JP6830529B2

JP6830529B2 - 列車の集電装置

Info

Publication number: JP6830529B2
Application number: JP2019519256A
Authority: JP
Inventors: 群湛李
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2016-10-09
Filing date: 2017-09-30
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2037-09-30
Also published as: WO2018064971A1; CN106379176A; CN106379176B; CN109843633B; EP3498519B1; CN109843633A; EP3498519A4; RU2711878C1; JP2019534662A; EP3498519A1

Description

本発明は、鉄道列車の給電分野に関し、特にバイポーラ集電構造及び集電技術に関する。

電車は、パンタグラフと、可撓性カテナリ及び剛性カテナリに分けられるカテナリとの接触集電（受電）方式を採用する。電化鉄道はパンタグラフと可撓性カテナリの方式を採用する場合が多く、都市鉄道は、パンタグラフと可撓性カテナリの方式だけでなく、パンタグラフと剛性カテナリの方式を採用し、また、受電シユーと第３レールの接触集電方式もある。その名の示すとおり、可撓性カテナリは可撓性システムであるが、第３レールカテナリ及び剛性カテナリは剛性システムである。可撓性システムは通常、パンタグラフの接触圧力に加えて、大きな張力を受けるが、剛性システムは接触圧力のみを受け、ほとんど張力を受けない。可撓性システムと比較して、剛性システムは構造が簡単で、電流容量が大きく、信頼性及び耐久性に優れているなどの利点を有するが、構造形態、サスペンション方式、スパン長さ及びパンタグラフ（受電シユー）との動力性能整合などの問題がうまく解決されず、また、列車の運転中に発生する動きがパンタグラフ又は受電シユーを介してカテナリ又は第３レールに直接伝達し、パンタグラフとカテナリ又は受電シユーと第３レールの接触集電性能に影響を与え、これらの要因の影響が高速運転の場合に特に顕著であり、そのため、剛性システムの優位性が厳しく制限され、その結果、これまで、剛性システムは高速鉄道に適応し難い。
また、従来の電化鉄道及び都市鉄道に用いられるパンタグラフとカテナリ又は受電シユーと第３レールの接触集電方式はユニポーラ接触集電方式である。

出願人は「軌道交通の給電構造（出願番号：２０１６１０２１３９４４．６）」を提案しており、その給電レール（及び帰線レール）も剛性システムであるが、給電レールが吊り下げて取り付けられず、絶縁ベースに沿って固定して取り付けられ、それにより、動力性能が元の構造及びスパンに制限されなくなり、良好な接触集電が確保される。この出願に基づいて、本願は、列車の運転中に発生する横振動や上下振動による集電システムへの悪影響を解消でき、その良好な接触性能を維持し、剛性システムの優位性を発揮し、高速鉄道に適用できるバイポーラ接触集電構造を提供する。

中国特許出願２０１６１０２１３９４４．６号

本発明は、列車の横振動や上下振動による列車の接触式集電への影響を効果的に解消でき、集電シユーと給電レール、帰線シユーと帰線レールの接触面積を一定に保ち、剛性システムの優位性を発揮し、高速鉄道に適用できる列車の集電装置を提供することを目的とする。

本発明はその目的を実現するために、以下の技術案を採用する。列車の集電装置であって、ボギーに連結される集電アーム及び帰線アームを備え、列車ボギーの端部中央にビームが増設され、ビームの下側に２セットの軸受台が設けられ、集電アーム及び帰線アームの頂部がそれぞれ、列車の縦方向に平行する回転軸を介して軸受台にヒンジ接続され、２セットの軸受台の間に逆丁字型のリミッターが設けられ、その上部がビームの下側中央に固定され、下部が集電アームと帰線アームとの間に吊り下げられ、両側に隙間があり、加圧バネの両端がそれぞれ集電アーム及び帰線アームの中央位置に固定され、集電シユーの固定端が集電アームの底端にヒンジ接続され、集電シユーの自由端が凸半円状であり、給電レールの凹半円側に接触し、帰線シユーの固定端が帰線アームの底端にヒンジ接続され、帰線シユーの自由端が凸半円状であり、帰線レールの凹半円側に接触し、集電アーム及び帰線アームの底端にはいずれもリミットシートが設けられ、リミットシートの中線がそれぞれ集電アーム及び帰線アームの中線と垂直である。

