(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線に当接する一対の長尺部材である集電舟と、該集電舟を支持する集電舟支えと、該集電舟支えを支持すると共に必要に応じ該集電舟支えを上下移動させることにより上記集電舟の架線への当接・離反を行なう集電舟昇降機構と、上記集電舟昇降機構と列車とを電気的に絶縁し列車の屋根に固定される支持台とを備えるパンタグラフと、
該パンタグラフに向けて所定の仰角の斜面をなす板状部材を備え、該板状部材にて列車の走行による進行方向からの空気流を該パンタグラフの上方へ誘導するパンタグラフカバーと、
を備える鉄道用集電装置において、
上記パンタグラフは、
上記集電舟昇降機構が、
上記集電舟支えを、その中心から上記集電舟の長手方向に所定距離偏心した位置にて上下移動可能に支持する枠体と、
該枠体を駆動することにより、上記集電舟を、架線に当接する位置と、上記空気流に当たらない位置との間を、上下移動させる駆動装置とからなり、
上記支持台が、上記集電舟及び上記集電舟支えを備えた上記集電舟昇降機構を二台、列車の前後方向に対向させ、各上記集電舟昇降機構を夫々稼働可能に支持する構成にされ、
上記パンタグラフカバーは、上記二台の集電舟昇降機構を備えるパンタグラフを、包囲するように設けられ、
上記二台の集電舟昇降機構を備えるパンタグラフが有する集電舟のうち、列車の進行方向後方に位置する集電舟は、架線に当接され、列車の進行方向前方に位置する集電舟は、架線から離反されて、上記空気流に当たらない位置に配置される
ことを特徴とする鉄道用集電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道用集電装置において、
上記枠体が、
上記集電舟の長手方向に垂直な平面に沿って揺動可能に上記集電舟支えに軸着された一本の略棒状部材である腕部と、
略上記平面内に構成され、上記腕部を上記平面内で移動可能に支持するリンク機構とからなることを特徴とする鉄道用集電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鉄道車両の屋根に設けられる集電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速化する鉄道車両の車外騒音問題においては、車輪とレール間から発生する騒音に比べて、車両の周囲から発生する騒音の問題がより大きくなっている。特に、騒音対策として防音壁が設置された路線においては、防音壁でカバーできずに露出してしまう車両上部の機器より発生する騒音が問題となっている。
【０００３】
この中でも、機能及び性能優先の観点から重要であり対策を要するのが、集電装置、所謂パンタグラフより発生する集電系騒音である。この集電系騒音の中には、パンタグラフが架線から瞬間的に離れることにより生じるスパーク音や、架線とパンタグラフとの間で生じる摺動音もあるが、車両の走行速度が高速化するにつれ、集電装置の各部の周囲を空気流が通過する際に発生する空力音が大きな問題になる。
【０００４】
この空力音を低減するために、パンタグラフカバーが屋根に設けられている列車がある。パンタグラフカバーとは、パンタグラフに向けて所定の仰角を持つ斜面を備え、該斜面に沿ってパンタグラフの上方に空気流を誘導するものである。図５（ａ）はパンタグラフ５１及びパンタグラフカバー５３が列車５５の屋根に取り付けられた様子を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）を列車の側面から見た図である。なお、図５（ｂ）ではパンタグラフ５１を見易くするために、パンタグラフカバー５３の図中の手前半分を排除した図としている。
【０００５】
