JPH07147703A - 高速低騒音集電装置及び集電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】制御性、応答性に優れ、高速鉄道車両に好適な
低騒音の集電装置を提供する。 【構成】パンタグラフの機能すなわち、架線への追従機
能と、集電した電力の導電機能を分化し、各機能に対応
するような集電装置の構成とする。集電装置２０は、集
電部材２１と、該集電部材を移動させる駆動用シリンダ
ー３２と、絶縁用支持碍子３０と、前記駆動機構に並列
に配置され電力を負荷側へ導びく絶縁被覆導電体５３を
支持する導電用ケーブルヘッド５０からなる。集電装置
２０は、起伏用シリンダー７によって非集電時に、その
全体が倒され格納ドーム４内に収納される。 【効果】集電機能部分を、電力導電機能部分とは分化し
て設けているので、集電機能部分が軽量、小型になり、
架線への追従制御特性を向上させることができる。ま
た、電力の集電機能も完全に確保される。しかも、非集
電時には、その全体が、格納ドーム４内に収納されるの
で、騒音も少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の集電装置及
び集電方法に係わり、特に高速鉄道車両に好適な集電装
置及び集電方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高速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（例えば、270Km/h以上）で走行する車両では低騒
音の集電装置が望まれている。

【０００３】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」には低騒音
の集電装置が提案されている。この文献（特に第２７
頁）には下記のことが述べられている。

【０００４】低騒音化のためには集電部材としてのすり
板を備える部材を流線形にすることが望ましい。流線形
の部材と、これを支持する支柱との組合せを考慮する
と、揚力が発生する。これによってすり板が架線から離
れたり、架線への押付け力が過大になり、架線を切断す
る。上り専用、下り専用の集電装置を設け、折り返し駅
で切替える。集電装置はＴ形状とし、一つひとつの部材
を大きくし、発生周波数を下げる。

【０００５】そして、これらを考慮して上記文献の図５
にＴ形集電装置が示されている。この集電装置は、すり
板を微動ばねで支持した部材と、これを復元ばねを介し
て支持する昇降用シリンダーと該シリンダーを支持する
碍子とからなる。

【０００６】尚、従来のパンタグラフ式の集電装置は、
すり板を有するパンタグラフと、パンタグラフを昇降さ
せるエアーシリンダーと、パンタグラフとエアーシリン
ダーを載せた架台を絶縁支持する４つの碍子と、屋根に
設置した導電用ケーブルと、からなる。エアーシリンダ
ーへの空気の供給は碍子を貫通して設置されたパイプに
よって行なわれる。

【０００７】一方、特開平５−４９１０３号公報や特開
平５−４９１０４号公報にも、高速鉄道車両用の集電装
置における騒音を低減させるための構成が提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記文献で提案されて
いるＴ型集電装置や上記公開公報で提案されている高速
鉄道車両用の集電装置は、いずれも高速走行に伴う問題
を解決しようとするものである。しかし、パンタグラフ
の機能である（１）架線への接触追従機能と、（２）集
電した電力を車両側へ導く導電機能とを、従来のパンタ
グラフと同様に、１つの構成で達成しようとしているた
め、高速化に伴って発生する架線追従の応答性や騒音低
減に関する高度の要求を満足させることが困難である。

【０００９】例えば、上記Ｔ型集電装置には次のような
問題点がある。まず、昇降用シリンダーが支持碍子より
もすり板側にある。そのため、前記昇降用シリンダーは
エアーシリンダーとならざるを得ない。高速車両では制
御に対する応答性の観点から油圧シリンダーが望まれる
が、これを使用することができない。

【００１０】また、昇降用シリンダーは架線への接触力
を一定に保つための制御系を有しており、制御入力とな
る接触力を検出する手段として例えばロードセルが必要
となる。この設置位置は昇降用シリンダーよりもすり板
側となるが、この部分は高電圧部分であり、絶縁処理が
必要となる。

【００１１】さらに、集電装置は集電を行なうために設
けられるものであるにもかかわらず、導電系の内容が全
く開示されていない。

【００１２】また、折り返し駅で集電装置を切り替える
としたとき、昇降シリンダーで下降又は上昇させて使用
するものと考えられる。この場合、使用しない集電装置
が突出しているので、低騒音化への寄与は充分でないと
考えられる。

【００１３】上記公開公報に開示された集電装置にも同
様な問題があると考えられる。

【００１４】本発明の目的は、架線追従の制御性、応答
性に優れ、高速鉄道車両に好適な集電装置及び集電方法
を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、騒音の発生が少な
く、高速鉄道車両に好適な集電装置及び集電方法を提供
することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、不使用時の集電装置
からの騒音の発生を防止できる集電装置及び集電方法を
提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、高速走行中の架線へ
の押付け力を常に適正に制御可能な集電装置を備えた車
両を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、パンタ
グラフの機能、すなわち、架線への追従機能と、集電し
た電力の導電機能を分化し、各機能に対応する構成を備
えた集電装置としたことにある。すなわち、集電部材
と、該集電部材を移動させる駆動機構と、前記集電部材
と前記駆動機構とを接続する絶縁体と、前記駆動機構に
並設され前記集電部材で集電した電力を受取り負荷側へ
導電する導電体とからなる集電装置にある。 本発明の
他の特徴は、集電部材と、該集電部材を移動させる駆動
機構と、前記集電部で集電した電力を導電する導電機構
と、前記駆動機構と前記導電機構とを載せた架台と、該
架台を回動させる回動手段と、車両の屋根に設けられ前
記回動手段を回動させて前記駆動機構と前記導電機構と
を収納する収納部とを備えた集電装置にある。

【００１９】

【作用】本発明によれば、集電機能部分、すなわち集電
部材と、これを駆動し架線に追従させる駆動機構と、電
力導電機能部分とを分化して設けているので、集電機能
部分が軽量、小型になり、架線への追従制御特性を向上
させることができる。また、電力の集電機能も十分に確
保される。

【００２０】さらに、車両の屋根に格納部を設け、駆動
機構を常時その内部に位置させると共に、集電機能部分
の不使用時これを電力導電機能部分と共に車両上部の格
納部に収納するので、走行中の騒音の発生も押えられ
る。

【００２１】

【実施例】

【００２２】

【実施例１】図１〜図３２により本発明の第一の実施例
を説明する。まず、図１に本発明を適用した高速車両の
外観図を示す。低騒音化のため車体２の外面は滑らかに
成形されており、台車もカバー２Ｃで覆われている。集
電装置２０の下半分は格納ドーム４に囲われた位置にあ
り、絶縁用支持碍子、導電用ケーブルヘッド、集電体な
どの集電主要部材が集電時に格納ドーム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形であり、その内部には、
台座３、高圧ケーブル５、高圧コネクター６、集電装置
起伏用のシリンダー７とロッド８等が配設されている。

【００２３】この様な高速車両において、架線電圧とし
ては普通交流２５ｋＶ、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚが使用され
る。この様な高圧になると絶縁距離、沿面距離を確保す
るために、集電装置２０としては非常に背が高く、襞の
数の多い碍子を使用する必要がある。このような碍子
は、高速走行時に走行抵抗となり、かつ大きな騒音源と
なる。そこで、本発明の集電装置２０は、集電状態でな
いとき格納ドーム４内に収納される。

【００２４】図２は集電装置２０が集電状態にあり、格
納ドーム４のほぼ中央に立ち上がった状態を示す。集電
状態における集電装置２０と格納ドーム４の間の隙間及
び格納用開口部は、シャッター機構９により完全に塞が
れている。

【００２５】図３〜図７に本発明を適用した集電装置２
０と格納ドーム４の詳細を示す。

【００２６】この集電装置２０は、従来のパンタグラフ
のような折り畳み機構で動作しないため、非集電時には
旋回機構４０により、集電体２２、絶縁用支持碍子３
０、駆動用ロッド３１、上下駆動用のシリンダー３２、
導電用ケーブルヘッド５０をまとめて回転させ格納ドー
ム４内に収納する。これにより走行中の空気抵抗を低減
させると共に、騒音も低減させる。

【００２７】収納及び展開は起伏用シリンダー７、起伏
用ロッド８により集電装置２０を旋回機構４０の軸４０
Ａの周りに回動させ起伏させることによって行なう。な
お、旋回機構４０は、車体２の屋根上の台座３に設けら
れた固定部材４１に支持されている。

【００２８】これら集電装置２０が起伏する際、シャッ
ター機構９はシャッター用シリンダー４２、シャッター
用ロッド４３が動作して開き、集電装置２０が集電して
いる時及び格納ドーム４内に格納されているときには閉
じている。これらの動作は別途設けたシーケンサーまた
はコンピューターの制御により行なわれる。詳細は後で
説明する。

【００２９】高圧可撓ケーブル４４は、集電装置２０の
格納、立ち上げのたびに動かされるため消耗が激しく定
期的に交換する必要がある。このため車体２に埋め込ま
れている高圧ケーブル５との間に高圧コネクター６を設
け、高圧可撓ケーブル４４の交換を容易にしている。

【００３０】シャッター１１０，１２０，１３０，１４
０の隙間や、碍子３０，絶縁体５０とシャッター１３０
との間から格納ドーム４に入った水は格納ドーム４の両
側面の下部の水抜き穴４６から屋根上に抜ける。図５の
ように車体２の屋根は上方に凸の円弧状であるので、格
納ドーム両端の水抜き穴４６から容易に水を抜くことが
できる。

【００３１】図６〜図９に示すように、デルタ翼型をし
た集電体２２の上部には、集電部材としての接触集電用
のすり板２１が埋設され、すり板押さえばね２３および
後述する駆動系により架線１に押しつけられている。集
電体２２は、絶縁用支持碍子３０の上端にボルトで固定
されており、この絶縁用支持碍子３０はその下方にある
駆動用シリンダー３２より突出した駆動用ロッド３１に
固定されている。３３は駆動用ロッド３１と絶縁用支持
碍子３０との間で作用する力すなわち集電体２２を押し
上げる力の反力を検知するロードセルであり、３４は変
位計である。後で詳細に述べるように、別途設けられた
流体発生装置により発生する流体圧によって、駆動用ロ
ッド３１を押し上げ、集電部材２１の架線１に対する押
し付け力が最適値となるように制御される。

