三実施例を示す低騒音集電装置の駆動機構が伸張している状態の内部構造を示す断面図。
【図11】本発明の低騒音集電装置の図2のV部の拡大図。
【図12】本発明の低騒音集電装置の図11のVII−VII断面図。
【図13】本発明の低騒音集電装置の図11のVIII−VIII断面図。
【図14】本発明の低騒音集電装置の図2のVI部の拡大図。
【図15】本発明の低騒音集電装置のすり板2とばね2aの間に架線1とすり板2との接触力検出手段2bを設けた場合の図。
【図16】本発明の低騒音集電装置のばね2aと、舟体3の間に架線1とすり板2との接触力検出手段2bを設けた場合の図。
【図17】本発明の低騒音集電装置のアクティブ制御システムの概念図。
【図18】本発明の低騒音集電装置の引掛装置の構成図。
【符号の説明】
1…架線、2…すり板、3…舟体、4…絶縁碍子、5…上部フレーム、6…中間フレーム、7…デュアルリンク・アクチュエータ、8…リニアガイド軸、8a…ばね、9…下部フレーム、10…リンク、10a…リンク、11…リニアガイド軸、12…レバー、13…カム、14…空気サーボシリンダー、15…ばね、16…ワイヤ、17…ダンパー、71…電動機、71a…減速機、72…クランクアーム、73…クランクロッド、201…高圧可撓性絶縁被覆導電体、301…カバー、301a…カバー滑動部、302…カバー、302a…碍子滑動部、303…カバー、304…パッキン、305…パッキン、401…リニアモータ、402…空気サーボシリンダー、451…制御装置、452…緊急制御装置、500…引掛装置、501…引掛ピン、502…引掛鉤、504…掛外シリンダー、505…引掛ばね。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a railway vehicle current collector that travels at a high speed, and more particularly to a current collector that is suitable for reducing noise and overhead wire wear when traveling at a high speed of 300 km / h or higher.
[0002]
[Prior art]
Since the aerodynamic noise accompanying the increase in the speed of the railway vehicle increases in proportion to the sixth to eighth power of the speed, it rapidly increases as the vehicle speed increases. On the other hand, the demand for environmental conservation is expected to increase in the future. For this reason, it is the main aerodynamic sound source in a vehicle traveling at high speed, and the current collector which has come to dominate the limitation of the high speed is now required to reduce the maximum noise. Further, from the viewpoint of reducing the life cycle cost, it is required to reduce the wear of the overhead wire.
[0003]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-315202 is known as a high-speed vehicle current collector that meets such demands. This high-speed vehicle current collector is excellent in controllability and response of tracking of the overhead line, and in order to keep the contact force to the overhead line during high-speed traveling properly and to reduce noise generation, And a driving mechanism for moving the current collecting member, an insulator for connecting the current collecting member and the driving mechanism (referred to as an insulating column in the present invention), and the driving mechanism. The power collecting member collects the electric power collected by the current collecting member and conducts the electric conduction toward the load side. As another embodiment, a conductor is provided in the hollow portion in the insulator, that is, the current collecting member is supported by the conductive cable head, and the parallel arrangement of the insulator and the insulating coated conductor is avoided, and the conductor is integrated. There has been proposed a structure for forming an insulator.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As a first problem, each of the high-speed vehicle current collectors proposed in the above specification is provided with a drive mechanism that is directly connected to the lower portion of the insulator, and a gap between the roof of the vehicle and the vehicle limit. In the case where the device is arranged in the above, a sufficient space cannot be allocated to the drive mechanism, and therefore, a sufficient stroke necessary to follow the vertical displacement of the overhead line installed on the ground side is given to the current collecting member. I couldn't.
[0005]
As a second problem, the drive mechanism proposed in the above specification has a direct acting cylinder structure driven by fluid pressure, and when the fluid pressure is lost or the control device fails. This high-speed vehicle current collector will not operate. This means that the supply of electric power to the vehicle is cut off, which hinders the running of the vehicle. As a countermeasure, it is possible to avoid this situation stochastically by installing multiple current collectors on the roof of the formation vehicle and passing the bus, but as an extreme example, the fluid pressure of all current collectors is lost. Or if all the control devices are considered to have failed.
[0006]
An object of the present invention is to provide a railway vehicle current collector that improves the performance of following an overhead line, is capable of handling a vehicle traveling at a low speed, and ensures traveling reliability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the first problem described above, the present invention first divides the drive mechanism into two parts, and provides the first drive mechanism and the second drive mechanism, and performs the role sharing of the tracking performance to the overhead wire. , Enlarge its stroke.
