JPH06315202A - 高速低騒音集電装置及び集電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】制御性、応答性に優れ、高速鉄道車両に好適な
低騒音の集電装置を提供する。 【構成】パンタグラフの機能すなわち、架線への追従機
能と、集電した電力の導電機能を分化し、各機能に対応
するような集電装置の構成とする。集電装置２０は、集
電部材２２と、該集電部材を移動させる駆動用シリンダ
ー３２と、絶縁用支持碍子３０と、前記駆動機構に並列
に配置され電力を負荷側へ導びく絶縁被覆導電体５３を
支持する導電用ケーブルヘッド５０からなる。集電装置
２０は、起伏用シリンダー７によって非集電時に、その
全体が倒され格納ドーム４内に収納される。 【効果】集電機能部分を、電力導電機能部分とは分化し
て設けているので、集電機能部分が軽量、小型になり、
架線への追従制御特性を向上させることができる。ま
た、電力の集電機能も完全に確保される。しかも、非集
電時には、その全体が、格納ドーム４内に収納されるの
で、騒音も少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の集電装置及
び集電方法に係わり、特に高速鉄道車両に好適な集電装
置及び集電方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高速鉄道車両の高速化に伴う空力騒音は
速度の８乗程度に比例して増加するため、車両速度の増
加に伴い急激に増加する。一方、環境の保全に対する関
心は今後ますます高まるものと考えられる。このため、
高速（例えば、270 /h以上）で走行する車両では低騒
音の集電装置が望まれている。

【０００３】日経メカニカル １９９２年５月４日号
第２２頁から第４０頁 「速くなる新幹線」 には低騒
音の集電装置が提案されている。この文献（特に第２７
頁）には下記のことが述べられている。

【０００４】低騒音化のためには集電部材としてのすり
板を備える部材を流線形にすることが望ましい。流線形
の部材と、これを支持する支柱との組合せを考慮する
と、揚力が発生する。これによってすり板が架線から離
れたり、架線への押付け力が過大になり、架線を切断す
る。上り専用、下り専用の集電装置を設け、折り返し駅
で切替える。集電装置はＴ形状とし、一つひとつの部材
を大きくし、発生周波数を下げる。

【０００５】そして、これらを考慮して上記文献の図５
にＴ形集電装置が示されている。この集電装置は、すり
板を微動ばねで支持した部材と、これを復元ばねを介し
て支持する昇降用シリンダーと該シリンダーを支持する
碍子とからなる。

【０００６】尚、従来のパンタグラフ式の集電装置は、
すり板を有するパンタグラフと、パンタグラフを昇降さ
せるエアーシリンダーと、パンタグラフとエアーシリン
ダーを載せた架台を絶縁支持する４つの碍子と、屋根に
設置した導電用ケーブルと、からなる。エアーシリンダ
ーへの空気の供給は碍子を貫通して設置されたパイプに
よって行なわれる。

【０００７】一方、特開平５−４９１０３号公報や特開
平５−４９１０４号公報にも、高速鉄道車両用の集電装
置における騒音を低減させるための構成が提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記文献で提案されて
いるＴ型集電装置や上記公開公報で提案されている高速
鉄道車両用の集電装置は、いずれも高速走行に伴う問題
を解決しようとするものである。しかし、パンタグラフ
の機能である（１）架線への接触追従機能と、（２）集
電した電力を車両側へ導く導電機能とを、従来のパンタ
グラフと同様に、１つの構成で達成しようとしているた
め、高速化に伴って発生する架線追従の応答性や騒音低
減に関する高度の要求を満足させることが困難である。

【０００９】例えば、上記Ｔ型集電装置には次のような
問題点がある。まず、昇降用シリンダーが支持碍子より
もすり板側にある。そのため、前記昇降用シリンダーは
エアーシリンダーとならざるを得ない。高速車両では制
御に対する応等性の観点から油圧シリンダーが望まれる
が、これを使用することができない。

【００１０】また、昇降用シリンダーは架線への接触力
を一定に保つための制御系を有しており、制御入力とな
る接触力を検出する手段として例えばロードセルが必要
となる。この設置位置は昇降用シリンダーよりもすり板
側となるが、この部分は高電圧部分であり、絶縁処理が
必要となる。

【００１１】さらに、集電装置は集電を行なうために設
けられるものであるにもかかわらず、導電系の内容が全
く開示されていない。

【００１２】また、折り返し駅で集電装置を切り替える
としたとき、昇降シリンダーで下降又は上昇させて使用
するものと考えられる。この場合、使用しない集電装置
が突出しているので、低騒音化への寄与は充分でないと
考えられる。

【００１３】上記公開公報に開示された集電装置にも同
様な問題があると考えられる。

【００１４】本発明の目的は、架線追従の制御性、応答
性に優れ、高速鉄道車両に好適な集電装置及び集電方法
を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、騒音の発生が少な
く、高速鉄道車両に好適な集電装置及び集電方法を提供
することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、不使用時の集電装置
からの騒音の発生を防止できる集電装置及び集電方法を
提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、高速走行中の架線へ
の押付け力を常に適正に制御可能な集電装置を備えた車
両を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、パンタ
グラフの機能すなわち、架線への追従機能と、集電した
電力の導電機能を分化し、各機能に対応する構成を備え
た集電装置としたことにある。すなわち、集電部材と、
該集電部材を移動させる駆動機構と、前記集電部材と前
記駆動機構とを接続する絶縁体と、前記駆動機構に並列
に配置され前記集電部材で集電した電力を受取り負荷側
へ導電する絶縁被覆導電体とからなる集電装置にある。

【００１９】本発明の他の特徴は、集電部材と、該集電
部材を移動させる駆動機構と、前記集電部で集電した電
力を導電する導電機構と、前記駆動機構と前記導電機構
とを載せた架台と、該架台を回動させる回動手段と、車
両の屋根に設けられ前記回動手段を回動させて前記駆動
機構と前記導電機構とを収納する収納部とを備えた集電
装置にある。

【００２０】

【作用】本発明によれば、集電機能部分すなわち、集電
部材とこれを駆動し架線に追従させる駆動機構を、電力
導電機能部分とは分化して設けているので、集電機能部
分が軽量、小型になり、架線への追従制御特性を向上さ
せることができる。また、電力の集電機能も十分に確保
される。

【００２１】さらに、車両の屋根に格納部を設け、駆動
機構を常時その内部に位置させると共に、集電機能部分
の不使用時これを電力導電機能部分と共に車両上部の格
納部に収納するので、走行中の騒音の発生も押えられ
る。

【００２２】

【実施例】

〔実施例１〕図１〜図３２により本発明の第一の実施例
を説明する。まず、図１に本発明を適用した高速車両の
外観図を示す。低騒音化のため車体２の外面は滑らかに
成形されており、台車もカバー２Ｃで覆われている。集
電装置２０の下半分は格納ドーム４に囲われた位置にあ
り、絶縁用支持碍子、導電用ケーブルヘッド、集電体な
どの集電主要部材が集電時に格納ドーム４のほぼ中央部
から突出し、架線１に接触している。格納ドーム４は外
表面が空気抵抗の少ない流線形であり、その内部には、
台座３、高圧ケーブル５、高圧コネクター６、集電装置
起伏用のシリンダー７とロッド８等が配設されている。

【００２３】この様な高速車両において、架線電圧とし
ては普通交流２５ｋＶ、２００Ａ、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ
が使用される。この様な高圧になると絶縁距離、沿面距
離を確保するために、集電装置２０としては非常に背が
高く、襞の数の多い碍子を使用する必要がある。このよ
うな碍子は、高速走行時に走行抵抗となり、かつ大きな
騒音源となる。そこで、本発明の集電装置２０は、集電
状態でないとき格納ドーム４内に収納される。

