(57)【要約】      （修正有）【課題】張力調整装置の摺動部における摩擦力を低減して設定張力からの誤差を低減することで、パンタグラフと電車線の接触状態を良好な状態に維持することができる張力調整装置を提供する。【解決手段】電車線１０に取り付けられ、電車線１０の張力を調整する張力調整手段を有する張力調整装置１であって、張力調整手段は、電車線１０の一端に取り付けられた滑車１２と、滑車１２の接線方向に延びる重錘１３と、張力調整装置の可動部に微小な高周波振動を作用させる振動付加手段３０と、を備える。【選択図】図１
2020015326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線に取り付けられ、該電車線の張力を調整する張力調整手段を有する張力調整装置であって、
前記張力調整装置の可動部に微小な高周波振動を作用させる振動付加手段を備えることを特徴とする張力調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の張力調整装置において、
前記張力調整手段は、前記電車線の一端に取り付けられた滑車と、該滑車の接線方向に延びる重錘とを備え、
前記振動付加手段は、前記滑車に微小な高周波振動を付加することを特徴とする張力調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載の張力調整装置において、
前記張力調整手段は、前記電車線の一端に取り付けられた滑車と、該滑車の接線方向に延びる重錘とを備え、
前記振動付加手段は、前記重錘に微小な高周波振動を付加することを特徴とする張力調整装置。
【請求項４】
請求項１に記載の張力調整装置において、
前記張力調整手段は、前記電車線の一端に取り付けられた内筒と、前記内筒を収納すると共に前記内筒を軸方向に付勢する弾性体を備える外筒とを備え、
前記振動付加手段は、前記内筒に微小な高周波振動を付加することを特徴とする張力調整装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の張力調整装置において、
前記振動付加手段は、所定の条件において前記高周波振動を付加するコントローラを備えることを特徴とする張力調整装置。
【請求項６】
請求項５に記載の張力調整装置において、
前記コントローラは、前記電車線の張力を測定する張力測定手段と、気温条件を測定する温度測定手段を備え、前記電車線の張力と測定された気温条件における理論的な張力の差が所定の閾値を越えた場合に前記振動付加手段を駆動させることを特徴とする張力調整装置。
【請求項７】
請求項５に記載の張力調整装置において、
前記コントローラは、所定の間隔で前記振動付加手段を駆動させることを特徴とする張力調整装置。
【請求項８】
請求項５に記載の張力調整装置において、
前記コントローラは、充電可能な蓄電池を備え、該蓄電池が前記振動付加手段を駆動させるのに十分な電力が充電された場合に前記振動付加手段を駆動させることを特徴とする張力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の電車線の張力を調整する張力調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電車線は張力が変化するとパンタグラフから離線したり、応力が増大するという問題があり、これを防止するためにパンタグラフとの接触状態を維持するために適切な張力で架設されている必要がある。また、電車線の張力の変動の要因として、外気温などの変化による電車線の伸縮による張力の変動が考えられている。
【０００３】
このような電車線の張力を調整する手段として、電車線の引き留め箇所に張力調整装置を設けることが行われており、当該張力調整装置によって、電車線の張力が適切となるように維持されている。このような張力調整装置は種々の形態が知られているが、例えば特許文献１に記載されているように、滑車式やばね式といった形式の張力調整装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１４４０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の張力調整装置は、理想的には電車線の伸縮に応じて滑車が回転あるいはばねが伸縮して一定の張力を維持することが求められるが、滑車式の滑車やばね式のばねを納めるシリンダの可動部には摺動部があり、この摺動部に摩擦力が作用する。この摩擦力は張力調整装置の設定張力からの誤差として作用している。
【０００６】
