JP7433287B2 - 鉄道車両用集電装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用集電装置（dispositif de captage de courant e’lectrique pour un ve’hicule ferroviaire）に関する。本発明の態様は、同様に、この集電装置を含む鉄道車両にも関する。

車両が上を走行する軌道（voie）に沿って走る第３のレールなどの外部給電装置によって電気が供給されるのに好適である電気牽引式鉄道車両（ve’hicules ferroviaires a` traction e’lectrique）が公知である。このような車両には、概してこの給電レール（rail d’alimentation）から電流を収集するための集電装置が含まれる。

集電装置には、レールと接触しアームによりフレームに接続されるシュー（patin）が含まれる。典型的には、アームは、導電性であり、シューにより抽出された電流を運ぶことを可能にする。

これらの集電装置の１つの欠点は、車両が走行するときに、例えば軌道上の障害物との衝突に起因してアームが変形（または破断）する可能性があるという点にある。アームが導電性である場合、このような変形（または破断）は、車両の停止が間に合わなかったならば短絡または脱線の危険をひき起こし得る。

したがって、これらの欠点に対処する鉄道車両用の集電装置に対するニーズが存在する。

この目的で、本発明は、鉄道車両用の集電装置であって、
－ 給電レールと接触するように意図されたシュー（patin）と、
－ フレーム（armature）と、
－ フレームをシューに機械的かつ電気的に接続する導電性アームであって、シューが備え付けられる支持部分にフレームを結合させる中央部分を有するアームと、を有する集電装置に関する。

該集電装置は、アーム上に及ぼされる機械力を測定する器具を有し、測定する器具（測定用器具）が、電気絶縁構造に内蔵された（inte’gre’s a` l’inte’rieur de）歪センサ（capteurs de’formation）を有することによって、歪センサは、アームから電気絶縁されることができ、絶縁構造は、受入れ表面（surface de re’ception）上に被着された（de’pose’e）接着剤層と接着剤層を覆うセラミック層とを有し、歪センサは、セラミック層上に配設される。

測定する器具は、アームが受ける機械力のリアルタイム測定を可能にする。絶縁構造は、歪センサをアームから電気的に絶縁することを可能にする。

したがって、収集された電流がアームから測定用器具に向かって漏出する危険性を増大させることなくセンサが可能なかぎりアームの近くに設置されることから、測定用器具は、信頼性の高い測定を可能にする。

絶縁構造によりガルバニック絶縁回路の使用が回避されるが、このようなガルバニック絶縁回路の追加は、集電装置のコストおよび複雑性を増大させると考えられることから、これは有利なことである。

本発明の有利な、ただし選択任意の態様によると、この集電装置は、以下の特徴の１つまたは複数を、単独で考慮するかまたは技術的に許容できる任意の組合せに従って包含することができる。
－ 測定する器具は、アームの中央部分の上部面上に備え付けられる。
－ 測定する器具は、アームの中央部分の側方面上に備え付けられる。
－ 測定する器具は、２つの歪センサ群を有し、各センサ群は、測定回路と関連付けられ、２つのセンサ群は、中央部分の同じ面上に備え付けられ、フレームから異なる距離のところに設置される。
－ フレームは、アーム支持体を有し、アームの中央部分は、アーム支持体上に備え付けられたセンタリングピン（pion de centrage）を受け入れるオリフィスを有し、アームが、センタリングピンの周りに備え付けられアームの中央部分とアーム支持体との間で圧縮され（en compression）ながらオリフィス内に少なくとも部分的に受け入れられる座金（rondelle）をさらに有することによって、アームは、座金によってアーム支持体上に載置され、測定する器具は、座金の外側受入れ表面上に備え付けられる。
－ 測定する器具は、同様に、歪センサの少なくとも１つの近傍に設置された温度センサを有する。
－ 絶縁構造は、歪センサを覆う樹脂またはワニス製の封入層をさらに有する。
－ 接着剤層の厚みは、１０μｍ～１ｍｍである。
－ セラミック層の厚みは、０．０５ｍｍ～３ｍｍである。

他の態様によると、本発明は、鉄道車両用の集電システムであって、前述のような集電装置と、測定する器具に接続され、アームの破断を検出しおよび／または測定する器具に由来する歪測定値からシューと給電レールとの間の接触力を計算するようにプログラムされる処理ユニットと、を有する、ことを特徴とする集電システムに関する。

本発明は、単に非限定的な例として提供され、添付図面を参照して行なわれる集電装置の一実施形態についての以下の説明に照らして、より良く理解されるものであり、本発明の他の利点がより明確になるものである。

本発明の実施形態に係る鉄道車両用の集電装置を概略的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る図１の集電装置の一部を概略的に示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る図１の集電装置の一部を概略的に示す図である。 図１の集電装置に装備される測定用器具を断面図で概略的に示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る図１の集電装置の一部を概略的に示す図である。 図２の集電装置の一部の下部図を概略的に示す図である。 鉄道車両に装備され図１の集電装置を含む、計装済み（instrumente’）システムのブロック図である。

