JPS5943332B2 - トロリ−線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、合金トロリー線に関するもので、特に耐摩耗
性、耐熱性に優れた溝付トロリー線に関するものである
。

現在国鉄の電化粁は約９，０００／ｃｒＩｌに達し、ト
ロリー線の総延長は実に２７．０００−に達している。

これに伴って摩耗によるトロリー線の取替え数量も急激
に増大し、５２年度約２，９００／ｚに達し、耐摩耗性
トロリー線の開発は緊急な課題となった。

そこで本発明者等は、摩耗しにくい合金より成るトロリ
ー線を開発すべく、ｉ電率は７０係以乍、摩耗量は現用
の硬銅トロリー線の約５０係程度とし、機械的、金属学
的緒特性、現場作業性も現用のもの以下にならないこと
を開発の目標として研究を進め、本発明を成すに至った
ものである。

又トロリー線としては、電気車の高速化、連結車輛の増
大、運行密度の増大等に伴なう集電電流の増加により加
熱を受けるが、この加熱を受けても機械的特性が低下し
ない耐熱性が要求される。

本発明は、上述の要求特性に適合する溝付きトロリー線
を提供するため成されたもので、銅合金として錫系合金
を用いることにより、摩耗量を現用硬銅トロリー線の約
５０係程度に低減し、４００℃以上の耐熱性を有すると
共に、導電率は実用可能な約７０係以上で、他の緒特性
、現場作業性も現用のもの湛みであり、かつ使用中およ
び使用後の屑材において合金の識別が容易なように小弧
面に標識を設けた溝付きトロリー線を提供せんとするも
のである。

本発明は、錫を０．２５〜０．３５重量係（以下、係と
称す）、その他の元素を合計で０．１係以下含有し、残
部が不可避的不純物と銅である銅合金より成り、小弧面
に２本の長さ方向の溝又は凸部を設けて成ることを特徴
とする溝付きトロリー線である。

本発明において、錫量を０．２５〜ｏ、３５％に規定し
たのは、ｏ、２５％未満では後述するように耐摩耗性の
向上の効果が少なく、又０．３５％を越えると、耐摩耗
性は向上するが、第２図に示すように、導電率を著しく
低下せしめ、７０％を割る恐れがあるためである。

第２図において、横軸はＳｎ含有量、縦軸は導電率を示
す。

又本発明において、Ｐなどの脱酸剤元素や、ＡＳ 、
Ｓｂ ｔ Ｂｉｐ Ｆｅ 、 Ｐｂ ｔ Ｓなどの不純
物又はＡｇなどの合金元素が合計で０．１ ％以下（０
２をを除く）含有されることは何ら差支えない。

又本発明における銅は、タフピッチ鋼、無酸素銅のいず
れでも良い。

第１図は本発明の実施例の形状を示す横断面図である。

図において、１，１はイヤー溝で、トロリー線を挾持す
るための溝であり、小弧面２には２本の長さ方向の溝３
，３が設けられている。

この溝３，３は、トロリー線の使用時および使用後屑材
になった時、材質がＣｕ−８ｎ合金であることを識別す
るためのもので、特に古材を再溶解する際、通常の銅ト
ロリー線に混入すると錫が導電率を低下させるので、こ
の識別が必要である。

なおこの溝は長さ方向に延びた凸部であっても良い。

又２本の溝３，３の位置については小弧面内で特に制限
がないが、次に述べる理由から、図に示す２本の溝３，
３のそれぞれと中心を結ぶ線のなす角度Ｊは約４５〜７
００が適当である。

大弧面は、使用により摩滅する部分であり、また検測車
の関係から形状が変えられない（トロリー線の幅が変化
するため）ので、標識がつけられない。

又標識がイヤー溝１，１に近くなる（Ｊが７０°を越え
る）と、イヤーをかける際混同する恐れがあり、又小弧
面の真上部分に近い（Ｊ＝４５°未満）と、凹凸による
疲労強度の低下が懸念され、マイクロメータによる残存
直径の測定ができず、又セクションインシュレータの止
めねじの機能が低下する等のおそれがある。

