JPH0621302U - 架線追従パンタグラフ及び集電舟位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 架線と集電舟との位置ずれを直接検出し、そ
の位置ずれに応じた適切な移動を実現して離線を防止す
る架線追従パンタグラフと、その位置ずれの検出に利用
可能な集電舟位置検出装置を提供すること。 【構成】 単位長さの抵抗値が一定な測定用摺板１５
が、集電用摺板１３と平行となるように集電舟１１に設
けられている。測定用摺板１５の両端から検出した電圧
（Ｖ１，Ｖ２）及び集電用摺板１３から検出した電圧
（ＶＯ）とに基づき、架線５０と集電舟１１との相対位
置を検出する。その検出結果に基づいて集電舟１１に対
する架線５０の位置が所定の設定範囲内か否かを判断
し、設定範囲外である場合には、架線５０がその設定範
囲内に収まるように集電舟１１を移動させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば曲線通過時の車体傾斜等により生じる架線と集電舟との位置 ずれを検知し、集電舟を車体幅方向に移動させて離線を防止する架線追従パンタ グラフ及び、架線に対する集電舟の相対的な位置を検出する集電舟位置検出装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば振子車両等のように、曲線軌道を通過する際に車体を傾斜させるもので は、その車体傾斜により、車体の屋根に位置するパンタグラフも架線に対して曲 線の内側に移動する。従って、従来の固定型パンタグラフでは、一定以上の傾斜 角（例えば５度以上）になると振動・風圧等によって集電舟が架線から外れてし まう可能性が大きくなっていた。

【０００３】 こうした離線を防止するため、例えば特公昭６１−４３９２２号公報に示され ているように、車体の傾斜角に応じてパンタグラフを曲線の内側に移動させる構 成が開示されている。これは、空気ばねを介して車体に取り付けた振子梁に、台 車枠に対する車体傾斜角を回転変位に変換する回転体を設け、その回転体の回転 を、車体床下に配設された水平方向シャフトと、水平方向シャフトにギアボック スで連結される縦方向シャフトと、縦方向シャフトにギアボックスで連結されて 屋根上に配設される水平方向シャフトとを介してパンタグラフに伝達し、車体の 傾斜角に対応してパンタグラフを移動させて架線に近づけるものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述した従来の構成では、車体床下に配設された水平方向シャ フトが直接縦方向シャフトに連結されているため、空気バネのたわみや台車と車 体間の相対的変位に対応できず、誤動作が生じる恐れがある。また、車体傾斜角 を回転変位に変換する回転体の回転を複数のシャフトとギア等により伝達する構 成のため、伝達部における機械的誤差も生じ易い。従って、車体傾斜角に応じた 適切な移動を実現するためには、上述した機械的誤差が生じないよう頻繁に保守 点検を行う必要がある。

【０００５】 これはそもそも、従来の可動パンタグラフが、車体傾斜装置からの傾斜情報に 基づき、例えば傾斜装置による傾斜角を機械的にパンタグラフ側に伝達すること によって、車体傾斜に対応する移動量を定めていることに起因している。 そこで、車体傾斜装置からの傾斜情報ではなく、架線と集電舟との位置ずれを 直接検出し、その位置ずれに応じた適切な移動を実現して離線を防止する架線追 従パンタグラフと、その位置ずれの検出に利用可能である集電舟位置検出装置を 提供することを目的として本考案を完成した。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】

かかる目的を達成すべく、本考案は課題を解決するための手段として次の構成 を取った。即ち、請求項１に記載した架線追従パンタグラフは、 架線に略直交して配置された集電用の摺板を有する集電舟と、該集電舟を車体 幅方向に移動可能な移動手段とを備えた架線追従パンタグラフであって、 上記集電用摺板と平行となるように上記集電舟に設けられ、単位長さの抵抗値 が一定な測定用摺板と、 該測定用摺板の両端から検出した電圧及び上記集電用摺板から検出した電圧と に基づき、上記架線と集電舟との相対位置を検出する位置検出手段と、 該検出結果に基づいて集電舟に対する架線の位置が所定の設定範囲内か否かを 判断し、設定範囲外である場合には、上記移動手段を制御して、上記架線がその 設定範囲内に収まるように上記集電舟を移動させる移動制御手段と、 を備えたことを特徴とする。