図１は、鉄道車両用の集電装置２を示す。該装置２は、給電レールから電流を収集する目的で給電レールと協動することができる。装置２は、次に、例えば鉄道車両の電気牽引連鎖（chai^ne de traction e’lectrique）に電力供給するため、鉄道車両に搭載された電力回路に対して収集された電流を運ぶことを可能にする。

実施例によると、給電レールは、鉄道車両が上を走行する鉄道軌道に沿って配置された（dispose’）第３のレールである。

図１および２に例示されるように、装置２は、アーム４、集電シュー６（patin de collecte）およびアーム４用の支持体（support）を形成するフレーム（armature）８を含む。

シュー６は、給電レールに電気が供給される場合に給電レールからの電流を抽出する（pre’lever）ために、給電レールと直接接触するように意図される。

シュー６は、導電性材料、好ましくは炭素または炭素質材料から製造される。

例示された実施例において、シュー６は、四辺形の形をしたベースを伴う細長いスラブ（pave’）の形をしているが、変形形態では、シュー６の幾何形状は、給電レールの配設に基づいて適応され得る。

アーム４は、シュー６を、機械的と同時に電気的にも、フレーム８に対して結合させる。好ましくは、アーム４は剛性である。

アーム４は、導電性材料、例えば銅もしくはアルミニウムなどの金属、または銅－アルミニウム（cupro-aluminium）合金などの金属合金、または鋳鉄（fonte）、または炭素質合金（alliage carbone’）製である。アーム４は、シュー６によって収集された電流を運ぶことを可能にする。

図２は、等角斜視上面図でアーム４の一実施例を示す。

実施形態によると、アーム４は、中央主要部分１２とシュー６の支持部分１４とを含む。

例えば、主要部分１２すなわち中央部分は、ここでは矩形断面を有する基本的に直線（rectiligne）のバー（barreau）を含む。

主要部分１２は、特に、上部面２６、下部面および側方面２８を有する。例えば、装置２が備え付けられた構成（configuration monte’e）にある場合、面２６は水平であり、側方面２８は垂直である。

一変形形態において、中央部分１２は、異なる形状を有することができる。例えば、バーは、円形断面または台形断面を有し得る。中央部分１２は、平板形状を呈することもできる。

部分１４は、ここでは、シュー６との接触面１６とシュー６の締結用部材を受け入れる（recevoir）ためのオリフィス１８とを含むプレートを含む。シュー６は、面１６上に締結され、面１６と接触する。好ましくは、部分１２および１４は、一体で形成される。

部分１４は、主要部分１２の遠位端部（extre’mite’ distale）に形成される。面１６および部分１４は、本質的に平面であり、ここでは、主要部分１２に垂直で、例えば水平方向に伸長する（s’allongent）。部分１４の形状および配設は、給電レールの配置により左右される。

実際には、外部給電レールは、装置２が上に備え付けられる鉄道車両の長手方向軸に対して平行に延在し、こうして、シュー６および面１６は、このとき給電レールと整列し（aligne’s avec）、主要部分１２は、車両の側方面の１つとの関係において突出した状態で給電レールと垂直に延在するようになる。

例示された実施例において、装置２が鉄道車両上に備え付けられたとき、面１６は、上方に向くことによって、例えば給電レールの上部からの集電モード（mode de captage par le dessus du rail d’alimentation）の場合、給電レールの下部面（le dessus）とシュー６とが接触することができる。

例示されない変形形態によると、面１６は下方に向き、こうして、例えば給電レールの上部からの集電モードの場合、給電レールの上部面とシュー６とが接触できることになる。

主要部分１２は、同様に、アーム４をフレーム８に取付けるまたは定着させる近位端部（extre’mite’ proximale）２０を含む。例えば、端部２０は、フレーム８上にアーム４を締結し挟持するために、ネジまたはネジ付きロッド（tige filete’e）などの締結用要素３４を受け入れるように意図されたオリフィス２４を含む。図１では、締結用要素３４の頭部のみが見える。

実施例によると、中央部分１２は、近位端部２０の近傍に湾曲部分２２を含むことができる。

図１において、参照番号３６は、ここではバー形状で、フレーム８に属するアーム支持体を表す。アーム支持体３６は、アーム４の下方に位置付けられ（situe’）、アーム４が支持体３６上に載置されることを可能にする。

実施形態によると、アーム支持体３６は、例えばアーム支持体３６と一体形成された状態で、アーム支持体３６の上部面から突出するセンタリングピン（pion de centrage）を含む。アーム４は、有利には、アーム４が備え付けられた構成にある場合にセンタリングピンを受け入れる受入れオリフィス（orifice de re’ception）３８を含む。ここでは、オリフィス３８は、中央部分１２上で、例えば端部２０の方に向かって形成される。センタリングピンは、アーム４のずれまたは偶発的偏心を防ぐことを可能にする。

装置２は、同様に、抽出された電流を収集する電気回路１０と、フレーム８および回路１０を少なくとも部分的に囲む保護ケース３０または保護用ベースプレートと、を含む。

例えば、ケース３０は、電気絶縁材料で製造される。

例えば、回路１０は、鉄道車両内に埋込まれた電力回路に接続された１つまたは複数の接続端子を含む。

したがって、シュー６は、アーム４を介して回路１０に対して電気的に接続されると理解される。例えば、フレーム８は、導電性であり、アーム４の端部２０を回路１０に接続する。一実施例によると、回路１０は、ヒューズなどの電気的保護機器を含む。

