(57)【要約】【課題】シングルアーム型のパンタグラフにおいて、空力音を低減するとともに、集電舟の揚力変動を小さくし、なびき方向の集電舟の揚力を低減する。【解決手段】頂点カバー１は、シングルアーム型のパンタグラフの上枠３の頂点部を覆う。この頂点カバー１は、上枠側カバー１１と、舟側カバー１２とを備える。上枠側カバー１１は、上枠３に固定される。舟側カバー１２は、集電舟２とともに動く。上枠側カバー１１は、開口部１１１を有する。舟側カバー１２は、集電舟２の下部に接するとともに、開口部１１１に嵌装される。上枠３及び上枠側カバー１１は、集電舟２の上下変位に応じて起伏角度αが変化する。集電舟２及び舟側カバー１２は、上枠３に対して回動することによって、上枠３の起伏角度αにかかわらず水平に対する角度が一定となる。これにより、舟側カバー１２は、上枠３の起伏角度αにかかわらず、集電舟２と上枠側カバー１１との間の隙間を塞ぐ。【選択図】図３
2015119601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電舟及びその集電舟を支持する上枠を有するシングルアーム型のパンタグラフに設けられ、前記上枠の頂点部を覆うパンタグラフの頂点カバーであって、
前記上枠に固定される上枠側カバーと、前記集電舟とともに動く舟側カバーとを備え、
前記上枠側カバーは、開口部を有し、
前記舟側カバーは、前記集電舟の下部に接するとともに、前記開口部に嵌装され、
前記上枠及び上枠側カバーは、前記集電舟の上下変位に応じて起伏角度が変化し、
前記集電舟及び舟側カバーは、前記上枠に対して回動することによって、前記上枠の起伏角度にかかわらず水平に対する角度が一定となることを特徴とするパンタグラフの頂点カバー。
【請求項２】
前記上枠側カバーは、前記上枠の頂点部を覆うように形成され、
前記開口部は、前記上枠側カバーの上部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のパンタグラフの頂点カバー。
【請求項３】
前記開口部は、前記上枠側カバーの先端側に設けられ、
前記舟側カバーは、前記上枠の頂点部の先端側を覆う部分を有し、
前記上枠の頂点部は、前記舟側カバーによって先端側が覆われ、前記上枠側カバーによって基端側が覆われることを特徴とする請求項１に記載のパンタグラフの頂点カバー。
【請求項４】
前記舟側カバーは、側面視で、前記開口部の周縁に近接する面が、前記集電舟が前記上枠に対して回動する回動軸の軸心を中心とする円弧状に形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のパンタグラフの頂点カバー。
【請求項５】
前記上枠側カバーは、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面が形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のパンタグラフの頂点カバー。
【請求項６】
前記舟側カバーは、上枠側カバーの前記凸状の曲面に臨む部分を有しないことを特徴とする請求項５に記載のパンタグラフの頂点カバー。
【請求項７】
前記集電舟を下方に投影した範囲を超えて先端側に延出された流線形の先端部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパンタグラフの頂点カバー。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のパンタグラフの頂点カバーを有するシングルアーム型のパンタグラフ。
【請求項９】
前記集電舟は、長手方向に直交する断面の形状が前後方向に長く、長手方向中央部において、前後の端面が平面であり、長手方向側方部において、前後の端面が側面視で滑らかな凸状に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のパンタグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シングルアーム型のパンタグラフに設けられる頂点カバー、及びその頂点カバーを有するシングルアーム型のパンタグラフに関する。
【背景技術】
【０００２】
