(57)【要約】【課題】低コストで集電性能を向上させることができるとともに摺動部の摩耗及び架線の損傷を防ぐことができる集電装置を提供する。【解決手段】駆動力発生部１７の出力軸１７ａがＢ方向に回転すると回転支持部１２がＢ方向に回転し、押圧部１１が回転支持部１２と一体となってＢ方向に回転する。押圧部１１がＢ方向に回転するとすり板支持部９もＢ方向に回転し、すり板８Ａがすり板支持部９に支持された状態でＢ方向に回転する。このとき、押圧部１１が発生する弾性力によってすり板８Ａがトロリ線１ａに押し付けられて、すり板８Ａがトロリ線１ａに追従して接触し、すり板８Ａがトロリ線１ａから離れる離線の発生が抑えられる。このように、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが回転運動を繰り返すため、トロリ線１ａにジグザグ偏位が付与されていなくても、トロリ線１ａに対するすり板８Ａの接触点が変更されて、すり板８Ａの局部摩耗が低減する。【選択図】図４
2013230077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線と摺動する摺動部によってこの電車線から集電する集電装置であって、
前記電車線に対して前記摺動部が回転運動しながら接触するように、この摺動部を駆動する駆動部を備えること、
を特徴とする集電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の集電装置において、
前記摺動部を周方向に並べた状態で支持して回転する回転支持部を備え、
前記駆動部は、前記回転支持部の回転軸を回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部を備えること、
を特徴とする集電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の集電装置において、
前記摺動部を周方向に並べた状態で支持して回転する回転支持部と、
前記回転支持部を回転自在に支持する固定支持部とを備え、
前記駆動部は、
前記回転支持部側のラックと前記固定支持部側のピニオンとを噛み合わせて、この回転支持部を回転駆動するラックピニオン機構部と、
前記ピニオンを回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部とを備えること、
を特徴とする集電装置。
【請求項４】
電車線と摺動する摺動部によってこの電車線から集電する集電装置であって、
前記電車線に対して前記摺動部が一定方向に連続して回転運動しながら接触するように、この摺動部を支持して回転する回転支持部を備えること、
を特徴とする集電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の集電装置において、
前記回転支持部は、前記摺動部を周方向に並べた状態で支持して回転し、
前記電車線と前記摺動部との間に発生する摩擦力によって前記回転支持部が回転するように、この回転支持部の回転軸を回転自在に支持する軸受部を備えること、
を特徴とする集電装置。
【請求項６】
請求項４に記載の集電装置において、
前記回転支持部は、前記摺動部を周方向に並べた状態で支持して回転し、
前記電車線側のラックと噛み合う前記回転支持部側のピニオンによって、この回転支持部を回転駆動するラックピニオン機構部を備えること、
を特徴とする集電装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の集電装置において、
前記摺動部を前記電車線に押圧する押圧部を備えること、
を特徴とする集電装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集電装置において、
前記摺動部は、トロリ線と摺動するすり板であること、
を特徴とする集電装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集電装置において、
前記摺動部は、導電レールと摺動する集電靴であること、
を特徴とする集電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電車線路と摺動する摺動部によってこの電車線路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、トロリ線に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。摺動と通電に伴いトロリ線とすり板の双方が摩耗するため、それぞれ定期的に点検と検査が必要であり、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、トロリ線にすり板が摺動するとすり板に局所的な大きな摩耗である局部摩耗が発生したり、すり板のある部位の摩耗だけが他の部位の摩耗に比べて特に進行する段付き摩耗が発生したりする。このようなすり板の集中的な摩耗を避けるために、直線区間においてトロリ線をジグザグに設置することが一般的である。
【０００３】
従来の電車線の支持構造は、集電装置のすり板と摺動するトロリ線と、このトロリ線が長さ方向に左右に偏位するようにこのトロリ線をジグザグに支持する架線金具などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の電車線の支持構造では、トロリ線を引っ張る曲線引金具又は振止金具などの架線金具によってトロリ線を左右交互に引っ張り、このトロリ線にジグザグ偏位を付与することによって、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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の電車線の支持構造では、トロリ線にジグザグ偏位を付与してもすり板の局部摩耗がときどき生じており、すり板の局部摩耗を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、トロリ線に架線金具を取り付ける取付箇所において、トロリ線の柔軟性が局部的に失われて硬点となる。このため、従来の電車線の支持構造では、トロリ線の硬点においてトロリ線が上下に動き難くなり、架線としての集電性能が低下してしまう問題点がある。また、従来の電車線の支持構造では、トロリ線にジグザグ偏位を付与するために多数の架線金具を使用しているため、取付作業や点検作業に手間かかかりコストが高くなってしまう問題点がある。
【０００６】
また、従来の電車線の支持構造では、すり板に対してトロリ線がジグザグに偏位するように支持されているが、すり板自体が集電装置に固定されており、集電装置に対してすり板が駆動しない。例えば、すり板がカーボンを主原料とし銅を含浸させたカーボン系すり板であるときには、トロリ線との摺動によってすり板の温度が上昇すると、すり板の表面から銅が溶け出してすり板の熱伝導率が低下する。その結果、カーボン系すり板の主要成分であるカーボンが高温になって酸化し、すり板の摩耗が生じやすくなる。このため、カーボン系すり板の場合には、すり板自体を駆動することによって局所的な温度上昇を防ぎ、すり板の温度をできる限り低温に保つことですり板の摩耗を抑制可能であると考えられる。さらに、従来の電車線の支持構造では、車両が停車中に集電装置のすり板にトロリ線から大電流が流れ続けると、トロリ線の温度が部分的に上昇して、トロリ線の軟化に伴う損傷が発生する問題点がある。
