JPH08275303A

JPH08275303A - 集電装置

Info

Publication number: JPH08275303A
Application number: JP7504495A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kakehi; 豊掛樋; Kuniyoshi Hara; 邦芳原; Morishige Hattori; 守成服部; Mitsuru Ikeda; 充池田; Katsushi Manabe; 克士真鍋
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Hitachi Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Hitachi Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】集電装置において、走行速度やトロリ線の設備
高さに伴って変化する空気力を相殺させ、安定した架線
への押付力を得ること。【構成】一組の平行リンクが回転する構造の主枠主アー
ム４を有するシングルアームと、このシングルアームに
作用する空気力により、主枠主アーム４に働く回転モー
メントを任意の走行速度でまた任意の動作位置において
相殺する空力補正翼８と、集電装置の舟体２と、舟体２
を支持する舟体支持枠３と、主枠主アーム４の回転軸９
回りに一定の回転モーメントを与えて舟体２をトロリー
線１に押付ける空気シリンダあるいは主ばね７により構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速電気鉄道車両の集
電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気車の集電装置の中で、一組の平行リ
ンクが回転する構造の主枠を有する集電装置は、構造が
簡単である利点があるので、比較的低速の車両に供され
てきた（特開平０４−２２２４０１号公報）。

【０００３】しかし、高速で走行する車両に適用すると
きには、走行中に作用する空気力が架線への押し付け力
を変化させるという欠点があった。

【０００４】具体的には、押し付け力が不足し離線が多
発したり、押し付け力が過大になり架線を破損する恐れ
があり、実用化できない原因となっていた。

【０００５】この改善策として、２組以上のリンクで構
成し、架線との接触点がトロリ線の高さに依らず、列車
進行方向でほぼ一定となるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、一組の平行リンクが回転する構造の主枠を有する集
電装置では、走行速度やトロリ線の設備高さに従って変
化する空気力が集電装置の押し付け力を大きく変えるた
め、高速走行に適用できないという問題がある。すなわ
ち、走行中に舟体および主枠に作用する揚力および抗力
が主枠を回転するモーメントとして作用し、これが列車
速度およびトロリ線の高さ変化に従う集電装置の姿勢に
よって変わり、その結果、静止時に与えているモーメン
トと違う値になるために押し付け力が変化することにな
る。

【０００７】本発明の目的は、集電装置において、走行
速度やトロリ線の設備高さに伴って変化する空気力を相
殺させ、安定した架線への押付力を得ることにある。

【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、集電装置に作用する空気力による平行リンクに作用
するモーメントを、集電装置の任意の動作姿勢において
相殺するための、空力補正翼を付加したものである。

【０００９】

【作用】平行リンクに取付けた空力補正翼が平行リンク
に作用する空気力によって回転軸回りに発生するモーメ
ントを相殺するので、走行中回転軸回りに発生するモー
メントは空気シリンダあるいは主ばねによって与えられ
るモーメントだけとなり、列車速度の変化に拘らず安定
した架線への押付力が得られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
図１は、本発明の一実施例の断面図であって、１はトロ
リ線、２は集電装置の舟体、３は舟体支持枠、４は主枠
主アーム、５は主枠補助アーム、６は車両へ取り付ける
ための台枠、７は押し付け力を与える空気シリンダーあ
るいは主ばねである。また、８は舟体支持枠３に固定さ
れた空力補正翼であり、９，１０は主枠主アーム４，主
枠補助アーム５の回転軸である。主枠主アーム４と主枠
補助アーム５とによって、主枠である平行リンクを構成
している。１９は空気シリンダー７、アーム４，５を取
り付けたリンクであり、軸９によって台枠６に取り付け
られている。

【００１１】主枠主アーム４と主枠補助アーム５で構成
される主枠は平行リンクをなしているので、トロリ線１
の高さ変動に拘らず、舟体支持枠３を垂直に保持する。
舟体支持枠３に固定された空力補正翼８は列車の進行方
向と一定の角度を維持する。

【００１２】一般に、物体が空気中を移動する場合に作
用する揚力および抗力は近似的に速度の２乗に比例する
ことが良く知られている。すなわち、舟体２，主枠主ア
ーム４，主枠補助アーム５および舟体支持枠３に作用す
る空気力は主枠主アーム４の回転軸９回りのモーメント
を生じ、空気シリンダーあるいは主ばね７によって与え
られるモーメントを変化させる。

