JPH09219902A - Power collector of train - Google Patents

Power collector of train

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JPH09219902A
JPH09219902A JP8048326A JP4832696A JPH09219902A JP H09219902 A JPH09219902 A JP H09219902A JP 8048326 A JP8048326 A JP 8048326A JP 4832696 A JP4832696 A JP 4832696A JP H09219902 A JPH09219902 A JP H09219902A
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gap
electrode
actuator
train
current collector
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Kiyoshi Ishida
精 石田
Takefumi Shimada
健夫三 島田
Yusuke Sato
勇輔 佐藤
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Railway Technical Research Institute
Yaskawa Electric Corp
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Railway Technical Research Institute
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電車の集電は線路とき電導体(第三軌条)か
ら車輪とパンタグラフを介して行われることが多いが、
輸送速度を高速化すると、摩擦接触するパンタグラフ等
が摩耗して寿命短縮の嫌いがあり、この現象の生起を防
ぐ手段が備わった列車の集電装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 電源3と駆動源4と電極装置5を備えた
列車の集電装置において、車両1への集電をき電導体
(第三軌条)2・集電用の電極51間にエアギャップを設
けて、駆動源4に非接触集電すると共に、先のエアギャ
ップが常に一定になるようにセンサを介して監視し、サ
ーボ演算して電極の位置を制御し、走行中の揺れ等でギ
ャップが変動して通電抵抗が変動することを防止して安
定した長寿命の走行を可能とした。
(57) [Abstract] [Problem] In many cases, current collection of electric train is performed from a conductor (third rail) through a wheel and a pantograph,
When the transportation speed is increased, a pantograph or the like that is in frictional contact is worn and there is a dislike of shortening the life of the pantograph. An object of the present invention is to provide a train current collector equipped with means for preventing the occurrence of this phenomenon. SOLUTION: In a train current collector including a power source 3, a drive source 4, and an electrode device 5, air is collected between a vehicle 1 and a conductor (third rail) 2 and an electrode 51 for current collection. A gap is provided to collect current in a non-contact manner with the drive source 4, and the air gap is monitored through a sensor so that the air gap is always constant, and servo calculation is performed to control the position of the electrode. It prevents the gap from fluctuating and the energization resistance fluctuating, which enables stable long-life running.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速走行する列車が電
力を集電する集電手段に係り、そこに適用される電極装
置を用いた列車の集電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current collector for collecting electric power from a train running at high speed, and to a train current collector using an electrode device applied to the train.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の列車の集電手段は、車輪とパンタ
グラフを用いてそれぞれレールとき電導体(第三軌条)
に接触させ、回転ないし摺動摩擦している状態で集電す
るのが殆どであった[以下、これを『従来例』とい
う]。
2. Description of the Related Art Conventional train current collecting means uses a wheel and a pantograph for rails and conductors (third rail).
Most of the time, the current was collected by contacting with the surface and rotating or sliding friction [hereinafter, referred to as "conventional example"].

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが従来例におい
て、輸送効率を向上させるために列車の走行速度を上げ
て行くと、摺動摩擦しているパンタグラフ等の寿命は短
くなる一方であり、またそれだけでなく、パンタグラフ
がき電導体(第三軌条)の撓みに追従できなくなり非接
触となる事態が発生し、良好な走行状態が行われなくな
るという懸念がある。ここにおいて、本発明は、従来例
の課題を解決するように、き電導体(第三軌条)から高
速走行時でも、非接触で安定した集電が可能な列車の集
電装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional example, when the traveling speed of the train is increased to improve the transportation efficiency, the life of the pantograph or the like which is in sliding friction is shortened, and only by that. However, there is a concern that the pantograph may not follow the bending of the feeder conductor (third rail) and may be in a non-contact state, and a good running state may not be achieved. Here, the present invention provides a current collector for a train capable of non-contact and stable current collection even when traveling at high speed from a feeder (third rail) so as to solve the problems of the conventional example. With the goal.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、き電導体(第三軌条)と集電用の電極間
に、エアギャップを一定となるようにフィードバック制
御して、一定のギャップを介して非接触の集電をする。
こうすることによって、摩擦を無くして高速走行を可能
にし、集電経路のエアギャップを一定に保ち、安定した
集電によって列車を高速安定走行させることができる。
さらに、一定のギャップを介して非接触の集電をするア
クチュエータ手段において、高い応答性のアクチュエー
タは制御できるストロークが小さいことが多いため、高
速走行時に受ける風圧が変動する等して車両が大きく上
下するときは制御範囲を越えてしまい、安定した集電が
損なわれることがあるから、電極をアクチュエータごと
変位させ、該アクチュエータよりストロークが大きく、
低い周波数特性の第2のアクチュエータを併設し、2重
にギャップを制御するようにして対応している。
In order to solve this problem, the present invention provides feedback control between the feeding conductor (third rail) and the current collecting electrode so that the air gap becomes constant, Non-contact current collection through a fixed gap.
By doing so, it is possible to run at high speed without friction, keep the air gap of the current collection path constant, and stably run the train at high speed by stable current collection.
Further, in the actuator means for non-contact current collection through a fixed gap, a highly responsive actuator often has a small controllable stroke. When this happens, the control range may be exceeded and stable current collection may be impaired.Therefore, the electrode is displaced together with the actuator, and the stroke is larger than that of the actuator.
A second actuator having a low frequency characteristic is provided side by side to double-control the gap.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、電源と駆動源と電極装置を備え、前記電源が前記電
極装置を介して第三軌条であるき電導体から集電し、前
記駆動源に電力を供給して走行する列車の集電装置にお
いて、前記電極装置に設けたエアギャップを隔てて前記
き電導体に対向する電極を、前記走行する列車車両に対
して可動にすると共に、前記き電導体と前記電極間を一
定のエアギャップに保持して集電・走行することを特徴
とする列車の集電装置としたものであり、摩擦を無くし
て、高速走行を可能にし、集電経路のエアギャップを一
定に保ち、安定した集電によって列車を高速安定走行さ
せることができるという作用を有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention comprises a power source, a driving source, and an electrode device, and the power source collects power from a feeding conductor which is a third rail via the electrode device. In a current collector of a train traveling by supplying electric power to the drive source, an electrode facing the feeding conductor across an air gap provided in the electrode device is made movable with respect to the traveling train car. Along with this, a train current collector that collects and travels while maintaining a constant air gap between the feeder and the electrode, eliminates friction and enables high-speed travel. , It has the effect of keeping the air gap of the current collection path constant and allowing the train to travel at high speed stably by stable current collection.