実際には、いくつかの利用分野において、絶縁性アームの使用よりも導電性アーム４の使用の方が好ましいが、それは、絶縁性アームには、シューを電気的に接続するために母線タイプの接続バーまたはケーブルなどの専用導体の付加がさらに必要となるからである。

選択任意の例示的実施例によると、フレーム８は、アーム４に固定された可動部分と、例えばケース３０に固定された静止部分と、の間で共有される。可動部分は、ここでは、部分１４の長手方向に平行である水平軸を中心にして枢動する（pivotement）ことによって、静止部分との関係において自由に動くことができる。螺旋牽引ばね（ressorts he’licoi:daux a` traction）などの１つまたは複数のばね３２が、フレーム８の静止部分と可動部分との間に延在して、可動部分を給電レールと接触する位置に戻す。これにより、装置２は、鉄道軌道との関係における給電レールのあらゆる高さ変動を許容し、レール上に力を加えて良質の集電を保証することを可能にすることができる。ばね３２は、例示されない変形形態において、ピボットリンクの回りに備え付けられた捩りばね（ressorts a` torsion）で置換されてもよい。

実際には、使用構成において、装置２は、例えば鉄道車両の下部部分上、好ましくは鉄道車両の車体底面またはボギー上に保護ケースを取付けることによって、鉄道車両上に備え付けられる。同じ鉄道車両は、車両の電力回路に接続された複数の装置２を含み得る。

装置２は、アーム４上に及ぼされる機械力を測定するための測定用器具４０を含む。測定用器具４０は、アーム４と接触する歪センサ（capteurs de’formation）を含む。

例えば、歪センサは、歪計とも呼ばれる歪ゲージである。

１つの例示的実施例によると、各歪ゲージは、導電性材料、好ましくは金属材料の１つまたは複数の薄層を含む。

例えばゲージが置かれた表面が変形したためにゲージが変形（de’formation）を受けた場合、ゲージの弾性特性は改変され、これにより、ゲージを通過する電流の変動を測定することによってゲージの変形を定量化することが可能になる。

好ましくは、歪センサは、装置２のアームと接触するとき、アームが受ける５０Ｎ以上もしくは１００Ｎ以上で５０００Ｎ以下もしくは３０００Ｎ以下の力を測定することを可能にする。

この値範囲は、歪センサがアームの変形（典型的には１０００Ｎ未満）を測定することと同様にアームの破断（１０００Ｎ超の破壊強度（effort a` la rupture））を検出することを可能にする。

例えば、１０００Ｎ超の力値間隔についての測定用器具４０の測定許容誤差は、１０００Ｎ未満の力値間隔についての測定許容誤差よりも高い。後者の間隔については、測定許容誤差は好ましくは５％未満または２％未満である。

実施形態によると、測定用器具４０は、アーム４上、好ましくは中央部分１２上に備え付けられる。

例示された実施例において、器具４０は、中央部分１２の上部面２６上に備え付けられ、このとき、この面は、歪センサのための「受入れ表面（surface de re’ception）」を形成すると称させる。歪センサは、このとき上部面２６と接触状態にある。

例えば、本開示では、測定用器具４０は、器具４０の歪センサが表面上に備え付けられたとき、すなわちこれらの歪センサがこの表面に直接的または間接的に締結されたとき、その表面上に「備え付けられる（monte’）」と称される。

他の実施形態によると、器具４０は、中央部分１２の側方面２８の１つの上に備え付けられ、この側方面は、このとき歪センサのための受入れ表面を形成すると称される。歪センサは、このとき上記側方面２８と接触状態にある。

例えば、図３は、他の実施形態に係るアーム４’を示す。アーム４’は、測定用器具４０が今やアーム４’の中央部分１２の側方面２８上に締結されるという点を除いて、アーム４と類似する。

この差異は別として、アーム４’はアーム４と類似し、アーム４に関して説明される全てをアーム４’に置き換えることができ、そのため、以下ではアーム４についてのみ説明する。

例えば、上部面２６に測定用器具４０を設置することによって、アーム４上に及ぼされる曲げ力の垂直成分をより精確に測定することが可能となる一方、上部面２６に測定用器具４０を設置することで、アーム４’が受ける側方曲げ力（efforts late’raux en flexion）のより精確な測定が可能となる。

測定用器具４０は、少なくとも１つの測定ユニット５０を含み、その一例が図４に示される。歪センサは、１つまたは複数の測定ユニット５０中に含まれる。

この実施例において、測定用器具４０は、単一の測定ユニット５０を含む。

測定ユニット５０は、接着剤層５２とこの接着剤層５２を覆うセラミック層５４とを含む電気絶縁構造を含む。

接着剤層５２は、アーム４の受入れ表面上、場合に応じて、例えば上部面２６上、または側方面２８の１つの上に被着される（de’pose’s）。例えば、セラミック層５４は、接着剤層５２と直接接触する。

実施例によると、接着剤層５２は、好ましくはエポキシ樹脂などの熱硬化性接着剤（adhe’sif de pre’fe’rence thermodurcissable）である。