ここで、鉄道の更なる高速化を目指す場合、このような摩擦力による設定張力の誤差は、電車線の設定張力からの逸脱に対する許容量を小さくするものであり、鉄道の高速化に伴って張力調整装置の摩擦力を低減する必要があるという課題を有している。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決するためになされたものであり、張力調整装置の摺動部における摩擦力を低減して設定張力からの誤差を低減することで、パンタグラフと電車線の接触状態を良好な状態に維持することができる張力調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る張力調整装置は、電車線に取り付けられ、該電車線の張力を調整する張力調整手段を有する張力調整装置であって、前記張力調整装置の可動部に微小な高周波振動を作用させる振動付加手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る張力調整装置において、前記張力調整手段は、前記電車線の一端に取り付けられた滑車と、該滑車の接線方向に延びる重錘とを備え、前記振動付加手段は、前記滑車に微小な高周波振動を付加すると好適である。
【００１０】
また、本発明に係る張力調整装置において、前記張力調整手段は、前記電車線の一端に取り付けられた滑車と、該滑車の接線方向に延びる重錘とを備え、前記振動付加手段は、前記重錘に微小な高周波振動を付加すると好適である。
【００１１】
また、本発明に係る張力調整装置において、前記張力調整手段は、前記電車線の一端に取り付けられた内筒と、前記内筒を収納すると共に前記内筒を軸方向に付勢する弾性体を備える外筒とを備え、前記振動付加手段は、前記内筒に微小な高周波振動を付加すると好適である。
【００１２】
また、本発明に係る張力調整装置において、前記振動付加手段は、所定の条件において前記高周波振動を付加するコントローラを備えると好適である。
【００１３】
また、本発明に係る張力調整装置において、前記コントローラは、前記電車線の張力を測定する張力測定手段と、気温条件を測定する温度測定手段を備え、前記電車線の張力と測定された気温条件における理論的な張力の差が所定の閾値を越えた場合に前記振動付加手段を駆動させると好適である。
【００１４】
また、本発明に係る張力調整装置において、前記コントローラは、所定の間隔で前記振動付加手段を駆動させると好適である。
【００１５】
また、本発明に係る張力調整装置において、前記コントローラは、充電可能な蓄電池を備え、該蓄電池が前記振動付加手段を駆動させるのに十分な電力が充電された場合に前記振動付加手段を駆動させると好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、張力調整装置の可動部に微小な高周波振動を作用させる振動付加手段を有しているので、摺動部の摩擦状態を静止摩擦から動摩擦に移行させて、摩擦係数の軽減による摩擦力の軽減を図ることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、張力調整手段の滑車に振動付加手段を備えているので、摺動部に確実に微小な高周波振動を付加することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、張力調整手段の重錘に振動付加手段を備えているので、摺動部に確実に微小な高周波振動を付加することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、張力調整手段の内筒に振動付加手段を備えているので、摺動部に確実に微小な高周波振動を付加することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、所定の条件で高周波振動を付加するコントローラを備えているので、必要なタイミングで高周波振動を電車線に付加して適切な張力を管理することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、コントローラが気温条件に応じて振動付加手段を駆動することができるので、外気温の変化によって電車線に伸縮が生じた場合に張力変化を緩和することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、コントローラが所定の間隔で振動付加手段を駆動するので、張力の管理を容易に行うことができる。
【００２３】
また、本発明によれば、コントローラが振動付加手段を駆動させるために十分な電力が充電された場合に振動付加手段を駆動するので、張力の管理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る張力調整装置を示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る張力調整装置を示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る張力調整装置を示す図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る張力調整装置を示す図。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る張力調整装置を示す図。
【図６】電車線の張力と変位の関係を示したグラフ。
