JPH05130705A - 鉄道車両用集電装置 - Google Patents
鉄道車両用集電装置Info
- Publication number
- JPH05130705A JPH05130705A JP31337891A JP31337891A JPH05130705A JP H05130705 A JPH05130705 A JP H05130705A JP 31337891 A JP31337891 A JP 31337891A JP 31337891 A JP31337891 A JP 31337891A JP H05130705 A JPH05130705 A JP H05130705A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 架線10から集電するための集電部材８の駆動
機構による横方向の変位と、その架線10の横方向の変位
とが検知され、架線10の横方向の変位に追従して集電部
材８が横方向に変位するように駆動機構が制御される。 【効果】 集電部材を空気抵抗の小さな形状として騒音
を低減し、集電部材の横方向幅を短くして集電部材に作
用する揚力を減少して架線の破損を防止でき、集電部材
の追従制御に高い応答性や位置精度を要求されない。
機構による横方向の変位と、その架線10の横方向の変位
とが検知され、架線10の横方向の変位に追従して集電部
材８が横方向に変位するように駆動機構が制御される。 【効果】 集電部材を空気抵抗の小さな形状として騒音
を低減し、集電部材の横方向幅を短くして集電部材に作
用する揚力を減少して架線の破損を防止でき、集電部材
の追従制御に高い応答性や位置精度を要求されない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、架線から集電するため
に鉄道車両の屋根に取り付けられる集電部材を備える鉄
道車両用集電装置に関する。
に鉄道車両の屋根に取り付けられる集電部材を備える鉄
道車両用集電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両にあっては、架線から集電する
ために通常パンタグラフと呼ばれる集電装置を屋根に備
えている。この集電装置は、集電舟と呼ばれる架線に接
触する集電部材を備え、この集電部材から電力を取り込
んでいた。この場合、架線は風等により上下に振動する
ことから、集電舟は鉄道車両の屋根にリンク機構を介し
て上下動可能に取り付けられ、バネにより架線に押し付
けられていた。
ために通常パンタグラフと呼ばれる集電装置を屋根に備
えている。この集電装置は、集電舟と呼ばれる架線に接
触する集電部材を備え、この集電部材から電力を取り込
んでいた。この場合、架線は風等により上下に振動する
ことから、集電舟は鉄道車両の屋根にリンク機構を介し
て上下動可能に取り付けられ、バネにより架線に押し付
けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年の鉄道車両の高速
化に伴い、集電装置による空気流の乱れに基づく騒音が
問題となっている。特に、集電舟は車両進行方向に対向
する横方向に沿うものであるため、集電舟による空気流
の乱れが騒音発生の要因となっている。
化に伴い、集電装置による空気流の乱れに基づく騒音が
問題となっている。特に、集電舟は車両進行方向に対向
する横方向に沿うものであるため、集電舟による空気流
の乱れが騒音発生の要因となっている。
【０００４】そこで、集電舟の断面形状を流線形のよう
な空気抵抗の小さな形状とすることで、空気流の乱れを
減少させて騒音を低下させることが提案されている。し
かし、集電舟に作用する抵抗を小さくすると、集電舟に
作用する揚力が大きくなって架線を破損するおそがれが
ある。そのため、架線の高さ方向の変位に応じて集電舟
を上下駆動し、架線に作用する力を適正な大きさ（約５
Ｋｇｆ〜１０Ｋｇｆ）に設定することが考えられてい
る。
な空気抵抗の小さな形状とすることで、空気流の乱れを
減少させて騒音を低下させることが提案されている。し
かし、集電舟に作用する抵抗を小さくすると、集電舟に
作用する揚力が大きくなって架線を破損するおそがれが
ある。そのため、架線の高さ方向の変位に応じて集電舟