【００３２】集電体２２は上方から見ると、図８に示す
ように概略３角翼の形状である。幅方向の両端部は下方
に折れ曲っている。この部分の上部表面には翼よりも硬
い部材（例えば鉄、銅、真鍮）よりなるすり板２１ａを
固定している。この部材は固定されたすり板２１ａであ
り、翼端部に架線１が位置したとき、架線１が集電体２
２に直接接触して集電体２２が摩耗するのを防止する。
すり板２１ａはボルトによって集電体２２に固定し、集
電部材２１と同電位とし、スパークを防止する。ボルト
はすり板２１ａの凹部に設け、表面の凸部を小さくす
る。すり板２１ａと集電体２２との間にはスプリング２
３はない。

【００３３】すり板２１，２１ａは導線５１に電気的に
結合される。集電体２２がＦＲＰのように非導電体の場
合は、すり板２１，２１ａと導線５１との間に導電体を
設ける。

【００３４】絶縁用支持碍子３０と集電体２２との連結
部の外面は円弧状である。これによって該部からの空力
音の発生を低減させるようにしている。

【００３５】集電体２２の縦断面は図６に示したよう
に、後方に行くに従って高さ寸法が小さくなる流線形で
ある。また、軽量にするために、Ａl材製である。ある
いは、ＧＦＲＰまたはＣＦＲＰを主体に構成し、その表
面にアルミ合金材を被覆してもよい。

【００３６】駆動用シリンダー３２の駆動用ロッド３１
と絶縁用支持碍子３０の下端部とはロードセル３３のユ
ニットを介して結合されている。ロードセル３３のユニ
ットの上下のフランジを用いて絶縁用支持碍子３０と駆
動用ロッド３１を結合している。絶縁用支持碍子３０の
下端部は円柱であり、その径はシリンダー３２のシリン
ダー部の外径と同一径である。この部分をスリーブ５９
で覆っている。スリーブ５９は半割状であり、絶縁用支
持碍子３０の円柱部、シリンダー３２のシリンダー部に
半径方向の外方から皿ネジで固定している。スリーブ５
９の長さは駆動用ロッド３１のストロークよりも長い。
スリーブ５９の上端の角は丸みをつけている。駆動用ロ
ッド３１は油圧で駆動されるロッドである。１３０は、
スリーブ５９の周囲を覆うシャッタであり、詳細は後述
する。

【００３７】前記導電用ケーブルヘッド５０は、碍子５
２の軸方向中心部を導電体５３が貫通した構成となって
いる。導電体５３の上端は碍子部分から突出しており、
側方に突出した受金がボルトで取付けられている。この
部分には、公知のように保護キャップを取付けてもよ
い。導電体５３の下端には高圧可撓ケーブル４４を取付
けている。導電用ケーブルヘッド５０の外径は上端に向
けて斬次小径になっており、高圧用の絶縁体を構成して
いる。

【００３８】導電体５３の上端の受金と集電体２２とは
可撓性の編組された導線５１で結合されている。導線５
１はボルト、ナットで固定している。導線５１は導電用
ケーブルヘッド５０に対して集電体２２が容易に上下動
できるように、編組された導線で構成しており、また、
少なくとも一部を折返してＵ字状にしている。このよう
に、一部をＵ字状にすることにより、導線５１の両端の
固定端間の距離が小さくても、容易に上下動できる。車
両の走行方向において、導電用ケーブルヘッド５０は絶
縁用支持碍子３０の背面側にあり、導線５１と集電体２
２，導電体５３との結合位置も絶縁用支持碍子３０の背
面に位置している。

【００３９】図１０〜図１２に示すように、導電用ケー
ブルヘッド５０の碍子は凹凸を有し、その下部５２に円
柱状の絶縁体５２が設置されている。この絶縁体５２の
下端が取付座５５に上方からボルトで取付けられてい
る。取付座５５にはシリンダー３２のシリンダー部が一
体に形成されている。取付座５５の側面（走行方向にお
いて背面側）は開口（５５ａ）しており、絶縁体５２の
下端部へ高圧可撓ケーブル４４の連結部を横方向から挿
入できる。導電用ケーブルヘッド５０の下端、取付座５
５の上端にはそれぞれフランジがあり、複数のボルトで
結合されている。

【００４０】導電用ケーブルヘッド５０と高圧可撓ケー
ブル４４との結合部が貫通する取付座５５の空間の両側
に起伏用シリンダー７との連結部を設けている。起伏用
シリンダー７はその伸縮方向を車両の長手方向としてい
る。高圧可撓ケーブル４４は２つの起伏用シリンダー
７，７の間に位置している。高圧可撓ケーブル４４はコ
ネクタ６を介してケーブル５に結合している。高圧可撓
ケーブル４４はケーブル５よりも軟い。コネクタ６は高
圧可撓ケーブル４４との結合着脱を比較的容易に行える
ように構成したものである。

【００４１】図６〜図７に戻って、駆動用シリンダー３
２、コネクタ６、起伏用シリンダー７等の機器は取付座
４１を介して台座３上に設置されている。台座３は車両
の屋根自体に形成された座にボルトで固定する。高圧可
撓ケーブル４４の下方の台座３は切欠かれており、高圧
可撓ケーブル４４の撓み空間を大きくして、絶縁用支持
碍子３０の回動による可撓ケーブルの撓みを容易にして
いる。

【００４２】このような構成によれば、駆動用ロッド３
１が動作しても高圧可撓ケーブル４４は影響されない。
駆動用ロッド３１はすり板２１を架線１に所定の接触力
で押付けるものであり、かなりのひん度で上下動してい
る。高圧可撓ケーブル４４は起伏用シリンダー７の動作
によって曲げられるが、その状態は実質的に折り返し運
転時であり、極めてひん度が小さい。このため、ケーブ
ルの４４長寿命化を図ることができる。また、ロードセ
ル３３は架線との接触力のみを検知することができる。

【００４３】駆動用ロッド３１とすり板２１との間に絶
縁用支持碍子３０を配置しているので、駆動用ロッド３
１には高電圧が加わらない。このため、駆動用シリンダ
ー３２は油圧式にすることができ、制御信号に対する駆
動力の応答性を向上させることができる。

【００４４】同様に、ロードセル３３（圧力センサ）や
変位計３４も高電圧の加わらない位置に配置できるの
で、正確な制御入力信号を得ることができる。

【００４５】絶縁用支持碍子３０の下端にスリーブ５９
を配置しているので、絶縁用支持碍子３０の下端に小径
のロッド３１があっても格納ドーム４との隙間を小さく
でき、雨、雪、空気の流入を防止できるものである。こ
のため、絶縁用支持碍子３０のひだの下端部から下方の
長さを小さくできるものである。

【００４６】なお、絶縁用支持碍子３０の下端の円柱の
長さを駆動用ロッド３１のストローク以上にすれば、ス
リーブを不要にできる。

【００４７】図１３〜１４に示すように、集電装置２０
が通過する部分にはシャッタ１１０，１２０，１３０，
１４０を設け、通常は開口を閉鎖する。シャッタ１１０
は集電体２２が通過する開口を覆うシャッタであり、一
枚の平板状である。シャッタ１２０，１２０は絶縁用支
持碍子３０が通過する開口を覆うシャッタであり、車両
の幅方向に２分されており、１つの開口を１対の回動式
シャッタで閉鎖する。シャッタ１３０，１３０はスリー
ブ５９，絶縁体５２が直立した時点での開口を覆うスラ
イド式シャッタであり、車両の幅方向に２分されてお
り、１つの開口を１対のシャッタで閉鎖する。シャッタ
１３０，１３０は開口を閉鎖すると、スリーブ５９，絶
縁体５２の貫通する２つの円形の穴を開口する。シャッ
タ１４０は集電装置を格納ドーム４に格納した場合に、
シャッタ１３０，１３０が閉鎖する開口を閉鎖するスラ
イド式シャッタであり、一枚である。このとき、シャッ
タ１３０，１３０は開口を閉鎖しない。

【００４８】次に、シャッタ１１０の駆動機構の構成に
ついて図１４〜１６で説明する。図１５に示すように、
シャッタ１１０はスライド式であり、車両の長手方向に
沿ってスライドする。シャッタ１１０が閉鎖する開口１
１０ａの車両の幅方向の両端にはシャッタ１１０の両端
を支えるガイドレール１１５を設けている。シャッタ１
１０の両端は４つのローラ１１２を介してガイドレール
１１５に支持されている。ガイドレール１１５はローラ
１１２の上，下，側面をガイドする。シャッタ１１０は
開口時は格納ドーム４の裏面に位置し、開口を閉鎖する
際は開口内に入る。つまり、閉鎖時のシャッタ１１０の
上面は格納ドーム４の上面と実質的に同一面となる。ガ
イドレール１１５は上記のようにシャッタ１１０を移動
させるように、わん曲している。上下動用のシリンダー
４２は台座３に取付けている。

【００４９】図１６に示すように、シャッタ１２０はヒ
ンジ１２２を中心として開閉する。シリンダー１２９は
台座３に取付けられている。

【００５０】シャッタ１３０はシャッタ１１０と同様に
スライド式である。シャッタ１３０のガイドレール１３
５は開口の側方部分にはない。これはシャッタ１４０と
の交差を防止するためである。このため、開口を閉鎖す
るシャッタ部分にはガイドローラもない。ガイドローラ
を取付けるために、シャッタ１３０は開放時の移動方向
の後側に大きく突出した形状となっている。シリンダー
１３９は台座３に取付けられている。他の構成はシャッ
タ１１０の構成と同様である。