図５（ｂ）に示すように、列車５５が矢印Ｃの方向に走行すると、パンタグラフカバー５３の斜面５３ａが、走行により発生する空気流５７を斜め上方に跳ね上げてパンタグラフ５１に当たる流速を抑制する。斜面５３ａは、パンタグラフ５１から所定距離ｄだけ離して設けられている。この距離ｄは、跳ね上げられた空気流５７がパンタグラフ５１の上方まで上昇するのに必要な距離である。また、列車の左右を流れる空気流が、パンタグラフカバー５３の内側に回り込みパンタグラフ５１に当たるのを防止するために、パンタグラフ５１の側方にも斜面５３ａと連続面をなす板状部材５３ｂ，５３ｃが設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方法によれば、列車５５を矢印Ｃの逆方向に走行させるときのためにパンタグラフ５１の後方にも斜面５３ｄが必要となる。つまり、パンタグラフカバー５３の長さは距離ｄの２倍以上必要になり、パンタグラフカバー５３の重量（列車全体の重量）が大きくなり、高速走行の妨げとなる。
【０００７】
この対策として、パンタグラフカバー５３を高くすることが考えられる。しかし鉄道車両には安全走行の上から、その断面形状が超えてはならない大きさ（車両限界）が定められており、また、空気抵抗が増加する、新たな空力音の発生原因になるという問題点からもむやみにパンタグラフカバー５３を高くすることができない。
【０００８】
本発明は、こうした課題を解決するためになされたもので、列車の重量の増大を抑制しつつ走行中の空力音の発生を防止できる集電装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた本発明の請求項１に記載の鉄道用集電装置は、
架線に当接する一対の長尺部材である集電舟と、該集電舟を支持する集電舟支えと、該集電舟支えを支持すると共に必要に応じ該集電舟支えを上下移動させることにより上記集電舟の架線への当接・離反を行なう集電舟昇降機構と、上記集電舟昇降機構と列車とを電気的に絶縁し列車の屋根に固定される支持台とを備えるパンタグラフと、
該パンタグラフに向けて所定の仰角の斜面をなす板状部材を備え、該板状部材にて列車の走行による進行方向からの空気流を該パンタグラフの上方へ誘導するパンタグラフカバーと、
を備える鉄道用集電装置において、
上記パンタグラフは、
上記集電舟昇降機構が、
上記集電舟支えを、その中心から上記集電舟の長手方向に所定距離偏心した位置にて上下移動可能に支持する枠体と、
該枠体を駆動することにより、上記集電舟を、架線に当接する位置と、上記空気流に当たらない位置との間を、上下移動させる駆動装置とからなり、
上記支持台が、上記集電舟及び上記集電舟支えを備えた上記集電舟昇降機構を二台、列車の前後方向に対向させ、各上記集電舟昇降機構を夫々稼働可能に支持する構成にされ、
上記パンタグラフカバーは、上記二台の集電舟昇降機構を備えるパンタグラフを、包囲するように設けられ、
上記二台の集電舟昇降機構を備えるパンタグラフが有する集電舟のうち、列車の進行方向後方に位置する集電舟は、架線に当接され、列車の進行方向前方に位置する集電舟は、架線から離反されて、上記空気流に当たらない位置に配置される
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鉄道用集電装置において、
上記枠体が、
上記集電舟の長手方向に垂直な平面に沿って揺動可能に上記集電舟支えに軸着された一本の略棒状部材である腕部と、
略上記平面内に構成され、上記腕部を上記平面内で移動可能に支持するリンク機構とからなることを特徴とする。
【００１１】
【作用及び発明の効果】
以上のように構成された本発明の請求項１に記載の鉄道用集電装置（以下、単に集電装置という）を備えた列車が走行するときには、列車の走行方向に対し後方に位置する集電舟が架線に当接され、他方の集電舟は、架線から離反されて、列車の走行により発生する前方からの空気流が当たりにくいようにされる。
【００１２】
このように集電舟を位置させて列車を高速走行させると、走行により発生する空気流はパンタグラフカバーの斜面に当たってパンタグラフの上方に跳ね上げ、集電舟や集電舟昇降機構に当たる空気の流速を抑制し、空力音の発生を防止することができる。
【００１３】
また、パンタグラフカバーの高さを増す訳ではないため、パンタグラフカバーが車両限界より上に突出したり、パンタグラフカバーの空気抵抗が著しく増大し高速走行の妨げになったり、パンタグラフカバーが新たな空力音の発生源になったりすることがない。
【００１４】