ここでは参照番号「５６」が付される歪センサは、セラミック層５４上に被着され、アーム４と間接的に接触する。

説明された実施例において、別途指定の無いかぎり、絶縁構造の層は平面であり、本質的に恒常的な厚み（すなわち１０％内好ましくは５％内で恒常的な厚み）を有する。

好ましくは、歪センサ５６の全部または一部が、ホイートストン（Wheatstone）ブリッジなどの測定回路内で互いに接続される。

例えば、測定ユニット５０は、測定回路を形成するために互いに接続された４つのセンサ５６（そのうち２つのみが図４に見られる）を含む。

一変形形態において、センサ５６の数は、異なることがあり得る。

有利には、センサ５６は、例えばプリント回路の導電性トラック（pistes）に類似する形で、セラミック層５４上に被着される例えば金属製トラックなどの導電性トラックによって、各々の測定回路内で接続される。

変形形態によると、測定用器具４０内では、複数の測定回路が使用される。各測定回路には、複数のセンサ５６を含む群が含まれる。この場合、センサ群５６は、好ましくは中央部分１２の同じ面と接触し、アーム４が接続されるフレーム８から異なる距離のところに設置されながら互いに離隔される。

例えば、２つの測定回路は、中央部分１２に沿って整列され、第１のセンサ群５６は、中央部分１２の定着点（point d’ancrage）から距離Ｄ１のところに設置され、第２のセンサ群５６は、中央部分１２の定着点から一定の距離Ｄ２のところに設置される。

第１の実施例によると、測定用器具４０は、少なくとも２つの別個の測定回路を含む１つの測定ユニット５０を含む。

第２の実施例によると、測定用器具４０は、各々が１つの測定回路を含む２つの測定ユニット５０を含む。２つの測定ユニット５０は、中央部分１２の面の異なる場所に設置される。

アームの同じ面と接触する複数の測定回路を使用することによって、アーム４が受ける応力の示差測定（mesure diffe’rentielle）を行なうことが可能になる。例えば、２つの測定回路を使用することで、器具４０は、２つの測定回路間のアーム４が受ける曲げモーメントの差を決定することが可能になる。測定用器具４０の感度は、このとき、距離Ｄ１とＤ２との間の差に比例する。

有利には、測定ユニット５０は、歪センサ５６の少なくとも１つの近くに設置された温度センサ５８を含むことができる。

例えば、温度センサ５８は、負の温度係数を有するプローブなどの熱電対（thermocouple）またはサーミスタを含む。

特に、センサ５８により測定された温度データによって、例えば装置２の加熱の結果としてもたらされる高温に起因するあらゆるドリフトを考慮に入れるために、センサ５６により測定された変形を補正することができる。

センサ５８によって測定された温度データは、同様に、装置２の異常な加熱を検出するため、またはアーム４を通過する電流に関する標示（indication）を提供するためにも使用可能である。

一変形形態において、温度センサ５８を省略することが可能である。

有利な実施形態によると、電気絶縁構造は、さらに、歪センサ５６を覆い、該当する場合には付随する導電性トラックも同様に覆う樹脂製または電気絶縁性ワニス（vernis）製の封入層（couche d’encapsulation）６０を含む。

例えば、封入層６０は、セラミック層５４の上、好ましくは歪センサ５６が上に位置付けられるセラミック層５４の表面の部分上のみに被着される。換言すると、封入層６０は、セラミック層５４を部分的に覆う。

有利には、電気絶縁構造は、封入層６０および／またはセラミック層５４を覆う、例えばシリコーンなどの電気絶縁性エラストマ材料製の追加の保護層６２も同様に含む。

選択任意の実施形態によると、測定ユニット５０は、受入れ表面上に備え付けられ、センサ５６および絶縁構造が内部に収納される内側体積を画定するケース６４を含む。

一実施例として、測定ユニット５０は、ここで、例えばケース６４および／または追加の保護層６２によって、保護等級ＩＰ６６以上の防塵耐水性レベルを保証する。

例えば、ケース６４は、平面壁により画定された中空スラブ（pave’ creux）の形をとるが、曲線状または丸味のある形状などの他の形状も同様に考慮できる。ケース６４の高さｈ６４は、ここでは、１０ｃｍまたは１ｃｍ以下であり、好ましくは５ｍｍ以下である。

実施例によると、ケース６４は、そのベース上に、フランジ形の締結用部分６６を含み、これが、ネジまたはリベットなどの締結用部材６８を用いてケース６４を受入れ表面（この場合、ここでは中央部分１２）に締結することを可能にする。一変形形態においては、必ずしも締結用部分６６を必要とせずに、接着または溶接によりケース６４を締結することができる。

１つの例示的実施例として、接着剤層５２の厚みｅ５２は、１０μｍ～１ｍｍの間である。

１つの例示的実施例として、セラミック層５４の厚みｅ５４は、０．０５ｍｍ～３ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、さらに一層好ましくは０．２ｍｍ～０．４ｍｍである。

１つの例示的実施例として、封入層の厚みｅ６０は、５μｍ～０．５μｍ、好ましくは２０μｍ～１００μｍである。

１つの例示的実施例として、ここでは封入層６０の上部表面との関係において測定される追加の保護層６２の厚みｅ６２は、０．５ｍｍ～１ｃｍ、好ましくは１ｍｍ～５ｍｍである。