【００１３】空力補正翼８を、舟体２，主枠主アーム
４，主枠補助アーム５および舟体支持枠３に作用する空
気力によって回転軸９回りに発生するモーメントを相殺
するように、空力補正翼８の大きさ，取り付け角度およ
び取り付け位置を選択して固定すれば、回転軸９回りに
発生するモーメントは空気シリンダーあるいは主ばね７
によって与えられるモーメントだけになる。

【００１４】空力補正翼８に作用する揚力，抗力も近似
的に速度の２乗に比例する。従って、空力補正翼８は、
速度の如何に拘らず、舟体２，主枠主アーム４，主枠補
助アーム５および舟体支持枠３に作用する空気力を相殺
する効果がある。

【００１５】図１の実施例は、空力補正翼８をトロリ線
１の高さに拘らず、列車進行方向に対して一定の迎角を
持つように固定している。一方、舟体２，主枠主アーム
４，主枠補助アーム５および舟体支持枠３に作用する空
気力によって回転軸９回りに発生するモーメントは、ト
ロリ線１の高さに従って変化する。図１の実施例では、
空力補正翼８はトロリ線１の平均高さにおける、舟体
２，主枠主アーム４，主枠補助アーム５および舟体支持
枠３に作用する空気力を相殺する効果を有するが、トロ
リ線１の高さ変動によるモーメント変化は補償しない。

【００１６】図２は、本発明の他の実施例の断面図であ
って、１〜７および９，１０は図１と同じである。空力
補正翼８は舟体支持枠３に設けた回転軸１１の回りに回
転可能に取り付けられている。１２は主枠補助アーム５
と空力補正翼８をつなぐリンクである。リンク１２の一
端は空力補正翼８に、他端は主枠補助アーム５の腕１２
ａに連結している。

【００１７】舟体支持枠３に回転軸１１を介して取り付
けられた空力補正翼８は、主枠補助アーム５と空力補正
翼８をつなぐリンク１２の作用によって、トロリ線１の
高さが変化するに従って迎角が変わる。この構成では、
空力補正翼８の大きさ，取り付け角度，取り付け位置お
よびリンク１２の取り付け位置を選択することによっ
て、トロリ線１の高さおよび列車速度が変化しても舟体
２，主枠主アーム４，主枠補助アーム５および舟体支持
枠３に作用する空気力によって回転軸９回りに発生する
モーメントを相殺し、回転軸９回りに発生するモーメン
トは空気シリンダーあるいは主ばね７によって与えられ
るモーメントだけにすることが可能になる。

【００１８】図３は本発明の他の実施例を示す断面図で
あり、図２との相違は空力補正翼８’が主枠補助アーム
５に取付けられている点である。リンク１２’はの一端
は空力補正翼８’に、他端は主枠主アーム４に固定した
腕１２ａに連結している。効果は前の実施例と同様であ
る。

【００１９】このように、空力補正翼８，８’は主枠主
アーム４や主枠補助アーム５の取付部に設けても良い
が、これらのアーム４，５の中間部に設けても良い。

【００２０】図４は本発明のさらに他の実施例の断面図
であって、１，３〜７および９，１０は図１と同じであ
る。２’は翼形舟体である。この実施例における翼形舟
体２’の迎角変化に対する揚力変化に伴う舟体支持枠３
の回転モーメントＭＬを図５に示す。図中には舟体支持
枠３が標準角度の状態における抗力による回転モーメン
トＭＤも示しており、両者が一致するよう（この例では
迎角α＝α１）翼を設定すれば、系に働く空気力による
舟体支持枠３の回転モーメントを相殺させることができ
る。

【００２１】図４の実施例ではトロリ線１の平均高さに
おける空気力による押付力を相殺する効果を有するが、
トロリー線１の高さ変動によるモーメント変化は補償し
ない。

【００２２】図６は本発明の他の実施例の断面図であ
り、舟体支持枠３へのアーム４’，５’の取付け間隔Ｌ
１は、固定側のリンク１９へのアーム１’，５’の取付
け間隔Ｌ２よりも小さい。このため、アーム４’，５’
からなる平行リンクは台形リンクになっている。