【００２４】図２は集電装置２０が集電状態にあり、格
納ドーム４のほぼ中央に立ち上がった状態を示す。集電
状態における集電装置２０と格納ドーム４の間の隙間及
び格納用開口部は、シャッター機構９により完全に塞が
れている。

【００２５】図３〜図７に本発明を適用した集電装置２
０と格納ドーム４の詳細を示す。

【００２６】この集電装置２０は、従来のパンタグラフ
のような折り畳み機構で動作しないため、非集電時には
旋回機構４０により、集電体２２、絶縁用支持碍子３
０、駆動ロッド３１、上下駆動用のシリンダー３２、導
電用ケーブルヘッド５０をまとめて回転させ格納ドーム
４内に収納する。これにより走行中の空気抵抗を低減さ
せると共に、騒音を低減させる。

【００２７】収納及び展開は起伏用シリンダー７、起伏
用ロッド８により集電装置２０を旋回機構４０の軸４０
Ａの周りに回動させ起伏させることによって行なう。な
お、旋回機構４０は、車体２の屋根上の台座３に設けら
れた固定部材４１に支持されている。

【００２８】これら集電装置２０が起伏する際、シャッ
ター機構９はシャッター用シリンダー４２、シャッター
用ロッド４３が動作して開き、集電装置２０が集電して
いる時及び格納ドーム４内に格納されているときには閉
じている。これらの動作は別途設けたシーケンサーまた
はコンピューターの制御により行なわれる。詳細は後で
説明する。

【００２９】高圧可撓ケーブル４４は、集電装置２０の
格納、立ち上げのたびに動かされるため非常に消耗が激
しく定期的に交換する必要がある。このため車体２に埋
め込まれている高圧ケーブル５との間に高圧コネクター
６を設け、高圧可撓ケーブル４４の交換を容易にしてい
る。

【００３０】図６〜図９に示すように、デルタ翼型をし
た集電体２２の上部には、集電部材としての触集電用の
すり板２１が埋設され、すり板押さえばね２３および後
述する駆動系により架線１に押しつけられている。集電
体２２は、絶縁用支持碍子３０の上端にボルトで固定さ
れており、この絶縁用支持碍子３０はその下方にある駆
動用シリンダー３２より突出した駆動用ロッド３１に固
定されている。３３は駆動用ロッド３１と絶縁用支持碍
子３０との間で作用する力すなわち集電体２２を押し上
げる力の反力を検知するロードセルであり、後で詳細に
述べるように、別途設けられた流体発生装置により発生
する流体圧によって、駆動用ロッド３１を押し上げ、集
電部材２１の架線１に対する押し付け力が最適値となる
ように制御される。

【００３１】集電体２２は上方から見ると、図８に示す
ように概略３角翼の形状である。幅方向の両端部は下方
に折れ曲っている。この部分の上部表面には翼よりも硬
い部材（例えば鉄、銅、真鍮）よりなるすり板２１ａを
固定している。この部材はダミーのすり板であり、翼端
部に架線１が位置したとき、架線１が集電体２２に直接
接触して集電体２２が摩耗するのを防止する。すり板２
１ａはボルトによって集電体２２に固定し、同電位と
し、スパークを防止する。ボルトはすり板２１ａの凹部
に設け、表面の凸部を小さくする。すり板２１ａと集電
体２２との間にはスプリング２３はない。

【００３２】すり板２１，２１ａは導線５１に電気的に
結合される。集電体２２がＦＲＰのように非導電体の場
合は、すり板２１，２１ａと導線５１との間に導電体を
設ける。

【００３３】絶縁用支持碍子３０と集電体２２との連結
部の外面は円弧状である。これによって該部からの空力
音の発生を低減させるようにしている。

【００３４】集電体２２の縦断面は図６に示したよう
に、後方に行くに従って高さ寸法が小さくなる流線形で
ある。また、軽量にするために、Ａl材製である。ある
いは、ＧＦＲＰまたはＣＦＲＰを表面に被覆した樹脂を
主体に構成してもよい。

【００３５】駆動用シリンダー３２の駆動用ロッド３１
と絶縁用支持碍子３０の下端部とはロードセル３３のユ
ニットを介して結合されている。ロードセル３３のユニ
ットの上下のフランジを用いて絶縁用支持碍子３０と駆
動用ロッド３１に結合している。絶縁用支持碍子３０の
下端部は円柱であり、その径はシリンダー３２のシリン
ダー部の外径と同一径である。この部分をスリーブ５９
で覆っている。スリーブ５９は半割状であり、絶縁用支
持碍子３０の円柱部、シリンダー３２のシリンダー部に
半径方向の外方から皿ネジで固定している。スリーブ５
９の長さは駆動用シリンダー３２のストロークよりも長
い。スリーブ５９の上端の角は丸みをつけている。駆動
用シリンダー３２は油圧で駆動されるシリンダーであ
る。１３０は、スリーブ５９の周囲を覆うシャッタであ
り、詳細は後述する。

【００３６】前記導電用ケーブルヘッド５０は、碍子５
２の軸方向中心部を導電体５３が貫通した構成となって
いる。導電体５３の上端は碍子部分から突出しており、
側方に突出した受金がボルトで取付けられている。この
部分には、公知のように保護キップを取付けてもよい。
導電体５３の下端には高圧可撓ケーブル４４を取付けて
いる。導電用ケーブルヘッド５０の外径は上端に向けて
斬次小径になっており、高圧用の絶縁体を構成してい
る。

【００３７】導電体５３の上端の受金と集電体２２とは
可撓性の編組された導線５１で結合されている。導線５
１はボルト、ナットで固定している。導線５１は導電用
ケーブルヘッド５０に対して集電体２２が容易に上下動
できるように、編組された導線で構成しており、また、
少なくとも一部を折返してＵ字状にしている。このよう
に、一部をＵ字状にすることにより、導線５１の両端の
固定端間の距離が小さくても、容易に上下動できる。車
両の走行方向において、導電用ケーブルヘッド５０は絶
縁用支持碍子３０の背面側にあり、導線５１と集電体２
２，導電体５３との結合位置も絶縁用支持碍子３０の背
面に位置している。

【００３８】図１０〜図１２に示すように、導電用ケー
ブルヘッド５０の碍子は凹凸を有し、その下部５２は円
柱となっている。この円柱５２の下端が取付座５５に上
方からボルトで取付けられている。取付座５５にはシリ
ンダー３２のシリンダー部が一体に形成されている。取
付座５５の側面（走行方向において背面側）は開口（５
５ａ）しており、碍子５２の下端部へ高圧可撓ケーブル
４４の連結部を横方向から挿入できる。導電用ケーブル
ヘッド５０の下端、取付座５５の上端にはそれぞれフラ
ンジがあり、複数のボルトで結合する。

【００３９】導電用ケーブルヘッド５０と高圧可撓ケー
ブル４４との結合部が貫通する取付座５５の空間の両側
に起伏用シリンダー７との連結部を設けている。起伏用
シリンダー７はその伸縮方向を車両の長手方向としてい
る。高圧可撓ケーブル４４は２つの起伏用シリンダー
７，７の間に位置している。高圧可撓ケーブル４４はコ
ネクタ６を介してケーブル５に結合している。高圧可撓
ケーブル４４はケーブル５よりも軟い。コネクタ６は高
圧可撓ケーブル４４との結合着脱を比較的容易に行える
ように構成したものである。

【００４０】図６〜図７に戻って、駆動用シリンダー３
２、コネクタ６、起伏用シリンダー７等の機器は取付座
４１を介して台座３上に設置されている。台座３は車両
の屋根自体に形成された座にボルトで固定する。高圧可
撓ケーブル４４の下方の台座３は切欠かれており、高圧
可撓ケーブル４４の撓み空間を大きくして、絶縁用支持
碍子３０の回動による可撓ケーブルの撓みを容易にして
いる。

