JP3938355B2 - 高速鉄道車両用集電舟装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る高速鉄道車両用集電舟装置は、架線から電力を取り入れる為、新幹線等、高速で運転する鉄道車両の屋根上に設置した状態で使用する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の屋根の上方にはパンタグラフ装置を介して集電舟を支持し、架線から電力を取り入れる様にしている。即ち、この集電舟の上面に支持した、燒結金属等の導電材製の摺り板を架線の下縁に向け弾性的に押し付け、この架線から車両に電気を取り入れる様にしている。この様なパンタグラフ装置及び集電舟装置のうち、新幹線等の高速鉄道車両に使用するものは、運転時に発生する気流騒音の低減を考慮して、在来線に使用していたものとは異なる構造のものを使用している。
【０００３】
この様に気流騒音の低減を考慮した集電舟装置及びパンタグラフ装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。図６〜８はこの特許文献１に記載された集電舟装置１を、図９〜１１は同じくパンタグラフ装置２を、それぞれ示している。このうちの集電舟装置１は、天井管３（当業者間で広く使用されている名称であるが、現在は、形状が管状とは限らない）を備え、この天井管３に対して舟体４を、上下方向に亙る若干の変位自在に、弾性的に支持している。上記天井管３は、図９〜１１に示したパンタグラフ装置２の上端部に、車両の幅方向に亙って結合支持される。
【０００４】
この様な天井管３に対して上記舟体４を支持する為、この天井管３の両端部近傍にリニアブッシュ（直動軸受）５、５を設け、これら各リニアブッシュ５、５に、それぞれリニアシャフト６、６を、上下方向に摺動自在に挿通している。これら各リニアシャフト６、６の上端部は、上記舟体４の両端部上方位置に結合支持した結合ピン７、７に結合している。この構成により上記舟体４を上記天井管３に対して、上下移動自在に支持している。
【０００５】
上記舟体４は、全体をアルミニウム合金等の軽金属により一体成形して成り、底板部８と、車両の進行方向に関して前後両側縁から上方に折れ曲がった１対の側板部９、９とを備え、全体の形状を、上方が開口した船形としている。この様な舟体４の長さ方向両端部には、枠棒１０、１０の基端部をねじ止め固定している。又、上記底板部８の中央部には、上記パンタグラフ装置２の上端部を挿通する為の中央透孔１１を形成している。
【０００６】
又、上記舟体４の上方開口部には、摺り板取付板１２を結合している。この摺り板取付板１２の前後両側縁部には、それぞれ下方に向け直角に折れ曲がった折り曲げ部１３、１３を形成している。これら両折り曲げ部１３、１３は、上記摺り板取付板１２を上記舟体４の上端開口部に結合固定した状態で、この舟体４の前後両側面の上部を覆う。又、前記各結合ピン７、７の前後両端部を支持する為、上記舟体４を構成する前記両側板部９、９の両端部近傍に形成した挿通孔１４、１４の外側面側開口は、上記両折り曲げ部１３、１３により塞がれる。従って、これら各挿通孔１４、１４にそれぞれの前後両端部を嵌合した上記各結合ピン７、７が、これら各挿通孔１４、１４から抜け出る事はない。
【０００７】
又、上記摺り板取付板１２の上面には、摺り板１５、１５を固定している。又、前記天井管３の両端部上面と上記摺り板取付板１２の両端部下面との間には、それぞれが特許請求の範囲に記載した第二のばねである、ばね１６、１６を設けている。これら各ばね１６、１６は圧縮コイルばねで、上記天井管３に対して、上記摺り板取付板１２を固定した上記舟体４を上方に押し上げる方向の弾力を有する。
【０００８】
