KR19980081286A - 고전류 전기 에너지 공급에 적합하며 손상 감지기를 갖는 탄소전류 수집편 - Google Patents

Abstract

탄소 전류 수집편은 밀폐형 수평 챔버가 설치된 마모 스트립(2)을 구비하며, 상기 수평 챔버는 과도한 손상이 에너지 전달 설비에 가해지기 전에 판토그래프를 제거하는 감지 수단(3)에 연결되어 있다. 상기 수평 챔버에는 밀폐형 튜브단(5)이 포함되는데, 이 튜브단은 최소한 최고 400 ℃에서도 열적 안정성을 유지하고 경도가 4 (모스 경도)보다 작으며 흑연보다는 전기 전도성이 우수한 재료로 이루어져 있어서, 상기 튜브단은 마모 스트립과 기관차 사이에서 전기 에너지가 전달되는 동안 전기 도체의 역할을 할 수 있다.

Description

고전류 전기 에너지 공급에 적합하며 손상 감지기를 갖는 탄소 전류 수집편

본 발명은 마모 스트립(wearing strip) 또는 판토그래프 패드(pantograph pad)라고도 불리는 손상 감지기를 갖는 탄소 전류 수집편(current collecting shoe)에 관한 것이다. 이 전류 수집편은 고정된 전력 분배수단, 예컨대 현수 케이블(catenary cable)과 전기 에너지를 소비하는 이동 장치, 예컨대 전기 기관차 사이에서 전기 에너지를 전달하는 데에 사용된다. 상기 전기 기관차에는 덮개를 통해 탄소 전류 수집편을 운반하는 판토그래프가 설치되어 있는데, 이 덮개는 판토그래프에 고정되어 있다.

손상 감지기를 구비하는 탄소 전류 수집편에 대한 많은 특허가 이미 출원되어 있다. 이 탄소 전류 수집편은 덮개와 마모 스트립을 구비하며, 이 마모 스트립의 안쪽 표면에는 유동체가 들어 있는 밀폐형 수평 챔버를 형성하거나 포함하는 슬롯이 형성되어 있다. 따라서, 상기 마모 스트립이 과도하게 마모되거나 마모 스트립이 파괴된다면, 상기 챔버는 더 이상 밀폐되지 못하여 상기 유동체가 누출되거나 압력에 변화가 생기고, 이러한 누출이나 압력 변화가 감지되면, 에너지 운반 설비가 과다하게 손상되기 전에, 특히 현수 케이블 또는 현수선이 손상을 받기 전에 판토그래프와 전류 수집편의 사용이 중지된다.

영국 특허 제GB 1 374 972호에서, 상기 챔버는 실리콘 고무 또는 기타 재료, 특히 200 ℃의 동작 온도를 견딜 수 있는 PTFE와 같은 플라스틱류로 만들어진 튜브이다.

본 출원인의 프랑스 특허 제FR-A1-2 663 592호에서, 상기 챔버는 특히 마모 스트립에서 균열이 생기는 것을 감지하는 감지도를 향상시키기 위해 마모 스트립과 기계적 성질이 동일한 탄소질 재료로 만들어진 튜브이다.

미국 특허 제5,189,903호(=유럽 특허 제EP 415 972호)에서, 상기 챔버는 상기 슬롯의 벽에 의해 형성되는데, 이 벽은 밀폐층에 의해, 그리고 마모 스트립과 슬롯에 구리를 전기 도금(galvanic deposition)함에 의해 밀폐된다.

유럽 특허 제EP-A1-402 666에서, 상기 챔버는 수지를 사용하여 밀폐되는 상기 슬롯의 상부벽에 의해, 그리고 상부가 개방된 알루미늄, 구리 또는 합금 금속단에 의해 형성된다.

