(57)【要約】【課題】鉄道車両の集電装置において、駆動機構の機能が阻害されても集電用摺り板及び架線の摩耗量の増加及びそのメンテナンス周期の短縮を防ぐことができると共に、車両走行時の空力騒音を低減することができるようにすること。【解決手段】鉄道車両の集電装置は、架線に接触する集電用摺り板２を配した集電用舟体１と、集電用舟体１を支持する絶縁碍子と、絶縁碍子を上下に駆動して集電用摺り板２と架線との接触を保持する駆動機構とを備える。集電用舟体１の車両進行方向における前縁部１ａおよび後縁部１ｂが略鉛直面に形成され、集電用舟体１の下面１ｃの前縁部１ａと後縁部１ｂとの間が下方に突出する円弧面に形成され、集電用舟体１の下面１ｃの前後に位置して車両進行方向に交差する方向に延びる凸条部２１が形成されている。【選択図】図３
2006174662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線に接触する集電用摺り板を配した集電用舟体を有する集電体と、
前記集電用舟体を支持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を上下に駆動して前記集電用摺り板と前記架線との接触を保持する駆動機構と、を備えた鉄道車両の集電装置において、
前記集電用舟体の車両進行方向における前縁部および後縁部を略鉛直面に形成し、
前記前縁部と前記後縁部との間が下方に突出する円弧面で前記集電用舟体の下面を形成し、
前記集電用舟体の下面の前後に位置して車両進行方向に交差する方向に延びる凸条部を形成した
ことを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【請求項２】
請求項１に記載された鉄道車両の集電装置において、前記集電用舟体の下面の中央部に対して前後対称に２つの前記凸条部を設けたことを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【請求項３】
請求項２に記載された鉄道車両の集電装置において、前記各凸条部は車両進行方向に交差する方向に対して交互に逆向きに傾斜する傾斜部を有していることを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【請求項４】
請求項３に記載された鉄道車両の集電装置において、前記各凸条部は前記集電用舟体の前記前縁部及び前記後縁部の近傍に沿って連続して延びていることを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【請求項５】
請求項３に記載された鉄道車両の集電装置において、前記各凸条部は、前記集電用舟体の前記前縁部及び前記後縁部の近傍に沿って延びると共に、中間部に分離部を有していることを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【請求項６】
請求項１に記載された鉄道車両の集電装置において、前記駆動機構を覆う駆動カバーを備え、前記駆動カバーは前記駆動機構の駆動に伴って上下に移動する上カバーを有し、車両走行時の空気流より下向きの流体力を発生させる翼を前記上カバーの両側面に設けたことを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【請求項７】
架線に接触して集電する集電用摺り板を配した集電用舟体と、
前記集電用舟体を支持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を上下に駆動して前記集電用摺り板と前記架線との接触を保持する駆動機構と、
前記駆動機構を覆う駆動カバーと、を備えた鉄道車両の集電装置において、
前記カバーは前記駆動機構の駆動に伴って上下に移動する上カバーを有し、
車両走行時の空気流より下向きの流体力を発生させる翼を前記上カバーの両側面に設けた
ことを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【請求項８】
架線に接触して集電する集電用摺り板を配した集電用舟体と、
前記集電用舟体を支持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を上下に駆動して前記集電用摺り板と前記架線との接触を保持する駆動機構と、を備えた鉄道車両の集電装置において、