電化区間を走行する鉄道車両には、パンタグラフが搭載される。パンタグラフは、集電舟を架空電車線（架線）に接触して集電する。従来からシングルアーム型のパンタグラフが知られている（非特許文献１参照）。図１４に示されるように、シングルアーム型のパンタグラフＰは、集電舟１０２を上下方向に変位自在に支持するためのリンク機構を有する。このリンク機構では、複数のリンクが回転対偶による平面連鎖を構成している。リンクは、上枠３、下枠６、釣合棒７、平衡棒５、及び舟支え４等である。上枠３及び下枠６は、集電舟１０２を支持する。上枠３の起伏角度α及び下枠６の起伏角度βが変化することによって、集電舟１０２が上下に変位する。釣合棒７は、下枠６と並んで台枠８上に設けられ、釣合棒７の長さ設定によって集電舟１０２が上下変位する軌跡が調整される。中空の上枠３に内蔵される平衡棒５、及び集電舟１０２と上枠３との間に設けらる舟支え４によって、上枠３の起伏角度αの大きさにかかわらず集電舟１０２の姿勢が一定に保たれ、集電舟１０２の上面が水平に維持される。シングルアーム型のパンタグラフＰは、菱形のパンタグラフと比べて、リンク機構を構成する棒状部材の数が少ないので、発生する空力音が小さい。
【０００３】
しかしながら、図１５に示されるように、このようなシングルアーム型のパンタグラフは、集電舟１０２が上枠３の頂点部１３１の上方に舟支え４を介して取り付けられるので、集電舟１０２の下面と上枠３の頂点部１３１との間に隙間Ｇがある（例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３参照）。本願発明の発明者は、このような隙間Ｇから空力音が発生することを発見した。
【０００４】
また、図１５及び図１６に示されるように、シングルアーム型のパンタグラフは、集電舟１０２の上下変位に伴い、集電舟１０２の姿勢が一定のままで上枠３の起伏角度αが変化するので、集電舟１０２と上枠３の頂点部１３１との間の隙間Ｇは、その形状や大きさが変化する。このような隙間Ｇの変化は、集電舟１０２の揚力が変動する要因となる。集電舟１０２の揚力が変動すると、パンタグラフによる架線への押上力が変動するので、パンタグラフの集電性能が低下する。
【０００５】
また、シングルアーム型のパンタグラフでは、なびき方向（Ｘ方向）の気流を受けた場合、集電舟１０２と上枠３の頂点部１３１との間に、よどみ領域Ｓ（流れがよどむ領域）ができる（図１６参照）。前後幅が厚さと同程度の集電舟１０２（図１５及び図１６参照）に替えて、図１７及び図１８に示されるように、厚さに対して前後幅が十分大きな集電舟２を用いれば、集電舟から発生する空力音が低減すると考えられるが、このようなよどみ領域Ｓが拡大する（図１８参照）。本願発明者が行った数値シミュレーションによれば、このよどみ領域Ｓは、平均圧力が高い。したがって、集電舟２は、よどみ領域Ｓの拡大によって、なびき方向の気流によって発生する揚力が増大することになる。集電舟２の揚力が大き過ぎると、パンタグラフが架線を過大に押し上げ、架線を損傷するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３０５９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７４９８６号公報
【特許文献３】特開２００４−１８７４４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｅ  ６３０２：２００４「鉄道車両用パンタグラフ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するものであり、シングルアーム型のパンタグラフにおいて、空力音を低減するとともに、集電舟の揚力変動を小さくし、なびき方向の集電舟の揚力を低減することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のパンタグラフの頂点カバーは、集電舟及びその集電舟を支持する上枠を有するシングルアーム型のパンタグラフに設けられ、前記上枠の頂点部を覆うものであって、前記上枠に固定される上枠側カバーと、前記集電舟とともに動く舟側カバーとを備え、前記上枠側カバーは、開口部を有し、前記舟側カバーは、前記集電舟の下部に接するとともに、前記開口部に嵌装され、前記上枠及び上枠側カバーは、前記集電舟の上下変位に応じて起伏角度が変化し、前記集電舟及び舟側カバーは、前記上枠に対して回動することによって、前記上枠の起伏角度にかかわらず水平に対する角度が一定となることを特徴とする。