【０００７】
この発明の課題は、低コストで集電性能を向上させることができるとともに摺動部の摩耗及び架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】
【０００８】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、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。
請求項１の発明は、図４、図９、図１３及び図１４に示すように、電車線（１ａ；１ｂ）と摺動する摺動部（８Ａ；８Ｂ）によってこの電車線から集電する集電装置であって、前記電車線に対して前記摺動部が回転運動しながら接触するように、この摺動部を駆動する駆動部（１６）を備えることを特徴とする集電装置（３；３２）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の集電装置において、図４に示すように、前記摺動部（８Ａ）を周方向に並べた状態で支持して回転する回転支持部（１２）を備え、前記駆動部は、前記回転支持部の回転軸（１２ａ）を回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部（１７）を備えることを特徴とする集電装置（３）である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の集電装置において、図９に示すように、前記摺動部（８Ａ）を周方向に並べた状態で支持して回転する回転支持部（２３）と、前記回転支持部を回転自在に支持する固定支持部（３０）とを備え、前記駆動部は、前記回転支持部側のラック（２２ａ）と前記固定支持部側のピニオン（２２ｂ）とを噛み合わせて、この回転支持部を回転駆動するラックピニオン機構部（２２）と、前記ピニオンを回転駆動するための駆動力を発生する駆動力発生部（１７）とを備えることを特徴とする集電装置（３）である。
【００１１】
請求項４の発明は、図１〜図１８に示すように、電車線（１ａ；１ｂ）と摺動する摺動部（８Ａ；８Ｂ）によってこの電車線から集電する集電装置であって、前記電車線に対して前記摺動部が一定方向に連続して回転運動しながら接触するように、この摺動部を支持して回転する回転支持部（１２；２３）を備えることを特徴とする集電装置（３；３２）である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の集電装置において、図１１及び図１６に示すように、前記回転支持部（１２）は、前記摺動部を周方向に並べた状態で支持して回転し、前記電車線と前記摺動部との間に発生する摩擦力（Ｆ）によって前記回転支持部が回転するように、この回転支持部の回転軸１２ａを回転自在に支持する軸受部（１５）を備えることを特徴とする集電装置（３；３２）である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項４に記載の集電装置において、図１７及び図１８に示すように、前記回転支持部（１２）は、前記摺動部を周方向に並べた状態で支持して回転し、前記電車線（１ｂ）側のラック（３３ａ）と噛み合う前記回転支持部側のピニオン（３３ｂ）によって、この回転支持部を回転駆動するラックピニオン機構部（３３）を備えることを特徴とする集電装置（３２）である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の集電装置において、図１〜図５及び図９〜図１６に示すように、前記摺動部を前記電車線に押圧する押圧部（１１）を備えることを特徴とする集電装置（３；３２）である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集電装置において、図１〜図５及び図７〜図１２に示すように、前記摺動部は、トロリ線（１ａ）と摺動するすり板（８Ａ）であることを特徴とする集電装置（３）である。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集電装置において、図１３〜図１６に示すように、前記摺動部は、導電レール（１ｂ）と摺動する集電靴（８Ｂ）であることを特徴とする集電装置（３２）である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によると、低コストで集電性能を向上させることができるとともに摺動部の摩耗及び架線の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の第１実施形態に係る集電装置の側面図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は正面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る集電装置を概略的に示す斜視図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る集電装置の平面図である。
【図４】図３のIV-IV線で切断した状態を示す断面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る集電装置の動作を説明するための概念図であり、（Ａ）〜（Ｅ）はすり板の回転動作を時系列順に示す概念図である。
【図６】この発明の第２実施形態に係る集電装置の一部を省略して示す縦断面図である。
【図７】図６のVII-VII線で切断した状態を示す断面図である。
【図８】図６のVIII-VIII線で切断した状態を示す断面図である。
【図９】この発明の第２実施形態に係る集電装置の駆動部の一部を省略して示す縦断面図である。
【図１０】この発明の第３実施形態に係る集電装置を概略的に示す斜視図である。
【図１１】この発明の第３実施形態に係る集電装置の縦断面図である。
【図１２】この発明の第３実施形態に係る集電装置の平面図であり、（Ａ）はトロリ線とすり板との接触点が回転中心から近いときの平面図であり、（Ｂ）はトロリ線とすり板との接触点がすり板の回転中心から遠いときの平面図である。
【図１３】この発明の第４実施形態に係る集電装置を模式的に示す斜視図である。
【図１４】この発明の第４実施形態に係る集電装置の縦断面図である。
【図１５】この発明の第５実施形態に係る集電装置を模式的に示す斜視図である。
【図１６】この発明の第５実施形態に係る集電装置の縦断面図である。
【図１７】この発明の第６実施形態に係る集電装置の平面図である。
【図１８】この発明の第６実施形態に係る集電装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図４に示す架線１は、線路上空に架設される架空式電車線路であり、所定の間隔をあけて架線金具によって支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置３のすり板８Ａが接触移動する電車線（電線）であり、集電装置３が摺動することによって、図１に示す車両２に負荷電流を供給する。車両２は、電車又は電気機関車などの電気車であり、例えば高速で走行する新幹線（登録商標）などの鉄道車両である。車体２ａは、乗客又は貨物を積載し輸送するための構造物である。
【００２０】
