JPH08172703A

JPH08172703A - 集電装置

Info

Publication number: JPH08172703A
Application number: JP31627094A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kobayashi; 健治小林; Toshiaki Makino; 俊昭牧野; Gentarou Ootani; 巌太郎大谷
Original assignee: KASADO KIKAI KOGYO KK; Hitachi Ltd
Current assignee: KASADO KIKAI KOGYO KK; Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は低騒音性に優れ、且つ集電性能
を確保すると同時に摺り板の保守管理作業を軽減する高
速鉄道車両用の集電装置を提供することにある。【構成】断面が車両側に凸形状であり、且つ架線１から
俯瞰した形状が菱型の双方向性の集電体３と、前記集電
体３に車両進行方向に負の迎角を付与する駆動機構と、
集電体３を車両進行方向に前傾させた時、摺り板と架線
が従来と同様に接触できる摺り板２から構成される。こ
れによって、集電性能、低騒音性および摺り板２の保守
作業の軽減性に優れた集電装置になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高速鉄道車両用集電装置
に係り、特に３００ｋｍ／ｈ以上の速度で高速走行する
編成電車システムに用いられ、集電性能を向上させるの
に好適な集電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高速鉄道車両が高速走行する時に発生す
る空力騒音の増加率が高い集電装置では、特開平４−３
０４１０１号公報に記載されているパンタグラフの遮音
装置のように、集電装置の前後に遮音装置（以下カバー
と称す）を設置する低騒音化手法が採用されてきた。し
かしながら、車両のさらなる高速化にともない、低騒音
化の目的で設置したパンタグラフのカバーから生じる空
力騒音が問題となり、低騒音化への抜本的な解決策とな
りえていない。

【０００３】そこで、従来のカバー方式に依存せず集電
装置自身の低騒音化を図り、且つ３００ｋｍ／ｈ以上の
高速走行時の騒音環境基準を満足することを目的とした
新しい形状の集電装置（特願平５−２４４２４０）が考
案された。この発明は、従来の下枠交差型集電装置の中
でも特に強い騒音源と考えられていた集電体（通称では
集電舟と称す）の形状を３次元化することにより、集電
体の下流に２次元性の強い流れ構造の出現を防止し、低
騒音化を促進するものである。しかし、低騒音化を実現
するために考案した低騒音集電体は、従来型集電装置の
集電体に比べ面積が大きいことから過大な揚力が生じ、
集電性能に悪影響を与えることが問題となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】現行の新幹線に使用さ
れている集電装置では、停車時から高速走行に至る区間
において、架線に対して３０（Ｎ）から６０（Ｎ）の押
し上げ力が作用するように調整されている。また、低騒
音化を促進する目的で考案された低騒音集電体は、その
面積が大きいため従来型の集電体に比べて、大きい揚力
が生じる傾向にあり、架線を上下方向にさらに押し上げ
るため、集電性能を劣化させる。このため、集電性能を
確保するために、揚力を低減する事が不可欠となってい
る。また、従来より用いられている摺り板を備えた集電
体を車両進行方向に前傾させた場合では、架線と接触す
る部位が摺り板の端部のみとなり片当たりするため、摺
り板の急速な偏摩耗を促進させると共に、架線の損傷が
生じるので、それを回避しなければならない。

【０００５】本発明の第１の目的は、集電体に作用する
揚力を低減し、集電性能を確保することにある。

【０００６】本発明の第２の目的は、集電体に作用する
揚力を低減するため車両進行方向に集電体を傾斜させる
ために必要な、簡易且つ確実な駆動機構を採用すること
にある。

【０００７】本発明の第３の目的は、車両進行方向に集
電体を前傾させた時、架線と摺り板の局所的な接触を防
止することにより、安定した集電性能を確保すると同時
に、摺り板および架線の摩耗を軽減し、摺り板の取替期
間を長くして、保守作業の軽減化を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、次のような手段を用いたものである。

【０００９】本発明の第１の手段は、車両進行方向に対
して集電体を支持している支持碍子の下端部を支点に、
または集電体を支持している部材と集電体の結合部に油
圧機構を組み込む事により、結合部を支点に集電体を前
傾させて、車両の走行風に対して負の迎角を与える。

