JPH06245309A - 集電装置及びそれを搭載した車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空力騒音対策だけでなく揚力対策も講じた鉄道
用の集電装置を提供する。 【構成】舟体３の中心部の断面積を最も大きく、舟体の
左右端に近づくに従い断面積を小さくしている。また、
架線からの集電を行うすり板２を舟体３の上面に設け、
すり板２を一定の力で架線に接触させるために舟体にフ
ラップ６を装備する。また、舟体の下部は支持柱により
支持されている。 【効果】集電装置からの空力騒音の低減と舟体に生じる
揚力を舟体に装着されたフラップを制御することにより
架線からの安定集電が可能となる。また、舟体表面に吸
音機構を備えることにより舟体表面に生じる圧力変動を
小さくし騒音の発生を防ぐ効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄道車両に係り、特に高
速走行時に生じる騒音の低減と架線からの安定集電を可
能とする集電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の低騒音型パンタグラフは、特開昭
64-19902号公報に記載のように、舟体の前後に風防を取
り付け舟体に走行風が衝突することを防いで低騒音化が
図られていた。

【０００３】また、実開昭63-21402号公報には車両用集
電装置として、舟体を上下に可動な支持枠組みに取り付
けられたサ−ボ弁を制御することにより、車両の走行速
度の如何にかかわらず、架線へのすり板の押しつけ力を
一定に保つ装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の低騒音型集
電装置の前者では舟体の直前に風防体を装備し、舟体に
走行風が衝突することを防ぐことによって低騒音化を図
っている。しかし風防体が二次元形状であるため、その
下流に位相の揃った流れ場が形成されやすく、それのも
たらす騒音が問題となるため集電装置全体としての騒音
低減効果は小さい。また、後者の場合には揚力の変動に
伴う舟体の上下の変位によって生じる架線破壊および離
線やそれに起因するスパ−ク音の増加を防ぎ安定した集
電について考慮されてはいるが、高速車両の騒音の低減
については十分な配慮がなされていなかった。

【０００５】本発明の目的は、高速車両において騒音の
主な原因と思われている位相の揃った流れ場の形成を防
止し、低騒音の舟体を装備した集電装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、舟体の形状を舟体中心部の断面積が最も大きく舟体
の左右端に近づくにしたがい断面積が減少する形状とし
ている。また、舟体後縁にフラップを装備し、舟体内に
フラップ駆動部および揚力センサ−を備えたものであ
る。

【０００７】

【作用】上記構成において、舟体の形状を舟体の中央部
の断面積が最も大きく舟体の左右端に近づくに従い断面
積が小さくなる形状としたため、空力騒音の原因となる
位相の揃った二次元的な流れ場の生成を防いでいる。、
揚力センサ−によって舟体に生じた揚力を検知し、検知
した揚力からフラップ駆動装置を作動し、発生した揚力
を打ち消すようにフラップを動作させることにより、低
速域から高速域に至るまで舟体の架線への押し上げ力を
一定に保ち、低騒音かつ高速安定集電を可能にする。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図１から図１５を用い
て説明する。◆図１に本発明の集電装置の一実施例の斜
視図を示す。集電装置は架線１に接触して集電を行う集
電すり板２、集電すり板２を搭載し舟体後縁にフラップ
６を有した舟体３とこれらを支持する支持柱４とから構
成される。

【０００９】図２に図１に記載の集電装置の断面図を示
す。舟体３の内部にフラップを駆動するための駆動装置
８と駆動装置を制御するための制御装置９および舟体に
生じる揚力を検知するための揚力センサ−１０を備えて
いる。車両の速度に応じて変化する揚力を揚力センサ−
１０が検知して、制御装置を介してフラップを駆動させ
ることにより舟体の架線への押しつけ力を一定に保つよ
うに作用する。

【００１０】図３に舟体３にスプリッタプレ−ト７を装
着した集電装置の断面図を示す。スプリッタプレ−トは
流れの中に置かれた物体の下流側に備えられるプレ−ト
で、物体の下流において、物体を通過した流れの乱れを
抑制するものである。スプリッタプレ−トを装着するこ
とにより、舟体を通過した直後の流れの乱れを抑制する
効果があるので揚力変動を小さくする効果がある。

