JP6208454B2 - Railway vehicle current collector - Google Patents
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Description
本発明は、パンタグラフユニットと碍子とを備えた鉄道車両用集電装置に関し、特に、碍子による空力騒音及び碍子による空気抵抗を大幅に低減できる鉄道車両用集電装置に関する。 The present invention relates to a railway vehicle current collector including a pantograph unit and an insulator, and more particularly to a railway vehicle current collector that can significantly reduce aerodynamic noise caused by the insulator and air resistance caused by the insulator.
近年、鉄道車両、特に新幹線(登録商標)等の高速鉄道車両では高速化が進んでいて、沿線環境を守るために、走行時の騒音を低減する様々な対策が取られている。ここで、鉄道車両の屋根上面には、鉄道車両用集電装置(以下、単に「集電装置」と呼ぶ)が設けられていて、パンタグラフによって架線から高圧電力を集電し、碍子によって高圧電力を絶縁して車体に電流が流れないようにしている。しかし、この集電装置は、高速走行時に、走行風が当たって空力騒音を発生させる大きな原因になっていた。 In recent years, high-speed railway vehicles such as Shinkansen (registered trademark) have been increasing in speed, and various measures for reducing noise during traveling have been taken to protect the railway environment. Here, a railcar current collector (hereinafter simply referred to as a “current collector”) is provided on the roof surface of the railcar. The high voltage power is collected from the overhead line by a pantograph and the high voltage power by an insulator. Is insulated so that no current flows through the car body. However, this current collector has been a major cause of aerodynamic noise generated by running wind when traveling at high speeds.
特に、碍子では、一般的に、沿面距離(2つの導電性部材の間で絶縁物の表面に沿った最短距離)をかせぐために、水平方向に延びて複数段で環状の襞部が形成されている。このため、走行風が碍子の襞部に直接当たって、大きな空力騒音が発生していた。そこで、従来から、碍子による空力騒音を低減するために、例えば下記特許文献1に記載された集電装置、又は下記特許文献2に記載された集電装置が提案されている。
In particular, in an insulator, in general, in order to increase the creepage distance (the shortest distance along the surface of the insulator between two conductive members), an annular flange is formed in a plurality of stages extending horizontally. Yes. For this reason, the traveling wind directly hits the buttocks of the insulator and a large aerodynamic noise was generated. Therefore, conventionally, for example, a current collector described in
下記特許文献1の集電装置では、図6に示すように、碍子120の周りを囲む風防カバー140が設置され、この風防カバー140には、走行方向(レール方向)の前方側及び後方側からパンタグラフ111に向かって緩やかに立ち上がる傾斜面140a,140bが形成されている。また、屋根上面Sにおいて、枕木方向の両端部に、略三角状の遮音カバー150が起立した状態で設置されている。このため、この集電装置101では、走行風が傾斜面140a,140bに沿って流れて碍子120に直接当たり難くなり、碍子120による空力騒音を低減すると共に、空力騒音が遮音カバー150によって外部に拡散し難くなるようにしていた。
In the current collector of
また、下記特許文献2の集電装置では、図7に示すように、パンタグラフ211の台枠211aが2つの碍子220によって支持されていて、各碍子220は、水平断面が走行方向に長く延びる扁平形状になっている。このため、この集電装置201では、従来に比べて、走行風が碍子220の襞部220eに直接当たる面積が小さくなり、碍子220による空力騒音を低減すると共に、碍子220による空気抵抗を小さくして、高速性を向上させるようにしていた。
Further, in the current collector of
しかしながら、上記特許文献1の集電装置、及び上記特許文献2の集電装置では、以下の問題点があった。先ず、上記特許文献1の集電装置では、図6に示すように、屋根上面Sに対して大きな部材である風防カバー140及び遮音カバー150を設置するため、車両重量が増加していた。また、風防カバー140及び遮音カバー150は比較的高価なものであるため、車両コストも増加していた。更に、風防カバー140及び遮音カバー150の凹凸部分によってキャビティを構成するため、走行風の流れが乱れてパンタグラフ111の押上げ力や空力騒音にも影響していた。加えて、集電装置101のデザインが好ましくないという問題点もあった。
However, the current collector of
一方、上記特許文献2の集電装置201では、図7に示すように、上記した風防カバー140及び遮音カバー150のような大きなカバーを設置しないため、車両重量及び車両コストの点は改善できる。しかし、走行風が碍子220の襞部220eに直接当たる面積はまだ多く残っていて、碍子220による空力騒音の低減、及び碍子220よる空気抵抗の低減という効果には、まだ改善の余地があった。更に、この碍子220の襞部220eは露出して視認できるため、集電装置201のデザインが好ましくないという問題点もあった。
On the other hand, the
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、風防カバー及び遮音カバーのような大きなカバーを設置することなく、碍子による空力騒音を大幅に低下できると共に、碍子による空気抵抗を大幅に低下でき、更にデザインが優れている鉄道車両用集電装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to significantly reduce aerodynamic noise due to the insulator without installing a large cover such as a windshield cover and a sound insulation cover, and air resistance due to the insulator. It is an object of the present invention to provide a railway vehicle current collector that can greatly reduce the power consumption of the railway vehicle.