図１及び図２に示す集電装置３は、架線１のトロリ線１ａと摺動するすり板８Ａによってこのトロリ線１ａから集電する装置である。集電装置３は、図１に示す台枠４と、碍子（がいし）５と、図１及び図２に示す枠組６と、図１〜図６に示す集電舟７と、図１〜図４に示すすり板８Ａと、図４に示す動作開始／終了選択部１９と、制御部２０などを備えている。集電装置３は、トロリ線１ａから車両２に電力を導く集電機能を有するとともに、集電舟７上ですり板８Ａを回転運動させる回転運動機能を有するすり板可動パンタグラフである。
【００２１】
図１に示す台枠４は、枠組６を支持して車体２ａの屋根上に設置される部材であり、碍子５上に設置されている。碍子５は、車体２ａと台枠４との間を電気的に絶縁する部材である。図１及び図２に示す枠組６は、集電舟７を支持する部材であり、集電舟７を支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構である。枠組６は、台枠４に取り付けられて上昇力を付与する主ばね（押上げ用ばね）によって上方に押上げられている。枠組６は、舟支え部６ａと、上枠６ｂと、下枠６ｃと、屈曲部（関節部）６ｄなどを備えている。舟支え部６ａは、集電舟７を支持する部分であり、集電舟７を架線１に対して水平に押上げる。上枠６ｂは、舟支え部６ａを支持する部材であり、この舟支え部６ａに回転自在に連結されており、台枠４に装着されている図示しない押上げ用ばねによって上方に押上げられる。下枠６ｃは、台枠４が備える図示しない主軸に固定される部材であり、屈曲部６ｄは上枠６ｂと下枠６ｃとが回転自在に連結される中間ヒンジとして機能する部分である。集電装置３は、車両２の進行方向（図中Ａ方向）に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図１及び図２に示す集電装置３は、車両２の進行方向後側に屈曲部６ｄが位置する反なびき方向ではなく、車両２の進行方向前側に屈曲部６ｄが位置するなびき方向に移動している。
【００２２】
図１〜図４に示す集電舟７は、すり板８Ａを取り付けて支持する部材である。集電舟７は、図１〜図３に示すように、トロリ線１ａと平行な平面内（水平面内）で回転可能な金属製の円環状部材（円環状の舟体）であり、図４に示すようにこの集電舟７の中心部の回転機構によってこの集電舟７の中心軸Ｃを回転中心として回転する。集電舟７は、図１〜図４に示すすり板支持部９と、図４に示す固定部１０と、図１〜図４に示す押圧部１１と、回転支持部１２と、図１、図２及び図４に示す固定支持部１３と、図４に示す通電部１４と、軸受部１５と、駆動部１６などを備えている。集電舟７は、図１〜図４に示すように、この集電舟７の中心軸Ｃに対して対称な形状に形成されている。
【００２３】
図１〜図４に示すすり板８Ａは、トロリ線１ａと摺動する部材である。すり板８Ａは、図２及び図３に示すように、外観形状が円環状の金属製又は炭素製の板状部材である。すり板８Ａは、集電舟７とは別個に製造される別部品であり、車両２が本線走行時に主にトロリ線１ａと摺動する主すり板として機能する。すり板８Ａは、図１、図２及び図４に示すように、回転支持部１２の回転軸１２ａ（中心軸Ｃ）から所定半径のすり板支持部９の上面に円周上に並べて配置されており、図２及び図３に示すように並べた状態で上方から見たときに円環状に形成されている。すり板８Ａは、例えば、図２及び図３に示すように、外観形状が略扇形の薄板状部材であり、円周方向の両端部が直線状に切断されている。すり板８Ａは、例えば、カーボン（炭素）を主原料とするカーボン系すり板片、鉄又は銅などを主成分とする焼結合金すり板片である。すり板８Ａは、トロリ線１ａと接触移動（摺動）して大電流が流れるため、一定の機械的強度、導電性及び耐摩耗性などが要求される。すり板８Ａは、多数のすり板片に分割されることによって、トロリ線１ａと接触して加振されるすり板片の１枚当たりの質量を低減し、トロリ線１ａに対する追従性能を向上させている。すり板８Ａは、図３及び図４に示すように、このすり板８Ａを貫通する雌ねじ部８ａを備えている。すり板８Ａは、隣接するすり板８Ａ同士の干渉を防ぐために、集電舟７の円周方向に沿って所定の間隔（隙間）をあけて配置されている。
【００２４】
図１〜図４に示すすり板支持部９は、すり板８Ａを支持する部材である。すり板支持部９は、電流経路を確保可能な導電性部材であり、すり板８Ａと略同じ幅に形成された外観形状が円環状の板状部材である。図４に示すように、すり板支持部９の上面にはすり板８Ａの下面が取り付けられている。すり板支持部９は、固定ボルト１０ａのボルト頭部を収容する凹部９ａと、固定ボルト１０ａを挿入するために凹部９ａの中心においてこのすり板支持部９を貫通する貫通孔９ｂなどを備えている。
【００２５】
図４に示す固定部１０は、すり板８Ａとすり板支持部９とを固定する部材である。固定部１０は、すり板８Ａを摩耗時に交換可能なように、このすり板８Ａとすり板支持部９とを着脱自在に固定する。固定部１０は、貫通孔９ｂを貫通してすり板８Ａの雌ねじ部８ａに先端部がねじ込まれる固定ボルト（すり板取付ボルト）１０ａなどを備えている。
【００２６】
図１〜図４に示す押圧部１１は、トロリ線１ａにすり板８Ａを押圧する部材である。押圧部１１は、すり板支持部９と同様に電流経路を確保可能な導電性部材であって、可撓性を有する柔軟なアーム状部材である。押圧部１１は、集電舟７の中心軸Ｃを中心として中心角90°で等間隔に放射状に合計４本配置されており、外観形状がスポーク状に形成されている。押圧部１１は、トロリ線１ａとすり板８Ａとの間に所定の大きさの接触力が作用するように、すり板８Ａに押圧力を作用させる復元ばねとして機能する。押圧部１１は、トロリ線１ａとすり板８Ａとが接触したときに弾性変形して撓み、この弾性変形によって発生する弾性力（押圧力）をすり板８Ａに作用させて、トロリ線１ａに向かってすり板８Ａを押し付ける。押圧部１１は、すり板支持部９を支持した状態でこのすり板支持部９と回転支持部１２とを連結しており、すり板支持部９及び回転支持部１２と一体となって、集電舟７の中心軸Ｃを回転中心として図中Ｂ方向に回転する。押圧部１１は、一方の端部（上端部）がすり板支持部９の内周面に固定されており、他方の端部（下端部）が回転支持部１２の外周面に固定されている。
【００２７】
図１〜図４に示す回転支持部１２は、すり板８Ａを周方向に並べた状態で支持して回転する部材である。回転支持部１２は、図４に示すように、すり板８Ａ、すり板支持部９及び押圧部１１を回転自在に支持する。回転支持部１２は、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが一定方向（Ｂ方向）に連続して回転運動しながら接触するように、このすり板８Ａを回転自在に支持する。回転支持部１２は、外観形状が略円柱状の部材であり、集電舟７の中心軸Ｃを回転中心としてＢ方向に回転する。回転支持部１２は、すり板支持部９及び押圧部１１と同様に電流経路を確保可能な導電性部材である。回転支持部１２は、図４に示すように、回転軸１２ａと雌ねじ部１２ｂなどを備えている。回転軸１２ａは、回転支持部１２の回転中心となる部分であり、この回転支持部１２の上側よりも外径が小さく形成されている。回転軸１２ａは、回転支持部１２の下面側に突出して円柱状に形成されており、固定支持部１３との間で軸受部１５を押さえ付ける押さえ部としても機能する。雌ねじ部１２ｂは、駆動力発生部１７の出力軸１７ａの雄ねじ部１７ｂと噛み合う部分であり、回転軸１２ａの内周部に形成されている。
【００２８】