更に、パンタグラフの枠体は、集電舟支えに対して集電舟の長手方向に偏心されているため、二台の集電舟昇降機構を対向させると、集電舟及び集電舟支えを含む夫々の各部が干渉することなく稼働可能に保ったまま、側方から見て集電舟昇降機構の一部が重なり合うような距離まで両者を接近させることができる。従い、以上のようにして二台の集電舟昇降機構を支持台に設けると、パンタグラフカバーを短くでき、二台の集電舟昇降機構を支持する支持台の大型化を抑え、列車重量の増大を抑制することができる。
【００１５】
請求項２に記載の集電装置は、請求項１に記載の集電装置と同じ作用にて空力音の発生を防止できることに加え、パンタグラフの枠体が、一本の直棒状部材とそれを移動可能に支持するリンク機構という簡素且つ平面的な構成からなっているため、対向させた二台の集電舟昇降機構を、より接近させて配置することができる。従ってパンタグラフカバーを更に短くでき、二台の集電舟昇降機構を支持する支持台の大型化を更に抑え、列車重量の増大を抑制することができる。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず、図１は本実施例の実施例の集電装置１を示す平面図である。
パンタグラフカバー１１はパンタグラフ２を包囲するように列車の屋根に設けられており、列車の前後方向はパンタグラフ２に向けて所定の傾斜を持つ斜面１１ａ，１１ｂとされている。
【００１７】
図２は集電装置１の側面図であり、列車が矢印Ａの方向に進むために後方に位置する集電舟１５ａのみを上昇させ、図示しない架線に当接させた状態を示している。なお、図２はパンタグラフ２の構成を示すためにパンタグラフカバー１１の手前半分を除去した図となっている。
【００１８】
図２に示すように、パンタグラフ２は、二対の集電舟、該二対の集電舟を各々昇降させる二台の集電舟昇降機構、及びこれらを支持する支持台１７とからなり、支持台１７が碍石１８を介して列車の屋根１３に固定されることによりパンタグラフ２全体が列車の屋根に支持されている。二台の集電舟昇降機構は、直接支持台１７に軸着された第１のリンク１９ａ，１９ｂ、第２のリンク２１ａ，２１ｂ、該二体のリンクに支持された腕部２３ａ，２３ｂ及び図示しない夫々の駆動装置とからなっている。つまり、パンタグラフ２は複合型のＺ形パンタグラフとも呼べる構造をしている。
【００１９】
一台の集電舟昇降機構に着目すると、第１のリンク１９ａ、第２のリンク２１ａ、及び腕部２３ａは、略一平面内に位置するようにされており、このため平面図である図１では、第１のリンク１９ａ及び第２のリンク２１ａの大部分が腕部２３ａに隠れて見えないような構成となっている。また、上記のように第１のリンク１９ａ、第２のリンク２１ａはいずれも両端を支持台１７と腕部２３ａとに軸着されているが、これらの軸は上記一平面に垂直とされている。つまり、第１のリンク１９ａ、第２のリンク２１ａ、及び腕部２３ａは該一平面と平行を保ったまま移動可能にされている。
【００２０】
以上２種類のリンク１９ａ、２１ａ、及び腕部２３ａは駆動装置により、揺動・連動される。駆動装置の備えるスプリングの弾性力により第２のリンク２１ａが時計回りに回動されると、第１のリンク１９ａがこれに連動し、腕部２３ａが持ち上がり、腕部２３ａを延長した先に設けられた集電舟１５ａが上昇し、図示しない架線に当接する。また、同じく駆動装置の備える空気シリンダにより第２のリンク２１ａが反時計回りに回動されると、集電舟１５ａが下降し、集電舟１５ｂの如く折りたたむことができるように構成されている。
【００２１】
図２の集電舟１５ａ付近を矢印Ｂの方向から見ると、図３のように構成されている。すなわち、腕部２３ａに軸部２７ａが、その中央よりも図中の右方に偏心された位置に軸着され、更に軸部２７ａに集電舟１５ａが、支持体２９ａを介して固定されている。
【００２２】
他方の集電舟昇降機構は、以上説明した集電舟昇降機構とまったく同じ形状をしており、これら二台の集電舟昇降機構は、各腕部２３ａ，２３ｂに支持された集電舟１５ａ，１５ｂを退けるような向きに対向させ、互いに干渉することなく稼働可能な範囲内で接近させて、支持台１７に配置されている。
【００２３】