【０００７】 前記構成を有する請求項１記載の架線追従パンタグラフによれば、相対位置検 出手段が、測定用摺板の両端から検出した電圧及び集電用摺板から検出した電圧 とに基づき、架線と集電舟との相対位置を検出する。測定用摺板は単位長さの抵 抗値が一定であるので、測定用摺板の両端から検出した各電圧は、架線が接して いる点から両端それぞれまでの距離に比例して電圧降下した値となる。従って、 例えば集電用摺板から検出した電圧を基準電圧として測定用摺板両端からの各電 圧を評価することにより、集電舟上のどの位置に架線が接しているかを検出する ことができる。

【０００８】 そして、移動制御手段が、その検出結果に基づいて集電舟に対する架線の位置 が所定の設定範囲内か否かを判断し、設定範囲外である場合には、移動手段を制 御して、架線がその設定範囲内に収まるよう集電舟を移動させる。その結果、架 線が常に集電舟の中央付近に位置するようにさせることができる。

【０００９】 移動手段は、例えばパンタグラフ自体が移動するように構成してもよいし、集 電舟のみが移動するように構成してもよい。 また、請求項２に記載した架線追従パンタグラフは、 架線に略直交して配置された集電用の摺板を有する集電舟と、該集電舟を車体 幅方向に移動可能な移動手段とを備えた架線追従パンタグラフであって、 上記集電用摺板と平行となるように上記集電舟に設けられ、中央の所定範囲に は電気的に絶縁された絶縁部、該絶縁部の両側には電気的に導通可能な導電部が 設けられた測定用摺板と、 該両導電部から検出した電圧に基づき、上記架線が上記導電部上に位置してい る場合には、上記移動手段を制御して、上記絶縁部上に上記架線が位置するよう 上記集電舟を移動させる移動制御手段と、 を備えたことを特徴とする。

【００１０】 請求項２記載の架線追従パンタグラフによれば、測定用摺板の中央の所定範囲 には電気的に絶縁された絶縁部、絶縁部の両側には電気的に導通可能な導電部が 設けられているため、架線が絶縁部と接触している時には電圧は検出されず、架 線が車体幅方向どちらかに相対的にずれると、該当する導電部から電圧が検出さ れる。

【００１１】 そして、電圧が検出されて架線が導電部上に位置していると判断された場合に は、移動制御手段により移動手段を制御して、絶縁部上に架線が位置するよう集 電舟を移動させる。その結果、架線が常に集電舟の中央付近に位置するようにさ せることができる。

【００１２】 なお、請求項１に記載した考案は、架線と集電舟との相対的な位置を検出する 構成のみを抽出しても集電舟位置検出装置として考案を完成している。 完成された集電舟位置検出装置は、請求項３に記載の通り、 架線に略直交して配置された集電用の摺板を有する集電舟に、該集電用摺板と 平行となるように設けられ、単位長さの抵抗値が一定な測定用摺板と、 該測定用摺板の両端から検出した電圧及び上記集電用摺板から検出した電圧と に基づき、上記架線に対する集電舟の相対的な位置を検出する位置検出手段と、 を備えたことを特徴とする。

【００１３】

【実施例】

以下本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。まず、第１実施例の架 線追従パンタグラフについて説明する。図１は本架線追従パンタグラフに用いら れる集電舟位置検出装置の概略構成図、図２は集電舟の移動機構を示す正面図で ある。以下、振子車両に採用したものとして第１実施例を説明する。

【００１４】 振子車両１は、車体３の下部に空気ばね等を介して取り付けた振子梁が、振子 中心Ｏを中心として、台車枠に設けたコロ上を振子運動することにより曲線通過 時等に車体３を傾斜させることができるようにされた周知の構成である。これら 車体傾斜に係る部材の図示及び詳しい説明は省略する。

【００１５】 車体３の屋根５上には、振子中心Ｏを中心として円弧状に形成されたパンタグ ラフ支持部７が設けられており、図示しない駆動モータにより、振子中心Ｏの周 りに回動可能にされている。そして、そのパンタグラフ支持部７にはパンタグラ フ９が取り付けられ、パンタグラフ支持部７が回動することにより、車体２幅方 向に移動可能にされている。

【００１６】 パンタグラフ９は、その最上部に集電舟１１を備えている。そして、図１に示 すように、集電舟１１には架線５０と摺接しながら集電する２つの集電用摺板１ ３が、架線５０に略直交し、且つ２つが並行に配置されている。 また、これら２つの集電用摺板１３の間には、単位長さの抵抗値が一定な測定 用摺板１５が設けられている。そして、測定用摺板１５の両端から検出した電圧 及び一方の集電用摺板１３から検出した電圧は、直流計器用変圧器（以下ＤＣＰ Ｔという。）１７に入力するようにされている。このＤＣＰＴ１７は、ある電圧 値をこれに比例する電圧値に変成する計器用変成器の一種であり、周知のもので あるので説明を省略する。

