JPH08336203A - 低騒音碍子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、高速走行時の空力騒音が小さ
くかつ必要な電気絶縁性能を有する低騒音碍子を提供す
るにある。 【構成】碍子３０の笠３２には、列車走行方向であるＡ
方向に伸びた襞３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６
ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ（３６ｂ，３７ａ，３７ｂ
は胴３１の陰で見えない）を設けている。これらの襞は
碍子の表面距離を伸長するので、列車の走行方向から見
た碍子の幅を直角方向から見た幅より小さくすることが
できる。この結果高速走行時の空気抵抗を低減し、空力
騒音を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低騒音碍子に係り、特
に、高速走行する鉄道車両の集電装置に用いられるもの
に好適な低騒音碍子に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の高速化に伴う空力騒音は、速
度の８乗程度に比例して増加するため、車両速度の増加
に伴い急激に増加する。一方、環境の保全に対する関心
は今後ますます高まるものと考えられる。このため、高
速で走行する車両では低騒音の集電装置が求められてい
る。

【０００３】高速車両用の低騒音集電装置の一例とし
て、日経メカニカル１９９２年５月４日号第２２頁から
第４０頁「速くなる新幹線」の中で、第２７頁図４，図
５に示されているようなＴ型構成の集電装置が提案され
ている。

【０００４】これは架線と接触して集電するための摺り
板を保持する部材を流線型として一本の碍子で支える構
成で、集電装置周囲の空気の流れの乱れを抑えて騒音を
低減するものである。また、同様な考えに基づく集電装
置が特開平5−19103号公報や特開平5−49104号公報に示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したＴ型の集電装
置は、個々の構造部材の寸法を大きくする代りに数を減
らしており、摺り板保持部材（以下、集電体と呼ぶ）を
流線型に形成する等の効果で、従来パンタグラフと呼ば
れている細い棒材を組合せた集電装置に比べて騒音をあ
る程度低減できる。

【０００６】しかし、集電体を保持する支持碍子や集電
した電力を引き込むケーブルヘッド碍子については、必
要な電気的絶縁性能を確保するために所定の表面距離が
求められ、寸法低減に制約がある。このために高速走行
時に気流の乱れが大きく、空力騒音が大きいので、上記
集電装置の騒音低減には限界がある。従来の技術ではこ
の点について十分配慮されていなかった。

【０００７】本発明の目的は、鉄道車両用集電装置に用
いる必要な電気絶縁性能を有しながら高速走行時の空力
騒音が小さい低騒音碍子を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、碍子の
笠面に列車走行方向に伸びた襞を設けているところにあ
る。そして、この構成を実現するのに適当な材料とし
て、従来の磁器に代えて高分子樹脂で碍子を構成してい
る。

【０００９】

【作用】碍子の笠面に設けた列車走行方向に伸びた襞
は、列車走行の直角方向（以下横方向と呼ぶ）の碍子の
表面漏れ距離を拡大するので、碍子の横方向の寸法が小
さくても表面漏れ距離を大きくとれる。一方、碍子の横
方向の寸法が小さいことで高速走行時の空気抵抗が小さ
く、空力騒音も小さくなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。

【００１１】図１に本発明の低騒音碍子を用いた集電装
置を搭載する高速列車の外観図を示す。列車はＡ方向に
進行している。

【００１２】該図に示すごとく、低騒音化のため車体２
の外面はなめらかに形成されており、台車や床下機器類
もカバー２ｃで覆われている。集電装置２０の下半分は
格納ドーム４に囲まれた位置にあり、絶縁用支持碍子３
０，導電用ケーブルヘッド５０，集電体２２などの集電
主要部材が集電時には格納ドーム４のほぼ中央部から突
出し、架線１に接触している。格納ドーム４は外表面が
空気抵抗の少ない流線型に形成している。