【００４１】このような構成によれば、駆動用シリンダ
ー３２が動作しても高圧可撓ケーブル４４は影響されな
い。駆動用シリンダー３２はすり板２１を架線１に所定
圧で押付けるものであり、かなりのひん度で上下動して
いる。高圧可撓ケーブル４４は起伏用シリンダー７の動
作によって曲げられるが、その状態は実質的に折り返し
運転時であり、極めてひん度が小さい。このため、ケー
ブルの長寿命化を図ることができる。また、ロードセル
３３は架線との接触力のみを検知することができる。

【００４２】駆動用シリンダー３２とすり板２１との間
に絶縁用支持碍子３０を配置しているので、駆動用シリ
ンダー３２には高電圧が加わらない。このため、駆動用
シリンダー３２は油圧式にすることができ、制御信号に
対する応答性を向上させることができる。

【００４３】同様に、ロードセル３３（圧力センサ）も
高電圧の加わらない位置に配置できるので、正確な制御
入力を得ることができる。

【００４４】絶縁用支持碍子３０の下端にスリーブ５９
を配置しているので、絶縁用支持碍子３０の下端に小径
のロッド３１があっても格納ドーム４との隙間を小さく
でき、雨、雪、空気の流入を防止できるものである。こ
のため、絶縁用支持碍子３０のひだの下端部から下方の
長さを小さくできるものである。

【００４５】なお、絶縁用支持碍子３０の下端の円柱の
長さを駆動用シリンダー３２のストローク以上にすれ
ば、スリーブを不要にできる。

【００４６】図１３〜１４に示すように、集電装置２０
が通過する部分にはシャッタ１１０，１２０，１３０，
１４０を設け、通常は開口を閉鎖する。シャッタ１１０
は集電体２２が通過する開口を覆うシャッタであり、一
枚の平板状である。シャッタ１２０，１２０は絶縁用支
持碍子３０が通過する開口を覆うシャッタであり、車両
の幅方向に２分されており、１つの開口を１対の回動式
シャッタで閉鎖する。シャッタ１３０，１３０はスリー
ブ５９，絶縁体５２が直立した時点での開口を覆うスラ
イド式シャッタであり、車両の幅方向に２分されてお
り、１つの開口を１対のシャッタで閉鎖する。シャッタ
１３０，１３０は開口を閉鎖すると、スリーブ５９，絶
縁体５２の貫通する２つの円形の穴を開口する。シャッ
タ１４０は集電装置を格納ドーム４に格納した場合に、
シャッタ１３０，１３０が閉鎖する開口を閉鎖するスラ
イド式シャッタであり、一枚である。このとき、シャッ
タ１３０，１３０は開口を閉鎖しない。

【００４７】次に、シャッタ１１０の駆動機構の構成に
ついて図１４〜１６で説明する。図１５に示すように、
シャッタ１１０はスライド式であり、車両の長手方向に
沿ってスライドする。シャッタ１１０が閉鎖する開口１
１０ａの車両の幅方向の両端にはシャッタ１１０の両端
を支えるガイドレール１１５を設けている。シャッタ１
１０の両端は４つのローラ１１２を介してガイドレール
１１５に支持されている。ガイドレール１１５はローラ
１１２の上，下，側面をガイドする。シャッタ１１０は
開口時は格納ドーム４の裏面に位置し、開口を閉鎖する
際は開口内に入る。つまり、閉鎖時のシャッタ１１０の
上面は格納ドーム４の上面と実質的に同一面となる。ガ
イドレール１１５は上記のようにシャッタ１１０を移動
させるように、わん曲している。上下動用のシリンダー
４２は台座３に取付けている。

【００４８】図１６に示すように、シャッタ１２０はヒ
ンジ１２２を中心として開閉する。シリンダー１２９は
台座３に取付けられている。

【００４９】シャッタ１３０はシャッタ１１０と同様に
スライド式である。シャッタ１３０のガイドレール１３
５は開口の側方部分にはない。これはシャッタ１４０と
の交差を防止するためである。このため、開口を閉鎖す
るシャッタ部分にはガイドローラもない。ガイドローラ
を取付けるために、シャッタ１３０は開放時の移動方向
の後側に大きく突出した形状となっている。シリンダー
１３９は台座３に取付けられている。他の構成はシャッ
タ１１０の構成と同様である。

【００５０】シャッタ１４０はシャッタ１１０と同様に
スライド式である。シャッタ１４０のガイドレール１４
５は開口の側方にはない。これはシャッタ１３０との交
差を防止するためである。このため、開口を閉鎖するシ
ャッタ部分にはガイドローラはない。ガイドローラを取
付けるために、シャッタ１４０は開放時の移動方向の後
側に大きく突出して形成されている。シリンダー１４９
は台座３に取付けられている。他の構成はシャッタ１１
０の構成と同様である。

【００５１】図１７に示すように、格納ドーム４は４
Ａ，４Ｂ，４Ｃの３つに分割されている。格納ドーム４
Ａは、シャッタ１３０のガイドレール１３５からシャッ
タ１１０のガイドレール１１５までの範囲である。格納
ドーム４の側面には適宜、点検蓋４Ａａ，４Ｂｂ，４Ｃ
ｃを設けており、格納ドーム４内の機器の点検，組立，
部品の交換を行う。

【００５２】格納ドーム４の上方に突出した集電装置２
０は、図１８〜図２０に示すように、起伏用シリンダー
７を駆動して格納ドーム４内に収納される。まず、図１
８に示すように、集電体２２を少し下げて（約１００m
m）架線から離す。次に図１９に示すように、シャッタ
９を開き、集電装置２０を倒して格納ドーム４内に収納
し、最後にシャッタ９を閉じる。

【００５３】集電装置２０を格納ドーム４内に格納した
状態は図１５に示したとおりであり、すべての開口部が
シャッター装置９により塞がれ、格納ドーム４の外表面
は平滑な流線型になっており、高速走行中の走行抵抗や
騒音源となることが少ない。

【００５４】本発明を適用した実施例の具体的な寸法の
一例を示すと次の通りである。 格納ドームの高さ ＨD＝ ９４０mm 格納ドームの全長 Ｌ ＝９３００mm （以上図４参照） 格納ドームの底辺の巾 ＷDL＝２５００mm 格納ドームの上辺の巾 ＷDH＝１８００mm （以上図５参照） 絶縁用支持碍子の高さ ＨG＝ ５００mm 導電用ケーブルヘッドの高さ ＨC＝ ４３０mm 集電部材の前部の高さ ＴA＝ １７５mm 導電用ケーブルヘッド先端と 架線との間隔 ＴB＝ ２９０mm （以上図７参照） 駆動用シリンダーの可動ストロークを約５００mmとすれ
ば、格納ドーム４内に駆動用シリンダー３２、コネクタ
６、起伏用シリンダー７等を設置するスペースを充分に
確保できる。

【００５５】次に、組立て手順について説明する。集電
体２２，絶縁用支持碍子３０を取り付けた駆動用シリン
ダー３２等よりなる集電装置２０，起伏用シリンダー
７，高圧可撓ケーブル４４，コネクタ６を台座３に設置
する。集電装置２０は格納ドーム４に格納した状態（図
１４）とする。このとき、駆動用シリンダー３２は最も
縮少した状態である。集電体２２の先端は台座３の表面
に設置した緩衝座（図示省略）に載っている。また、台
座３にはシリンダー４２，１２９，１２９，１３９，１
３９，１４９を取付ける。

【００５６】この状態で、車両２の屋根に載せ、台座３
をボルトで屋根に固定する。この状態で集電装置を格納
状態としてもよい。また、この状態でシリンダー４２，
１２９，１２９，１３９，１４９を取付けてもよい。

