JP5833949B2

JP5833949B2 - トロリ線のオーバーラップ構造

Info

Publication number: JP5833949B2
Application number: JP2012039939A
Authority: JP
Inventors: 孝昭畠山; 清水　政利; 政利清水; 原田　智; 智原田; 早坂　高雅; 高雅早坂
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: JP2013173479A

Description

本発明は、現行区間のトロリ線（Ａ線）から次の区間のトロリ線（Ｂ線）へ移行する区間（オーバーラップ区間）におけるトロリ線の配設構造に関する。特には、Ａ線からＢ線へ移行する点でパンタグラフとトロリ線との接触角度を小さくできるように改良を加えたトロリ線の配設構造に関する。

あるオーバーラップ区間までの給電を行ってきた現行のトロリ線をＡ線、このオーバーラップ区間から先の区間で給電を行うトロリ線をＢ線とすると、オーバーラップ区間では、パンタグラフが給電されるトロリ線がＡ線からＢ線へ移行する。従来では、オーバーラップ区間の入口で、Ｂ線に設けられているヨークなどの接続金具と、Ａ線から給電を受けてきたパンタグラフとが接触しないように、入口においてＡ線とＢ線とを高さ方向に３５０ｍｍ以上離隔する必要があった（オーバーラップ構造についての詳細な説明は図を参照しつつ後述する）。

このような構造においては、パンタグラフがＢ線へ移行する点で、パンタグラフがＢ線に接触する角度が大きくなり、パンタグラフすり板の局部摩耗や、離線の発生の問題が生じうる。
以下に本願発明の背景技術に関連する文献を挙げる。
非特許文献１；清水政利、藤井保和：「新幹線オーバーラップ構成の最適化」、鉄道総研報告、9巻9号 PP.19〜24、1995-09
非特許文献２；久須美俊一、藤井保和、清水政利、長沢広樹、：「電車線オーバーラップ構成の車上診断法」、鉄道総研報告、11巻5号 PP.43〜48、1997-05

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであって、Ａ線からＢ線へ移行する点でパンタグラフとトロリ線との接触角度を小さくできるように、Ａ線とＢ線との空間的配置を考慮したオーバーラップ構造を提供することを目的とする。

本発明のベースとなるトロリ線のオーバーラップ構造は、電気鉄道車両にパンタグラフを介して給電するトロリ線のオーバーラップ構造であって、あるオーバーラップ区間までの給電を行ってきたトロリ線をＡ線、該オーバーラップ区間から先の給電を行うトロリ線をＢ線とし、各線の端部は、電柱−張力調整装置−代用トロリ線−接続金具−トロリ線という接続構成を有し、該接続金具が、前記トロリ線と摺動するパンタグラフの走行範囲の左右方向外側に配置されており、前記接続金具に接続されたトロリ線の端部の前記Ｂ線の高さが、該Ｂ線と並行する前記Ａ線の高さよりも１００〜２００ｍｍ高いことを特徴とする。

本発明によれば、Ｂ線の接続金具が、パンタグラフの走行範囲の左右方向外側、具体的には、レール幅方向中心からパンタグラフの幅（水平面内におけるレール直角方向（左右方向）における長さの半分（一例で９００ｍｍ）以上離れた位置、に配置される。この位置はＡ線がＢ線からレール外方向に十分に離れた位置であるので、Ａ線とＢ線とが高さ方向に近接しても、Ａ線から給電を受けているパンタグラフが、Ｂ線の接続金具に接触する恐れはない。このため、オーバーラップ区間入口（Ｂ線の屈曲点）において、Ａ線とＢ線とは高さ方向において、１００〜２００ｍｍ、例えば１５０ｍｍ程度離隔させれば問題がなく、従来例よりもＢ線の引き上げ高さを低減することができる。

本発明においては、前記Ｂ線の前記接続金具に近い屈曲点に曲線引き金具が取り付けられており、前記Ｂ線のトロリ線端部に万一パンタグラフが接触した場合にも、前記トロリ線及びパンタグラフの損傷を防止することが好ましい。
さらに、トロリ線を電柱に支持する可動ブラケットをさらに備え、該可動ブラケットに支持された前記Ｂ線が、前記Ａ線を支持する可動ブラケットの下端よりも下方に位置することが好ましい。

