(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触ワイヤ（３）と鉄道車両（１）との間で電気エネルギーを伝達するためのパンタグラフ（５）であって、前記鉄道車両（１）上に取り付けられるべく設計された少なくとも１つのフレーム部材（５１）と、前記接触ワイヤ（３）と接触すべく設計された弓形体（５２）と、前記フレーム部材（５１）と前記弓形体（５２）との間に設けられた弓形体懸架装置（ボウサスペンション）とを備えたパンタグラフ（５）において、
前記弓形体懸架装置が、少なくとも１つのガス圧式アクチュエータ（６）を備え、当該ガス圧式アクチュエータは、
前記フレーム部材（５１）に堅固に連結されたシリンダ（７）と、
前記弓形体（５２）に堅固に連結されたピストン（８）であって、上側ガス圧室（６１）と下側ガス圧室（６２）との間でシリンダ（７）の容積を分割するように前記シリンダ（７）内に移動可能に設けられたピストン（８）とを備えており、
各ガス圧室（６１，６２）が前記ピストン（８）の動きを減衰する加圧ガスを含み、
前記上側ガス圧室（６１）は、当該上側ガス圧室（６１）内に、前記ピストン（８）から非束縛状態で取り付けられた機械式バネ（６３）を備えている、ことを特徴とするパンタグラフ。
【請求項２】
前記下側ガス圧室（６２）は、当該下側ガス圧室（６２）内に、前記ピストン（８）から非束縛状態で取り付けられた機械式バネ（６４）を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のパンタグラフ。
【請求項３】
前記機械式バネ（６３，６４）は、５００〜１５００Ｎ／ｍのバネ定数を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパンタグラフ。
【請求項４】
前記ガス圧室（６１，６２）のうちの少なくとも一つが、前記シリンダ（７）に設けられた少なくとも一つの圧力の供給開口（７１，７２）を備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパンタグラフ。
【請求項５】
前記ガス圧式アクチュエータ（６）のガス圧は、予め定められた接触力（Ｆmoy）を前記接触ワイヤ（３）に付与するように設定されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパンタグラフ。
【請求項６】
前記ピストン（８）は前記予め定められた接触力（Ｆmoy）に対して前記シリンダ（７）の基準位置（ｄ０）にあるため、前記ガス圧式アクチュエータ（６）は、所定の中央移動範囲（Ｐ0）にわたる基準位置（ｄ０）辺りでのピストン（８）の動きをガス圧的に減衰するように設計されている、ことを特徴とする請求項５に記載のパンタグラフ。
【請求項７】
前記ガス圧式アクチュエータ（６）は、前記所定の中央移動範囲（Ｐ0）に含まれないところのピストン（８）の動きをガス圧的に且つ機械的に減衰するように設計されている、ことを特徴とする請求項６に記載のパンタグラフ。
【請求項８】
当該パンタグラフ（５）は、前記鉄道車両に対して前記フレーム部材（５１）を動かすように構成されたガス圧式のフレーム部材サスペンション（５３）を備えており、
当該パンタグラフ（５）は、前記ガス圧式のフレーム部材サスペンション（５３）を前記ガス圧式アクチュエータ（６）に接続するところの第１のガス圧回路（５４）を備えている、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のパンタグラフ。
【請求項９】
前記弓形体（５２）は、ガス圧式の衝撃検出装置（５５）を備えており、