[0008]
The overhead wire is suspended at equal intervals by a column and a hanger, and hangs within the range of the installation standard by its own weight except for the fulcrum. In addition, the fulcrum height of the column also changes vertically within the range of the installation standard due to the influence of structures such as tunnels and iron bridges. When the irregularities of these overhead lines at a speed of about 350 km / h are expressed in terms of frequency and stroke, “up and down the fulcrum” is “about 0.01 Hz, about 500 mm ”, and “sagging between the fulcrums” is “about 2”. 0.0 Hz, about 25 mm 0- P ”,“ hanging between hangers ”is“ about 20.0 Hz, about 1 mm 0- P ”, and“ corrugated wear of overhead wire ”is“ about 30-40 Hz, about 0.1 mm ” 0- P ". For these irregularities, the first drive unit is a mechanism that can handle low frequency and large stroke, is responsible for "up and down fulcrum", and the second drive unit can handle "sagging between fulcrum", For “hanging between hangers” and “corrugated wear of overhead wire”, the “spring” structure provided between the hull and the sliding plate is used, and a structure similar to the so-called three-mass pantograph structure is used. It is configured so that it can handle irregularities on the side.
[0009]
Furthermore, the second problem is that when the drive source such as the fluid pressure of the drive system is lost or the function of the current collector is stopped due to a failure of the control device, an electric motor or fluid pressure is used as the drive source. By providing a spring structure in parallel with a drive unit such as a cylinder according to the above, it is possible to ensure a passive drive but a minimum drive source, to enable the vehicle to travel at low speed, and to ensure driving reliability Constitute.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view of a low noise current collector, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an internal structure in a state where a drive mechanism of the low noise current collector is extended. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal structure in a state where the drive mechanism of the low-noise current collector is folded. 4 is a top view of FIG. 1, FIG. 5 is a sectional view taken along the line II in FIG. 1, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line II-II. 7 shows a cross-sectional view taken along the line III in FIG. 6, and FIG. 8 shows a cross-sectional view taken along the line IV in FIG.
[0011]
Reference numeral 1 denotes an overhead wire, 2 denotes a sliding plate, and 3 denotes a boat body in which the
[0012]
The second drive mechanism is composed of a
[0013]
FIG. 2 shows an example of
[0014]
The power capture will be described with reference to FIG. The electric power taken in by contact with the overhead wire 1 is transmitted from the sliding
[0015]
Next, the holding relationship between the
[0016]
Further, the generation and transmission relationship of the driving force by the first driving mechanism will be described. The generation source of the driving force is the
[0017]
Furthermore, the
[0018]
In the first drive mechanism configured in this way, the
[0019]
Also, when the pressure source of air pressure to the
[0020]
The second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram in which the
[0021]
An enlarged view V of the
[0022]
FIG. 11 shows the detailed structure of the packing 304, FIG. 12 is a sectional view taken along the line VII-VII, and FIG. 13 is a sectional view taken along the line VIII-VIII. The packing 304 has a
[0023]
FIG. 13 shows a cross-section VIII-VIII of the raised
[0024]
Next, FIG. 14 shows a detailed sectional view of the insulator sliding portion 302a. 4 is an insulator and 301 is a cover. A packing 305 is provided on a sliding surface with the
[0025]
15, 16, and 17 are conceptual diagrams of the active control system. FIG. 15 is a view when a contact force detecting means 2b between the overhead wire 1 and the sliding
[0026]
FIG. 18 shows a hooking
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, a low-noise current collecting device can be obtained by a simple shape including a sliding plate, a hull, an insulator, a cover, and a lower frame, and the drive mechanism is a first drive mechanism. And a second drive mechanism, and by incorporating a link mechanism into the first drive mechanism, a large stroke can be obtained, and a device that can sufficiently follow the vertical displacement of the overhead wire with a size that fits in the space on the roof of the vehicle is obtained. I was able to. Moreover, when the fluid pressure and electric power which are the drive source of an apparatus are lost, or when a control apparatus breaks down, the apparatus which can be run at a low speed in a passive state was able to be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an external appearance of a low noise current collector of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an internal structure in a state in which a drive mechanism of the low-noise current collector according to the first embodiment of the present invention is extended.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal structure in a state in which a drive mechanism of the low-noise current collector according to the first embodiment of the present invention is folded.
FIG. 4 is a plan view showing the appearance of the low noise current collector of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 1 of the low-noise current collecting apparatus showing the first embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 of the low-noise current collector showing the first embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 6 of the low noise current collector according to the first embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 6 of the low noise current collector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an internal structure in a state where a drive mechanism of a low-noise current collecting apparatus according to a second embodiment of the present invention is extended.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an internal structure in a state where a drive mechanism of a low-noise current collecting apparatus according to a third embodiment of the present invention is extended.