図１、図２及び図４に示す固定支持部１３は、回転支持部１２を回転自在に支持する部材である。固定支持部１３は、図１、図２及び図４に示す舟支え部６ａに固定されており、舟支え部６ａと一体となって昇降可能である。固定支持部１３は、回転支持部１２と外径が略同一でありこの回転支持部１２と同様に外観が略円柱状に形成されており、回転支持部１２の回転軸１２ａ、軸受部１５及び駆動力発生部１７を内部に収容している。固定支持部１３は、図４に示すように、この固定支持部１３の中心部に回転支持部１２の回転軸１２ａを挿入する貫通孔１３ａを備えている。
【００２９】
図４に示す通電部１４は、回転支持部１２と固定支持部１３との間を通電状態にするための部材である。通電部１４は、例えば、導電性を有するカーボンブラシなどの円環状の通電摺動部材である。通電部１４は、回転支持部１２と固定支持部１３との間に挟み込まれており、回転支持部１２及び固定支持部１３と接触することによって回転支持部１２から固定支持部１３に流れる電流経路を確保している。通電部１４は、回転支持部１２の回転軸１２ａを挿入するためにこの通電部１４の中心部を貫通する貫通孔１４ａを備えている。
【００３０】
図４に示す軸受部１５は、回転支持部１２の回転軸１２ａ及び駆動力発生部１７の出力軸１７ａを回転自在に支持する部材である。軸受部１５は、例えば、回転支持部１２の回転軸１２ａの軸方向に作用する力を受け止めるスラスト軸受などである。軸受部１５は、回転支持部１２の回転軸１２ａと固定支持部１３との間に挟み込まれた状態でこの固定支持部１３内に収容されている。
【００３１】
図４に示す駆動部１６は、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが回転運動しながら接触するようにこのすり板８Ａを駆動する部分である。駆動部１６は、すり板８ＡをＢ方向に回転運動させることによってトロリ線１ａに対するすり板８Ａの接触位置を変化させて、すり板８Ａに局部摩耗が発生するのを防止する。駆動部１６は、駆動力発生部１７と動作切替部１８などを備えている。
【００３２】
駆動力発生部１７は、回転支持部１２の回転軸１２ａを回転駆動するための駆動力を発生する部分である。駆動力発生部１７は、回転支持部１２の回転軸１２ａを回転駆動することによってすり板８ＡをＢ方向に連続して回転運動させる。駆動力発生部１７は、回転支持部１２の回転軸１２ａに回転力を伝達する出力軸１７ａと、この出力軸１７ａの先端部にすり板８Ａの雌ねじ部８ａと噛み合う雄ねじ部１７ｂなどを備えている。駆動力発生部１７は、例えば、複数枚のベーンを外周面に有するロータを回転自在に収容するハウジング内に圧縮空気を供給し、この圧縮空気による圧力をベーンに作用させてロータを回転させ、このロータの回転を出力軸１７ａに伝達する空気圧モータなどのエアモータ装置である。
【００３３】
図４に示す動作切替部１８は、駆動力発生部１７の出力軸１７ａを回転動作と停止動作とに切り替える部分である。動作切替部１８は、ソレノイドSOLが通電状態になるとばねの付勢力に抗して流路が切り替わり、出力軸１７ａが回転するように、空気圧源２１からの空気を空気供給口Ｐ1に供給させる。一方、動作切替部１８は、ソレノイドSOLが非通電状態になるとばねの付勢力によって流路が切り替わり、出力軸１７ａが停止するように、空気圧源２１から空気供給口Ｐ1への空気の供給を停止させる。
【００３４】
動作開始／終了選択部１９は、すり板８Ａの回転動作を開始及び終了を選択する部分である。動作開始／終了選択部１９は、例えば、すり板８ＡのＢ方向への回転動作の開始及び終了を選択するときに、車両２の運転者が手動で操作する切替スイッチなどである。動作開始／終了選択部１９は、動作開始位置に切り替えられてすり板８Ａの回転動作の開始が選択されたときには動作開始選択信号を制御部２０に出力する。一方、動作開始／終了選択部１９は、動作終了位置に切り替えられてすり板８Ａの回転動作の終了が選択されたときには動作終了選択信号を制御部２０に出力する。
【００３５】
制御部２０は、駆動部１６を動作制御する中央処理部（CPU）である。制御部２０は、動作開始／終了選択部１９が出力する動作開始信号に基づいて動作切替部１８に切替動作開始を指令する。制御部２０は、動作切替部１８のソレノイドSOLに電流を流し、すり板８Ａが回転動作するように動作切替部１８を動作制御する。制御部２０は、動作開始／終了選択部１９が出力する動作終了信号に基づいて動作切替部１８に切替動作終了を指令する。制御部２０は、動作切替部１８のソレノイドSOLに流れる電流を遮断し、すり板８Ａが回転動作を停止するように動作切替部１８を動作制御する。制御部２０には、動作切替部１８と動作開始／終了選択部１９とが接続されている。
【００３６】
空気圧源２１は、駆動力発生部１７に空気を供給する部分である。空気圧源２１は、例えば、集電装置３の枠組６の昇降動作に使用する圧縮空気を蓄積する空気だめ、又は車両２の制御又は動力に使用する圧縮空気を蓄積する空気だめなどの空気圧供給源である。空気圧源２１は、動作切替部１８を通じて駆動力発生部１７に空気を供給する。
【００３７】
次に、この発明の第１実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図５に示す指標Ｐ2は、集電装置３の回転動作の理解を容易にするためにすり板８Ａ上に表示したすり板８Ａ上の任意の固定点である。図４に示す動作開始／終了選択部１９を車両２の運転者が操作して、動作開始／終了選択部１９が動作開始位置に切り替えられたときには、動作開始／終了選択部１９が動作開始選択信号を制御部２０に出力する。このため、図示しない電源から制御部２０に電力が供給されるとともに、動作切替部１８のソレノイドSOLに制御部２０が電流を流す。ソレノイドSOLに制御部２０が電流を流すと、駆動力発生部１７の空気供給口Ｐ1に空気圧源２１から空気が供給される。このため、図４に示す駆動力発生部１７の出力軸１７ａがＢ方向に回転すると、固定支持部１３に対して回転支持部１２がＢ方向に回転し、押圧部１１が回転支持部１２と一体となってＢ方向に回転する。押圧部１１がＢ方向に回転するとすり板支持部９も回転支持部１２と一体となってＢ方向に回転し、すり板８Ａがすり板支持部９に支持された状態でＢ方向に回転する。固定支持部１３が枠組６によって上方に押し上げられているため、すり板８Ａがトロリ線１ａに接触した状態で押圧部１１が弾性変形して撓み、押圧部１１が発生する弾性力によってすり板８Ａがトロリ線１ａに押し付けられる。その結果、すり板８Ａがトロリ線１ａに追従して接触し、すり板８Ａがトロリ線１ａから離れる離線の発生が抑えられる。回転支持部１２と固定支持部１３との間には通電部１４が挟み込まれているため、回転支持部１２がＢ方向に回転した状態で回転支持部１２から固定支持部１３に電流が流れる。このように、図４に示すソレノイドSOLに制御部２０が電流を流すことによって、図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すようトロリ線１ａにジグザグ偏位が付与されていなくても、すり板８ＡがＢ方向に回転運動を継続し、すり板８Ａの局部摩耗が低減する。
【００３８】