又大きなへこみ又は凸起は、応力集中を防ぐためにも、
又現用の種々の架線金具をそのまま使えるようにするた
めにも不適当であり、標識は識別できる範囲でできるだ
け浅くすることが必要であり、又長さ方向に連続した方
が製造士容易で好ましい。

実験例 １ 表１に示す組成の７種の合金を作成し、通常のトロリー
線の製造条件と同じ最終冷間加工度約６５係として断面
積１１０ｍｍの溝付トロリー線を作成した。

比較のための通常の硬銅トロリー線を準備した。

これらの溝付トロリー線（母材部）および通常の方法（
鑞付は一伸線）により接続した部分の機械約諾特性およ
び導電率を測定した結果は表２に示す通りである。

曲げ試験は、トロリー線をその両弧面の中心線を含む平
面内で半径２５朋の円弧にそって小弧面を内側として９
０°曲げ（曲げ回数１回）、次に元に戻し、さらに反対
の方向に９０°曲げ、次に元に戻す動作を繰返し、破断
するまでの回数を、９０°曲げを１回として表わしたも
のである。

捻回試験は、標点距離を３００ｍｍとして、その両側を
つかみ、１０秒間に約４回の速さで、左に１８０°ねじ
り、（捻回１回）、次に元に戻し、さらに右に１８０°
ねじり、次に元に戻す動作を繰返し、破断又は開口する
までの回数を、１８０゜捻回を１回として表わしたもの
である。

硬度は横断面、大弧面、小弧面、について１ｋｇの荷重
でビッカース硬度を測定した。

疲労強度はＳ−Ｎ曲線を求め、疲労限を求めた。

表２より、本発明によるトロリー線＆７及び屋８は従来
のもの屋１に比べ、引張強さ、曲げ、捻回、硬度、疲労
限等の機械的特性が、母材部、接続部共すべてにおいて
優れていることが分る。

しかし導電率は７４係程度と稍々低いが、集電々流と電
圧降下の関係を全体のき電回路から計算すると、はとん
ど国鉄の全線区について実用可能の範囲である。

すなわち、導電率を７０係とすると、変電所から電気車
までの電圧降下の増加は１０係以内であり、交流で２０
係以下、直流で４０係以下の国鉄規格の範囲内であり、
又き電線のサイズ、き電分岐線の取付間隔の変更により
調整可能である。

次に、これらのトロリー線について、軟化特性を測定し
た結果は第３図および第４図に示す通りである。

軟化特性は、各温度に試料を１時間保持した後、常温ま
で冷却し、常温において引張試験を行なったものを示す
。

第３図、第４図より、軟化温度は、本発明による扁７が
約４００℃であり、従来の屋１の約２００℃、銀糸合金
Ａ２，３の約３００℃に比べ、非常に優れていることが
分る。

実験例 ２ 実験例１で作成したトロリー線について、摩耗試験機に
よる室内試験と、国鉄の使用線区で実際に架線して使用
する現地試験を行った。

トロリー線の実際の使用状態では、各パンクはある点を
各−回のみ通過し、かつ通電々流、摺動面圧力、車輛速
度等も変化するものであり、このような条件を摩耗試験
機で再現することは殆んど不可能に近く、特に試験機で
は、短時間中に同じパンクがくり返し摺動され、かつ上
述の条件も一定とせざるを得ない。

したがって室内試験は単なる目安を得るに過ぎないが、
この室内試験による摩耗量（高さの減少量）は、本発明
によるＡ７及びＡ８では、従来のＡ１を１とすると０．
３２〜０．７５であった。

そこで、トロリー線の実際の摩耗量および取替寿命を知
るには、実際の使用線区で架設し、実際に使用して測定
することがより重要であるので、次のような２種類の現
地試験を行なった。