【００５１】図１５，図１６において、シャッター１１
０，１２０の周囲の格納ドーム４にはヒータ４７，４８
を設置する。シャッター１２０同士の接続部にも必要に
よりヒータを設置する。他のシャッター１３０，１４０
にも同様にヒータ（図示せず）を設置する。冬期に氷結
した場合に、このヒータに通電して氷を溶かした後、シ
ャッター１１０，１２０，１３０，１４０の開閉を行え
ば、集電装置２０の起伏を容易に行うことができる。

【００５２】シャッタ１４０はシャッタ１１０と同様に
スライド式である。シャッタ１４０のガイドレール１４
５は開口の側方にはない。これはシャッタ１３０との交
差を防止するためである。このため、開口を閉鎖するシ
ャッタ部分にはガイドローラはない。ガイドローラを取
付けるために、シャッタ１４０は開放時の移動方向の後
側に大きく突出して形成されている。シリンダー１４９
は台座３に取付けられている。他の構成はシャッタ１１
０の構成と同様である。

【００５３】図１７に示すように、格納ドーム４は４
Ａ，４Ｂ，４Ｃの３つに分割されている。格納ドーム４
Ａは、シャッタ１３０のガイドレール１３５からシャッ
タ１１０のガイドレール１１５までの範囲である。格納
ドーム４の側面には適宜、点検蓋４Ａａ，４Ｂｂ，４Ｃ
ｃを設けており、格納ドーム４内の機器の点検，組立，
部品の交換を行う。

【００５４】格納ドーム４の上方に突出した集電装置２
０は、図１８〜図２０に示すように、起伏用シリンダー
７を駆動して格納ドーム４内に収納される。まず、図１
８に示すように、集電体２２を少し下げて（約１００m
m）架線から離す。次に図１９に示すように、シャッタ
９を開き、集電装置２０を倒して格納ドーム４内に収納
し、最後にシャッタ９を閉じる。

【００５５】集電装置２０を格納ドーム４内に格納した
状態は図１５に示したとおりであり、すべての開口部が
シャッター装置９により塞がれ、格納ドーム４の外表面
は平滑な流線型になっており、高速走行中の走行抵抗や
騒音源となることが少ない。

【００５６】本発明を適用した実施例の具体的な寸法の
一例を示すと次の通りである。

【００５７】 格納ドームの高さ ＨD＝ ７００mm 格納ドームの全長 Ｌ ＝９３００mm （以
上図４参照） 格納ドームの底辺の巾 ＷDL＝２５００mm 格納ドームの上辺の巾 ＷDH＝１８００mm （以
上図５参照） 絶縁用支持碍子の高さ ＨG＝ ６００mm 導電用ケーブルヘッドの高さ ＨC＝ ４３０mm 集電部材の前部の高さ ＴA＝ １３０mm 集電部材の前後長さ ＬA＝ ６００mm 導電用ケーブルヘッド先端と 架線との間隔 ＴB＝ ２９０mm （以
上図７参照） 駆動用シリンダーの可動ストロークを約３００mmとすれ
ば、格納ドーム４内に駆動用シリンダー３２、コネクタ
６、起伏用シリンダー７等を設置するスペースを充分に
確保できる。

【００５８】次に、組立て手順について説明する。集電
体２２，絶縁用支持碍子３０を取り付けた駆動用シリン
ダー３２等よりなる集電装置２０，起伏用シリンダー
７，高圧可撓ケーブル４４，コネクタ６を台座３に設置
する。集電装置２０は格納ドーム４に格納した状態（図
１４）とする。このとき、駆動用シリンダー３２は最も
縮少した状態である。集電体２２の先端は台座３の表面
に設置した緩衝座（図示省略）に載っている。また、台
座３にはシリンダー４２，１２９，１２９，１３９，１
３９，１４９を取付ける。

【００５９】この状態で、車両２の屋根に載せ、台座３
をボルトで屋根に固定する。この状態で集電装置を格納
状態としてもよい。また、この状態でシリンダー４２，
１２９，１２９，１３９，１３９，１４９を取付けても
よい。

【００６０】次に、コネクタ６とケーブル５を連結す
る。また、各シリンダー７，３２，４２，１２９，１２
９，１３９，１３９，１４９に駆動流体のパイプを接続
する。その他センサの結線を行う。

【００６１】次に、格納ドーム４Ａを載せ、ボルトで屋
根に固定する。既に、格納ドーム４Ａにはシャッタ１１
０，１２０，１２０，１３０，１３０，１４０を取付け
ている。点検蓋の開口から、シリンダー４２，１２９，
１２９，１３９，１３９，１４９とシャッタ１１０，１
２０，１２０，１３０，１３０，１４０とを連結する。
次に、端部の格納ドーム４Ｂ、４Ｃを載せ、屋根２，
格納ドーム４Ｂに固定する。ドーム同士の連結部は重な
るようにしている。

【００６２】高圧可撓ケーブル４４、導電用ケーブルヘ
ッド５０の交換は集電装置２０をドームに収納した状態
で、格納ドーム４を取外して行う。取付座５５の開口５
５ａが上方に向いており、また、コネクタ６があるの
で、交換を比較的容易に行える。 シリンダー４２，１
３９，１３９，１４９は格納ドーム４Ｂにほぼ水平に向
けて取付けることができる。これによれば、格納ドーム
４を１つにできる。また、点検蓋を小さくできる。シリ
ンダー４２，１３９，１３９，１４９とシャッタ、格納
ドーム４との連結が容易になる。この組立ては、格納ド
ーム４の上下方向を反転させて行う。

【００６３】スリーブ５９が貫通している格納ドーム４
のシャッタ１３０，１３０の部分も同様に上方に円弧状
に立上げている。シャッタ１３０には半円状の２つの開
口があり、２つのシャッタ１３０，１３０を閉じること
によって、２つの穴を構成する。この２つの穴はスリー
ブ５９、碍子５２が貫通する穴となる。穴の周囲には緩
衝用のゴムを取付けている。スリーブ５９側の穴はスリ
ーブ５９が上下動するために若干大きい。

【００６４】図２１に、絶縁用支持碍子３０（３０ａ，
３０ｂ，３０ｃ）及び導電用ケーブルヘッド５０の水平
方向の断面図と空気の流れの関係を示す。

【００６５】（ａ）は、外径の丸型の絶縁用支持碍子３
０ａの外径が丸型の導電用ケーブルヘッド５０より若干
大きいもの（空力的にはほぼ同一径）を流れの前後に組
み合わせて配設したものである。空気の流れは主に進行
方向側の絶縁用支持碍子３０に当たるが、導電用ケーブ
ルヘッド５０にも回り込んだ風が当たり、ある程度の騒
音を発生することがある。

【００６６】（ｂ）は、絶縁用支持碍子３０ｂの外径ｄ
１を導電用ケーブルヘッド５０の外径Ｄ１より十分大き
くしたものである。空気の流れはほとんどが上流側に位
置する径の大きい絶縁用支持碍子３０に当たり、導電用
ケーブルヘッド５０には当たらなくなる。そのため、総
合的には騒音が低下する。

【００６７】ｄ１ ＞Ｄ１ ｄ１ およびハッチング部：支持碍子のひだの谷 Ｄ１ 外径 ：ケ−ブルヘッド碍子のひだの山 （ｃ）は、絶縁用支持碍子３０ｃを空気の流れと直角な
方向に巾の広い、より流線型に近い形に成形し、その影
に導電用ケーブルヘッド５０を積極的に隠すようにした
ものである。こうすることにより（ｂ）の例よりもさら
に騒音が低下する。このように、絶縁用支持碍子３０の
外径もしくは巾を導電用ケーブルヘッド５０の外径より
も大きくすることが望ましい。なお絶縁用支持碍子３０
はエポキシ樹脂製である。

【００６８】２つの碍子の間の空間の距離Ｌは低騒化の
観点で定める。両者の騒音が干渉して低騒音化を図るこ
とも考えられる。また、絶縁用支持碍子３０の径は上端
から下端まで（格納ドーム４よりも上方）同一径である
が、例えば下方に向けて大きくしてもよい。この場合、
垂直方向において風の流れが異なるので、低騒音化が期
待できる。

【００６９】また、図２２に示すように、絶縁用支持碍
子３０は集電体２２の重心Ｇすなわち該集電体２２の重
量が作用する位置及び該集電体２２が空気の流れによっ
て受ける揚力が作用する位置の直下に配置するのが望ま
しい。前記集電体２２には、車両走行時に揚力が作用す
る。該集電体２２の垂直断面形状が上下対象形状の場合
に、前記絶縁用支持碍子３０を設置していることからそ
の下面の空気の流速が上面よりも遅くなる。このため、
前記集電体２２に作用する揚力は上方へ働くことにな
る。この集電体２２に作用する揚力の作用位置が前記重
心Ｇの位置であって、この位置に対応して前記絶縁用支
持碍子３０が設置されていれば、図に示す回転モーメン
トＭＬが作用することがない。したがって、集電体２２
及び絶縁用支持碍子３０に無理な力が作用するのを防止
することができる。

【００７０】なお、前記集電体２２の重心Ｇと該集電体
２２の揚力の作用位置が前述のように一致していること
が望ましい。しかし、集電体の構造上前記重心位置と揚
力の作用位置を一致させることができない場合には、可
能な限り近付ける配慮が必要である。

【００７１】また、格納ドーム４によって、空気の流れ
に上方への角度が生じることが予想される。この対策と
しては集電体２２を空気流の角度に合わせて傾けるか、
または集電体２２を格納ドーム４による空気流の角度の
影響のない位置へ移動させることが考えられる。なお、
集電体２２の角度及び移動は、走行速度に対応して調整
されることが望ましい。