この発明の第１実施形態に係る集電装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが回転運動しながら接触するように、このすり板８Ａを駆動部１６が駆動する。このため、すり板８Ａに発生する局部摩耗のような集中的な摩耗を防止することができる。その結果、すり板８Ａの交換周期を延長することができ、すり板８Ａの交換のためのコストを低減することができる。また、トロリ線１ａにジグザグ偏位を付与するために多量の架線金具を取り付ける必要がなくなって、トロリ線１ａを少量の架線金具によって直線状に取り付けることができる。その結果、架線金具の取付作業が軽減されて、架線金具の設置コストを軽減することができるとともに、架線金具の点検作業などが軽減されて、メンテナンスコストを低減することができる。また、架線金具の取付箇所を低減することができるためトロリ線１ａの硬点の数が低減し、トロリ線１ａが上下に動き易くなって集電装置３の集電性能を向上させることができる。その結果、トロリ線１ａ及びすり板８Ａの摩耗を低減することができる。また、トロリ線１ａに対するすり板８Ａの接触位置を速い速度で移動させながら摺動させることができる。その結果、すり板８Ａが回転駆動することによって、このすり板８Ａの温度上昇した部分を走行風によって速やかに冷却することができるとともに、すり板８Ａの表面温度の上昇が抑制されてすり板８Ａの全般的な摩耗を抑制することができる。さらに、車両２が停車中であってもすり板８Ａを回転駆動させて、トロリ線１ａに対するすり板８Ａ側の接触点を変更することができる。その結果、トロリ線１ａからすり板８Ａに大電流が流れ続けても、トロリ線１ａの部分的な温度上昇を抑えることができトロリ線１ａの損傷を抑えることができる。
【００３９】
(2) この第１実施形態では、すり板８Ａを周方向に並べた状態で回転支持部１２が支持して回転し、この回転支持部１２の回転軸１２ａを回転駆動するための駆動力を駆動力発生部１７が発生する。このため、すり板８Ａを円周状に配置することによってすり板８Ａをトロリ線１ａに簡単に回転接触させることができる。また、例えば、空気圧によって駆動力を発生する簡単な構造の空気圧モータなどによって、すり板８Ａを簡単に回転駆動することができる。また、作動流体として空気圧を利用する場合には、特別な絶縁対策を施さずに鉄道用パンタグラフとしての高圧の絶縁を容易に図ることができるとともに、大規模な改造をせずに鉄道車両が備えている圧縮空気圧源を動力として容易に利用することができる。
【００４０】
(3) この第１実施形態では、すり板８Ａをトロリ線１ａに押圧部１１が押圧する。このため、トロリ線１ａがすり板８Ａから離れる離線が抑えられて、トロリ線１ａに対する集電装置３の追従性能が向上し、トロリ線１ａとすり板８Ａとの間にアークが発生してすり板８Ａが摩耗するのを抑えることができる。
【００４１】
(4) この第１実施形態では、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが一定方向（Ｂ方向）に連続して回転運動しながら接触するように、このすり板８Ａを回転自在に回転支持部１２が支持する。このため、すり板８Ａがトロリ線１ａに略均一に接触した状態で回転運動し、このすり板８Ａに局部摩耗が発生するのを抑えることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図６〜図９に示す集電舟７は、図９に示す駆動部１６と、図６〜図９に示す回転支持部２３と、図６、図７及び図９に示すガイド部２７と、図７に示す固定部２９と、図６〜図９に示す固定支持部３０などを備えている。図６〜図９に示す集電舟７は、固定支持部３０内にガイド部２７を配置し、固定支持部３０に対して回転支持部２３のみをＢ方向に回転駆動して、すり板８ＡをＢ方向に回転駆動する構造である。
【００４３】
図９に示す駆動部１６は、駆動力発生部１７と、動作切替部１８と、ラックピニオン機構部２２などを備えている。駆動力発生部１７は、ラックピニオン機構部２２のピニオン２２ｂを回転駆動するための駆動力を発生する部分である。駆動力発生部１７は、図４に示す駆動力発生部１７を固定支持部１３内に収容する構造とは異なり、図９に示すように固定支持部３０の収容部３０ｃ内に収容されている。
【００４４】
図９に示すラックピニオン機構部２２は、回転支持部２３を回転駆動する部分であり、ラック２２ａとピニオン２２ｂなどを備えている。ラックピニオン機構部２２は、ピニオン２２ｂの回転運動をラック２２ａに伝達しており、回転支持部２３側のラック２２ａと固定支持部３０側のピニオン２２ｂとを噛み合わせて、この回転支持部２３を回転駆動する。ラック２２ａは、ピニオン２２ｂと噛み合う歯である。ラック２２ａは、すり板８Ａ及び回転支持部２３と一体となって回転移動可能なように、固定支持部３０の周方向に沿ってガイド部２７のスライド部２７ａの下面に円環状に取り付けられている。ピニオン２２ｂは、ラック２２ａと噛み合って回転する歯車であり、駆動力発生部１７の出力軸１７ａに固定されており、この出力軸１７ａと一体となって回転する。ピニオン２２ｂは、ラック２２ａと噛み合って回転することによってラック２２ａをＢ方向に回転させる。
【００４５】
図６〜図９に示す回転支持部２３は、すり板８Ａを周方向に並べた状態で支持して回転する部材であり、集電舟７の主要構成部分を組み立てたすり板組立体である。回転支持部２３は、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが一定方向（Ｂ方向）に連続して回転運動しながら接触するように、このすり板８Ａを回転自在に支持する。回転支持部２３は、図７〜図９に示すように、固定支持部３０に対して回転可能なように、集電舟７の固定支持部３０に嵌め込まれている。回転支持部２３は、図６〜図９に示す導電部２４と、図７及び図９に示す絶縁断熱部２５と、図６及び図８に示す通電部２６と、図６、図７及び図９に示すガイド部２７のスライド部２７ａと、図７に示す固定部２８などを備えている。回転支持部２３は、図６、図７及び図９に示すように、すり板８Ａ、導電部２４、絶縁断熱部２５及びガイド部２７のスライド部２７ａなどが整列された状態で組み立てられている。
【００４６】
図６〜図９に示す導電部２４は、電流経路を確保するための部材である。導電部２４は、例えば、銅板などの導電性部材であり、図７〜図９に示すようにすり板８Ａと略同じ幅に形成されている円環状部材である。導電部２４は、固定ボルト２８ａを挿入するためにこの導電部２４を貫通する貫通孔２４ａを備えている。図７〜図９に示すように、導電部２４の上面にはすり板８Ａの下面が接触しており、導電部２４の下面には図７及び図９に示す絶縁断熱部２５の上面と図８に示す弾性支持部２６ａ及び押圧部２６ｃの上面とが接触している。
【００４７】
図７及び図９に示す絶縁断熱部２５は、導電部２４とガイド部２７との間を電気的に絶縁するとともに、この導電部２４からガイド部２７に熱が伝わるのを防ぐ部材である。絶縁断熱部２５は、図６に示すように、導電部２４の周方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。絶縁断熱部２５は、例えば、合成樹脂製の板状部材であり、図７及び図９に示すように絶縁断熱部２５の幅は導電部２４の幅よりも僅かに狭く、ガイド部２７のスライド部２７ａと略同じ幅に形成されている。絶縁断熱部２５は、図７に示すように、固定ボルト２８ａを挿入するためにこの絶縁断熱部２５を貫通する貫通孔２５ａを備えている。図７及び図９に示すように、絶縁断熱部２５の上面には導電部２４の下面が接触し、絶縁断熱部２５の下面にはスライド部２７ａの上面が接触している。
【００４８】