【0006】請求項2に記載の発明は、前記電極と、前
記電極を絶縁部材を介して取り付け前記電極を操作する
アクチュエータと、前記エアギャップを検出しギャップ
検出値を送出するギャップセンサと、前記アクチュエー
タを駆動する駆動装置と、前記エアギャップの指令値と
前記ギャップ検出値とのギャップ偏差から位相を演算・
制御するギャップ制御器と、前記電極と前記電源を接続
する絶縁ケーブルからなり、前記ギャップ検出値に対応
して前記ギャップ制御器が働き、前記ギャップ制御器か
ら前記駆動装置に指令を与えて前記アクチュエータを駆
動し、前記エアギャップを一定に保持するこを特徴とす
る請求項1記載の列車の集電装置としたものであり、き
電導体(第三軌条)と集電用の電極間にエアギャップが
一定となるようにフィードバック制御して、一定のギャ
ップを介して非接触の集電ができるという作用を有す
る。
According to a second aspect of the present invention, the electrode, an actuator that attaches the electrode through an insulating member and operates the electrode, a gap sensor that detects the air gap and sends a gap detection value, and A drive device that drives the actuator, and calculates the phase from the gap deviation between the air gap command value and the gap detection value.
A gap controller for controlling, and an insulating cable connecting the electrode and the power source, the gap controller works in response to the gap detection value, and the gap controller gives a command to the driving device to drive the actuator. 2. The train current collector according to claim 1, characterized in that the air gap is maintained constant by driving a train, and an air gap is provided between the feeding conductor (third rail) and the collecting electrode. Feedback control is performed so that the gap becomes constant, and non-contact current collection can be performed through the constant gap.

【0007】請求項3に記載の発明は、前記電極が固着
された可動子鉄心と、該可動子鉄心に固着された変位検
出棒と、前記電極と前記変位検出棒が平行にスライドで
きるよう支持するガイドと、前記可動子鉄心と空隙を介
して対向し2つの電磁石から成る固定子と、該固定子に
対する前記可動子鉄心の位置を検出する変位センサと、
前記固定子に電流を供給する2つの増幅器と、前記指令
値と前記検出値の信号を比較し両者のギャップ偏差を導
出する比較器と、前記ギャップ制御器からの制御信号と
前記変位センサからの変位信号を受けて前記2つの増幅
器に指令を与え、前記固定子が前記可動鉄心に及ぼす支
持力を前記制御器の指令と比例関係となるよう補償する
補償器とを備え、前記エアギャップを前記エアギャップ
の指令値と等しくなるようフィードバック制御すること
を特徴とする請求項2記載の列車の集電装置としたもの
であり、フィードバック制御が正確・迅速になされ電極
のスライド動作が円滑行われるという作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, a movable element core to which the electrode is fixed, a displacement detection rod fixed to the movable element core, and the electrode and the displacement detection rod are supported so that they can slide in parallel. A guide, a stator composed of two electromagnets facing the mover iron core through a gap, and a displacement sensor for detecting the position of the mover iron core with respect to the stator.
Two amplifiers for supplying a current to the stator, a comparator for comparing the command value signal and the detection value signal to derive a gap deviation between the two, a control signal from the gap controller and the displacement sensor. A compensator for receiving a displacement signal and giving a command to the two amplifiers so as to compensate a supporting force exerted on the movable iron core by the stator so as to be in a proportional relationship with a command of the controller; The train current collector according to claim 2, wherein feedback control is performed so as to be equal to the command value of the air gap. The feedback control is performed accurately and quickly, and the sliding operation of the electrodes is performed smoothly. Have an effect.