本発明に係る鉄道車両用集電装置は、架線から高圧電力をパンタグラフによって集電するパンタグラフユニットと、前記パンタグラフユニットを載置して高圧電力を絶縁する碍子とを備えたものであって、前記パンタグラフユニットは、前記パンタグラフの下側を覆って周縁部から中央に向かって曲面状に立ち上がり、且つ走行方向に長く延びて流線型である上側外面部を有し、前記碍子は、前記パンタグラフユニットを一体的に組付けた状態で、中央に配置される支柱を介して屋根上面に取付けられていて、前記パンタグラフユニットの上側外面部から連続的に中央近傍に向かって曲面状に下がっていき、且つ走行方向に長く延びて流線型である下側外面部と、前記支柱周りに形成された凹部から下向きに延びる複数段で環状の襞部と、を有することを特徴とする。 A railway vehicle current collector according to the present invention includes a pantograph unit that collects high-voltage power from an overhead line by a pantograph, and an insulator that mounts the pantograph unit and insulates high-voltage power. The pantograph unit has an upper outer surface part that covers the lower side of the pantograph, rises in a curved shape from the peripheral part toward the center, and extends in the running direction and is streamlined. The insulator is integrated with the pantograph unit. In the assembled state, it is attached to the upper surface of the roof via a column arranged in the center, and continuously descends from the upper outer surface of the pantograph unit toward the vicinity of the center and travels. A lower outer surface portion that is long in the direction and is streamlined, and a plurality of annular flange portions that extend downward from a recess formed around the support column. Characterized in that it.
本発明に係る鉄道車両用集電装置によれば、碍子の襞部は、凹部で下向きに延びるように形成されているため、走行風が凹部で隠れる碍子の襞部に直接当たり難い。このため、碍子による空力騒音を大幅に低減できる。更に、碍子の下側外面部は走行方向に長く延びて流線型であるため、碍子による空気抵抗を大幅に低減できる。加えて、碍子はパンタグラフユニットを一体的に組付けていて、パンタグラフユニットの上側外面部及び碍子の下側外面部は、走行方向に長く延びて流線型であり、且つ凹凸がない平滑状になっているため、デザインが優れている。そして、風防カバー及び遮音カバーのような大きなカバーを設置する必要がなくなり、屋根上面より上方がシンプルになって、デザインの自由度が大きくなる。 According to the railway vehicle current collector according to the present invention, since the flange portion of the insulator is formed so as to extend downward at the concave portion, it is difficult to directly hit the flange portion of the insulator where the traveling wind is hidden by the concave portion. For this reason, the aerodynamic noise by a lever can be reduced significantly. Furthermore, since the lower outer surface portion of the insulator extends in the running direction and is streamlined, the air resistance due to the insulator can be greatly reduced. In addition, the insulator has a pantograph unit integrally assembled, and the upper outer surface portion and the lower outer surface portion of the insulator are elongated in the running direction, are streamlined, and have a smooth shape with no irregularities. Because the design is excellent. And it becomes unnecessary to install big covers, such as a windshield cover and a sound insulation cover, the upper part from the roof upper surface becomes simple, and the freedom degree of design becomes large.