当該パンタグラフ（５）は、前記ガス圧式の衝撃検出装置（５５）を前記ガス圧式アクチュエータ（６）に接続するところの第２のガス圧回路（５６）を備えている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のパンタグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、鉄道車両用パンタグラフの技術分野である。
本発明の目的は、動的挙動を改善したパンタグラフを提案することにある。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、鉄道車両１は、従来方式で鉄道レール２上を走行すると共に、鉄道レール２の上方に展開する接触ワイヤ３を支持する垂直サポート（垂直支持材）を従来通りに備えたカテナリー式架線(catenary)によって電力供給される。カテナリー式架線のサポートは十数メートルの間隔で隔てられており、接触ワイヤ３が振り子(pendula)によって懸架されているベアリングケーブルを支持する。パンタグラフ４は、鉄道車両１の電気駆動ユニットの屋根に設置されると共に、接触ワイヤ３を流れる電流を集めてレール２に沿って動くときに前記駆動ユニットに電気エネルギーを供給する装置である。
【０００３】
重力の効果および懸架ポイントの間隔の効果の下、接触ワイヤ３は、前記の振り子間でカテナリー曲線のように形付けられ、それは、車両１が動くにつれて、鉄道車両１の駆動ユニットの屋根と接触ワイヤ３との間の高さが変化することを意味する。パンタグラフ４の第１の機能は、パンタグラフ４が常に接触ワイヤ３と接触状態にあるように高さの変動をオフセット（相殺）することである。パンタグラフ４の第２の機能は、最適な電流収集を可能とすべく、鉄道車両１のスピードに応じて接触ワイヤ３に、修正された接触力Ｆを付与することにある。この目的のために、如何なる集電の失敗（つまり不十分な接触力）やカテナリー式架線の接触ワイヤ３の早すぎる消耗（つまり過度な接触力）を防止するよう、パンタグラフ４の接触ワイヤ３への４接触力Ｆが管理されるように、パンタグラフ４は、異なる懸架ステージを備える。
【０００４】
図２の例で示されるように、従来、パンタグラフ４は、（その）ベースが駆動ユニットの屋根に連結される主フレーム部材４１として当業者に知られているところの「下部」と、前記フレーム部材４１のヘッドに連結されると共にカテナリー式架線の接触ワイヤ３と接触するよう意図された弓形体（ボウ，bow）４２として当業者に知られているところの「上部」とを備える。
【０００５】
パンタグラフ４は伝統的には、ガス圧ダンパーを備えたガス圧式フレーム部材サスペンション４３を備えており、そのガス圧ダンパーは、フレーム部材４１が駆動ユニットの屋根上で展開し及び折り畳まれるのを許容する。ガス圧式フレーム部材サスペンション４３は、１〜２ヘルツ（Ｈｚ）の領域で高振幅・低周波数の状態にある接触ワイヤ３の高さの変動をオフセット（相殺）することを可能にする。こうして、ガス圧式フレーム部材サスペンション４３が活性化されるとき、フレーム部材４１は、弓形体４２をカテナリー式架線の接触ワイヤ３に適用すべく、回転され且つ展開する。従来、ガス圧式フレーム部材サスペンション４３のガス圧は、鉄道車両１のスピードに依存している。
【０００６】
スプリングボックス４４として当業者に知られている二つのボウサスペンション（弓形体懸架装置）によって、弓形体４２は、パンタグラフ４のフレーム部材４１のヘッドに取り付けられている。例えば、ＳＮＣＦ社から提出された特許出願ＦＲ２８８３８０９  Ａ１は、スプリングを有するボウサスペンション装置を開示する。スプリングボックス４４は第２の懸架ステージを形成し、それは、１０Ｈｚを超える低振幅・高周波数の状態にある接触ワイヤ３の高さの変動をオフセット（相殺）することを可能にする。
【０００７】