【0008】請求項4に記載の発明は、前記補償器から
の補償信号を、前記2つの増幅器の1つへ与えて前記電
極を下降・上昇させ、もしくは両方へバイアスを与えて
一方を増加させると同時に他方を減少させて前記電極を
下降・上昇させることを特徴とする請求項3記載の列車
の集電装置としたものであり、極く微小時間の過渡的な
変位に対しても、電極の位置保持にバイアス的な役目を
果たすという作用を有する。請求項5に記載の発明は、
前記2つの固定子のうちの一方の固定子をバネに代え
て、前記電極を常時特定の方向に押し付け、他方の固定
子が前記特定方向と逆向きの方向の力を発生して前記エ
アギャップを一定に保持・制御することを特徴とする請
求項3記載の列車の集電装置としたものであり、一方の
固定子の削減に基づき設備のコスト低減と設備の簡略化
になるという作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, the compensation signal from the compensator is applied to one of the two amplifiers to lower or raise the electrode, or a bias is applied to both to increase one. At the same time, the other is decreased to lower and raise the electrode, and the current collector of the train according to claim 3, wherein the electrode is used even for a transient displacement of an extremely minute time. Has the effect of playing a biasing role in maintaining the position. The invention according to claim 5 is
One of the two stators is replaced by a spring, and the electrode is constantly pressed in a specific direction, and the other stator generates a force in a direction opposite to the specific direction to generate the air gap. The present invention provides a train current collecting device according to claim 3, characterized in that the stator is held and controlled in a constant manner. The effect of reducing the cost of the facility and simplifying the facility based on the reduction of one stator is provided. Have.

【0009】請求項6に記載の発明は、前記き電導体に
対して前記電極が、低い周波数特性を持って大きな変位
に対応する前記アクチュエータの第1の構成手段と、高
い周波数特性を持って小さな変位に対応する前記アクチ
ュエータの第2の構成手段と、をそれぞれ具備したこと
を特徴とする請求項2記載の列車の集電装置としたもの
であり、変位の大きさに対応した迅速な効率的な電極の
スライド動作が可能となるという作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, the electrode has a high frequency characteristic and the first constituent means of the actuator which responds to a large displacement with a low frequency characteristic with respect to the feeder. 3. The train current collector according to claim 2, further comprising: a second constituent means of the actuator corresponding to a small displacement, and a rapid efficiency corresponding to a magnitude of the displacement. This has the effect of enabling a specific electrode sliding operation.

【0010】請求項7に記載の発明は、第1の前記アク
チュエータと前記電極を一緒に移動させる第2のアクチ
ュエータを備えて成り前記エアギャップを可変にする手
段として第1及び第2のアクチュエータと、該第1及び
第2のアクチュエータの駆動装置と、前記ギャップセン
サの信号をフィードバックして位相制御し前記第1及び
第2の駆動装置に指令する第1及び第2のギャップ制御
器を設けると共に、前記第2のアクチュエータを含むギ
ャップ制御ループの前記電極のストロークが、前記第1
のアクチュエータを含むギャップ制御ループの電極のス
トロークより広く、前記第1のアクチュエータを含むギ
ャップ制御ループの周波数帯域が、前記第2のアクチュ
エータを含むギャップ制御ループの周波数帯域より高周
波であるように構成したことを特徴とする請求項6記載
の列車の集電装置としたものであり、重畳的な電極移動
がより確実になされ得るという作用を有する。請求項8
に記載の発明は、前記き電導体が、前記走行する列車に
対向する固定部に敷設されたレール形状で構成すること
を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかの項に
記載の列車の集電装置としたものであり、車両の高速走
行に対してもき電導体(第三軌条)の変動が比較的に少
なくエアギャップの調整が短時間に可能になるという作
用を有する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first actuator and a second actuator for moving the electrode together, and the first and second actuators are provided as means for varying the air gap. A drive device for the first and second actuators, and first and second gap controllers for feeding back a signal from the gap sensor to control the phase and command the first and second drive devices. , The stroke of the electrode of the gap control loop including the second actuator is
And a frequency band of the gap control loop including the first actuator is higher than a frequency band of a gap control loop including the second actuator. According to another aspect of the present invention, there is provided a train current collector, which has the function of more reliably performing superimposed electrode movement. Claim 8
The invention according to claim 1 is characterized in that the feeder is configured in a rail shape laid on a fixed portion facing the traveling train. This is a train current collector, and has an effect that the fluctuation of the conductor (third rail) is relatively small even when the vehicle is running at high speed, and the air gap can be adjusted in a short time.

