JP3859017B2 - 鉄道車両用パンタグラフ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両用パンタグラフの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパンタグラフは図６に示される。
図６は従来の空気上昇式の下枠交差形パンタグラフの一例を示す概略図で、パンタグラフ上昇防止の鈎はない構造のものである。
図６において、通常は電磁弁16、押上シリンダ13はなく、これらはパンタグラフを強制的に持ち上げるために追加した場合である。降雪のない場合は、電磁弁15を励磁すると空気タンク１から作動シリンダ14内に圧力空気が送られ作動シリンダ内の下降用ばねの作用をなくすので、主ばね12の働きでパンタグラフは上昇するが、配管途中に設けられた絞り17のため緩やかに上昇する。
パンタグラフを下降させる時は電磁弁15を消磁させて作動シリンダ内の圧力空気を電磁弁から排気させるが絞り17と配管が長いため圧力空気は直ちに排気されないのでパンタグラフはゆるやかに下降する。
【０００３】
降雪のためパンタグラフが上昇出来ない場合は、電磁弁15を励磁したまま電磁弁16を励磁する。空気タンク１の圧力空気は押上シリンダ13内にも流入し押上シリンダ先端で下枠を突き上げるのでこの力でパンタグラフは上昇する。
次に電磁弁15,16 を共に消磁すると、作動シリンダ14と押上シリンダ13へ供給された圧力空気は排気されるので、パンタグラフは雪の重さで下降しその時の折り畳み時の振動で積雪を除去することをしていた。
しかしながら上記で述べたように、絞り17や配管が長いため圧力空気の排気が遅くパンタグラフの下降速度が遅い。このため雪が落下しないのが状態である。また鈎のある構造のパンタグラフが現在多く使用されているが、このものにたいしては、何らの対策がとられていないのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなパンタグラフでは、次のような課題があった。
パンタグラフの押上力は通常約５から６ｋｇ程度であるので車両が長時間停車中の夜などの降雪でパンタグラフに積もった雪の重さが押上力以上になると、パンタラフを上昇させようとしても上昇しない。
この場合は鉄道車両の屋根上に人が上りパンタグラフに積もった雪を除去した後パンタグラフを上昇させる必要がある。この作業をするためには、次のような問題がある。
１）車両に登るために電車線の電源を落とす必要があるが、元電源を切っても他の作業に影響を及ばすことがないことの確認が必要で確認時間がかなりかかる。
２）作業終了後には電車線の電源を再度入れる必要がある。鉄道車両は全長が長いこともあってこの際の安全確認に時間がかなりかかる
３）車両の屋根は一般に高く、且つ屋根はＲ形状になっているため屋根上の人による作業は非常に危険を伴う。
４）人力による除雪作業は、作業性が悪く時間がかかる。
また、前述のように空気上昇式パンタグラフでは押上シリンダを追加して除雪を試みたが実用上は多くの場合役にたっていない。また上昇防止用の鈎のあるパンタグラフでは何もされていない。
【０００５】
本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの欠点を解決することにあり、屋根上に人が上らなくてもパンタグラフの積雪を除去することができ、またこのことによって人の危険作業をなくし、更に安全確認時間や作業時間の短縮を行って車両の運行に支障がないようにする鉄道車両用パンタグラフを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するための手段は、
パンタグラフを強制的に持ち上げた後、急激に降下させてパンタグラフに積もった雪を除去しようとするものである。
上昇防止用の鈎のあるパンタグラフ（以降ばね上昇式と呼ぶ）では、鈎シリンダと並列にスピードコントローラ・急速排気弁・押上シリンダをパンタグラフ側に設けたてこと連結するように設置する。
降雪時パンタグラフを上昇させるために圧力空気を送ると、圧力空気は鈎シリンダと押上シリンダに流入し、鈎が開き且つ押上シリンダでパンタグラフのてこを上昇方向（時計まわりの方向）に引っ張る。
【０００７】
このため、パンタグラフは押上シリンダで強制的に上昇し押上シリンダのストロークが終了するまで上昇する。次に上昇指令をやめてしまうと、押上シリンダ内の圧力空気は急速排気弁の働きで一気に排出しパンタグラフは急激に下降し、下降時の衝撃で積雪は降り落とされる。
このようにすることにより、屋根上に人が登らなくてもパンタグラフに積もった雪を除去することが可能である。
更にパンタグラフの下降速度を速くし、折り畳み時の衝撃を大きくして積雪の除去効果を高める時は、押上シリンダ内の圧力空気を排気すると同時に、パンタグラフに通常備え付けられている下げシリンダ内に圧力空気を送り、さらに下降速度を速くすることが可能である。