11 is an enlarged view of a portion V in FIG. 2 of the low noise current collector of the present invention.
12 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 11 of the low-noise current collector according to the present invention.
13 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 11 of the low noise current collector of the present invention.
14 is an enlarged view of a VI portion of FIG. 2 of the low noise current collector of the present invention.
FIG. 15 is a diagram in the case where contact force detecting means 2b between the overhead wire 1 and the sliding
FIG. 16 is a view when a contact force detecting means 2b between the overhead wire 1 and the sliding
FIG. 17 is a conceptual diagram of an active control system for a low-noise current collector according to the present invention.
FIG. 18 is a configuration diagram of a hooking device of a low-noise current collector according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Overhead wire, 2 ... Sliding board, 3 ... Ship body, 4 ... Insulator, 5 ... Upper frame, 6 ... Intermediate frame, 7 ... Dual link actuator, 8 ... Linear guide shaft, 8a ... Spring, 9 ... Lower frame DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記駆動機構が、ばね及びダンパーの一方と空気サーボシリンダーと該空気サーボシリンダーにより駆動される回転軸とリンク機構とにより構成され、前記ばねにより前記舟体を上昇方向に駆動し、前記空気サーボシリンダーで前記舟体を下降方向に駆動するように連結されその回転運動を前記舟体の上昇下降運動に変換するように構成された前記リンク機構より成る第一の駆動機構と、電動機とその回転運動を互いに対向して配設される2つのクランクアームとクランクロッドとにより前記舟体の上昇下降運動に変換するように構成されたリンク機構より成る第二の駆動機構とを有し、
前記第一の駆動機構と第二の駆動機構の全体を覆う複数個に分割されたカバーを設け、且つ、分割された前記カバーは伸縮自在に相互に滑動し、前記カバーは前記舟体に近い側を大径とし、屋根に近い側を小径とした組み合わせを有し、
複数個に分割され相互に滑動する前記カバーの大径側摺動面の下端部に、先端を球状に形成した起毛をジグザグ状に配置した群を二群設け、該二群の中間に空間帯を設けた構造の摺動パッキンを設けたことを特徴とする鉄道車両用集電装置。A hull with a sliding plate that contacts the overhead line and collects current, an insulating support that supports the hull on the top of the vehicle, and a drive that drives the hull and the insulating support and maintains contact with the overhead line A railway vehicle current collector comprising a mechanism,
The drive mechanism is composed of one of a spring and a damper, an air servo cylinder, a rotary shaft driven by the air servo cylinder, and a link mechanism, and drives the boat body in the upward direction by the spring, and the air servo cylinder A first drive mechanism comprising the link mechanism connected to drive the hull in the descending direction and configured to convert the rotary motion into the ascending / descending motion of the hull, an electric motor and the rotary motion thereof A second drive mechanism composed of a link mechanism configured to convert the crank body into an ascending / descending motion by two crank arms and a crank rod disposed opposite to each other,
A cover divided into a plurality of parts covering the whole of the first drive mechanism and the second drive mechanism is provided, and the divided covers slide in a telescopic manner, and the cover is close to the boat body. It has a combination with a large diameter on the side and a small diameter near the roof,
Two groups of zigzag-shaped raised brushes with spherical tips are provided at the lower end of the large-diameter sliding surface of the cover that is divided into a plurality of pieces and slides on each other. A railcar current collector comprising a sliding packing having a structure provided with
前記駆動機構が、ばね及びダンパーの一方と空気サーボシリンダーと該空気サーボシリンダーにより駆動される回転軸とリンク機構とにより構成され、前記ばねにより前記舟体を上昇方向に駆動し、前記空気サーボシリンダーで前記舟体を下降方向に駆動するように連結されその回転運動を前記舟体の上昇下降運動に変換するように構成された前記リンク機構より成る第一の駆動機構と、電動機とその回転運動を互いに対向して配設される2つのクランクアームとクランクロッドとにより前記舟体の上昇下降運動に変換するように構成されたリンク機構より成る第二の駆動機構とを有し、
前記第二の駆動機構は、リニアモータ又は空気サーボシリンダーを駆動源とし、前後左右の移動を拘束し、上昇下降運動のみを可能とする、ばねを同軸配置したリニアガイド軸とより成り、
前記すり板と舟体の間又は舟体と絶縁支柱のとの間に設けた架線との接触力の検出手段により検出した信号に基づいて前記第一の駆動機構の前記空気サーボシリンダーと、前記第二の駆動機構の前記リニアモータ又は空気サーボシリンダーとの駆動力とストロークを制御し、前記架線との接触力をほぼ一定とするための信号を出力する制御装置を設け、
前記第一の駆動機構の前記空気サーボシリンダーは、前記制御装置の故障時に対し、別途設けられた緊急制御装置に給気し、前記舟体を下限位置まで下降することを可能としたことを特徴とする鉄道車両用集電装置。A hull with a sliding plate that contacts the overhead line and collects current, an insulating support that supports the hull on the top of the vehicle, and a drive that drives the hull and the insulating support and maintains contact with the overhead line A railway vehicle current collector comprising a mechanism,