【００５７】次に、コネクタ６とケーブル５を連結す
る。また、各シリンダー７，３２，４２，１２９，１３
９，１３９，１４９に駆動流体のパイプを接続する。そ
の他センサの結線を行う。

【００５８】次に、格納ドーム４Ｂを載せ、ボルトで屋
根に固定する。既に、格納ドーム４Ｂにはシャッタ１１
０，１２０，１２０，１３０，１４０を取付けている。
点検蓋をの開口から、シリンダー４２，１２９，１２
９，１３９，１３９，１４９とシャッタ１１０，１２
０，１２０，１３０，１３０，１４０とを連結する。

【００５９】次に、端部の格納ドーム４Ａ、４Ｃを載
せ、屋根，格納ドーム４Ｂに固定する。ドーム同士の連
結部は重なるようにしている。

【００６０】高圧可撓ケーブル４４、導電用ケーブルヘ
ッド５０の交換は集電装置をドームに収納した状態で、
格納ドーム４を取外して行う。取付座５５の開口５５ａ
が上方に向いており、また、コネクタ６があるので、交
換を比較的容易に行える。

【００６１】シリンダー４２，１３９，１３９，１４９
は格納ドーム４Ｂにほぼ水平に向けて取付けることがで
きる。これによれば、格納ドーム４を１つにできる。ま
た、点検蓋を小さくできる。シリンダー４２，１３９，
１３９，１４９とシャッタ、格納ドーム４との連結が容
易になる。この組立ては、格納ドーム４の上下方向を反
転させて行う。

【００６２】スリーブ５９が貫通している格納ドーム４
のシャッタ１３０，１３０の部分も同様に上方に円弧状
に立上げている。シャッタ１３０には半円状の２つの開
口があり、２つのシャッタ１３０，１３０を閉じること
によって、２つの穴を構成する。この２つの穴はスリー
ブ５９、碍子５２が貫通する穴となる。穴の周囲には緩
衝用のゴムを取付けている。スリーブ５９側の穴はスリ
ーブ５９が上下動するために若干大きい。

【００６３】図２１に、絶縁用支持碍子３０（３０ａ，
３０ｂ，３０ｃ）及び導電用ケーブルヘッド５０の水平
方向の断面図と空気の流れの関係を示す。（ａ）は、外
径の丸型の絶縁用支持碍子３０ａの外径が丸型の導電用
ケーブルヘッド５０より若干大きいもの（空力的にはほ
ぼ同一径）を流れの前後に組み合わせて配設したもので
ある。空気の流れは主に進行方向側の絶縁用支持碍子３
０に当たるが、導電用ケーブルヘッド５０にも回り込ん
だ風が当たり、ある程度の騒音を発生することがある。

【００６４】（ｂ）は、絶縁用支持碍子３０ｂの外径ｄ
１を導電用ケーブルヘッド５０の外径Ｄ１より十分大き
くしたものである。空気の流れはほとんどが上流側に位
置する径の大きい絶縁用支持碍子３０に当たり、導電用
ケーブルヘッド５０には当たらなくなる。そのため、総
合的には騒音が低下する。 ｄ ＞Ｄ ｄ およびハッチング部：碍子のひだの谷 Ｄ 外径 ：碍子のひだの山 （ｃ）は、絶縁用支持碍子３０ｃを空気の流れと直角な
方向に巾の広い、より流線型に近い形に成形し、その影
に導電用ケーブルヘッド５０を積極的に隠すようにした
ものである。こうすることにより（ｂ）の例よりもさら
に騒音が低下する。このように、絶縁用支持碍子３０の
外径もしくは巾を導電用ケーブルヘッド５０の外径より
も大きくすることが望ましい。なお絶縁用支持碍子３０
はエポキシ樹脂製である。

【００６５】２つの碍子の間の空間の距離Ｌは低騒化の
観点で定める。両者の騒音が干渉して低騒音化を図るこ
とも考えられる。また、絶縁用支持碍子３０の径は上端
から下端まで（格納ドーム４よりも上方）同一径である
が、例えば下方に向けて大きくしてもよい。この場合、
垂直方向において風の流れが異なるので、低騒音化が期
待できる。

【００６６】また図２２に示すように、絶縁用支持碍子
３０は集電体２２の重心Ｇの位置の直下に位置している
ことが望ましい。このように構成することにより、空気
の流れにより生ずる集電部材２１のまわりの回転モーメ
ントＭＬ，ＭＬが均合うので、絶縁用支持碍子３０に無
理な力が加わらない。

【００６７】また、格納ドーム４によって、空気の流れ
に上方への角度が生じることが予想される。この対策と
しては集電体２２を空気流の角度に合わせて傾けるか、
または集電体２２を格納ドーム４による空気流の角度の
影響のない位置へ移動させることが考えられる。なお、
集電体２２の角度及び移動は、走行速度に対応して調整
されることが望ましい。

【００６８】図２３に本発明の車両編成への適用状態を
示す。本図では車両２（２Ａ〜２Ｈ）は、矢印で示すよ
うに右から左へと進行している状態を示す。通常空気抵
抗を下げるため、またより境界層の発達した位置に集電
装置２０を配置することにより騒音を低下させるため、
編成の後方の車両で集電するのが一般的である。よって
本図でも後方の２個の集電装置（２０Ｆ，２０Ｈ）を立
て、前方の２個の集電装置（２０Ａ，２０Ｃ）は格納ド
ーム４内に収納している。

【００６９】集電装置２０で集電された電気は、高圧コ
ネクタ６、高圧ケーブル５を通って高圧機器箱６０へ導
かれる。この高圧機器箱６０の中には受電用真空遮断機
（ＶＣＢ）６１、車両用ＶＣＢ６２が配置され、それぞ
れ導電用ケーブルヘッド６８及び高圧引き通し線６７を
介して接続されている。受電用ＶＣＢ６１は集電装置２
０が使用されず格納されている時に、他の集電装置から
の高電圧が高圧引き通し線６７を介して印加されること
を防ぐためのものである。

【００７０】車両用ＶＣＢ６２は、各車両２に設けた駆
動系制御装置８４への給電経路を入れ切りするものであ
る。このようにして車両用ＶＣＢ６２を通ってきた電流
は、主変圧器６３により電圧降下され、しかる後に主変
換器６４により車両の速度、駆動力に応じた周波数、電
圧の三相交流に変換、制御され、主電動機６５を駆動す
る。主電動機６５を駆動し終えた電流は車輪車軸６６を
通ってレール６９へと戻る。高圧スイッチ６１は、集電
装置２０を格納する際他の集電装置からの高電圧を断路
するものである。

【００７１】図２４に高圧機器箱６０内の機器配置例を
示す。１つの箱６０内に２つのＶＣＢ６１，６２、４つ
の導電用ケーブルヘッド６８を設置している。この高圧
機器箱６０内は大気圧であるが、密封されている。受電
用ＶＣＢ６１と車両用ＶＣＢ６２は箱６０の上下に離間
して設置され、両ＶＣＢ間及び引出し用絶縁碍子６０
Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、１６０Ｄの間は裸導線６０Ｅで接
続されている。ＶＣＢ６１，６２は公知のもので、電磁
コイル６１ａ，６２ａへの通電によって、電路を開閉す
る。ＶＣＢ６１，６２，４つの導電用ケーブルヘッド６
８は電線６８ａで図に示す如く結線している。６８ａａ
は高圧可撓ケーブル４４へ接続するケーブル、６８ａｂ
は主変圧器６３に接続するケーブル、６８ａｃ，６８ａ
ｄは他の機器箱に接続するケーブルである。６８Ａはア
レスタであり、ＶＣＢ６２に接続している。ＶＣＢ６
１，６２は同一仕様である。ＶＣＢ６１を床下に設置し
ているので、ＶＣＢ６１を屋根上に設置する場合に比べ
て、大きくすることができ、従って安価にできる。屋根
上はコネクタ６とすることができる。また、１つの機器
箱６１内に２つのＶＣＢ６１，６２を設置するので、安
価にできる。