スプリングボックス４４は一般に垂直に延びており、伝統的には、パンタグラフ４のフレーム部材４１に強固に連結された箱型シリンダと、弓形体４２に強固に連結されると共に前記シリンダ内で移動可能に取り付けられたピストンとを有している。そのピストンは、一方（端）において弓形体４２に連結されると共に他方（端）において円形パレットに連結されたロッドを有している。その円形パレットは、シリンダ内に取り付けられると共に、シリンダの両端部間での垂直運動に適合されている。シリンダの両端部は、ストップ（止め部）を形成すると共に、図３において符号−Ｄ３，＋Ｄ３を割り当てられている。図３は、ピストンの動きＤに応じた、接触ワイヤ３に対する弓形体４２の接触力Ｆを示す。
【０００８】
弓形体４２の動きを減衰させるべく、ピストンパレットは、３０００Ｎ／ｍの領域の高いレート（バネ定数）を有すると共にシリンダ内で予めストレス（負荷）を付与された二つの機械式バネに連結されている。図３に示すように、先行技術に準じたスプリングボックス４４は、非線形的な全体のレートを有し、そのレートは図３の接触力Ｆの曲線の勾配（傾斜）に対応する。図３に示すように、スプリングボックス４４のレートは、境界位置−Ｄ３，＋Ｄ３間で、シリンダ内でのピストンの動きに応じて変化し、そのスプリングボックス４４のレートは数学的な意味において「区分的線形（性）」(piecewise linear)を呈する。
【０００９】
弓形体４２が電流を効率的に集めるのを確実にするために、平均接触力、弓形体４２の質量およびスプリングボックス４４の受入れ可能な最大変位（即ちシリンダ長）に従って、スプリングボックス４４のレートを計算することが必要である。現在、先行技術に準ずるスプリングボックス４４の全体レートは、確立された標準に合致すると共にシリンダ両端部と当接しないために、パンタグラフ４の接触力Ｆに対して十分に高くされている。この高いレートは、パンタグラフ４のフレーム部材４１と弓形体４２との間に強い結合を生じさせるという点で不利である。換言すれば、接触ワイヤ３の高さの低変動に伴い、弓形体４２とフレーム部材４１は同時に動きがちとなり、そのことは力学的な観点での不利益をもたらす。
【００１０】
かかる不利益を克服するために、ＦＲ２７４０７４１  Ｂ１は、スプリングボックスのレートを制限してパンタグラフのフレーム部材と弓形体との間の切り離し又は減結合(decoupling)を改善すべく、永久磁石の形態の修正バネを追加することを提案する。実際のところ、この解決策は実施困難である、というのも永久磁石は製造が高コストだからである。加えて、気候条件がそれらの信頼性に影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＦＲ２７４０７４１  Ｂ１公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の不利益の少なくともいくつかを克服するために、本発明は、接触ワイヤと鉄道車両との間で電気エネルギーを伝達するためのパンタグラフに関する。そのパンタグラフは、鉄道車両に取り付けられるべく意図された少なくとも一つのフレーム部材と、接触ワイヤと接触するよう意図された弓形体(bow)と、前記フレーム部材と弓形体との間に設けられた弓形体懸架装置(bow suspension)とを備えている。そして当該パンタグラフは、前記弓形体懸架装置が少なくとも一つのガス圧式アクチュエータを備えるという点で特徴的である。
【００１３】
ガス圧式アクチュエータは剛性がゼロであり、そのことは、弓形体の低振幅振動をパンタグラフのフレーム部材に伝達することなく、弓形体の低振幅振動を効果的にオフセット（相殺）することを可能にし、かくしてフレーム部材と弓形体とが切断又は減結合され(be decoupled)、パンタグラフの動的挙動を改善する。更にガス圧式アクチュエータは、振動および外部状況（雨、霜、など）に良好な抵抗性（耐性）をもち、産業的に使用されるのを可能にする。
【００１４】