を上下駆動し、架線に作用する力を適正な大きさ（約５
Ｋｇｆ〜１０Ｋｇｆ）に設定することが考えられてい
る。
【０００５】しかし、架線は数十Ｈｚ以上で振動するこ
とから、集電舟の上下高さを架線の変位に追従させて制
御するには、非常に高い応答性と高い位置精度（１ｍｍ
以下）が要求され、制御システムが複雑になってしま
う。特に、架線から集電舟が離れるとスパークが飛び架
線等が磨耗する不都合が生じる。
とから、集電舟の上下高さを架線の変位に追従させて制
御するには、非常に高い応答性と高い位置精度（１ｍｍ
以下）が要求され、制御システムが複雑になってしま
う。特に、架線から集電舟が離れるとスパークが飛び架
線等が磨耗する不都合が生じる。
【０００６】本発明は上記技術的課題を解決することの
できる鉄道車両用集電装置を提供することを目的とす
る。
できる鉄道車両用集電装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、架線から集電するために鉄道車両の屋根に取り付
けられる集電部材と、この集電部材を車両進行方向に対
し横方向に変位させる駆動機構と、この集電部材の変位
を検知する手段と、前記架線の車両進行方向に対する横
方向の変位を検知する手段と、この架線の横方向の変位
に追従して集電部材が横方向に変位するように前記駆動
機構を制御する制御手段とを備える点にある。
ろは、架線から集電するために鉄道車両の屋根に取り付
けられる集電部材と、この集電部材を車両進行方向に対
し横方向に変位させる駆動機構と、この集電部材の変位
を検知する手段と、前記架線の車両進行方向に対する横
方向の変位を検知する手段と、この架線の横方向の変位
に追従して集電部材が横方向に変位するように前記駆動
機構を制御する制御手段とを備える点にある。
【０００８】
【作用】本発明は以下の原理に基づく。
【０００９】集電部材に作用する揚力は、集電部材の平
面視投影面積に比例することから、集電部材の断面を流
線形のような形状として空気流の乱れを小さくしたよう
な場合においても、集電部材の横方向の幅を小さくする
ことで揚力の増加を抑えることができる。
面視投影面積に比例することから、集電部材の断面を流
線形のような形状として空気流の乱れを小さくしたよう
な場合においても、集電部材の横方向の幅を小さくする
ことで揚力の増加を抑えることができる。
【００１０】しかし、集電部材の同一部分が磨耗するの
を防止するため、架線は直線走行区間においては、車両
進行方向に対し交互に左右に変位するように支柱間に架
け渡され、集電部材に対し横方向に３００〜５００ｍｍ
程度変位するものとされている。また、曲線走行区間に
あっては、その曲率に応じて架線が集電部材に対し横方
向に変位するものとされている。そのため、従来の集電
装置にあっては、集電部材の横方向幅は架線との接触を
保つことができる程度の幅（約１５００ｍｍ程度）とす
る必要があり、その横方向幅を小さくして揚力の増加を
抑えることができなかった。
を防止するため、架線は直線走行区間においては、車両
進行方向に対し交互に左右に変位するように支柱間に架
け渡され、集電部材に対し横方向に３００〜５００ｍｍ
程度変位するものとされている。また、曲線走行区間に
あっては、その曲率に応じて架線が集電部材に対し横方
向に変位するものとされている。そのため、従来の集電
装置にあっては、集電部材の横方向幅は架線との接触を
保つことができる程度の幅（約１５００ｍｍ程度）とす
る必要があり、その横方向幅を小さくして揚力の増加を
抑えることができなかった。
【００１１】これに対し本発明の構成によれば、架線の
進行方向に対する横方向の変位に追従して集電部材を横
方向に変位させることができるので、集電部材の幅を２
５０〜３００ｍｍ程度に小さくしても架線との接触を保
つことができる。これにより、集電部材の横方向幅を小
さくして揚力の増加を抑えることができるので、集電部
材の形状を流線形のような空気抵抗の小さな形状とし、
空気流の乱れを減少させて騒音を低減させることができ
る。また、架線の集電部材に対する横方向の変位の周期
は車両走行速度が例えば３２５Ｋｍ／ｈであっても数Ｈ
ｚ程度であるので、その架線の横方向変位に対する集電
部材の追従制御には高い応答性を要求されない。また、
集電部材は従来と同じ機構であるバネにより架線に押し