（イ）国鉄の使用線区で表１に示すＡ１〜Ａ８のトロリ
ー線各１５０〜２００ｍをシリーズに連続して試験架設
した後、はぼ３ケ月毎にマイクロメータにより残存直径
を測定した。

架設工事は現用の硬銅トロＩＪ−線と何ら変りな〈実施
できた。

架設後の摩耗推移（残存直径）は第５図に示す通りであ
る。

図において、横軸は通過バンク数（万パンタ）を示す。

なお、上述の試験区間は最も摩耗率の高い所であり、機
関車のすり板はプロイメットであり、列車速度は約４０
〜８０／１７７Ｉ／Ｈ程度である。

第５図より本発明によるＡ７ 、Ａ８は従来のＡＩに比
べ、摩耗量が遥かに少なく、又銀系合金屋２〜４に比べ
ても摩耗量が非常に少なく、かつＳｎの含有量が多い程
摩耗量が少ないことが分る。

２１．９６万パンタ通過における各トロリー線の通過パ
ンク数−万回当たりの摩耗量および従＊来のＡ１を１と
した時の摩耗比は表３に示す通りであった。

表３より、本発明によるＩＳ、 ７ 、Ａ ８の摩耗量
は従来の通のそれぞれ０．３８５倍、０．３４３倍であ
り、遥かに優れていることが分る。

Ｓｎが０．１６係、０．１７係のＡ５、Ａ６となると、
銀系合金のＡ３ 、Ａ４と余り変らなくなるので、Ｓｎ
量はｏ、２ｓ％以上必要と考えられる。

（ロ）表４に示す８個所の使用線区に、表１に示すｍｌ
（’ｔ”ＰＣ）およびＡ ７ （ＴＰＣ−０，３１Ｓ
ｎ ）のトロリー線を、それぞれ表；こ示す長さおよび
架線方式で試験架設し、架設後６〜９ケ月間の残存直径
（表の平均値、最小値）を測定し４、通過パンター万個
当りの摩耗量（ｍ、／万パンタ、表の平均値／通パ数）
を求め、Ａ１を基準にした煮７の摩耗比を算出した結果
は表４に示す通りである。

なお、平均値、最小値は検測車によるデータ処理値（ス
パン平均値、最小値）を用いた。

表４より、本発明によるＡ７の摩耗量は、従来のＡＩの
０．３７〜０．７７であり、約半分程度であることが分
る。

以上述べたように、本発明の溝付トロリー線は、錫を０
．２５〜ｏ、３ｓｃｆｂ、その他の元素を合計でｏ、１
％以下含有し、残部が不可避的不純物と銅である銅合金
より成るから、耐摩耗性が良く、摩耗量が通常の硬銅ト
ロリー線の約半分以下であり、従って取替寿命が約２倍
以上となる利点がある。

又導電率は約７０係以上と稍々低いが、充分実用可能で
あり、機械的緒特性は通常のトロリー線より優れており
、現場作業性も同等であるので、実際使用上現用のもの
と全く同様に取扱うことができ、又軟化温度が通常のト
ロリー線の約２００℃に対し、約４００°Ｃと高いので
、火災等の発熱による断線事故が防止される利点がある
。

又本発明は、小弧面に２本の長さ方向の溝又は凸起を設
けて成るから、使用中および使用後の屑材において、合
金の識別が容易であり、特に古材の再溶解において通常
の銅トロリー線に混入することがなく、安全である利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の形状を示す横断面図である。 第２図はＣｕ−Ｓｎ合金中のＳｎ含有量と導電率の関係
を示す図である。 第３図および第４図は各種トロリー線の軟化曲線を示す
図である。 第５図は各種トロリー線の現地試験での摩耗推移を示す
図である。 １・・・・・・イヤー溝、２・・・・・・小弧面、３・
・・・・・溝、Ｊ・・・・・・角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 錫を０．２５〜０．３５重量係含有し、残部が不可
   避的不純物と銅である銅合金より成り、小弧面に２本の
   長さ方向の溝又は凸起を設けて成ることを特徴とする溝
   付きトロリー線。