【００１０】本発明の第２の手段は、高電位の集電部か
ら車両を絶縁し、且つ集電体を保持する支持碍子の下端
部に油圧機構を装備する。

【００１１】本発明の第３の手段は、摺り板の長手方向
に垂直な断面の形状を屋根状の５角形とする。

【００１２】本発明の第４の手段は、摺り板が架線に接
触した時の偏摩耗する部位の厚みを大きくする。

【００１３】

【作用】本発明の第１の目的を達成する手段によれば、
図４に示す如く、迎角が小さい時は集電体に作用する定
常揚力は、迎角の大きさに比例する。従って、集電体に
作用する揚力を低減するために、車両の進行方向に集電
体を支持している絶縁体（支持碍子）の下端部（低電位
部）または、油圧機構の動作で集電体を支持している支
持部（高電位部）を支点に、車両進行方向に対応して前
後に傾斜させることにより、集電体に作用する定常揚力
が低減する。

【００１４】本発明の第２の目的を達成する手段によれ
ば、集電体を支持する支持碍子の下端部の低電位部に設
けた支持碍子台座とリンクした油圧機構により、絶縁問
題に関する諸問題に関係することなく、簡易かつ確実に
集電体を前傾させることが出来る。さらに、集電体とそ
れを支持する支持部との結合部に集電体にリンクした油
圧機構を設けることにより、集電体に簡易且つ確実に負
の迎角を与え、集電体に作用する揚力を低減することが
出来る。

【００１５】本発明の第３の手段によれば、集電体を車
両進行方向に前傾した時、摺り板の車両進行方向と反対
側の峰が架線と接触することにより摺り板の架線への片
当たりに起因する偏摩耗および、架線への接触集電への
悪影響を防止する。これにより、摺り板の周辺部の摩耗
の急速な進行を防止でき、摺り板の交換保守作業を軽減
することができる。

【００１６】本発明の第４の手段によれば、摺り板が架
線と接触した際に生じる偏摩耗による損傷を受けやすい
部位の厚みを大きくすることにより、偏摩耗による損失
が生じたとしても従来に比べ摺り板を交換するまでの期
間を長くすることが可能になる。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図５により説明す
る。集電装置は、架線１に接触し集電する摺り板２、図
示はしないがこれを２点支持するばね系、車両の進行方
向に依存せず、車両進行方向に対して常に凸形状部を有
し、アルミとＣＦＲＰ材からなる菱型翼の集電体３、そ
の集電体３を強度的に支持すると共に電気絶縁するため
に配置された軽量で多数の笠を有す支持碍子４と、支持
碍子４を保持する支持碍子台座１７ａ、支持碍子４と並
列に設けた導電用碍子５と、導電用碍子５の上端と集電
体３の車両側面の導電部を接続する導電用の可撓導体２
８と、導電用碍子５を支持する導電用碍子台座１７ｂ
と、導電用碍子５の下端から車両側へ電力を供給する特
高ケーブル１２とから構成されている。

【００１８】低騒音を目的として、車両進行方向に対し
て後退角を有する集電体３は、従来型の集電装置の集電
体３（集電舟）に比べて面積が大きいため、車両側から
架線１側に揚力が生じやすく集電性能を悪化させる傾向
にある。集電性能に悪影響を及ぼす定常揚力を低減する
ために、図１に示されるように、集電装置を車両進行方
向に前傾させ、集電体３に負の迎角を与える手法が効果
的である。

【００１９】そこで、集電体３に、走行風に対して負の
迎角を付与する駆動機構として、図１に示されるよう
に、集電体３を保持する支持碍子４と架線１から集電し
た電力を車両側へ供給する導電用碍子５の２本の碍子を
支持する台座１８に、油圧機構２０をリンクさせた油圧
駆動機構により集電体３に迎角を付与するものである。
油圧駆動機構は、ギア及びモータ等から構成される機械
式の駆動装置に比較して、油圧源を車両床下などに配置
すれば良く、車両屋根上に駆動機構等の重量物を配置す
る必要が無いので車両重心の上昇を防ぎ、車両の高速安
定性に影響を及ぼさない。また、図２の斜視図では、支
持碍子４と導電用碍子５とを共通の台座１８に備えず、
個々に駆動させる場合を示したものである。