好ましくは、ガス圧式アクチュエータは、フレーム部材に堅固に連結されたシリンダと、弓形体に堅固に連結されたピストンであって、上側ガス圧室と下側ガス圧室との間でシリンダの容積を分割するように前記シリンダ内に移動可能に設けられたピストンとを備えており、各ガス圧室がピストンの動きを減衰する加圧ガスを含んでいる。
【００１５】
上記ガス圧室のために、ガス圧式アクチュエータにより、弓形体の振動は、弓形体が上がっているか下がっているかに応じて適切であるように減衰される。
【００１６】
更に好ましくは、中間振幅の振動をパンタグラフのフレーム部材に伝達することなく中間振幅の振動をオフセット（相殺）するために、前記ガス圧室のうちの少なくとも一つが機械式バネを備えており、かくしてフレーム部材と弓形体とが切断又は減結合され(be decoupled)、パンタグラフの動的挙動を改善する。好ましくは、ガス圧室の各々が機械式バネを備えている。
【００１７】
好ましくは、前記機械式バネは、前記ガス圧室内において非束縛状態で、つまり事前に負荷を与えられることなく、取り付けられている。かくしてピストンは、機械式バネ（のバネ定数）にバイアスを付与することなく、シリンダ内を動く自由がある。こうしてガス圧式アクチュエータは、複数の剛性レベルを持つ。好ましくは、機械式バネは、ガス圧室の各々において非束縛状態で取り付けられている。
【００１８】
前記機械式バネは、５００〜１５００Ｎ／ｍのバネ定数、好ましくは、６００Ｎ／ｍのバネ定数を有する。ガス圧減衰のために、バネは、有利には、従来のスプリングボックス（そのバネ定数は３０００Ｎ／ｍの領域にある）よりも低いバネ定数を持つ。そのようなバネ定数のバネは、弓形体とフレーム部材との間の切断又は減結合をうながすことによってパンタグラフの動的挙動を改善することを可能にする。好ましくは、機械式バネの各々のバネ定数は同一である。有利には、低いバネ定数は、弓形体のストロークを増大させずに達成される。
【００１９】
好ましくは、前記ガス圧室のうちの少なくとも一つが、前記シリンダに設けられた少なくとも一つの圧力の供給開口を備えている。好ましくは、ガス圧室の各々が、前記シリンダに設けられた少なくとも一つの圧力の供給開口を備えている。
【００２０】
本発明の一態様（一観点）によれば、ガス圧式アクチュエータのガス圧は、接触ワイヤに予め定められた接触力を付与するように設定されている。有利には、その接触力は、ガス圧を制御することで調節される。好ましくは、ガス圧は、鉄道車両のスピード（速度）に依存しており、このことは集電を改善することを可能にする。
【００２１】
好ましくは、ピストンは前記予め定められた接触力に対して前記シリンダの基準位置にあるため、ガス圧式アクチュエータは、所定の中央移動範囲にわたる基準位置辺りでのピストンの動きをガス圧的に減衰するように設計されている。かくして、ガス圧式アクチュエータは、基準位置辺りでの弓形体の低振幅振動をガス圧的に減衰することを可能ならしめる。そのような動きの範囲は剛性がゼロであり、このことはパンタグラフの動的挙動を改善する。
【００２２】
好ましくは、ガス圧式アクチュエータは、前記所定の中央移動範囲に含まれないところのピストンの動きをガス圧的に且つ機械的に減衰するように設計されている。かくして、ピストンは、中央範囲にわたり、ガス圧減衰を補助するためだけに使用される機械的剛性にバイアスを付与することなく、シリンダ内で動くことが自由になる。こうしてガス圧式アクチュエータは、複数の剛性レベルを持つ。
【００２３】
本発明の別態様（別観点）によれば、パンタグラフは、鉄道車両に対してフレーム部材を動かすように構成されたガス圧式のフレーム部材サスペンションを備えているため、当該パンタグラフは、前記ガス圧式のフレーム部材サスペンションを前記ガス圧式アクチュエータに接続するところの第１のガス圧回路を備えている。機械式フレーム部材サスペンションのガス圧供給は、有利には、ガス圧式アクチュエータにパワーを付与するために使用され得るものであり、このことは、よりコンパクトなパンタグラフの形成を可能にする。このことは、ガス圧式フレーム部材サスペンションのガス圧が鉄道車両の走行速度に依存する場合に有利であり、ガス圧式アクチュエータはこの依存性から利益を得る（利される）。