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記襞部は、前記下側外面部の最下端より、上方に設けられているが好ましい。
この場合には、走行方向から見たときに、襞部が碍子の凹部の中に完全に隠れる。このため、走行風が碍子の襞部にほとんど当たらず、空力騒音をより低減することができる。
In the railcar current collector according to the present invention, it is preferable that the flange portion is provided above a lowermost end of the lower outer surface portion.
In this case, when viewed from the traveling direction, the collar portion is completely hidden in the recess of the insulator. For this reason, traveling wind hardly hits the buttocks of the insulator, and aerodynamic noise can be further reduced.
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記パンタグラフユニットの周縁部は、碍子の周縁部に対して密閉構造を用いて接合されていても良い。
この場合には、密閉構造によって、パンタグラフユニットの周縁部と碍子の周縁部との間の隙間で生じる風切音を防止すると共に、水や塵埃がパンタグラフユニットの周縁部及び碍子の周縁部から内部に侵入することを抑制でき、パンタグラフ等の故障率を低減できる。
Moreover, in the railway vehicle current collector according to the present invention, the peripheral portion of the pantograph unit may be joined to the peripheral portion of the insulator using a sealed structure.
In this case, the sealed structure prevents wind noise generated in the gap between the peripheral portion of the pantograph unit and the peripheral portion of the insulator, and water and dust are introduced from the peripheral portion of the pantograph unit and the peripheral portion of the insulator to the inside. Can be suppressed and the failure rate of pantographs and the like can be reduced.
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記支柱のうち前記下側外面部の最下端より下方では、水平断面が走行方向に長い扁平形状であり、下方に向かうに従って太くなっていても良い。
この場合には、支柱の水平断面が走行方向に長い扁平形状であるため、支柱の水平断面が矩形又は円形である場合に比べて、空気抵抗を低減できる。また、支柱は下方に向かうに従って太くなっているため、支柱によって碍子及びパンタグラフユニットを強固に支持することができる。
Further, in the railway vehicle current collector according to the present invention, below the lowermost end of the lower outer surface portion of the support column, the horizontal section has a flat shape that is long in the traveling direction, and becomes thicker toward the lower side. Also good.
In this case, since the horizontal cross section of the support column has a flat shape that is long in the traveling direction, the air resistance can be reduced compared to the case where the horizontal cross section of the support column is rectangular or circular. Moreover, since the support | pillar becomes thick as it goes below, an insulator and a pantograph unit can be firmly supported by a support | pillar.
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記上側外面部は、絶縁性の素材で構成されていることが好ましい。
この場合には、碍子に加えて、パンタグラフユニットの上側外面部によって、沿面距離を更に長くすることができる。
Moreover, in the railway vehicle current collector according to the present invention, it is preferable that the upper outer surface portion is made of an insulating material.
In this case, the creepage distance can be further increased by the upper outer surface portion of the pantograph unit in addition to the insulator.
本発明の鉄道車両用集電装置によれば、風防カバー及び遮音カバーのような大きなカバーを設置することなく、碍子による空力騒音を大幅に低下できると共に、碍子による空気抵抗を大幅に低下でき、更にデザインが優れている。 According to the railway vehicle current collector of the present invention, aerodynamic noise due to the insulator can be greatly reduced without installing a large cover such as a windshield cover and a sound insulation cover, and the air resistance due to the insulator can be greatly reduced. In addition, the design is excellent.