【００２０】架線１から集電した電力を車両側へ導くた
めに集電体３と導電用碍子５を結んでいる可撓導体２８
から生じる空力騒音を低減するためには、（１）可撓導
体２８にたわみを許容できない場合は、図１に示すよう
に集電装置を構成すれば良く、（２）可撓導体２８に多
少のたわみを許すときまたは、導電用碍子５を固定して
支持碍子４のみを前傾させるときは、図２に示すように
集電装置を構成すれば良い。尚、集電体３を車両進行方
向に前傾させるときは、車両の進行方向の変わるターミ
ナル駅にて、取り扱うものとする。

【００２１】図５に、車両進行方向の変化に応じて集電
体を前傾させる際のブロック図を示す。通常は車両の進
行方向の変わるターミナル駅で、集電体を車両進行方向
へ前傾させる機構を稼動させる。この時、集電装置を車
両進行方向に前傾させる機構にトラブルが生じた場合、
集電体３の姿勢を変える駆動機構にリレーを取り付けて
おき、そのリレーの出力から、集電体３の姿勢の変更を
確認する。駆動不良等の非常事態の場合は、集電体３は
車両進行方向に対して正の迎角を得たことになるので、
集電体３に過大な揚力が生じ、架線１への損傷および集
電不良などが予測される。迎角調整装置６の故障時に
は、架線１等への影響及び他の列車の運行への影響を最
小限とするための処置が取られる。

【００２２】図６〜図８に、本発明の他の実施例を示
す。集電性能に悪影響を及ぼす揚力を低減する目的によ
り集電体３を前傾させた場合に、従来より用いられてい
る長方形断面を有す摺り板２では、摺り板２の車両進行
方向と反対側の端部のみが架線に接触し、摺り板２の偏
摩耗が急速に進行する可能性がある。図に示したような
峰のある断面形状の摺り板２を使用すれば、前述したよ
うな問題を回避することができ、摺り板２の局所的な偏
摩耗を防止できるので、摺り板２の保守交換作業を軽減
することが可能となる。尚、図８に記される角度βは集
電体３の傾斜角と等しく、例えば約３°としている。図
８中、Ｗ２は架線１と摺り板２の接触面圧を下げる目的
で約１２０ｍｍと従来のものに比べて広くしてある。

【００２３】図７〜図９に本発明の他の実施例を示す。
一般に、架線１は、摺り板２との局部的な接触に起因す
る局所的な摩耗を防止するために、軌道中心から車両進
行方向に対して左右に約２００ｍｍ前後のジグザグ偏位
を持つように敷設されている。従って、架線１に接触集
電する摺り板２は、中心部から左右に約２００ｍｍの計
４００ｍｍ前後の摩耗量がもっとも大きく、摩耗により
生じる深さは、５ｍｍ前後に達する。このため、現行の
新幹線に用いられている集電装置の摺り板２は、１０日
から１４日をめどに交換されている。よって、摺り板２
の厚みを摩耗より生じる消耗分を考慮して製作するもの
で、それにより、摺り板２の交換期間を延長し、摺り板
２に関る保守作業を低減することができる。尚、摺り板
２を製作する際に、１ピース製作が困難な場合には複数
の摺り板部材から図６、図７、図９の外観形状を有する
摺り板２を製作すれば良い。尚、図７、図９に示される
Ｗ１は、４００ｍｍである。

【００２４】図１０、図１１、図１２に本発明による他
の実施例を示す。図１０は、架線１側から集電装置を俯
瞰した上面図である。摺り板２の延線上にあるガイド１
９は、軌道の分岐または合流の際に架線１を摺り板２上
に誘導する為に備えられた金属性の部材である。