集電アーム、帰線アーム、リミッターはいずれも絶縁材料で製造されるものである。

集電シユー、帰線シユーはいずれも耐摩耗性導電材料で製造されるものである。

集電シユーの自由端を凹半円状にし、給電レールのそれに接触する一側を凸半円状にする場合、又は帰線シユーの自由端を凹半円状にし、帰線レールのそれに接触する一側を凸半円状にする場合、同様に良好な接触効果が得られる。

加圧バネは集電アームによる給電レールへの接触圧力及び帰線アームによる帰線レールへの接触圧力を生じ、当該接触圧力の大きさがモデリング計算によって得られ、既存の経験によると、一般的に７０〜１００Ｎである。

リミッターは集電アームと帰線アームの近接程度を制限することに用いられる。リミッター下部の両側と集電アーム、帰線アームとの間の隙間の大きさは、（１）リミッター下部の具体的な位置や寸法及び列車の横振動の最大振幅、（２）分岐器を通過する時に給電レール、帰線レールが遮断された後の集電シユーと帰線シユーとの間の絶縁要件によって決められる。分岐器を通過する時にリミッター下部の両側が集電アーム、帰線アームと衝突して摩損されることを避けるために、それらの接触可能な部位にゴム、スポンジなどのスペーサーを設置することができる。

集電アーム及び帰線アームの底端のリミットシートにより制限される集電シユー及び帰線シユーの偏向角は、列車の横振動や上下振動の最大振幅及び集電アーム（帰線アーム）、集電シユー（帰線シユー）の長さによって計算して得られる。

集電シユー及び帰線シユーはそれぞれケーブルを介して列車の牽引伝動システムへ給電する。外部影響を低減させ、高速空気力学の要件に適するために、集電アーム、帰線アームの内部には、列車内部の給電システムに接続されるケーブルが貫通する貫通孔が設置される。

本発明の作動原理は以下のとおりである。集電アーム、帰線アームの頂部が回転軸を介して列車ボギーに増設されたビームの底部に吊り下げられ、集電アーム、帰線アームが列車の横方向に振り子モードを形成すると同時に、集電アームと集電シユーとのヒンジ接続、及び帰線アームと帰線シユーとのヒンジ接続によって、集電シユー及び帰線シユーが上下方向の一定範囲内に偏向でき、それぞれ列車の横方向や上下振動力が集電アーム及び集電シユーを介して給電レールに作用することがなく、同様に帰線アーム及び帰線シユーを介して帰線レールに作用することもなく、デカップリングを実現し、列車の運転中に発生する横振動や上下振動による集電シユーと給電レール、帰線シユーと帰線レールの接触式集電性能への悪影響を解消し、集電シユーと給電レール、帰線シユーと帰線レールの接触面積を一定に保ち、列車運転中に良好な集電性能を維持する。

従来技術と比較して、本発明は以下の有益な効果を有する。

一、本発明は、集電アーム、帰線アームの頂部が回転軸を介して軸受台にヒンジ接続され、集電アーム、帰線アームの底端がそれぞれ集電シユー及び帰線シユーにヒンジ接続されることで、列車の運転中に発生する横振動や上下振動による集電シユーと給電レール、帰線シユーと帰線レールの接触式集電性能への悪影響を解消でき、集電シユーと給電レール、帰線シユーと帰線レールの接触面積を一定に保ち、列車の運転中に良好な接触集電性能を維持する。

二、本発明は、絶縁ベースに沿って固定して取り付けられる剛性システムに適し、動力性能が元のサスペンション構造及びそのスパンに制限されなくなり、高速鉄道に適用できる。

三、本発明は、技術が先進的であり、性能に優れており、実施しやすい。

本願の一部を構成する明細書図面は、本発明のさらなる理解を提供する。本発明の例示的な実施例及びその説明は本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を過度に限定するものではない。図面において、
図１は、本発明実施例の構造模式図である。図２は、本発明実施例の模式図である。