本発明に係る鉄道車両用集電装置の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、本実施形態の集電装置1を斜め上方から見たときの斜視図であり、図2は、本実施形態の集電装置1を斜め下方から見たときの斜視図である。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a railway vehicle current collector according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view when the
集電装置1は、図1及び図2に示すように、上側にパンタグラフユニット10を備え、下側に碍子20及び支柱30を備えて構成されている。碍子20と支柱30は、一体的に構成されたユニットになっているため、本実施形態の集電装置1は、主に2つのユニットで構成されている。ここで、図3は、図1に示したパンタグラフユニット10を示した側面図である。なお、図3では、パンタグラフ11以外が仮想線で示されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
パンタグラフユニット10は、架線(図示省略)から高圧電力をパンタグラフ11よって集電するものであり、図3に示すように、パンタグラフ11とパンタグラフカバー12とを備えている。集電された高圧電力は、車体に搭載された遮断機、変圧器、インバータ装置等を介して走行モータに送られるようになっている。
The
パンタグラフ11は、図3に示すように、くの字状のシングルアーム型パンタグラフであって、架線に接触する集電舟11aと、この集電舟11aから枕木方向外側に延びるホーン11bと、集電舟11aに取付けられている上枠11cと、この上枠11cを揺動可能に支持する下枠11dと、台枠11eとを備えている。また、パンタグラフ11には、集電舟11aを架線に対して接触又は非接触させるために、下枠11d及び上枠11cを昇降させるアクチュエータ11f及びコイルスプリング11g等が設けられている。
As shown in FIG. 3, the
パンタグラフカバー12は、図3に示すように、パンタグラフ11の下側(下枠11d、台枠11e、アクチュエータ11f、コイルスプリング11g)を覆う中空状のカバーである。このパンタグラフカバー12は、周縁部12aから中央に向かって曲面状に立ち上がる外面部12bを有している。外面部12bは、空気抵抗が小さくなるように、走行方向(図3の左右方向)に長く延びて流線型であると共に、凹凸がない平滑状になっていて、外面部12bの水平断面は、楕円状である。こうして、走行風がパンタグラフカバー12の外面部12bに沿って流れて、パンタグラフ11の下側に直接当たり難く、パンタグラフ11による空力騒音を低減できるようになっている。このパンタグラフカバー12の外面部12bが、本発明の「上側外面部」に相当する。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、外面部12bの上側中央には、パンタグラフ11の上枠11cを貫通させるための貫通孔12cが形成されている。この貫通孔12cは、上枠11cが昇降する際に上枠11cと接触しない範囲で、できるだけ小さく構成されている。本実施形態では、パンタグラフカバー12が、パンタグラフ11の下側を覆う別部材になっているが、変形例として例えば、台枠11e(図3参照)がパンタグラフカバーを兼ね備えるような形状であることによって、パンタグラフとパンタグラフカバーとが一体的な部材であっても良い。ここで、図4は、図1に示した集電装置1を分解した側面図である。なお、図4では、碍子20及び支柱30において縦断面図が示されている。
As shown in FIG. 1, a through
碍子20は、図1〜図4に示すように、パンタグラフユニット10を載置して高圧電力を絶縁するためのものである。この碍子20は、概略的にはラグビーボールの下半分のような大きな形状をしている。そして、碍子20の周縁部20aとパンタグラフカバー12(パンタグラフユニット10)の周縁部12aとは、ボルト等で取付けられていて、パンタグラフユニット10のメンテナンスを行うときには取外すことができるようになっている。また、碍子20は、中央に配置される支柱30を介して鉄道車両の屋根上面S(図5参照)に取付けられている。本実施形態において、碍子20は、絶縁性の素材として陶磁器(セラミック)で構成されているが、絶縁性の素材は適宜変更可能である。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