【図７】本発明の実施形態に係る張力調整装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る張力調整装置を示す図であり、図２は、本発明の第２の実施形態に係る張力調整装置を示す図であり、図３は、本発明の第３の実施形態に係る張力調整装置を示す図であり、図４は、本発明の第４の実施形態に係る張力調整装置を示す図であり、図５は、本発明の第５の実施形態に係る張力調整装置を示す図であり、図６は、電車線の張力と変位の関係を示したグラフであり、図７は、本発明の実施形態に係る張力調整装置の構成を示すブロック図である。
【００２７】
［第１の実施形態］
図１に示すように、第１の実施形態に係る張力調整装置１は、電車線１０の一端に取り付けられており、支柱１１に支持されている。本実施形態に係る張力調整装置１は、互いに同軸に形成された大滑車１２ａと小滑車１２ｂとを有する滑車１２と、大滑車１２ａに巻回されたワイヤ１４に吊下げた重錘１３を備えている。また、電車線１０は、小滑車１２ｂに巻回されている。
【００２８】
このように、構成された張力調整装置１は、電車線１０の熱膨張等によって電車線１０が伸縮して滑車１２が回転した場合であっても、重錘１３が上下動することで電車線１０の弛度を是正して電車線１０の張力を一定に保つように構成されている。
【００２９】
また、図６に示すように、滑車１２と電車線１０との間には、摩擦力が作用しているが、この摩擦力によって、張力Ｆと変位ｘ（電車線１０の伸縮量）にはヒステリシス特性が表れ、摩擦力がない場合の張力変動に比べて、摩擦力がある場合には張力の変動が大きく、この変動幅の大きさが設定張力に対する誤差となっている。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る張力調整装置１は、滑車１２に対して微小な高周波振動を付与する振動付加手段３０を備えている。振動付加手段３０は、油圧や空気圧を用いたシリンダ式のアクチュエータ１５をロッド１６を介して滑車１２に取り付けており、アクチュエータ１５によってロッド１６を振動させることで滑車１２に微小な高周波振動を付加している。なお、微小な高周波振動とは、電車線１０の張力変動は一日の気温変化のような緩やかな変化、すなわち周期が一日である張力変動が発生しているところ、例えば電車線１０を手で揺らして振動を加えた程度の周波数であっても相対的に高周波といえることからこのような数Ｈｚの振動も相対的に高周波振動に含まれ、本実施形態に係る振動付加手段３０は、張力調整装置１の機能を阻害しない程度に小さな振幅の振動を加えることから、このような小さな振動も微小な振動に含まれる。
【００３１】
このように張力調整装置１の可動部となる滑車１２に微小な高周波振動を作用させることで、図６に示すように、可動部の摩擦状態を静摩擦であるＡ点から動摩擦であるＢ点まで移行させることでき、摩擦係数の軽減による摩擦力の低減を図ることが可能となる。なお、微小な高周波振動は、上述したように張力調整装置１の電車線１０の張力を調整する機能を阻害しない程度に小さく且つ、可動部が動摩擦となるのに十分な速度を持たせるための高周波な信号をアクチュエータ１５の駆動信号として与えることで摩擦の影響を緩和することが可能となる。
【００３２】
このように構成された本実施形態に係る張力調整装置１は、振動付加手段３０によって可動部である滑車１２での電車線１０との摩擦力を軽減することで、設定張力からの誤差が軽減され、鉄道の高速化が図られた場合であっても、パンタグラフと電車線１０との良好な接触状態を維持するための適切な張力で電車線１０を架設することが可能となる。
【００３３】
［第２の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係る張力調整装置１では、滑車１２に振動付加手段３０を取り付けた場合について説明を行った。次に説明する第２の実施形態の張力調整装置２は、第１の実施形態とは異なる形態を有する振動付加手段の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図２に示すように、第２の実施形態に係る張力調整装置２は、第１の実施形態に係る張力調整装置１と同様に重錘式の張力調整装置に適用した例であるが、第１の実施形態に係る張力調整装置１とは異なり、振動付加手段３１が重錘１３に取り付けられている。
【００３５】
振動付加手段３１は、油圧や空気圧を用いたシリンダ式のアクチュエータ１５´をロッド１６´を介して重錘１３に取り付けており、アクチュエータ１５´によってロッド１６´を振動させることで重錘１３に微小な高周波振動を付加している。
【００３６】
このように張力調整装置２の可動部となる重錘１３に微小な高周波振動を作用させることで、図６に示すように、可動部の摩擦状態を静摩擦であるＡ点から動摩擦であるＢ点まで移行させることでき、摩擦係数の軽減による摩擦力の低減を図ることで、設定張力からの誤差が軽減され、鉄道の高速化が図られた場合であっても、パンタグラフと電車線１０との良好な接触状態を維持するための適切な張力で電車線１０を架設することが可能となる。
【００３７】
［第３の実施形態］
