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DYNAMIC LIFT CHARACTERISTIC STABILIZATION STRUCTURE OF COLLECTOR SHOE

Patent code P07A011158
File No. /NO31075
Posted date Nov 2, 2007
Application number P2004-330077
Publication number P2006-141169A
Patent number P4725835
Date of filing Nov 15, 2004
Date of publication of application Jun 1, 2006
Date of registration Apr 22, 2011
Inventor
  • (In Japanese)鈴木 昌弘
  • (In Japanese)池田 充
Applicant
  • (In Japanese)公益財団法人鉄道総合技術研究所
Title DYNAMIC LIFT CHARACTERISTIC STABILIZATION STRUCTURE OF COLLECTOR SHOE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the dynamic lift characteristic stabilization structure of a collector shoe that can stabilize the characteristic of a dynamic lift acting on a collector shoe by using simple structure.
SOLUTION: When a contact strip 7 contacts with and moves to a trolley wire 1a, the brand-new contact strip 7 is gradually worn. An angle θ between the upper face 7a and the front edge face 7b of the contact strip 7 is not changed and stabilized before and after the wear of the contact strip 7, and a seam between the upper front face 8c of the collector shoe 8 and the front edge face 7b has no step and is linearly formed. As a result, since the flow of an air flow F around the collector shoe 8 is not changed, a variation in the dynamic lift L acting on the collector shoe 8 before and after the wear of the contact strip 7 can be reduced, and the flow of the air flow F is exfoliated only from an upper-side corner 7c, thus suppressing an increase in aerodynamic sound. Furthermore, the width W of the contact strip 7 is designed so that the air flow F exfoliated from the upper-side corner 7c before and after the wear of the contact strip 7 is constantly adhered to the upper face 7a, or not adhered thereto. By this, the characteristic of the exfoliation before and after the wear of the contact strip 7 can be prevented from being changed.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


近年、新幹線などの高速化が進むにつれて集電装置(パンタグラフ)の空力特性が問題となっている。集電装置の空力性能には、トロリ線との接触力を一定に保つために揚力の安定化を図ることと、空力音の発生を抑えて低空力音化を図ることの二つが要求されている。集電装置の構成部品のうち空力性能に密接に関わる部分は集電舟(舟体)である。揚力の安定化を図るためには、集電舟に対する気流の迎角が変化しても揚力は迎角に関わらず略一定である必要がある。このため、迎角に鈍感な集電舟の形状として角張った形状が考えられるが、このような鈍頭形状では空力音を低減することが困難である。一方、空力音の低減を図るためには、集電舟の断面形状を可能な限り剥離を抑えることができる流線型にすることが好ましいが、迎角の変化に揚力が敏感に反応し、すり板が摩耗して集電舟の外観形状が変化すると、この集電舟の周囲の空気の流れが変化して揚力の変化の要因となる。このように、揚力の安定化と低空力音化の両方を同時に満たすことは極めて困難である。



図6は、従来の集電舟(従来技術1)を模式的に示す断面図であり、図6(A)はすり板の摩耗前の状態を示し、図6(B)はすり板の摩耗後の状態を示す。図7は、従来の集電舟(従来技術2)を模式的に示す断面図であり、図7(A)はすり板の摩耗前の状態を示し、図7(B)はすり板の摩耗後の状態を示す。図8は、従来の集電舟(従来技術3)を模式的に示す断面図であり、図8(A)はすり板の摩耗前の状態を示し、図8(B)はすり板の摩耗後の状態を示す。



図6に示す従来の集電舟(従来技術1)101は、A方向に移動して新品の状態のすり板102が摩耗しても、集電舟101の周囲の気流Fの流れが大きく変化しない。このため、集電舟101に作用する揚力Lの変化が少ないが、集電舟101の断面形状が鈍頭形状であるため空力音が大きくなる問題点がある。図7に示す従来の集電舟(従来技術2)201は、A方向に移動して新品の状態のすり板202が摩耗すると、集電舟201の周囲の気流Fの流れが変化する。このため、集電舟201に作用する揚力Lも変化して集電性能が安定化せず、集電舟201の断面形状が鈍頭形状であるため空力音が大きくなる問題点がある。図8に示す従来の集電舟(従来技術3)301は、A方向に移動したときに集電舟301の断面形状が流線型であるため空力音は小さくなるが、新品の状態からすり板302が摩耗すると、集電舟301の周囲の気流Fの流れが大きく変化する。このため、集電舟301に作用する揚力Lも大きく変化し集電性能が安定化しないという問題点がある。このように、二つの相反する空力性能を満たすために、現状では風洞試験などを繰り返して集電舟の形状を求めており、多くのコストと時間を要している。



