JP2005287209A - パンタグラフの接触力変動低減方法及びパンタグラフ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本方法は、支持バネ11の変位をセンサで測定し、このセンサで検知した支持バネ11の変位の変動の低周波数成分(例えば1〜3Hz以下)をゼロに近づけるようにアクチュエータを制御する。すなわち、支持バネ11の変位の低周波成分を制御目標量FTとし、この低周波成分をゼロに近づけるように制御する。センサは、制御目標量FTとなる支持バネ11の変位を測定するものであるため、数が少なくて済み、測定自体も容易である。さらに、本方法は、低周波数成分の変動に着目し、舟体3と支持機構10との変位の位相差が小さいこと、舟体3の慣性力を無視できることといった利点を考慮しており、制御アルゴリズムの簡単化も実現できる。
【選択図】 図1
Description
この装置によれば、ロードセルで測定されたトロリ線と舟体との接触力が、所定の値より小さいときは圧電アクチュエータで支持機構を伸ばして接触力を増加させ、逆に所定の値より大きいときは圧電アクチュエータで支持機構を縮めて接触力を減少させる。そして、この装置に備えられる圧電アクチュエータは、応答速度が速いので、振動等に伴う接触力の増減に対する追従性が良好であるとされている。
この装置によれば、静的押圧力とアクチュエータ力とを加えた力を舟体に伝達させることで、車両速度に関係なく、接触力変動を最小限に抑えることができるとされている。
図1は、本実施例に係るパンタグラフの接触力変動低減方法の制御系統ブロック図である。
図2は、本実施例に係るパンタグラフ全体の機構図である。
図3は、本実施例に係るパンタグラフの計測系の構成を概念的に示す図である。
図4(A)はトロリ線の設置状態を模式的に示す図である。図4(B)はパンタグラフの接触力変動の一例を示すグラフであり、縦軸はパンタグラフ高さ(単位mm)を表し、横軸は車両の走行距離(単位m)を表す。
図2に示すパンタグラフ1は、電車の車体屋根2上に搭載されている。このパンタグラフ1は、舟体3と、この舟体3を車体屋根2上で昇降可能に支持する支持機構10を備えている。
なお、舟体3とすり板5とを合わせて舟体と呼称することもある。
舟体3は、主バネ27の付勢力により下枠19が主軸23を支点として図2中U方向に起き上がり、この下枠19の動きが第一節18を介して上枠17に伝わり、さらに上枠17が図2中U′方向に起き上がり、連結部16を介して舟支え13が持ち上がることで上昇する。このように舟体3が上昇すると、すり板5がトロリ線Tに押し当てられる。これとは逆に、舟体3を下降させるには、昇降用アクチュエータ45によって、てこ部材46をD方向に回転させる。すると、てこ部材46を介して主軸23が前述とは逆に回転し、主バネ27が付勢力に抗して伸びるとともに、下枠19が図2中D方向に下がる。そして、上枠17が図2中D′方向に回転し、パンタグラフ1が下降する。
本実施例では、前述の制御用アクチュエータ41としてエアシリンダを用いるものとする。本実施例におけるエアシリンダ41は、空気配管51を介して空気元だめ53並びにリザーバタンク54に繋がっている。この空気配管51の途中は、空気碍子55を貫通している。さらに、空気配管51の途中には、高速電磁弁57が組み込まれている。
FC=(y1−y2)k1+(dy1/dt−dy2/dt)c1
と、制御目標量FTとが入力されて両者の差が演算され、エアシリンダに対する操作量Fcontが出力される。このようなアルゴリズムによって、制御目標量FTの変動低周波数成分をゼロに近づけるようなエアシリンダ出力P0が与えられる。なお、エアシリンダ及び高速電磁弁の動特性の補償ならびにパンタグラフ動特性の補償のため、PID制御器の直後にこれらの補償器を挿入することができる。
1 パンタグラフ 3 舟体
5 すり板 10 支持機構
11 支持バネ 13 舟支え
41 制御用アクチュエータ(エアシリンダ) 53 空気元だめ
54 リザーバタンク 57 高速電磁弁
60 歪みゲージ 61 光ファイバ
65 コントローラ
Claims (3)
- トロリ線(架線)に押し当てられる舟体と、
該舟体を昇降可能に支持するとともに、前記トロリ線に押し当てる押上力を制御するアクチュエータを具備する支持機構と、
該支持機構と前記舟体との間に介装された支持バネと、
を備えるパンタグラフの、前記トロリ線への接触力の変動を低減する方法であって、
前記支持バネの変位又は力をセンサで測定し、
該センサで検知した前記支持バネの変位又は力の変動の低周波数成分のみに対応して前記アクチュエータを制御することを特徴とするパンタグラフの接触力変動低減方法。 - 前記支持バネの変位又は力の変動の低周波数成分が、主に前記トロリ線を支持する柱の径間周期の接触力変動に起因するものであることを特徴とする請求項1記載のパンタグラフの接触力変動低減方法。
- トロリ線(架線)に押し当てられる舟体と、
該舟体を昇降可能に支持するとともに、前記トロリ線に押し当てる押上力を制御するアクチュエータを具備する支持機構と、
該支持機構と前記舟体との間に介装された支持バネと、
該支持バネの変位又は力を測定するセンサと、
該センサで検知した前記支持バネの変位又は力の変動の低周波数成分のみに対応して前記アクチュエータを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするパンタグラフ。
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