付けて適正な押し付け力を作用させることができるの
で、高い応答性と位置精度を必要とする上下方向の追従
制御は不要となる。
進行方向に対する横方向の変位に追従して集電部材を横
方向に変位させることができるので、集電部材の幅を２
５０〜３００ｍｍ程度に小さくしても架線との接触を保
つことができる。これにより、集電部材の横方向幅を小
さくして揚力の増加を抑えることができるので、集電部
材の形状を流線形のような空気抵抗の小さな形状とし、
空気流の乱れを減少させて騒音を低減させることができ
る。また、架線の集電部材に対する横方向の変位の周期
は車両走行速度が例えば３２５Ｋｍ／ｈであっても数Ｈ
ｚ程度であるので、その架線の横方向変位に対する集電
部材の追従制御には高い応答性を要求されない。また、
集電部材は従来と同じ機構であるバネにより架線に押し
付けて適正な押し付け力を作用させることができるの
で、高い応答性と位置精度を必要とする上下方向の追従
制御は不要となる。
【００１２】なお、架線は横方向にも数十Ｈｚ程度で振
動するが、その振幅は２０〜５０ｍｍ程度であって集電
部材の横方向の幅よりも充分に小さいため、その振動に
対する追従は必要とされない。
動するが、その振幅は２０〜５０ｍｍ程度であって集電
部材の横方向の幅よりも充分に小さいため、その振動に
対する追従は必要とされない。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１４】図１〜図３は、通常パンタグラフと呼ばれ
る集電装置１であって、鉄道車両の屋根２に碍子３を介
して取り付けられる支持台４と、この支持台４に車両の
前後方向に沿う支軸５を中心に揺動可能に取り付けられ
る支持フレーム６と、この支持フレーム６に取り付けら
れる菱形パンタグラフ本体７と、このパンタグラフ本体
７の上端に取り付けられる集電舟（集電部材）８とを備
えている。
る集電装置１であって、鉄道車両の屋根２に碍子３を介
して取り付けられる支持台４と、この支持台４に車両の
前後方向に沿う支軸５を中心に揺動可能に取り付けられ
る支持フレーム６と、この支持フレーム６に取り付けら
れる菱形パンタグラフ本体７と、このパンタグラフ本体
７の上端に取り付けられる集電舟（集電部材）８とを備
えている。
【００１５】そのパンタグラフ本体７は、複数のリンク
ロッドにより構成されて上下に伸縮可能とされ、このパ
ンタグラフ本体７を上向きに押し上げるバネ９が支持フ
レーム６とパンタグラフ本体７との間に掛け渡されると
共に、そのバネ９の弾性力に抗してパンタグラフ本体７
を下降させるエアシリンダ（図示省略）が設けられてい
る。また、集電装置の下部はカバー２９により囲まれて
いる。
ロッドにより構成されて上下に伸縮可能とされ、このパ
ンタグラフ本体７を上向きに押し上げるバネ９が支持フ
レーム６とパンタグラフ本体７との間に掛け渡されると
共に、そのバネ９の弾性力に抗してパンタグラフ本体７
を下降させるエアシリンダ（図示省略）が設けられてい
る。また、集電装置の下部はカバー２９により囲まれて
いる。
【００１６】その集電舟８は、車両の前後方向に沿う断
面が図４に示すように流線形とされ、ブラシ８ａと架台
８ｂとを一体化することで構成され、車両走行時におけ
る空気流の乱れによる騒音の低減が可能とされている。
また、この集電舟８の幅は従来１５００ｍｍ程度であっ
たものが２５０〜３００ｍｍ程度と短くされている。こ
れにより、集電舟８に作用する揚力が低減され、集電舟
８の架線１０への押し付け力が適正値とされ、架線１０
の破損が防止されている。
面が図４に示すように流線形とされ、ブラシ８ａと架台
８ｂとを一体化することで構成され、車両走行時におけ
る空気流の乱れによる騒音の低減が可能とされている。
また、この集電舟８の幅は従来１５００ｍｍ程度であっ
たものが２５０〜３００ｍｍ程度と短くされている。こ
れにより、集電舟８に作用する揚力が低減され、集電舟
８の架線１０への押し付け力が適正値とされ、架線１０
の破損が防止されている。
【００１７】その架線１０は、直進走行区間において
は、車両進行方向に対し交差するように支柱（図示省
略）の間に架け渡され、集電舟８に対し横方向に３００
〜５００ｍｍ程度変位するものとされている。また、曲
線走行区間においては、架線１０は支柱間において真直