前記絶縁碍子は、車両走行時の空気流より下向きの流体力を発生させる翼を両側面に設けた
ことを特徴とする鉄道車両の集電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の集電装置に係わり、特に高速走行する鉄道車両の集電装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両の集電装置としては、例えば特開平１０−２４８１１１号公報（特許文献１）に示されたものがある。この特許文献１の集電装置は、架線に接触する集電用摺り板と、集電用摺り板をばね機構で支持する双方向翼形集電体と、双方向翼形集電体を絶縁支持する碍子部材と、碍子部材を支持する駆動機構と、駆動機構を覆う駆動カバーと、駆動機構を動作させる制御装置とを備えて構成されている。その制御装置は、駆動機構上に設けた力検出器から出力する力信号と、力検出器の上部と下部に設置した２つの加速度計から出力する２つ加速度信号と、駆動機構に設けた変位計から出力する変位信号との少なくとも４つの検出量を入力して、架線と集電用摺り板との間に作用する推定接触力を求めて駆動機構に伝達するように構成されている。
【０００３】
この特許文献１の集電装置では、鉄道車両が高速走行すると、集電用摺り板、双方向翼形集電体、駆動カバー及び碍子部材などに空気流れが当ってこれらに揚力が働くが、駆動機構を制御装置で制御しているので、これらの揚力を調節して、架線と集電用摺り板との離線率の低減及びその両者の摩耗量の低減を図ることが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４８１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の集電装置では、駆動機構が能動的に制御されている場合は、集電体に下向きの力を与えることで、架線と集電用摺り板とが一定の力で接触するように制御できるが、集電体に能動的な制御が働かない場合は、上述の揚力によって、集電体が上方に移動し、架線と集電用摺り板との接触力が増加し、架線及び集電用摺り板の摩耗量の増加及びそれらのメンテナンス周期の短縮を招くという課題があった。
【０００６】
一方で、鉄道車両の空力騒音は、走行速度の６〜８乗程度に比例して増加するため、鉄道車両の高速化に伴い高くなるが、環境の保全に対する騒音低減の要求は高いものがあり、高速で走行する鉄道車両では、主たる空力音源である集電装置の低騒音化がますます重要となっている。
【０００７】
本発明の目的は、駆動機構の機能が阻害されても集電用摺り板及び架線の摩耗量の増加及びそのメンテナンス周期の短縮を防ぐことができると共に、車両走行時の空力騒音を低減することができる鉄道車両の集電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】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、架線に接触する集電用摺り板を配した集電用舟体を有する集電体と、前記集電用舟体を支持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子を上下に駆動して前記集電用摺り板と前記架線との接触を保持する駆動機構と、を備えた鉄道車両の集電装置において、前記集電用舟体の車両進行方向における前縁部および後縁部を略鉛直面に形成し、前記前縁部と前記後縁部との間が下方に突出する円弧面で前記集電用舟体の下面を形成し、前記集電用舟体の下面の前後に位置して車両進行方向に交差する方向に延びる凸条部を形成したものである。
【０００９】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記集電用舟体の下面の中央部に対して前後対称に２つの前記凸条部を設けたこと。
（２）前記各凸条部は車両進行方向に交差する方向に対して交互に逆向きに傾斜する傾斜部を有していること。
（３）前記各凸条部は前記集電用舟体の前記前縁部及び前記後縁部の近傍に沿って連続して延びていること。