【００１１】図４に舟体の左右端部に弓型のホ−ン形状
を付加した集電装置を示す。車両が分岐または合流する
軌道上を走行する際に、集電すり板上に合流架線をスム
−ズに誘導するためのものである。従来の集電装置のホ
−ンのように２枚の舟体間の両端部に舟体とは不連続に
装備されているものとは異なり、舟体中央部から舟体左
右端部のホ−ン形状に至るまで連続した一体構造となっ
ている。従って、従来の集電装置のように舟体とホ−ン
の間の接合部等が存在しないので、空力騒音の面で有利
である。

【００１２】図５および図６に本発明による他の一実施
例を示す。舟体の表面には架線１から集電するためのす
り板などの突起物があり、それらによって舟体の表面の
空気の流れに乱れが生じる。それらの乱れによって舟体
表面に圧力変動が生じその結果、空気が振動することに
より騒音となって周囲に放射される。舟体表面に共鳴孔
とそれに連結している空気室から構成される吸音機構を
装備すれば、舟体表面に生じた圧力変動がそれらによっ
て緩衝されるだけでなく発生した騒音も吸音機構によっ
て減衰され、周囲に放射される騒音を低く抑えることが
できる。

【００１３】図７に本発明の他の実施例を示す。丘陵状
のカバ−に覆われた台座上に絶縁体である碍子を配置
し、碍子が舟体を直接支持する構造の集電装置である。
従来の集電装置の周りに騒音低減のためにカバ−を設置
する場合、集電装置の碍子とカバ−の間に絶縁距離を確
保するための空間が必要であり、この空間によってもた
らされる共鳴のために騒音の低減には限界があった。し
かし、本発明は碍子で舟体を直接支持する構造であるた
め、架線から集電を行う時は碍子を含めて上昇し舟体に
支持された集電すり板が架線に接触するので、碍子支持
台より下の形状は絶縁距離などを考慮することなく低騒
音の形状とすることが可能である。なお、この図７にお
いては舟体の支持をかねて絶縁体に碍子１８を用いてい
るが、この絶縁体は碍子に限るものではなく、絶縁性を
有するものであれば、用いることができる。例えば、絶
縁性のあるＦＲＰを碍子１８の代わりに用いることによ
り本発明の目的を達成できる。さらに、上下駆動装置カ
バー１６も絶縁性のあるＦＲＰ等の絶縁材料で作成すれ
ばより効果的である。

【００１４】図８に図７に示した集電装置の碍子を支え
ている台座の上下駆動装置カバ−に吸音機構を備えた実
施例を示す。碍子と舟体の接続部などで生じた空力騒音
を吸音するために碍子の台座の上下駆動装置を覆うカバ
−の表面に共鳴孔とそれに連結している空気室から構成
される吸音機構を装備すれば、碍子や碍子と舟体の接続
部に発生した騒音も吸音機構によって減衰され、周囲に
放射される騒音を低く抑えることができる。

【００１５】図９に本発明による集電時の集電装置を示
し、図１０に非集電時の集電装置を示す。碍子支持台の
形状を舟体の形状と同じ形状とすることによって、集電
時には碍子支持台が上下駆動機構装置カバ−の一部を構
成し、非集電時には下げられた舟体が上下駆動装置カバ
−の一部を構成する。非集電時には下げられた舟体が上
下駆動装置カバ−の蓋の役目を兼ねるので、碍子の汚損
防止が図られ碍子の洗浄回数の低減による維持費の軽減
ができる。また、非集電時の集電装置の形状が騒音を発
生させにくい形状であるため、高速走行時の車両編成全
体から生じる騒音量を低く抑えることができる。

【００１６】図１１に上記発明に基づく集電装置と従来
型の集電装置の模型を使用した風洞実験結果を示す。従
来型の集電装置は４本の碍子によって支持された枠組み
の上に下枠が交差し、その上に上枠および舟体が乗って
いるタイプである。図７に示される本発明による集電装
置（菱形印）は、舟体を碍子で直接支持する構造とする
ことによって碍子から下の形状を表面の滑らかな丘陵状
の形状としたことにより、従来型の集電装置（三角印）
と比較して約１７dBほど騒音が低減されている。 図１
２に本発明のさらに他の実施例を示す。従来より、車両
の高速化に伴い発生する集電装置からの騒音の対策とし
て、集電装置の前後にパンタカバ−を設置することによ
り高速の空気の流れが舟体に直接衝突することを防ぎ、
騒音発生を抑える措置が採られている。本発明によれ
ば、車両の進行方向の変化または車両の速度に応じて、
パンタカバ−または集電装置が、高速の気流が直接舟体
に衝突しない所定の位置に移動することによって騒音の
発生を抑制する。また集電装置の下流側に位置するパン
タカバ−は、上流側のパンタカバ−で跳ね上げられた気
流が衝突することなく滑らかに着地する所定の位置に移
動することによって、騒音の発生を低く抑えることがで
きる。