【００１０】
このパンタグラフの頂点カバーにおいて、前記上枠側カバーは、前記上枠の頂点部を覆うように形成され、前記開口部は、前記上枠側カバーの上部に設けられることが好ましい。
【００１１】
このパンタグラフの頂点カバーにおいて、前記開口部は、前記上枠側カバーの先端側に設けられ、前記舟側カバーは、前記上枠の頂点部の先端側を覆う部分を有し、前記上枠の頂点部は、前記舟側カバーによって先端側が覆われ、前記上枠側カバーによって基端側が覆われてもよい。
【００１２】
このパンタグラフの頂点カバーにおいて、前記舟側カバーは、側面視で、前記開口部の周縁に近接する面が、前記集電舟が前記上枠に対して回動する回動軸の軸心を中心とする円弧状に形成されることが好ましい。
【００１３】
このパンタグラフの頂点カバーにおいて、前記上枠側カバーは、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面が形成されていることが好ましい。
【００１４】
このパンタグラフの頂点カバーにおいて、前記舟側カバーは、上枠側カバーの前記凸状の曲面に臨む部分を有しなくてもよい。
【００１５】
このパンタグラフの頂点カバーにおいて、前記集電舟を下方に投影した範囲を超えて先端側に延出された流線形の先端部を有することが好ましい。
【００１６】
本発明のパンタグラフは、パンタグラフの前記頂点カバーを有する。
【００１７】
このパンタグラフにおいて、集電舟は、長手方向に直交する断面の形状が前後方向に長く、長手方向中央部において、前後の端面が平面であり、長手方向側方部において、前後の端面が側面視で滑らかな凸状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の頂点カバーをシングルアーム型のパンタグラフに設けることによって、頂点カバーが上枠の起伏角度にかかわらず集電舟と上枠の頂点部との間の隙間を塞ぐので、その隙間に起因する空力音の発生が抑えられる。また、その隙間の変化に起因する集電舟の揚力変動が抑えられる。さらに、なびき方向の気流を受けた場合に集電舟と上枠の頂点部との間にできるよどみ領域が小さくなるので、なびき方向における集電舟の揚力が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る頂点カバーを有するパンタグラフにおける集電舟と上枠の平面図。
【図２】同パンタグラフにおける上枠の起伏角度が小さいときの上枠の頂点部の側面図。
【図３】同パンタグラフにおける上枠の起伏角度が大きいときの上枠の頂点部の側面図。
【図４】同パンタグラフにおける舟側カバーの側面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る頂点カバーを有するパンタグラフにおける上枠の頂点部の平面図。
【図６】同頂点部の側面図。
【図７】同頂点部への舟側カバーの取付を示す側面図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る頂点カバーを有するパンタグラフにおける上枠の起伏角度が小さいときの上枠の頂点部の側面図。
【図９】同パンタグラフにおける上枠の起伏角度が大きいときの上枠の頂点部の側面図。
【図１０】同パンタグラフにおける舟側カバーの側面図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る頂点カバーを有するパンタグラフにおける上枠の頂点部の平面図。
【図１２】同頂点部の側面図。
【図１３】同頂点部への舟側カバーの取付を示す部分断面図。
【図１４】シングルアーム型のパンタグラフのリンク機構を示す図。
【図１５】従来のパンタグラフにおける上枠の起伏角度が小さいときの上枠の頂点部の側面図。
【図１６】同パンタグラフにおける上枠の起伏角度が大きいときの上枠の頂点部の側面図。
【図１７】従来のパンタグラフの集電舟を低騒音型に替えたものにおける上枠の起伏角度が小さいときの上枠の頂点部の側面図。
