(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線にすり板を追従させて集電を行なう集電機構と該集電機構を車体屋根上に絶縁支持する碍子とからなる集電装置の外周を囲う集電装置用カバー装置において、前記集電機構の車両走行方向前面を覆うカバー本体と該カバー本体を支持する支持手段とから構成されており、前記カバー本体は、車両走行方向の前面が前下りの傾斜面をなしており、該カバー本体の下辺が前記集電機構の下部を覆った状態で前記傾斜面の上端が車両の上方向基礎限界の上方に位置するように構成され、前記支持手段は、前記カバー本体を車体に対して絶縁支持するとともに集電時に前記カバー本体を屋根との間に隙間を設けて支持する構成としており、さらに、前記カバー本体を昇降可能に支持し、該カバー本体の上端が非集電時における最小絶縁距離だけ架線から離れた位置に下降させ得る昇降機構を備えていることを特徴とする集電装置用カバー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の集電装置用カバー装置において、前記カバー本体の前記傾斜面の高さ寸法を、その下辺が前記集電機構を覆った状態で、前記傾斜面によって導かれる走行風の減速域が前記集電機構の上方に位置する寸法としたことを特徴とする集電装置用カバー装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の集電装置用カバー装置において、前記カバー本体の車両走行方向前方の屋根上に、該カバー本体より絶縁距離だけ離して、その高さが隙間寸法より短い前カバー体を設けたことを特徴とする集電装置用カバー装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の集電装置用カバー装置において、前記集電機構の側方の屋根上に、前記集電機構から絶縁距離だけ離して、その高さが隙間より短い側面カバー体を設けたことを特徴とする集電装置用カバー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、集電装置用カバー装置に係り、特に高速で走行する接触集電方式の鉄道車両に好適な集電装置用カバー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特開平３−５００６５号に記載のように、パンタグラフ式集電装置（以下単にパンタグラフという）の周囲を囲う集電装置カバーは車両の屋根に直接固定され、かつ集電装置カバーの上端は車両基礎限界（架線より下５００ｍｍ）一杯の高さにある。一方、屋根のレール面からの高さは車両の高速化に伴って車両の空気抵抗や空力音を低減するため益々低くなる傾向にある。従って、集電装置用カバーの屋根からの高さ寸法は益々大きくなる傾向にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、車両が高速化のために低車高化するとき、集電装置用カバーの高さ寸法は益々大きくなるので、パンタグラフ位置における流速比（パンタグラフ位置の流速と主流速の比）は小さくなりパンタグラフの揚力、空力音、空気抵抗は小さくなるが、集電装置用カバーの前面々積は益々大きくなるので、集電装置用カバー自体の空力音、空気抵抗は益々大きくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、集電装置用カバーの空力音、空気抵抗を小さくすると同時に、パンタグラフ位置における流速比をより小さくしてパンタグラフの揚力、空力音、空気抵抗をより小さくする集電装置用カバー装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集電装置用カバーの空力音、空気抵抗を小さくすると同時に、パンタグラフ位置における流速比をより小さくする手段として、碍子で支持されその底面と屋根面の間に空間を有して車両の上方向基礎限界を越えてパンタグラフの周囲を囲うカバー本体を備える。
【０００６】
【作用】
本発明の技術的手段によれば、カバー本体が碍子で支持されているので、カバー本体の上端を車両の上方向基礎限界を越えて従来より架線に接近させて設けることができ、従って架線とカバー本体上端の上下距離は従来よりも小さく、パンタグラフ位置で従来と同じ流速比を得る場合、カバー本体の全高、全長を従来よりも小さくすることが出来る。また、カバー本体の全高が小さくなるのでカバー本体の底面と屋根面の間に空間が設けられる。走行風は屋根面に沿ってこの空間に直線的に流れこむと同時に、カバー本体の前面の傾斜に沿って流れ、パンタグラフ位置の高さよりも高いところで主流速をもつ流れとなる。このとき、カバー本体の前面の下先端における流れに、従来の屋根面とカバー前面とがつながった場合のような流れのよどみがなくなり、従ってカバー本体前面に沿う流れは前面傾斜に沿って忠実に流れるようになり（見掛上前面傾斜角がより大きくなったことに相当）、主流速の流線はパンタグラフからの高さがより高いところを通るようになる。これにより、パンタグラフすり板点での流速比はより小さくなる。カバー本体の全高、全長が小さくなることによってカバー本体の空力音、空気抵抗を低減でき、かつパンタグラフ位置での流速比がより小さくなることによってパンタグラフの揚力、空力音、空気抵抗を低減することが出来る。