実施形態によると、層５２を形成する接着剤および層５４を形成するセラミックの各々は、１ミリメートルあたり１０ｋＶ以上の絶縁耐力（rigidite’ die’lectrique）を有する。封入層６０を形成する樹脂またはワニスは、１ｍｍあたり１００ｋＶ以上の絶縁耐力を有する。

実施例によると、測定用器具４０は、同様に、鉄道車両に搭載された処理回路とセンサ５６との相互接続をも可能にする。

例えば、各ユニット５０は、樹脂層５４上に配設された１つまたは複数の導電性接点パッド７０を含む。接点パッド７０は、例えば、先に説明した導電性トラックを介してセンサ５６に接続される。各パッド７０は、ここではケース６４を出て相互接続回路に向かうケーブル７４に対して溶接７２を用いて接続される。

好ましくは、各ケーブル７４は、ケーブル芯線の半径との関係において少なくとも０．５ｍｍの余剰厚み（sure’paisseur）を有する、例えばポリマ製、特にＰＴＦＥ製の電気絶縁外装（gaine e’lectriquement isolante）を含む。

例示された実施例において、パッド７０、溶接７２およびケーブル７４の一部は、封入層６０で覆われる。

有利な実施形態によると、センサ５６および各ユニット５０の絶縁構造は、例えば真空蒸着法を用いた薄層の連続する被着（de’po^t successif de couches minces）によって、同じ方法（proce’de’）の間に受入れ表面上に直接製造される。

例えば、第１の層５２は、好ましくは受入れ表面の清浄後に、この受入れ表面上に被着される。他の層は、次に、連続して被着される。センサ５６は、好ましくは、層５４上に金属を被着させることによって形成される。例えば、温度センサ５８も同様に、金属を被着させることによって形成される。

被着された層の幾何形状は、被着中にマスクを用いてならびに／または化学エッチングもしくはイオンビームエッチングなどのエッチング方法を用いて定義され得る。このような方法は、同様に、被着された層に対し予め定義されたパターンを付与する（impartir）ため、例えばセンサ５６を生産する目的でパターンを定義するためにも使用され得る。

該当する場合（Le cas e’che’ant）、導電性トラックと接点パッド７０とは、同時点で類似の方法を用いて製作される。溶接７２は、例えば、ケース６４の設置および締結と同様に後で行なわれる。

製造方法は、同様に、特に、例えば、接着剤が熱硬化性接着剤である場合に被着後の接着剤層５２の硬化を目的として、被着された層のうちの１つまたは複数を構造化する（structurer）ために１つまたは複数の熱処理ステップを含むこともできる。

本発明の実施形態によって、測定用器具４０は、アーム４が受ける機械力のリアルタイム測定を可能にする。絶縁構造により、アーム４から電気絶縁されながら、歪センサ５６をアーム４と接触状態にすることが可能である。

詳細には、測定用器具４０は、収集された電流がシュー６と回路１０との間でアーム内を循環する際の電流の漏出の危険性を増大させることなく、センサ５６が可能なかぎりアーム４の近くに設置されることから信頼性のある測定を可能にする。

絶縁構造は、センサ５６の出力端におけるガルバニック絶縁回路の使用を回避するが、このことは、このようなガルバニック絶縁回路の追加によって装置２のコストおよび複雑性が高まると考えられることから、有利である。

絶縁構造、特に層５２および５４は、ここでは、導電性アームが給電レールから収集された電流を輸送する場合でさえ、導電性アーム４との関係におけるセンサ５６の満足のいく電気絶縁を保証しながら、アームの変形をセンサ５６が測定できるようにするのに充分なほど薄いものである。

例えば、絶縁構造により、外部給電レールの給電電圧が７５０Ｖｄｃに等しい場合、ＣＥＩ６００７７規格に適合する電気絶縁レベルを保証することができる。

図５は、集電装置の発明の第３の実施形態に係る座金（rondelle）８０を示す。この実施形態において、測定用器具４０の歪センサ５６は、座金８０の外部面（face exte’rieure）により形成される受入れ表面上に配置される。

例示された実施例において、座金８０は、中央オリフィス８４を画定する本質的に円筒形の中空本体８２を含む。本体８２は、本体８２の外周面上に配設された１つまたは複数の平面部分８６を含む。座金８０は、ここでは、互いに相対する２つの面８６を含む。

参照番号Ｒ８０は、中央オリフィス８４の内部半径を表す。参照番号Ｌ８２は、２つの面８６の間の距離を表す。参照番号Ｌ８６は、面８６の幅を表す。

一例として、半径Ｒ８０は、１０ｍｍ～２０ｍｍである。距離Ｌ８２は、１０ｍｍ以上、５ｃｍ以下である。幅Ｌ８６は、５ｍｍ以上、５ｃｍまたは２ｃｍ以下である。

装置２の備え付けられた構成において、座金８０は、受入れオリフィス３８内に少なくとも部分的に受け入れられ、したがって、ここではアーム４の一部である。

図６は、アーム４の（またはアーム４’の）底面図を示す。

実施形態によると、受入れオリフィス３８は、座金８０の一端部を受け入れるように配設された受入れゾーン９０を含む。例えば、受入れゾーン９０は、部分１２の下部面上で受入れオリフィス３８のベースの周りに配設されたカウンタボア（chambrage）または面取り（chanfrein）を含む。