【００７２】図２５に示すように、一つの編成車両の１
つの車両には次のような構成の制御装置８４を設置して
いる。４つの集電装置があるので、この制御装置８４
は、ＶＣＢ６１，駆動用シリンダー３２，起伏用シリン
ダー７，シリンダー４２，１２９，１２９，１３９，１
３９，１４９を１組として、この４組を制御する。

【００７３】入力スイッチＳＷは２組あり、編成車両の
両端の運転台にそれぞれ設置されている。１組のスイッ
チＳＷは、編成車両のいずれが先頭車であるかを指示す
るスイッチ９Ｄ１、全ての集電装置を起立させるスイッ
チ９Ｄ２、全ての集電装置を格納ドーム４内に格納させ
るスイッチ９Ｄ３からなる。制御装置８４はメモリ８４
Ａ，ＣＰＵ８４Ｂ，入出力インタフェース８４Ｃを含
む。

【００７４】ＣＰＵ８４Ｂはメモリ８４Ａに格納された
プログラムを実行し、各種の処理を行なう。いずれが先
頭車であるかを指示するスイッチ９Ｄ１を投入すると、
ＣＰＵ８４Ｂは図２６に示すように、先頭側の２つの集
電装置に下降指令を出力し（２６２）、後方側の２つの
集電装置に起立指令を与える（２６４）。

【００７５】前記下降指令による動作手順は図２７のと
おりである。図４の状態において、ＶＣＢ６１をＯＦＦ
し（２７１）、スパークを防止する。次に、駆動用シリ
ンダー３２を最下端まで下降させる図１８の状態にする
（２７２）。また、シリンダー４２，１２９，１２９，
１３９，１３９を用いて、シャッタ１１０，１２０，１
２０，１３０，１３０を開放させる（２７３）。次に、
起伏用シリンダー７を用いて、図１９に示したように集
電装置を格納ドーム４内に収納する（２７４）。次に、
シリンダー４２，１２９，１２９，１４９を用いて、シ
ャッタ１１０，１２０，１２０，１３０を閉じる（２７
５）。尚、シャッタ１２０と１２０とは重なっているの
で、シリンダー１２９，１２９の動作タイミングに差を
設ける。

【００７６】駆動用シリンダー３２を予め縮めて集電装
置２０を架線１から離した後、回動させるので、小動力
で回動させることができる。また、集電装置２０を縮め
ることにより、シャッタ１２０，１２０の長さを小さく
でき、格納ドーム４の長さを短くできる。

【００７７】収納状態では、シャッタ１３０の２つの開
口（スリーブ５９、碍子５２が貫通する穴）をシャッタ
１４０で閉鎖するので、走行時の低騒音化を期待でき
る。また、雨、雪の侵入を少なくできる。

【００７８】図２６のステップ２６４で集電装置の起立
指令が与えられると、図２８に示すように、シャッタ１
１０，１２０，１２０，１４０を開放し（２８１）、次
に、集電装置を起立させ（２８２）、次に、シャッタ１
１０，１２０，１２０，１３０，１３０を閉鎖させる
（２８３）。次に、駆動用シリンダーで集電体２２を上
昇させて架線１に接触させ（２８４）、最後にＶＣＢ６
１をＯＮさせる（２８５）。効果は上記と同様である。

【００７９】図２９〜３１に、集電装置２０の押上制御
のための集電駆動機構１４０の構成を示す。絶縁用支持
碍子３０と駆動用ロッド３１の間には制御用ロードセル
３３が組み込まれている。この制御用ロードセル３３の
出力を動アンプ８０に取り込み、さらに速度情報検出器
８５、路線情報検出器８６の出力情報と合わせて制御装
置８４へ入力し、この制御装置８４内で架線の最適押上
力を演算してサーボアンプ８３へ電気信号を送る。サー
ボ弁８１は電気信号により圧力源８２からの流体流量を
制御して駆動用シリンダー３２の押上力を制御する。

【００８０】集電駆動機構１４０はサーボ機構からな
り、集電コントロ−ラ１３０からの制御信号ｒにより駆
動用シリンダー３２、駆動ロッド３１を動作させ、押上
力ｕを作用させて、集電体２２、絶縁用支持碍子３０等
を押上げ動作するものである。集電コントロ−ラ１３０
は車体２の屋根上のパンタ格納ドーム４内の対地側(Ｏ
Ｖ電位)に設置され、絶縁用支持碍子３０と駆動ロッド
３１との間に取り付けられたロードセルすなわち力検出
器であるロードセル１５１及び変位検出器１５２で検出
した出力信号を検出信号チェック回路１５３により増幅
した変動力信号ｆx及び上下変位ｙ3を接触力オブザーバ
部１３３に入力する。また、集電駆動機構１４０への制
御信号ｒも同時に接触力オブザーバ部１３３へ入力した
後、接触力推定信号ｆ＾と外乱抑圧力推定信号fa^を推
定出力する。接触力オブザ−バ部１３３は状態量推定部
１３６、外乱抑圧力ゲイン部１３７、接触力推定部１３
８から構成されている。

【００８１】また、車上のコントロ−ラからの走行情報
により、走行位置の情報信号と、走行速度の検出信号と
の組合せにより、接触力目標値ｆ＊を最適に可変設定す
る目標値指令部１３１と、目標値指令部１３１で設定さ
れた接触力目標値ｆ＊と接触力オブザ−バ部１３３で推
定出力された接触力推定信号ｆ＾や外乱抑圧力推定信号
ｆａ＾との差を求めて、該制御信号ｒ〔＝ｋ2（ｆ＊−
ｆ＾）−ｆａ＾〕を算出する定常偏差補償部１３２を有
する。

【００８２】ここで、ｋ2は定常偏差補償部１３２の定
常補償ゲインである。ロードセル１５１は絶縁用支持碍
子３０と駆動ロッド３１間に取り付けられ、引張りと圧
縮の荷重が作用しても高精度で検出し、作用する変動力
信号ｆｘを出力する。

【００８３】同様に、変位検出器１５２は絶縁用支持碍
子３０と駆動ロッド３１間に取り付けられ、駆動ロッド
３１の上下変位、速度、加速度等を出力するものであ
る。また、揚力は主に集電体２２、絶縁用支持碍子３０
等に加わり、図面上左右方向に動く場合に発生する平均
揚力と変動揚力の合計力ｆｑから成る。よって、高速走
行することにより、集電装置２０全体に加わるfｑが大
きくなり、それに伴って接触力ｆは大きく変動するので
それを低減するために、押上力ｕを作用させている。

【００８４】前記接触力は式（数１）で表される。 ｆ＝ｆx−ｍ₁ｙ₁´´−ｍ₃ｙ₃´´−ｆｑ・・・・・・・・・・（数１） ここで、ｙ ，ｙ ´は集電すり板２１等の変位、速度で
ある。ｙ ，ｙ ´は集電体２２、絶縁用支持碍子３０等
の変位、速度である。

【００８５】目標値指令部１３１は、車上コントロ−ラ
から送られてくる走行情報（走行速度、走行路線位置、
天候、走行時刻、地震等）により、接触力目標値ｆ＊を
最適に可変設定している。定常偏差補償部１３２は目標
値指令部３１で設定したｆ＊から接触力推定信号f^を減
算する減算器１３９aの信号ｅfを入力し、補償ゲインｋ
2を乗算した信号Ｑ〔＝ｋ （ｆ＊−ｆ＾）〕を出力す
る。そして、そのＱから外乱抑圧力推定信号ｆａ＾との
差を減算器１３９bで求めた制御信号ｒを集電駆動機構
１４０に入力する。これにより、揚力ｆqや架線1からの
外力を抑制するように集電装置２０を動作させる。