以上説明した第２の実施形態に係る張力調整装置２では、重錘１３にアクチュエータ式の振動付加手段３１を取り付けた場合について説明を行った。次に説明する第３の実施形態の張力調整装置３は、第２の実施形態とは異なる形態を有する振動付加手段の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１及び第２の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図３に示すように、第３の実施形態に係る張力調整装置３は、第１及び第２の実施形態に係る張力調整装置１，２と同様に重錘式の張力調整装置に適用した例であるが、第２の実施形態に係る張力調整装置２とは異なり、重錘１３に取り付けられた振動付加手段３２の構成が異なっている。
【００３９】
振動付加手段３２は、モータ１７とモータ１７の回転子に取り付けられた偏心錘１８を備えている。振動付加手段３２は、モータ１７によって偏心錘１８を回転させ、偏心錘１８の慣性力で力の変動を重錘１３に与えることで重錘１３に微小な高周波振動を付加している。
【００４０】
このように張力調整装置３の可動部となる重錘１３に微小な高周波振動を作用させることで、図６に示すように、可動部の摩擦状態を静摩擦であるＡ点から動摩擦であるＢ点まで移行させることでき、摩擦係数の軽減による摩擦力の低減を図ることで、設定張力からの誤差が軽減され、鉄道の高速化が図られた場合であっても、パンタグラフと電車線１０との良好な接触状態を維持するための適切な張力で電車線１０を架設することが可能となる。
【００４１】
［第４の実施形態］
以上説明した第１から第３の実施形態に係る張力調整装置１，２，３では、重錘式の張力調整装置に振動付加手段３０，３１，３２を取り付けた場合について説明を行った。次に説明する第４の実施形態の張力調整装置４は、第１から第３の実施形態とは異なる形態を有する張力調整装置に振動付加手段を取り付けた実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１から第３の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図４に示すように、第４の実施形態に係る張力調整装置４は、電車線１０の一端に取り付けられた内筒２１と、図示しない弾性体及び内筒２１を収納する外筒２０とを備えている。
【００４３】
このように、構成された張力調整装置４は、電車線１０の熱膨張等によって電車線１０が伸縮して内筒２１が移動した場合であっても、弾性体の弾性力によって内筒２１を押引きすることで電車線１０の弛度を是正して電車線１０の張力を一定に保つように構成されている。
【００４４】
また、本実施形態に係る張力調整装置４は、外筒２０と並列に配置された振動付加手段３３を備えており、振動付加手段３３は、アクチュエータ２３と、アクチュエータ２３と電車線１０とを連結する屈曲ロッド２４とを備えている。
【００４５】
本実施形態に係る張力調整装置４は、アクチュエータ２３によって屈曲ロッド２４を振動させることで内筒２１に微小な高周波振動を付加している。
【００４６】
このように張力調整装置４の可動部となる内筒２１に微小な高周波振動を作用させることで、図６に示すように、可動部の摩擦状態を静摩擦であるＡ点から動摩擦であるＢ点まで移行させることでき、摩擦係数の軽減による摩擦力の低減を図ることで、設定張力からの誤差が軽減され、鉄道の高速化が図られた場合であっても、パンタグラフと電車線１０との良好な接触状態を維持するための適切な張力で電車線１０を架設することが可能となる。
【００４７】
［第５の実施形態］
以上説明した第４の実施形態に係る張力調整装置４では、張力調整装置４と並列に振動付加手段３３を取り付けた場合について説明を行った。次に説明する第５の実施形態の張力調整装置５は、第４の実施形態とは異なる形態を有する振動付加手段の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１から第４の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図５に示すように、第５の実施形態に係る張力調整装置５は、第４の実施形態に係る張力調整装置４と同様にばね式の張力調整装置に適用した例であるが、第４の実施形態に係る張力調整装置４とは異なり、外筒２０の内部に振動付加手段３４を取り付けている。
【００４９】
振動付加手段３４は、アクチュエータ２５とアクチュエータ２５に取り付けられた加振錘２６を備えている。振動付加手段３４は、アクチュエータ２５によって加振錘２６を微小な変位で移動させ、加振錘２６の慣性力で力の変動を微小な高周波振動として内筒２１に付加している。
【００５０】
このように張力調整装置５の可動部となる内筒２１に微小な高周波振動を作用させることで、図６に示すように、可動部の摩擦状態を静摩擦であるＡ点から動摩擦であるＢ点まで移行させることでき、摩擦係数の軽減による摩擦力の低減を図ることで、設定張力からの誤差が軽減され、鉄道の高速化が図られた場合であっても、パンタグラフと電車線１０との良好な接触状態を維持するための適切な張力で電車線１０を架設することが可能となる。