【００７２】図２３に本発明の車両編成への適用状態を
示す。

【００７３】本図では車両２（２Ａ〜２Ｈ）は、矢印で
示すように右から左へと進行している状態を示す。通常
空気抵抗を下げると共に、境界層の発達した位置に集電
装置２０を配置することにより騒音を低下させるため、
編成の後方の車両で集電するのが一般的である。よって
本図でも後方の２個の集電装置（２０Ｆ，２０Ｈ）を立
て、前方の２個の集電装置（２０Ａ，２０Ｃ）は格納ド
ーム４内に収納している。

【００７４】集電装置２０で集電された電気は、高圧コ
ネクタ６、高圧ケーブル５を通って高圧機器箱６０へ導
かれる。この高圧機器箱６０の中には受電用真空遮断器
（ＶＣＢ）６１、車両用ＶＣＢ６２が配置され、それぞ
れ導電用ケーブルヘッド６８及び高圧引き通し線６７を
介して接続されている。受電用ＶＣＢ６１は集電装置２
０が使用されず格納されている時に、他の集電装置から
の高電圧が高圧引き通し線６７を介して印加されること
を防ぐためのものである。

【００７５】車両用ＶＣＢ６２は、各車両２に設けた集
電装置２０への給電経路を入れ切りするものである。こ
のようにして車両用ＶＣＢ６２を通ってきた電流は、主
変圧器６３により電圧降下され、しかる後に主変換器６
４により車両の速度、駆動力に応じた周波数、電圧の三
相交流に変換、制御され、主電動機６５を駆動する。主
変圧器６３の１次回路の負側の電流は車輪車軸６６を通
ってレール６９へと戻る。高圧スイッチ６１は、集電装
置２０を格納する際他の集電装置からの高電圧を断路す
るものである。

【００７６】図２４に高圧機器箱６０内の機器配置例を
示す。本図は高圧機器箱を上部から俯瞰した図である。
１つの箱６０内に２つのＶＣＢ６１，６２、４つの導電
用ケーブルヘッド６８を設置している。この高圧機器箱
６０内は大気圧であり、ブリーザで防水、防塵処理され
た空気は出入りできるようになっている。受電用ＶＣＢ
６１と車両用ＶＣＢ６２は箱６０の前後に離間して設置
されている。ＶＣＢ６１，６２は公知のもので、電磁コ
イル６１ａ，６２ａへの通電によって、電路を開閉す
る。ＶＣＢ６１，６２，４つの導電用ケーブルヘッド６
８は電線６８ａで図に示す如く結線している。６８ａａ
は高圧可撓ケーブル４４へ接続するケーブル、６８ａｂ
は主変圧器６３に接続するケーブル、６８ａｃ，６８ａ
ｄは他の機器箱に接続するケーブルである。６８Ａはア
レスタであり、ＶＣＢ６２に接続している。ＶＣＢ６
１，６２は同一仕様である。ＶＣＢ６１を床下に設置し
ているので、ＶＣＢ６１を屋根上に設置する場合に比べ
て、車両重心を低下することができる。また、１つの機
器箱６０内に２つのＶＣＢ６１，６２を設置するので、
別置きとするより安価にできる。

【００７７】図２５に示すように、一つの編成車両のそ
れぞれの車両には次のような構成の制御装置８４を設置
している。４つの集電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２
０Ｆ，２０Ｈがあるので、この制御装置８４は、ＶＣＢ
６１，駆動用シリンダー３２，起伏用シリンダー７，シ
リンダー４２，１２９，１２９，１３９，１３９，１４
９を１組として、この４組を制御する。

【００７８】入力スイッチＳＷは２組あり、編成車両の
両端の運転台にそれぞれ設置されている。１組のスイッ
チＳＷは、編成車両のいずれが先頭車であるかを指示す
るスイッチ９Ｄ１、全ての集電装置を起立させるスイッ
チ９Ｄ２、全ての集電装置を格納ドーム４内に格納させ
るスイッチ９Ｄ３からなる。制御装置８４はメモリ８４
Ａ，ＣＰＵ８４Ｂ，入出力インタフェース８４Ｃを含
む。

【００７９】ＣＰＵ８４Ｂはメモリ８４Ａに格納された
プログラムを実行し、各種の処理を行なう。いずれが先
頭車であるかを指示するスイッチ９Ｄ１を投入すると、
ＣＰＵ８４Ｂは図２６に示すように、先頭側の２つの集
電装置２０Ａ，２０Ｃに下降指令を出力し（２６２）、
後方側の２つの集電装置２０Ｆ，２０Ｈに起立指令を与
える（２６４）。

【００８０】前記下降指令による動作手順は図２７のと
おりである。図４の状態において、ＶＣＢ６１をＯＦＦ
し（２７１）、スパークを防止する。次に、駆動用ロッ
ド３１を最下端まで下降させる図１８の状態にする（２
７２）。また、シリンダー４２，１２９，１２９，１３
９，１３９を用いて、シャッタ１１０，１２０，１２
０，１３０，１３０を開放させる（２７３）。次に、起
伏用シリンダー７を用いて、図１９に示したように集電
装置を格納ドーム４内に収納する（２７４）。次に、シ
リンダー４２，１２９，１２９，１４９を用いて、シャ
ッタ１１０，１２０，１２０，１３０を閉じる（２７
５）。尚、シャッタ１２０と１２０とは重なっているの
で、シリンダー１２９，１２９の動作タイミングに差を
設ける。

【００８１】駆動用ロッド３１を予め縮めて集電装置２
０を架線１から離した後、回動させるので、小動力で回
動させることができる。また、集電装置２０を縮めるこ
とにより、シャッタ１２０，１２０の長さを小さくで
き、格納ドーム４の長さを短くできる。

【００８２】収納状態では、シャッタ１３０の２つの開
口（スリーブ５９、碍子５２が貫通する穴）をシャッタ
１４０で閉鎖するので、走行時の低騒音化を期待でき
る。また、雨、雪の侵入を少なくできる。

【００８３】図２６のステップ２６４で集電装置２０の
起立指令が与えられると、図２８に示すように、シャッ
タ１１０，１２０，１２０，１４０を開放し（２８
１）、次に、集電装置２０を起立させ（２８２）、次
に、シャッタ１１０，１２０，１２０，１３０，１３０
を閉鎖させる（２８３）。次に、駆動用ロッド３１で集
電体２２を上昇させて架線１に接触させ（２８４）、最
後にＶＣＢ６１をＯＮさせる（２８５）。効果は上記と
同様である。

【００８４】また、駆動用ロッド３１によって碍子３０
を直接上下動させる代りに、碍子３０とシリンダー３２
との間にリンク機構を設けてもよい。これによれば、駆
動用シリンダー３２と起伏用シリンダー７とを共通にす
ることができる。

【００８５】図２９〜３１に、集電装置２０の押上力制
御のための集電駆動装置２３０の構成を示す。絶縁用支
持碍子３０と駆動用ロッド３１の間には制御用ロードセ
ル３３と変位計３４が組み込まれている。この制御用ロ
ードセル３３と変位計３４の出力を取り込み、さらに速
度情報検出器８５、路線情報検出器８６の出力情報と合
わせて制御装置８３へ入力し、この制御装置８３内で架
線の最適押上力を演算してサーボ制御回路２４０へ電気
信号を送る。サーボ弁２４３は電気信号により油圧源２
４１からの油圧流量を制御して駆動用シリンダー３２と
駆動用ロッド３１間の押上力ｕを制御する。

【００８６】以下の説明において用いられる符号として
は、次のとおりである。

【００８７】ｆ＊：接触力目標値 ｆq：揚力 ｆ：接触力 ｆｘ：変動力信号 ｆ^：接触力推定信号 ｆa^：外乱抑圧力推定信号 Ｐ：推定状態量ベクトル Ａ：マトリクス定数 Ｌ^：ベクトル定数 Ｃ：ベクトル定数 Ｂ：ベクトル定数 ｒ：制御信号＝ｋ₂（ｆ＊−ｆ^）−ｆa^ Ｕ：押上力 ｋ₁´：外乱補償ゲイン，ｋ₁´´´：接触力ゲイン ｋ₂：定常補償ゲイン ａ₁〜ａ₈：重み関数（ｋ₁´を構成する。） ａ：架線１の等価質量 ｂ：架線１の等価減衰係数 ｍ₁：すり板２１の質量，ｍ₃：集電体２２・絶縁用支持
碍子３０の質量 ｙ₁，ｙ₁´，ｙ₁´´：すり板２１の上下変位，上下速
度，上下加速度 ｙ₃，ｙ₃´，ｙ₃´´：集電体２２，絶縁用支持碍子３
０の上下変位，上下速度，上下加速度 ｚ，ｚ´,ｚ´´，ｚ´´´：架線１の凹凸の変位，速
度，加速度，加々速度 ｃ₁：すり板押さえばね２３の減衰係数 ｋ₁：すり板押さえばね２３のばね定数 ζ：減衰係数比 Ｘ：状態量ベクトル Ｗ：外乱ベクトル Ｄ，Ｅ：ベクトル定数 Ｈ：ベクトル定数 Ｑ＝定常偏差補償部２３２の出力状態量ベクトル Ｆ：スカラ定数 Ｇ＝ベクトル定数 サーボ制御回路２４０は、制御装置８３からの制御信号
ｒにより駆動用シリンダー３２、駆動用ロッド３１を動
作させ、押上力Ｕを作用させて、集電体２２、絶縁用支
持碍子３０等を押上げ動作するものである。制御装置８
３は車体２の屋根上のパンタ格納ドーム４内の対地側
(０Ｖ電位)に設置され、絶縁用支持碍子３０と駆動用ロ
ッド３１との間に取り付けられた力検出器である制御用
ロードセル３３及び変位計３４で検出した出力信号を検
出信号チェック回路２５３により増幅した変動力信号ｆ
x及び上下変位ｙ₃を接触力オブザーバ部２３３に入力す
る。また、サーボ制御回路２４０への制御信号ｒも同時
に接触力オブザーバ部２３３へ入力した後、接触力推定
信号ｆ＾と外乱抑圧力推定信号ｆａ＾を推定出力する。
接触力オブザ−バ部２３３は状態量推定部２３６、外乱
抑圧力ゲイン部２３７、接触力推定部２３８から構成さ
れている。