図６及び図８に示す通電部２６は、すり板８Ａと固定支持部３０との間に電流を流す部材である。通電部２６は、回転支持部２３のＢ方向の回転運動に追従して固定支持部３０の底部上面と摺動可能なように、導電部２４の下面に接続されている。通電部２６は、導電部２４と固定支持部３０とを電気的に接続するための通電ブラシとして機能する。通電部２６は、図６に示すように、隣接する絶縁断熱部２５の間に配置されており、この絶縁断熱部２５と同様に導電部２４の周方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。通電部２６は、図６に示す弾性支持部２６ａと、摺動部２６ｂと、押圧部２６ｃなどを備えている。
【００４９】
図６に示す弾性支持部２６ａは、摺動部２６ｂを弾性支持する部材である。弾性支持部２６ａは、外観が略Ｓ字状の板ばねであり、可撓性を有する柔軟な銅板などの板状部材である。弾性支持部２６ａは、一方の端部（上端部）が通電部２６に接続されており、他方の端部（下端部）が摺動部２６ｂを支持している。摺動部２６ｂは、固定支持部３０と摺動する部材である。摺動部２６ｂは、例えば、導電性を有するカーボンブラシなどの板状の通電摺動部材であり、弾性支持部２６ａの下端部に取り付けられている。押圧部２６ｃは、摺動部２６ｂを固定支持部３０に押し付ける部材である。押圧部２６ｃは、摺動部２６ｂが固定支持部３０の底部上面から離れないようにこの摺動部２６ｂを固定支持部３０に向かって押し付けるための押圧力を発生する圧縮ばねなどである。押圧部２６ｃは、上端部が導電部２４に接続されており、下端部が弾性支持部２６ａの下端部の上面に接続されている。
【００５０】
図６、図７及び図９に示すガイド部２７は、すり板８Ａを回転移動自在にガイドする部材である。ガイド部２７は、回転支持部２３を支持した状態で、図６に示すＢ方向にこの回転支持部２３が回転運動可能なように、この回転支持部２３をガイドする。ガイド部２７は、図６、図８及び図９に示すスライド部２７ａと、図７〜図９に示すガイドレール部２７ｂなどを備えている。ガイド部２７は、回転支持部２３側のスライド部２７ａの下面と固定支持部３０の凹状の底部上面とをスライド自在に接触させるとともに、固定支持部３０側のガイドレール部２７ｂと回転支持部２３側の絶縁断熱部２５とをスライド自在に接触させて、回転支持部２３を移動自在にガイドするガイド装置である。
【００５１】
図６、図８及び図９に示すスライド部２７ａは、固定支持部３０によってガイドされる部材である。スライド部２７ａは、回転支持部２３の絶縁断熱部２５の下面を支持した状態でこの回転支持部２３と一体となってＢ方向に回転運動可能な板状部材である。スライド部２７ａは、図６に示すように、導電部２４の周方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。スライド部２７ａは、図６及び図７に示すように、固定支持部３０の底部上面と干渉しないように固定ボルト２８ａのボルト頭部を収容する凹部２７ｃと、この凹部２７ｃの中心においてこのスライド部２７ａを貫通する貫通孔２７ｄなどを備えている。スライド部２７ａは、図７に示すように、絶縁断熱部２５の幅よりもこのスライド部２７ａの幅が広く形成されており、ガイドレール部２７ｂの下面とこのスライド部２７ａの上面両縁部とが接触することによって、固定支持部３０から回転支持部２３が脱落するのを防止している。スライド部２７ａは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) のようなフッ素樹脂（フッ化炭素樹脂）製のスライド用の摺動絶縁部材である。
【００５２】
図７〜図９に示すガイドレール部２７ｂは、回転支持部２３の絶縁断熱部２５を移動自在にガイドする部材である。ガイドレール部２７ｂは、回転支持部２３がＢ方向に回転移動可能なように、固定支持部３０の内側側面に沿ってこの固定支持部３０の全周に取り付けられている板状部材である。ガイドレール部２７ｂは、図７及び図８に示すように、このガイドレール部２７ｂの固定支持部３０と接合する側の表面に、固定部２９の固定ねじ２９ａの雄ねじ部が噛み合う雌ねじ部２７ｅを備えている。ガイドレール部２７ｂは、例えば、スライド部２７ａと同様にフッ素樹脂製のスライド用の摺動絶縁部材である。
【００５３】
図７に示す固定部２８は、すり板８Ａとスライド部２７ａとを固定する部材である。固定部２８は、すり板８Ａとスライド部２７ａとの間に導電部２４及び絶縁断熱部２５を挟み込むように、回転支持部２３とスライド部２７ａとを着脱自在に固定する。固定部２８は、図７に示すように、貫通孔２４ａ，２５ａ，２７ｄを貫通して先端部がすり板８Ａの雌ねじ部８ａにねじ込まれる固定ボルト（すり板取付ボルト）２８ａなどを備えている。
【００５４】
図７及び図８に示す固定部２９は、ガイドレール部２７ｂを固定支持部３０に固定する部材である。固定部２９は、雌ねじ部２７ｅが形成されている側のガイドレール部２７ｂの側面を固定支持部３０の内側側面に着脱自在に固定する。固定部２９は、固定支持部３０の貫通孔３０ｂを貫通して先端部がガイドレール部２７ｂの雌ねじ部２７ｅにねじ込まれる固定ねじ（ガイドレール取付ねじ）２９ａなどを備えている。
【００５５】
図６〜図９に示す固定支持部３０は、回転支持部２３を回転自在に支持する部材であり、集電舟７の本体部分を構成する。固定支持部３０は、図７〜図９に示すように、断面形状が略Ｕ字状の溝形であるとともに、外観形状が円環状のフレーム部材であり、固定支持部３０の上部には開口部が形成されており、固定支持部３０の内部には回転支持部２３及びガイド部２７などが収容されている。固定支持部３０の外側側面には、図９に示すように、図１〜図４に示す押圧部１１の上端部が取り付けられている。固定支持部３０は、図７及び図８に示す凹部３０ａと、貫通孔３０ｂと、図９に示す収容部３０ｃと、図７〜図９に示す逃げ部３０ｄなどを備えている。図７及び図８に示す凹部３０ａは、固定ねじ２９ａのボルト頭部を収容する部分である。貫通孔３０ｂは、固定ねじ２９ａを挿入する部分であり、凹部３０ａの中心においてこの固定支持部３０を貫通する。図９に示す収容部３０ｃは、駆動力発生部１７を収容する部分であり、固定支持部３０の外側側面から水平方向に突出して形成されている。図７〜図９に示す逃げ部３０ｄは、ラックピニオン機構部２２との干渉を防ぐための部分であり、固定支持部３０の底面から突出して形成されている。
【００５６】
次に、この発明の第２実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図９に示す動作開始／終了選択部１９が動作開始位置に切り替えられると、動作切替部１８のソレノイドSOLに制御部２０が電流を流す。ソレノイドSOLに制御部２０が電流を流すと、駆動力発生部１７の空気供給口Ｐ1に空気圧源２１から空気が供給される。このため、駆動力発生部１７の出力軸１７ａが回転すると、この出力軸１７ａと一体となってピニオン２２ｂが回転し、このピニオン２２ｂとラック２２ａとが噛み合いながらこのラック２２ａがＢ方向に駆動する。その結果、回転支持部２３がガイド部２７のガイドレール部２７ｂにガイドされながら固定支持部３０に対してこの回転支持部２３がＢ方向に回転し、この回転支持部２３と一体となってすり板８ＡもＢ方向に回転する。固定支持部１３が枠組６によって上方に押し上げられているため、すり板８Ａがトロリ線１ａに接触した状態で押圧部１１が弾性変形して撓む。このため、押圧部１１が発生する弾性力が回転支持部２３及び固定支持部３０を通じてすり板８Ａに作用し、すり板８Ａがトロリ線１ａに押し付けられる。その結果、すり板８Ａがトロリ線１ａに追従して接触し、すり板８Ａがトロリ線１ａから離れる離線の発生が抑えられる。このように、図９に示すソレノイドSOLに制御部２０が電流を流すことによって、図５に示すようトロリ線１ａにジグザグ偏位が付与されていなくても、図７〜図９に示すすり板８ＡがＢ方向に回転運動を継続し、すり板８Ａの局部摩耗が低減する。
