JPH09130906A - 集電舟装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の進行方向にかかわらず集電舟装置に働
く揚力を同程度にし、架線への押上力を適正な値に保持
すること。 【構成】 集電装置の集電舟装置１３に取着したすり板
１４の前面と後面の勾配角度を異ならせ、または集電舟
装置１５の舟体１６の前半部と後半部の断面形状を異な
る形状として、車両の進行方向により集電舟装置の揚力
を異ならせる。そして、この揚力差により、車両の進行
方向に違いにより生ずる集電装置の揚力差を減少もしく
は解消する。また、これにより、シングルアーム形集電
装置のなびき方向と反なびき方向における揚力の違いを
減少もしくは解消させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用集電装置の集電
舟装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来から使用されているシングル
アーム形集電装置の機構の一例を示す図である。図８に
おいて、１は集電装置の台枠、２，３は台枠１に取り付
けられた主軸、４，５は主軸にその下端を固着された下
枠、６はその下端を下枠の上端で回動自在に支持された
上枠、７はその下端を下枠４に回動自在に支持された支
持枠である。

【０００３】８は上枠６と支持枠７のそれぞれの上端で
回動自在に支持された舟支えアーム、９は舟支えアーム
８の上端に取着された集電舟装置、１０は集電舟装置９
の舟体であり、舟支えアーム８は集電舟装置９を水平に
保持する。また、１１は舟体９の上面に取り付けられた
すり板、１２は架線である。図９は上記集電舟装置９と
すり板の断面形状を示す図であり、舟体１０に取り付け
られたすり板１１は同図に示すように矩形状に形成され
ている。

【０００４】上記集電装置は車体の屋根上に装架されて
おり、台枠１に配置されたばね（図示せず）の張力によ
り集電装置の枠組を上昇させ、すり板１１を所定の押上
力で架線１２に接触させる。これにより、すり板１１を
介して架線から集電され車両が走行する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両が走行
した場合、集電装置は車両の走行風を受け、その空気流
により揚力が発生する。揚力の値は一般に車速の２乗に
比例して増加する。上記図８に示したシングルアーム形
集電装置は車両の前後について非対称な形状の枠組みを
有しているので、車両の進行方向が変わると空気の流れ
が変わり揚力が異なってくる。

【０００６】図１０は車両の進行方向と揚力の関係の一
例を示す図であり、横軸は車両の速度、縦軸は集電装置
に働く揚力を示している。同図に例示しているようにシ
ングルアーム形集電装置は非対称な枠組みを有している
ので、車両が左方向に進行する場合（以下正方向とい
う）と、右方向に進行する場合（以下逆方向という）で
は、揚力の大きさが異なる。

【０００７】揚力は、集電装置に与えられた所定の押上
力と重畳して架線への押上力となるので、揚力が過大で
あると、押上力が過大となる。このため、架線の押上量
が増し、架線の曲げ応力が過大となって、架線を損傷す
る恐れがある。また、すり板の磨耗量が増してすり板の
寿命が短くなる。一方、揚力が過少であると、架線との
接触力が減少し、離線が増え、離線時のアークによりす
り板が消耗する。

【０００８】本発明は上記した従来技術の欠点を考慮し
てなされたものであって、本発明の目的は、車両の進行
方向にかかわらず集電舟装置に働く揚力を同程度にし、
架線への押上力を適正な値に保持することができる集電
舟装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、舟体の上面にすり板を
取着した車両用集電装置の集電舟装置において、すり板
の車両進行方向の前面と後面を異なる勾配角度に形成し
たものである。

【００１０】本発明の請求項２の発明は、舟体の上面に
すり板を取着した車両用集電装置の集電舟装置におい
て、舟体の車両進行方向の前半部と後半部とを異なる断
面形状に形成したものである。

【００１１】本発明の請求項３の発明は、車両の進行方
向に対して前後非対称な枠組を持つ車両用集電装置に装
備され、舟体の上面にすり板を取着した集電舟装置にお
いて、すり板の車両進行方向の前面と後面を異なる勾配
角度に形成し、上記枠組により生ずる車両進行方向の違
いによる揚力差を補正したものである。