본 출원인은 이러한 종래 전류 수집편, 특히 상기 프랑스 특허 제FR-A1-2 663 592호에 따른 전류 수집편을 사용했을 때, 두 가지 유형의 문제점이 생긴다는 사실을 관찰하였다. 첫째 문제점은 전류 수집편이 마모 스트립에서 생기는 균열에 지나치게 민감하다는 것이고, 둘째 문제점은 낮은 전압(및 높은 전류)에서 전기 에너지의 분배가 적절하지 못하다는 것이다.

첫째로, 본 출원인은 마모 스트립이 동작하고 있는 동안 마모 스트립에 균열이 있을 때 이것을 감지하는 것은 옳지 않다는 것을 발견하였다. 왜냐 하면, 마모 스트립에 단순히 균열이 생겼다고 해서 허허벌판에 열차를 세우는 것은 허용될 수 없으며, 대부분의 균열이 전류 수집편의 교체를 정당화할 정도의 손상(이러한 손상은 보통 마모 스트립의 절단이나 파괴, 그리고 마모 스트립을 형성하는 탄소질 재료 덩어리의 분리 현상이 기인함)이나 이러한 손상의 위험으로 신속하고도 자동적으로 발전하지는 않기 때문이다.

둘째로, 특히 유럽 횡단(Trans-European) 고속 열차를 사용하는 경우에, 현재 사용되는 종래 전류 수집편은 이 열차가 지나가는 모든 국가에서 사용하는 전기 에너지 분배 시스템 모두에 적합하지는 않고, 특히 비교적 낮은 전압, 예컨대 1.5 ㎸(그러나 높은 전류, 예컨대 1100 A 이상)의 전기 에너지의 공급에 적합하지 않다. 후자의 경우, 그리고 특히 상기 프랑스 특허 제FR-A1-2 663 592호에 따라 제조된 전류 수집편을 사용하는 경우에는, 전류 수집편의 온도가 500 ℃ 또는 그 이상으로 크게 증가하는 것을 관찰할 수 있는데, 이 정도의 온도는 전류 수집편의 수명과 마모 스트립과 덮개 사이의 결합력(용접이나 접합 등)에 손상을 줄 수 있을 정도이고, 따라서 마모 스트립과 덮개간의 전기 전류가 감소한다. 여기서 덮개의 역할은 마모 스트립을 지지하고, 기관차의 전동기 전력 공급 회로의 입력과 마모 스트립 사이에 전류가 흐르게 하는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 손상 감지기를 갖는 탄소 전류 수집편에서, 이 손상 감지기는 단순한 균열에는 반응하지 않고, 여러 가지 전기 에너지 공급, 특히 낮은 전압과 높은 전류의 전원 공급, 특히 유럽 횡단 고속 열차(TGV)인 경우에 적합하게 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 전류 수집편은 전류 수집편을 모든 속도, 특히 매우 빠른 속도에서 안정적으로 거동(擧動)하도록, 그의 사용에 의해 강요되는 기준이나 제약조건, 특히 중량과 공기 역학적 외관을 충족해야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전류 수집편(1)의 수평 단면도로서, 그의 곡률 반경이 나타나도록 수직 방향의 단면이 나타나 있음.

도 2는 도 1의 방향 G에서 본 전류 수집편의 밑면도.

도 3은 도 2의 전류 수집편의 끝을 보여주는 부분 확대 밑면도.

도 4는 고정 구멍(23)에 의해 마모 스트립(2)에 고정된 전도 케이블의 배치를 나타내기 위해 도 3의 선 CC를 따라 자른 부분 수평 단면도.

도 5는 도 1의 선 AA를 따라 자른 전류 수집편의 단면도.

도 6은 도 5의 부분 확대도.

도 7a 내지 도 7i는 튜브단(5)의 여러 가지 실시예를 나타내는 단면도.