【００８８】また、図示していないが車上のコントロ−
ラからの走行情報（速度情報８５，路線情報８６）によ
り、走行位置の情報信号と、走行速度の検出信号との組
合せにより、接触力目標値ｆ＊を最適に可変設定する目
標値指令部２３１と、目標値指令部２３１で設定された
接触力目標値ｆ＊と接触力オブザ−バ部２３３で推定出
力された接触力推定信号ｆ＾や外乱抑圧力推定信号ｆａ
＾との差を求めて、該制御信号ｒ〔＝ｋ2（ｆ＊−ｆ
＾）−ｆａ＾〕を算出する定常偏差補償部２３２を有す
る。

【００８９】ここで、ｋ₂は定常偏差補償部２３２の定
常補償ゲインである。制御用ロードセル３３は絶縁用支
持碍子３０と駆動用ロッド３１間に取り付けられ、引張
りと圧縮の荷重が作用しても高精度で検出し、作用する
変動力信号ｆｘを出力する。

【００９０】同様に、変位計３４は駆動用シリンダー３
２と駆動用ロッド３１間に取り付けられ、駆動用ロッド
３１の上下変位、速度、加速度等を出力するものであ
る。また、揚力は主に集電体２２、絶縁用支持碍子３０
等に加わり、上下に作用する平均揚力と変動揚力の合計
揚力ｆｑから成る。よって、高速走行することにより、
集電装置２０全体に加わるｆｑが大きくなり、それに伴
って接触力ｆは大きく変動するのでそれを低減するため
に、押上力Ｕを作用させている。

【００９１】前記接触力は式（数１）で表される。 ｆ＝ｆx−ｍ₁ｙ₁´´−ｍ₃ｙ₃´´−ｆｑ・・・・・・・・・・（数１） ここで、ｙ₁，ｙ₁´，ｙ₁´´は集電すり板２１等の変
位，速度，加速度である。ｙ₃，ｙ₃´，ｙ₃´´は集電
体２２・絶縁用支持碍子３０等の変位，速度，加速度で
ある。

【００９２】本実施例で用いた具体的な定数は次のとお
りである。 ｍ₁＝６，６ｋｇ，ｍ₃＝８．５ｋｇ， ｋ₁＝４０００Ｎ／ｍ，ｃ₁＝１８０Ｎ^s／ｍ， ｋ₃＝５９０Ｎ／ｍ，ｃ₃＝３０Ｎ^s／ｍ， ａ＝０．３，ｂ＝２０８ 目標値指令部２３１は、車上コントロ−ラから送られて
くる走行情報（走行速度、走行路線位置、天候、走行時
刻、地震等）により、接触力目標値ｆ＊を最適に可変設
定している。定常偏差補償部２３２は目標値指令部２３
１で設定したｆ＊から接触力推定信号ｆ＾を減算した信
号が入力され、定常補償ゲインｋ₂を乗算した信号Ｑ
〔＝ｋ₂（ｆ＊−ｆ＾）〕を出力する。そして、そのＱ
から外乱抑圧力推定信号ｆａ＾との差を減算器で求めた
制御信号ｒをサーボ制御回路２４０に入力する。これに
より、揚力ｆｑや架線１からの外力を抑制するように駆
動用ロッド３１を動作させる。

【００９３】外乱抑圧力ゲイン部２３７は外乱抑圧力推
定信号ｆａ＾を算出するために、揚力ｆｑや架線1から
の外力を含んだ状態量推定部２３６の出力信号Ｐ
（ｙ₁，ｙ₃，ｙ₁´，ｙ₃´，z，ｚ´，ｚ´´，ｚ´´
´）に次のような重み関数の外乱補償ゲインｋ₁´（ａ₁
〜ａ₈）を掛けて設定している。ここで、ｚ，ｚ´，ｚ
´´，ｚ´´´は架線１の凹凸の変位、速度、加速度、
加加速度である。

【００９４】ａ₁＝２６８,５００，ａ₂＝−２６８,５０
０，ａ₃＝−２８,６５０，ａ₄＝−１,２１２，ａ₅＝
０，ａ₆＝２９,８５０，ａ₇＝４５，ａ₈＝０ ｆａ＾＝ｋ₁´×Ｐ ・・・・・・・・・・・（数２） が求まる。接触力推定部２２８は状態量推定部２３６の
出力信号Ｐ（ｙ₁，ｙ₃，ｙ₁´，ｙ₃´，ｚ，ｚ´，ｚ´
´，ｚ´´´）から接触力推定信号ｆ＾（式（数３））
を算出する。ここで、ａは架線１の等価質量、ｂは架線
１の等価減衰係数である。

【００９５】 ｆ＾＝〔−ａｋ₁ｙ₁／（ｍ₁＋ａ）＋ａｋ₁ｙ₃／（ｍ₁＋ａ） ＋（ｂｍ₁ｙ₁´−ａｃ₁ｙ₁´）／（ｍ₁＋ａ） ＋ａｃ₁ｙ₃´／（ｍ₁＋ａ）−ｂｍ₁ｚ´／（ｍ₁＋ａ） −ａｍ₁ｚ´´／（ｍ₁＋ａ）〕 これは、 ｆ＾＝ｋ₁´´×Ｐ ・・・・・・・・・・・（数３） と表わせる。

【００９６】ここで、ｋ₁はすり板押えばね２３のばね
定数、ｃ₁はすり板押えばね２３の減衰係数、ｋ₁´´は
接触力ゲインである。

【００９７】上記信号Ｐの算出について、以下説明す
る。状態量推定部２３８は制御用ロードセル３３及び変
位計３４で検出した出力信号を検出信号チェック回路２
５３で正常かどうか判定した後、変動力信号ｆｘ及び上
下変位ｙ₃が入力されると共に、サーボ制御回路２４０
への該制御信号ｒが同時に入力され、最小次元オブザ−
バ手法により状態推定して、上述した８つの状態量
ｙ₁，ｙ₃，ｙ₁´，ｙ₃´，ｚ，ｚ´，ｚ´´，ｚ´´´
を信号Ｐとして出力する。最小次元オブザ−バ手法（Ｇ
ｏｐｉｎａｔｈの手法）による状態量算出に関しては
「オブザ−バ」コロナ社（１９８８年）の第２１頁〜第
３２頁に記載されている。ここで、状態方程式を式（数
４）に示す。 ｄ／ｄｔ(Ｐ)＝（Ａ−Ｌ＾Ｃ）×Ｐ＋Ｂ×Ｕ＋Ｌ＾×Ｆｘ ・・・（数４） ここで、Ｐはオブザーバーの推定状態量（ｙ₁＾，ｙ
₃＾，ｙ₁＾´，ｙ₃＾´，ｚ＾，ｚ＾´，ｚ＾´´，ｚ
＾´´´），Ｕは押上力ベクトル，Ｆｘは力検出器の出
力スカラ、Ａは８×８マトリックス、Ｌ＾は１×８ベク
トル、Ｃは１×８ベクトル、Ｂは８×１ベクトルであ
る。そこで、集電装置２０系の８つの特性根は複素数平
面上（−０．１２８，±ｊ１２．３４），（−１．２１
２，±ｊ１２１．８４），（−１．８８，ｊ０），（−
２３．６９，ｊ０），（−２７．６７，±ｊ９８．１
９）であるので、状態量推定部２３８の７つのオブザ−
バ特性根を複素数平面上で次の様に設定した。すなわ
ち、（数４）のマトリックス（Ａ−Ｌ＾Ｃ）の根を設定
することである。

【００９８】（−６．０，±ｊ１２．３４），（−２
３．６９，＋ｊ０），（−２７．６７，±ｊ９８．１
９），（−６０，±ｊ１２１．８４） これから分かるように、外乱に依存する２つの特性根
（−０．１２８，±ｊ１２．３４），（−１．２１２，
±ｊ１２１．８４）の減衰特性が上がるように（−６．
０，±ｊ１２．３４），（−６０，±ｊ１２１．８４）
と設定している（ζ＝０．０１⇒０．４４）。

【００９９】次に、接触力オブザ−バ部を用いてアクテ
ィブ制御する方法について説明する。まず、架線１の外
力、揚力等の外乱を含む集電装置２０の状態方程式は次
の様に表わされる。

【０１００】 ｄ／ｄｔ（Ｘ）＝Ａ×Ｘ＋Ｂ×Ｕ＋Ｄ×Ｗ ・・・・・・・・・（数５） ｆ＝Ｃ×Ｘ＋Ｅ×Ｗ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（数６） ここで、Ｘは状態量（ｙ₁，ｙ₃，ｙ₁´，ｙ₃´，ｚ，ｚ
´，ｚ´´，ｚ´´´）ベクトル，押上力ベクトルＵ＝
Ｈ×ｒ，ｒは制御信号ベクトル，Ｈはベクトル定数，ｆ
は接触力の出力スカラ，Ｗは外乱の入力スカラ，Ａは８
×８マトリクス，Ｂは８×１ベクトル，Ｃは１×８ベク
トル，Ｄは８×１ベクトル，Ｅは１×８ベクトルであ
る。

【０１０１】また、定常偏差補償部２３２の状態方程式
は次の様に表わされる。 ｄ／ｄｔ（Ｑ）＝Ｆ×Ｑ＋Ｇ（ｆ＊−ｆ＾） これから、 Ｑ＝ｋ₂（ｆ＊−ｆ＾） ・・・・・・・・・・・・・・・・・（数７） と表わせる。