（４）前記各凸条部は、前記集電用舟体の前記前縁部及び前記後縁部の近傍に沿って延びると共に、中間部に分離部を有していること。
（５）前記駆動機構を覆う駆動カバーを備え、前記駆動カバーは前記駆動機構の駆動に伴って上下に移動する上カバーを有し、車両走行時の空気流より下向きの流体力を発生させる翼を前記上カバーの両側面に設けたこと。
【００１０】
前述の目的を達成するための本発明の第２の態様は、架線に接触して集電する集電用摺り板を配した集電用舟体と、前記集電用舟体を支持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子を上下に駆動して前記集電用摺り板と前記架線との接触を保持する駆動機構と、前記駆動機構を覆う駆動カバーと、を備えた鉄道車両の集電装置において、前記カバーは前記駆動機構の駆動に伴って上下に移動する上カバーを有し、車両走行時の空気流より下向きの流体力を発生させる翼を前記上カバーの両側面に設けたものである。
【００１１】
前述の目的を達成するための本発明の第３の態様は、架線に接触して集電する集電用摺り板を配した集電用舟体と、前記集電用舟体を支持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子を上下に駆動して前記集電用摺り板と前記架線との接触を保持する駆動機構と、を備えた鉄道車両の集電装置において、前記絶縁碍子は、車両走行時の空気流より下向きの流体力を発生させる翼を両側面に設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鉄道車両の集電装置によれば、駆動機構の機能が阻害されても集電用摺り板及び架線の摩耗量の増加及びそのメンテナンス周期の短縮を防ぐことができると共に、車両走行時の空力騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。なお、それぞれの実施例を適宜に組み合わせることにより、より効果的なものとすることができる。
【００１４】
まず、本発明の第１実施例の鉄道車両の集電装置を図１から図１１を用いて説明する。
【００１５】
まず、本実施例の集電装置の全体構成に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例の鉄道車両の集電装置の側面図、図２は図１の集電装置に用いられる集電体６０の底面図である。
【００１６】
本実施例の集電装置５０は、架線に接触する集電用摺り板２を配した集電用舟体１を有する集電体６０と、この集電用舟体１を支持する絶縁碍子４と、この絶縁碍子４を上下に駆動して集電用摺り板２と架線との接触を保持する駆動機構（図示せず）と、駆動機構を覆う駆動カバー７０と、を備えて構成されている。この集電装置５０は、車両本体（図示せず）の屋根より上方に突出するように配置され、車両本体の走行と共に移動されるものである。
【００１７】
集電体６０は、上下に設けられた集電用摺り板２及び集電用舟体１と、その両側に設けられたホーン３とを備えて構成されている。集電体６０は導電性材料で形成され、絶縁碍子４で支持されている。集電用舟体１及び集電用摺り板２は、車両進行方向に交差する方向に長く延びる帯状に形成されている。
【００１８】
絶縁碍子４は、集電用舟体１と駆動機構との間の電気的絶縁を確保するとともに、中央中空部に高圧可撓性絶縁被覆導電体を通して集電用舟体１への通電が行なえるようになっている。絶縁碍子４は、駆動機構で支持され、駆動機構によって集電用舟体１と共に上下動されると共に、車両走行時に生ずる空気流によって揚力が発生する上面４ａを有している。この揚力は集電体６０を上方に持ち上げる力として作用する。
【００１９】
駆動機構は、制御装置（図示せず）により能動的に制御され、車両走行時に架線と集電用摺り板２との接触状態に応じて集電用舟体１を上昇下降運動させ、架線と集電用摺り板２との確実な接触と適切な接触力の確保を図るためのものである。即ち、この駆動機構は、架線の上下の変動や集電装置５０に作用する揚力の変動などがあっても、架線と集電用摺り板２との確実な接触と適切な接触力の確保を図るようになっている。なお、駆動機構としては、特許文献１の駆動機構、その他の公知の駆動機構、その他の考えられる駆動機構が適用可能である。
【００２０】