도면의 주요 부호에 대한 설명

1 : 전류 수집편(current collecting shoe)

2 : 마모 스트립(wearing strip)

3 : 감지 장치

4 : 덮개(sheath)

5 : 튜브단

6 : 현수선(catenary wire)

7 : 전류 전도 케이블

8 : 얇은 금속층

20 : 수평 슬롯

23 : 고정 슬롯

40 : 수직 지지대(upstand)

50 : 연결 엘보(connection elbow)

현수선에서 기관차로 전류를 전달하는 데에 사용되는 본 발명에 따른 손상 감지기를 갖는 탄소 전류 수집편은 판토그래프에 고정된 덮개에 장착된 마모 스트립을 구비한다. 이 마모 스트립은 흑연으로 이루어지며, 감지 장치와 연결된 유동체가 들어 있는 밀폐형 수평 챔버를 구비하기 때문에, 과도한 마모가 있거나 마모 스트립이 파괴되면 챔버가 파괴되거나 구멍이 뚫려 상기 유동체의 압력에 변화가 생기고, 이러한 압력의 변화가 감지되면, 에너지 전달수단, 특히 현수선에 과다한 손상이 일어나기 전에, 상기 마모 스트립을 지지하는 덮개와 판토그래프가 제거된다. 본 발명에 따르면, 상기 수평 챔버를 구성하는 밀폐형 튜브는 최소한 최고 400 ℃에서 열적으로 안정적이며, 경도가 4 (모스 경도)보다 작고, 전기 전도도는 흑연보다 더 큰 재료로 만들어지는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 밀폐형 튜브는 전기 에너지가 마모 스트립에서 기관차로 전달될 때 전기 전도체의 역할을 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 위에서 얘기한 특징들이 조합된 재료를 사용하여 상기 밀폐형 튜브단을 형성하는 것이라고 정의할 수 있다. 이러한 특징의 조합은 종래기술의 문제점을 해결하는 데에 필수적이다.

본 출원인은 현재 사용 중인 많은 전류 수집편의 구성들을 검사했지만, 앞에서 언급한 문제점은, 첫째로 상기 밀폐형 튜브단을 전기 전도도가 높은 전기 도체로 사용하여 전류의 일부가 상기 밀폐형 튜브단을 통해서도 흐르게 하고 마모 스트립에서 열응력이 감소하도록 한다는 사상과, 둘째로는 문제점들을 등급화하여 현수선의 보호에 우선 순위를 부여하고 이 현수선에 손상을 줄만한 결함만을 감지하도록 한다는 기술적 사상에 의해 상기 문제점을 해결하는 데 오직 성공할 수 있었다.

따라서, 본 출원인은 마모 스트립에 나타나는 크랙을 가능한 한 조기에 감지하려는 종래 접근 방법을 일부러 피하였다.

실시예

도 1은 본 발명에 따른 전류 수집편(1)의 수평 단면도로서 그의 곡률 반경이 보이도록 수직 방향 단면이 도시되어 있다(곡률 반경: 9.965 m). 도 1에는 튜브단(5)이 점선으로 도시되어 있고, 이 튜브단의 끝에는 도시하지 않은 감지 장치(3)에 연결되는 연결 엘보(50; connection elbow)가 설치되어 있다. 도 1에서 도면 부호 6은 현수선을 나타낸다.

도 2는 도 1을 방향 G에서 본 전류 수집편의 밑면도이다. 덮개(4)의 길이는 1.156 m이고, 마모 스트립의 길이는 1.030 m이며, 마모 스트립의 두께는 끝쪽으로 갈수록 100 mm 이상 줄어든다.

도 1 및 도 2는 두 개의 연결 엘보(50)의 위치와 덮개(4)를 판토그래프(도시하지 아니함)에 고정시키는 고정 돌기(41)의 위치를 도시하고 있다. 도 2에는 전류 전도 케이블(도시하지 아니함)이 고정되는 여덟 개의 고정 돌기(41)의 위치를 보여준다.

도 3은 도 2의 전류 수집편의 끝을 보여주는 부분 확대 밑면도로서, 덮개(4)를 판토그래프에 고정시키는 보완 수단(43; complementary means)을 나타내고, 전도 케이블(7)을 점선으로 나타낸다.