このような構成により、オーバーラップ区間入口（屈曲点）付近でパンタグラフが押し上がっても、パンタグラフは可動ブラケットや支持金具に接触せず、Ｂ線のトロリ線に接触するので、パンタグラフの損傷等を防止できる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、オーバーラップ区間の入口において、Ｂ線の引き上げ高さを低く（パンタグラフの高さとの差を小さく）できるので、Ｂ線へ移行する際に、Ｂ線のトロリ線とパンタグラフとの接触角度を小さくすることができる。

本発明の実施の形態に係るオーバーラップ区間の入口におけるトロリ線配設構成を説明する図であり、図１（Ａ）はオーバーラップ区間入口付近を模式的に示した平面図、図１（Ｂ）は同入口でのＡ線及びＢ線の位置関係を示す図である。トロリ線のパンタグラフへの接触過程を模式的に示す正面図である。本発明の実施の形態に係るトロリ線配設構成を有するオーバーラップ区間の入口における可動ブラケットを示す正面図である。架線の構成と一般的なオーバーラップ区間内の架線の配設構成を説明する図であり、図４（Ａ）はコンパウンドカテナリ式の架線を模式的に示す図、図４（Ｂ）はオーバーラップ区間内の架線を模式的に示す側面図、図４（Ｃ）はオーバーラップ区間内の架線を模式的に示す平面図である。トロリ線の接続金具を示す図である。一般的なオーバーラップ区間の入口におけるトロリ線配設構成を説明する図であり、図６（Ａ）はオーバーラップ区間入口付近を模式的に示した平面図、図６（Ｂ）は同入口でのＡ線及びＢ線の位置関係を示す図である。オーバーラップ区間の入口付近のＡ線及びＢ線の位置関係を示す斜視図である。一般的なオーバーラップ区間の入口における可動ブラケットを示す正面図である。パンタグラフの接触力の計測結果を示す図であり、図９（Ａ）は本実施例と比較例との配設状態を模式的に示す図、図９（Ｂ）は比較例における接触力計測結果を示すグラフ、図９（Ｃ）は本実施例における接触力計測結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図４を参照して、一般的なオーバーラップ構造を説明する。図４（Ａ）は、コンパウンドカテナリ式の架線の構成を示す図、図４（Ｂ）はオーバーラップ区間の架線の側面図、図４（Ｃ）はオーバーラップ区間の架線の平面図を示す。
架線１は、電気車両のレールに並列して配設されている。図４（Ａ）に示すコンパウンドカテナリ式の架線１は、吊架線３と、吊架線３からドロッパ４で吊り下げられている補助吊架線５と、補助吊架線５からハンガ６で吊り下げられている、パンタグラフと接触するトロリ線７と、を含む。このようなコンパウンドカテナリ式の架線は、パンタグラフがトロリ線７を押し上げる量を平均化できるので高速車両に適しており、新幹線などに使用されている。１本のトロリ線の架線長は最大で約１．６Ｋｍである。

また、トロリ線７は、平面内において、所定の位置で屈曲するように曲線引き金具（図示せず）によって支持されており、全体としてレール方向において左右にジグザグになるように配線されている。これにより、トロリ線７がすり板を全幅方向にわたってほぼ均一に接触する。一般に、トロリ線の水平方向の偏位は標準で±１５０ｍｍ程度、最大で±３００ｍｍ程度であり、ジグザグの周期は８０〜３００ｍ程度である。