【0011】以下、本発明の実施の形態について、図面
を順次用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明を適用した列車要部の
概略構成を表す説明図である。図1において、1は車
両、2はき電導体(第三軌条)、3は電源、4は駆動
源、5は電極装置、51は電極である。電極51はき電導体
(第三軌条)2に対向して所定のエアギャップを介して
設けており、車両1内に固定された電極装置5において
上下方向にスライド可能に装着されている。車両1が走
行してき電導体(第三軌条)2の表面の凹凸などにより
前記エアギャップが変動しようとするとき、図示しない
ギャップセンサ[図2以下で後述]からのギャップ検出
信号を受けて、電極装置5が上下にスライド動作し電極
51を変位させ、前記エアギャップが一定に保たれる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a main part of a train to which the present invention is applied. In FIG. 1, 1 is a vehicle, 2 is a feeding conductor (third rail), 3 is a power source, 4 is a driving source, 5 is an electrode device, and 51 is an electrode. The electrode 51 is provided so as to face the feeding conductor (third rail) 2 via a predetermined air gap, and is mounted on the electrode device 5 fixed in the vehicle 1 so as to be slidable in the vertical direction. When the vehicle 1 is traveling and the air gap is about to fluctuate due to irregularities on the surface of the conductor (third rail) 2, etc., the electrodes are received in response to a gap detection signal from a gap sensor (not shown in FIG. 2 and below). Device 5 slides up and down
The air gap is kept constant by displacing 51.

【0012】図2は、集電手段としての電極装置の全体
の電気的回路構成と一部の機械的機構の構成を示す説明
図である。図2において、棒状電極51はき電導体(第三
軌条)2の表面から集電できる対向する表面積と走行方
向に対しての横揺れをカバーできる横幅を備えており、
51a は固定子52a または固定子52b に吸引される可動子
鉄心、51b は可動子鉄心51a の変位を表す変位検出棒、
51c は絶縁部材でありこれらは一体に形成されている。
52a,52bは可動子鉄心51a とエアギャップを介して上下
に配置された車両内の固定側に固定された電磁石で形成
される固定子、53a,53b は電極51と変位検出棒51b 等を
支持して上下方向のスライド移動のみを可能とし固定側
に固定され摩擦の極めて少ないガイド(支持部材)であ
る。可動子鉄心51a と、変位検出棒51b と、ガイド53a,
53b と、固定子52a,52b とで電極51を上下に移動させる
アクチュエータを成している。54a,54b はそれぞれ固定
子52a,52b に電流を供給する増幅器、55は補償器( 詳細
は後述) 、58a は固定子52a,52b に対する可動子鉄心51
a の位置を検出する変位センサである。変位センサ58a
と、増幅器54a,54b と補償器55 とで前記アクチュエー
タを駆動する駆動装置を成している。
FIG. 2 is an explanatory view showing the entire electric circuit structure of the electrode device as the current collecting means and the structure of a part of the mechanical mechanism. In FIG. 2, the rod-shaped electrode 51 has a facing surface area capable of collecting current from the surface of the feeding conductor (third rail) 2 and a lateral width capable of covering rolling in the traveling direction,
51a is a mover core that is attracted to the stator 52a or the stator 52b, 51b is a displacement detection rod that indicates the displacement of the mover core 51a,
51c is an insulating member, and these are integrally formed.
52a and 52b are stators formed by electromagnets fixed to the fixed side in the vehicle, which are vertically arranged via a mover iron core 51a and an air gap, and 53a and 53b support electrodes 51 and displacement detection rods 51b. It is a guide (supporting member) that can slide only in the vertical direction and is fixed to the fixed side with very little friction. The mover iron core 51a, the displacement detection rod 51b, the guide 53a,
53b and the stators 52a and 52b form an actuator that moves the electrode 51 up and down. 54a and 54b are amplifiers that supply current to the stators 52a and 52b, 55 is a compensator (details will be described later), and 58a is a mover core 51 for the stators 52a and 52b.
It is a displacement sensor that detects the position of a. Displacement sensor 58a
And the amplifiers 54a, 54b and the compensator 55 form a driving device for driving the actuator.