図4に示すように、碍子20の周縁部20aの上面には、環状の防水パッキン21を組付けるための環状溝20bが、後述する水抜き穴部を除く全周に形成されている。これにより、碍子20の周縁部20aの上面とパンタグラフカバー12の周縁部12aの下面とが、防水パッキン21を弾性変形させて挟持した状態で接合している。こうして、防水パッキン21を用いた密閉構造によって、パンタグラフカバー12の周縁部12aと碍子20の周縁部20aとの間の隙間で生じる風切音を防止できると共に、水や塵埃がパンタグラフカバー12の周縁部12a及び碍子20の周縁部20aから内部に侵入することを防止できる。但し、パンタグラフカバー12の貫通孔12c等によって上方から内部に水が侵入する可能性があるため、碍子20の周縁部20aの一部には、内部に侵入した水を外部へ排出するための水抜き穴部(図示省略)が設けられている。そして、後述するように、碍子20の中央部分で構成される電気的な接続部40では、浸水を完全に防止できる構造になっていて、その周囲が極力パッキンを用いて完全に密閉されている。なお、上述した密閉構造は、防水パッキン21を用いた構造に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
As shown in FIG. 4, an
次に、本実施形態の碍子20の形状について、詳細に説明する。この碍子20は、図1及び図2に示すように、パンタグラフカバー12の外面部12bから連続的に中央近傍に向かって曲面状に下がっていく外面部20cを有している。外面部20cは、走行方向(図4の左右方向)に長く延びて流線型であると共に、凹凸がない平滑状になっていて、外面部20cの水平断面は、楕円状である。こうして、走行風が碍子20の外面部20cに沿って流れて、空気抵抗を低減できるようになっている。この碍子20の外面部20cが、本発明の「下側外面部」に相当する。
Next, the shape of the
また、碍子20は、図2及び図4に示すように、支柱30の周りに形成された凹部20dと、この凹部20dから下向きに延びる3段で環状の襞部20eを有している。本実施形態では、凹部20dが上下方向に窪み且つ各襞部20eが上下方向に延びるように、碍子20が配置されていて、従来の一般的な碍子(図6及び図7参照)のように、凹部が水平方向に窪み且つ各襞部が水平方向に延びていない。こうして、本実施形態の凹部20dと各襞部20eの配置によって、走行風が凹部20dと各碍子20eに直接当たり難くなっている。各襞部20eは、沿面距離(2つの導電性部材であるパンタグラフ11と支柱30との間で碍子20の表面に沿った最短距離)を大きくするためのものであり、同心状で且つ楕円状になっている。各襞部20eの長さは、襞部20eの段数との兼ね合いで、使用する最高電圧に対して規定される沿面距離を確保できる寸法に設定されている。ここで、各襞部20eは、沿面距離を大きくするために必要なものである。即ち、各襞部20eによって沿面距離が十分確保されていないと、外面部20cに付着した水や塵等が放電を生じさせて、電気絶縁の効果を十分に得られないためである。
Further, as shown in FIGS. 2 and 4, the
本実施形態のように、鉄道車両の碍子において必要とされる沿面距離は使用する最高電圧によって規定されていて、例えば新幹線(登録商標)の場合には、3万V以上に対応できる沿面距離が規定されている。そして、本実施形態の碍子20では、水平断面が走行方向に長い楕円状になっているため、走行方向(レール方向)と直交する枕木方向において、3万V以上の沿面距離を確保する必要がある。従って、碍子20の枕木方向の長さ、襞部20eの段数、襞部20eの長さは、3万V以上の沿面距離を確保できるように、適宜設定されている。一方、碍子20自体が大きくなると、車両重量が増加するため、沿面距離を確保できる範囲で、できるだけ碍子20が小さくなるように構成されている。なお、本実施形態では、碍子20の走行方向の寸法が楕円の形状に応じて大きくなる。
As in this embodiment, the creepage distance required in the insulator of a railway vehicle is defined by the highest voltage used. For example, in the case of the Shinkansen (registered trademark), there is a creepage distance that can correspond to 30,000 V or more. It is prescribed. And in the
支柱30は、図4に示すように、碍子20及びパンタグラフユニット10を支持するためのものであり、上側に取付部30aを有し、下側に支持部30bを有している。取付部30aは、碍子20の中央に対して高圧ブッシング(図示省略)によって取付けられている。そして、この取付部30aは、水平断面が走行方向に長い楕円状(扁平形状)になっていて、碍子20のうち襞部20eが形成される部分を多く確保するために、比較的細く形成されている。
As shown in FIG. 4, the
一方、支持部30bは、重量がある碍子20及びパンタグラフユニット10を強固に支持できるように、下方に向かうに従って太くなっていて、下面で屋根上面S(図5参照)に固定されている。また、支持部30bは、水平断面が走行方向に長い楕円状(扁平形状)になっていて、支持部30bの表面は凹凸がない平滑状になっている。これにより、例えば支持部30bの水平断面が矩形又は円形である場合に比べて、走行風が支持部30bの表面に対して円滑に流れ易くなり、空気抵抗を低減できるようになっている。