【００２４】
好ましくは、弓形体は、ガス圧式の衝撃検出装置を備えているため、当該パンタグラフは、ガス圧式の衝撃検出装置をガス圧式アクチュエータに接続するところの第２のガス圧回路を備えている。こうして、既存のガス圧供給回路の一部が、ガス圧式アクチュエータにパワーを付与するために、その主要な機能から転用されることによりそらされる。かくして、構造的な変更（改造）の数を制限することで既存のパンタグラフを最適化することが可能になる。
【００２５】
本発明は、単なる例示として与えられている以下の説明を、添付の図面を参照しつつ熟読することで、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、車両の屋根にパンタグラフが取り付けられた、鉄道レールを走行する鉄道車両の概略図である。
【図２】図２は、従来例に従うパンタグラフの斜視図である。
【図３】図３は、パンタグラフの弓形体の垂直変位に応じた、カテナリー式接触ワイヤに対する従来のパンタグラフ弓形体の接触力の変化を示す（グラフである）。
【図４】図４は、本発明に従うパンタグラフの概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明のパンタグラフの弓形体懸架装置（ボウサスペンション）の概略断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、弓形体の垂直変位に応じた、ガス圧式サスペンションの見掛け剛性の変化を示す（グラフである）。
【図６】図６は、弓形体懸架装置の別の実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図４に示すように、本発明に従うパンタグラフ５は、鉄道車両１の駆動ユニットの屋根上に取り付けられたフレーム部材５１と、鉄道車両１がそれに沿って移動するところの鉄道レールの上方に展開するカテナリー式接触ワイヤ３と接触し且つ前記フレーム部材５１に接続された弓形体(bow)５２とを備えている。本例では、パンタグラフ５のフレーム部材５１は関節接合されており、一般に「主フレーム部材」として知られている下部５１１と、一般に「副フレーム部材」として知られている上部５１２とを備えている。そのようなパンタグラフ５用のフレーム部材５１は、伝統的なものであり、当業者に知られたものである。
【００２８】
パンタグラフ５は、ガス圧式のフレーム部材サスペンション５３を備えており、この場合それは、鉄道車両１の屋根に対してパンタグラフ５のフレーム部材５１を展開し折り畳むように構成されたガス圧クッション５３である。ガス圧式フレーム部材サスペンション５３は、高振幅・低周波数（１〜２Ｈｚの領域）の状態にあるところの、鉄道車両１の屋根とカテナリー式接触ワイヤ３との間の高さの変動をオフセット（相殺）することを可能にする。ガス圧クッション５３のガス圧は、好ましくは鉄道車両１のスピードに依存し、その結果、接触ワイヤ３に対するパンタグラフ５の接触力Ｆは、力の基準に従いスピードが増大するにつれてより大きくなる。例えば現在の基準は、接触ワイヤ３に対するパンタグラフ５の平均接触力Fmoyを、速度３００ｋｍ／ｈに対して１５０Ｎに規定する。
【００２９】
図４に示すように、パンタグラフ５は弓形体懸架装置（ボウサスペンション）を備える。そのボウサスペンションは、１０Ｈｚを超える低振幅・高周波数の変動をオフセット（相殺）するためのものであり、弓形体５２をフレーム部材５１の頂上部に連結する。本発明に従うボウサスペンションは、二つのガス圧式アクチュエータ６の形態にあり、各ガス圧式アクチュエータ６は、既存のスプリングボックスの代わりに既存のパンタグラフ上に取り付け可能とするために、従来のスプリングボックスと同じ空間量（体積）を占める。