도 4는 고정 구멍(23)에 의해 마모 스트립(2)에 고정된 전도 케이블의 배치를 나타내기 위해 도 3의 선 CC를 따라 자른 부분 수평 단면도이다. 이 전도 케이블은 덮개(4)의 금속 돌기(41)에 연결된다.

도 5는 도 1의 선 AA를 따라 자른 전류 수집편(1)의 단면도이다. 도 5는, 첫째로 덮개(4)의 수직 지지대(40)와 마모 스트립(2) 사이에서 수평 주름 가장자리(22; longitudinal crimping rim)의 상호 작용에 의해 마모 스트립(2)과 덮개(4)를 조립하는 방법을 나타내고, 둘째로 마모 스트립(2)의 슬롯(20)에 튜브단(5)이 어떻게 고착되는가를 나타내며, 또 덮개(4)의 베이스(44)에 있는 수평 홈(42)에 단(5)이 어떻게 고착되는가를 나타낸다.

도 6은 도 5의 부분 확대도인데, 마모 스트립(2)의 하부에는 두께가 보통 10 ㎛인 얇은 금속층(8)(구리 전기 도금법 사용)이 도포되어 있어서, 마모 스트립(2)의 바닥은 용접부(9)에 의해 덮개(4)의 수직 지지대(40)에 용접될 수 있다.

도 7a 내지 도 7i는 튜브단(5)의 여러 가지 실시예를 나타내는 단면도인데, 이 실시예들은 튜브단(5)의 모양과 면적, 마모 스트립(2)의 슬롯(20)의 모양에 의해 구별되거나, 수평 홈(42)이 덮개(4)의 베이스(44)에 있느냐 없느냐에 의해서 구별되거나, 또는 단(5)의 두께에 의해 구별된다. 두께가 두꺼운 단은 도 7d, 7e 및 7i에 나타낸다.

본 발명에 따르면, 상기 단(5)은 마모 스트립(2)의 밑면에 형성된 수평 슬롯(20)에 최소한 부분적으로 놓이는 금속 튜브인 것이 바람직하다.

한가지 예로서, 도 7a~7i는 단(5)에 대해 실현 가능한 여러 가지 예를 나타내고, 수평 슬롯(20)의 모양과 덮개(4)의 베이스(44)에 수평 홈(42)이 놓일 수 있는 위치를 나타낸다.

상기 단(5)을 기계가공에 의해 보다 쉽게 형성되는 슬롯에 놓는 대신, 금속 튜브단(5)을 상기 마모 스트립(2)의 본체에 형성된 수평 확장 구멍(reaming)에 놓을 수도 있다.

튜브단(5)이 현수선(6)을 보호하는 역할을 하기 위해서는 밀폐된 단(5)의 꼭대기의 높이는 덮개(4)의 양쪽 수직 지지단(40)의 높이보다 최소한 단(5)의 두께만큼은 더 높아야 한다. 이렇게 해야 마모 스트립(2)이 마모되거나 부러진 다음에도 현수선(6)은 단(5)과 접촉하게 되고, 현수선(6)이 수직 지지단(40)과 접하기 전에 현수선(6)에 의해 단(5)에 구멍이 뚫린다.

본 발명에 따르면, 단(5)은 수평 방향으로 충분한 여유가 있어서 전류 수집편의 성능에는 어떠한 영향도 미치지 않고 단(5)을 수평 방향으로 확장/수축할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 단(5)의 고정은 마모 스트립(2)과 덮개(4)를 조립함으로써 자동으로 실현되기 때문에 조립이 쉽다는 장점이 있는데, 여기서 마모 스트립과 덮개의 조립에 의해 단(5)의 고정이 이루어진다.