実施例によると、受入れオリフィス３８は、センタリングピンの通過を可能にするように寸法決定された通過孔を含み、受入れゾーン９０は、通過孔の直径よりも大きい直径を有し、こうして座金８０がセンタリングピンの周りに備え付けられたとき受入れゾーン９０内に座金８０の少なくとも一部分を受け入れる。

実際には、座金８０の高さは、受入れゾーン９０の深さよりも大きく、こうして座金８０は、受入れオリフィス３８から突出し、一方で中央部分１２の下部面との関係においても突出する。

したがって、アーム４とアーム支持体３６との間の接触は、座金８０を介して提供される。

例えば、座金８０の外部面８２および８６は、少なくとも部分的に受入れゾーン９０の半径方向面と接触する。

したがって、組立て構成において、座金８０がアームの中央部分１２とアーム支持体３６との間に圧縮された状態で（en compression）備え付けられることが理解される。座金８０の上端部は、受入れゾーン９０の底部面と接触し、座金８０の下端部は、アーム支持体３６と接触する。センタリングピンは、座金８０の中央オリフィス８４の中および受入れオリフィス３８の通過孔の中に受け入れられる。

有利には、受入れゾーン９０は、ケーブル７４の通過を可能にするためにハウジング９２を含む。例えば、ハウジング９２は、各々、カウンタボアの半径方向拡幅によって形成される。ハウジング９２は、好ましくは、各々、面８６の場所の反対側に形成される。

換言すると、この実施形態において、測定用器具４０は、それ自体がアーム４に統合される座金８０に統合される。

この差異は別にして、先に装置２およびその動作に関して、測定用器具４０および測定ユニット５０に関して説明してきた全てが、座金８０にあてはまり、当該実施形態に転置することができ、したがって、これらの詳細については再度説明しない。特に、１つまたは複数の測定ユニット５０は、アーム４の中央部分１２の面２６または２８上に形成される代りに、面８６上に形成され得る。

座金８０は、アーム４とフレーム８との定着点の近傍に位置付けられることから、座金８０を使用することにより、アーム上に及ぼされる圧縮力（efforts en compression）をより厳密に測定することが可能になる。

測定用器具４０が座金８０上に設置され、座金８０がアーム４の残りの部分から取外し可能であることから、座金８０によって、同様に、アーム４が破断した場合に測定用器具４０を交換しなくてもよくなることができる。

一変形形態において、例えば、前述のようにアーム４または４’の面上に形成された測定用器具４０と一緒に（conjointement avec）測定用器具４０を有する座金８０を使用することにより、さまざまな実施形態を互いに組合せることができる。

例示されないさらに他の変形形態によると、側方捕捉モード（mode de captage late’ral）に従って動作するのに好適である集電装置２内に、測定用器具を統合することができる。

例えば、装置は、先に説明したものと同じ役割を果たすフレーム、アームおよびシューを含み、このシューの接触面は、例えば接触面が垂直方向に延在する状態で側方に備え付けられた給電レールに向かって、側方に面する。アームは、例えば、中央部分が、フレームおよびシューと連接され、該当する場合には互いに連接された１つまたは複数のレバーを有するように成形される。

図７は、鉄道車両１０２内に設置された計装済みの集電システム１００を示す。

システム１００は、先に説明した実施形態のうちの１つに従った測定用器具４０を含む少なくとも１つの集電装置２を含む。

システム１００は、同様に、第１のデータリンク１０６によって測定用器具４０に接続された電子制御装置１０４も含む。

例えば、電子制御装置１０４は、ここではマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）である論理処理ユニット１０８と、以下で説明する実施例のいずれか１つに係る方法を自動的に実装する目的で実行可能であるソフトウェアコードの形をした命令が中に記憶されるコンピュータメモリ１１０と、を含む。一変形形態において、電子制御装置１０４は、上記方法の１つまたは複数を実施するようにプログラムされた（programme’）専用集積回路を含む。

システム１００は、さらに、第２のデータリンク１１２と、車両１０２の運転手との対話（interaction）を許可するマンマシンインタフェース１１４と、車両１０２の搭載コンピュータ１１６と、好ましくは無線リンクによる車両１０２の外部の監視センタ１２０との通信に好適な電気通信インタフェース１１８と、を含む。

例えば、システム１００は、センサ５６由来の測定信号に条件付けして、例えばこれらの信号が制御装置１０４によって処理される前にそれらをフィルタリングおよび／または抽出するための図示されない処理ユニットを含む。

実施例によると、第１のリンク１０６は、例えばケーブル７４を用いて測定用器具４０に接続される有線リンクである。有線リンクは、１つまたは複数の専用ケーブルまたは多重ケーブルリンクを含み得る。一変形形態において、これは、無線リンク、例えば無線周波数リンク、好ましくは近距離無線リンクでもよい。

第２のリンク１１２は、制御装置１０４をインタフェース１１４およびコンピュータ１１６、そしてインタフェース１１８に接続する。例えば、第２のリンク１１２は、例えばＡＤＣタイプのフィールドバスなどの有線データバスである。