また、支持手段は、支持カバー本体を昇降可能に支持し、該カバー本体の上端が非集電時における最小絶縁距離だけ架線から離れた位置に下降させ得る昇降機構を備えている。このとき、支持カバー本体を小形化すれば、空力音、空気抵抗を従来よりも小さくすることが出来る。したがって、昇降機構を支持カバー本体の内側に設ければ、車両の屋根を特に改造する必要がなく既存の車両へも適用し易い効果がある。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１ないし図６を用いて説明する。１は架線、２はパンタグラフで、パンタグラフ２を構成するものとして、２ａは架線１と接触して集電するすり板、２ｂは２枚のすり板２ａ間で左右に突出しているパンタグラフのホーン、２ｃはすり板２ａを支持する枠組、２ｄは枠組２ｃを支持する台座である。３は車両の屋根、４はパンタグラフの台座２ｄを屋根３上で支持し、かつ屋根３を電気的に絶縁する流線型のパンタグラフ用碍子である。５は車両走行方向の前面が前下りの傾斜面を有し、下辺がパンタグラフ２の下部を覆った状態で前面の上端が車両の上方向基礎限界の上方に位置しているカバー本体、６はカバー本体５を昇降可能に支持し、カバー本体５の上端が非集電時における最小絶縁距離だけ架線から離れた位置に下降させうるパンタグラフ式昇降機構、７は昇降機構６を介してカバー本体５を屋根３上で支持し、かつ屋根３をカバー本体５から電気的に絶縁すると共に、カバー本体５を屋根３との間に隙間を設けて支持する流線型のカバー用碍子である。さらに、ｈ10は車両の上方向基礎限界、ｈ11は非集電時の必要最小絶縁距離、ｈ1は集電時の架線１とカバー本体５の上端との上下間隔、ｈ2はカバー本体５自体の高さで、その高さ寸法はカバー本体５の下辺がパンタグラフ２の下部を覆った状態で、前面によって導かれる走行風の減速域がパンタグラフすり板２ａの上方に位置するようにした寸法である。ｈ3はカバー本体５の底面と屋根３の上下間隔、ｌはカバー本体５の上端の前後長さ、θはカバー本体５の前面傾斜角である。
【０００８】
以上の構成によれば、走行風の主流速Ｕoの流線は図５（ｂ）に示すように上下間隔ｈ3の空間を後方へ直進すると同時に、カバー本体５の傾斜角θをもった前面に沿って斜め上方へ進む。この主流速ＵOの流速はすり板２ａの高さ点Ｂよりも上方を通るので、Ｂ点における流速比は１よりも小さい。カバー本体５を屋根３上でカバー用碍子７の上に支持しているので、カバー本体５の上端の架線１に対する間隔ｈ1を従来のカバー本体５ａ（図５（ａ））における最小絶縁距離ｈ11（５００ｍｍ）よりも小さく（例えば２００ｍｍ）することが出来る。前面傾斜角θが等しく、Ｂ点における流速比も変えないとすると、間隔ｈ1が小さくできるときカバー本体５の高さｈ2もほぼｈ1／ｈ10に比例してｈ20・ｈ1／ｈ10に小さくすることが出来る。カバー本体５の上端前後長さｌもほぼｌO・ｈ1／ｈ10に小さくすることが出来る。従って、カバー本体５が小形化されるのでカバー本体自体の空力音を４ｄＢ（Ａ）程度、空気抵抗を従来よりも６０％程度小さくすることが出来る。カバー用碍子７およびパンタグラフ用碍子４は流線型としているので騒音の発生は極く僅かである。
【０００９】
一方、図５に示すように屋根３上に直接カバー本体５ａを設けている従来例では、カバー本体前面下端と屋根との結合点Ａに気流のよどみが生じ、そのため主流速ＵOの流線の傾きはカバー本体５ａの前面傾斜角θよりも小さくなる。これに対して、前記カバー本体５では気流の主流速ＵOの流線は上下間隔ｈ3の空間を後方へ直進するために、その傾斜角θをもつ前面に沿う流れは下方へ引張られて前面下端点Ａにおけるよどみがなくなり、前面に沿う主流速ＵOの流線の傾斜角は前面傾斜角θに等しくなって従来よりも流線の傾斜角は大きくなる。このため、主流速ＵOの流線が通る高さ比ｂ／ａ（ｂは主流速ＵOのすり板点Ｂからの高さ、ａは主流速ＵOのカバー本体５の上端からの高さ）は従来の高さ比ｂO／ａO（ｂOは主流速ＵOのすり板点Ｂからの従来高さ、ａOは主流速ＵOの従来カバー本体５ａ上端からの高さ）よりも大きくなり、すり板点Ｂにおける流速比は従来よりも小さくなる。従って、パンタグラフ２に当る気流の流速比が小さくなるので、パンタグラフ２の揚力、空気抵抗を従来よりも３０％程度、空力音を５ｄＢ（Ａ）程度小さくすることが出来る。また、カバー本体５の角度θや平面、側面形状を適切にすればより一層揚力、空力音、空気抵抗を小さくすることが出来る。