以下、図面及び具体的な実施形態を参照しながら本発明をさらに説明する。

図１は本発明の一実施形態を示す。列車の集電装置は、ボギーに連結される集電アーム１及び帰線アーム２を備え、列車ボギーの端部中央にビーム９が増設され、ビーム９の下側に２セットの軸受台８が設けられ、集電アーム１及び帰線アーム２の頂部がそれぞれ、列車の縦方向に平行する回転軸７を介して軸受台８にヒンジ接続され、２セットの軸受台８の間に逆丁字型のリミッター５が設けられ、その上部がビーム９の下側中央に固定され、下部が集電アーム１と帰線アーム２との間に吊り下げられ、両側に隙間があり、加圧バネ６の両端がそれぞれ集電アーム１及び帰線アーム２の中央位置に固定され、集電シユー３の固定端が集電アーム１の底端にヒンジ接続され、集電シユー３の自由端が凸半円状であり、給電レール１０の凹半円側に接触し、帰線シユー４の固定端が帰線アーム２の底端にヒンジ接続され、帰線シユー４の自由端が凸半円状であり、帰線レール１１の凹半円側に接触し、集電アーム１及び帰線アーム２の底端にはいずれもリミットシート１２が設けられ、ストレートセクションに静止する場合、リミットシート１２の水平中線（すなわち、ストレートセクションに静止する場合、集電シユー３又は帰線シユー４の水平中線）がそれぞれ集電アーム１の垂直方向中線及び帰線アーム２の垂直方向中線と垂直である。

集電アーム１、帰線アーム２はいずれも絶縁材料で製造されるものである。

集電シユー３、帰線シユー４はいずれも耐摩耗性導電材料で製造されるものである。

給電レール１０、帰線レール１１が絶縁ベース１３に取り付けられて固定される。

ストレートセクションに静止する場合、集電アーム１が帰線アーム２に平行し、集電シユー３が集電アーム１と垂直であり、帰線シユー４が帰線アーム２と垂直である。

図１は正面図で、左右対称であり、ストレートセクションに静止する場合、その中心線が２つのレールの中点と交差する。

列車の集電装置は、一体道床を採用する都市鉄道及び高速鉄道に適し、集電シユー３、帰線シユー４、及び集電アーム１、帰線アーム２がビーム９と四角形を形成し、当該四角形が列車の横振動又は上下振動に従って変形し、集電シユー３、帰線シユー４と絶縁ベース１３との間の隙間は集電シユー３、帰線シユー４の傾斜要件を満たすことができる。リミットシート１２は集電シユー及び帰線シユーの上下方向における偏向程度を制限する。

図２は、本発明の左側面図であり、主に、くびれている集電アーム１を示す。集電アーム１の頂部が列車の縦方向に平行する回転軸７を介して軸受台８にヒンジ接続され、ビーム９の下側に吊り下げられ、頂部の幅が増加された構造が受力に有利であり、集電アーム１の底端を広くすることにより、集電シユー３のヒンジ接続に有利であり、通常、集電シユー３の電流容量が大きく、断面積が大きい。帰線アーム２の構造及び形状は集電アーム１と同じである。

１集電アーム
２帰線アーム
３集電シユー
４帰線シユー
５リミッター
６加圧バネ
７回転軸
８軸受台
９ビーム
１０給電レール
１１帰線レール
１２リミットシート
１３絶縁ベース