【0013】58bはき電導体(第三軌条)2と電極51間
のエアギャップを検出するギャップセンサ、55はギャッ
プ制御器56からの信号に対応して固定子52a,52b が可動
子鉄心51a を磁気吸引力で支持する支持力が生じるよう
補償演算を行う補償器、57はギャップ指令値Gsとギャ
ップセンサ58b の検出値の両信号を比較しギャップ偏差
を算出する比較器である。比較器57と、ギャップ制御器
56と、エアギャップセンサ58b でエアギャップの位相制
御手段を成している。59は電極51と図示しない電源とを
接続した絶縁ケーブルである。エアギャップ制御器56の
信号と変位センサ58a の信号を受けて増幅器54a,54bに
指令を送る補償器55は、磁気吸引力によって可動鉄心51
a を支持する固定子52a,52b の支持力が制御器56の信号
に比例するように補償する。つまり、増幅器54a,固定子
52a が働き磁気吸引力によって可動鉄心51a を下降さ
せ、増幅器54b,固定子52b が働き磁気吸引力によって可
動鉄心51a を上昇させるが、一方を可動的に他方をバイ
アス的に使用するようにしても良い。このような構成に
おいて、ギャップセンサ58b が電極51とき電導体(第三
軌条)2間のギャップを検出した検出値と、ギャップ指
令値Gs とを比較して、差があればギャップ制御器56が
働いてスライド指令を出す。このスライド指令を受けた
補償器55は増幅器54a,54b を介して固定子52a,52b に電
流を与え、可動鉄心51a を変位させる。そして、電極51
とき電導体(第三軌条)2間のギャップが、指令値Gs
に近づいて行く。この動作が継続するので、車両1が走
行しても前記エアギャップが一定に保たれる。
58b is a gap sensor for detecting an air gap between the feeding conductor (third rail) 2 and the electrode 51, 55 is a stator 52a, 52b corresponding to a signal from the gap controller 56, and is a movable iron core 51a. Is a compensator for performing a compensating operation so as to generate a supporting force for supporting the magnetic field with the magnetic attraction force. Reference numeral 57 is a comparator for comparing both signals of the gap command value Gs and the detection value of the gap sensor 58b to calculate the gap deviation. Comparator 57 and gap controller
56 and the air gap sensor 58b form an air gap phase control means. Reference numeral 59 is an insulated cable that connects the electrode 51 and a power source (not shown). The compensator 55, which receives a signal from the air gap controller 56 and a signal from the displacement sensor 58a and sends a command to the amplifiers 54a and 54b, uses a magnetic attraction force to move the movable iron core 51.
The supporting force of the stators 52a and 52b supporting a is compensated so as to be proportional to the signal of the controller 56. That is, the amplifier 54a, the stator
52a works to lower the movable iron core 51a by the magnetic attraction force, and the amplifier 54b and the stator 52b work to raise the movable iron core 51a by the magnetic attraction force, but even if one is movably used and the other is used as a bias. good. In such a configuration, the gap sensor 58b compares the detection value obtained by detecting the gap between the conductors (third rail) 2 when the electrode 51 is used with the gap command value Gs, and if there is a difference, the gap controller 56 Work and issue a slide command. The compensator 55 receiving this slide command applies a current to the stators 52a, 52b via the amplifiers 54a, 54b to displace the movable iron core 51a. And the electrode 51
When the gap between the conductors (3rd rail) 2 is the command value Gs
Approaching. Since this operation continues, the air gap is kept constant even when the vehicle 1 travels.

【0014】(実施の形態2)図3は、図2の一部を変
形して他の構成とした要部の説明図である。図3におい
て、50は固定部間に装着したバネ[もっとも、可動子鉄
心51a の下部端面と固定部間に装着してもよいが、その
ときは固定子は52a(図2参照)を使う]であり、下側は
可動鉄心51a の上部端面に接し上側は図示しない固定側
に固着されて圧縮された状態で装着されており、可動鉄
心51a を常時下側に押し付けている。そして、可動鉄心
51a は、図示しないストッパで所定の位置までしか(下
方への)変位をしないようになっている。このような構
成において、固定子52b に電流を供給すると可動鉄心51
a に吸引力が働いてバネで押されている可動鉄心51a を
引き上げる。そして、図2と同様にフィードバック制御
をすることによって、エアギャップが指令値Cs に等し
くされいて一定のギャップに保たれる。
(Embodiment 2) FIG. 3 is an explanatory view of a main portion in which a part of FIG. 2 is modified to have another structure. In FIG. 3, reference numeral 50 denotes a spring mounted between fixed parts [although it may be mounted between the lower end surface of the mover iron core 51a and the fixed part, in which case the stator uses 52a (see FIG. 2)]. The lower side is in contact with the upper end surface of the movable iron core 51a, and the upper side is fixedly attached to a fixed side (not shown) and is mounted in a compressed state, and the movable iron core 51a is always pressed downward. And the movable iron core
The reference numeral 51a is a stopper (not shown) that is displaced (downward) only to a predetermined position. In such a structure, when current is supplied to the stator 52b, the movable core 51
The movable iron core 51a, which is pressed by a spring due to a suction force acting on a, is pulled up. Then, by performing feedback control as in FIG. 2, the air gap is made equal to the command value Cs and is maintained at a constant gap.