【００１２】本発明の請求項４の発明は、車両の進行方
向に対して前後非対称な枠組を持つ車両用集電装置に装
備され、舟体の上面にすり板を取着した集電舟装置にお
いて、舟体の車両進行方向の前半部と後半部とを異なる
断面形状に形成し、上記枠組により生ずる車両進行方向
の違いによる揚力差を補正したものである。

【００１３】

【作用】車両走行時の走行風により集電装置に発生する
揚力の主体は集電舟に発生する揚力である。集電舟の揚
力は、集電舟の上下面を流れる空気の流れにより発生
し、舟体上面に取着されるすり板の車両進行方向に面し
ている端面の勾配を変えると、舟体上面を流れる気流の
剥離点および剥離後の後流の状況が変わり、集電舟上面
と下面との気流の圧力バランスが変わるので、揚力が変
化する。例えば、図４に示すようにすり板前面の勾配を
３０°→４５°→６０°と変更すると揚力は減少する。

【００１４】本発明の請求項１、３の発明は上記したす
り板前面勾配の揚力に対する作用を応用し、すり板の車
両進行方向の前面と後面を異なる勾配角度に形成するこ
とにより、集電装置の揚力を進行方向にかかわらず略同
程度に保持できるようにしたものである。

【００１５】すなわち、すり板の一方の端面の勾配角度
を小さくして揚力を増し、他方の端面の勾配角度を大き
くして揚力を減少させることにより、集電装置の枠組の
形状、車体形状、屋根上の機器の配置等により生ずる車
両進行方向の違いによる揚力差を補正することができ
る。

【００１６】例えば、シングルアーム形集電装置におい
ては、前記図１０に示したように、例えば、正方向に進
行するときの方が逆方向に進行するときより揚力が小さ
い場合、正方向に進行するときに前面となるすり板の端
面の勾配角度を小さくして揚力を増し、逆方向に進行す
るときに前面となるすり板の勾配角度を大きくして揚力
を減少させる。

【００１７】これにより、前記シングルアーム形集電装
置においては、車両の進行方向にかかわらず、集電装置
に働く揚力を略同程度とすることができる。また、集電
舟の揚力は、舟体の前面形状を変えると集電舟の上下面
を流れる空気の流れが変わり、舟体上面と下面を流れる
気流の剥離点および気流の剥離後の後流の状況が変わ
り、集電舟上面と下面との気流の圧力バランスが変わる
ので、揚力が変化する。

【００１８】例えば、図７に示すように車両進行方向の
前半部（Ｃ端側）と後半部（Ｄ端側）の断面形状の異な
る舟体について舟体の向きを逆転し、例えばＣ端方向へ
の進行をＤ端方向への進行に変えると揚力は変化する。
すなわち、舟体の前端部の曲率半径、曲率中心の上下方
向の位置及び前端部から舟体中央部へ連なる部分、など
の形状から形成される舟体前半部の断面形状と、同様に
形成される舟体後半部の断面形状（車両の進行方向が逆
になったときは前半部形状となる）とを異なる形状とす
ることにより、集電装置の枠組の形状、車体形状、屋根
上の機器の配置等により生ずる車両進行方向のちがいに
よる揚力差を補正することができる。

【００１９】例えば、シングルアーム形集電装置におい
ては、前記図１０に示したように、例えば、正方向に進
行するときの方が逆方向に進行するときより揚力が小さ
い場合、正方向に進行するときに図７のＣ端側を進行方
向前面として揚力を増せば、逆方向に進行するときには
Ｄ端側が進行方向前面となるので揚力が減少する。これ
により、前記シングルアーム形集電装置においては、車
両の進行方向にかかわらず、集電装置に働く揚力を略同
程度とすることができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す図であり、図８
に示したものと同一のものには同一の符号が付されてお
り、１は台枠、２，３は台枠１に軸支された主軸、４，
５は下枠、６は上枠、７は支持枠、８は舟支えアーム、
１２は架線である。また、１３は舟支えアーム８により
水平に保持される本実施例の集電舟装置、１０は舟体、
１４はすり板である。