駆動カバー７０は、上下動可能な上カバー１１及び中間カバー１２と、車両本体の屋根に固定された下カバー１３とから構成されている。上カバー１１及び中間カバー１２は駆動機構により上下動される。下カバー１３は鉄道車両の屋根に固定されている。上カバー１１は車両走行時に揚力が発生する上面１１ａを有している。この揚力は駆動機構及び絶縁碍子４を介して集電体６０を上方に持ち上げる力として作用する。
【００２１】
次に、集電体６０の詳細について図２から図７を参照しながら説明する。図３は本実施例の集電体６０の中央縦断面図、図４は図３の凸条部２１を拡大して示す図、図５は図２の凸条部２１を拡大して示す図、図６は図５の凸条部２１の変形例１を示す図、図７は図５の凸条部２１の変形例２を示す図である。なお、図４は便宜上凸条部２１を上向きに図示してあり、図４（ａ）が図３の拡大図であり、図４（ｂ）がその変形例である。
【００２２】
集電用舟体１は、車両進行方向における舟体前縁部１ａおよび舟体後縁部１ｂを略鉛直面に形成し、舟体前縁部１ａと舟体後縁部１ｂとの間の中央部が下方に最も突出する円弧面で下面１ｃを形成し、下面１ｃの前後に位置して車両進行方向に交差する方向に延びる凸条部２１を形成している。
【００２３】
舟体前縁部１ａおよび舟体後縁部１ｂは前後対称に形成され、集電用舟体１の下面１ｃは前後対称に形成されている。凸条部２１は、集電用舟体１の下面１ｃの中央部に対して、前後対称で且つ左右対称に、合計４つ設けられている。鉄道車両が一般に往復走行されることに伴って集電用舟体１の前後が逆になって移動されるため、集電用舟体１は前後対称に構成される。
【００２４】
各凸条部２１は、車両進行方向に交差する方向に対して交互に逆向きに傾斜する傾斜部２１ａ、２１ｂを有し（換言すれば、波形形状に形成され）、集電用舟体１の前縁部１ａ及び後縁部１ｂの近傍に沿って連続して延びている。各傾斜部２１ａ、２１ｂは、図５に示すように、車両進行方向（流れ方向）の寸法をＬとし、車両進行方向に交差する方向（幅方向）の寸法をＷとしている。幅方向の寸法Ｗは集電体６０の鉛直上下方向の厚さとほぼ等しいＷ＝６０ｍｍとし、流れ方向の距離Ｌは下向き揚力の発生量を考えてＬ＝３０ｍｍとしてある。
【００２５】
なお、凸条部２１の形状としては、図６に示すような円弧状の傾斜部２１ａ、２１ｂを有する変形例１、図７に示すような各傾斜部２１ａ、２１ｂの間に分離部を有する変形例２の形態も考えられる。これらの変形例１、２においても、後述する凸条部２１による流れの乱流遷移促進効果、渦の規則性の破壊効果は、同等に発揮されるので、集電舟体１による下向きの流体力の発生および騒音低減効果を得ることができる。
【００２６】
次に、係る集電装置５０の動作、機能に関して図１から図１１を参照しながら説明する。図８は従来の一般的な集電体６０の説明図、図９は本実施例における凸条部２１がない場合の集電体６０の説明図、図１０は図３及び図９の集電体６０の騒音特性を示す図、図１１は図３及び図９の集電体６０における騒音特性図である。
【００２７】
鉄道車両が走行されて集電装置５０が移動されると、上カバー１１の上面１１ａを流れる空気流により上カバー１１に揚力を発生させると共に、絶縁碍子４の上面４ａを流れる空気流により絶縁碍子４に揚力を発生させる。これらの揚力によって集電体６０が上方に持ち上げられ、架線と集電用摺り板２との接触力が増加するように作用する。
【００２８】
一方、集電用舟体１の下面を流れる空気流により集電体６０を下方に押し下げる下向きの流体力が発生する。即ち、中央部が下方に突出する円弧面で集電用舟体１の下面が形成されているため、集電体６０の下面と上面とを流れる空気流は上下で非対称となり、集電用舟体１の下面の流れに着目すると、その流れは集電用舟体１の下面の円弧面上で加速されるため、流体力学の一般的法則であるベルヌーイの法則により集電用舟体１の下面側の流れの圧力が下がる。その結果、集電体６０の上面と下面とに圧力差が生じ、集電体６０に下向きの流体力が働くことになる。なお、従来の一般的な集電体６０は、図８に示すような四角断面となっているため、集電体６０周りの流れを時間平均で見ると、上下対称となって集電体６０の鉛直上面と下面との流れの圧力値はほぼ同じであり、集電体６０に上下方向の流体力は働かない。
【００２９】