【００２５】図１１の摺り板２は、銅系の焼結合金また
はカーボンを主成分とする材料から製作されている。一
般に摺り板２は低速線区に比べて高速線区の方が多く摩
耗すること、さらに、架線１の摩耗を低減し架線１の維
持管理を低減する目的で、近年特にカーボン系の摺り板
２を使用する傾向にある。また、従来型の集電装置に使
用されている摺り板２は、長さ２７０ｍｍ前後、幅２５
ｍｍから４０ｍｍ前後で、厚みが約１０ｍｍの複数枚の
摺り板から構成されている。本発明による集電装置に使
用される摺り板も、前述と同様に製作されたものを摺り
板受３２に固定して使用する。カーボン系の摺り板は一
般にネジ立てが困難なので、図示はしないが、押さえ金
具等を用いて摺り板受３２に固定する。摺り板受３２
は、摺り板２を架線１表面の小さい凹凸（架線の波状摩
耗等）に追従させるために、２本のばね系により支持さ
れている。摺り板受３２を支持するばね３１の他の一端
は、集電体３の骨組みに連結される。集電体３の架線１
側の面は、架線１と摺り板２の間に生じるアークによる
損傷を防止するために、厚さ２〜３ｍｍのアルミ合金製
としており、集電体３の車両側の面は集電体３自身の軽
量化のためにＣＦＲＰ材としている。尚、集電体３と支
持碍子４は、複数のボルトにより締結されている。ばね
特性等から選択したばね３１の全長が集電体３の厚みよ
り大きい場合、図１１、図１２に示されるようにばね３
１の下部に低騒音化の観点から風防２１を取り付ける。
図示はしないが、摺り板２を介して架線１より集電した
電力を集電体３に接続させている可撓導体２８まで導く
為に、集電体３の内部において、摺り板受３２と集電体
３と可撓導体２８の接合部まで、可撓性と導電性のある
線材で連結する。可撓導体２８は、設置状況によっては
騒音源となることがある。従って、車両進行に拘わらず
可撓導体２８の後流と導電用碍子５が干渉せず、導電用
碍子５の後流に可撓導体２８が入らないように設置する
必要がある。走行風に対して、可撓導体２８の長手方向
のなす角度が２０°〜３０°の範囲内に収まるように、
可撓導体２８を配置する。

【００２６】また、集電体３を碍子で直接支持している
ため、碍子の下流側に後流が生じるので、集電体３は架
線１方向への揚力が生じやすい。そこで、図１２に示さ
れるように集電体３の形状を車両側に凸型とすることに
より、揚力を低減することができる。尚、図１０、図１
１、図１２に記入されている各部の寸法は、Ｗ＝１６０
０ｍｍ、Ｃ＝６００ｍｍ、ｈ１＝８４ｍｍ、ｈ２＝４２
ｍｍ、ｈ＝１２６ｍｍである。

【００２７】図１３、図１４に本発明のさらに他の実施
例を示す。現在運行されている「のぞみ」等で使用され
ている従来型の集電装置は、２次元性の強い細部材を多
用しているので空力騒音が極めて大きいため、集電装置
の前後にカバーを配置することにより低騒音化を図って
いる。また、従来型の集電装置を構成する部材の中で
も、摺り板２を支持する舟体から生じる騒音が最も卓越
していると考えられている。図１３、図１４では、本発
明による集電体３を車両進行方向に対して前傾させるこ
とにより、集電性能の確保と低騒音化の両方を満足する
集電体３を従来型の集電装置に採用している。また、そ
の前後に従来より高さの低い風防カバー２４を取り付け
たものである。風防カバー２４は、台枠２２、及び台枠
２２を支持する碍子２３が走行風にさらされること及び
集電装置から生じる空力騒音の遮蔽を目的に設置されて
いる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、集電体を車両進行方向
に対して前傾させ、集電体に作用する揚力を低減して集
電性能を確保することにより、優れた集電装置を提供す
ることができる。また、集電装置に作用する揚力を低減
するために、集電体を車両進行方向に前傾させ、摺り板
を架線側に峰を有する形状にして、架線と摺り板が従来
通りに接触するようにした。従って、摺り板が架線と局
部的に接触することがないので、摺り板の急速な摩耗を
防止でき、摺り板および架線の保守の低減に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による集電装置を搭載した高速車両を示
す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施例を示す側面図である。