【００５７】
この発明の第２実施形態に係る集電装置には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、すり板８Ａを周方向に並べた状態で支持して回転支持部２３が回転し、この回転支持部２３を回転自在に固定支持部３０が支持する。また、この第２実施形態では、回転支持部２３側のラック２２ａと固定支持部３０側のピニオン２２ｂとを噛み合わせて、この回転支持部２３をラックピニオン機構部２２が回転駆動し、このピニオン２２ｂを回転駆動するための駆動力を駆動力発生部１７が発生する。このため、コンパクトで簡単な構造のラックピニオン機構部２２によってすり板８Ａを確実に回転駆動させることができる。
【００５８】
（第３実施形態）
図１０〜図１２に示す集電舟７は、図１１に示すすり板支持部９と、固定部１０と、図１０〜図１２に示す押圧部１１と、回転支持部１２と、図１０及び図１１に示す固定支持部１３と、通電部１４と、図１１に示す軸受部１５と、固定部３１などを備えている。図１０〜図１２に示す集電舟７は、図１〜図９に示す集電舟７とは異なり、図４及び図９に示す駆動部１６と、図６、図７及び図９に示すガイド部２７などを備えていない。
【００５９】
図１０〜図１２に示す回転支持部１２は、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが一定方向に連続して回転運動しながら接触するように、このすり板８Ａを支持して回転する部材である。回転支持部１２は、図４及び図９に示す駆動部１６のような特別な動力源を必要とせずに、図１２に示すようにトロリ線１ａとすり板８Ａとの間に発生する摩擦力Ｆを利用してすり板８ＡをＢ方向に受動的に回転駆動する構造である。図４に示す軸受部１５は、トロリ線１ａとすり板８Ａとの間に発生する摩擦力Ｆによって回転支持部１２が回転するように、この回転支持部１２の回転軸１２ａを回転自在に支持する。
【００６０】
図１１に示す固定部３１は、軸受部１５を固定する部材である。固定部３１は、回転支持部１２の回転軸１２ａと固定支持部３０との間に軸受部１５を挟み込むように、回転支持部１２と軸受部１５とを着脱自在に固定する。固定部３１は、固定ボルト３１ａと座金３１ｂなどを備えている。固定ボルト３１ａは、回転支持部１２に軸受部１５を固定する部材であり、回転支持部１２の回転軸１２ａの雌ねじ部１２ｂと噛み合う雄ねじ部を先端部に備えている。座金３１ｂは、固定ボルト３１ａのボルト頭部と軸受部１５との間に挟み込まれる部材であり、軸受部１５が固定支持部３０から抜け出すのを防止する。
【００６１】
次に、この発明の第３実施形態に係る集電装置の動作を説明する。
図１０及び図１２に示すように、トロリ線１ａとすり板８Ａとが接触した状態で図１に示す車両２がＡ方向に移動すると、図１２に示すようにトロリ線１ａとすり板８Ａとが接触する接触点Ｐ3において摩擦力Ｆが発生する。図１２に示すように、回転支持部１２の中心軸Ｃと接触点Ｐ3との間が距離Ｄだけ離れているため、すり板８Ａの端部に近い接触点Ｐ3を作用点として回転支持部１２の中心軸Ｃ回りにモーメントＭ＝Ｆ×Ｄが作用する。その結果、図４及び図９に示すような特別な駆動部１６を集電舟７が備えていなくても、図１１に示す回転軸１２ａを回転中心として回転支持部１２がＢ方向に回転駆動し、この回転支持部１２と一体となってすり板８ＡもＢ方向に回転駆動する。図１２に示すように、モーメントＭは摩擦力Ｆと距離Ｄに比例するため、一定以上の距離Ｄがあればすり板８ＡをＢ方向に連続して回転駆動することができる。
【００６２】
この発明の第３実施形態に係る集電装置には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、トロリ線１ａに対してすり板８Ａが一定方向に連続して回転運動しながら接触するように、このすり板８Ａを回転支持部１２が支持して回転する。このため、回転支持部１２を駆動するための駆動力を発生する特別な駆動源を必要とせずに、すり板８Ａを一定方向に連続して自動的に回転させることができる。その結果、トロリ線１ａにジグザグ偏位を付与せずにすり板８Ａの局部摩耗を軽減することができるとともに、集電装置３の構造が簡単になって集電装置３を安価に製造することができる。
【００６３】
(2) この第３実施形態では、すり板８Ａを周方向に並べた状態で回転支持部１２が支持して回転し、トロリ線１ａとすり板８Ａとの間に発生する摩擦力Ｆによってこの回転支持部１２が回転するように、この回転支持部１２の回転軸１２ａを回転自在に軸受部１５が支持する。このため、トロリ線１ａとすり板８Ａとの間に発生する摩擦力Ｆを利用して、簡単な構造の軸受によって回転支持部１２を低摩擦抵抗で円滑に回転させることができる。
【００６４】
（第４実施形態）
図１３及び図１４に示す導電レール１ｂは、集電装置３２の集電靴８Ｂが摺動する電車線路（第三軌条式電車線路（第三レール))であり、支持碍子によって支持された状態で軌道の側方に沿って軌道と平行に敷設されている。導電レール１ｂは、鉄道車両の車輪を支持する通常の走行用レールとは異なり、車両に電力を供給するための集電用レールであり、車両に負荷電流を供給することを目的として使用される。
【００６５】
集電靴８Ｂは、導電レール１ｂと摺動する部材である。集電靴８Ｂは、鋳鉄製又は鋳鋼製の板状部材であり、図１〜図３に示すすり板８Ａと同様にすり板支持部９上に円環状に並べて配置されている。集電靴８Ｂは、軌道上を走行する台車に集電装置３２によって絶縁材を介して取り付けられており、押圧部１１によって導電レール１ｂに押し付けられている。集電靴８Ｂは、図４、図６、図７及び図９に示すガイド部２７によって移動自在にガイドされており、図４及び図９に示す駆動部１６によって導電レール１ｂに対してＢ方向に回転運動しながら接触するように駆動される。
【００６６】
図１３及び図１４に示す集電装置３２は、導電レール１ｂと摺動する集電靴８Ｂによってこの導電レール１ｂから集電する装置である。集電装置３２は、導電レール１ｂから電力を導く集電機能を有するとともに、導電レール１ｂ上で集電靴８Ｂを回転運動させる回転運動機能を有する。図１３及び図１４に示す集電装置３２は、導電レール１ｂの頭頂面に集電靴８Ｂの下面を接触させた状態で、この集電靴８ＢをＢ方向に回転させながらこの導電レール１ｂの長さ方向（Ａ方向）に移動して集電する第三軌条式集電装置である。
【００６７】
この発明の第４実施形態に係る集電装置には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、導電レール１ｂと集電靴８Ｂが摺動する。このため、集電靴８Ｂを略均一に摩耗させることができ、この集電靴８Ｂに局部摩耗が発生するのを防止することができる。
【００６８】
（第５実施形態）
図１５及び図１６に示す集電装置３２は、図１３及び図１４に示す集電装置３２とは異なり、図１３及び図１４に示す駆動部１６と、図６、図７及び図９に示すガイド部２７などを備えていない。集電靴８Ｂは、図１５に示すように、接触点Ｐ3に作用する摩擦力Ｆによって導電レール１ｂに対してＢ方向に受動的に回転運動するように駆動される。この第５実施形態には、第３実施形態と同様の効果がある。
【００６９】
(第６実施形態）