【図１８】同パンタグラフにおける上枠の起伏角度が大きいときの上枠の頂点部の側面図。
【図１９】本発明の実施例１及び比較例１のなびき方向の騒音データ。
【図２０】本発明の実施例１及び比較例１の反なびき方向の騒音データ。
【図２１】本発明の実施例２及び比較例２の反なびき方向の騒音データ。
【図２２】比較例２のなびき方向の揚力データ。
【図２３】本発明の実施例２のなびき方向の揚力データ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るパンタグラフの頂点カバーを図１乃至図４、及び図１４を参照して説明する。図１に示されるように、頂点カバー１は、シングルアーム型のパンタグラフに設けられる。シングルアーム型のパンタグラフは、集電舟２及び上枠３等を有する。
【００２１】
図１４に示されるように、本発明の頂点カバー１が設けられるシングルアーム型のパンタグラフのリンク機構は、従来のシングルアームパンタグラフのリンク機構と同様である。集電舟２は、舟支え４を介して上枠３に支持される。パンタグラフＰは、リンクとして、上枠３及び舟支え４以外に、平衡棒５、下枠６、及び釣合棒７を有する。上枠３及び下枠６は、集電舟２を支持する。上枠３の起伏角度α及び下枠６の起伏角度βが変化することによって、集電舟２が上下に変位する。釣合棒７は、下枠６と並んで台枠８上に設けられ、釣合棒７の長さ設定によって集電舟２が上下変位する軌跡が調整される。中空の上枠３に内蔵される平衡棒５と、舟支え４によって、上枠３の起伏角度αの大きさにかかわらず集電舟２の姿勢が一定に保たれ、集電舟２の上面が水平に維持される。上枠３の頂点部３１には、上枠３の上端、平衡棒５の上端、及び舟支え４が位置する。台枠８は、碍子９によって、鉄道車両の屋根上に支持され、屋根から絶縁される。
【００２２】
図２乃至図４に示されるように、頂点カバー１は、上枠３の頂点部を覆う。この頂点カバー１は、上枠側カバー１１と、舟側カバー１２とを備える。上枠側カバー１１は、上枠３に固定される。舟側カバー１２は、集電舟２とともに動く。上枠側カバー１１は、開口部１１１を有する。舟側カバー１２は、集電舟２の下部に接するとともに、開口部１１１に嵌装される。上枠３及び上枠側カバー１１は、集電舟２の上下変位に応じて起伏角度αが変化する。集電舟２及び舟側カバー１２は、上枠３に対して回動することによって、上枠３の起伏角度αにかかわらず水平に対する角度が一定となる。
【００２３】
上枠側カバー１１は、上枠３の頂点部を覆うように形成される。開口部１１１は、上枠側カバー１１の上部に設けられる。
【００２４】
舟側カバー１２は、側面視で、開口部１１１の周縁に近接する面１２１、１２２が、集電舟２が上枠３に対して回動する回動軸３２の軸心を中心とする円弧状に形成される。
【００２５】
上枠側カバー１１は、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面１１２が形成されている。
【００２６】
頂点カバー１は、集電舟２を下方に投影した範囲Ｒを超えて先端側に延出された流線形の先端部１１３を有する。本実施形態では、先端部１１３は、上枠側カバー１１に設けられる。
【００２７】
頂点カバー１を設けたパンタグラグにおいて、本実施形態では、集電舟２は、長手方向に直交する断面の形状が前後方向に長く、長手方向中央部において、前後の端面２１が平面である（図１、図２参照）。この集電舟２は、長手方向側方部において、前後の端面２２が側面視で滑らかな凸状に形成されている。なお、本発明において、集電舟の形状は、このような形状に限定されず、例えば、前後方向がすり板幅と同程度に短い集電舟１０２を用いてもよい（図１５参照）。
【００２８】
頂点カバー１の各構成をさらに詳述する。頂点カバー１は、不燃性又は難燃性であることが望ましく、例えば、金属又は不燃性ＦＲＰ材料を成形したものである。この頂点カバー１は、中空であり、上枠３の頂点部に位置する部材、すなわち、上枠３の上端、平衡棒５の上端、及び舟支え４を覆う（図１４参照）。発生する空力音を低減するため、上枠側カバー１１は、滑らかな外形を有する（図１及び図２参照）。舟側カバー１２は、平面視で中空の略矩形である（図示せず）。本実施形態では、この上枠側カバー１１は、舟支え４に固定されることによって、集電舟２とともに動く。上枠側カバー１１を集電舟２の下部に接した状態で集電舟２に直接固定してもよい。