【００１７】 測定用摺板１５の両端の接点部分をそれぞれ接点Ｂ、接点Ｃと呼ぶことにする と、接点Ｂ、接点Ｃから検出した電圧及び集電用摺板１３から検出した電圧の３ 種類の電圧がＤＣＰＴ１７に入力し、所定の電圧値に変成されてコントローラ２ ０に入力する構成とされている。この３種類の電圧値について説明する。

【００１８】 集電用摺板１３から検出してＤＣＰＴ１７で変成された電圧値を基準電圧値Ｖ Ｏとする。一方、接点Ｂ、接点Ｃから検出する電圧は架線５０が測定用摺板１５ のどの位置と接触しているかによって異なってくる。測定用摺板１５上において 架線５０が接している点を接点Ａとすると、架線５０から接点Ａ、接点Ｂを経由 してＤＣＰＴ１７に入力し変成された第１電圧値Ｖ１は、測定用摺板１５上の接 点ＡＢ間の長さに比例する電圧降下が生じた結果の値となる。

【００１９】 一方、架線５０から接点Ａ、接点Ｃを経由してＤＣＰＴ１７に入力し変成され た第２電圧値Ｖ２は、測定用摺板１５上の接点ＡＣ間の長さに比例する電圧降下 が生じた結果の値となる。即ち、架線５０が測定用摺板１５の中央に位置すれば 、２つの経路における電圧降下分は等しくなるので、この場合は、第１電圧値Ｖ １と第２電圧値Ｖ２とが等しくなるのである。

【００２０】 また、架線５０が測定用摺板１５の中央からどちらかにずれれば、距離の長い 方の経路を通る方が電圧降下が大きくなるため、例えば、架線５０が中央より接 点Ｂ側にずれていれば、電圧降下分の小さい第１電圧値Ｖ１の方が第２電圧値Ｖ ２より大きくなる。逆に、中央より接点Ｃ側にずれれば第２電圧値Ｖ２の方が大 きくなる。

【００２１】 上述した基準電圧値ＶＯ、第１電圧値Ｖ１、第２電圧値Ｖ２の３種類の電圧に 基づいて、コントローラ２０は後述する移動制御処理を実行し、図示しない駆動 モータを制御して、パンタグラフ支持部７を回動させる。この移動制御処理を図 ３のフローチャートを参照して説明する。

【００２２】 制御が開始されると、まず基準電圧値ＶＯ、第１電圧値Ｖ１、第２電圧値Ｖ２ をＤＣＰＴ１７より入力し（ステップ１００）、次式に基づいて判定値ＶＰを算 出する（ステップ１１０）。

【００２３】

【数１】

【００２４】 上式より、判定値ＶＰは無次元化された「０〜１」までの値を得る。判定値Ｖ Ｐが「０」の場合はＶＯ＝Ｖ１、即ち、測定用摺板１５上の接点ＡＢ間での電圧 降下がないことより、架線５０が接点Ｂ上に位置することを意味している。また 、判定値ＶＰが「１」の場合は、上式で分子と分母が等しくなることから、ＶＯ ＝Ｖ２となる場合であることが判る。即ち、測定用摺板１５上の接点ＡＣ間での 電圧降下がないことより、架線５０が接点Ｃ上に位置することを意味している 従って、判定値ＶＰが「０．５」の場合は、測定用摺板１５の中央に架線５０ が位置し、「０」に近づくほど接点Ｂ側に近づき、一方、「１」に近づくほど接 点Ｃに近づくことになる。このことから、架線の位置判断において、架線電圧の 変化は何等影響を与えないことが判る。

【００２５】 次に、判定値ＶＰが第１設定値Ｖ１Ｄより大きいか否かを判断し（ステップ１ ２０）、第１設定値Ｖ１Ｄより大きければ、次は第２設定値Ｖ２Ｄより大きいか 否かを判断する（ステップ１３０）。ここで、この第１及び第２設定値Ｖ１Ｄ， Ｖ２Ｄについて説明する。

【００２６】 本実施例では、架線５０との接点Ａが、接点Ｂから接点Ｃに向けて測定用摺板 １５全体の１０分の３の位置にある場合の値を予めフィーリングテスト等で算出 し、第１設定値Ｖ１Ｄとしてある。また、接点Ａが今度は接点Ｃから接点Ｂに向 けて全体の１０分の３の位置にある場合の値を予めフィーリングテスト等で算出 して第２設定値Ｖ１Ｄとしてある。