【００３０】
本例では、パンタグラフ５は、ガス圧式アクチュエータ６をガス圧クッション５３に接続する第１のガス圧供給回路５４を備えている。こうして、ガス圧式アクチュエータ６のガス圧Ｐを制御するために、ガス圧クッション５３用の既存の従属物の使用がなされる。この目的のために、第１のガス圧供給回路５４は、ガス圧クッション５３のガス圧をガス圧式アクチュエータ６の圧力Ｐに適応させるよう、減圧バルブ（図示略）を備えてもよい。
【００３１】
好ましくは、弓形体５２は、弓形体５２が衝撃（ショック）を受け止めたときにパンタグラフ５を折り畳むように適合されたガス圧式の衝撃検出装置５５（図４参照）を備える。そのような安全装置は、当業者に知られていると共に、弓形体５２の長さに応じて延び且つガス圧式フレーム部材サスペンション５３に接続されるガス圧ラインの形態にある。弓形体５２に衝撃があった場合、そのガス圧ラインはパンク（破裂）させられ、このことはガス圧式フレーム部材サスペンション５３のガス圧を低減し、パンタグラフフレーム部材５１を駆動ユニットの屋根に折り畳ませる。本発明によれば、図４に示すように、パンタグラフ５は第２のガス圧回路５６を備え、その回路はガス圧式ショック検出装置５５をガス圧式アクチュエータ６に接続している。このように、既存のガス圧供給回路の一部が、ガス圧式アクチュエータ６に動力供給するために引かれている。このことは、従来のスプリングボックスの代わりに、前記アクチュエータがパンタグラフ５に組み込まれることをもっと容易にする。
【００３２】
本発明に従うガス圧式アクチュエータ６の断面を示す図５Ａに示すように、各ガス圧式アクチュエータ６は、パンタグラフフレーム部材５１に堅固に接続されたアクチュエータシリンダ７と、前記シリンダ７内で移動可能に設けられ且つパンタグラフの弓形体５２に堅固に接続されたピストン８とを備えている。
【００３３】
アクチュエータシリンダ７は垂直方向に延びると共に円形の横断面を有する。アクチュエータピストン８は、そのパーツとして、前記シリンダ７に取り付けられた円形パレット８２に接続されたロッド８１を備え、当該ロッド８１は、シリンダ７の上側水平面７３（図５Ａ参照）からシリンダ７の外側へ垂直に動くように適合されている。この例では、ロッド８１は、図５Ａに示すようにシリンダ７の上側面７３に強固に接続されたボールケージ（ボール収容かご）９によって垂直移動をガイドされる。言うまでも無く、（ボールケージ以外に）様々な手段がロッド８１をガイドすることができる。
【００３４】
シリンダ７内におけるピストン８のストロークは、図５Ｂに符号ｄを割り当てられており、シリンダ７の端面７３，７４によって制限されている。中央基準位置ｄ０は、図５Ａに示すように、シリンダの高さの半分として定義される。ピストン８のパレット８２は、シリンダ７内において、パレット８２とシリンダの上面７３との間に上側ガス圧室６１を、パレット８２とシリンダの下面７４との間に下側ガス圧室６２を、区画することを可能ならしめる。個々のガス圧室６１，６２におけるガス（この場合には空気）の圧力Ｐは、ピストン８がシリンダ７内を上下するにつれて減衰を可能とするように制御される。
【００３５】
この例では、図５Ａに示すようにピストンパレット８２が中央基準位置ｄ０にあるときに同じ体積を持つところの、ガス圧式アクチュエータ６の上側室６１及び下側室６２の両方において、ガス圧Ｐは同じである。ピストンロッド８１はシリンダ７の上側室６１に延びているため、ガスが占めることができる体積は、下側室６２におけるよりも上側室６１においてより小さい。このことは、ピストンパレット８２に付与される上向きの垂直押力Ｆ（つまり、弓形体５２の接触力Ｆ）が次の式で決定され得ることを示唆している。
式：  Ｆ＝Ｐ．（Ｓ−ｓ）
ここで、
Ｐは、各々の室６１，６２におけるガス圧に相当し、
Ｓは、シリンダ７の横断面の表面積に相当し、