【００１７】図１３に集電装置の前後に配置されたパン
タグラフカバ−に吸音機構を備えた実施例を示す。集電
装置から発生する空力音を吸音するだけでなく上流側の
パンタカバ−で跳ね上げられた気流が下流側のパンタグ
ラフカバ−に衝突する時に生じる圧力変動を緩衝するの
で、周囲に放射される騒音を低く抑えることができる。
図１４に本発明の他の実施例を示す。従来は、集電装
置の前後に配置されたパンタカバ−によって減速された
流れの中に集電装置を置くことにより、発生する騒音を
抑えている。本発明によれば、集電装置の前後に設置し
たパンタカバ−によって減速された流れの中に、集電装
置本体に滑らかな曲面で形成されたドーム上、できれば
半球状のカバ−を装着した集電装置を置くことにより、
さらに騒音の発生を抑える効果がある。

【００１８】図１５に本発明の他の実施例を示す。鉄道
車両に用いられる集電装置は車両が分岐軌道および曲線
軌道を走行する際に集電装置のすり板から架線が外れる
ことのないように架線の変位の少ない台車中心軸上から
車両端付近の屋根上に設置されている。そのため集電装
置の周りにカバ−を設置することによって騒音の低減を
図る場合、カバ−が車両間に跨ってしまい２分割構造と
なる欠点があった。このためカバ−によって集電装置か
ら発生する騒音の低減が図れたとしても、カバ−の切れ
目から生じる空力騒音のため全体としての効果が薄かっ
た。本発明によれば、車両端より突き出して配置された
集電装置カバ−の相手車両の屋根に接触する部位をスカ
−ト状にすることによって、車両が曲線および分岐軌道
上を通過する際に、車両間に変位が生じても相手車両と
カバ−の間に空間が生じ無い構造とした。従って、一体
構造のカバ−とすることが可能となり、車両の進行方向
に拘らずカバ−と車両の屋根との接続面において、空気
の流れを乱さないので騒音の発生を抑制することができ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、舟体の中心付近の断面
積が最も大きく車両の進行方向に対して垂直方向の舟体
の端部に近づくに従い舟体の断面積を減少させて形成し
た低騒音型の舟体にフラップの装着などの揚力対策を講
じたもので、低騒音かつ高速走行時の安定集電を可能に
する効果がある。また他の様態では、舟体に吸音機構を
付加し舟体表面に生じる騒音発生の原因となる表面圧力
変動を緩衝するだけでなく発生する騒音も吸音すること
により一層の騒音低減効果がある。さらにパンタカバ−
または集電装置が、車両の進行方向もしくは速度に応じ
て、車両の屋根上を所定の位置に移動しすることによっ
てさらなる騒音の低減効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図。