【0015】(実施の形態3)図4は、本発明の実施の
形態3の回路構成を示すブロック図である。図4におい
て、61は電車線を成すき電導体(第三軌条)2と電極51
間のエアギャップを可変にする第1のアクチュエータ、
62は第1のアクチュエータ61と電極51を一緒に装着[搭
載]してエアギャップを可変にする第2のアクチュエー
タ、71は第1のアクチュエータ61を駆動する第1の駆動
装置、72は第2のアクチュエータ62の駆動装置、56a は
エアギャップセンサ58b の検出信号を受けてエアギャッ
プが所定の大きさになるよう位相制御して第1の駆動装
置71に指令を送る第1のギャップ制御器、56b はエアギ
ャップセンサ58b の検出信号を受けてエアギャップが所
定の大きさになるよう位相制御して、第2の駆動装置72
に指令を送る第2のギャップ制御器であり、ケーブル59
(不図示)は電極51(図2,図3参照)と図示しない列
車の電源を接続している。なお、これらは全て車両内に
配置されており、電極51と第1のアクチュエータ61とは
電気的に絶縁されている。また、第2のアクチュエータ
62が電極51ごと第1のアクチュエータ61を駆動するスト
ロークは、電極51を駆動する第1のアクチュエータ61の
ストロークより大きく、さらに、第2のアクチュエータ
62を含むギャップ制御ループの周波数特性は、第1のア
クチュエータ61を含むギャップ制御ループの周波数特性
より低く抑えられている。
(Third Embodiment) FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a plow conductor (third rail) 2 and an electrode 51 which form an electric line.
A first actuator for varying the air gap between,
62 is a second actuator that mounts [mounts] the first actuator 61 and electrode 51 together to make the air gap variable, 71 is a first drive device that drives the first actuator 61, and 72 is a second drive device. A drive device for the actuator 62, a first gap controller 56a that receives a detection signal from the air gap sensor 58b, performs phase control so that the air gap has a predetermined size, and sends a command to the first drive device 71. 56b receives the detection signal of the air gap sensor 58b and performs phase control so that the air gap has a predetermined size, and the second driving device 72b.
Is a second gap controller that sends commands to the cable 59
The electrode (not shown) connects the electrode 51 (see FIGS. 2 and 3) to the power supply of a train (not shown). All of these are arranged inside the vehicle, and the electrode 51 and the first actuator 61 are electrically insulated. Also, the second actuator
The stroke by which 62 drives the first actuator 61 together with the electrode 51 is larger than the stroke of the first actuator 61 that drives the electrode 51.
The frequency characteristic of the gap control loop including 62 is suppressed to be lower than the frequency characteristic of the gap control loop including the first actuator 61.

【0016】以上の構成において、列車が高速走行する
とき、き電導体(第三軌条)2の表面粗さ等に起因して
ストロークは小さいが高周波のギャップの変動が生じ
る。一方、風圧変動によって車両全体が揺れるが、車両
の重量が大きいので低周波のギャップの変動が生じる。
これらのギャップ変動に対して上記の本発明装置が作動
すると、車両1(電極51)とき電導体(第三軌条)2間
の相対変位のうちの低周波で大きな変動は、第2のギャ
ップ制御器56a を含む制御ループで制御され、小振幅で
高周波の振動は、第1のギャップ制御器56a を含む制御
ループで制御される。風圧変動がなく、車両1とき電導
体(第三軌条)2間の相対位置の変動が小さいときは、
第2のギャップ制御器56b を含む制御ループは殆ど作動
せず、第1のギャップ制御器56a を含む制御ループが作
動し、前記ギャップを一定となるよう制御される。
In the above structure, when the train runs at high speed, the high-frequency gap fluctuates due to the surface roughness of the feeder (third rail) 2 and the like. On the other hand, although the entire vehicle shakes due to wind pressure fluctuations, fluctuations in the low frequency gap occur due to the large weight of the vehicle.
When the above-described device of the present invention operates in response to these gap fluctuations, a large fluctuation at a low frequency in the relative displacement between the vehicle 1 (electrode 51) and the electric conductor (third rail) 2 causes the second gap control. The small-amplitude, high-frequency vibration is controlled by the control loop including the controller 56a, and is controlled by the control loop including the first gap controller 56a. When there is no wind pressure fluctuation and the relative position fluctuation between the vehicle 1 and the electric conductor (third rail) 2 is small,
The control loop including the second gap controller 56b is hardly activated, and the control loop including the first gap controller 56a is activated to control the gap to be constant.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電極が
き電導体(第三軌条)と接触することなく非接触の状態
で集電するので、集電部の摩擦による走行速度の制限が
なく、ギャップが一定に保たれるから、集電経路のエア
ギャップが一定して電流に乱れがなく、安定した高速走
行が可能になって、列車の高速化を可能にして輸送速度
を上げるという有利な効果が得られる。さらに、き電導
体(第三軌条)と電極間のギャップを制御領域を2重に
制御するため、車両が大きく揺れることがあっても、ギ
ャップは常に一定に制御され、非接触集電の効用を最大
に発揮でき、列車の安定した高速走行を可能とする特段
の効果を奏することができる。
As described above, according to the present invention, the electrode collects current in a non-contact state without making contact with the feeding conductor (third rail), so that the traveling speed is limited by the friction of the collecting portion. Since there is no gap and the gap is kept constant, the air gap in the current collection path is constant and there is no disturbance in the current, enabling stable high-speed traveling, enabling high-speed trains and increasing transport speed. That is an advantageous effect. Furthermore, the gap between the feeding conductor (third rail) and the electrode is double controlled in the control area, so even if the vehicle shakes significantly, the gap is always controlled to be constant, and the effect of non-contact current collection is improved. The maximum effect can be achieved, and a special effect that enables stable high-speed running of the train can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における列車要部の概要
構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of a train according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1における集電手段として
の電極装置の全体を表す電気的回路構成と一部の機械的
機構の構成を説明する図
FIG. 2 is a diagram for explaining an electrical circuit configuration representing the entire electrode device as a current collecting means and a configuration of a part of a mechanical mechanism in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態2における集電手段として
の電極装置の全体を表す電気的回路構成と一部の機械的
機構の構成を説明する図
FIG. 3 is a diagram for explaining an electrical circuit configuration representing the entire electrode device as a current collector in Embodiment 2 of the present invention and a configuration of a part of a mechanical mechanism.