ｓは、ロッド８１の横断面の表面積に相当する。
【００３６】
有利には、ガス圧式アクチュエータ６は、接触力Ｆが各室６１，６２におけるガス圧Ｐに応じて制御されることを許容する。好ましくは、ガス圧式アクチュエータ６のガス圧Ｐは、パレット８２が中央基準位置ｄ０にあるときに接触ワイヤ３に対し予め定められた接触力Ｆmoyを付与するように設定される。かくしてガス圧Ｐは有利には、集電を改善すべく鉄道車両１のスピードに依存して作られることができ、こうして、鉄道車両１のスピードが増大したときにフレーム部材５１と弓形体５２との間の分断又は減結合(decoupling)を改善する。例えば、図５Ｂの曲線は、鉄道車両１が３００ｋｍ／ｈで走行時の中央基準位置ｄ０で弓形体５２によって付与される１５０Ｎの接触力Fｍｏｙを示す。
【００３７】
ガス圧式アクチュエータ６は、高さにおける低振幅変動をガス圧的に減衰する。ガス圧式アクチュエータ６の各々は、弓形体５２に強固に接続されているピストン８の垂直変位をオフセット（相殺）する。フレーム部材５１に強固に接続されたアクチュエータのシリンダ７は、静止したままであり、弓形体５２とフレーム部材５１は切り離され又は減結合される。
【００３８】
図５Ａによると、ガス圧式アクチュエータ６の各々は、各ガス圧室６１，６２において機械式のバネ６３，６４を備え、各バネはアクチュエータシリンダ７の一端部に取り付けられている。こうしてガス圧式アクチュエータ６の各々は、上側室６１内において、シリンダ７の上側面７３に連結された上側機械式バネ６３、及び、下側室６２内において、シリンダ７の下側面７４に連結された下側機械式バネ６４を備えている。
【００３９】
機械式バネ６３，６４の各々は、そのガス圧室６１，６２内に事前の負荷をかけることなく設けられており、ピストンパレット８２が中央基準位置ｄ０にあるときパレット８２と接触しない。この例では、下側及び上側の機械式バネ６４，６３は同一であり、停止時（非作動時）には、シリンダ７の高さの半分よりも短い長さを有する、かくして、パレット８２の中央基準位置ｄ０の辺りに中心を置く中央領域Ｐ0を定義し、その中央領域Ｐ0内では、図５Ａに示されるように上側又は下側バネ６３，６４に接触することなくパレット８２は垂直に移動することができる。この中央領域Ｐ0は、図５Ａ及び５Ｂに示すような、上側バネ６３の下端によって位置−ｄ1で、及び、下側バネ６４の上端によって位置＋ｄ1で制限される。
【００４０】
ピストン７のストロークに応じたガス圧アクチュエータの接触力Ｆを示す図５Ｂによると、ガス圧アクチュエータの剛性（それは接触力Ｆの勾配に相当する）は、中央領域Ｐ0にわたってゼロであり、このことはパンタグラフ５の動的挙動を改善する。
【００４１】
この例では、上側及び下側の機械式バネ６３，６４のレート（バネ定数）は、５００〜１５００Ｎ／ｍの範囲にあり、好ましくは６００Ｎ／ｍであり、この値は、従来技術の機械式バネのレート（それは３０００Ｎ／ｍの領域にある）に比べて低い。そのような低レートの機械式バネ６３，６４は、中央領域Ｐ0を超える振幅を有する接触ワイヤ３の高さにおける変動をオフセット（相殺）することを可能にする。そのようなバネ６３，６４は、中間振幅の変動(mid-amplitude variation)に対して、フレーム部材５１と弓形体５２の分断又は減結合を容易にし、このことはパンタグラフ５の動的挙動を改善する。実際、ガス圧式アクチュエータ６のガス圧Ｐは、パンタグラフ５の動的挙動を悪化させる高いレートのバネの必要性を取り除く。上側及び下側バネ６３，６４は好ましくは同じレートを持つが、言うまでも無く、そのレートは、弓形体５２の上又は下への移動を容易にするために異なっていてもよい。
【００４２】