【０００８】
従来からある空気上昇式で鈎のないパンタグラフに押上シリンダを備えたものについても同様に急速排気弁とスピードコントローラを直列に結合することで積雪時の下降速度を早め、パンタグラフ折り畳み時の衝撃を大きくすることができる。
降雪がない通常の時は、スピードコントローラのため押上シリンダが動作するより早く鈎が開き、パンタグラフは上昇するので押上シリンダがない時と同様の動作をするが、スピードコントローラがなくても配管抵抗などの差で鈎が必ず押上シリンダの動作より早く開くことが確認されればスピードコントローラはなくてもよい。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示しパンタグラフが折り畳まれた状態での概略構成図、図２は図１に対しパンタグラフの折り畳みを開放した状態での概略構成図、図３は図２に対応する動作説明図、図４（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施例を示す概略構成図、図５は電磁弁及び各部の動作の時間経過状態を示す関連図である。
図１〜図４において、折り畳み時に上昇防止用の鈎９と下降用の下げシリンダ11を有する鉄道車両用パンタグラフにおいて、パンタグラフの主軸19に、てこ７を介して押上力を追加する方向のモーメントを与える押上シリンダ６を設置し、該押上シリンダ６と急速排気弁５及びスピードコントローラ４を直列に結合し、且つパンタグラフ上昇用の鈎シリンダ10に供給される配管途中と連結して構成されたものである。
また、本装置においては、押上シリンダ６内の圧力空気の排気と殆ど同時に、下げシリンダ11内に圧力空気を送るよう構成されている。
また、折り畳み時に上昇防止用の鈎９を有しない鉄道車両用パンタグラフで且つ下枠などを押し上げる押上シリンダを有するパンタグラフにおいて、押上シリンダの先端に急速排気弁及びスピードコントローラを直列に結合して構成されたものもある。
更に、これらの装置において、スピードコントローラ４を削除する場合もある。
次にその作用について説明する。
図１はパンタグラフの上昇を防止するための鈎のあるものを示し、一点鎖線で囲んだ部分はは通常のパンタグラフで、点線で囲んだ部分は本発明により追加したものである。その他はパンタグラフを動作させるための車体側の機器である。
上昇用の電磁弁２を励磁すると、空気タンク１から圧力空気が鈎シリンダ10に流入して鈎９が開くので、パンタグラフは主ばね12の力により上昇する。 一方、圧力空気はスピードコントローラ４→急速排気弁５→押上シリンダ６にも同時に流入するが、スピードコントローラ４により空気流入量が制限されるので、鈎シリンダ10が開いてパンタグラフが鈎９より高く上昇した後に押上シリンダ６は動作を始める。
【００１０】
このためパンタグラフに積雪がない時は、主軸19に固定されたてこ７は押上シリンダ先端部の長穴を自由に動くことが出来るので、押上シリンダ６がない通常のパンタグラフと同様の動作をして上昇する。
押上シリンダ６が働いて押上シリンダ６が図２で示すように動いた後も、パンタグラフはてこ７が押上シリンダ６の先端の長穴の中を自由に動くことが出来る。
下降時は押上シリンダ先端の長穴の左端にてこ７が当たるので、それ以上は押上シリンダ６による上昇力に妨げられて下降しにくく、下降するには押上シリンダ６による上昇力以上の下降力が働かないと下降出来ない。
【００１１】
しかし、上昇後一定時間が経過すると電磁弁２は消磁するので、押上シリンダ６への圧力空気は排気され、その後は押上シリンダ６による上昇力はなく通常の場合と同様下降ができる。
一方、パンタグラフに降雪があり積雪量がパンタグラフの主ばね１２による押上力以上ある場合は、パンタグラフは鈎９が開いても上昇しない。
この場合は押上シリンダ６により先端部の長穴でてこ７を時計方向に回転させるように引っ張るので、パンタグラフは押上シリンダ６のストロークが終了するまで上昇する。（尚、積雪量が押上シリンダによる押上力以上ある場合はパンタグラフは上昇しないので一定の制限があることは言うまでもない。） パンタグラフ８は上昇時の舟質量などの慣性によりしばらくの時間は上昇後上下に動くがその動きが止まった後電磁弁２を消磁させる。
【００１２】
押上シリンダ６内の圧力空気は、急速排気弁５→スピードコントローラ４→電磁弁２と排気されるが、急速排気弁５は急速排気弁５の前後の空気圧ｐ１，ｐ２の差が非常にわずかあると、押上シリンダ側の圧力空気ｐ１は急速排気弁５から急速に排気されるので、スピードコントローラ４→電磁弁２の間の長い配管やパンタグラフにある絞り17とは無関係に押上シリンダ内の圧力空気はなくなり、パンタグラフを持ち上げていた力が一気にゼロとなるので、パンタグラフは雪による重みで急速に下降をする。