【０１０２】ここで、ｋ₂は定常補償ゲイン、Ｑは定常
偏差補償部２３２の出力状態量（１×１）ベクトル、Ｆ
はスカラ定数、Ｇはベクトル定数、（ｆ＊−ｆ＾）は力
偏差量制御信号の入力スカラである。

【０１０３】 Ｕ＝Ｈ×ｒ ＝Ｈ×（Ｑ−ｆａ＾） ＝Ｈ×（Ｑ−ｋ₁´×Ｐ） ＝Ｋ₁×Ｐ＋Ｋ₂×Ｑ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（数８） ここで、Ｋ₁，Ｋ₂はベクトル定数であり、Ｋ₁＝−Ｈ×
ｋ₁´，Ｋ₂＝Ｈの関係にある。

【０１０４】式（数５）〜（数８）により、接触力目標
値ｆ＊と接触力ｆによる全体状態方程式と押上力Ｕは、
推定状態量Ｐが状態量Ｘに一致したときには、次の様に
表わされる。

【０１０５】

【数９】

【０１０６】

【数１０】

【０１０７】式（数７）〜（数１０）によって、変動力
信号ｆｘと押上力Ｕの該制御信号ｒを接触力オブザ−バ
部２３３に入力して得たｆａ＾，ｆ＾から外乱を抑圧す
る押上力Ｕの該制御信号ｒ（式（数８））をサーボ制御
回路２４０に入力することで接触力ｆを低減することが
可能となる。この時用いる外乱補償ゲインｋ₁´，ベク
トル定数Ｈ，定常補償ベクトルＦ／Ｇを適切に選択する
必要がある。

【０１０８】図３１は該制御信号ｒを入力し、押上力ｕ
を出力する集電駆動機構２４４の構成を示す。本機構２
４４は該制御信号ｒを増幅するアンプ可色と、油圧源２
４１からの油圧力を力制御するサ−ボ弁２４３と、サ−
ボ弁２４３により伸縮動作を作用させ、押上力ｕを出す
駆動用シリンダ−３２、駆動用ロッド３１とから構成さ
れている。

【０１０９】ここでは、油圧源２４１を設けているが、
サ−ボ弁の応答性が高い場合には後術する空気源を用い
てもよい。その場合、該制御信号ｒに対する押上力ｕの
伝達特性が同じくらいになる必要がある。

【０１１０】図３２は、集電体２２を２本の起伏用ロツ
ド８ａ、８ｂを伸縮動作させ、旋回機構４０を介して旋
回駆動させて、格納ドーム４内に格納するための二つの
格納機構３６０ａ、３６０ｂの動作ブロック線図を示
す。二つの格納機構３６０ａ、３６０ｂはアンプ回路３
６１ａ、３６１ｂ、切換弁３６２ａ、３６２ｂ、起伏用
シリンダー７ａ、７ｂから構成されている。格納ドーム
４内に設置された起伏用コントロ−ラ３６４の動作信号
を入力することにより油圧源３６３からの油圧力で作動
し、起伏用ロツド８ａ、８ｂを縮めて、絶縁用支持碍子
３０を図１８に示すように起こし、架線１から集電でき
るようにしている。また、収納時は起伏用ロツド８ａ、
８ｂを図１９に示すように、起伏用ロッド８ａ，８ｂを
突出させ、すり板２１を架線１と切り離して格納ドーム
４内に格納する。

【０１１１】本発明の他の実施例として集電装置２０の
駆動を油圧に代えて、電動モータにて行なってもよい。

【０１１２】また走行速度が比較的低速の車両において
は、格納ドーム４のシャッター機構は、不要である。つ
まり、格納ドーム４自体でかなりの騒音低減効果がある
ので、集電装置２０を出し入れするための開口は常時開
いたままでもよい。

【０１１３】

【実施例２】図３３は、本発明の他の実施例として絶縁
用支持碍子３０内の中空部に、導電用高圧可撓ケーブル
４４を保持した場合を示す。集電体２２を支持する碍子
内に導電体５３を設けたものである。つまり、導電用ケ
ーブルヘッドで集電体２２を支持するようにしたもので
ある。高圧可撓ケーブル４４を碍子の側方から取出して
いる。導電用ケーブルヘッドの導電体の上端に設けたね
じ、ナットによって集電体２２を固定している。これに
よれば、碍子を１つにできる利点がある。

【０１１４】しかし、駆動用ロッド２１の動作に伴って
高圧可撓ケーブル４４が上下動するので、高圧可撓ケー
ブル４４の寿命においては好ましくない。

【０１１５】

【実施例３】図３４は、本発明の他の実施例として第三
軌条方式による給電機構に適用した場合の構成を示す。

【０１１６】本実施例では車両の上方に配置された架線
からの集電ではなく、線路の側方に設けられた第三軌条
７６から集電する方式の車両に適用した場合を示す。

【０１１７】本方式は、地下鉄車両などに広く使用され
ている方式であり、トンネル断面積を小さくするために
軌道側面に設けた第三軌条７６にプラスの電圧を、車両
が走行するレール７５にマイナスの電圧をき電する。第
三軌条７６は絶縁碍子７７により絶縁されている、集電
は集電シュー７３を第三軌条７６に押しつけることによ
り行なわれる。

【０１１８】集電シュー７３の車両側には車両と絶縁す
るための絶縁碍子７２が設けられ、さらにその車両寄り
には集電シューの押しつけ力を制御するための制御用油
圧シリンダー７１が設けられている。制御用油圧シリン
ダー７１はレール７５に対する相対変位の少ない軸箱体
または台車枠７０に固定されている、集電シュー７３で
集められた電気は可撓導体７４を介して導電用ケーブル
ヘッド７８に伝えられ車体２に積載した制御装置へと導
かれる。

【０１１９】

【実施例４】本発明の他の実施例を、図３５〜図３７に
示す。この例は集電装置２０を走行方向の後方側に回動
させる実施例である。シリンダー７、コネクタ６は矢印
で示す走行方向の前方側にある。高圧可撓高圧可撓ケー
ブル４４は集電装置２０を支える２又のヒンジの間に位
置している。シャッタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置も前記実施
例とは走行方向において逆である。

【０１２０】これによれば、図３８に示すように、集電
装置２０を格納ドーム４に格納したとき、集電体２２の
三角形の頂点側が上方になる。このため、格納ドーム４
の形状を前記の実施例に比べて小さくでき、走行抵抗を
小さくできる。

【０１２１】

【実施例５】上記実施例では走行時には絶縁用支持碍子
３０を直立状態に保持したままであるが、走行速度に応
じて起伏用シリンダー７を動作させて傾斜角度を変化さ
せ、揚力を制御することが考えられる。この場合、すり
板２１や集電体２２を円弧状にするとよい。また、格納
ドーム４からの風の影響が大きい場合は、集電装置２０
を走行方向に移動させることが考えられる。

【０１２２】高速走行時には集電体２２に作用する揚力
が大きくなるので、集電体２２の先端が若干下向きにな
るように起伏シリンダー７を操作する。図３２におい
て、起伏用コントローラ３６４は車上コントローラから
の走行速度の情報によって、所定速度よりも高速度の場
合は集電体２２の先端が若干下向きになるように起伏シ
リンダー７を操作する。または中央指令室からの指令に
よって行う。

【０１２３】また、１つのトンネル内で隣接する車両と
すれ違う際にも揚力が大きくなるので、同様に下向きに
する。高速でトンネルに進入する際に下向きにする。図
３２において、起伏用コントローラ３６４は車上コント
ローラからの走行位置の情報によって起伏シリンダー７
を操作する。または、中央指令室からの指令によって行
う。

【０１２４】

【実施例６】また、導電用ケーブルヘッド５０の後側の
整流のため、導電用ケーブルヘッド５０の背面に整流板
を設けることが考えられる。整流板は絶縁体であり、導
電用ケーブルヘッド５０の取付座５５に取付ける。

【０１２５】

【実施例７】集電装置２０には非常接地スイッチＥＧＳ
を設けるのが望ましい。すなわち、図３９に示すよう
に、集電装置２０の導電用ケーブルヘッド５０に並行し
て非常接地スイッチＥＧＳ３００が配設されている。こ
の非常接地スイッチＥＧＳは、空気源３０１によって動
作するシリンダ機構３０２で駆動される銅製のロッド３
０３を備えている。この銅製ロッド３０３は、常時は格
納ドーム４内にあり、運転士の非常操作により、図に示
すごとく格納ドーム４の外に突出し、その上端がクリッ
プ３０４を介して集電体２２に接続される。３０５は、
台座３に接続された編組銅線である。非常接地スイッチ
ＥＧＳは、非常時出来るだけ集電体２２の近くを接地短
絡するためのものである。非常接地スイッチＥＧＳは、
そのシリンダー機構３０２がシリンダー３２と一体であ
り、旋回機構４０により絶縁用支持碍子３０や導電用ケ
ーブルヘッド５０と一緒に起伏回動される。

【０１２６】以上述べた本発明の実施例によれば、集電
機能部分すなわち集電部材とこれを駆動し架線に追従さ
せる駆動機能部分と、電力導電機能部分とを分化して構
成しているので、集電機能部分が軽量、小型になり、高
速走行中の架線への追従制御特性を向上させることがで
きる。また、電力の集電機能も完全に確保される。

【０１２７】さらに、車両上部に、流線型の格納ドーム
を設け、駆動機構を常時その内部に位置させると共に、
集電機能部分をその非集電時に収納させているので、騒
音の発生を押えることが出来る。

【０１２８】

【実施例８】本発明の他の実施例として、導電用ケーブ
ルヘッドを傾けて配置し高圧ケーブルを動きやすく配慮
してもよい。この様にすることにより絶縁用支持碍子と
導電用ケーブルヘッドの間隔が平行でなくなるためにこ
の間で発生する定在波が減少してより低騒音になる。