また、集電用舟体１の車両進行方向における舟体前縁部１ａおよび舟体後縁部１ｂを略鉛直面に形成し、集電用舟体１の下面の前後に位置して車両進行方向に交差する方向に延びる凸条部２１を形成しているので、集電用舟体１の下面１ｃの円弧面によって発生する下向きの流体力を安定させることができると共に、集電用舟体１の後流に発生する渦の規則性を壊すことにより騒音を低減できる。
【００３０】
かかる安定した下向きの流体力の発生及び騒音低減のメカニズムについて説明する。
【００３１】
鉄道車両が例えば１５０ｋｍ／ｈ以上の高速で走行されて集電用舟体１への流れが乱流の場合、言い換えれば、集電用舟体１に例えば１５０ｋｍ／ｈ以上の高速の流れがあたる状態では、上述の通りに流れが集電用舟体１の下面１ｃの円弧面上で加速し、圧力が下がることで下向きの流体力が発生する。一方、鉄道車両が例えば１５０ｋｍ／ｈ以下の低速で走行されて集電用舟体１への流れが層流の場合、言い換えれば、集電用舟体１に例えば１５０ｋｍ／ｈ以下の低速の流れがあたる状態では、図９に模式的に示すように、その流れ１０１が舟体下面１ｃの円弧面上の途中で舟体下面１ｃから離れて剥離領域１０２を形成してしまう。そのため、舟体下面１ｃにおいて圧力の低下量が小さくなり、その結果として下向きの流体力が小さくなると共に、騒音が発生する。
【００３２】
このように、下向きの流体力は流れが層流か乱流かで大きく異なるため、集電用舟体１に下向きの流体力を安定して発生させるためには、流れを強制的に乱流にする必要がある。そこで、本実施例では、舟体下面１ｃの円弧面上に凸条部２１を設けることにより、舟体下面１ｃの流れを層流から乱流に強制的に遷移させることとしている。また、本実施例では、車両進行方向の後ろ側においても同様の凸条部２１を設けることにより、この部分で流れを強制的に剥離させることにしている。これらのようにすることで、車両進行方向の前側の凸条部２１と後ろ側の凸条部２１との間の領域では、走行速度に関わらず安定した乱流となっており、舟体下面１ｃに貼り付いた流れとなるために、安定した下向きの流体力が集電用舟体１に発生する。従って、低速走行時においても集電用舟体１に下向きの流体力を安定して発生させることができる。なお、上流側と下流側とに設置した凸条部２１の間隔を変えることで、集電舟体１に発生する下向きの流体力を調節することが可能である。
【００３３】
なお、凸条部２１の側方から見た場合の断面図を図４に示す。凸条部２１の高さＨは、流れの層流境界層の排除厚さから決定される値であり、乱流とする必要の走行速度においての、流れの排除厚さと同等以上の寸法とする。凸条部２１の先端側は、騒音の面から図４（ａ）に示すような円弧状が好ましいが、図４（ｂ）に示すような角部を曲面取りした形状でもよい。
【００３４】
さらには、舟体下面１ｃの流れをより確実に乱流に遷移させることを目的として、車両進行方向の前後面を略鉛直面とし、舟体下面１ｃの円弧面との接合部をエッジ形状とすることにより、この部分でも流れを微小に剥離させて流れを乱し、乱流に遷移しやすい状態としている。
【００３５】
続いて、集電体６０の騒音低減メカニズムについて説明する。
【００３６】
従来の一般的な集電体６０のような細長い四角断面の構造物が流れの中に置かれた場合、図８に示すように集電体６０の形状、代表寸法、および流れの速度に依存した、一定周期の渦１０３が構造物の下流側に規則的に発生する。この渦１０３はカルマン渦としてよく知られており、この渦１０３が発生すると、規則的な圧力変動が集電体６０に生じて大きな空力騒音を発生することが知られている。
【００３７】
この空力騒音を低減するには、流れの規則性を壊すことが有効であることから、本実施例では、図２に示すように、前述の舟体下面１ｃの円弧面上に設置する凸条部２１が車両の進行方向に交差する方向に対して交互に逆向きに傾斜する傾斜部２１ａ、２１ｂを有するように形成している。即ち、上流側１列目の凸条部２１は交互に逆向きに傾斜する傾斜部２１ａ、２１ｂにより舟体下面１ｃの流れを層流から乱流に遷移させ、下流側２列目の凸状突起２１は、流れが舟体下面１ｃから剥がれる位置が傾斜部２１ａ、２１ｂにより車両進行方向と交差する方向で異ならせることで、発生する渦の規則性を壊している。その結果、カルマン渦の強度が低減でき、エオルス音が低減できる。