【図２】図１の縦断面図。

【図３】本発明による一実施例を示す縦断面図。

【図４】本発明による一実施例を示す斜視図。

【図５】本発明による一実施例を示す縦断面図。

【図６】本発明による一実施例を示す縦断面図。

【図７】本発明による一実施例を示す側面図。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図。

【図９】本発明による一実施例を示す斜視図。

【図１０】本発明による一実施例を示す斜視図。

【図１１】本発明の集電装置による騒音低減効果を示す
風洞実験結果。

【図１２】本発明による一実施例を示す縦断面図。

【図１３】本発明による一実施例を示す縦断面図。

【図１４】本発明による一実施例を示す縦断面図。

【図１５】本発明による一実施例を示す斜視図。

【符号の説明】

１…架線、２…すり板、３…舟体、４…支持柱、５…車
体、６…フラップ、７…スプリッタプレ−ト、８…駆動
装置、９…制御装置、１０…揚力センサ−、１１…共鳴
孔、１２…空気室、１３…パンタグラフカバ−、１４…
集電装置、１５…碍子支持台、１６…上下駆動装置カバ
−、１７…スカ−ト、１８…碍子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 千幸 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 寺田 勝之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 服部 守成 山口県下松市東豊井794番地 株式会社日 立製作所笠戸工場内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架線に接触して集電するすり板と、前記す
   り板を上面に配した舟体と、前記舟体を支持する支持柱
   と、車両本体と集電部とを絶縁する碍子とを備えた鉄道
   車両用集電装置において、 前記すり板に直角な方向の前記舟体の断面積を中央部で
   最大に、前記すり板の長手方向端部に近づくに従い前記
   断面積を減少させて形成したことを特徴とする集電装
   置。
2. 【請求項２】前記すり板に直角な方向の前記舟体の一方
   の端部に可動式のフラップを設け、該フラップを駆動す
   るための駆動装置と前記舟体に生じる揚力を検出する揚
   力センサ−とを備えることを特徴とする請求項１に記載
   の集電装置。
3. 【請求項３】前記すり板に直角な方向の前記舟体の一方
   の端部にスプリッタプレ−トを設けたことを特徴とする
   請求項１に記載の集電装置。
4. 【請求項４】前記すり板の長手方向の前記舟体の端部が
   弓型のホ−ン形状であることを特徴とする請求項１に記
   載の集電装置。
5. 【請求項５】少なくとも前記舟体、前記支持柱、および
   前記舟体と前記支持柱との接合部位のいずれかに吸音機
   構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の集電装
   置。
6. 【請求項６】架線に接触して集電するすり板をその上面
   に備える舟体と、該舟体の下に設けられた絶縁体と、該
   絶縁体の下に配設された上下駆動装置を備えた台座と、
   前記上下駆動装置を覆う丘陵状のカバ−とを備えたこと
   を特徴とする集電装置。
7. 【請求項７】前記碍子の下端部に前記碍子を支持する碍
   子支持台を設け、上下方向投影形状を該碍子と前記舟体
   とで同一形状としたことを特徴とする請求項６に記載の
   集電装置。
8. 【請求項８】集電時には前記碍子支持台が前記上下駆動
   装置をカバ−するカバーの一部を構成し、非集電時には
   前記舟体が前記上下駆動装置カバ−の一部を構成するこ
   とを特徴とする請求項７に記載の集電装置。
9. 【請求項９】架線に接触して集電するすり板と、前記す
   り板をその上面に備えた舟体と、該舟体を支持する支持
   柱とを備えた集電装置の前後にパンタグラフカバ−を配
   設した車両において、 前記パンタグラフカバ−または前記集電装置が前記車両
   の屋根に移動可能に設けられ、前記パンタグラフカバ−
   と前記集電装置の距離を所定の位置に保つことを特徴と
   する集電装置。
10. 【請求項１０】架線に接触して集電するすり板と、前記
    すり板をその上面に備えた舟体と、該舟体を支持する支
    持柱とを備えた集電装置を搭載し、該集電装置の前後に
    パンタグラフカバ−を設けた車両において、 前記車両の屋根および前記パンタグラフカバ−との間に
    集電状態の絶縁距離を保って、前記支持柱の上部にカバ
    −を設けたことを特徴とする車両。
11. 【請求項１１】架線に接触して集電するすり板と、前記
    すり板をその上面に備えた舟体と、この舟体を支持する
    支持柱とを備えた集電装置を搭載した車両において、 前記集電装置の一部を前記車両の長手方向端部より突出
    させて配設したことを特徴とする車両。
12. 【請求項１２】架線に接触して集電するすり板と、前記
    すり板をその上面に備えた舟体と、この舟体を支持する
    支持柱とを備えた集電装置と、前記支持柱を覆って設け
    られたパンタグラフカバーとを搭載した車両において、 前記パンタグラフカバ−の少なくとも一部を前記車両の
    長手方向端部から突出させて配設したことを特徴とする
    車両。
13. 【請求項１３】前記車両端より突出した集電装置の部分
    がスカ−トであることを特徴とする請求項１１に記載の
    車両。
14. 【請求項１４】前記車両端より突出したパンタグラフカ
    バ−の部分がスカ−トであることを特徴とする請求項１
    ２に記載の車両。
15. 【請求項１５】前記集電装置の表面に吸音機構を設けた
    ことを特徴とする請求項６に記載の集電装置。
16. 【請求項１６】前記パンタグラフカバ−の表面に吸音機
    構を設けたことを特徴とする請求項９に記載の集電装
    置。