【００２７】 なお、本実施例では、測定用摺板１５の両端から１０分の３ずつ除いた中央の 部分を、架線の周期的偏り振幅（±２００ｍｍ）とし、不要な追従は行わない設 定範囲としたが、離線の心配のない範囲で、装置の追従が遅い場合は狭くするな ど、状況に応じて、この設定範囲をもっと狭くしたり、逆に広くしたりすればよ い。

【００２８】 図３の処理に戻り、上記ステップ１２０，１３０で共にＹＥＳの判断、即ち、 Ｖ１Ｄ＜ＶＰ＜Ｖ２Ｄの場合には、そのままステップ１００に戻り、以下の処理 を繰り返す。 一方、ステップ１２０でＮＯの判断、即ち判定値ＶＰが第１設定値Ｖ１Ｄ以下 の場合には、架線５０との接点Ａが接点Ｂ側にずれ過ぎて、離線の危険がある位 置にある状態を指す。その場合は、図示しない駆動モータを作動させて、パンタ グラフ支持部７を接点Ｂ側に所定量移動させる（ステップ１４０）。すると、パ ンタグラフ９自体が接点Ｂ側に移動するため、架線５０は相対的に接点Ｃ側に移 動する。

【００２９】 また、ステップ１３０でＮＯの判断、即ち判定値ＶＰが第２設定値Ｖ２Ｄ以上 の場合には、架線５０との接点Ａが接点Ｃ側にずれ過ぎて、離線の危険がある位 置にある状態を指す。今度は、パンタグラフ支持部７を接点Ｃ側に所定量移動さ せる（ステップ１５０）。すると、パンタグラフ９自体が接点Ｃ側に移動するた め、架線５０は相対的に接点Ｂ側に移動する。

【００３０】 このようにして、架線５０は測定用摺板１５の中央付近の所定範囲内に収まる ように制御されるため、測定用摺板１５の両側に位置する集電舟摺板１３と架線 ５０との相対位置は、常に離線の心配のない所定範囲に収まる。 なお、上述したＤＣＰＴ１７及び上記ステップ１００，１１０の処理の実行が 位置検出手段として働き、ステップ１２０〜１５０の処理の実行が移動制御手段 として働く。

【００３１】 本第１実施例によれば、架線５０と集電舟１１との位置ずれを直接検出し、そ の位置ずれに応じた適切な移動を実現して離線を防止することができる。そのた め、従来の、車体傾斜装置からの傾斜角を機械的にパンタグラフ側に伝達するこ とにより車体傾斜に対応する移動量を定める構成における問題点であった、誤動 作、伝達部における機械的誤差の発生を防止することができる。

【００３２】 なお、本第１実施例では、パンタグラフ９自体が移動するように構成したが、 パンタグラフ９の車体３に対する相対位置は変化させず、例えばリンク機構等を 用いて集電舟１１のみ移動させるように構成してもよい。また、ＤＣＰＴ１７の 代わりに、交流計器用変圧器（ＡＣＰＴ）を用いれば、交流架線区間でも同様に 実施可能である。

【００３３】 そしてまた、第１実施例の内、架線５０と集電舟１１との相対的な位置を検出 する構成、すなわち、測定用摺板１５、ＤＣＰＴ１７及び上記ステップ１００， １１０の処理の実行により、判定値ＶＰを算出するまでの構成のみを抽出しても 集電舟位置検出装置として一つの考案を完成する。

【００３４】 次に、第２実施例について説明する。第１実施例と同じ構成の部分には同じ符 号を付して詳しい説明を省略する。図４に示すように、本第２実施例の測定用摺 板７０は、中央の所定範囲には電気的に絶縁された絶縁部７１、絶縁部７１の両 側には電気的に導通可能な導電部７３ａ、７３ｂが設けられている。本実施例で は、絶縁部７１として全体の１０分の４、導電部７３ａ、７３ｂが全体の１０分 の３ずつ割り当てられている。

【００３５】 そして、導電部７３ａ、７３ｂは電圧検出器７５に接続されており、電圧検出 器７５で検出された電圧信号は、コントローラ８０に入力するように構成されて いる。この電圧信号に基づいて、コントローラ８０は、図示しない駆動モータを 制御して、パンタグラフ支持部７を回動させる。