【図4】本発明の実施の形態3における回路構成を示す
ブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両 2 き電導体(第三軌条) 3 電源 4 駆動源 5 電極装置 50 バネ 51 電極 51a 可動子鉄心 51b 変位検出棒 51c 絶縁部材 52a,52b 固定子 53a,53b ガイド 54a,54b 増幅器 55 補償器 56 ギャップ制御器(位相制御器) 56a 第1のギャップ制御器 56b 第2のギャップ制御器 57 比較器(ギャップの偏差算出) 58a 変位センサ 58b ギャップセンサ 59 絶縁ケーブル 61 第1のアクチュエータ 62 第2のアクチュエータ 71 第1の駆動装置 72 第2の駆動装置 1 Vehicle 2 Feeder (3rd rail) 3 Power supply 4 Drive source 5 Electrode device 50 Spring 51 Electrode 51a Mover core 51b Displacement detection rod 51c Insulation member 52a, 52b Stator 53a, 53b Guide 54a, 54b Amplifier 55 Compensator 56 Gap Controller (Phase Controller) 56a First Gap Controller 56b Second Gap Controller 57 Comparator (Gap Deviation Calculation) 58a Displacement Sensor 58b Gap Sensor 59 Insulated Cable 61 First Actuator 62 Second Actuator 71 First drive device 72 Second drive device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勇輔 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yusuke Sato 38-8 Mitsumachi, Kokubunji, Tokyo 38 Inside the Railway Technical Research Institute