【００３８】
舟体下面１ｃを凸形状とし、車両進行方向の前後の略鉛直面１ａ、１ｂと舟体下面１ｃとでエッジを構成した場合において、（１）舟体下面１ｃに凸条部２１を設置していない場合（図中では凸条部なし（図９）と記載）、（２）車両進行方向に略垂直な方向に対して交互に逆向きに傾斜する傾斜部２１ａ、２１ｂを有する凸条部２１を舟体下面１ｃに設置した場合（図中では凸条部あり（図３）と記載）の騒音測定結果を図１０に示す。図１０の横軸は音の周波数、縦軸は騒音レベル（ｄＢＡ）を示す。図１０から明らかなように、本実施例の集電体６０では約５００Ｈｚ付近の騒音ピーク値を大幅に低減されている。
【００３９】
また、図１１に、図１０と同様の集電体６０の場合の、下向きの流体力値を示す。図１１の下向き流体力値を見ると、凸条部なしの場合、集電体６０にほとんど下向き流体力が発生していないことがわかる。一方、本実施例の凸条部２１を設置することで、集電体６０に大きな下向きの流体力が発生していることがわかる。これは、上述のように、舟体下面１ｃの円弧面上で、凸条部２１により流れが乱流に遷移して、舟体下面１ｃに貼り付いて流れているからである。
【００４０】
図１０の騒音レベルを見ると、波型の凸条部２１の場合には、車両進行方向に略垂直な方向で、渦の規則性が壊れ、位相がずれるため、エオルス音を低減できており、凸条部２１なしと比べて騒音が大幅に低減していることがわかる。
【００４１】
本実施例によれば、架線に接触する集電用摺り板２を配した集電用舟体１を有する集電体６０と、集電体６０を支持する絶縁碍子４と、絶縁碍子４を上下に駆動して集電用摺り板２と架線との接触を保持する駆動機構とを備え、集電用舟体１の車両進行方向における前縁部１ａおよび後縁部１ｂを略鉛直面に形成し、前縁部１ａと後縁部１ｂとの間の中央部が下方に最も突出する円弧面で集電用舟体２の下面１ｃを形成し、集電用舟体１の下面１ｃの前後に位置して車両進行方向に交差する方向に延びる凸条部２１を形成したので、駆動機構の機能が阻害されても集電用摺り板２及び架線の摩耗量の低減及びそのメンテナンス周期を長くできると共に、車両走行時の空力騒音を低減することができる。
【００４２】
次に、本発明の第２実施例の鉄道車両の集電装置５０について図１２から図１５を用いて説明する。図１２は本発明の第２実施例の鉄道車両の集電装置５０の側面図、図１３は図１２の平面図、図１４は図１２の正面図、図１５は第２実施例の集電装置５０の変形例を示す側面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００４３】
この第２実施例では、集電装置５０の駆動機構を覆う駆動カバー７０の上カバー１１の、車両進行方向に対して左右側面のそれぞれに下向きに凸形状の翼２２を設置し、下向きの流体力を発生させている。鉄道車両は、上述したように進行方向が前後進の両方向の運転を行なうので、翼２２の形状は略前後対称とする必要がある。
【００４４】
第２実施例の集電装置５０の形状では、第１実施例と同様に、上カバー１１の上面において、流れが加速することにより、圧力が下がり、その結果として上カバー１１に揚力が発生する。このカバー１１に働く揚力を打ち消すためには、この揚力と同程度の大きさの、下向きの流体力を発生させる必要がある。そのため、第２実施例においては、上カバー１１の、車両進行方向に対して左右側面に、鉛直下向きに凸形状の翼２２を設置している。鉛直下向きに凸形状の翼２２においては、翼２２の鉛直下面側では、流れが加速して圧力が下がり、鉛直上面側では、流れが減速して圧力が上がる。その結果として、翼２２には下向きの流体力が発生する。また、図１３に示すように、この翼２２自体が空力騒音を発生しないように、翼形状を鉛直上方から見た場合に、円弧状としている。このようにすることにより、翼２２の車両進行方向の前縁部および後縁部は、車両進行方向に対して絶えず位置がずれることになるため、空力騒音の発生要因である、翼２２で発生する渦の規則性が壊れ、騒音を低減することができる。
【００４５】
図１５に、上カバー１１の、車両進行方向に対して左右側面に設置する翼２２の異なる形状を示す。設置する翼２２の鉛直上面側は略水平とし、流れを乱さない形状とする。翼２２の鉛直下面側では、図１２に示す翼２２と同様に、流れの加速により圧力が低下するため、図８に示す翼２２よりは発生する下向きの流体力が小さくなるが、騒音の小さな形状となる。