に架け渡されるので、その曲率に応じて集電舟８に対し
横方向に変位する。これにより、集電舟８の特定部分に
集中して磨耗が生じるのが防止されている。
は、車両進行方向に対し交差するように支柱（図示省
略）の間に架け渡され、集電舟８に対し横方向に３００
〜５００ｍｍ程度変位するものとされている。また、曲
線走行区間においては、架線１０は支柱間において真直
に架け渡されるので、その曲率に応じて集電舟８に対し
横方向に変位する。これにより、集電舟８の特定部分に
集中して磨耗が生じるのが防止されている。
【００１８】その集電舟８を車両進行方向に対し交差す
る方向に変位させる駆動機構が設けられている。すなわ
ち、前記支持フレーム６にエアシリンダ１６のシリンダ
チューブが球継手１７を介して取り付けられ、そのエア
シリンダ１６の伸縮ロッドが前記支持台４から突出する
アーム４ａに球継手１８を介して取り付けられている。
そのエアシリンダ１６には、車両に備えられたエアタン
クから電磁バルブ４７を介して高圧空気が供給される。
その電磁バルブ４７が後述の制御装置４０により駆動さ
れることでエアシリンダ１６が伸縮する。このエアシリ
ンダ１６の伸縮によりパンタグラフ本体７が前記支軸５
中心に揺動することで、集電舟８は横方向に変位する。
る方向に変位させる駆動機構が設けられている。すなわ
ち、前記支持フレーム６にエアシリンダ１６のシリンダ
チューブが球継手１７を介して取り付けられ、そのエア
シリンダ１６の伸縮ロッドが前記支持台４から突出する
アーム４ａに球継手１８を介して取り付けられている。
そのエアシリンダ１６には、車両に備えられたエアタン
クから電磁バルブ４７を介して高圧空気が供給される。
その電磁バルブ４７が後述の制御装置４０により駆動さ
れることでエアシリンダ１６が伸縮する。このエアシリ
ンダ１６の伸縮によりパンタグラフ本体７が前記支軸５
中心に揺動することで、集電舟８は横方向に変位する。
【００１９】その集電舟８の車両進行方向に対する横方
向の変位を検知するため、その変位に対応するエアシリ
ンダ１６の伸縮量を検知するポテンショメータ３０が設
けられている。
向の変位を検知するため、その変位に対応するエアシリ
ンダ１６の伸縮量を検知するポテンショメータ３０が設
けられている。
【００２０】また、その集電舟８に対する架線１０の横
方向の変位を検知するため、車両の屋根２に検知装置１
９が設けられている。この検知装置１９は、図２に示す
ようにハウジング２０と、このハウジング２０に内蔵さ
れるレーザ発振器２１と、このレーザ発振器２１から出
射されるレーザ光の反射用ミラー２２と、この反射ミラ
ー２２により反射されたレーザ光の反射用ポリゴンミラ
ー２３と、このポリゴンミラー２３を車両の前後方向に
沿う軸を中心として高速回転させるモータ２４と、その
ポリゴンミラー２３により反射されたレーザ光を架線１
０に導くための窓を覆う透明板２５と、このレーザ光の
架線１０での反射光を集束するレンズ２６と、この集束
されたレーザー光を検出するディテクタ２７とを備えて
いる。これにより、レーザ光の横方向へのスキャンによ
り架線１０の横方向の変位がディテクタ２７により検知
される。そのディテクタ２７としては、例えば１次元の
ＣＣＤセンサを用いることができる。
方向の変位を検知するため、車両の屋根２に検知装置１
９が設けられている。この検知装置１９は、図２に示す
ようにハウジング２０と、このハウジング２０に内蔵さ
れるレーザ発振器２１と、このレーザ発振器２１から出
射されるレーザ光の反射用ミラー２２と、この反射ミラ
ー２２により反射されたレーザ光の反射用ポリゴンミラ
ー２３と、このポリゴンミラー２３を車両の前後方向に
沿う軸を中心として高速回転させるモータ２４と、その
ポリゴンミラー２３により反射されたレーザ光を架線１
０に導くための窓を覆う透明板２５と、このレーザ光の
架線１０での反射光を集束するレンズ２６と、この集束
されたレーザー光を検出するディテクタ２７とを備えて
いる。これにより、レーザ光の横方向へのスキャンによ
り架線１０の横方向の変位がディテクタ２７により検知
される。そのディテクタ２７としては、例えば１次元の
ＣＣＤセンサを用いることができる。
【００２１】その架線１０の変位に追従して集電舟８が
横方向に変位するようにエアシリンダ１６を伸縮させる
