(57)【要約】【課題】電車線の架設、保守を低コストとすると共に、電車線の硬点を減らすなどで、集電性能を向上させることができると共に、すり板の局部摩耗を低減した集電装置を提供する。【解決手段】電車線に接触して集電できる主すり板２、及び電車線に接触して集電できるとともに主すり板２に隣接して配置される補助すり板３を有する舟体１と、車両が直線走行しているときに、主すり板２を、車両の左右方向に、補助すり板３と重なる範囲で移動させる駆動部７と、を備える。【選択図】図１
2020188551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取付けられた集電装置であって、
電車線に接触して集電できる主すり板、及び前記電車線に接触して集電できるとともに前記主すり板に隣接して配置される補助すり板を有する舟体と、
前記車両が直線走行しているときに、前記主すり板を、前記車両の左右方向に、前記補助すり板と重なる範囲で移動させる駆動部と、
を備える集電装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記車両が直線走行していないときには、前記主すり板を、前記舟体の中央部に位置決めする、請求項１に記載の集電装置。
【請求項３】
前記車両が車体傾斜車両であり、
前記駆動部が、前記車両が有する線路情報に基づいて、前記車両が傾斜する時に前記主すり板の位置の補正を行う、請求項１又は２に記載の集電装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記車両が直進走行しているときに、前記主すり板を所定の距離だけ移動させることと、前記主すり板を所定の時間停止させることとを繰り返す、請求項１から３のいずれか一項に記載の集電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車線（架線）と摺動するすり板によってこの電車線から集電する集電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道においては、電車線に集電装置のすり板が摺動しながら通電し、電力エネルギーを車両に取り入れている。この摺動と通電に伴い、電車線とすり板の両者において、機械的摩耗並びに電気的摩耗が生じることから、それぞれ定期的な点検と保守が必要であり、鉄道事業者から、その保守費用の低減が望まれている。例えば、すり板上で電車線が摺動すると、すり板において電車線と接触する部分のみが局部的に摩耗し、すり板に段付摩耗が発生する。その後、段付部に電車線が嵌ってさらに摩耗が進行し、すり板又は舟体部が損傷するおそれがあった。このようなすり板の局部的摩耗を極力回避するため、現状技術では、鉄道の直線区間において、電車線を車両に対して左右方向にジグザグに配置し、すり板における摩耗部位の均等化を図るなどの処置が行われている。
【０００３】
この処置を以下より詳細に説明する。従来の電車線支持構造は、集電装置のすり板上を摺動する電車線と、この電車線が、車両の進行に従い、車両に対して左右方向に偏位するように、電車線をジグザグに支持する電車線金具と、などを備えている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。このような従来の電車線支持構造では、曲線引金具または振止金具などの電車線金具によって、電車線（トロリ線）を引張られた状態で固定し、電車線に左右交互のジグザグ偏位を付与することによって、電車線の下を摺動するすり板を左右方向に平均的に摩耗させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-321550号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「電気鉄道ハンドブック」、コロナ社、２００７年、6.2 カテナリ式電車線の構成  6.2.8 架線の敷設要領  （３）トロリ線偏位、p.465
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の電車線支持構造において、電車線にジグザグ偏位が付与されていても、すり板の局部摩耗を完全には解消することができない問題点がある。また、従来の電車線の支持構造では、電車線に偏位をつけるために電車線金具を設置することで、電車線に不要な硬点ができ、この硬点が電車線からすり板が離れる離線などの要因になり、また硬点はすり板の摩耗を促進する要因にもなる。そして、偏位を設けるために多数の支持点を追加すると、電車線金具が増加することでコストが増加し、電車線金具の取り付け作業や点検作業の増大によってもコストが増加し得る。