この結果、パンタグラフが折り畳む時は衝撃を受けその時の振動で積雪は振り落とされる。
下降時の衝撃力を更に大きくするには、図５に示す電磁弁の動作やそれぞれの動きによる時間経過で、下げシリンダを作用させると良く、図３にその状態を示す。電磁弁２を消磁させるとほとんど同時に（配管長さがあるため少し前に）電磁弁３を励磁してパンタグラフの下げシリンダ11に圧力空気を送り、パンタグラフ下げ動作をさせると、雪の重みに加えて下げシリンダ力によって下降速度は速まり、衝撃力は更に大きくなる。
【００１３】
一回の動作で雪が落ちない場合は、数回この動作を繰り返すことによりほとんどの場合積雪は落とされることが実験により確認されている。このように積雪が振り落とされると、パンタグラフは通常の上昇が可能となる。図６は従来からある空気上昇式パンタグラフに押上シリンダ１３を設置した場合を示すが、この時は押上シリンダ１３と電磁弁１４の間の配管長さが長いこと、電磁弁１４の排気穴が小さいことやパンタグラフにある絞り１７のため電磁弁１４を消磁しても押上シリンダ内の圧力空気は急速に排気されないため、雪の重みによるパンタグラフ下降速度は比較的ゆるやかであり下降時の衝撃力は小さく積雪が振り落とされないことが多かった。
【００１４】
この場合も、図４（ａ）に示すように、スピードコントローラ４、急速排気弁５をとりつければ下降速度は速くなり積雪が振り落とされる。更に下降速度を速めるためには図４（ｂ）に示すように、作動シリンダ内の圧力空気を押上シリンダ内の圧力空気の排気と同時に排気すれば、作動シリンダ内のばね力によってパンタグラフを下降させる力が加わるので可能となる。スピードコントローラ４がなくても、図４（ｂ）のような空気上昇式の鈎のないパンタグラフでは下降速度は現状よりは速くなるが、作動シリンダ内の圧力空気を排気させて更に下降速度を速める時は作動シリンダ回路にある絞りがあるので、スピードコントローラを回路に設けていないと押上シリンダと作動シリンダ内の圧力空気の排気をほぼ同時にすることは難しい。
【００１５】
また、図１のようなばね上昇式パンタグラフの場合も、押上シリンダに至る空気管を細くするなどして電磁弁２から圧力空気の供給があっても、必ず押上シリンダの動作が鈎が開いた後になされればスピードコントローラはなくてもよい。
また、今回はパンタグラフの形を下枠交差形で詳細に説明したが、菱形やシングルアーム形の場合も同様に可能であることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、鉄道車両が停車中に積雪がありその重さでパンタグラフが上昇不能となった時、従来の方式では積雪の除去がされない時が多く、人が車両屋根上に登って除雪をしていたが、車体側に新たに配管をすることなくパンタグラフに押上シリンダなどを追加するだけでしかも通常のパンタグラフ上昇動作をすることにより、パンタグラフに積もった雪を除去できる。
このため、屋根上の危険作業がなく、電車線の高電圧を切る作業などの時間が大幅に短縮されることによる車両運行ダイヤの乱れがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例を示しパンタグラフが折り畳まれた状態での概略構成である。
【図２】図２は図１に対しパンタグラフの折り畳みを開放した状態での概略構成図である。
【図３】図３は図２に対応する動作説明図である。
【図４】図４は本発明の他の実施例を示す概略構成図である。
【図５】図５は電磁弁及び各部の動作の時間経過状態を示す関連図である。
【図６】図６は従来の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 空気タンク
２ 電磁弁
３ 電磁弁
４ スピードコントローラ
５ 急速排気弁
６ 押上シリンダ
７ てこ
８ パンタグラフ
９ 鉤
10 かぎシリンダ
11 下げシリンダ
12 主ばね
13 押し上シリンダ
14 作動シリンダ
15 電磁弁
16 電磁弁
17 絞り
18 空気ホース

Claims (3)

1. ばね上昇式パンタグラフにおいて、パンタグラフの主軸にてこを介して押上力を追加する方向のモーメントを与える押上シリンダを設置し、該押上シリンダと急速排気弁及びスピードコントローラを直列に結合し且つパンタグラフ上昇用の鈎シリンダに供給される配管途中と連結したことを特徴とする鉄道車両用パンタグラフ。
2. 押上シリンダ内の圧力空気の排気の前に下げシリンダ内に圧力空気を送るように構成した請求項１記載の鉄道車両用パンタグラフ。
3. 空気上昇式パンタグラフにおいて、押上シリンダの先端に急速排気弁及びスピードコントローラを直列に結合したことを特徴とする鉄道車両用パンタグラフ。

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