図１７及び図１８に示すラックピニオン機構部３３は、回転支持部１２を回転駆動する部分であり、ラック３３ａとピニオン３３ｂなどを備えている。ラックピニオン機構部３３は、導電レール１ｂ側のラック３３ａと噛み合う回転支持部１２側のピニオン３３ｂによって、この回転支持部１２を回転駆動する。ラックピニオン機構部３３は、導電レール１ｂの長さ方向に集電装置３２が移動するときに、ラック３３ａと噛み合いながらピニオン３３ｂが回転することによって、この回転支持部２３を回転駆動する。ラック３３ａは、ピニオン３３ｂと噛み合う歯である。ラック３３ａは、図１７に示すように、導電レール１ｂの長さ方向に沿ってこの導電レール１ｂの頭部の一方の側面に取り付けられている。ピニオン３３ｂは、ラック３３ａと噛み合って回転する歯車である。ピニオン３３ｂは、図１８に示すように、集電靴８Ｂ、押圧部１１及び回転支持部１２と一体となって回転移動可能なように、この回転支持部１２の中心軸Ｃを回転中心としてこの押圧部１１の下面に取り付けられている。
【００７０】
この発明の第６実施形態に係る集電装置には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第６実施形態では、集電靴８Ｂを周方向に並べた状態で回転支持部１２が支持して回転し、導電レール１ｂ側のラック３３ａと噛み合う回転支持部１２側のピニオン３３ｂによって、この回転支持部１２をラックピニオン機構部３３が回転駆動する。このため、導電レール１ｂと回転支持部１２との間に歯車などを噛み合わせることによって、この回転支持部１２を回転駆動することができる。その結果、集電装置３２を回転駆動するための駆動力を発生する電動モータや空気圧モータなどの動力機構を省略することができる。また、図１５及び図１６に示す第５実施形態では、導電レール１ｂと集電靴８Ｂとの間に発生する摩擦力Ｆのみによって集電靴８Ｂを回転する。このため、何らかの原因で集電靴８Ｂの回転が阻害されると集電靴８Ｂの摺動面に局部摩耗が発生し、この摺動面の段差によって集電靴８Ｂの回転速度が不均一になり、それによってさらに局部摩耗を増加させる場合がある。この第６実施形態では、車両２の速度に応じてラックピニオン機構部３３が集電靴８Ｂを強制的に一定速度で回転することができるため、第５実施形態に比べて集電靴８Ｂに局部摩耗が発生するのを防ぐことができる。
【００７１】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、鉄道車両の集電装置３，３２を例に挙げて説明したが、運搬機械又はエレベータなどのような移動体の集電装置、高速で摺動しながら種々の試験を実施する集電試験機の集電装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、シングルアーム式の集電装置３及び第三軌条方式の集電装置３２を例に挙げて説明したが、菱型又は翼型などの他の形式の集電装置についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、電車線がトロリ線１ａ及び導電レール１ｂである場合を例に挙げて説明したが、アルミ合金又は導電鋼などの剛体を電車線に使用する剛体ちょう架式電車線路の剛体電車線などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、車両２がＡ方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ方向とは逆方向に移動する場合についてもこの発明を適用することができる。
【００７２】
(2) この第１実施形態、第２実施形態及び第４実施形態では、すり板８Ａ及び集電靴８Ｂを所定の速度で回転駆動する場合を例に挙げて説明したが、これらを任意の速度で駆動することもできる。例えば、すり板８Ａ及び集電靴８Ｂの回転速度を車両２の速度に応じて可変するために、この車両２の速度を検出する速度検出部が出力する速度検出信号に基づいて、すり板８Ａ及び集電靴８Ｂの回転速度を最適な速度に自動で設定することもできる。また、すり板８Ａ及び集電靴８Ｂの回転速度を任意の速度に車両２の運転者が手動で設定することもできる。この場合には、すり板８Ａ及び集電靴８Ｂの回転速度を任意の速度に設定する動作設定部が出力する動作設定情報に基づいて、すり板８Ａ及び集電靴８Ｂが回転駆動するように、駆動部１６を制御部２０によって制御することができる。
【００７３】
(3) この第１実施形態、第２実施形態及び第４実施形態では、駆動力発生部１７が空気圧モータである場合を例に挙げて説明したが、電動モータなどの回転式アクチュエータを使用することもできる。また、この第１実施形態、第２実施形態及び第４実施形態では、駆動力発生部１７によって回転支持部１２を直接回転駆動する場合や、駆動力発生部１７が発生する駆動力をラックピニオン機構部２２によって回転支持部１２に伝達し、この回転支持部１２を回転駆動する場合を例に挙げて説明したが、このような回転構造に限定するものではない。例えば、駆動力発生部１７が発生する駆動力をベルト伝動装置などの巻き掛け伝導装置によって回転支持部１２に伝達して、この回転支持部１２を回転駆動することもできる。また、この第２実施形態では、固定支持部３０の収容部３０ｃ内に駆動力発生部１７を収容する場合を例に挙げて説明したが、押圧部１１の内部に収容部を形成し、この収容部内に駆動力発生部１７を収容することもできる。さらに、この第４実施形態では、固定支持部１３内に収容される駆動力発生部１７によって回転支持部１２を回転する場合を例に挙げて説明したが、図９に示すような固定支持部３０内に収容される駆動力発生部１７によって回転支持部２３を回転させることもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１  架線（電車線路）
１ａ  トロリ線（電車線）
１ｂ  導電レール（電車線）
２  車両
２ａ  車体
３  集電装置
７  集電舟
８Ａ  すり板（摺動部）
８Ｂ  集電靴（摺動部）
９  すり板支持部
１０  固定部
１１  押圧部
１２  回転支持部
１２ａ  回転軸１２ａ
１３  固定支持部
１４  通電部
１５  軸受部
１６  駆動部
１７  駆動力発生部
１７ａ  出力軸
１８  動作切替部
１９  動作開始／終了選択部
２０  制御部
２１  空気圧源
２２  ラックピニオン機構部
２２ａ  ラック
２２ｂ  ピニオン
２３  回転支持部
２４  導電部
２５  絶縁断熱部
２６  通電部
２７  ガイド部
２７ａ  スライド部
２７ｂ  ガイドレール部
２８，２９  固定部
３０  固定支持部
３１  固定部
３２  集電装置
３３  ラックピニオン機構部
３３ａ  ラック
３３ｂ  ピニオン
Ｃ  中心軸
Ｆ  摩擦力
Ｐ3  接触点
【図１】
2013230077.tif 000003
【図２】
2013230077.tif 000004
【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】
2013230077.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013230077.tif 000013
【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】
2013230077.tif 000019
【図１８】
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