JP5572035B2 - パンタグラフの接触力変動低減方法及びパンタグラフ - Google Patents
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Description
または、 前記アクチュエータを、前記舟体と前記枠組みとの間に配置し、 前記舟体の変位を制御状態量とすることもできる。
さらに、 前記アクチュエータを、前記車両の屋根と前記枠組みとの間、及び、前記舟体と前記枠組みとの間に配置し、 前記枠組みの変位及び前記舟体の変位を制御状態量とすることもできる。
まず、図5を参照して、一般的なパンタグラフの機構について説明する。
図5(A)に示すように、パンタグラフ1は、電気鉄道の車両に電力供給する架線(トロリ線)Tに押し当てられる摺り板10を有する舟体11と、車両の屋根上に舟体11を昇降可能に支持する枠組み20と、枠組み20に舟体11を略一定の力で押し上げる押上力を与える主バネ40とを、主に備える。これらは、車両の屋根3に碍子4を介して固定されたベース5上に取り付けられている。
m1:摺り板10及び舟体11の質量
m2:枠組み20(舟支え24、復元ばね25、上枠21、下枠22、舟支えリンク22及び釣り合い棒28)の質量
k1:復元ばね25のばね定数、
c1:舟体11と枠組み20間の減衰要素の減衰定数、
c2:枠組み20とベース2間の減衰要素の減衰定数、
x1:摺り板10及び舟体11の変位、
x2:枠組み20の変位、
P0:主ばね40によって加えられる静押上力。
図1(A)に示すように、アクチュエータ50は、ベース5の上方に配置されている。アクチュエータ50の出力軸51の先端は主軸31に連結されている。出力軸51を進退させると枠組み20がリンク運動し、舟体11及び摺り板10を昇降させる。アクチュエータ50はコントローラに接続されており、このコントローラによって、摺り板10をトロリ線Tに押し当てる押上力を制御することができる。アクチュエータ50としては例えばエアシリンダを使用できる。
この場合、パンタグラフの運動方程式は、数2で示される。uは、アクチュエータ50の制御力を示す。
この場合、パンタグラフの運動方程式は、数3で示される。
この場合、パンタグラフの運動方程式は、数5で示される。u1は舟体用アクチュエータ60の制御力を示し、u2は枠組み用アクチュエータ50の制御力を示す。
m1→m1d
m2→m2d
k1→k1d
c1→c1d
c2→c2d
パンタグラフの各パラメータは、前述と同様に以下のように変更する。
m1→m1d
m2→m2d
k1→k1d
c1→c1d
c2→c2d
4 碍子 5 ベース
10 摺り板 11 舟体
20 枠組み 21 上枠
22 下枠 24 舟支え
25 復元ばね 27 舟支えリンク
28 釣り合い棒 31 主軸
32 フランジ 40 主ばね
50 アクチュエータ 51 出力軸
55 変位計 60 アクチュエータ
61 出力軸
Claims (8)
- 電気鉄道の車両に電力供給する架線に押し当てられる摺り板を有する舟体、
前記車両の屋根上に前記舟体を昇降可能に支持する枠組み、
該枠組みに、前記舟体を略一定の力で押し上げる押上力を与える手段、及び、
前記架線と前記摺り板との間の上下方向接触力を動的に制御するアクチュエータ、
を備えるパンタグラフにおける、
前記接触力の変動を低減する方法であって、
前記パンタグラフをモデル化した力学系に仮想的なばねと減衰要素を付加することにより前記パンタグラフの機械的なインピーダンスを変えて共振周波数を調整し前記接触力の変動を低減するように前記アクチュエータを制御することを特徴とするパンタグラフ接触力変動低減方法。 - 前記パンタグラフを、前記舟体の質量m1、前記舟体と前記枠組み間のばね要素k1及び減衰要素c1、前記枠組みの質量m2、並びに、前記枠組みと前記車両の屋根との間の減衰要素c2及び静押上力P0を含む力学系としてモデル化し、
前記アクチュエータにより、前記力学系に仮想的なばね及び減衰要素を付加することにより、前記パンタグラフの動特性を制御し共振周波数を調整することを特徴とする請求項1記載のパンタグラフ接触力変動低減方法。 - 前記パンタグラフを、前記舟体の質量m1、前記舟体と前記枠組み間のばね要素k1及び減衰要素c1、前記枠組みの質量m2、並びに、前記枠組みと前記車両の屋根との間の減衰要素c2及び静押上力P0を含む力学系としてモデル化し、
前記アクチュエータにより、前記m1、前記k1及びc1、前記m2、並びに、前記c2を仮想的に変更することにより、前記パンタグラフの動特性を制御し共振周波数を調整することを特徴とする請求項1記載のパンタグラフ接触力変動低減方法。 - 前記パンタグラフの舟体及びまたは枠組みの変位を測定し、該変位を制御状態量として前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載のパンタグラフ接触力変動低減方法。
- 前記アクチュエータを、前記車両の屋根と前記枠組みとの間に配置し、
該枠組みの変位を制御状態量とすることを特徴とする請求項4記載のパンタグラフ接触力変動低減方法。 - 前記アクチュエータを、前記舟体と前記枠組みとの間に配置し、
前記舟体の変位を制御状態量とすることを特徴とする請求項4に記載のパンタグラフ接触力低減方法。 - 前記アクチュエータを、前記車両の屋根と前記枠組みとの間、及び、前記舟体と前記枠組みとの間に配置し、
前記枠組みの変位及び前記舟体の変位を制御状態量とすることを特徴とする請求項4記載のパンタグラフ接触力変動低減方法。 - パンタグラフを介して電気鉄道の車両に電力供給する架線に押し当てられる摺り板を有する舟体と、
前記車両の屋根上に前記舟体を昇降可能に支持する枠組みと、
該枠組みに、前記舟体を略一定の力で押し上げる押上力を与える手段と、
前記架線と前記摺り板との間の上下方向接触力を動的に制御するアクチュエータと、
前記舟体及び/又は前記枠組みの変位を計測する手段と、
前記計測手段で計測した変位を用い、前記パンタグラフをモデル化した力学系に仮想的なばねと減衰要素を付加することにより、前記パンタグラフの機械的なインピーダンスを変えて共振周波数を調整し前記接触力の変動を低減するように前記アクチュエータを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするパンタグラフ。
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