【００８６】外乱抑圧力ゲイン部１３７は外乱抑圧力推
定信号ｆａ＾を算出するために、揚力ｆqや架線1からの
外力を含んだ状態量推定部１３６の出力信号（ｙ ，ｙ
´，ｙ ，ｙ ´，z，ｚ´，ｚ´´，ｚ´´´）に次の
ような重み関数の外乱補償ゲインｋ （ａ 〜ａ ）を掛
けて設定している。ここで、ｚ，ｚ´，ｚ´´，ｚ´´
´は架線１の変位、速度、加速度、角加速度である。 ａ ＝２６８,５００，ａ ＝−２６８,５００，ａ ＝−
２８,６５０，ａ ＝−１,２１２，ａ ＝０，ａ ＝２９,
８５０，ａ ＝４５，ａ ＝０ 接触力推定部１２８は状態量推定部１３６の出力信号
（ｙ ，ｙ ´，ｙ ，ｙ´，ｚ，ｚ´，ｚ´´，ｚ´´
´）から接触力推定信号ｆ＾（式（数２））を算出す
る。ここで、ａは架線１の等価質量、ｂは架線１の等価
減衰係数である。 ｆ＾＝〔ａｋ₁ｙ₁／（ｍ₁＋ａ）＋ａｋ₁ｙ₃／（ｍ₁＋ａ） ＋（ｂｍ₁ｙ₁´−ａｃ₁ｙ₁´）／（ｍ₁＋ａ） ＋ａｃ₁ｙ₃／（ｍ₁＋ａ）−ｂｍ₁ｚ´／（ｍ₁＋ａ） −ａｍ₁ｚ´´／（ｍ₁＋ａ）〕・・・・・・・・・・・（数２） 状態量推定部１３６は力検出器１５１及び変位検出器１
５２で検出した出力信号を検出信号チェック回路１５３
で正常かどうか判定した後、アンプ回路により増幅した
変動力信号ｆx及び上下変位ｙ3を入力すると共に、集電
駆動機構１４０への該制御信号ｒを同時に入力し、最小
次元オブザ−バ手法により状態推定して、上述した８つ
の状態量ｙ ，ｙ ´，ｙ ，ｙ ´，ｚ，ｚ´，ｚ´´，
ｚ´´´を出力する。最小次元オブザ−バ手法（Ｇｏｐ
ｉｎａｔｈの手法）による状態量算出に関しては「オブ
ザ−バ」コロナ社（１９８８年）の第２１頁〜第３２頁
に記載されている。ここで、状態方程式を式（数３），
（数４）に示す。

【００８７】 d/dt(Ｐ)＝（Ａ−Ｌ＾Ｃ）×Ｐ＋Ｂ×Ｕ＋Ｌ＾×Ｆ_X ・・・・・（数３） ｆa＾＝ｋ₁×Ｐ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（数４） ここで、Ｐはオブザーバーの推定状態量（ｙ1＾，ｙ1＾
´，ｙ3＾，ｙ3＾´，ｚ＾，ｚ＾´，ｚ＾´´，ｚ＾´
´´），ＦXは力検出器の入力スカラ、Ａは８×８マト
リックス、Ｌ＾は１×８ベクトル、Ｃは１×８ベクト
ル、Ｂは８×１ベクトル、ｋ1は外乱補償ゲインであ
る。そこで、集電装置１０系の８つの特性根は複素数平
面上（−０．１２８，ｊ±１２．３４），（−１．２１
２，ｊ±１２１．８４），（−１．８８，ｊ０），（−
２３．６９，ｊ０），（−２７．６７，ｊ±９８．１
９）であるので、状態量推定部１３６の７つのオブザ−
バ特性根を複素数平面上で次の様に設定した。すなわ
ち、式（数３）、（数４）のマトリックス（Ａ−Ｌ＾
Ｃ）の根を設定することである。

【００８８】（−６．０，±ｊ１２．３４），（−２
３．６９，ｊ＋０），（−２７．６７，ｊ±９８．１
９），（−６０，ｊ±１２１．８４） これから分かるように、外乱に依存する２つの特性根
（−０．１２８，ｊ±１２．３４），（−１．２１２，
ｊ±１２１．８４）の減衰特性が上がるように設定して
いる（ζ＝０．０１⇒０．４４）。

【００８９】次に、接触力オブザ−バ部を用いて外乱抑
圧力のアクティブ制御する方法について説明する。ま
ず、架線１の外力、揚力等の外乱を含む集電装置２０の
状態方程式は次の様に表わされる。

【００９０】 ｄ／ｄｔ（Ｘ）＝Ａ×Ｘ＋Ｂ×Ｕ＋Ｄ×Ｗ ・・・・・・・・・（数５） ｆ＝Ｃ×Ｘ＋Ｅ×Ｗ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（数６） ここで、Ｘは状態量（ｙ ，ｙ ´，ｙ ，ｙ ´，ｚ，ｚ
´，ｚ´´，ｚ´´´）ベクトル，Ｕは押上力の制御入
力スカラ，ｆは接触力の出力スカラ，Ｗは外乱の入力ス
カラ，Ａは８ｘ８マトリクス，Ｂは８ｘ１ベクトル，Ｃ
は１ｘ８ベクトル，Ｄは８ｘ１ベクトル，Ｅは１ｘ８ベ
クトルである。

【００９１】また、定常偏差補償部１３２の状態方程式
は次の様に表わされる。 ｄ／ｄｔ（Ｑ）＝Ｆ×Ｑ＋Ｇ（ｆ＊ｏｐｔ−ｆ＾） ・・・・・（数７） ここで、Ｑは定常偏差補償部１３２の出力状態量（１ｘ
１）ベクトル，Ｆはスカラ定数，Ｇはベクトル定数，
（ｆ＊ｏｐｔ−ｆ＾）は力偏差量制御信号の入力スカラ
である。式（数５）〜（数７）により、最適接触力目標
値ｆ＊ｏｐｔと接触力ｆの全体状態方程式と押上力ｕは
次の様に表わされる。ｋ は外乱補償ゲイン，ｋ は定常
補償ゲインである。

【００９２】

【数８】

【００９３】

【数９】

【００９４】 ｕ＝ｋ₁×Ｘ＾＋ｋ₂×Ｑ ＝ｋ₂（ｆ＊ｏｐｔ−ｆ＾）−ｆａ＾ ・・・・・・・・・・（数１０） これにより、変動力信号ｆｘと押上力ｕの該制御信号ｒ
を接触力オブザ−バ部１３３に入力して得たｆａ＾，ｆ
＾から外乱を抑圧する押上力ｕの該制御信号ｒ（式（数
１０））を集電駆動機構１４０に入力することで接触力
ｆを低減することが可能となる。この時用いる外乱補償
ゲインｋ と定常補償ゲインｋ を適切に選択する必要が
ある。

【００９５】図３１は、該制御信号ｒを入力し、押上力
ｕを出力する集電駆動機構１４０の構成を示す。本機構
１４０は該制御信号ｒを増幅するアンプ回路１４２と、
空気源１４１からの空気力を力制御するサ−ボ弁１４３
と、サ−ボ弁１４３により伸縮動作を作用させ、押上力
を出す駆動用シリンダー３２、駆動ロツド３１とから構
成されている。

【００９６】ここでは、空気源１４１を設けているが、
後述する油圧源１６３を用いてもよい。その場合、該制
御信号ｒに対する押上力ｕの伝達特性が一桁くらい良く
なる傾向にあり、外乱の抑圧制御効果も向上する可能性
がある。