On the other hand, the
本実施形態において、支柱30は、支持強度を十分に満たすように金属で構成されていて、350km/h以上で、風速が100m/s以上の走行条件であっても、碍子20及びパンタグラフユニット10を強固に支持できるようになっている。なお、支柱30は、支持強度が十分に確保できるものであれば、FRP(繊維強化プラスチック)等で構成されていても良い。
In the present embodiment, the
また、図4に示すように、支柱30の中央には、上下方向に延びる貫通孔30cが形成されていて、支柱30の上に組付けられるカップ状の円環部材41の底部分にも、上下方向に延びる貫通孔41aが形成されている。これら貫通孔30cと貫通孔41aには、電力ケーブル31が挿通されていて、電力ケーブル31の上端が、パンタグラフ11から延びる電力ケーブル13の下端に接続されるようになっている。そして、電力ケーブル13の下端の周りに配置された円筒部材42が、電力ケーブル31の上端の周りに配置された円環部材41の周囲にパッキン(図示省略)を用いて組付けられている。こうして、碍子20の中央部分で構成される電気的な接続部40では、水密構造によって浸水を完全に防止できるようになっている。なお、碍子20は上述したように絶縁性の素材で構成され、円環部材41は後述するように絶縁性の素材で構成されているが、これら碍子20と円環部材41は、一体的に構成されたものであって良いし、別々の部材として接着されていても良い。碍子20と円環部材41を接着する場合には、接着部分において電気的な絶縁を十分確保している
As shown in FIG. 4, a through
円環部材41と円筒部材42は、漏電を防止できるように、絶縁性の素材で構成されている。そして、円環部材41の貫通孔41aでは、電力ケーブル31が貫通した状態で絶縁シール部材43が密閉するように組付けられている。こうして、電力ケーブル31の上端部では、絶縁部材で完全に覆われる密閉構造になっている。更に、絶縁性の素材で構成されている円環部材41の底部分は、支柱30の上端が露出しないように覆っていて、電力ケーブル31で3万V以上の電力が流れても、漏電しないような十分な厚さを有している。こうして、支柱30と円環部材41との絶縁性を確実に保持している。また、電力ケーブル31の下側は、走行方向の前方及び後方に分岐して、支持部30bより外側まで延びている。そして、高圧ケーブル32が、支持部30bより外側まで延びている電力ケーブル31の両端に接続される。こうして、パンタグラフ11によって架線から集電した高圧電力は、電力ケーブル13と電力ケーブル31と高圧ケーブル32を介して、車体側に供給される。
The
また、図4に示すように、貫通孔30cには、絶縁コンパウンド33が充填されていて、電力ケーブル31の上側と支柱30との間の電気絶縁を向上させている。なお、絶縁コンパウンド33に換えて、FRPで構成される管を貫通孔30cに挿入して、電気絶縁を向上させても良い。また、この支柱30には、パンタグラフ11のアクチュエータ11fに圧縮空気を供給するための空気配管(図示省略)が絶縁を考慮して設けられている。
As shown in FIG. 4, the through-
ところで、本実施形態の集電装置1では、上述したように、碍子20の外面部20cと凹部20dと襞部20eに大きな特徴がある。即ち、従来においては、鉄道車両の集電装置に用いられる碍子として、水平方向に延びて複数段で環状の襞部を有するものが一般的だった。このような碍子は、沿面距離をかせぐために用いられているが、走行風が碍子の襞部に直接当たって、碍子による空気騒音が大きく、且つ碍子による空気抵抗が大きいという問題点があった。
By the way, in the
そこで、本実施形態の集電装置1では、碍子の形状を抜本的に変更して、先ず、碍子20をパンタグラフユニット10に一体的に組付けることができて、碍子20の外面部20cをパンタグラフカバー12の外面部12bに対して連続的に平滑状になるように形成している。そして、碍子20の外面部20c及びパンタグラフカバー12の外面部12bが、上下対称で走行方向に長く延び、且つ流線型になっている。これにより、碍子20による空気抵抗は大幅に低減している。
Therefore, in the
しかし、一般的には、碍子の外面部を平滑状にして空気抵抗を低減することと、碍子の襞部によって沿面距離を大きくすることは、相反する関係にあると考えられる。碍子の外面部が平滑状であるほど、碍子の襞部を形成する部分が無くなるためである。そこで、本実施形態では、従来のように襞部が水平方向に延びるのではなく、襞部20eが下向きに延びるように碍子20の向きを従来から変更することで、空気抵抗を低減することと沿面距離を大きくすることの両立を図るようになっている。