図５Ａに示すように、上側及び下側空気室６１，６２は、それぞれ供給開口７１，７２を介してガスを供給される。それら供給開口は、シリンダ７の垂直壁において、シリンダ７内のパレット８２の中央基準位置ｄ０に対して定義される供給距離−ｄ２，＋ｄ２で設けられている。かくして、パレット８２が供給距離ｄ２よりも大きな距離だけ中央位置から離れるとき、パレット８２は、図５ａ及び図５ｂに示すような上側及び下側当接位置−ｄ３，＋ｄ３にて、シリンダ７の端面７３，７４と当接する。
【００４３】
特に図５ｂを参照すると、ガス圧式アクチュエータ６は、弓形体５２の変位を減衰するための複数の接触力の領域を定義する、即ち、
−  中央領域Ｐ0，これは−ｄ１／＋ｄ１間に定義され、剛性がゼロで実質的にガス圧であり、室６１，６２内のガス圧によって接触力Fmoyが決定される；
−  正のバネ領域＋Ｐ1，これは＋ｄ１／＋ｄ２間に定義され、下側室６２に配置された下側バネ６４のレートに対応する低い剛性と、ガス圧減衰とを結合する；
−  負のバネ領域−Ｐ1，これは−ｄ２／−ｄ１間に定義され、上側室６１に配置された上側バネ６３のレートに対応する低い剛性と、ガス圧減衰とを結合する；
−  正の当接領域＋Ｐ2，これは＋ｄ２／＋ｄ３間に定義され、下側室６２に配置された下側バネ６４のレートと、二つの供給開口７１，７２のガス圧減衰とを結合する；
−  負の当接領域−Ｐ2，これは−ｄ３／−ｄ２間に定義され、上側室６１に配置された上側バネ６３のレートと、二つの供給開口７１，７２のガス圧減衰とを結合する。
【００４４】
当接領域＋Ｐ2，−Ｐ2は、機械式バネ６３，６４のレートによって誘発される接触力と、アクチュエータシリンダ７の端面７３，７４との当接における接触力との間での推移が確保されるのを許容する。
【００４５】
ガス圧室６１，６２内に同じ圧を持つガス圧式アクチュエータ６が示された。言うまでも無く、パンタグラフ５の接触力における変動を最小化するために、ガス圧室６１，６２内の圧力が異なって独立して制御されてもよい。
【００４６】
各ガス圧室６１，６２が供給開口７１，７２を介してパワー供給されるガス圧式アクチュエータ６が示された。言うまでも無く、アクチュエータ６のガス圧供給は異なってもよい。例えば図６に示すように、二つのガス圧室６１，６２間の漏れ比率を許容すべく、クリアランス（隙間）１１がピストンパレット８２とシリンダ７の内表面との間に設けられても良く、こうして二つのガス圧室６１，６２のうちの一方だけがパワー供給される。漏れ比率は、目標とする減衰（力）を得るように計算される。好ましくは、減衰のダイナミクス（その減衰は好ましくは粘性的である）を改善するように、校正された逆止弁８３がパレット８２の垂直開口部８４に取り付けられる。
【００４７】
本発明に従う機械式バネ６３，６４を持ったガス圧式アクチュエータ６は、ボウサスペンション５２の目標剛性を得ることだけでなく、このサスペンションの減衰を調節することを可能にする。減衰は、パンタグラフがカテナリー式接触ワイヤ３と相互作用するときに、パンタグラフ５の動的挙動に強く影響するパラメータである。減衰（作用）は、図６に示すようにシリンダ７の上側面７３にジョイント１０を強固に連結することで、有利にパラメータ化され得るものであり、その場合、ピストンロッド８１は、好ましくは乾いた状態の摩擦力でもって前記ジョイント１０内を垂直に移動する。ジョイント１０の素材（例えばエラストマー、又は、グラファイトからなる）は、目標とする減衰（力）に応じて選択される。粘性のある減衰（作用）を得るべく、二つのガス圧室６１，６２間の漏れ比率を許容するクリアランス１１はまた、ピストンパレット８２とシリンダ７の内表面との間に設けられてもよい。同様に、ピストン８がシリンダ７内を上がるか下がるかするときに異なる減衰作用を容易にするために、逆止弁８３がパレット８２の垂直開口部８４に設けられ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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