制御装置が設けられている。この制御装置４０は、集電
舟８の横方向変位に対応する前記ポテンショメータ３０
から発信される信号を電圧信号に変換する信号変換器４
１と、架線１０の横方向変位に対応する前記ディテクタ
２７から発信される信号を電圧信号に変換する信号変換
器４２と、両変換器４１、４２からの信号を比較するコ
ンパレータ４３と、このコンパレータ４３の出力に応じ
て前記電磁バルブ４７を駆動するバルブ駆動回路４４と
を備えている。これにより、架線１０の横方向への変位
に追従して集電舟８が横方向に変位し、架線１０と集電
舟８との接触が保持される。なお、集電舟８の同一部分
が磨耗するのを防止するため、架線１０と集電舟８の横
方向変位量の具体的数値は異なるものとされている。
横方向に変位するようにエアシリンダ１６を伸縮させる
制御装置が設けられている。この制御装置４０は、集電
舟８の横方向変位に対応する前記ポテンショメータ３０
から発信される信号を電圧信号に変換する信号変換器４
１と、架線１０の横方向変位に対応する前記ディテクタ
２７から発信される信号を電圧信号に変換する信号変換
器４２と、両変換器４１、４２からの信号を比較するコ
ンパレータ４３と、このコンパレータ４３の出力に応じ
て前記電磁バルブ４７を駆動するバルブ駆動回路４４と
を備えている。これにより、架線１０の横方向への変位
に追従して集電舟８が横方向に変位し、架線１０と集電
舟８との接触が保持される。なお、集電舟８の同一部分
が磨耗するのを防止するため、架線１０と集電舟８の横
方向変位量の具体的数値は異なるものとされている。
【００２２】上記構成によれば、集電舟８の断面を流線
形とすることで、車両の高速走行時における空気流の乱
れを少なくして騒音を低減することができる。また、架
線１０の横方向変位に追従して集電舟８を変位させ、集
電舟８と架線１０との接触を確実に維持することができ
るので、集電舟８の横方向幅を小さくして集電舟８に作
用する揚力を小さくし、架線１０の破損を防止すること
ができる。また、集電舟８はバネ９により架線１０に適
正な力で押し付けられるため、上下方向の架線１０の振
動に対する追従制御の必要はなく、また、架線１０の横
方向変位のサイクルは数Ｈｚ程度なので、架線１０の横
方向変位に対する集電舟８の追従制御は高い応答性や位
置精度を要求されない。
形とすることで、車両の高速走行時における空気流の乱
れを少なくして騒音を低減することができる。また、架
線１０の横方向変位に追従して集電舟８を変位させ、集
電舟８と架線１０との接触を確実に維持することができ
るので、集電舟８の横方向幅を小さくして集電舟８に作
用する揚力を小さくし、架線１０の破損を防止すること
ができる。また、集電舟８はバネ９により架線１０に適
正な力で押し付けられるため、上下方向の架線１０の振
動に対する追従制御の必要はなく、また、架線１０の横
方向変位のサイクルは数Ｈｚ程度なので、架線１０の横
方向変位に対する集電舟８の追従制御は高い応答性や位
置精度を要求されない。
【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、架線の周囲における電位の変位に
基づいて架線の横方向変位を検知してもよい。また、パ
ンタグラフ本体をＺ型としてもよい。
のではない。例えば、架線の周囲における電位の変位に
基づいて架線の横方向変位を検知してもよい。また、パ
ンタグラフ本体をＺ型としてもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明による鉄道車両用集電装置によれ
ば、架線の横方向変位に追従して集電部材を横方向に変
位させることができるので、騒音低減のために集電部材
を断面流線形のような空気抵抗の小さな形状とする場合
に、その集電部材の横方向幅を短くし、集電部材に作用
する揚力を減少し、架線の破損を防止でき、しかも集電
部材の追従制御において高い応答性や位置精度を要求さ
れることはない。
ば、架線の横方向変位に追従して集電部材を横方向に変
位させることができるので、騒音低減のために集電部材
を断面流線形のような空気抵抗の小さな形状とする場合
に、その集電部材の横方向幅を短くし、集電部材に作用
する揚力を減少し、架線の破損を防止でき、しかも集電