However, in general, it is considered that there is a contradictory relationship between reducing the air resistance by making the outer surface portion of the insulator smooth and reducing the creepage distance by the flange portion of the insulator. This is because as the outer surface portion of the insulator becomes smoother, there is no portion that forms the flange portion of the insulator. Therefore, in this embodiment, the air resistance is reduced by changing the orientation of the
こうして、本実施形態では、走行方向から見たときに、曲面状に下がっていく碍子20の外面部20cによって、凹部20d及び襞部20eが隠れるようになっている。特に、襞部20e(襞部20eの先端)は、碍子20の外面部20cの最下端20g(図4参照)より上方に設けられているため、襞部20eが碍子20の外面部20cによって完全に隠れることになる。このため、走行風が襞部20eにほとんど当たらず、碍子20による空気抵抗、及び碍子20による空力騒音をより低減できる。ここで、図5は、図1に示した集電装置1を走行方向から見たときの図である。
Thus, in the present embodiment, the
図5に示すように、本実施形態の集電装置1では、碍子20の外面部20c及びパンタグラフカバー12の外面部12bによって、碍子20及びパンタグラフ11による空気抵抗、及び碍子20及びパンタグラフ11による空力騒音を低減できるため、図6に示す従来の集電装置101と異なり、風防カバー140及び遮音カバー150が不要である。これら風防カバー140及び遮音カバー150は、大きく且つ比較的高価なものであった。従って、本実施形態では、風防カバー140及び遮音カバー150のような大きなカバーを設置しないことによって、車両重量及び車両コストを低減することができる。加えて、屋根上面Sより上方がシンプルになり、車両デザインの自由度を増やすことができると共に、風防カバー140及び遮音カバー150によって生じる振動を無くすことができる。
As shown in FIG. 5, in the
更に、本実施形態の集電装置1では、図5に示すように、主に、上側のパンタグラフユニット10と、下側の碍子20及び支柱30の2つのユニットでシンプルに構成され、パンタグラフカバー12の外面部12b及び碍子20の外面部20cは、凹凸がない平滑状で且つ流線型になっている。そして、支柱30の支持部30bの表面も凹凸がない平滑状になっている。従って、集電装置1として、凹凸がほとんどなくデザインに優れると共に、キャビティをほとんど構成しないため走行風が乱れ難くて、パンタグラフユニット10の押上げ力を低減でき、更に空力騒音も低減することができる。
Furthermore, in the
また、本実施形態の集電装置1では、上述したように、主に、2つのユニットでシンプルに構成され、碍子20の数が1個である。そして、碍子20を支持する支柱30が1つであり、複数の細い支柱で支持するようになっていない。従って、従来の集電装置に比べて、ユニット化されてシンプルであり、且つ碍子及び支柱の数が少ないため、製造し易い集電装置になっている。
Moreover, in the
また、本実施形態の集電装置1では、パンタグラフカバー12が、絶縁性の素材であるFRPで構成されている。これにより、碍子20に加えて、パンタグラフカバー12の外面部12bによっても、沿面距離を大きくすることができる。なお、パンタグラフカバー12が絶縁性の素材でない場合には、パンタグラフカバー12の外面部12bに対してセラミックを溶射することで、外面部12bが絶縁性の素材であるように構成しても良い。
Moreover, in the
本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の集電装置1によれば、図4に示すように、碍子20の襞部20eは、凹部20dで下向きに延びるように形成されているため、走行風が凹部20dで隠れる碍子20の襞部20eに直接当たり難い。このため、碍子20による空力騒音を大幅に低減できる。更に、碍子20の外面部20cは走行方向に長く延びて流線型であるため、碍子20による空気抵抗を大幅に低減できる。加えて、碍子20はパンタグラフユニット10を一体的に組付けていて、パンタグラフカバー12の外面部12b及び碍子20の外面部20cは、走行方向に長く延びて流線型であり、且つ凹凸がない平滑状であるため、デザインが優れている。
The effect of this embodiment is demonstrated.