【００２９】
上記のように構成された頂点カバー１において、舟側カバー１２は、集電舟２の下部に接するとともに、上枠側カバー１１の開口部１１１に嵌装されるので、集電舟２と上枠側カバー１１との間の隙間を塞ぐ（図２参照）。舟側カバー１２は、集電舟２とともに動き、開口部１１１に嵌装されるので、上枠３の起伏角度αにかかわらず、集電舟２と上枠側カバー１１との間の隙間を塞ぐ（図３参照）。
【００３０】
以上、本実施形態に係る頂点カバー１をシングルアーム型のパンタグラフに設けることによって、頂点カバー１が上枠３の起伏角度αにかかわらず集電舟２と上枠３の頂点部との間の隙間を塞ぐので、その隙間に起因する空力音の発生が抑えられる。また、その隙間の変化に起因する集電舟２の揚力変動が抑えられる。さらに、なびき方向（図３のＸ方向）の気流を受けた場合に集電舟２と上枠３の頂点部との間にできるよどみ領域Ｓが小さくなるので、なびき方向における集電舟２の揚力が低減される。
【００３１】
上枠側カバー１１は、上枠３の頂点部を覆うように形成されるので、上枠３の頂点部から発生する空力音が低減される。開口部１１１は、上枠側カバー１１の上部に設けられるので、舟側カバー１２によって上から容易に塞ぐことができる。
【００３２】
舟側カバー１２は、側面視で、開口部１１１の周縁に近接する面１２１、１２２が、集電舟２が上枠３に対して回動する回動軸３２の軸心を中心とする円弧状に形成されるので、上枠３の起伏角度αが変化しても、舟側カバー１２と開口部１１１の周縁との間が拡大しない。
【００３３】
上枠側カバー１１は、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面１１２が形成されているので、頂点カバー１の基端部が集電舟２に近くなる。このため、なびき方向の気流を受けた場合に集電舟２と上枠３の頂点部との間にできるよどみ領域Ｓが小さくなり、なびき方向における集電舟２の揚力が低減される。
【００３４】
頂点カバー１は、集電舟２を下方に投影した範囲Ｒを超えて先端側に延出された流線形の先端部１１３を有するので（図２参照）、頂点カバー１の周囲に流れる空気の乱れが小さくなり、頂点カバー１が発生する空力音が低減される。
【００３５】
なお、上述した騒音低減効果及び揚力に関する効果は、形状が異なる集電舟、例えば、図１５に示されるような従来の集電舟１０２を用いる場合にも得られる。
【００３６】
頂点カバー１を設けたパンタグラグにおいて、集電舟２に、長手方向に直交する断面の形状が前後方向に長く、長手方向側方部において、前後の端面２２が側面視で滑らかな凸状に形成されているものを用いた場合、集電舟２が発生する空力音が一層低減される。また、頂点カバー１が集電舟２と上枠３の頂点部との間の隙間を塞ぐので、集電舟２を前後方向に長くしても、集電舟２と上枠３の頂点部との間にできるよどみ領域Ｓが小さくなり、なびき方向における集電舟２の揚力の増大が抑えられる。集電舟２は、長手方向中央部において、前後の端面２１が平面であるので、頂点カバー１による気流の変化の影響を受け難くなり、集電舟２の揚力の変動が小さくなる。
【００３７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る頂点カバーを図１、図５乃至図７、及び図１４を参照して説明する。図５乃至図７において、第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。第２の実施形態の頂点カバー１は、第１の実施形態と同様の構成を有し、舟側カバー１２の形状が異なる。以下の説明において、第１の実施形態と同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００３８】
図５及び図６に示されるように、本実施形態の頂点カバー１は、第１の実施形態と同様に、上枠側カバー１１と、舟側カバー１２とを備える。上枠側カバー１１は、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面１１２が形成されている。本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、舟側カバー１２は、上枠側カバー１１の凸状の曲面１１２に臨む部分を有しない。