更に、上記舟体４を構成する前記底板部８と上記天井管３との間には、導線１７、１７を設けている。即ち、銅等の導電性の良好な金属線により造った導線１７、１７の両端部を、それぞれ上記底板部８の上面及び天井管３の下面の中間部に接続している。上記両導線１７、１７は、相対変位する上記舟体４と天井管３との間で電気を流す事により、上記舟体４に上記摺り板取付板１２を介して支持固定した前記各摺り板１５、１５が架線から受け入れた電気を、上記天井管３を支持したパンタグラフ装置２（図９〜１１）側に設けた別の導線に効率良く流せる様にしている。
【０００９】
上述の様に構成する集電舟装置１は、例えば図９〜１１に示す様なパンタグラフ装置２の上端部に支持する。このパンタグラフ装置２は、台枠１８に車両の幅方向に亙って設けた揺動支持軸１９の中間部に下枠２０の基端部を固定し、この下枠２０の先端部に上枠２１の基端部を結合している。更に、この上枠２１の先端部に、上記集電舟装置１を構成する天井管３の中間部を結合している（図６参照）。そして、上記揺動支持軸１９と上記台枠１８との間に設けたばね２２により、上記下枠２０と上枠２１とを、図９に鎖線で示した状態から同図に実線で示した状態にまで起立させる方向の弾力を付与している。尚、上記下枠２０の先端部と上記上枠２１の基端部との連結部、並びにこの上枠２１の先端部と上記天井管３との連結部には、適宜のリンク機構を設けて、上記下枠２０及び上枠２１の起倒に拘らず、上記集電舟装置１の姿勢が変化しない様にしている。
【００１０】
前述の様に構成し、上述の様なパンタグラフ装置２の上端部に支持する集電舟装置１を備えた車両の運行時には、上記パンタグラフ装置２を図９に実線で示した状態に起立させ、集電舟装置１の上面に設置した摺り板１５、１５の上面と架線の下縁とを摺接させる。この様にして架線から摺り板１５、１５に取り入れた電気は、前記摺り板取付板１２、舟体４、導線１７、１７を介して上記天井管３に送られる。車両の走行時には、架線のうねりに伴って上記舟体４と天井管３との上下位置関係が変化する。これら舟体４と天井管３とは、可撓性を有する上記導線１７、１７により電気的に接続されているので、上述の様に舟体４と天井管３との上下位置関係が変化した場合にも、これら舟体４と天井管３との間での通電は確実に行なわれる。
【００１１】
又、図６〜８に示した集電舟装置１によれば、高速走行時にも気流騒音を低く抑える事ができる。即ち、天井管３とリニアシャフト６、６とばね１６、１６とは、何れも中空箱状の舟体４とこの舟体４の上方開口部を塞ぐ摺り板取付板１２とにより囲まれた空間内に収納されて外部に露出していない。従って、車両の走行時にも上記３個の部材３、６、１６の周囲に空気の流れが起きず、これら３個の部材３、６、１６の後方にカルマン渦が発生する事もない。この様に走行時に気流騒音の原因となる部材の数が減少する分、走行時に発生する気流騒音のレベルを低下させて、鉄道車両の高速運転の可能性を高める事ができる。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３２９７３５５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な特許文献１に記載された集電舟装置１の場合、架線のうねりに伴って、摺り板取付板１２及び摺り板１５、１５だけでなく、舟体４も昇降する。この舟体４の慣性質量は、これら摺り板取付板１２及び摺り板１５、１５の慣性質量に比べて大きく、その分、上記架線のうねりに対するこれら摺り板１５、１５の追従性が低下する。従って、鉄道車両をより高速化した場合にも、上記架線からの電力取り入れを安定して行なわせる為には、改良が望まれる。
本発明の高速鉄道車両用集電舟装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の高速鉄道車両用集電舟装置は、前述した従来から知られている集電舟装置と同様に、天井管と、舟体と、摺り板と、導線と、複数本のリニアシャフトと、複数の第二のばねとを備える。
このうちの天井管は、パンタグラフ装置の上端部に車両の幅方向に亙って支持される。
又、上記舟体は、上記天井管に支持された状態で上記車両の幅方向に亙り配設される。