【０１２９】

【実施例９】本発明の他の実施例を図４０から図４６を
用いて説明する。図４０に本発明の実施例の斜視図を示
す。集電装置は架線１から電気を取り出すための集電す
り板２１、この集電すり板２１を取り付けるための、進
行方向前方の左右先端部分が幅方向に後退した集電体２
２と、この集電体２２を支持するための流線形の支持柱
４００、車体２と集電装置との電気的な絶縁をするため
の碍子５００、及びこれらを上下に駆動する駆動手段
（図示せず）から構成される。

【０１３０】従来の集電装置を構成するすり板や、集電
体等は円柱や角柱等の二次元的な部材で構成されている
ため、カルマン渦に代表される二次元的な渦を発生させ
易く、大きな空力騒音を発生させると共に、空気抵抗が
大きく高速走行を行う上での問題点となっていた。この
問題を解決するために考案された流線形集電装置は、集
電装置に比較してカルマン渦の発生が抑えられるため、
騒音が小さくなる。しかし、この場合でも集電装置は進
行方向に直角な方向の部材の長さが長いため、流れが二
次元的になりやすい。このため、集電体が流線形化され
ても、空力騒音の発生量は大きかった。

【０１３１】流線形集電装置は非流線形集電装置に比べ
騒音が小さいが、低騒音で高速走行を行うにはより騒音
の小さな集電装置が望まれている。

【０１３２】本発明による集電装置の集電体２２では進
行方向前方の先端部分が長手方向に後退しているため、
その周囲に縦渦を発生させる。この縦渦は従来の集電装
置に見られたカルマン渦に代表される二次元的な構造の
渦の発生を抑制する。図４１、図４２は集電体２２周囲
の流れを模式的に示し、本発明による集電体３０５（図
４１）と、従来の流線形集電装置に用いられる翼形状集
電体３０６（図４２）における周囲の流れを模式的に示
したものである。本発明による集電装置３０５では、騒
音を発生させやすい位相の揃った渦が縦渦により抑制さ
れ騒音の発生が抑制される。

【０１３３】図４３、図４４は表面の圧力分布を模式的
に示したものである。図４４に示すように、従来の二次
元的な翼３０８の場合、後流が二次元的であることか
ら、表面の圧力も翼３０８の幅方向に一様で二次元的で
ある。一方、本発明の両端が後退した先端面を持った翼
３０７では、図４３に示すように、圧力は集電体２２の
横方向に対して、一様に分布せず、騒音を発生させにく
い。

【０１３４】集電体２２と支持柱４００との連結部周囲
の流れによって発生する空力騒音を低減するため、図４
５に示すように集電体２２と支持柱４００の連結部４０
２を曲線で結ぶ。または、連結部を多角形で結び、連結
部が鋭角を持たないようにしてもよい。集電体２２と支
持柱４００の連結部が鋭角または直角になると、その部
分に二次流れが生じ空力騒音が発生する。壁面近傍の流
れの急激な変化は騒音を発生させやすい。本発明のよう
に、滑らかな連結部を用いると騒音が低減する。特に、
滑らかな曲面と集電体２２の接触する部分の長さＳ₂が
集電体２２の長手方向長さＳ₁の三分の一程度であり、
集電体２２の下面から支持柱４００に接する部分の長さ
Ｓ₃が集電体２２の長手方向長さＳ₁の六分の一程度の場
合に騒音低減効果が大きい。

【０１３５】図４６は上記発明に基づく集電装置の模型
を用いて風洞実験を行い、従来の集電装置との騒音の比
較結果である。本発明による集電装置(丸)は従来技術に
よる集電装置に比べ約20dB、流線形集電装置に比べても
5dB以上の騒音低減効果が得られる。

【０１３６】集電体２２が翼断面を持ち、かつ両外側の
先端面が中央部に対して後退した形状にしても良い。こ
のような集電体２２では、稜線が集電体２２の後退方向
に沿うため、稜線上にあるすり板２１は横方向に一様で
位相のそろった渦を発生させにくく、従って騒音が小さ
くなる。

【０１３７】

【実施例１０】本発明の他の実施例として、図４７に示
すように、両外側の先端面２２Ａが中央部２２Ｂに対し
て後退した形状の集電体２２をを前後に２つ組み合わせ
た、（平面図が）菱形状の集電体としてもよい。すなわ
ち、集電体２２を、進行方向を中心として中心付近から
先端面が長手方向に行くに従って後退し、かつ前後方向
に対称な形状で構成することにより、前後対称で縦渦が
発生する騒音の小さな形状を実現できる。

【０１３８】また、集電体２２の左右両端を翼端渦の発
生が小さくかつ渡り線の誘導が行えるようにするため
に、架線Ｌと接触する上面側を凸状の曲面で構成しても
よい。

【０１３９】

【実施例１１】本発明の他の実施例として、集電体２２
をターンテーブルに載せ、集電体２２の前端が車両の走
行方向を向くように、走行状態に応じてターンテーブル
を回転させるようにしても良い。この方法によれば、車
両に装着すべき集電体２２の数を少なく出来る。

【０１４０】

【実施例１２】図４８に本発明の他の実施例を示す。こ
の例は、集電体２２の縦断面の最大厚さ(h_max)位置Ｐ
が、集電体２２の先端部から、集電体２２の翼弦長(c)
の３０％より後方にあり、かつ集電体２２の後縁近傍の
上面形状が下に凹な曲面形状をした集電装置である。集
電体２２の形状が上記形状の場合、最大圧力点から後縁
への圧力降下が緩やかになり、空力騒音が減少すること
を風洞実験により確認した。したがて、本発明による集
電体２２の断面形状は集電装置の騒音低減に有効であ
る。また、この場合、集電体２２の基本形状は上下対称
の場合が効果が高かっ

【０１４１】た。

【実施例１３】図４９に本発明の他の実施例を示す。集
電体２２の支持柱４００を空力騒音の発生しにくい、円
錐または楕円錐４００ａにすることにより、支持柱周り
の流れを高さ方向に変化させ、流れを三次元化し騒音の
発生を抑制する。

【０１４２】

【実施例１４】図５０に本発明の他の実施例を示す。す
り板２１が二次元的な形状をし、大きな空力騒音を発生
させる場合、集電体２２のすり板２１より前方の前縁付
近、すり板２１の幅のより狭い位置に車両の進行方向に
長い突起物２２２を少なくとも一個以上配置し、この突
起物により、縦渦を発生させ、すり板２１によって発生
するカルマン渦的な空力騒音を抑制する。特に突起物２
２２をすり板２１の幅の中に３個以上配置すると騒音低
減効果が大きい。

【０１４３】図５１に上記本発明の騒音低減効果を風洞
実験により調べた結果を示す。本発明による縦渦発生用
の突起物２２２は騒音の低減に有効である。

【０１４４】本発明の実施例によれば、高速鉄道車両の
集電装置として、長手方向に後退した形状の集電体を用
いることにより、集電体上に縦渦を積極的に発生させ、
従来の集電装置のような位相の揃った二次元的な渦、即
ち空力騒音を発生させやすい渦の発生を押さえることに
より、空力騒音を低減させる効果が得られる。また、集
電体の支柱を流線形にするだけでなく、集電体と支柱の
連結部分において二次流れの発生が極力小さくなるよう
に、集電体と支柱の連結部を集電体によって発生する縦
渦と干渉しないように、滑らかにつなぐことにより、集
電体と支柱連結部から発生する空力騒音を減少させる効
果が得られる。

【０１４５】本発明の他の実施様態では、集電装置によ
って発生する二次元的な流れに起因する空力騒音を、旋
回流れを発生させるダクトにより三次元流れを作ること
により低減させる効果が得られる。

【０１４６】また、本発明の他の実施様態では、集電体
の一部が可動式であり、低速時には架線の渡り線の引き
込み機能を有し、高速時には騒音が小さくなるように集
電体と水平になり、空力騒音の小さな形態となる。これ
により低速時の架線の入替えに支障をきたすことなく、
高速走行時において騒音の小さな形態を得ることができ
る。

【０１４７】

【発明の効果】本発明によれば、集電機能部分すなわち
集電部材とこれを駆動し架線に追従させる駆動機能部分
と、電力導電機能部分と分化して構成しているので、集
電機能部分が軽量、小型になり、高速走行中の架線への
追従制御特性を向上させることができる。また、電力の
集電機能も完全に確保される。

【０１４８】さらに、車両上部に、流線型の格納ドーム
を設け、駆動機構を常時その内部に位置させると共に、
集電機能部分をその非集電時に収納させているので、騒
音の発生を押えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した高速車両の外観側面図であ
る。

【図２】図１の車両において、集電装置が集電状態にあ
るときの外観斜視図である。

【図３】本発明の一実施例の集電装置及び格納ドームの
平面図である。

【図４】本発明の一実施例の集電装置及び格納ドームの
縦断面図である。

【図５】図４のＩ−Ｉ断面図である。

【図６】図３の集電装置の詳細を示す要部縦断面図であ
る。

【図７】図３の集電装置の駆動機構を示す側面図であ
る。

【図８】図６の集電装置の平面図である。

【図９】図６の集電装置の正面図である。

【図１０】図６の集電装置のII−II断面図である。

【図１１】図１０の集電装置のIII−III断面図である。

【図１２】図１０の集電装置のIV−IV断面図である。

【図１３】格納ドームのシャッタ機構の動作を示す平面
図である。

【図１４】格納ドームのシャッタ機構の動作を示す平面
図である。

【図１５】シャッタ機構の要部を示す縦断面図である。

【図１６】他のシャッタ機構の要部を示す図である。

【図１７】格納ドームの拡大側面図である。

【図１８】集電装置を格納ドーム内に収納する動作を説
明する図である。

【図１９】集電装置を格納ドーム内に収納する動作を説
明する図である。

【図２０】集電装置を格納ドーム内に収納した状態を示
す外観斜視図である。

【図２１】絶縁用支持碍子及び導電用ケーブルヘッドの
水平方向の断面と空気の流れの関係を示す図である。

【図２２】集電体と絶縁用支持碍子の位置関係を示す縦
断面図である。

【図２３】本発明を適用した車両編成における電気配線
の一例を示す回路図である。

【図２４】図２３の高圧機器箱の縦断面図である。

【図２５】図２３の制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２６】集電装置に対する制御指令のフローを示す図
である。