オーバーラップ区間Ｒは、図４（Ｂ）に示すように、該区間までの給電を行ってきたトロリ線７Ａ（Ａ線とする）と、該区間から先の区間で給電を行うトロリ線７Ｂ（Ｂ線とする）とが並行する区間である。オーバーラップ区間Ｒは、在来線の場合約５０ｍ、新幹線の場合約１００ｍである。前述のように、トロリ線は水平面において左右にジグザグに配線されている。この例では、図４（Ｃ）に示すように、Ａ線７Ａは、オーバーラップ区間Ｒの入口での偏位が１００ｍｍ、同区間の中央付近で偏位が１５０ｍｍ、出口での偏位が２００ｍｍとなるように、この例では、入口から出口に向かってレール外方向へ斜めに配線されている。Ｂ線７Ｂは、入口での偏位が２００ｍｍ、中央付近での偏位が１５０ｍｍ、出口での偏位が１００ｍｍとなるように、入口から出口に向かってレール内方向へ斜めに配線されている。また、図４（Ｂ）に示すように、Ａ線７ＡとＢ線７Ｂとは、オーバーラップ区間Ｒのほぼ中央付近で高さ方向において交差し（上下逆転する）、パンタグラフが給電を受けるトロリ線がＡ線７ＡからＢ線７Ｂへ移行する。

図５を参照して、トロリ線の端部の構造を説明する。
コンパウンドカテナリ式の架線の場合、トロリ線７と補助吊架線５は、接続金具１０を介して代用トロリ線９に接続している。この代用トロリ線９の末端は、架線長区間の両端に立っている支持柱（図示せず）に、張力調整装置（図示せず）を介して支持されている。張力調整装置は、外気温の変化による電線の伸縮を吸収して張力を一定に保つものであり、重錘と滑車を利用したものや、バネを利用したものがある。接続金具１０は、図５に示すように、トロリ線７、補助吊架線５のそれぞれの端部に接続するワイヤーターミナル１１、各ワイヤーターミナル１１に接続するターンバックル１２、各ターンバックル１２の端部と代用トロリ線９とを接続するヨーク１３等を含む。

図６を参照して、オーバーラップ区間の入口でのＡ線及びＢ線の配設状態を説明する。図６（Ａ）は、オーバーラップ区間の入り口の支持柱付近のＡ線及びＢ線の配設状態を簡略して描いた平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の断面Ｆ（オーバーラップ区間入口）におけるトロリ線の位置関係を進行方向後方から見た図である。
Ａ線７Ａは、オーバーラップ区間Ｒの入口Ｆの進行方向後方において、曲線引き金具２６、２７（詳細後述）を介して可動ブラケット２５に支持されている。この可動ブラケット２５は、支持柱２０に取り付けられた枠部材２１からレールの方向に延びるように、碍子２２を介して取り付けられている。Ａ線７Ａは、オーバーラップ区間Ｒの出口において、レール外方向へ引き出される。
Ｂ線７Ｂは、同線７Ｂが接続する代用トロリ線９がレール外方向からレールに対して斜めに延び、オーバーラップ区間Ｒの入口Ｆ（屈曲点ともいう）において、レールとほぼ平行となるように屈曲してオーバーラップ区間Ｒに入る。代用トロリ線９は、オーバーラップ区間Ｒの入口Ｆにおいて、可動ブラケット３１に支持されている。この可動ブラケット２７は、支持柱２０に取り付けられた枠部材２１からレールの方向に延びるように、碍子２２を介して取り付けられている（詳細後述）。

一般に、Ｂ線７Ｂと代用トロリ線９との接続金具１０は、図６（Ａ）に示すように、屈曲点Ｆよりも進行方向前方のオーバーラップ区間Ｒ内に配置される。そして、接続金具１０は前述のようにヨーク１３やターンバックル１２等を含み、これらがパンタグラフと接触するとパンタグラフやトロリ線の損傷などが生じるおそれがある。また、パンタグラフには一定の押上力が働いている。このため、屈曲点Ｆにおいて、Ａ線７ＡとＢ線７Ｂとは、図７に示すように、レール幅方向及び上下方向に離れて配線されている。詳細には、図６（Ｂ）に示すように、Ａ線７ＡとＢ線７Ｂとは、上下方向において３５０ｍｍ以上離隔するように空間的に配設されている（この高さを引き上げ高さという）。