又、上記摺り板は、上記舟体の上面に支持された状態で架線の下縁と摺接する。
更に、上記導線は、上記摺り板が架線から受け入れた電気を流す為のものである。
特に、本発明の高速鉄道車両用集電舟装置に於いては、上記摺り板は、可撓性を有する摺り板取付板の上面に支持固定されている。
又、この摺り板取付板の両端部は、上記舟体の両端部近傍に、この舟体に対し揺動可能に支持されている。
又、上記摺り板取付板の（車両の）幅方向（に関して）中央部は、ばねにより上方に向け弾性的に押圧されている。
又、上記各リニアシャフトは、上記天井管の両端部近傍部分に、それぞれ上下方向に亙る変位自在に支持されている。
又、上記舟体は、中空箱状に形成されており、上記各リニアシャフトの上端部にその両端部を結合支持された状態で、上記車両の幅方向に亙り配設されている。
又、上記各第二のばねは、上記天井管の両端部近傍部分と上記舟体の両端部近傍部分との間に設けられ、この舟体に上方に向く弾力を付与している。
そして、上記天井管は、上記舟体の内部に、この舟体に対する上下方向の変位を自在に支持されている。
更に、上記パンタグラフ装置の上端部は、上記舟体の下面に形成した通孔をこの舟体に対する変位を自在に挿通した状態で、この舟体内に挿入されている。
【００１５】
【作用】
上述の様に構成する本発明の高速鉄道車両用集電舟装置の場合には、架線の各種大きさのうねりに対する追従性を向上させて、鉄道車両を高速運転した場合にも架線からの電力取り入れを安定して行なえる。
先ず、大きなうねりに対しては、パンタグラフ装置の起伏により、上記架線に対し摺り板を追従させる。大きなうねりは振幅が大きい代わりに周期が長い為、上記パンタグラフ装置の起伏により、上記摺り板を上記架線に対し、十分に追従させる事ができる。
次に、中程度のうねりに対しては、天井管に対し舟体を昇降させる事で、上記架線に対し上記摺り板を追従させる。中程度のうねりは、振幅も周期も中程度である為、上記天井管に対し上記舟体を昇降させる事により、上記摺り板を上記架線に対し、十分に追従させる事ができる。
更に、小さなうねりに対しては、上記舟体に対し摺り板取付板の幅方向中央部を昇降させる事により、上記架線に対し摺り板を追従させる。小さなうねりは、周期が短い代わりに振幅も小さい為、上記舟体に対し上記摺り板取付板の幅方向中央部を昇降させる事により、この摺り板取付板の上面に支持した上記摺り板を上記架線に対し、十分に追従させる事ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の集電舟装置１ａの特徴は、パンタグラフ装置２（図９〜１１）の上枠２１の上端部に支持する天井管３に対して中空舟形の舟体４ａを昇降自在に支持する構造で、架線の微小うねりに対する摺り板１５の追従性を向上させる点にある。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述の図６〜８に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１７】
本例の場合、上記舟体４ａの両端部近傍に枢軸２３、２３を、車両の進行方向（図１の表裏方向）に設けている。そして、これら両枢軸２３、２３により、摺り板取付板１２ａの両端部を、若干の揺動変位自在に支持している。即ち、この摺り板取付板１２ａの下面の両端部近傍部分に固設したブラケットに、上記両枢軸２３、２３を挿通している。この状態で上記摺り板取付板１２ａは、自身の弾性変形と揺動支持部に存在する隙間に基づいて、若干の揺動変位自在となる。そして、この揺動変位に基づいて、上記摺り板取付板１２ａの中間部が、若干の昇降自在となる。
【００１８】
この様にして上記舟体４ａの上方に支持された、上記摺り板取付板１２ａの中間部には、上方に向かう弾力を付与している。この為に本例の場合には、上記舟体４ａの中間部にばね受部２４を固設し、このばね受部２４の上面と上記摺り板取付板１２ａの車両の幅方向（図１の左右方向）に関して中央部下面との間に、圧縮ばね２５を設けている。従ってこの摺り板取付板１２ａの上面は、他の力が加わらない限り、凸に湾曲し、上記幅方向中央部が最も上方に位置する状態となる。尚、上記摺り板取付板１２ａと上記舟体４ａとの間には導線１７ａ、１７ａを設けて、互いに変位する摺り板取付板１２ａと舟体４ａとの間で、架線から取り入れた電気を効率良く送れる様にしている。