【００２３】本実施例においては、トロリー線１の高さ
が変化し、舟体支持枠３’の抵抗が変化するとき、舟体
支持枠３’がそれに伴って角度を変えるので、翼形舟体
２’の翼は迎角変化を受けることになり、これに伴って
翼形舟体２’に働く揚力が変化し、舟体支持枠３’に働
く空気力による回転モーメントを相殺させることができ
る。従って、トロリー線１の高さが変化する場合でも回
転軸９’回りに発生するモーメントは空気シリンダある
いは主ばね７によって与えられるモーメントだけにする
ことが可能となり、トロリー線１に適切な押付力を与え
ることができる。

【００２４】以上のように、本発明の機構によって空力
的モーメントが速度に拘らず作用しないようにでき、押
上モーメントは目標値の設定が容易な集電装置の空気シ
リンダーあるいは主ばねによって与えることが可能とな
り、高速鉄道車両にも適用できる。さらに、列車走行中
の自然風およびトンネル入出時の集電装置付近の風速変
動に対しても安定である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、空力補正翼あるいは翼
形舟体を設け、それに作用する空気力を利用して、舟
体，主枠主アーム，主枠補助アームおよび舟体支持枠に
作用する空気力によるモーメントを相殺することが出来
るので、列車速度の変化に拘らず集電装置の押上モーメ
ントを一定にできるという効果がある。

【００２６】また、空力補正翼をリンクを介して取付け
ることによって、トロリ線の高さに応じて空力補正翼の
迎角を変え、トロリ線の高さ変動にも拘らず集電装置の
押上モーメントを一定にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の集電装置の側面図であり、
空力補正翼の迎角が一定の場合である。

【図２】本発明の他の実施例の集電装置の側面図であ
り、空力補正翼の迎角が可変の場合である。

【図３】本発明の他の実施例の集電装置の側面図であ
り、空力補正翼の設置位置を変更した場合である。

【図４】本発明の他の実施例の集電装置の側面図であ
り、翼形舟体を用いた場合である。

【図５】図４の実施例におけるモーメント補償の説明図
である。

【図６】本発明の他の実施例の集電装置の側面図であ
り、アームの角度変化による抗力変化に対応して翼形舟
体の迎角が可変の場合である。

【符号の説明】

１…トロリ線、２…舟体、２’…翼形舟体、３，３’…
舟体支持枠、４，４’…主枠主アーム、５，５’…主枠
補助アーム、６…台枠、７…空気シリンダーあるいは主
ばね、８，８’…空力補正翼、９，９’，１０，１
０’，１１…回転軸、１２，１２’，１９…リンク。

フロントページの続き (72)発明者服部守成山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者池田充東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者真鍋克士東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団法人鉄道総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トロリ線に接触する舟体を平行リンクで支
持し、走行中に発生するの空気力によるモーメントを相
殺する空力補正翼を備えたこと、を特徴とする集電装
置。
【請求項２】請求項１において、空力補正翼の迎角を、
並行リンクの傾斜角に応じて変化する機構を設けたこ
と、を特徴とする集電装置。
【請求項３】電気鉄道車両用のパンタグラフにおいて、
トロリ線の高さ変動に追随する機構として一組の平行リ
ンクが回転する構造の主枠を有するシングルアームと、
このシングルアームに取付けられた翼型舟体からなり、
走行中に発生するシングルアームの抵抗変化を相殺する
ように翼型舟体の翼形状を設定したことを特徴とするシ
ングルアームパンタグラフ。
【請求項４】請求項３において、舟体は翼形であり、舟
体の揚力によるシングルアームにかかるモーメントと翼
形舟体及びシングルアームに働く抗力によるシングルア
ームにかかるモーメントを相殺するように翼形状及び迎
角を設定したことを特徴とする集電装置。
【請求項５】請求項３において、平行リンクをわずかに
長さの異なる台形リンクとし、架線の高さ変動にシング
ルアームが追随する際に生じるシングルアームの抵抗の
変化を、翼形舟体の迎角変化による揚力変化により相殺
するようにしたことを特徴とする集電装置。