【０００７】
また、電車線の左右偏位によるすり板の摩耗均等化は、列車速度、集電電流の大小、及び空気バネの動作等に伴う車体搖動の条件に依っても効果が変化するが、これらの要因を反映した摩耗均等化には限界があった。
【０００８】
また一般的に、電車線の施工及び保守を行う部門と、車両側集電装置の製造及び保守を行う部門とは異なる場合が多い。特に海外の事業者への導入にあたっては、この部門の違いによって問題の生じるケースも散見され、集電装置側で、すり板摩耗を均等化する機構が求められている。
【０００９】
また、列車運行上への影響から、電車線の保守時間は限られている。一方、車両の設備である集電装置の保守は、列車毎に、車両基地で、分散して実施できる。そのため、電車線側の保守量の一部を車両側にシフトすることは、保守時間や、保守員の制約が少なくなることになり、鉄道事業者にとっても合理的な選択となる。
【００１０】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、低コストで、集電性能を向上させることができると共に摺動部の摩耗および、電車線の損傷を防ぐことができる集電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様としての集電装置は、車両に取付けられた集電装置であって、電車線に接触して集電できる主すり板、及び前記電車線に接触して集電できるとともに前記主すり板に隣接して配置される補助すり板を有する舟体と、前記車両が直線走行しているときに、前記主すり板を、前記車両の左右方向に、前記補助すり板と重なる範囲で移動させる駆動部と、を備える集電装置である。
【００１２】
本発明の１つの実施形態として、前記駆動部は、前記車両が直線走行していないときには、前記主すり板を、前記舟体の中央部に位置決めすることが好ましい。
【００１３】
本発明の１つの実施形態として、前記車両が車体傾斜車両であり、前記駆動部が、前記車両が有する線路情報に基づいて、前記車両が傾斜する時に前記主すり板の位置の補正を行うことが好ましい。
【００１４】
本発明の１つの実施形態として、前記駆動部は、前記車両が直進走行しているときに、前記主すり板を所定の距離だけ移動させることと、前記主すり板を所定の時間停止させることとを繰り返すことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の舟体部左右動機能を有した集電装置は、従来、電車線の架設要領に依存していた集電装置のすり板摩耗量均等化処置を集電装置側に移行することを特徴とする。これにより、電車線の架設時に、ジグザグに敷設する必要性が軽減され、電車線の架設コスト及び保守コストを低減することができる。また、電車線をジグザグに敷設するために必要であった電車線金具等を不要とすることで、電車線の硬点を減少して、集電環境を改善でき、集電装置のすり板の局部摩耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）は一実施形態の集電装置の平面図である。図１（ｂ）は図１の集電装置の側面図である。
【図２】主すり板２を左右方向に往復可動させる制御装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。図１は、この発明による集電装置の舟体部を示している。舟体部は、通常、集電装置の上枠に取り付けられ、電車線と接触し集電を行う。
【００１８】
図１（ａ）は一実施形態の集電装置の平面図である。図１（ｂ）は図１の集電装置の側面図である。図１の符号１は舟体を示す。この例では、本発明の特徴である主すり板２が図１（ａ）中の矢印の如く、左右方向（長手方向）に往復運動を行うことにより、主すり板２の長手方向で、ほぼ均等に摩耗することを企図している。主すり板２と舟体は、網導体等で接続され、集電電流は、舟体１に流れる。線路の分岐部や曲線等における電車線の偏位で、主すり板２の可動範囲を電車線が逸脱した場合は、本図では４か所に設置された補助すり板３にて集電を行うが、鉄道の直線部および殆どの曲線部では、主すり板２により集電される。
【００１９】
以下に説明する実施形態では、主すり板２を左右方向に往復させることが可能な集電装置を、従来の舟体構造をベースに最小の部品点数で実現した。
【００２０】
集電装置の両端部には、大きく垂れ下がったＲ形状のホーン４が設けられている。ホーン４は、電車線の分岐箇所で、側線から接近してくる電車線を舟体で引っかけることがないように、電車線を確実にすり板上に渡すものである。
【００２１】