【図４】集電体の迎角と集電体に作用する揚力の関係を
示す説明図である。

【図５】集電体を車両進行へ前傾させる際の手順を示す
ブロック図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図８】図７の７−７断面図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施例を示す上面図である。

【図１１】図１０の正面図である。

【図１２】図１０の側面図である。

【図１３】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図１４】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…架線、２…摺り板、３…集電体、４…支持碍子、５
…導電用碍子、６…迎角調整装置、８…車体、１０…ド
ーム、１２…特高ケーブル、１３ａ…支持碍子台座旋回
部、１３ｂ…導電用碍子旋回部、１７ａ…支持碍子台
座、１７ｂ…導電用碍子台座、１８…台座、１９…ガイ
ド、２０…油圧機構、２１…風防、２２…台枠、２３…
碍子、２４…風防カバー、２８…可撓導体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大谷巌太郎山口県下松市大字東豊井794番地笠戸機械工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給電体から電力を接触集電する集電部材
と、前記集電部材を支持する集電体を車両に対して絶縁
支持する絶縁体と、前記集電体から集電した電力を導電
体へ供給する可撓導体と、前記可撓導体から電力を車両
側へ供給するための導電体を有する集電装置において、前記集電体を車両進行方向に対して傾斜させること、を
特徴とする集電装置。
【請求項２】給電体から電力を接触集電する集電部材
と、前記集電部材を支持する集電体を車両に対して絶縁
支持する絶縁体と、前記集電体から集電した電力を導電
体へ供給する可撓導体と、前記可撓導体から電力を車両
側へ供給するための導電体を有する集電装置において、前記集電体を支持している絶縁体の下部を支点に、前記
集電体を車両進行方向に応じて、切り替えて傾斜できる
ようにしたこと、を特徴とする集電装置。
【請求項３】給電体から電力を接触集電する集電部材
と、前記集電部材を支持する集電体を車両に対して絶縁
支持する絶縁体と、前記給電体から集電した電力を導電
体へ供給する可撓導体と、前記可撓導体から電力を車両
側へ供給するための導電体を有する集電装置において、前記集電体を支持している部材の接合部を支点に、前記
集電体を車両進行方向に応じて、切り替えて傾斜できる
ようにした、を特徴とする集電装置。
【請求項４】請求項２に記載された集電装置において、
前記集電体を支持している絶縁体の下部を支点に、前記
集電体の姿勢を傾斜させる油圧駆動機構を用いること、
を特徴とする集電装置。
【請求項５】請求項３に記載された集電装置において、
前記集電体を支持している部材と集電体の接合部を支点
に、前記集電体の姿勢を傾斜させる油圧機構を用いるこ
と、を特徴とする集電装置。
【請求項６】給電体から電力を接触集電する集電部材
と、前記集電部材を支持する集電体を車両に対して絶縁
支持する絶縁体と、前記集電体から集電した電力を導電
体へ供給する可撓導体と、前記可撓導体から電力を車両
側へ供給するための導電体を有する集電装置において、前記集電部材の長手方向に垂直な断面の給電体側の形状
が、複数の辺から構成される屋根状の５角形状であるこ
と、を特徴とする集電装置。
【請求項７】給電体から電力を接触集電する集電部材
と、前記集電部材を支持する集電体を車両に対して絶縁
支持する絶縁体と、前記集電体から集電した電力を導電
体へ供給する可撓導体と、前記可撓導体から電力を車両
側へ供給するための導電体を有する集電装置において、前記集電部材の給電体に接触する部位の厚みが、他の部
位に比べて大きく設けたこと、を特徴とする集電装置。
【請求項８】給電体から電力を接触集電する集電部材
と、前記集電部材を支持する集電体を車両に対して絶縁
支持する絶縁体と、前記集電体から集電した電力を導電
体へ供給する可撓導体と、前記可撓導体から電力を車両
側へ供給するための導電体を有する集電装置において、前記集電部材の長手方向に垂直な断面の給電体側の形状
が、複数の辺から構成される屋根状であり、且つ集電部
材の給電体に接触する部位の厚みが、他の部位に比べて
大きく設けたこと、を特徴とする集電装置。