【００３９】
図７に示されるように、舟側カバー１２は、舟支え４に取り付けられる。この舟側カバー１２は、側面視で、開口部１１１の周縁に近接する面１２１が、集電舟２が上枠３に対して回動する回動軸３２の軸心を中心とする円弧状に形成される（図６及び図７参照）。
【００４０】
本実施形態に係る頂点カバー１では、上枠側カバー１１は、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面１１２が形成されているので、上枠側カバー１１が集電舟２に近くなる。このため、舟側カバー１２が上枠側カバー１１の凸状の曲面１１２に臨む部分を省略した。
【００４１】
本実施形態に係る頂点カバー１をシングルアーム型のパンタグラフに設けることによって、舟側カバー１２によって、集電舟２と上枠３の頂点部との間の隙間が塞がれるので、その隙間に起因する空力音の発生が抑えられる。また、その隙間の変化に起因する集電舟２の揚力変動が抑えられる。さらに、上枠側カバー１１によって、なびき方向の気流を受けた場合に集電舟２と上枠３の頂点部との間にできるよどみ領域Ｓが小さくなるので、なびき方向における集電舟２の揚力が低減される。このように、本実施形態の頂点カバー１は、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、舟側カバー１２が曲面１１２に臨む部分を有しないので、軽量化され、パンタグラフの集電性能が向上する。
【００４２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る頂点カバーを図１、図８乃至図１０、及び図１４を参照して説明する。図８乃至図１０において、第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。第３の実施形態の頂点カバー１は、上枠側カバー１１及び舟側カバー１２の形状に、第１の実施形態と異なる部分がある。以下の説明において、第１の実施形態と同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００４３】
図８及び図９に示されるように、頂点カバー１は、上枠３に固定される上枠側カバー１１と、集電舟２とともに動く舟側カバー１２とを備える。上枠側カバーは、開口部１１１を有する。本実施形態では、開口部１１１は、上枠側カバー１１の先端側に設けられる。舟側カバー１２は、集電舟２の下部に接するとともに、開口部１１１に嵌装される。図１０に示されるように、この舟側カバー１２は、上枠３の頂点部の先端側を覆う部分１２３を有する。上枠３の頂点部は、舟側カバー１２によって先端側が覆われ、上枠側カバー１１によって基端側が覆われるる（図９参照）。上枠３及び上枠側カバー１１は、集電舟２の上下変位に応じて起伏角度αが変化する。集電舟２及び舟側カバー１２は、上枠３に対して回動することによって、上枠３の起伏角度αにかかわらず水平に対する角度が一定となる。
【００４４】
舟側カバー１２は、側面視で、開口部１１１の周縁に近接する面１２１、１２２が、集電舟２が上枠３に対して回動する回動軸３２の軸心を中心とする円弧状に形成される。
【００４５】
上枠側カバー１１は、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面１１２が形成されている。
【００４６】
頂点カバー１は、集電舟２を下方に投影した範囲を超えて先端側に延出された流線形の先端部１２４を有する。本実施形態では、先端部１２４は、舟側カバー１２に設けられる。
【００４７】
上記のように構成された頂点カバー１において、舟側カバー１２は、集電舟２の下部に接するとともに、上枠側カバー１１の開口部１１１に嵌装されるので、集電舟２と上枠側カバー１１との間の隙間を塞ぐ。舟側カバー１２は、集電舟２とともに動き、開口部１１１に嵌装されるので、上枠３の起伏角度αにかかわらず、集電舟２と上枠側カバー１１との間の隙間を塞ぐ。
【００４８】