図８を参照して、Ａ線及びＢ線の支持方法について説明する。図８は、支持柱に取り付けられている可動ブラケットを、進行方向後方から見た状態を示す。
Ａ線７Ａは、補助吊架線５及び吊架線３とともに、枠部材２１から碍子２２を介してレール方向に延びるように取り付けられた、一つの可動ブラケット２５に支持されている。そして、Ａ線７Ａと補助吊架線５は、可動ブラケット２５の先端付近からレール外方向に延びる別々の曲線引き金具２６、２７に支持されている。Ａ線用可動ブラケット２５は、図６（Ａ）に示すように、オーバーラップ区間Ｒの入口Ｆの進行方向後方に配置されている。
Ｂ線７Ｂは、図６（Ａ）に示すように、屈曲点Ｆの進行方向前方で代用トロリ線９に接続している。この代用トロリ線９と吊架線３が、枠部材２１からレール方向に延びる、別々の可動ブラケット３１、３２に支持金具によって支持されている。これらの可動ブラケット３１、３２は、Ａ線支持用可動ブラケット２５よりも進行方向前方のオーバーラップ区間Ｒ内に配置されている。

前述のようにＡ線７Ａ（パンタグラフが接触しているトロリ線）とＢ線７Ｂの接続金具１０との接触を考慮して、Ａ線７Ｂと、Ｂ線の代用トロリ線９との高さ方向の間隔は、この例では７００ｍｍ、レール幅方向の間隔は３００ｍｍである。

次に、図１を参照して、本発明の実施の形態に係るオーバーラップ構造における、オーバーラップ区間の入口（または出口）でのＡ線及びＢ線の配設状態を説明する。図１（Ａ）は、オーバーラップ区間の入り口の支持柱付近のＡ線及びＢ線の配設状態を簡略して描いた平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の断面Ｆ（オーバーラップ区間入口）におけるトロリ線の配置を進行方向後方から見た図である。
本発明においても、図１に示すように、Ａ線７ＡとＢ線７Ｂとは、図６で説明した従来例とほぼ同様に配線されている。ただし、本実施例では、Ｂ線７Ｂの接続金具１０が、屈曲点Ｆよりも進行方向後方に配置されている。詳細には、レール幅方向中心Ｃから、左右外側方向（この例では左側）に、パンタグラフＰの幅（レール方向における長さ）の半分（一例で９００ｍｍ）以上離れた位置に配置される。この部分はＢ線７Ｂ及び代用トロリ線９がＡ線７Ａから左右方向においてレール外方向に十分に離れた位置であるので、Ａ線７ＡとＢ線７Ｂとが高さ方向に近接しても、Ａ線７Ａから給電を受けているパンタグラフが、Ｂ線７Ｂの接続金具１０に接触する恐れはない。このため、屈曲点Ｆにおいて、Ａ線７ＡとＢ線７Ｂとは、図１（Ｂ）に示すように、高さ方向において１００〜２００ｍｍ、好ましくは１５０ｍｍ以上、さらに好ましくは１８０ｍｍ以上離隔させれば問題がない。つまり、従来例よりもＢ線７Ｂの引き上げ高さを低減できる。

図２は、Ｂ線がパンタグラフＰと接触する過程を模式的に描いた図である。図の一点鎖線は引き上げ高さが高い場合、実線は低い場合を示す。
引き上げ高さを低減することにより、図２に示すように、オーバーラップ区間の中央付近で、Ｂ線７Ｂが、レール幅方向及びレール長さ方向からパンタグラフＰのすり板と接触する角度を小さくできる。

図３を参照して、Ａ線及びＢ線の支持方法について説明する。図３は、支持柱に取り付けられている可動ブラケットを、進行方向後方から見た状態を示す。
Ａ線７Ａは、補助吊架線５及び吊架線３とともに、枠部材２１から碍子４２を介してレール方向に延びる、一つの可動ブラケット４５に支持されている。さらに、Ａ線７Ａ及び補助吊架線５は、可動ブラケット４５の先端付近からレール外方向に延びる別々の曲線引き金具４６、４７に支持されている。この可動ブラケット４５は、図１（Ａ）に示すように、オーバーラップ区間Ｒの入口Ｆの手前に配置されている。