部材の追従制御において高い応答性や位置精度を要求さ
れることはない。
【図１】本発明の実施例に係る集電装置の正面図
【図２】本発明の実施例に係る集電装置の構成説明図
【図３】本発明の実施例に係る集電装置の斜視図
【図４】本発明の実施例に係る集電舟の断面図
２ 屋根 ８ 集電舟（集電部材） １０ 架線 １６ エアシリンダ １９ 検知装置 ３０ ポテンショメータ ４０ 制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 架線から集電するために鉄道車両の屋根
に取り付けられる集電部材と、この集電部材を車両進行
方向に対し横方向に変位させる駆動機構と、この集電部
材の変位を検知する手段と、前記架線の車両進行方向に
対する横方向の変位を検知する手段と、この架線の横方
向の変位に追従して集電部材が横方向に変位するように
前記駆動機構を制御する制御手段とを備えることを特徴
とする鉄道車両用集電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31337891A JPH05130705A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 鉄道車両用集電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31337891A JPH05130705A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 鉄道車両用集電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05130705A true JPH05130705A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=18040549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31337891A Pending JPH05130705A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 鉄道車両用集電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05130705A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19603077A1 (de) * | 1996-01-19 | 1997-07-24 | Inst Schienenfahrzeuge | Stromabnehmer für Schienenfahrzeuge mit Neigetechnik |
| EP0841207A2 (de) * | 1996-11-08 | 1998-05-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Stromabnehmer |
| JP2013207814A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Railway Technical Research Institute | 集電装置 |
| CN110225841A (zh) * | 2017-01-16 | 2019-09-10 | 崇德铁路工业技术有限公司 | 用于充电站的触点单元和接触方法 |
| JP2020090826A (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | 村田機械株式会社 | 有軌道搬送車システム |
| JP2021162353A (ja) * | 2020-03-30 | 2021-10-11 | 日鉄テックスエンジ株式会社 | センサ保護カバー |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP31337891A patent/JPH05130705A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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