앞에서 설명한 것처럼, 본 발명에서 해결하고자 하는 문제점 중 하나는 기관차에 높은 전류가 공급될 때, 전류 수집편, 특히 마모 스트립(2)이 가열되는 것이다. 본 발명에 따른 해결책은 현수선(6)과 케이블(7) 사이를 흐르는 일부 전류를 상기 전기 전도단(5)을 통해 흐르게 하는 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 단(5)의 두께와 면적은 이 단(5)으로 공급될 전기 에너지에 대응하는 전체 전류 밀도의 일부의 함수가 되도록 선택되어야 한다. 바람직하기로는, 현수선과 기관차 사이에 전송되는 전체 전류 밀도의 최소한 10%가 수평 방향으로 전달될 수 있도록 단(5)의 두께와 면적을 선택한다.

실제로 적용하기 위해서는, 단(5)은 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중에서 선택된 우수 전기 전도체인 금속 튜브인 것이 바람직하다. 가능하면 가볍고 전도성이 우수한 금속과 합금을 선택하는 것이 바람직하다. 전기 저항은 상온에서 20μΩ㎝ 미만인 것이 바람직하고, 12μΩ㎝ 미만으로 하는 것이 보다 더 바람직하다.

단(5)의 단면적은 최소한 10 ㎟, 또는 바람직하기로는 50 ㎟ 이상으로 함으로써 상당량의 전류 밀도가 이 단(5)을 지나가도록 하는 것이 유리하다. 여기서 구리 전기 전도체에서 전류 밀도는 통상 5 A/㎟이다. 실용상의 이유로 단의 단면적은 100 ㎟ 이하인 것이 보통이다.

또한, 마모 스트립(2)을 구리가 함유된 흑연으로 구성하여 마모 스트립(2)의 저항을 줄이는 것이 좋다.

본 발명의 일례에 따르면, 전류 수집편(1)은 현수선으로부터 기관차로 에너지를 전달하기 위해 마모 스트립에 고정된 케이블(7)을 구비한다. 그러나, 이 케이블은, 만약 에너지가 덮개(4)를 통해 또는 마모 스트립(2)의 밑에 도포된 얇은 금속층(8)에 용접된 케이블을 통해서도 공급될 수 있다면, 사용하지 않을 수도 있다.

현수선(6)은 구리 합금, 통상적으로는 CuAl형 합금이다. 단(5)을 형성하는 재료의 경도(hardness)는 현수선(6)의 경도보다 낮게 하여 현수선(6)에 손상을 줄 위험을 최소화하는 것이 바람직하다.

단(5)의 전기 전도성과 함께 열전도성도 좋게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 단(5)에 있는 유동체를 회전시키거나 또는 방열(放熱) 능력이 있는 기타 열교환수단에 단을 연결시킴으로써 마모 스트립을 냉각하는 데에 단(5)을 활용할 수 있다. 단(5)의 열전도도는 0.1 W/㎝K 보다 큰 것이 바람직하지만, 1 W/㎝K 보다 큰 것이 훨씬 바람직하다.

실험예

도 1 내지 도 5에 도시한 탄소 전류 수집편은 상기 도면에 나타낸 치수로 만들어지지만 이것은 예시적인 것에 불과하다.

마모 스트립(2)은 20 중량%의 구리가 함유된 흑연으로 제조된다. 전기 분해에 의해 구리를 마모 스트립의 하부에 도포하여, 이 마모 스트립을 덮개(4)의 수직 지지대(40)에 접착시키는 데에 필요한 두께인 약 10 ㎛의 구리층을 형성한다. 덮개(4)는 철로 이루어져 있다. 단(5)은 직경이 10 ㎜이고 두께가 5 ㎜인 구리 튜브로서 단면적은 59 ㎟이다.

이러한 전류 수집편(1)은 마모 스트립(2)을 덮개(4)의 수직 지지대(40)에 크림핑하고 수직 지지대(40)와 상기 마모 스트립(2)과 마주보는 부분 사이에 용접부(9)를 도포한 다음, 수직 지지대(40)와 상기 마주보는 부분을 용접함으로써 조립된다.

단(5)은 상기 마모 스트립(2)이 덮개(4)의 수직 지지대(40)에 크림핑되었을 때 고정되고, 따라서 단(5)은 마모 스트립과 덮개 사이에 고정되지만 전류 수집편이 가열되거나 냉각되면 수평 방향으로 팽창하거나 수축하는 것이 가능하다.