ここで、本実施例の構成要素の内、本発明の構成要素との対応関係が明らかでないものについて説明しておくと、軸部２７ａ及び支持体２９ａが本発明の集電舟支えに相当し、第１のリンク１９ａ、第２のリンク２１ａが本発明のリンク機構に相当する。なお、当該集電装置によって架線から取り込まれた電流を列車の動力部等へ引き回す部位については説明を割愛する。
【００２４】
以上のように構成された本実施例の集電装置１を備えた列車が矢印Ａの方向に走行するときには、二台の集電舟昇降機構の駆動装置を夫々稼働させ、列車の走行方向に対し後方に位置する集電舟１５ａは上昇させて架線に当接させ、他方の集電舟１５ｂは下降させて列車の走行により発生する前方からの空気流が当たりにくくしておく。列車が矢印Ａの逆方向に走行するときには、集電舟１５ｂを上昇させて架線に当接させ、他方の集電舟１５ａは下降させる。
【００２５】
このように集電舟１５ａ，１５ｂを位置させて列車を高速走行させると、走行により発生する空気流はパンタグラフカバー１１の斜面１１ａに沿ってパンタグラフ２の上方に跳ね上げられ、二対の集電舟１５ａ，１５ｂを跳び越えていくため、空気が集電舟１５ａ，１５ｂや集電舟昇降機構に当たりにくく、空力音の発生を防止することができる。
【００２６】
また、パンタグラフカバーの高さを増す訳ではないため、パンタグラフカバー１１が車両限界を超えたり、パンタグラフカバー１１の空気抵抗が高速走行の妨げになったり、パンタグラフカバー１１が新たな空力音の発生源になったりすることがない。
【００２７】
更に、パンタグラフ２の枠体は、上記のように腕部２３ａとそれを移動可能に支持するリンク機構という簡素且つ平面的な構成からなり、集電舟の長手方向に偏心されて集電舟支えを支持しているため、二台の集電舟昇降機構を対向させると、両者を稼働可能に保ちつつ側方から見て集電舟昇降機構の一部が重なって見えるような距離まで接近させることができる。従い、以上のようにして二台の集電舟昇降機構を支持台に接近させて配置するとパンタグラフカバーを短くでき、二台の集電舟昇降機構を支持する支持台の大型化を抑さえ、列車重量の増大を抑制することができる。
【００２８】
以上、集電装置１について説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な態様で実施し得る。例えば、パンタグラフを図４に示すような構成にすることもできる。
図４のパンタグラフ３は、図２のパンタグラフ２に比して第１のリンク３１ａ，３１ｂ及び第２のリンク３３ａ，３３ｂを長くし、腕部３５ａ，３５ｂを短くしたものである。このようにして構成した二台の集電舟昇降機構をパンタグラフ２とは逆に、腕部３５ａ，３５ｂの集電舟支えを支持している側を対向させるようにして支持台３７に設けたものである。この周囲に図２のパンタグラフ２と同様にパンタグラフカバーを設け、パンタグラフ２の如く各集電舟昇降機構を稼働させると集電装置１と同等の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の集電装置を示す平面図である。
【図２】実施例の集電装置を示す側面図である。
【図３】腕部が集電舟支えを支持する様子を示す説明図である。
【図４】パンタグラフの別の実施例を示す説明図である。
【図５】従来の集電装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１…集電装置        ２…パンタグラフ      １１…パンタグラフカバー
１５ａ，１５ｂ…集電舟                      １７…支持台
１９ａ，１９ｂ…第１のリンク      ２１ａ，２１ｂ…第２のリンク
２３ａ，２３ｂ…腕部
【図１】
0003622999.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003622999.tif 000004
【図４】
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【図５】
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