According to the
以上、本発明に係る鉄道車両用集電装置の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態において、パンタグラフカバー12の外面部12bの水平断面、碍子20の外面部20cの水平断面、支柱30の取付部30a及び支持部30bの水平断面は、走行方向に長い楕円状であるが、扁平形状であれば適宜変更可能であり、例えば走行方向に長い長円形状であっても良い。
また、本実施形態において、碍子20の襞部20eは3段で楕円状になっているが、襞部20eの段数は、複数段であれば適宜変更可能であり、襞部20eの形状は、環状であれば適宜変更可能である。
As mentioned above, although embodiment of the collector apparatus for rail vehicles which concerns on this invention was described, this invention is not limited to this embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the present embodiment, the horizontal cross section of the
Further, in the present embodiment, the
1 集電装置
10 パンタグラフユニット
11 パンタグラフ
12 パンタグラフカバー
12a 周縁部
12b 外面部
13 電力ケーブル
20 碍子
20a 周縁部
20b 環状溝
20c 外面部
20d 凹部
20e 襞部
20g 最下端
21 防水パッキン
30 支柱
30a 取付部
30b 支持部
31 電力ケーブル
32 高圧ケーブル
33 絶縁コンパウンド
40 接続部
41 円環部材
42 円筒部材
43 絶縁シール部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記パンタグラフユニットを載置して高圧電力を絶縁する碍子とを備えた鉄道車両用集電装置において、
前記パンタグラフは、上枠と、この上枠を昇降可能に支持する下枠とを備え、
前記パンタグラフユニットは、前記下枠のすべての部分を覆って周縁部から中央に向かって曲面状に立ち上がり、且つ走行方向に長く延びて流線型である上側外面部を有するパンタグラフカバーと、を備え、
前記碍子は、前記パンタグラフユニットを一体的に組付けた状態で、中央に配置される支柱を介して屋根上面に取付けられていて、前記パンタグラフユニットの上側外面部から連続的に中央近傍に向かって曲面状に下がっていき、且つ走行方向に長く延びて流線型である下側外面部と、前記支柱周りに形成された凹部から下向きに延びる複数段で環状の襞部と、を有することを特徴とする鉄道車両用集電装置。 A pantograph unit that collects high-voltage power from the overhead line using a pantograph;
In a railway vehicle current collector comprising an insulator that mounts the pantograph unit and insulates high-voltage power,
The pantograph includes an upper frame and a lower frame that supports the upper frame so as to be movable up and down.
It said pantograph unit, and a pantograph cover have the upper outer surface part is streamlined from the periphery to cover all parts rising into a curved shape toward the center, and elongated in the running direction of the lower frame,
The insulator is attached to the roof top surface via a support column disposed in the center in a state where the pantograph unit is integrally assembled, and continuously from the upper outer surface of the pantograph unit toward the vicinity of the center. A lower outer surface portion that is a curved line and that extends long in the running direction and has a streamline shape, and a plurality of annular flange portions extending downward from a recess formed around the support column, A railway vehicle current collector.
前記襞部は、前記下側外面部の最下端より、上方に設けられていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。 The railway vehicle current collector according to claim 1,
The railcar current collector, wherein the flange is provided above a lowermost end of the lower outer surface portion.
前記パンタグラフユニットの周縁部は、碍子の周縁部に対して密閉構造を用いて接合されていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。 In the current collector for a railway vehicle according to claim 1 or 2,
A railcar current collector, wherein a peripheral portion of the pantograph unit is joined to a peripheral portion of an insulator using a sealing structure.
前記支柱のうち前記下側外面部の最下端より下方では、水平断面が走行方向に長い扁平形状であり、下方に向かうに従って太くなっていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。 In the railcar current collector according to any one of claims 1 to 3,
A railcar current collector characterized in that, below the lowermost end of the lower outer surface portion of the support column, the horizontal section has a flat shape that is long in the traveling direction and becomes thicker toward the lower side.
前記上側外面部は、絶縁性の素材で構成されていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。 In the railcar current collector according to any one of claims 1 to 4,
The current collector for a railway vehicle, wherein the upper outer surface portion is made of an insulating material.
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