【００１９】
上述の様に構成する本例の集電舟装置１ａの場合には、架線の各種大きさのうねりに対する追従性を向上させて、鉄道車両を高速運転した場合にも架線からの電力取り入れを安定して行なえる。
先ず、大きなうねりに対しては、パンタグラフ装置２（図９〜１１）の起伏により上記架線に対し、上記摺り板取付板１２ａの上面に支持した摺り板１５を追従させる。この際には、上記舟体４ａ及び天井管３を含む、集電舟装置１ａ全体に加えて、上記パンタグラフ装置２を構成する下枠２０及び上枠２１も変位する。従って、変位する部分の慣性質量が大きくなる。但し、大きなうねりは、振幅が大きい代わりに周期が長い為、各部分の変位をあまり迅速に行なわなくても、上記摺り板１５を上記架線に対し十分に追従させる事ができる。この為、上記パンタグラフ装置２の起伏により、上記摺り板１５を上記架線に対し、十分に追従させる事ができる。
【００２０】
次に、中程度のうねりに対しては、前記天井管３に対し上記舟体４ａを昇降させる事で、上記架線に対し摺り板１５を追従させる。この際には、上記天井管３や上記下枠２０及び上枠２１を変位させる必要はない。従って、変位する部分の慣性質量は中程度で済む。中程度のうねりは、振幅も周期も中程度である為、上記天井管３に対し上記舟体４ａを昇降させる事により、上記摺り板１５を上記架線に対し、十分に追従させる事ができる。
【００２１】
更に、小さなうねりに対しては、上記舟体４ａに対し摺り板取付板１２ａの幅方向中央部を昇降させる事により、上記架線に対し摺り板１５を追従させる。この際には、上記天井管３だけでなく、上記舟体４ａも変位しない。従って、変位する部分の慣性質量が小さくなり、追従性が良好になる代わりに、追従可能なストロークは短くなる。但し、小さなうねりは、周期が短い代わりに振幅も小さい為、このストロークはあまり必要ではない。従って、上記舟体４ａに対し上記摺り板取付板１２ａの幅方向中央部を昇降させる事により、この摺り板取付板１２ａの上面に支持した上記摺り板１５を上記架線に対し、十分に追従させる事ができる。この様に、摺り板１５のうちで、上記摺り板取付板１２ａの弾性変形に基づいて上下方向に変位できるのは、車両の幅方向に関して中央部のみである。但し、鉄道車両が高速走行して上記摺り板１５の架線に対する追従性を向上させる必要があるのは、（ポイント通過時等ではなく）架線が上記幅方向中央部に存在する場合に限られる為、特に問題とはならない。
【００２２】
上述の様に、本例の構造の場合には、上記摺り板１５の上面を上記架線の下縁に追従させる為に、上記摺り板１５を３段階で昇降させる様にしているので、追従性を向上させる効果が大きい。即ち、上記摺り板１５を上記架線の小さなうねりにのみ追従させる事を考慮した場合には、パンタグラフ装置２の上枠２１の上端部に舟体４ａを固定し、この舟体４ａに摺り板取付板１２を昇降自在に支持すれば、ばねが押圧する部分の慣性質量を小さくして、架線の小さなうねりに対する追従性向上を図れる。但し、この場合には、上記架線のうねり状況によっては、このうねりに追従させる為のストロークを十分に確保できない可能性がある。
【００２３】
即ち、パンタグラフ装置２の起伏により上記舟体４ａを昇降させる事は可能であるが、このパンタグラフ装置２を起伏させてこの舟体４ａを昇降させる際に変位する部分の慣性質量は、図６〜８に示した集電舟装置１で舟体４を昇降させる際に変位させる部分の慣性質量よりも多くなる。従って、上記パンタグラフ装置２を起伏させてこの舟体４ａを昇降させるだけでは、高速鉄道で中程度の架線のうねりに対する追従性を確保できなくなる可能性がある。これに対して本例の場合には、上記摺り板１５を３段階で昇降させる為、各種大きさの架線のうねりに対して、この摺り板１５を良好に追従させる事ができる。