【００４６】
次に、本発明の第３実施例の鉄道車両の集電装置５０について図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は本発明の第３実施例の鉄道車両の集電装置５０に用いる絶縁碍子４の側面図、図１７は図１６の平面図である。この第３実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００４７】
この第３実施例では、集電装置５０の構成部品の一つである絶縁碍子４の上部金具５の、車両進行方向に対して左右側面それぞれに、下向きに凸形状の翼２３を設置し、下向きの流体力を発生させている。鉄道車両は、進行方向が、前後進両方向の運転を行なうので、翼２３の形状は略前後対称とする必要がある。
【００４８】
絶縁碍子４では、絶縁碍子上面４ａにおいて流れが加速することにより圧力が下がり、その結果として絶縁碍子４に揚力が発生する。絶縁碍子４に働く揚力を打ち消すためには、この揚力と同程度の大きさの下向きの流体力を発生させる必要がある。そのため、絶縁碍子４の、車両進行方向に対して左右側面に、鉛直下向きに凸形状の翼２３を設置している。鉛直下向きに凸形状の翼２３において、翼２３の鉛直下面側では流れが加速して圧力が下がり、鉛直上面側では流れが減速して圧力が上がるため、その結果として、翼２３には下向きの流体力が発生する。また、図１７に示すように、この翼２３自体が空力騒音を発生しないように、翼形状を鉛直上方から見た場合に、円弧状としている。このようにすることにより、翼２３の車両進行方向の前縁部および後縁部は、車両進行方向に対して絶えず位置がずれることになるため、空力騒音の発生要因である、翼２３で発生する渦の規則性が壊れ、騒音が小さくなる。
【００４９】
また、車両進行方向に対して左右側面に設置する翼２３の異なる形状として、図１５に示す駆動カバー１１の場合と同様に、設置する翼２３の鉛直上面側は略水平とし、流れを乱さない形状としてもよい。この場合において、翼２３の鉛直下面側では、図１２に示す翼２３と同様に、流れの加速により圧力が低下するため、図１２に示す翼２３よりは発生する下向きの流体力は小さくなるが、騒音の小さな形状となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施例の鉄道車両の集電装置の側面図である。
【図２】図１の集電装置に用いられる集電体の底面図である。
【図３】本実施例の集電体の中央縦断面図である。
【図４】図３の凸条部を拡大して示す図である。
【図５】図２の凸条部を拡大して示す図である。
【図６】図５の凸条部の変形例１を示す図である。
【図７】図５の凸条部の変形例２を示す図である。
【図８】従来の一般的な集電体の説明図である。
【図９】第１実施例における凸条部がない場合の集電体の説明図である。
【図１０】図３及び図９の集電体の騒音特性を示す図である。
【図１１】図３及び図９の集電体における揚力（下向き流体力）騒音特性図である。
【図１２】本発明の第２実施例の鉄道車両の集電装置の側面図である。
【図１３】図１２の平面図である。
【図１４】図１２の正面図である。
【図１５】第２実施例の集電装置の変形例を示す側面図である。
【図１６】本発明の第３実施例の鉄道車両の集電装置に用いる絶縁碍子の側面図である。
【図１７】図１６の平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…集電用舟体、１ａ…前縁部、１ｂ…後縁部、１ｃ…下面、２…集電用摺り板、３…ホーン、４…絶縁碍子、４ａ…上面、５…上部金具、６…架線、１１…上カバー、１１ａ…上面、１２…中間カバー、１３…下カバー、２１…凸条部、２１ａ、２１ｂ…傾斜部、２２…カバーの翼、２３…絶縁碍子の翼、３１…角柱、５０…集電装置、６０…集電体、７０…駆動カバー、１０１…流れ、１０２…剥離領域、１０３…カルマン渦。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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