従来の集電舟の揚力制御構造は、集電舟の前縁部の上側に形成された上側空気孔と、集電舟の前縁部の下側に形成された下側空気孔と、上側空気孔と接続する上側空気管と、下側空気孔と接続する下側空気管と、上側空気管からの空気の吐き出し量及び吸い込み量を調整する上側絞り弁と、下側空気管からの空気の吐出し量及び吸い込み量を調整する下側絞り弁と、上側空気管及び下側空気管に接続される空気だめと、上側空気管及び下側空気管に圧縮空気を供給するとともに上側空気管及び下側空気管から空気を吸い込むコンプレッサなどを備えている(例えば、特許文献1参照)。このような従来の集電舟の揚力制御構造では、集電舟に作用する揚力を減少させるときには、上側空気孔からの空気の吐き出し量を増加させるか、下側空気孔からの空気の吸い込み量を減少させている。一方、このような従来の集電舟の揚力制御構造では、集電舟に作用する揚力を増加させるときには、上側空気孔からの空気の吐き出し量を減少させるか、下側空気孔からの空気の吸い込み量を増加させている。



【特許文献1】
特開2000-270403号公報

Field of industrial application (In Japanese)


この発明は、集電舟の揚力特性を安定化させる集電舟の揚力特性安定化構造に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
集電舟の揚力特性を安定化させる集電舟の揚力特性安定化構造であって、
前記集電舟に支持されてトロリ線と接触するすり板の摩耗量に関わらず、このすり板の前端面とこのすり板の上面とが交わる上側角部の角度が一定であり、
前記すり板の前端面と前記集電舟の上側前面とが同一面であり、
前記すり板が摩耗前の状態であるときに前記上側角部から剥離した気流が前記すり板の上面で再付着する場合には、前記すり板が摩耗後の状態であるときにも前記上側角部から剥離した気流が前記すり板の上面で再付着するように、このすり板の幅が設定されており
前記集電舟は、この集電舟の長さ方向と直交する平面で切断したときの下側以外の部分の断面形状が、係数a,b、揚力L、すり板が摩耗していない状態new、すり板が摩耗している状態old、平均値ave、実効値rms及び迎角αであるときに、以下の数1に示す目的関数が最小になるような形状であること、
【数1】
 


を特徴とする集電舟の揚力特性安定化構造。

【請求項2】
 
集電舟の揚力特性を安定化させる集電舟の揚力特性安定化構造であって、
前記集電舟に支持されてトロリ線と接触するすり板の摩耗量に関わらず、このすり板の前端面とこのすり板の上面とが交わる上側角部の角度が一定であり、
前記すり板の前端面と前記集電舟の上側前面とが同一面であり、
前記すり板が摩耗前の状態であるときに前記上側角部から剥離した気流が前記すり板の上面で再付着しない場合には、前記すり板が摩耗後の状態であるときにも前記上側角部から剥離した気流が前記すり板の上面で再付着しないように、このすり板の幅が設定されており
前記集電舟は、この集電舟の長さ方向と直交する平面で切断したときの下側以外の部分の断面形状が、係数a,b、揚力L、すり板が摩耗していない状態new、すり板が摩耗している状態old、平均値ave、実効値rms及び迎角αであるときに、以下の数1に示す目的関数が最小になるような形状であること、
【数1】
 


を特徴とする集電舟の揚力特性安定化構造。

【請求項3】
 
請求項1又は請求項2に記載の集電舟の揚力特性安定化構造において、
前記集電舟の前端面が流線型であること、
を特徴とする集電舟の揚力特性安定化構造。

【請求項4】
 
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の集電舟の揚力特性安定化構造において、
前記集電舟の下面が流線型であること、
を特徴とする集電舟の揚力特性安定化構造。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004330077thum.jpg
State of application right Registered
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