電車線は、従来と異なり直線部では、ジグザグに架設する必要はなくなり、舟体１の幅方向中心上に架設することができる。なお本実施形態では舟体１の幅方向は、車両の進行方向に対して直交する。車両の進行時に、主すり板２が左右方向に動くことにより、主すり板２は、舟体１の幅方向にわたって摩耗し、主すり板２の摩耗はほぼ均等化される。主すり板２は、従来同様、複数に分割されていても構わない。
【００２２】
従来同様、主すり板２の固定は、電車線と接触する側とは反対側からの固定が必要であるため、主すり板固定部８を介して、駆動部としての可動テーブル可動部７に固定される。補助すり板３は、補助すり板取付け金具９を介して舟体１に固定される。
【００２３】
図１には記載していないが、舟体１と主すり板固定部８との間、及び主すり板固定部８と主すり板２との間は、屈曲に耐える網導体等で接続される。主すり板２で集電された電流は、可動テーブル可動部７及び可動テーブル固定部６を経由すること無く、舟体１に通電される。
【００２４】
これにより、主すり板２で集電された電流が可動テーブル可動部７及び可動テーブル固定部６へ流れることを回避し、電蝕等の不具合を回避する。可動テーブル固定部６と舟体１との接続箇所に、絶縁板５を介しているのも、集電した電流が、可動テーブル可動部７及び可動テーブル固定部６へ通過することを阻止するためのものである。
【００２５】
可動テーブル可動部７を左右に駆動させるために、空圧、油圧又は電磁アクチュエータ等を用いることが考えられる。ただし、舟体部は高電圧部位であること、電車線付近は強電界の影響があること、集電装置では元々集電装置の下げ動作等に空気圧を使用していることなどの理由から、本実施形態では、可動テーブルの駆動源に、空気圧を用いた方式を採用している。なお、その他の方式を利用してもよい。
【００２６】
図１では、可動テーブル固定部６の空気接続等の記載は省略しているが、集電装置の上枠内、上枠外、下枠内または下枠外に空気配管を設置することができる。本実施形態では、下枠、上枠及び舟体の可動部に影響を与えないように、ユニバーサル配管またはロータリジョイント等を使用して配管を行う。舟体部へ空気配管を敷設する事例としては、集電装置の破損を検知したときに、空気圧によってすり板を緊急降下させるなどの事例がある。
【００２７】
空圧による可動テーブル可動部７に、主すり板２を往復動作させるために、バネ復帰の単動シリンダを用いる方式も考えられる。ただしこの方式では、単動シリンダの往路及び復路の速度差によって、主すり板２に摩耗差が発生する懸念がある。また、電車線を主すり板２上でセンタリングさせたり、電車線を主すり板２上で左側又は右側に偏位させたまま固定したりするなどの制御を行う場合には、複動シリンダーを用いる方式を選択した方が、制御の自由度の点で有利である。なお、シリンダーの設置スペースが非常に限られていることや、舟体部質量の増加が追従性に大きく影響することから、軽量かつ省スペースであるロッドレスシリンダーの適用が望ましい。
【００２８】
また、主すり板２の挙動監視及び電車線のセンタリング、並びに後述する可動テーブル可動部７の左側電磁弁及び右側電磁弁の制御をより確実に実現するために、主すり板２に、位置センサーとして、主すり板２の例えば左端、中央、右端などに位置センサー２０を設置することが望ましい。図１（ｂ）では主すり板２の下面の中央に位置センサー２０を設置している。位置センサー２０の測定結果が電車線近傍に発生する磁界に影響されないように、磁気センサー以外のセンサーを使用することが好ましい。可動テーブル可動部７が有するシリンダの変位を測定することで、主すり板２の位置を求めてもよい。
【００２９】
本実施形態では、駆動部として可動テーブル可動部７が主すり板２を往復させる速度は一定であり、例えば主すり板２を数秒で一往復させることができる。ただし、後述する例のように、往復速度を変化させてもよい。
【００３０】
図２は、主すり板２を左右方向に往復可動させる制御装置の一例を示す図である。
【００３１】
図２の２点鎖線１０で囲まれた部分は、集電装置の本体部分である。本体部分は、車両の屋根の上部に設置される。本体部分は、図１の可動テーブル固定部６及び可動テーブル可動部７を構成する、複動形シリンダーテーブルを有する。図１の主すり板２は、この可動テーブル上に実装され、舟体１上を左右に動くことができる。
【００３２】
集電装置部分は、電車線電圧によって加圧されるため、空気配管において、絶縁管継手１２で電気的に絶縁しつつ、車両側空気管１３に接続される。
【００３３】
２点鎖線で囲まれた図２の符号１１は、集電装置の可動テーブル可動部７の制御を行うためのすり板制御装置を示す。すり板制御装置１１は例えば車両の床下に設置することができる。すり板制御装置１１は、複動形空圧シリンダーテーブルのL側ポート加圧電磁バルブ１４及びR側ポート加圧電磁バルブ１５の２個の電磁バルブを備える。