以上、本実施形態に係る頂点カバー１をシングルアーム型のパンタグラフに設けることによって、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、本実施形態では、頂点カバー１において、舟側カバー１２が先端部１２４を有する構成となっているので（図８及び図９参照）、第１の実施形態及び第２の実施形態と比べて、先端部１２４に当たる気流、すなわち、反なびき方向の気流によって集電舟２に発生する揚力が安定化される。
【００５０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る頂点カバーを図１、図１１乃至図１４を参照して説明する。図１１乃至図１３において、第３の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。第４の実施形態の頂点カバー１は、第３の実施形態と同様の構成を有し、上枠側カバー１１及び舟側カバー１２の形状に、第３の実施形態と異なる部分がある。以下の説明において、第３の実施形態と同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００５１】
図１１及び図１２に示されるように、本実施形態の頂点カバー１は、第３の実施形態と同様に、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面１１２が形成されている。本実施形態の頂点カバー１では、第３の実施形態とは異なり、舟側カバー１２は、上枠側カバー１１の凸状の曲面１１２に臨む部分を有しない。
【００５２】
図１３に示されるように、舟側カバー１２は、舟支え４に取り付けられる。この舟側カバー１２は、側面視で、開口部１１１の周縁に近接する面１２１が、集電舟２が上枠３に対して回動する回動軸３２の軸心を中心とする円弧状に形成される（図１２及び図１３参照）。
【００５３】
本実施形態に係る頂点カバー１では、上枠側カバー１１は、基端側の上部に、側面視で凸状の曲面１１２が形成されているので、上枠側カバー１１が集電舟２に近くなる。このため、舟側カバー１２が上枠側カバー１１の凸状の曲面１１２に臨む部分を省略した。
【００５４】
本実施形態に係る頂点カバー１をシングルアーム型のパンタグラフに設けることによって、舟側カバー１２によって、集電舟２と上枠３の頂点部との間の隙間が塞がれるので、その隙間に起因する空力音の発生が抑えられる。また、その隙間の変化に起因する集電舟２の揚力変動が抑えられる。さらに、上枠側カバー１１によって、なびき方向の気流を受けた場合に集電舟２と上枠３の頂点部との間にできるよどみ領域Ｓが小さくなるので、なびき方向における集電舟２の揚力が低減される。したがって、本実施形態の頂点カバー１は、第３の実施形態と同様の効果が得られるとともに、舟側カバー１２が曲面１１２に臨む部分を有しないので、軽量化され、パンタグラフの集電性能が向上する。
【００５５】
本発明の実施例として、頂点カバー１を設けたシングルアームパンタグラフの模型及び実機を作成した。また、比較例として、頂点カバー１を設けないシングルアームパンタグラフの模型及び実機を作成した。それらの縮尺模型及び実機を用い、大型低騒音風洞（公益財団法人鉄道総合技術研究所風洞技術センター）で風洞実験を行った。
【実施例１】
【００５６】
実施例１として、第１の実施形態の頂点カバー１を設けたシングルアームパンタグラフの１／３縮尺模型を作成した。この模型では、下枠６、釣合棒７、及び台枠８が、空力音を低減するための風防で覆われている（図示せず）。
【００５７】
（比較例１）
比較例として、頂点カバー１を設けないシングルアームパンタグラフの１／３縮尺模型を作成した。頂点カバー１を設けない以外は、実施例１と同じ構成にした。この模型では、集電舟２と上枠３の頂点部１３１との間に隙間Ｇがある（図１８参照）。
【００５８】
実施例１及び比較例１をそれぞれ風洞に入れ、普通騒音計を用い、同じ測定条件で空力音を測定した。風洞実験における風速は、３００ｋｍ／ｈとした。なびき方向（図３、図１８のＸ方向）の気流を受けた場合、実施例１では、音圧レベル（Ａ特性）が７４．８ｄＢであり、比較例１では、７５．２ｄＢであった。反なびき方向の気流を受けた場合、実施例１では、音圧レベルが７４．９ｄＢであり、比較例１では、７５．７ｄＢであった。すなわち、頂点カバー１を設けることによって、なびき方向で０．４ｄＢ、反なびき方向で０．８ｄＢの空力音の低減効果があった。なお、Ａ特性とは、普通騒音計における、人間の聴覚を考慮した周波数の重み付け特性である。