【００１３】図２に本発明の一実施例の絶縁用支持碍子
３０を拡大して示す。軸ｘ−ｘ′のＡ方向が列車進行方
向である。碍子３０は胴３１と笠３２の組合せで構成さ
れ、上下に取付け金具３３ａと３３ｂが設けられてい
る。ここでは一例として笠３２が８枚の実施例を示して
ある。そして、本発明により笠３２の上下面には軸ｘ−
ｘ′方向に伸びた襞３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，
３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ（３６ｂ，３７ａ，３
７ｂは胴３１の陰で見えない）を設けている。

【００１４】図３に図２の軸ｘ−ｘ′と軸ｚ−ｚ′を含
む面の断面（ｘ断面と呼ぶ）を示す。この断面の笠３２
の１枚当たりの表面漏れ距離は図４のｌｘとなる。

【００１５】図５に図２の軸ｙ−ｙ′と軸ｚ−ｚ′を含
む面の断面（ｙ断面と呼ぶ）を示す。この断面の笠３２
の１枚当たりの表面漏れ距離は図６のｌｙとなる。碍子
として必要な電気絶縁性能を確保するために、このｌｘ
とｌｙは一定以上の大きさとしなければならない。本実
施例の特徴はこのｌｘとｌｙを同じ大きさとしても、図
５のＷｙで示すｙ断面の幅を、図３のＷｘで示すｘ断面
の幅より小さくできる点にある。この関係を図３および
図５のVII−VII′断面でみると図７のようになり、列車
走行方向である方向Ａから見た碍子の笠３２の幅Ｗｙは
横方向から見た幅Ｗｘより小さくなっている。

【００１６】ここで碍子が列車の集電装置に用いられて
高速走行する際の、碍子周囲の空気の流れを検討する。
図８に従来の碍子の笠３２′の断面の一例を、図９に本
発明の一実施例の碍子の笠３２″の断面の気流の例を示
すが、列車が走行するＡ方向から見た碍子の寸法がＷ″
＜Ｗ′であるため、本発明の方が気流の乱れが小さく、
空力騒音が小さくなる。

【００１７】本発明の実施例の碍子は列車走行方向と直
角方向の風、いわゆる横風に対しては騒音低減効果は全
くなく、逆に空気抵抗増加，騒音増加につながる。しか
し、列車の走行速度が例えば時速１８０kmであれば秒速
５０ｍ，時速３６０kmであれば秒速１００ｍであるのに
対して、横風は台風等の異常気象時にのみ生じ、この時
に列車が走行できるのは通常は風速２５ｍ／秒以下であ
る。空力騒音が速度の８乗程度に比例して増加すること
を考えると、横風による騒音増加は無視できる程度であ
る。

【００１８】従来の碍子では断面が円形で、軸対称形で
あるため回転成形することができ、磁器で容易に製作で
きたが、本発明の碍子は磁器で製作することは難しい。
製作方法の一例としては高分子樹脂を成形型に充填して
製作する方法が適当である。このため本実施例では図２
のｘ−ｘ′方向に型を抜き取れるような形状としてい
る。

【００１９】本発明の変形例の絶縁用支持碍子３０の断
面を図１０に示す。笠３２の列車が走行するＡ方向につ
いては表面絶縁距離確保の点からは破線３８，３８′ま
であれば良いが、本実施例ではさらに引き伸ばして鋭角
的な端部形状としているのが特徴である。本実施例によ
れば高速走行時のＡ方向の気流の乱れがより小さくな
り、騒音低減に効果的である。

【００２０】図１１に本発明の他の実施例の低騒音碍子
３０の断面碍子３０を示す。碍子の表面絶縁距離を伸長
するために笠を多数設けると、隣接する笠３２と３２′
が近接することになる。このとき笠面に設けた襞相互間
の距離が短くなりすぎると雨滴で橋絡して絶縁性能を損
なう恐れがでてくる。

【００２１】そこで、図１１の実施例では笠３２の襞３
４ａ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ，３７ａ,３７ｂと、隣
接する笠３２′の襞３４ａ′,３５ａ′,３６ａ′,３７
ａ′の位置を列車走行の横方向、すなわち図１１のｙ方
向についてずらしている。本実施例によれば碍子全体を
長くすることなく、雨滴で絶縁性能を損なわれる恐れの
ない低騒音碍子を実現できる。