【００３４】
すり板制御装置１１は、外部条件信号１７に基づいて、電磁バルブ１４及び１５を電気的に制御する制御信号出力を伝達する配線１８と、空気配管と、車両側の空気源からの入力部に設置されたフィルタ１９と、を備える。
【００３５】
なお、図２は、概念図であり、車両に搭載された定電圧電源装置や、アブゾーバ、空圧用の速度コントローラなどは図示していない。
【００３６】
本実施形態では、すり板制御装置１１の制御シーケンサ１６に、外部条件信号１７（入力信号）が入力されているが、これは一例であり、他の信号を入力することもできる。
【００３７】
外部条件信号１７に含まれる車両速度は、主すり板２が摩耗しないように停車中の主すり板２の不要動作を防止するための条件判別に使用する。すなわち、速度が０の時に主すり板２の左右動を停止し、主すり板２を舟体１の中央付近に静止させることができる。この条件の時は、下記表１に示すように、複動式シリンダーのL及びRポートに同じ圧力を加圧するように、駆動部としての可動テーブル可動部７を制御する。
【００３８】
本実施形態では、外部条件信号１７に含まれる車両速度は、アナログ値であるが、すり板制御装置１１で判断をしない場合は、５ｋｍ／ｈ以下を検知した時に加圧される車両側の戸閉保安装置用の車両側引通し線を引込み代用することもできる。
【００３９】
制御付振り子車両や制御付車体傾斜車両以外の通常の車両では、鉄道の直線区間、曲線L及び曲線Rの情報は必ずしも必要ではなく、直線区間のみを判別する信号があればよく、直線区間走行時に主すり板を左右往復運動させる。そのため簡単な方式では、実用新案公報 昭６３−１９６７７５号にあるような台車と車体間に近接スイッチを設ける方法で、直線区間の検知を行うことができ、最近の方法では、特開平９−２０７７７４号に記載されているような、ヨーレートセンサーと速度センサーから曲線を判断する曲線検知装置を利用してもよい。
【００４０】
本実施形態のすり板制御装置１１の動作をまとめると、下記表１のようになる。
【表１】
2020188551.tif 000003
【００４１】
上述した例では、主すり板２は直線走行時に常時往復している。他の例として、主すり板２を断続的に往復運動させることもでき、これにより、主すり板２を均等に摩耗させつつ、主すり板２を駆動させるエネルギーを節約することができる。具体的には、車両の直線走行時に、主すり板２を所定の距離だけ移動させた後、主すり板２を所定の時間停止させ、その後主すり板２を更に移動させることを繰り返すことができる。
【００４２】
上記の表１の備考に記載の通り、曲線Ｌ及び曲線Ｒにおいて、電車線は、弧状の曲線には張れないため、通常の電車線架設要領では、左右に偏位を持たせて架設される（非特許文献１参照)。そのため、車両が曲線Ｌ又は曲線Ｒを走行しているときには、主すり板２を左右に動かす必要は無い。したがって、以下に説明する車体傾斜車両を除き、通常の車両では、曲がる方向の識別は必要無く、車両が、直線線路を走行しているか、直線以外の線路を走行しているかの識別ができればよいことになる。したがって直線走行の判定は、前記の実用新案公報 昭６３−１９６７７５号にあるような、台車と車体との間の、直線区間走行時にのみ反応する位置に、近接スイッチを設ける方法等で十分である。
【００４３】
制御付振り子車両や台車の左右の空気バネの内圧を変えて数度の車体傾斜を行う制御付車体傾斜車両では、曲線通過時の超過遠心力を緩和して、速度向上を図っている。このような車両は、走行路線の曲線、曲線方向などの線路情報を有しており、この線路情報を用いて、曲線部での集電装置と電車線との偏位補正制御（例えば電車線を舟体１の中央に位置させる制御）や、直線部走行時に限った主すり板２の往復運動を行うこともできる。なお、車両に搭載されたジャイロスコープが検出した左右方向の加速度情報に基づいて、偏位補正制御を行ってもよい。
【００４４】
本開示は、上述した実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１    舟体
２    主すり板
３    補助すり板
４    ホーン
５    絶縁板
６    可動テーブル固定部
７    可動テーブル可動部（駆動部）
８    主すり板取付け金具
９    補助すり板取付け金具
１０  集電装置
１１  すり板制御装置
１２  絶縁管継手
１３  空気配管
１４  Lポート加圧電磁バルブ
１５  Rポート加圧電磁バルブ
１６  制御シーケンサ
１７  制御信号入力
１８  配線
１９  フィルタ
２０  位置センサー
【図１】
2020188551.tif 000004
【図２】
2020188551.tif 000005