【００９７】図３２は、集電体２２と２本の起伏用ロツ
ド８ａ、８ｂを伸縮動作させ、旋回機構４０を介して旋
回駆動させて、格納ドーム４内に格納するための二つの
格納機構１６０ａ、１６０ｂの動作ブロック線図を示
す。二つの格納機構１６０ａ、１６０ｂはアンプ回路１
６１ａ、１６１ｂ、切換弁１６２ａ、１６２ｂ、起伏用
シリンダー７ａ、７ｂから構成されている。格納ドーム
４内に設置された起伏用コントロ−ラ１６４の動作信号
を入力することにより油圧源１６３からの油圧力で作動
し、起伏用ロツド８ａ、８ｂを図１８に示すように、車
体２に対して直角構成とし、架線１と集電できるように
している。また、収納時は起伏用ロツド８ａ、８ｂを図
１９に示すように、架線１と切り離して格納ドーム４内
に格納する。

【００９８】〔実施例２〕本発明の他の実施例として集
電装置の駆動を油圧に代えて、電動モータにて行なって
もよい。

【００９９】〔実施例３〕図３３は、本発明の他の実施
例として絶縁用支持碍子３０内の中空部に、導電用高圧
可撓ケーブル４４を保持した場合を示す。集電体２２を
支持する碍子内に導電体５３を設けたものである。つま
り、導電用ケーブルヘッドで集電体２２を支持するよう
にしたものである。高圧可撓ケーブル４４を碍子の側方
から取出している。導電用ケーブルヘッドの導電体の上
端に設けたねじ、ナットによって集電体２２を固定して
いる。これによれば、碍子を１つにできる利点がある。

【０１００】しかし、駆動用シリンダー３２の動作に伴
って高圧可撓ケーブル４４が上下動するので、高圧可撓
ケーブル４４の寿命においては好ましくない。

【０１０１】〔実施例４〕図３４は、本発明の他の実施
例として第三軌条方式による給電機構に適用した場合の
構成を示す。本実施例では車両の上方に配置された架線
からの集電ではなく、線路の側方に設けられた第三軌条
７６から集電する方式の車両に適用した場合を示す。

【０１０２】本方式は、地下鉄車両などに広く使用され
ている方式であり、トンネル断面積を小さくするために
軌道側面に設けた第三軌条７６にプラスの電圧を、車両
が走行するレール７５にマイナスの電圧をき電する。第
三軌条７６は絶縁碍子７７により絶縁されている、集電
は集電シュー７３を第三軌条７６に押しつけることによ
り行なわれる。

【０１０３】集電シュー７３の車両側には車両と絶縁す
るための絶縁碍子７２が設けられさらにその車両寄りに
は集電シューの押しつけ力を制御するための制御用油圧
シリンダー７１が設けられている。制御用油圧シリンダ
ー７１はレール７５に対する相対変位の少ない軸箱体ま
たは台車枠７０に固定されている、集電シュー７３で集
められた電気は可撓導体７４を介して導電用ケーブルヘ
ッド７８に伝えられ車両２に積載した制御装置へと導か
れる。

【０１０４】〔実施例５〕本発明の他の実施例を、図３
５〜図３７に示す。この例は集電装置２０を走行方向の
後方側に回動させる実施例である。シリンダー７、コネ
クタ６は矢印で示す走行方向の前方側にある。高圧可撓
高圧可撓ケーブル４４は集電装置を支える２又のヒンジ
の間に位置している。シャッタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置も
前記実施例とは走行方向において逆である。

【０１０５】これによれば、図３８に示すように、集電
装置２０を格納ドーム４に格納したとき、集電体２２の
三角形の頂点側が上方になる。このため、格納ドーム４
の形状を前記の実施例に比べて小さくでき、走行抵抗を
小さくできる。

【０１０６】〔実施例６〕上記実施例では走行時には絶
縁用支持碍子３０を直立状態に保持したままであるが、
走行速度に応じて起伏用シリンダー７を動作させて傾斜
角度を変化させ、翼力を制御することが考えられる。こ
の場合、すり板２１や集電体２２を円弧状にするとよ
い。また、格納ドーム４からの風の影響が大きい場合
は、集電装置を走行方向に移動させることが考えられ
る。

【０１０７】また、導電用ケーブルヘッド５０の後側の
整流のため、導電用ケーブルヘッド５０の背面に整流板
を設けることが考えられる。整流板は絶縁体であり、導
電用ケーブルヘッド５０の取付座５５に取付ける。

【０１０８】〔実施例７〕集電装置には非常接地スイッ
チＥＧＳを設けるのが望ましい。すなわち、図３９に示
すように、集電装置２０の導電用ケーブルヘッド５０に
並行して非常接地スイッチＥＧＳ３００が配設されてい
る。この非常接地スイッチＥＧＳは、空気源３０１によ
って動作するシリンダ機構３０２で駆動される銅製のロ
ッド３０３を備えている。この銅製ロッド３０３は、常
時は格納ドーム内にあり、運転士の非常操作により、図
に示すごとく格納ドームの外に突出し、その上端がクリ
ップ３０４を介して集電体２２に接続される。３０５
は、台座３に接続された編組銅線である。非常接地スイ
ッチＥＧＳは、非常時出来るだけ集電体２２の近くを接
地短絡するためのものである。非常接地スイッチＥＧＳ
は、そのシリンダー機構３０２がシリンダー３２と一体
であり、旋回機構４０により絶縁用支持碍子３０や導電
用ケーブルヘッド５０と一緒に起伏回動される。

【０１０９】〔実施例８〕本発明の他の実施例として、
導電用ケーブルヘッドを傾けて配置し高圧ケーブルを動
きやすく配慮してもよい。この様にすることにより絶縁
用支持碍子と導電用ケーブルヘッドの間隔が平行でなく
なるためにこの間で発生する定在波が減少してより低騒
音になる。

【０１１０】

【発明の効果】本発明によれば、集電機能部分すなわ
ち、すり板とこれを駆動し架線に追従させる駆動機能
を、電力導電機能部分とは分化して設けているので、集
電機能部分が軽量、小型になり、高速走行中の架線への
追従制御特性を向上させることができる。また、電力の
集電機能も完全に確保される。

【０１１１】さらに、車両上部に、流線型の格納ドーム
を設け、駆動機構を常時その内部に位置させると共に、
集電機能部分をその不使用時に収納するので、騒音の発
生を押えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した高速車両の外観側面図。