【００２４】
次に、図４〜５は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、摺り板取付板１２ａの車両の幅方向（図４の左右方向）に関して中央部を上方に押圧する為の圧縮ばね２５の下端部を、天井管３の中間部上面に突き当てて、上述した第１例の構造からばね受部２４を省略している。この様な本例の場合には、この天井管３に対し舟体４ａが昇降するのに伴って、上記圧縮ばね２５の弾力が変化する。但し、その変化量は限られたものであり、上記摺り板取付板１２ａの幅方向中央部を上方に押圧する力は十分に確保できる。その他の部分の構造及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の高速鉄道車両用集電舟装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、鉄道車両の高速運転時にも、架線に対する摺り板の追従性を十分に確保して、高速鉄道の安定した運行に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の第１例を、車両の進行方向から見た状態で示す略断面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】 同Ｂ−Ｂ断面図。
【図４】 本発明の実施の形態の第２例を、車両の進行方向から見た状態で示す略断面図。
【図５】 図４のＣ−Ｃ断面図。
【図６】 従来構造の１例を示す、図１と同様の略断面図。
【図７】 図６のＤ−Ｄ断面図。
【図８】 同Ｅ−Ｅ断面図。
【図９】 本発明の対象となる集電舟装置を支持するパンタグラフ装置の１例を示す側面図。
【図１０】 同じく平面図。
【図１１】 図９の右方から見た図。
【符号の説明】
１、１ａ 集電舟装置
２ パンタグラフ装置
３ 天井管
４、４ａ 舟体
５ リニアブッシュ
６ リニアシャフト
７ 結合ピン
８ 底板部
９ 側板部
１０ 枠棒
１１ 中央透孔
１２、１２ａ 摺り板取付板
１３ 折り曲げ部
１４ 挿通孔
１５ 摺り板
１６ ばね
１７、１７ａ 導線
１８ 台枠
１９ 揺動支持軸
２０ 下枠
２１ 上枠
２２ ばね
２３ 枢軸
２４ ばね受部
２５ 圧縮ばね

Claims (3)

1. パンタグラフ装置の上端部に車両の幅方向に亙って支持される天井管と、この天井管に支持された状態でこの車両の幅方向に亙り配設される舟体と、この舟体の上面に支持された状態で架線の下縁と摺接する摺り板と、この摺り板が架線から受け入れた電気を流す為の導線とを備えた集電舟装置に於いて、上記摺り板は、可撓性を有する摺り板取付板の上面に支持固定されており、この摺り板取付板の両端部は上記舟体の両端部近傍に、この舟体に対し揺動可能に支持されており、この摺り板取付板の幅方向中央部は、ばねにより上方に向け弾性的に押圧されており、上記天井管の両端部近傍部分にそれぞれ上下方向に亙る変位自在に支持された複数本のリニアシャフトの端部に、中空箱状に形成された舟体の両端部を結合支持すると共に、この舟体の両端部近傍部分と上記天井管の両端部近傍部分との間に、この舟体に上方に向く弾力を付与する複数の第二のばねを設ける事により、上記天井管を上記舟体の内部に、この舟体に対する上下方向の変位を可能に支持しており、パンタグラフ装置の上端部はこの舟体の下面に形成した通孔をこの舟体に対する変位を自在に挿通した状態でこの舟体内に挿入されている事を特徴とする、高速鉄道車両用集電舟装置。
2. ばねが、摺り板取付板の下面と舟体に支持固定されたばね受部の上面との間に設けられている、請求項１に記載した高速鉄道車両用集電舟装置。
3. ばねが、摺り板取付板の下面と天井管の上面との間に設けられている、請求項１に記載した高速鉄道車両用集電舟装置。

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