【００１０】
集電しない時は、図６のようにカバー本体５もパンタグラフ式昇降機構６によって基礎限界ｈ10まで下降させられる。このときもカバー本体５は小形化されているので、空力音、空気抵抗は従来よりも小さくすることが出来る。本実施例によれば、パンタグラフ式昇降機構６をカバー本体５の内側に設けているので、屋根３を特に改造する必要がなく既存の車両へも適用し易い効果がある。
【００１１】
本発明の第２の実施例では、図７に示すように、カバー本体５ｂをカバー用碍子７ａに固定し、パンタグラフ式昇降機構６ａをカバー用碍子７ａの下に設けている。本実施例によれば、昇降機構６ａを車体側（対地側）に設けることから、その駆動手段への動力供給において絶縁を考慮する必要がなく、構造の簡略化が図れる。
【００１２】
本発明の第３の実施例では、図８および図９に示すように、カバー本体５の車両走行方向前方の屋根３上に、カバー本体５より絶縁距離（２００〜３００mm）だけ離してその高さが隙間寸法ｈ3より短い流線型の前カバー体８ａを設けてある。本実施例によれば、前カバー体８ａがパンタグラフ用碍子４、カバー用碍子７の前側にあるので、両碍子４、７から僅かの空力音が発生する場合でも両碍子４、７に当る風を弱めることができてより騒音を低減できる。
【００１３】
本発明の第４の実施例では、図１０ないし図１２に示すように、カバー本体５の側面より所定の絶縁距離（２００〜３００ｍｍ）だけ離して、その高さは隙間ｈ3より小さく、長さはカバー本体５の前後長さ程度である流線型の側面カバー体８を車体幅方向両側に設けてある。本実施例によれば、側面カバー体８がパンタグラフ用碍子４、カバー用碍子７の側面にあるので、両碍子から僅かの空力音が発生する場合でも側方に対してこの空力音を遮音することができ、騒音をより低減できる効果がある。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、カバー用碍子の上にカバー本体を設けていて、カバー本体を車両の基礎限界を越えて架線に接近させることができるとともに小形化できるので、該カバー本体の空力音、空気抵抗を小さくできる。また、カバー本体の底面と屋根の間に空間を設けることができるので、パンタグラフすり板点における流速比をより小さくでき、パンタグラフの揚力、空力音、空気抵抗を小さくすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の集電装置用カバー装置の側断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の集電装置用カバー装置の平面図である。
【図３】本発明の第１実施例の集電装置用カバー装置のカバー用碍子位置における横断面図である。
【図４】本発明の第１実施例の集電装置用カバー装置のパンタグラフ用碍子位置における横断面図である。
【図５】本発明の第１実施例の集電装置用カバー装置周りの流れを従来の集電装置用カバー装置と比較した側断面図である。
【図６】本発明の第１実施例の集電装置用カバー装置の非集電状態における側断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例の集電装置用カバー装置の側断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例の集電装置用カバー装置の側面図である。
【図９】本発明の第３の実施例の集電装置用カバー装置の平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施例の集電装置用カバー装置の側断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施例の集電装置用カバー装置の平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例の集電装置用カバー装置の横断面図である。
【符号の説明】
２…パンタグラフ、３…屋根、４…パンタグラフ用碍子、５…集電装置用カバー本体、６…パンタグラフ式昇降機構、７…集電装置カバー用碍子、８ａ…前カバー体、８…側面カバー体。
【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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