【図２】図１の車両において、集電装置が集電状態にあ
るときの外観斜視図。

【図３】本発明の一実施例の集電装置及び格納ドームの
平面図。

【図４】本発明の一実施例の集電装置及び格納ドームの
縦断面図。

【図５】図４のＩ−Ｉ断面図。

【図６】図３の集電装置の詳細を示す要部縦断面図。

【図７】図３の集電装置の駆動機構を示す側面図。

【図８】図６の集電装置の平面図。

【図９】図６の集電装置の正面図。

【図１０】図６の集電装置のII−II断面図。

【図１１】図１０の集電装置のIII−III断面図。

【図１２】図１０の集電装置のIV−IV断面図。

【図１３】格納ドームのシャッタ機構の動作を示す平面
図。

【図１４】格納ドームのシャッタ機構の動作を示す平面
図。

【図１５】シャッタ機構の要部を示す縦断面図。

【図１６】他のシャッタ機構の要部を示す図。

【図１７】格納ドームの拡大側面図。

【図１８】集電装置を格納ドーム内に収納する動作を説
明する図。

【図１９】集電装置を格納ドーム内に収納する動作を説
明する図。

【図２０】集電装置を格納ドーム内に収納した状態を示
す外観斜視図。

【図２１】絶縁用支持碍子及び導電用ケーブルヘッドの
水平方向の断面と空気の流れの関係を示す図。

【図２２】集電体と絶縁用支持碍子の位置関係を示す縦
断面図。

【図２３】本発明を適用した車両編成における電気配線
の一例を示す回路図。

【図２４】図２３の高圧機器箱の縦断面図。

【図２５】図２３の制御装置の構成を示すブロック図。

【図２６】集電装置に対する制御指令のフローを示す
図。

【図２７】集電装置に対する下降指令による動作手順を
示すフロー図。

【図２８】集電装置に対する起立指令による動作手順を
示すフロー図。

【図２９】集電装置の油圧駆動要素の構成を示すブロッ
ク図。

【図３０】集電装置の押上制御要素の構成を示すブロッ
ク図。

【図３１】図３０の集電駆動機の構成を示すブロック
図。

【図３２】格納機構の構成を示すブロック図。

【図３３】本発明の他の実施例になる集電装置の縦断面
図。

【図３４】本発明を第三軌条方式による給電機構に適用
した構成例を示す図。

【図３５】本発明の集電装置及び格納ドームの他の実施
例を示す平面図。

【図３６】図３５のV−V断面を示す図。

【図３７】図３６のVI−VI面を示す図。

【図３８】図３５の集電装置の格納状態を示す図。

【図３９】集電装置の他の実施例を示す図。

【符号の説明】

１…架線、２…車体、３…台座、４…格納ドーム、５…
高電圧ケーブル、６…切り替えスイッチ、７…起伏用シ
リンダー、８…起伏用ロッド、９…シャッタ機構、２０
…集電装置、２１…集電すり板、２２…集電体、３０…
絶縁用支持碍子、３１…駆動用ロッド、３２…駆動用シ
リンダー、３３…制御用ロードセル、４０…旋回機構、
４１…固定部材、４２…シャッタ用シリンダー、４３…
シャッタ用ロッド、４４…高圧可撓ケーブル、５０…導
電用ケーブルヘッド、５１…可撓導体、５２…絶縁体、
５３…高圧導体、６０…高圧機器箱、６１…受電用ＶＣ
Ｂ、６２…車両用ＶＣＢ、６３…主変圧器、６４…主変
換器、６５…主電動器、６７…高圧引き通し線、６８…
導電用ケーブルヘッド、６９…レール、７０…台車枠、
７２…絶縁碍子、７３…集電シュー、７４…可撓導体、
７６…第三軌条、８０…動アンプ、８１…サーボ弁、８
２…圧力源、８３…サーボアンプ、８４…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 勝之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 牧野 俊昭 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高野 靖 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 飯田 明由 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集電部材と、該集電部材を移動させる駆動
   機構と、前記集電部材と前記駆動機構とを接続する絶縁
   体と、前記駆動機構に併設されかつ外面が絶縁被覆され
   前記集電部材で集電した電力を受取り負荷側へ導電する
   導電体とを備えた集電装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記導電体は前記絶縁
   体と前記駆動機構に対して併設されており、前記導電体
   と前記駆動機構とは共通の支持部材に設置されているこ
   とを特徴とする集電装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記導電体は、前記絶
   縁体とは別個に設けられた第２の絶縁体の内部を貫通
   し、該第２の導電体の一端側に前記集電部材と接続する
   可撓性導電体を有し、前記第２の導電体の他端側に可撓
   性のケーブルを接続したことを特徴とする集電装置。
4. 【請求項４】集電部材と、該集電部材を移動させる駆動
   機構と、前記集電部材と前記駆動機構とを接続する絶縁
   体と、該絶縁体の内部に設置され前記集電部材側の端部
   に貫通して該集電部材に接続された導電体と、該導電体
   に接続された可撓性導電ケーブルとを備えた集電装置。
5. 【請求項５】請求項１または４において、前記駆動機構
   と前記絶縁体との接続部に圧力検出用のセンサを備えて
   いることを特徴とする集電装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記駆動機構は前記セ
   ンサの出力に応動する油圧シリンダーを含むことを特徴
   とする集電装置。
7. 【請求項７】集電部材と、該集電部材を移動させる駆動
   機構と、前記集電部材と前記駆動機構とを接続しかつ前
   記集電部材の全荷重を支える絶縁体と、前記駆動機構に
   併設されかつ外面が絶縁被覆され前記集電部材で集電し
   た電力を受取り負荷側へ導電する絶縁被覆導電体とを備
   えた集電装置。
8. 【請求項８】集電部材と、該集電部材を移動させる駆動
   機構と、前記集電部材と前記駆動機構とを接続する絶縁
   体と、前記駆動機構に併設され前記集電部材で集電した
   電力を受取り負荷側へ導電する導電体と、前記駆動機構
   と前記導電体とを載せた架台と、該架台を回動させ前記
   集電部材と前記絶縁体と前記導電体とを起伏させる起伏
   回動手段とからなる集電装置。
9. 【請求項９】集電部材と、該集電部材を移動させる駆動
   機構と、前記集電部材と前記駆動機構とを接続する絶縁
   体と、前記駆動機構に併設され前記集電部材で集電した
   電力を受取り負荷側へ導電する導電体と、前記駆動機構
   と前記導電体とを載せた架台と、該架台を回動させる起
   伏回動手段と、車両の屋根に設けられ前記駆動機構と前
   記起伏回動手段とを収納する格納部とを備えた鉄道車
   両。
10. 【請求項１０】集電部材と、該集電部材を移動させる駆
    動機構と、前記集電部材と前記駆動機構とを接続する絶
    縁体と、前記駆動機構に併設され前記集電部材で集電し
    た電力を受取り負荷側へ導電する導電体と、前記駆動機
    構と前記導電体とを載せた架台と、該架台を回動させ前
    記集電部材と前記駆動機構と前記導電体とを起伏させる
    起伏回動手段と、車両の屋根に設けられ前記導電体を倒
    伏状態で収納する格納部とを備えた鉄道車両。
11. 【請求項１１】絶縁性の支持体に支持された接触集電機
    構と、該接触集電機構で集電した電力を受け取り負荷側
    へ導電する導電機構と、前記接触集電機構と地上側の給
    電体との接触関係を保持するための駆動機構を備えた鉄
    道車両において、 前記支持体が、前記接触集電機構と前記駆動機構を接続
    する第一の絶縁支柱と、前記導電機構を保持する第二の
    絶縁支柱とを有することを特徴とする鉄道車両。
12. 【請求項１２】前記第二の絶縁支柱を、前記集電体の下
    側でかつ前記第一の絶縁支柱に対して前記車両の進行方
    向後側の位置に配置すると共に、前記第二の絶縁支柱の
    外径を前記第一の絶縁支柱の外径よりも小さくしたこと
    を特徴とする請求項１１記載の鉄道車両。
13. 【請求項１３】架線に接触しながら集電する集電部材を
    上面に配した集電体と、該集電体を車両本体に支持する
    支持体とを備え、さらに前記集電体を支持する絶縁支持
    体と、車両上部に設けられた収納部と、該絶縁支持体を
    前記収納部の内外に出し入れする駆動機構と、前記集電
    体と車両本体との間の導電系を備えた鉄道車両における
    集電方法において、 前記駆動機構により前記集電部材を前記架線から外すの
    に先行して、真空遮断器により前記導電系を遮断するこ
    とを特徴とした鉄道車両における集電方法。
14. 【請求項１４】絶縁性の可動支持体に支持された接触集
    電機構と、該接触集電機構で集電した電力を受取り車両
    の負荷側へ導電する導電機構と、前記接触集電機構と地
    上側の給電体との接触関係を保持するための駆動機構と
    を備えた鉄道車両における集電方法において、 一端を前記接触集電機構に固定され他端を前記駆動機構
    に接続された絶縁体を、起伏駆動機構により起伏し、前
    記車両上部に設けられた収納部の開口を通して外に出す
    ことにより前記接触集電機構を前記給電体に接触させ、
    前記駆動機構により前記絶縁体を駆動することにより前
    記接触集電機構と前記給電体との接触関係を保持するこ
    とを特徴とする鉄道車両における集電方法。