Ｂ線７Ｂは、オーバーラップ区間Ｒの入口Ｆ（屈曲点）において、補助吊架線５及び吊架線３とともに、枠部材２１から碍子４２を介してレール方向に延びる、一つのＢ線用可動ブラケット５１に支持されている。前述のように、本発明では、Ｂ線７Ｂの接続金具１０が屈曲点Ｆよりも進行方向の後方に配置されているので、屈曲点Ｆにおいては、Ｂ線７Ｂ及び補助吊架線５が、同Ｂ線用可動ブラケット５１の先端付近からレール外方向に延びる別々の曲線引き金具５２、５３に支持されている。この際、Ｂ線７Ｂは、Ａ線７Ａを支持するＡ線用可動ブラケット４５の下端よりも下方に位置するように支持されている。したがって、オーバーラップ区間Ｒの入口Ｆ（屈曲点）でパンタグラフが押し上がっても、パンタグラフのすり板は可動ブラケット等の支持金具に接触せずに、Ｂ線７Ｂに最初に接触することになる。このため、パンタグラフが誤って支持金具等に接触することがなく、パンタグラフの損傷を防ぐことができる。
前述のように、Ａ線７ＡとＢ線７Ｂとの高さ方向の間隔は、この例では１８０ｍｍ、レール幅方向の間隔は３００ｍｍである。

図９を参照して、Ａ線からＢ線へ移行する際のパンタグラフの接触力をコンピュータシミュレーションにより計算した結果を説明する。図９（Ａ）に示すように、本実施の形態のオーバーラップ構造を適用して、オーバーラップ区間入口でのＢ線の引き上げ高さを１５０ｍｍとしたもの（実線）と、従来の引き上げ高さが３５０ｍｍのもの（破線）との接触力を計算した。図９（Ｂ）は従来例、図９（Ｃ）は本実施例を示す。グラフの縦軸は接触力（Ｎ）、横軸はオーバーラップ区間内の位置を示す。
図９（Ｂ）に示すように、従来例においては、全区間にわたって接触力は変動しているが、オーバーラップ区間の中央付近よりやや手前の位置（グラフの一点鎖線で囲んだ部分）のＡ線からＢ線へ移行する時点で、第１パンタグラフ、第２パンタグラフとも、接触力の急激な上昇が確認された。
一方、本実施例においては、図９（Ｃ）に示すように、全区間にわたって接触力は変動しているが、移行点において、両パンタグラフとも接触力の急激な上昇は確認されなかった。

１架線３吊架線
４ドロッパ５補助吊架線
６ハンガ７トロリ線
９代用トロリ線
１０接続金具１１ワイヤーターミナル
１２ターンバックル１３ヨーク
２０支持柱２１枠部材
２２、４２碍子
２５、３１、３２、４５、５１可動ブラケット
２６、２７、４６、４７、５２、５３曲線引き金具

Claims

電気鉄道車両にパンタグラフを介して給電するトロリ線のオーバーラップ構造であって、
あるオーバーラップ区間までの給電を行ってきたトロリ線をＡ線（７Ａ）、該オーバーラップ区間から先の給電を行うトロリ線をＢ線（７Ｂ）とし、
各線の端部は、電柱−張力調整装置−代用トロリ線（９）−接続金具（１０）−トロリ線（７）という接続構成を有し、
該接続金具（１０）が、前記トロリ線（７）と摺動するパンタグラフ（Ｐ）の走行範囲の左右方向外側における、前記オーバーラップ区間の入口である、前記Ｂ線（７Ｂ）が曲線引き金具（５２）に支持された屈曲点（Ｆ）よりも進行方向後方に配置されており、
前記オーバーラップ区間の入口である前記屈曲点（Ｆ）において、前記Ｂ線（７Ｂ）の高さが、該Ｂ線（７Ｂ）と並行する前記Ａ線（７Ａ）の高さよりも１００〜２００ｍｍ高く、
さらに、前記Ａ線（７Ａ）を支持柱（２０）に支持するＡ線用可動ブラケット（４５）、及び、前記屈曲点（Ｆ）において前記Ｂ線（７Ｂ）を前記支持柱（２０）に支持するＢ線用可動ブラケット（５１）を備え、前記屈曲点（Ｆ）における前記Ｂ線（７Ｂ）が、前記Ａ線用可動ブラケット（４５）の下端よりも下方に位置することを特徴とするトロリ線のオーバーラップ構造。