【００５１】
次に、上述した第１から第５の実施形態に係る張力調整装置１，２，３，４，５のシステムの概要について説明を行う。図７に示すように、本実施形態に係る張力調整装置１，２，３，４，５を備えた張力調整システム６は、振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４を駆動するコントローラ４０と、コントローラ４０及び振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４に給電する電源４１を備えている。
【００５２】
電源４１は、コントローラ４０及び振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４を適切に駆動することができれば、どのような形態でも構わないが、例えば充電可能な蓄電池を用いると好適である。また、充電の方法も特に特定されないが、例えば太陽光や風力などの自然エネルギを用いた充電方法を用いると好適である。
【００５３】
コントローラ４０は、外気温センサなどから気温条件を測定する温度測定手段４２と、電車線１０の張力を測定する張力測定手段４３とを備えている。コントローラ４０は、測定された電車線１０の張力と測定された気温条件における理論的な張力差が所定の閾値を越えた場合に振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４を駆動させている。
【００５４】
また、コントローラ４０による振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４の制御は、上述した測定された気温や張力の測定結果によって行っても構わないが、例えば、所定の間隔で間欠的に張力調整装置１，２，３，４，５の可動部に振動を加えるように構成しても構わないし、電源４１への充電状態を監視し、電源４１の蓄電池が振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４を駆動させるのに十分な電力が充電された場合に、その都度振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４を駆動させるように制御しても構わない。
【００５５】
なお、コントローラ４０は、種々の信号の演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や記憶装置としてのＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）で構成されている。
【００５６】
なお、上述した実施形態において、振動付加手段３０，３１，３２，３３，３４として、アクチュエータやモータを用いた場合について説明を行ったが、張力調整装置の可動部に適切な振動を加えることができればこのような形態に限られず、種々の振動付加手段を適用しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５７】
１，２，３，４，５            張力調整装置
１０                          電車線
１１                          支柱
１２                          滑車
１２ａ                        大滑車
１２ｂ                        小滑車
１３                          重錘
１４                          ワイヤ
１５，２３，２５              アクチュエータ
１６                          ロッド
１７                          モータ
１８                          偏心錘
２０                          外筒
２１                          内筒
２２                          弾性体
２４                          屈曲ロッド
２６                          加振錘
３０，３１，３２，３３，３４  振動付加手段
４０                          コントローラ
４１                          電源
４２                          温度測定手段
４３                          張力測定手段。
【図１】
2020015326.tif 000003
【図２】
2020015326.tif 000004
【図３】
2020015326.tif 000005
【図４】
2020015326.tif 000006
【図５】
2020015326.tif 000007
【図６】
2020015326.tif 000008
【図７】
2020015326.tif 000009