実施形態によると、第２のリンク１１２および／またはインタフェース１１４および／またはコンピュータ１１６および／またはインタフェース１１８は、車両１０２内にすでに存在し、システム１００によって部分的に使用される一方システム１００とは独立した車両１０２の他の機能と共有される設備機器であり得る。

例示的実施例として、インタフェース１１４は、車両１０２の運転手に対してメッセージまたは標示を伝送するのに好適である電子表示スクリーンおよび／またはライトインジケータ（indicateur lumineux）および／またはサウンドインジケータおよび／またはハプティックインジケータを含む。コンピュータ１１６は、ＴＣＭＳ（Train Control and Management Systemの略）タイプの鉄道メンテナンスコンピュータである。インタフェース１１８は、無線周波数アンテナを含む。

一実施例によると、装置１０４は、センサ５６によって測定された歪データの関数としてシュー６と給電レールとの間の接触力を自動的に計算するようにプログラムされる。

接触力の計算は、例えば、アーム４の幾何学的構成および装置２内の測定用器具４０の位置の関数として予め定義された公式を用いて行なわれ、この公式は、装置１０４内にプログラムされるかまたは記録される。一実施例によると、装置１０４は、アーム４の状態を自動的に決定し、特に、例えばセンサ５６により測定された力が予め決定された閾値を上回った場合または測定された接触力が予め定義された第１の閾値を上回った場合にアーム４の破断を検出するようにプログラムされる。例えば、第１の閾値は、１０００Ｎ以上の横断方向の力に対応する。

他の実施例によると、装置１０４は、経時的にアームが受ける力を測定するようにプログラムされる。この測定は、規則的に（re’gulie`rement）または予め定義された瞬間に実施可能である。測定の結果は、例えば、コンピュータ１１６の中、例えばログファイルの中に記憶され、および／またはインタフェース１１８を用いてメンテナンスセンタ１２０に送られる。

したがって、出力端において、装置１０４は、アーム４の状態についての情報およびシュー／レールの接触力の値についての情報を、例えばリアルタイムでまたは定期的に経時的に提供するようにプログラムされる。

有利には、温度センサ５８が使用される場合、装置１０４は、同様に、センサ５６により測定されたデータを測定された温度の関数として自動的に補正するようにプログラムされる。センサ５８によって測定された温度は、同様に、行なわれた補正とは独立して装置１０４によって出力端において提供され得る。

実施例によると、装置１０４またはコンピュータ１１６は、器具４０による測定によって装置１０４がアーム４の破断を検出した場合にインタフェース１１４にアラートを送るようにプログラムされる。

こうしてこれに応答して、車両１０２の運転手は、車両またはレール基盤構造のあらゆる損傷を回避するために、車両を直ちに停止することができる。

他の実施例によると、装置１０４またはコンピュータ１１６は、例えば測定された力が第１の閾値より低くとどまりながら予め定められた第２の閾値を上回った場合、アームの異常な損傷など、器具４０による測定によって装置１０４が検出したアームの異常な状態を記録するようにプログラムされる。

例えば、この事象（e’ve`nement）を報告するメッセージは、インタフェース１１８を介してメンテナンスセンタ１２０に自動的に送られる。対応する事象も、同様に、コンピュータ１１６のメモリ内に記録されたログファイル中に記憶され得る。インタフェース１１４上に警告が表示されることもできる。