【００２１】図２は本実施例の集電舟装置の断面形状を
示す図であり、同図に示すように、舟体１０に取付けら
れたすり板１４は車両の進行方向の前面と後面の勾配角
度がそれぞれα°，β°（同図ではα＜β）に形成され
ている。なお、本実施例においては、上記角度αは３０
°、βは４５°に形成されているが、上記角度α，β
は、前記図４に示した勾配と揚力の関係から、枠組みの
形状等に応じた適切な角度に選定することができる。そ
して、前記図８の示した従来例と同様、台枠１に配置さ
れたばね（図示せず）の張力により集電装置の枠組を上
昇させ、すり板１４を所定の押上力で架線１２に接触さ
せる。

【００２２】以下、本実施例の集電舟装置における空力
的作用を説明する。図２に示す集電舟装置が車両の走行
風をうけると、集電舟上面の気流はすり板上面の角部で
剥離し乱流となり、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すよう
になる。すなわち、車両が図２のＡ方向に走行する場合
には、走行風が当たるすり板の角度αが小さいので、図
３（ａ）に示すように走行風の剥離は小さく再付着して
いる。一方、車両が図２のＢ方向に走行する場合には、
走行風があたるすり板の角度βが大きいので、図３
（ｂ）に示すように剥離が大きくなって再付着せず、後
流の乱流域も大きくなる。

【００２３】ここで、一般に、集電舟上面に剥離域が形
成されると、集電舟上面の負圧が減少し、揚力が減少す
る。したがって、すり板の勾配を変えることにより、集
電舟上面の気流の剥離状態を変えることができ、揚力を
調整することができる。図４は同一の枠組の集電装置に
おいて集電舟装置のすり板の勾配を３０°→４５°→６
０°と変えたときの揚力の測定結果を示す図であり、同
図から明らかなように、すり板の勾配により揚力が大き
く変化する。

【００２４】図５は図１に示したシングルアーム形の集
電装置に、図２に示したすり板の前面と後面の勾配角度
を異ならせた集電舟装置を装備して風洞試験を行った結
果の一例を示す図であり、同図の縦軸は揚力、横軸は速
度を示し、同図中の矢印は車両の進行方向を示してい
る。同図から明らかなように、集電舟装置のすり板の勾
配を異ならせることにより、シングルアーム形の集電装
置におけるなびき方向（図１０における正方向）と反な
びき方向（図１０における逆方向）の揚力をほぼ同一程
度にすることができた。

【００２５】以上のように、本実施例においては、集電
舟装置におけるすり板の前面と後面の勾配角度を異なら
せているので、シングルアーム形集電装置のように車両
の進行方向に対して前後非対称な枠組を持つ集電装置で
あっても、車両の進行方向にかかわらず集電装置に働く
揚力を略同一とすることができ、架線への押圧力を適正
な値に保持することができる。

【００２６】図６は本発明の第２の実施例の集電舟装置
の断面形状を示す図であって、車両進行方向について舟
体１６の断面は、先端部曲率半径、曲率中心の位置、先
端部より舟体中央部へ連なる部分などの形状から形成さ
れる前半部（Ｃ端側）と、同様に形成される後半部（Ｄ
端側）とが異なった断面形状となっており、該舟体の上
面にすり板１１を取着して集電舟が構成されている。本
集電舟は図１における集電舟装置１３に代わって枠組に
取着されて集電舟装置が構成される。

【００２７】本実施例の集電舟装置の空力的作用を以下
に説明する。図６に示す集電舟装置は、車両進行方向に
対してＣ端側とＤ端側の断面形状が異なるので、集電装
置に取着されてＣ端方向に車両が進行するときとＤ端方
向に進行するときとでは集電舟に対する空気流の状況が
異なるため走行風による発生揚力が異なる。

【００２８】図７は風洞試験において進行方向による発
生揚力を測定した１例であって、進行方向により発生揚
力が増加（または、減少する）ことがわかる。すなわ
ち、集電舟の前半部と後半部との形状を異ならせること
により揚力を調整することができる。

【００２９】図７から明らかなように集電舟装置の舟体
の車両進行方向に対する前半部と後半部の断面形状を異
ならせることにより、集電舟装置の発生揚力を調整し、
シングルアーム形集電装置におけるなびき方向（前記の
正方向）と反なびき方向（前記の逆方向）の揚力をほぼ
同一程度にすることが可能である。