The drive mechanism is composed of one of a spring and a damper, an air servo cylinder, a rotary shaft driven by the air servo cylinder, and a link mechanism, and drives the boat body in the upward direction by the spring, and the air servo cylinder A first drive mechanism comprising the link mechanism connected to drive the hull in the descending direction and configured to convert the rotary motion into the ascending / descending motion of the hull, an electric motor and the rotary motion thereof A second drive mechanism composed of a link mechanism configured to convert the crank body into an ascending / descending motion by two crank arms and a crank rod disposed opposite to each other,
The second drive mechanism is composed of a linear guide shaft having a coaxially arranged spring, which uses a linear motor or an air servo cylinder as a drive source, restrains the movement in the front / rear and left / right directions, and allows only the upward / downward movement,
The air servo cylinder of the first drive mechanism on the basis of a signal detected by a contact force detection means between the sliding plate and the hull or between the hull and the insulating support; A control device is provided that controls the driving force and stroke of the linear motor or air servo cylinder of the second driving mechanism and outputs a signal for making the contact force with the overhead wire substantially constant,
The air servo cylinder of the first drive mechanism is configured to supply an emergency control device provided separately and to lower the hull to a lower limit position when the control device fails. A railway vehicle current collector.
前記駆動機構が、ばね及びダンパーの一方と空気サーボシリンダーと該空気サーボシリンダーにより駆動される回転軸とリンク機構とにより構成され、前記ばねにより前記舟体を上昇方向に駆動し、前記空気サーボシリンダーで前記舟体を下降方向に駆動するように連結されその回転運動を前記舟体の上昇下降運動に変換するように構成された前記リンク機構より成る第一の駆動機構と、電動機とその回転運動を互いに対向して配設される2つのクランクアームとクランクロッドとにより前記舟体の上昇下降運動に変換するように構成されたリンク機構より成る第二の駆動機構とを有し、
前記第二の駆動機構は、リニアモータ又は空気サーボシリンダーを駆動源とし、前後左右の移動を拘束し、上昇下降運動のみを可能とする、ばねを同軸配置したリニアガイド軸とより成り、
前記すり板と舟体の間又は舟体と絶縁支柱のとの間に設けた架線との接触力の検出手段により検出した信号に基づいて前記第一の駆動機構の前記空気サーボシリンダーと、前記第二の駆動機構の前記リニアモータ又は空気サーボシリンダーとの駆動力とストロークを制御し、前記架線との接触力をほぼ一定とするための信号を出力する制御装置を設け、
前記第二の駆動機構の前記リニアモータ又は空気サーボシリンダーは、前記制御装置の故障時に対し、別途設けられた緊急制御装置に給電又は給気し、前記舟体を下限位置まで下降することを可能としたことを特徴とする鉄道車両用集電装置。A hull with a sliding plate that contacts the overhead line and collects current, an insulating support that supports the hull on the top of the vehicle, and a drive that drives the hull and the insulating support and maintains contact with the overhead line A railway vehicle current collector comprising a mechanism,
The drive mechanism is composed of one of a spring and a damper, an air servo cylinder, a rotary shaft driven by the air servo cylinder, and a link mechanism, and drives the boat body in the upward direction by the spring, and the air servo cylinder A first drive mechanism comprising the link mechanism connected to drive the hull in the descending direction and configured to convert the rotary motion into the ascending / descending motion of the hull, an electric motor and the rotary motion thereof A second drive mechanism composed of a link mechanism configured to convert the crank body into an ascending / descending motion by two crank arms and a crank rod disposed opposite to each other,
The second drive mechanism is composed of a linear guide shaft having a coaxially arranged spring, which uses a linear motor or an air servo cylinder as a drive source, restrains the movement in the front / rear and left / right directions, and allows only the upward / downward movement,
The air servo cylinder of the first drive mechanism on the basis of a signal detected by a contact force detection means between the sliding plate and the hull or between the hull and the insulating support; A control device is provided that controls the driving force and stroke of the linear motor or air servo cylinder of the second driving mechanism and outputs a signal for making the contact force with the overhead wire substantially constant,
The linear motor or pneumatic servo cylinder of the second drive mechanism can feed or supply an emergency control device provided separately in the event of a failure of the control device, and lower the hull to the lower limit position. A railway vehicle current collector characterized by the above.
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