Claims

ボギーに連結される集電アーム（１）及び帰線アーム（２）を備える列車の集電装置であって、前記列車の集電装置は、
前記集電アーム（１）の頂部が２セットの軸受台（８）のうちの一方にヒンジ接続され、前記帰線アーム（２）の頂部が２セットの軸受台（８）のうちの他方にヒンジ接続される、前記ボギーに設けられた２セットの軸受台（８）と、
固定端が前記集電アーム（１）の底端にヒンジ接続され、自由端が給電レール（１０）に接触して設置される集電シユー（３）と、
固定端が前記帰線アーム（２）の底端にヒンジ接続され、自由端が帰線レール（１１）に接触して設置される帰線シユー（４）と、
一端が前記集電アーム（１）に接続され、他端が前記帰線アーム（２）に接続される加圧バネ（６）と、をさらに備え、
前記列車の集電装置は、前記ボギーの端部中央に設置されたビーム（９）をさらに備え、前記２セットの軸受台（８）が前記ビーム（９）の下側に設置され、
前記列車の集電装置は、前記ビーム（９）に接続され、上部がビーム（９）の下側中央に固定され、下部が集電アーム（１）と帰線アーム（２）との間に吊り下げられ、下部両側に隙間があるリミッター（５）をさらに備えることを特徴とする列車の集電装置。
ボギーに連結される集電アーム（１）及び帰線アーム（２）を備える列車の集電装置であって、前記列車の集電装置は、
前記集電アーム（１）の頂部が２セットの軸受台（８）のうちの一方にヒンジ接続され、前記帰線アーム（２）の頂部が２セットの軸受台（８）のうちの他方にヒンジ接続される、前記ボギーに設けられた２セットの軸受台（８）と、
固定端が前記集電アーム（１）の底端にヒンジ接続され、自由端が給電レール（１０）に接触して設置される集電シユー（３）と、
固定端が前記帰線アーム（２）の底端にヒンジ接続され、自由端が帰線レール（１１）に接触して設置される帰線シユー（４）と、
一端が前記集電アーム（１）に接続され、他端が前記帰線アーム（２）に接続される加圧バネ（６）と、をさらに備え、
前記列車の集電装置は、上部が２セットの前記軸受台（８）の間に位置し、下部が前記集電アーム（１）と前記帰線アーム（２）との間に吊り下げられ、下部と前記集電アーム（１）との間に隙間があり、下部と前記帰線アーム（２）との間にも隙間があるリミッター（５）をさらに備えることを特徴とする列車の集電装置。
前記加圧バネ（６）は、一端が前記集電アーム（１）の中央位置に設置され、他端が前記帰線アーム（２）の中央位置に設置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の列車の集電装置。
前記集電シユー（３）の自由端が凸半円状であり、前記給電レール（１０）の凹半円側に接触し、前記帰線シユー（４）の自由端が凸半円状であり、前記帰線レール（１１）のの凹半円側に接触し、
又は、前記集電シユー（３）の自由端が凹半円状であり、前記給電レール（１０）の凸半円側に接触し、前記帰線シユー（４）の自由端が凹半円状であり、前記帰線レール（１１）の凸半円側に接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の列車の集電装置。
前記集電アーム（１）及び前記帰線アーム（２）の底端にはいずれもリミットシート（１２）が設けられ、前記リミットシート（１２）の水平中線がそれぞれ前記集電アーム（１）の垂直方向中線及び前記帰線アーム（２）の垂直方向中線と垂直であることを特徴とする請求項１又は２に記載の列車の集電装置。
前記列車の集電装置は、列車の縦方向に平行して設置された２つの回転軸（７）をさらに備え、前記集電アーム（１）の頂部が前記２つの回転軸（７）のうちの一方を介して前記２セットの軸受台（８）のうちの一方にヒンジ接続され、前記帰線アーム（２）の頂部が前記２つの回転軸（７）のうちの他方を介して前記２セットの軸受台（８）のうちの他方にヒンジ接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の列車の集電装置。
ボギーに連結される集電アーム（１）及び帰線アーム（２）を備える列車の集電装置であって、列車ボギーの端部中央にビーム（９）が増設され、ビーム（９）の下側に２セットの軸受台（８）が設けられ、集電アーム（１）及び帰線アーム（２）の頂部がそれぞれ列車の縦方向に平行する回転軸（７）を介して軸受台（８）にヒンジ接続され、２セットの軸受台（８）の間に逆丁字型のリミッター（５）が設けられ、その上部がビーム（９）の下側中央に固定され、下部が集電アーム（１）と帰線アーム（２）との間に吊り下げられ、両側に隙間があり、加圧バネ（６）の両端がそれぞれ集電アーム（１）及び帰線アーム（２）の中央位置に固定され、集電シユー（３）の固定端が集電アーム（１）の底端にヒンジ接続され、集電シユー（３）の自由端が凸半円状であり、給電レール（１０）の凹半円側に接触し、帰線シユー（４）の固定端が帰線アーム（２）の底端にヒンジ接続され、帰線シユー（４）の自由端が凸半円状であり、帰線レール（１１）の凹半円側に接触し、集電アーム（１）及び帰線アーム（２）の底端にはいずれもリミットシート（１２）が設けられ、リミットシート（１２）の中線がそれぞれ集電アーム（１）及び帰線アーム（２）の中線と垂直であることを特徴とする列車の集電装置。
前記集電アーム（１）、帰線アーム（２）、リミッター（５）はいずれも絶縁材料で製造されるものであることを特徴とする請求項７に記載の列車の集電装置。
前記集電シユー（３）、帰線シユー（４）はいずれも耐摩耗性導電材料のものであることを特徴とする請求項７に記載の列車の集電装置。