【００３６】 架線５０が絶縁部７１と接触している時にはどちらの導電部７３ａ、７３ｂか らも電圧は検出されず、架線５０が車体３幅方向どちらかに相対的にずれると、 該当する導電部７３ａ，７３ｂから電圧が検出される。そして、電圧が検出され た方の導電部７３ａ，７３ｂ側にパンタグラフ支持部７を回動させると、架線５ ０は相対的に、絶縁部７１方向へ移動する。

【００３７】 このようにして、集電舟１１の中央付近に設けた絶縁部７１上に架線５０が位 置するよう制御することができる。絶縁部の７１の長さを調整すれば、より中央 付近に架線５０を位置させることが可能である。 以上本考案はこの様な実施例に何等限定されるものではなく、本考案の要旨を 逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

【００３８】

【考案の効果】

以上詳述したように請求項３記載の集電舟位置検出装置によれば、測定用摺板 の両端から検出した各電圧は、架線が接している点から両端それぞれまでの距離 に比例して電圧降下した値となるため、集電用摺板から検出した電圧を基準電圧 として測定用摺板両端からの各電圧を評価すること等により、集電舟上のどの位 置に架線が接しているかを検出することができる。

【００３９】 また、請求項１記載の架線追従パンタグラフによれば、その検出結果に基づい て集電舟に対する架線位置が設定範囲内に収まるよう集電舟を移動させるため、 従来の機械的伝達により車体傾斜に対応する移動量を定めるものにおける問題点 であった、誤動作、伝達部における機械的誤差に対応でき、架線が常に集電舟の 中央付近に位置するように集電舟の位置を制御することができる。

【００４０】 一方、請求項２記載の架線追従パンタグラフによれば、導電部より電圧が検出 されたか否かだけを判断すればよく、絶縁部上に架線が位置するよう集電舟を移 動させるだけの簡単な制御でよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の架線追従パンタグラフに
用いられる集電舟位置検出装置の概略構成図である。

【図２】集電舟の移動機構を示す正面図である。

【図３】第１実施例における移動制御処理を示すフロー
チャートである。

【図４】第２実施例の架線追従パンタグラフに用いられ
る集電舟位置検出装置の概略構成図である。

【符号の説明】

Ｖ１…第１電圧値、 Ｖ２…第２電圧値、 Ｖ
１Ｄ…第１設定値、Ｖ２Ｄ…第２設定値、 ＶＯ…基
準電圧値、 ＶＰ…判定値、３…車体、
７…パンタグラフ支持部、 ９…パンタグラ
フ、１１…集電舟、 １３…集電用摺板、 １
５，７０…測定用摺板、２０，８０…コントローラ、
５０…架線、 ７１…絶縁部、７３ａ，７３ｂ
…導電部、 ７５…電圧検出器

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 架線に略直交して配置された集電用の摺
   板を有する集電舟と、該集電舟を車体幅方向に移動可能
   な移動手段とを備えた架線追従パンタグラフであって、 上記集電用摺板と平行となるように上記集電舟に設けら
   れ、単位長さの抵抗値が一定な測定用摺板と、 該測定用摺板の両端から検出した電圧及び上記集電用摺
   板から検出した電圧とに基づき、上記架線と集電舟との
   相対位置を検出する位置検出手段と、 該検出結果に基づいて集電舟に対する架線の位置が所定
   の設定範囲内か否かを判断し、設定範囲外である場合に
   は、上記移動手段を制御して、上記架線がその設定範囲
   内に収まるよう上記集電舟を移動させる移動制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする架線追従パンタグラフ。
2. 【請求項２】 架線に略直交して配置された集電用の摺
   板を有する集電舟と、該集電舟を車体幅方向に移動可能
   な移動手段とを備えた架線追従パンタグラフであって、 上記集電用摺板と平行となるように上記集電舟に設けら
   れ、中央の所定範囲には電気的に絶縁された絶縁部、該
   絶縁部の両側には電気的に導通可能な導電部が設けられ
   た測定用摺板と、 該両導電部から検出した電圧に基づき、上記架線が上記
   導電部上に位置している場合には、上記移動手段を制御
   して、上記絶縁部上に上記架線が位置するよう上記集電
   舟を移動させる移動制御手段と、 を備えたことを特徴とする架線追従パンタグラフ。
3. 【請求項３】 架線に略直交して配置された集電用の摺
   板を有する集電舟に、該集電用摺板と平行となるように
   設けられ、単位長さの抵抗値が一定な測定用摺板と、 該測定用摺板の両端から検出した電圧及び上記集電用摺
   板から検出した電圧とに基づき、上記架線に対する集電
   舟の相対的な位置を検出する位置検出手段と、 を備えたことを特徴とする集電舟位置検出装置。