도 2, 도 3 및 도 4에 도시한 것처럼, 전도 케이블(7)의 끝을 밀봉하기 위해서 마모 스트립의 고정 돌기(41)의 양쪽에는 각각 네 개씩의 고정 구멍(23),즉 모두 여덟 개의 고정 구멍이 형성된다. 이 예에서는 전도 케이블이 상기 단(5)과 전기적으로 연결되어 있지 않다. 그러나, 도 4에 도시한 것처럼, 이 전도 케이블은 고정 돌기(41)와 전기적으로 연결되어 있는데, 이 고정 돌기는 덮개(4)에 용접되어 있고 덮개(4)에 전기적으로 연결되어 있다.

본 발명에 따른 탄소 전류 수집편을 고속 열차(TGV)의 판토그래프에 대하여 검사하여 마모 스트립(2)의 온도를 측정하였다.

저전압 및 고전류(1100 A)의 전원 공급인 경우에, 마모 스트립은 종래 전류 수집편을 사용한 경우의 온도 약 600 ℃에 비하여 최고 약 300 ℃에 달하였다. 이러한 온도의 차이는 중요한 효과를 가지는데, 왜냐하면, 첫째로 300 ℃ 이상에서는 용접부가 녹거나 녹을 위험이 있고, 둘째로 마모 스트립이 산화되거나 물러질 위험은 온도에 따라 분명히 많아지기 때문이다. 본 발명에서는 열적 충격이 작아지기 때문에, 본 발명에 따른 전류 수집편에 균열이 생길 위험을 종래 기술에 따른 전류 수집편보다 줄이는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 마모 스트립(2)에 균열이 있어도 아무런 결과도 초래하지 않고 판토그래프의 제거를 필요로 하지 않으므로 TGV를 불필요하게 정지시키지 않아도 된다.

본 발명에 따르면, 마찰에 의해 튜브단(5)에 구멍이 생기거나 현수선에 아크가 생긴 경우에, 판토그래프를 제거하여 TGV 라인을 보호하고 현수선(6)에 손상이 가는 것을 방지한다. 따라서, 수 킬로미터에 걸친 TGV 라인에 손상을 주는 것보다는 TGV를 정지시키는 것이 항상 바람직하다. 그러나, 전류 수집편의 마모 스트립에 균열이 생겼다는 단순한 이유 때문에 TGV를 세우는 것은 완전히 바보같은 짓이다. 따라서, 본 발명자의 목적은 마모 스트립의 손상을 초래하는 것을 감지하는 것이 아니라, TGV 라인에 손상을 줄 수 있는 심각한 사고의 위험을 미리 방지하는 것이다. 전류 수집편 마모 스트립(1)이 마모되는 것과 통상적인 마모에 의해 마모 스트립을 교체하는 것은 일상적인 유지 보수 조치의 일부이다.

본 발명은 종래 기술과는 다른 접근 방법을 채택함으로써 종래 전류 수집편에 의해 생기는 문제점을 용이하고도 경제적으로 해결할 수 있다.

따라서, 본 발명은 위에서 설명한 구체적인 수단에 한정되지 않고, 적절한 모양과 구조를 가지는 최소한 하나의 전기 전도단을 사용하는 전류 수집편의 온도 제어에 기초한 여러 실시예를 포함한다.

본 발명에 따르면, 필요한 경우에 전류 수집편의 온도를 훨씬 더 낮출 수 있는데, 예컨대 상기 튜브단에 열과 전기에 대해 전도성인 재료로 이루어진 또 다른 단(튜브 형태가 아닌)을 최소한 하나 추가하여, 이 단이 전류를 운반하고 열을 전달하도록 하여 마모 스트립의 더 가열된 중앙 부분을 냉각시키도록 할 수 있다.