【００２２】図１２に本発明のさらに他の実施例の低騒
音碍子３０を示す。本実施例では笠３２の下面のみに襞
３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ，３７ｂを設けている。特に大
気汚損の激しい地域を走行する列車では笠の上面に襞を
設けると降水時等に大量に堆積した塵埃等が角部に付着
して絶縁性能を損なう恐れが生じる。

【００２３】これに対して本実施例では、笠３２の上面
を平坦にして塵埃等の付着を防止し、絶縁性能低下を防
ぐ効果を得ている。

【００２４】以上に絶縁用支持碍子を例に本発明の実施
例と効果を説明したが、ケーブルヘッド碍子や空気碍管
（図２に一例を示した高速鉄道車両については空気碍管
は用いていない）についても本発明を適用することがで
き、高速走行時の空力騒音を低減する効果がある。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、笠面に列
車走行方向に長い襞を設けているので、必要な表面絶縁
距離を確保しながら、列車走行方向から見た断面を小さ
くでき、高速走行時の空力騒音を低減できる。そして、
低騒音の高速鉄道車両用集電装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の低騒音碍子を用いた集電装
置を搭載した高速鉄道車両の正面図である。

【図２】本発明の一実施例の低騒音碍子を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の一実施例の低騒音碍子を列車走行方向
に直角方向から見た断面図である。

【図４】本発明の一実施例の低騒音碍子を列車走行方向
に直角方向から見た断面の表面絶縁距離を示す部分断面
図である。

【図５】本発明の一実施例の低騒音碍子を列車走行方向
から見た断面図である。

【図６】本発明の一実施例の低騒音碍子を列車走行方向
から見た断面の表面絶縁距離を示す部分断面図である。

【図７】本発明の一実施例の低騒音碍子を図３および図
７のVII−VII′に沿って断面した断面図である。

【図８】従来の碍子の一例の空気の流れを示す断面図で
ある。

【図９】本発明の碍子の一例の空気の流れを示す断面図
である。

【図１０】本発明の変形例の低騒音碍子の断面図であ
る。

【図１１】本発明の一実施例を襞の位置をずらした低騒
音碍子の列車走行方向から見た断面図である。

【図１２】本発明の一実施例を笠の下面のみに襞を設け
た低騒音碍子の列車走行方向から見た断面図である。

【符号の説明】

１…架線、２…車体、２ｃ…カバー、４…格納ドーム、
２０…集電装置、２１…摺り板、２２…集電体、３０…
支持碍子、３１…碍子胴、３２,３２′,３２″…碍子
笠、３３ａ，３３ｂ…取り付け金具、３４ａ，３４
ａ′，３４ｂ，３５ａ，３５ａ′，３５ｂ，３６ａ，３
６ａ′，３６ｂ，３７ａ，３７ａ′，３７ｂ…襞、Ａ…
列車走行方向、ｌｘ，ｌｙ…表面絶縁距離、Ｗ′，
Ｗ″，Ｗｘ，Ｗｙ…碍子の幅。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 明由 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 掛樋 豊 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 門谷 建蔵 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社山崎工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁材料より成る胴と笠で構成される
   碍子の笠面に、列車走行方向に伸びた襞を設けたことを
   特徴とする低騒音碍子。
2. 【請求項２】請求項１に記載した低騒音碍子において、
   隣接する笠に設けた前記襞の位置が、列車走行方向に対
   して直角の方向にずれていることを特徴とする低騒音碍
   子。
3. 【請求項３】請求項１に記載した低騒音碍子において、
   列車走行方向に伸びた前記襞が碍子の笠の一方の面のみ
   に形成されていることを特徴とする低騒音碍子。
4. 【請求項４】請求項１，２、又は３に記載した碍子が高
   分子樹脂で形成されていることを特徴とする低騒音碍
   子。