【００３０】なお、上記実施例では、車両の進行方向に
対して前後非対称な枠組を持つシングルアーム形集電装
置について説明したが、本発明の適用対象は上記シング
ルアーム形集電装置に限定されるものではなく、前後非
対称な枠組を持つその他の任意な形状の集電装置に適用
することができる。また、車両の進行方向に対して前後
対称な枠組をもつ集電装置であっても、車体の形状、屋
根上機器などの影響により、進行方向によって発生する
揚力が異なる場合には、本発明の集電舟装置を装備する
ことにより、同様な効果を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の実
施例においては、集電舟装置のすり板の車両進行方向の
前面と後面を異なる勾配角度に形成したので、前後非対
称な枠組を持つ集電装置に働く揚力を、車両進行方向に
かかわらず、ほぼ同程度とすることができる。

【００３２】また、本発明の第２の実施例においては、
集電舟装置の断面形状を車両進行方向の前半部と後半部
とで異なる形状とすることにより、前後非対称な枠組を
持つ集電装置に働く揚力を、車両進行方向にかかわら
ず、ほぼ同程度とすることができる。

【００３３】また、車両進行方向に対して前後対称な集
電装置において、車体形状、屋根上機器の影響等で車両
進行方向の違いにより集電装置に働く揚力が異なる場合
でも、集電装置に働く揚力を同程度とすることが可能と
なる。このため、架線への押圧力を車両の進行方向にか
かわらす略一定に保持することができ、すり板の磨耗量
の増大／損耗、架線の損傷の危険性を回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の集電舟装置を装備した集電装
置の機構を示す図である。

【図２】本発明の実施例の集電舟装置の断面形状を示す
図である。

【図３】本発明の実施例の集電舟装置が走行風を受けた
場合の気流の模式図である。

【図４】集電舟のすり板前面勾配と揚力の関係を示す図
である。

【図５】図１に示す集電装置の速度と揚力の関係を示す
図である。

【図６】本発明の第２の実施例の集電舟装置の断面形状
を示す図である。

【図７】第２の実施例の集電舟装置の進行方向と揚力の
関係を示す図である。

【図８】従来のシングルアーム形集電装置の機構の一例
を示す図である。

【図９】従来の集電舟の断面形状を示す図である。

【図１０】従来のシングルアーム形集電装置の速度と揚
力の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 台枠 ２，３ 主軸 ４，５ 下枠 ６ 上枠 ７ 支持枠 ８ 舟支えアーム ９，１３，１５ 集電舟装置 １０ 舟体 １１，１４ すり板 １２ 架線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗田 健 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東 日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 高木 通俊 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 佐久間 裕一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 大島 哲二 神奈川県横浜市金沢区福浦三丁目８番 東 洋電機製造株式会社横浜製作所内 (72)発明者 新井 博之 神奈川県横浜市金沢区福浦三丁目８番 東 洋電機製造株式会社横浜製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舟体の上面にすり板を取着した車両用集
   電装置の集電舟装置において、すり板の車両進行方向の
   前面と後面を異なる勾配角度に形成したことを特徴とす
   る集電舟装置。
2. 【請求項２】 舟体の上面にすり板を取着した車両用集
   電装置の集電舟装置において、舟体の車両進行方向の前
   半部と後半部とを異なる断面形状に形成したことを特徴
   とする集電舟装置。
3. 【請求項３】 車両の進行方向に対して前後非対称な枠
   組を持つ車両用集電装置に装備され、舟体の上面にすり
   板を取着した集電舟装置において、 すり板の車両進行方向の前面と後面を異なる勾配角度に
   形成し、上記枠組により生ずる車両進行方向の違いによ
   る揚力差を補正したことを特徴とする集電舟装置。
4. 【請求項４】 車両の進行方向に対して前後非対称な枠
   組を持つ車両用集電装置に装備され、舟体の上面にすり
   板を取着した集電舟装置において、 舟体の車両進行方向の前半部と後半部とを異なる断面形
   状に形成し、上記枠組により生ずる車両進行方向の違い
   による揚力差を補正したことを特徴とする集電舟装置。