以上で考慮された実施形態および変形形態を組合せて、新たな実施形態を導くことが可能である。
［構成１］
鉄道車両用の集電装置（２）であって、
－給電レールと接触するように意図されたシュー（６）と、
－フレーム（８）と、
－前記フレーム（８）を前記シュー（６）に機械的かつ電気的に接続する導電性アーム（４）であって、前記シュー（６）が備え付けられる支持部分（１４）に前記フレームを結合させる中央部分（１２）を有するアームと、を有し、
前記アーム（４）上に及ぼされる機械力を測定する器具（４０）を有し、
前記測定する器具が、電気絶縁構造に内蔵された歪センサ（５６）を有することによって、前記歪センサは、前記アームから電気絶縁されることができ、
前記絶縁構造は、受入れ表面（２６；２８；８６）上に被着された接着剤層（５２）と前記接着剤層を覆うセラミック層（５４）とを有し、
前記歪センサは、前記セラミック層上に配設される、ことを特徴とする集電装置。
［構成２］
前記測定する器具（４０）は、前記アームの前記中央部分の上部面（２６）上に備え付けられる、ことを特徴とする構成１に記載の装置。
［構成３］
前記測定する器具（４０）は、前記アームの前記中央部分の側方面（２８）上に備え付けられる、ことを特徴とする構成１に記載の装置。
［構成４］
前記測定する器具は、２つの歪センサ（５６）群を有し、
各センサ群は、測定回路と関連付けられ、
前記２つのセンサ群は、前記中央部分の同じ面上に備え付けられ、前記フレームから異なる距離のところに設置される、ことを特徴とする構成２または３に記載の装置。
［構成５］
前記フレーム（８）は、アーム支持体（３６）を有し、
前記アーム（４）の前記中央部分（１２）は、アーム支持体（３６）上に備え付けられたセンタリングピンを受け入れるオリフィス（３８）を有し、
前記アーム（４）が、前記センタリングピンの周りに備え付けられ前記アーム（１２）の前記中央部分と前記アーム支持体（３６）との間で圧縮されながら前記オリフィス（３８）内に少なくとも部分的に受け入れられる座金（８０）をさらに有することによって、前記アーム（４）は、前記座金（８０）によって前記アーム支持体（３６）上に載置され、
前記測定する器具は、前記座金の外側受入れ表面（８６）上に備え付けられる、ことを特徴とする構成１に記載の装置。
［構成６］
前記測定する器具は、同様に、前記歪センサの少なくとも１つの近傍に設置された温度センサ（５８）を有する、ことを特徴とする構成１～５のいずれか一項に記載の装置。
［構成７］
前記絶縁構造は、前記歪センサ（５６）を覆う樹脂またはワニス製の封入層（６０）をさらに有する、ことを特徴とする構成１～６のいずれか一項に記載の装置。
［構成８］
前記接着剤層（５２）の厚み（ｅ５２）は、１０μｍ～１ｍｍである、ことを特徴とする構成１～７のいずれか一項に記載の装置。
［構成９］
前記セラミック層（５４）の厚み（ｅ５４）は、０．０５ｍｍ～３ｍｍである、ことを特徴とする構成１～８のいずれか一項に記載の装置。
［構成１０］
鉄道車両（１０２）用の集電システム（１００）であって、
構成１～９のいずれか一項に記載の集電装置（２）と、
前記測定する器具（４０）に接続され、前記アーム（４）の破断を検出しおよび／または前記測定する器具（４０）に由来する歪測定値から前記シュー（６）と給電レールとの間の接触力を計算するようにプログラムされる処理ユニット（１０４）と、を有する、ことを特徴とする集電システム（１００）。

Claims (10)

1. 鉄道車両用の電流を収集するための集電装置（２）であって、
   －給電レールと接触するように意図されたシュー（６）と、
   －フレーム（８）と、
   －前記フレーム（８）を前記シュー（６）に機械的かつ電気的に接続する導電性アーム（４）であって、前記シュー（６）が備え付けられる支持部分（１４）に前記フレームを結合させる中央部分（１２）を有するアームと、を有し、
   前記アーム（４）上に及ぼされる機械力を測定する器具（４０）を有し、
   前記測定する器具が、電気絶縁構造に内蔵された歪センサ（５６）を有することによって、前記歪センサは、前記アームから電気絶縁されることができ、
   前記電気絶縁構造は、受入れ表面（２６；２８；８６）上に被着された接着剤層（５２）と前記接着剤層を覆うセラミック層（５４）とを有し、
   前記歪センサは、前記セラミック層上に配設される、ことを特徴とする集電装置。
2. 前記測定する器具（４０）は、前記アーム（４）の前記中央部分の上部面（２６）上に備え付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の集電装置。
3. 前記測定する器具（４０）は、前記アーム（４）の前記中央部分の側方面（２８）上に備え付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の集電装置。
4. 前記測定する器具（４０）は、２つの歪センサ（５６）群を有し、
   各センサ群は、測定回路と関連付けられ、
   前記２つのセンサ群は、前記中央部分の同じ面上に備え付けられ、前記フレーム（８）から異なる距離のところに設置される、ことを特徴とする請求項２または３に記載の集電装置。
5. 前記フレーム（８）は、アーム支持体（３６）を有し、
   前記アーム（４）の前記中央部分（１２）は、アーム支持体（３６）上に備え付けられたセンタリングピンを受け入れるオリフィス（３８）を有し、
   前記アーム（４）が、前記センタリングピンの周りに備え付けられ前記アーム（１２）の前記中央部分と前記アーム支持体（３６）との間で圧縮されながら前記オリフィス（３８）内に少なくとも部分的に受け入れられる座金（８０）をさらに有することによって、前記アーム（４）は、前記座金（８０）によって前記アーム支持体（３６）上に載置され、
   前記測定する器具（４０）は、前記座金の外側受入れ表面（８６）上に備え付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の集電装置。
6. 前記測定する器具（４０）は、同様に、前記歪センサ（５６）の少なくとも１つの近傍に設置された温度センサ（５８）を有する、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の集電装置。
7. 前記電気絶縁構造は、前記歪センサ（５６）を覆う樹脂またはワニス製の封入層（６０）をさらに有する、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の集電装置。
8. 前記接着剤層（５２）の厚み（ｅ５２）は、１０μｍ～１ｍｍである、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の集電装置。
9. 前記セラミック層（５４）の厚み（ｅ５４）は、０．０５ｍｍ～３ｍｍである、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の集電装置。
10. 鉄道車両（１０２）用の集電システム（１００）であって、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の電流を収集するための集電装置（２）と、
    前記測定する器具（４０）に接続され、前記アーム（４）の破断を検出しおよび／または前記測定する器具（４０）に由来する歪測定値から前記シュー（６）と給電レールとの間の接触力を計算するようにプログラムされる処理ユニット（１０４）と、を有する、ことを特徴とする集電システム（１００）。

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