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電源と駆動源と電極装置を備え、前記電源
が前記電極装置を介して第三軌条であるき電導体から集
電し、前記駆動源に電力を供給して走行する列車の集電
装置において、 前記電極装置に設けたエアギャップを隔てて前記き電導
体に対向する電極を、前記走行する列車車両に対して可
動にすると共に、前記き電導体と前記電極間を一定のエ
アギャップに保持して集電・走行することを特徴とする
列車の集電装置。
1. A train collection system comprising a power source, a driving source, and an electrode device, wherein the power source collects power from a feeding conductor which is a third rail via the electrode device and supplies electric power to the driving source. In the electric device, an electrode facing the feeding conductor across an air gap provided in the electrode device is made movable with respect to the traveling train car, and a constant air is provided between the feeding conductor and the electrode. A train current collector characterized by collecting and traveling in a gap.
【請求項2】前記電極と、 前記電極を絶縁部材を介して取り付け前記電極を操作す
るアクチュエータと、 前記エアギャップを検出しギャップ検出値を送出するギ
ャップセンサと、 前記アクチュエータを駆動する駆動装置と、 前記エアギャップの指令値と前記ギャップ検出値とのギ
ャップ偏差から位相を演算・制御するギャップ制御器
と、 前記電極と前記電源を接続する絶縁ケーブルからなり、 前記ギャップ検出値に対応して前記ギャップ制御器が働
き、前記ギャップ制御器から前記駆動装置に指令を与え
て前記アクチュエータを駆動し、前記エアギャップを一
定に保持するこを特徴とする請求項1記載の列車の集電
装置。
2. An electrode, an actuator that operates the electrode by mounting the electrode via an insulating member, a gap sensor that detects the air gap and sends a gap detection value, and a drive device that drives the actuator. A gap controller that calculates and controls a phase from a gap deviation between the command value of the air gap and the gap detection value; and an insulating cable that connects the electrode and the power supply, and the gap detection value corresponds to the gap detection value. The train current collector according to claim 1, wherein a gap controller operates to give a command from the gap controller to the actuator to drive the actuator to keep the air gap constant.
【請求項3】前記電極が固着された可動子鉄心と、 該可動子鉄心に固着された変位検出棒と、 前記電極と前記変位検出棒が平行にスライドできるよう
支持するガイドと、 前記可動子鉄心と空隙を介して対向し2つの電磁石から
成る固定子と、 該固定子に対する前記可動子鉄心の位置を検出する変位
センサと、 前記固定子に電流を供給する2つの増幅器と、 前記指令値と前記検出値の信号を比較し両者のギャップ
偏差を導出する比較器と、 前記ギャップ制御器からの制御信号と前記変位センサか
らの変位信号を受けて前記2つの増幅器に指令を与え、
前記固定子が前記可動鉄心に及ぼす支持力を前記制御器
の指令と比例関係となるよう補償する補償器とを備え、
前記エアギャップを前記エアギャップの指令値と等しく
なるようフィードバック制御することを特徴とする請求
項2記載の列車の集電装置。
3. A mover core to which the electrode is fixed, a displacement detection rod fixed to the mover core, a guide for supporting the electrode and the displacement detection rod so as to slide in parallel, and the mover. A stator composed of two electromagnets facing the iron core via a gap, a displacement sensor for detecting the position of the mover iron core with respect to the stator, two amplifiers for supplying a current to the stator, and the command value. And a comparator for deriving a gap deviation between the two by comparing the detection value signals, a control signal from the gap controller and a displacement signal from the displacement sensor, and giving a command to the two amplifiers,
A compensator for compensating the supporting force exerted on the movable iron core by the stator so as to be in a proportional relationship with a command of the controller,
The train current collector according to claim 2, wherein feedback control is performed so that the air gap becomes equal to a command value of the air gap.
【請求項4】前記補償器からの補償信号を、前記2つの
増幅器の1つへ与えて前記電極を下降・上昇させ、もし
くは両方へバイアスを与えて一方を増加させると同時に
他方を減少させて前記電極を下降・上昇させることを特
徴とする請求項3記載の列車の集電装置。
4. A compensating signal from the compensator is applied to one of the two amplifiers to lower and raise the electrodes, or both are biased to increase one and decrease the other simultaneously. The train current collector according to claim 3, wherein the electrode is lowered and raised.
【請求項5】前記2つの固定子のうちの一方の固定子を
バネに代えて、前記電極を常時特定の方向に押し付け、
他方の固定子が前記特定方向と逆向きの方向の力を発生
して前記エアギャップを一定に保持・制御することを特
徴とする請求項3記載の列車の集電装置。
5. One of the two stators is replaced by a spring, and the electrodes are constantly pressed in a specific direction.
The train current collector according to claim 3, wherein the other stator generates a force in a direction opposite to the specific direction to hold and control the air gap constant.
【請求項6】前記き電導体に対して前記電極が、 低い周波数特性を持って大きな変位に対応する前記アク
チュエータの第1の構成手段と、 高い周波数特性を持って小さな変位に対応する前記アク
チュエータの第2の構成手段と、をそれぞれ具備したこ
とを特徴とする請求項2記載の列車の集電装置。
6. The first constituent means of the actuator, wherein the electrode has a low frequency characteristic and corresponds to a large displacement with respect to the feeder, and the actuator has a high frequency characteristic and corresponds to a small displacement. 2. The train current collector according to claim 2, further comprising:
【請求項7】第1の前記アクチュエータと前記電極を一
緒に移動させる第2のアクチュエータを備えて成り前記
エアギャップを可変にする手段として第1及び第2のア
クチュエータと、 該第1及び第2のアクチュエータの駆動装置と、 前記ギャップセンサの信号をフィードバックして位相制
御し前記第1及び第2の駆動装置に指令する第1及び第
2のギャップ制御器を設けると共に、 前記第2のアクチュエータを含むギャップ制御ループの
前記電極のストロークが、前記第1のアクチュエータを
含むギャップ制御ループの電極のストロークより広く、 前記第1のアクチュエータを含むギャップ制御ループの
周波数帯域が、前記第2のアクチュエータを含むギャッ
プ制御ループの周波数帯域より高周波であるように構成
したことを特徴とする請求項6記載の列車の集電装置。
7. A first and second actuator as a means for varying the air gap, comprising a first actuator and a second actuator for moving the electrode together, and the first and second actuators. And a first and a second gap controller for feeding back the signal from the gap sensor to control the phase and command the first and second drive devices. The stroke of the electrode of the gap control loop including the first actuator is wider than the stroke of the electrode of the gap control loop including the first actuator, and the frequency band of the gap control loop including the first actuator includes the second actuator. Characterized by being configured to have a higher frequency than the frequency band of the gap control loop The train current collector according to claim 6.
【請求項8】前記き電導体が、前記走行する列車に対向
する固定部に敷設されたレール形状で構成することを特
徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかの項に記載
の列車の集電装置。
8. The train according to any one of claims 1 to 7, wherein the feeding conductor is formed in a rail shape laid on a fixed portion facing the traveling train. Current collector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013207814A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Railway Technical Research Institute Current collector
CN109515199A (en) * 2019-01-04 2019-03-26 西南交通大学 A kind of middle low speed municipal rail train collector shoe and its working method
JP2023509723A (en) * 2020-01-08 2023-03-09 エバライン,スリム Track section for operation of electric rail vehicles

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