【００５９】
普通騒音計の出力を周波数分析すると、図１９に示されるように、なびき方向では、主に８００Ｈｚ以上の周波数範囲で、実施例１が比較例１よりも音圧レベルが小さかった。図２０に示されるように、反なびき方向でも、主に８００Ｈｚ以上の周波数範囲で、実施例１が比較例１よりも音圧レベルが小さかった。
【実施例２】
【００６０】
実施例２として、第１の実施形態の頂点カバー１を設けたシングルアームパンタグラフの実機（実物大）を作成した。この実機では、下枠６、釣合棒７、及び台枠８が、空力音を低減するための風防で覆われている（図示せず）。
【００６１】
（比較例２）
比較例として、頂点カバー１を設けないシングルアームパンタグラフの実機を作成した。頂点カバー１を設けない以外は、実施例２と同じ構成にした。この実機では、集電舟２と上枠３の頂点部１３１との間に隙間Ｇがある（図１８参照）。
【００６２】
実施例２及び比較例２をそれぞれ風洞に入れ、普通騒音計を用い、同じ測定条件で空力音を測定した。反なびき方向の気流を受けた場合、実施例２では、音圧レベルが８０．７ｄＢであり、比較例２では、８１．５ｄＢであった。すなわち、頂点カバー１を設けることによって、反なびき方向で０．８ｄＢの空力音の低減効果があった。
【００６３】
普通騒音計の出力を周波数分析すると、図２１に示されるように、反なびき方向で、主に２５０Ｈｚ〜４ｋＨｚの周波数範囲で、実施例２が比較例２よりも音圧レベルが小さかった。実施例２及び比較例２は、実物大であるので、１／３縮尺の実施例１及び比較例１と比べると、相似則通り、約１／３の周波数で騒音低減効果が生じている。
【００６４】
実物大のパンタグラフである実施例２及び比較例２をそれぞれ風洞に入れ、同じ測定条件で集電舟の揚力を測定した。この風洞実験では、複数の風速で揚力を測定した。また、パンタグラフの作用高さは、４８００ｍｍ及び５０００ｍｍとした。パンタグラフの作用高さとは、車両に搭載された場合における、レールからの（ＲＬ：レールレベル）集電舟の上面の高さである。５０００ｍｍは、新幹線鉄道（全国新幹線整備法第二条で定義されている新幹線鉄道）における架線の標準高さである。４８００ｍｍは、新幹線鉄道における架線の下限高さである。パンタグラフの作用高さが大きくなると、上枠３の起伏角度αが大きくなる。
【００６５】
図２２に示されるように、比較例２のパンタグラフは、なびき方向の気流を受けると、作用高さが５０００ｍｍの場合、作用高さが４８００ｍｍの場合と比べて、大きな揚力が発生した。この測定結果は、パンタグラフの作用高さが高くなると、上枠３の起伏角度αが大きくなり、集電舟２と上枠３の頂点部１３１との間にできるよどみ領域Ｓが大きくなることから説明できる（図１８参照）。
【００６６】
図２３に示されるように、実施例２のパンタグラフは、比較例２と比べて、揚力が小さくなっている。風速が３００ｋｍ／ｈのときの揚力を比較すると、実施例２のパンタグラフは、作用高さが５０００ｍｍの場合の揚力が特に小さくなっている。すなわち、本発明の頂点カバー１をシングルアーム型のパンタグラフに設けることによる、なびき方向の集電舟の揚力低減効果が確認された。
【００６７】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、頂点カバー１をパンタグラフに設ける方法は、限定されるものではなく、例えば、ねじ留め、リベット留め、溶接等が挙げられる。
【符号の説明】
【００６８】
１  頂点カバー
１１  上枠側カバー
１１１  開口部
１１２  凸状の曲面
１１３  先端部
１２  舟側カバー
１２１、１２２  開口部の周縁に近接する面
１２３  上枠の頂点部の先端側を覆う部分
１２４  先端部
２  集電舟
２１  端面（平面）
２２  端面（凸状）
３  上枠
３１  頂点部
３２  回動軸
Ｐ  シングルアーム型のパンタグラフ
α  起伏角度
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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