Claims (13)

1. 손상 감지기를 구비하며 현수선(6)으로부터 기관차로 에너지를 전달하는 데에 사용되는 탄소 전류 수집편에 있어서,

   상기 전류 수집편(1)은 판토그래프에 고정된 덮개에 장착된 마모 스트립(2)을 구비하며, 상기 마모 스트립은 흑연으로 이루어지고 유동체가 들어 있는 밀폐형 수평 챔버가 마련되며 감지 수단(3)에 연결되어 있어서, 마모 스트립에 과다한 마모가 있거나 마모 스트립이 파괴되면 상기 챔버가 파괴되거나 구멍이 뚫려 상기 유동체의 압력에 변화가 생기고 이러한 변화를 감지하면 에너지 전달 장비에 과다한 손상이 생기기 전에 상기 마모 스트립을 지지하는 덮개(4)와 상기 판도그래프가 제거되며,

   상기 수평 챔버는 밀폐형 튜브단(5)으로 구성되고, 이 밀폐형 튜브단을 구성하는 재료는 최소한 400 ℃에서 열안정성을 유지하고 경도가 4 (모스 경도) 보다 작고 최소한 흑연보다는 전기 전도성이 더 좋아서, 상기 밀폐형 튜브단은 상기 마모 스트립으로부터 상기 기관차로 전기 에너지를 전달하는 전기 도체의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 탄소 전류 수집편.
2. 제1항에서, 상기 튜브단(5)은 상기 마모 스트립의 하부 표면에 형성된 수평 슬롯에 최소한 부분적으로 놓이는 금속 튜브인 것인 탄소 전류 수집편.
3. 제1항에서, 상기 튜브단(5)은 상기 마모 스트립의 본체 내부에 형성된 수평 확장 구멍의 내부에 놓이는 금속 튜브인 것인 탄소 전류 수집편.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에서, 상기 튜브단(5)의 높이는 상기 덮개(4)의 양쪽 수직 지지대(40)의 높이보다 더 높게 되어 있어서, 상기 마모 스트립이 마모되거나 파괴된 후 상기 현수선(6)은 튜브단(5)과 접촉하게 되고 현수선이 상기 수직 지지대(40)와 접하기 전에 상기 튜브단(5)에 구멍이 뚫리게 되도록 하는 것인 탄소 전류 수집편.
5. 제4항에서, 상기 튜브단(5)은 수평 방향으로 충분한 여유를 가지고 있어서 상기 전류 수집편의 성능에는 아무런 영향도 미치는 일이 없이 수평 방향으로 팽창/수축될 수 있는 것인 탄소 전류 수집편.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에서, 상기 튜브단(5)의 두께와 면적은 상기 튜브단에서 순환하는 전기 에너지의 전달에 대응하는 전체 전류 밀도의 일부의 함수로서 선택되는 것인 탄소 전류 수집편.
7. 제6항에서, 상기 튜브단(5)의 두께와 면적은 상기 현수선과 기관차 사이에 전달되는 전제 전류 밀도의 최소한 10%를 상기 수평 방향으로 전달하도록 선택되는 것인 탄소 전류 수집편.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에서, 상기 튜브단(5)은 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 하나로 이루어진 금속 튜브인 것인 탄소 전류 수집편.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에서, 상기 튜브단(5)의 표면적은 최소한 10 ㎟, 바람직하게는 50 ㎟인 것인 탄소 전류 수집편.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에서, 상기 마모 스트립(2)은 구리가 함유된 흑연으로 이루어진 것인 탄소 전류 수집편.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에서, 상기 마모 스트립에 고정되며 상기 현수선으로부터 기관차로 에너지를 전달하는 케이블(7)을 더 구비하는 탄소 전류 수집편.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에서, 상기 튜브단(5)을 구성하는 재료는 현수선(6)보다 경도가 더 낮은 것인 탄소 전류 수집편.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에서, 상기 튜브단은 열전도성이며 상기 마모 스트립을 냉각하는 데에 사용되는 것인 탄소 전류 수집편.