【図２７】集電装置に対する下降指令による動作手順を
示すフロー図である。

【図２８】集電装置に対する起立指令による動作手順を
示すフロー図である。

【図２９】集電装置の油圧駆動要素の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３０】集電装置の押上制御要素の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３１】図３０の集電駆動機構の構成を示すブロック
図である。

【図３２】格納機構の構成を示すブロック図である。

【図３３】本発明の他の実施例になる集電装置の縦断面
図である。

【図３４】本発明を第三軌条方式による給電機構に適用
した構成例を示す図である。

【図３５】本発明の集電装置及び格納ドームの他の実施
例を示す平面図である。

【図３６】図３５のV−V断面を示す図である。

【図３７】図３６のVI−VI面を示す図である。

【図３８】図３５の集電装置の格納状態を示す図であ
る。

【図３９】集電装置の他の実施例を示す図である。

【図４０】本発明による集電装置の他の実施例の斜視図
である。

【図４１】本発明による集電装置周囲の流れの模式図で
ある。

【図４２】従来の流線形集電装置周囲の流れの模式図で
ある。

【図４３】本発明による集電体表面上の横方向圧力分布
である。

【図４４】従来の流線形集電体表面上の横方向圧力分布
である。

【図４５】空力騒音の小さな集電体と支持柱連結部の形
状の一実施例である。

【図４６】本発明の集電装置の騒音低減効果を示す風洞
実験結果である。

【図４７】本発明による集電装置の他の実施例の斜視図
である。

【図４８】本発明の集電装置の他の実施例の縦断面を示
す図である。

【図４９】本発明による他の集電装置の斜視図である。

【図５０】本発明による他の集電装置の斜視図である。

【図５１】図５０の実施例の効果を示す風洞実験結果で
ある。

【符号の説明】

１…架線、２…車体、３…台座、４…格納ド−ム、５…
高圧ケ−ブル、６…高圧コネクタ、７…集電装置起伏用
シリンダ−、２０…集電装置、２２…集電体、３０…絶
縁用支持碍子、４０…旋回機構、５０…導電用ケ−ブル
ヘッド

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年６月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】収納及び展開は起伏用シリンダー７、起伏
用ロッド８により集電装置２０を旋回機構４０の軸４０
Ａの廻りに回動させ起伏させることによって行なう。な
お、旋回機構４０は、車体２の屋根上の台座３に設けら
れた固定部材４１に支持されている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】後述するシャッター１１０，１２０，１３
０，１４０の隙間や、碍子３０，絶縁体５０とシャッタ
ー１３０との間から格納ドーム４に入った水は、格納ド
ーム４の両側面の下部の水抜き穴４６から屋根上に抜け
る。図５のように車体２の屋根は上方に凸の円弧状であ
るので、格納ドーム両端の水抜き穴４６から容易に水を
抜くことができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】図６〜図９に示すように、デルタ翼型をし
た集電体２２の上部には、集電部材としての接触集電用
のすり板２１が埋設され、すり板押さえばね２３および
後述する駆動系により架線１に押しつけられている。集
電体２２は、絶縁用支持碍子３０の上端にボルトで固定
されており、この絶縁用支持碍子３０はその下方にある
駆動用シリンダー３２より突出した駆動用ロッド３１に
固定されている。３３は駆動用ロッド３１と絶縁用支持
碍子３０との間で作用する力すなわち集電体２２を押し
上げる力の反力を検知するロードセルであり、３４は変
位計である。後で詳細に述べるように、別途設けられた
流体発生装置により発生する流体圧によって、駆動用ロ
ッド３１を押し上げ、すり板２１の架線１に対する押し
付け力が最適値となるように制御される。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】集電体２２は上方から見ると、図８に示す
ように概略３角翼の形状である。幅方向の両端部は下方
に折れ曲っている。この部分の上部表面には翼よりも硬
い部材（例えば鉄、銅、真鍮）よりなるすり板２１ａを
固定している。この部材は固定されたすり板２１ａであ
り、翼端部に架線１が位置したとき、架線１が集電体２
２に直接接触して集電体２２が摩耗するのを防止する。
すり板２１ａはボルトによって集電体２２に固定し、す
り板２１と同電位とし、スパークを防止する。ボルトは
すり板２１ａの凹部に設け、表面の凸部を小さくする。
すり板２１ａと集電体２２との間にはスプリング２３は
ない。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】前記導電用ケーブルヘッド５０は、碍子５
０ａの軸方向中心部を導電体５３が貫通した構成となっ
ている。導電体５３の上端は碍子部分から突出してお
り、側方に突出した受金がボルトで取付けられている。
この部分には、公知のように保護キャップを取付けても
よい。導電体５３の下端には高圧可撓ケーブル４４を取
付けている。導電用ケーブルヘッド５０の外径は上端に
向けて斬次小径になっており、高圧用の絶縁体を構成し
ている。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】図１０〜図１２に示すように、導電用ケー
ブルヘッド５０の碍子は凹凸を有し、その下部に円柱状
の絶縁体５２が設置されている。この絶縁体５２の下端
が取付座５５に上方からボルトで取付けられている。取
付座５５にはシリンダー３２のシリンダー部が一体に形
成されている。取付座５５の側面（走行方向において背
面側）は開口（５５ａ）しており、絶縁体５２の下端部
へ高圧可撓ケーブル４４の連結部を横方向から挿入でき
る。導電用ケーブルヘッド５０の下端、取付座５５の上
端にはそれぞれフランジがあり、複数のボルトで結合さ
れている。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】導電用ケーブルヘッド５０と高圧可撓ケー
ブル４４との結合部が貫通する取付座５５の空間の両側
に起伏用シリンダー７との連結部を設けている。起伏用
シリンダー７はその伸縮方向を車両の長手方向としてい
る。高圧可撓ケーブル４４は２つの起伏用シリンダー
７，７の間に位置している。高圧可撓ケーブル４４は高
圧コネクター６を介して高圧ケーブル５に結合してい
る。高圧可撓ケーブル４４は高圧ケーブル５よりも軟
い。高圧コネクター６は高圧可撓ケーブル４４との結合
着脱を比較的容易に行えるように構成したものである。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】図６〜図７に戻って、駆動用シリンダー３
２、高圧コネクター６、起伏用シリンダー７等の機器は
取付座４１を介して台座３上に設置されている。台座３
は車両の屋根自体に形成された座にボルトで固定する。
高圧可撓ケーブル４４の下方の台座３は切欠かれてお
り、高圧可撓ケーブル４４の撓み空間を大きくして、絶
縁用支持碍子３０の回動による可撓ケーブルの撓みを容
易にしている。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】このような構成によれば、駆動用ロッド３
１が動作しても高圧可撓ケーブル４４は影響されない。
駆動用ロッド３１はすり板２１を架線１に所定の接触力
で押付けるものであり、かなりのひん度で上下動してい
る。高圧可撓ケーブル４４は起伏用シリンダー７の動作
によって曲げられるが、その状態は実質的に折り返し運
転時であり、極めてひん度が小さい。このため、高圧可
撓ケーブル４４の長寿命化を図ることができる。また、
ロードセル３３は架線との接触力のみを検知することが
できる。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】絶縁用支持碍子３０の下端にスリーブ５９
を配置しているので、絶縁用支持碍子３０の下端に小径
のロッド３１があっても格納ドーム４との隙間を小さく
でき、雨、雪、空気の流入を防止できるものである。こ
のため、絶縁用支持碍子３０の襞の下端部から下方の長
さを小さくできるものである。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】 格納ドームの高さ ＨD＝ ７００mm 格納ドームの全長 Ｌ ＝９３００mm （以
上図４参照） 格納ドームの底辺の巾 ＷDL＝２５００mm 格納ドームの上辺の巾 ＷDH＝１８００mm （以
上図５参照） 絶縁用支持碍子の高さ ＨG＝ ６００mm 導電用ケーブルヘッドの高さ ＨC＝ ４３０mm 集電部材の前部の高さ ＴA＝ １３０mm 集電部材の前後長さ ＬA＝ ６００mm 導電用ケーブルヘッド先端と 架線との間隔 ＴB＝ ２９０mm （以
上図７参照） 駆動用シリンダーの可動ストロークを約３００mmとすれ
ば、格納ドーム４内に駆動用シリンダー３２、高圧コネ
クター６、起伏用シリンダー７等を設置するスペースを
充分に確保できる。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】次に、組立て手順について説明する。集電
体２２，絶縁用支持碍子３０を取り付けた駆動用シリン
ダー３２等よりなる集電装置２０，起伏用シリンダー
７，高圧可撓ケーブル４４，高圧コネクター６を台座３
に設置する。集電装置２０は格納ドーム４に格納した状
態（図１４）とする。このとき、駆動用シリンダー３２
は最も縮少した状態である。集電体２２の先端は台座３
の表面に設置した緩衝座（図示省略）に載っている。ま
た、台座３にはシリンダー４２，１２９，１２９，１３
９，１３９，１４９を取付ける。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６０】次に、高圧コネクター６と高圧ケーブル５
を連結する。また、各シリンダー７，３２，４２，１２
９，１２９，１３９，１３９，１４９に駆動流体のパイ
プを接続する。その他センサの結線を行う。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】高圧可撓ケーブル４４、導電用ケーブルヘ
ッド５０の交換は集電装置２０をドームに収納した状態
で、格納ドーム４を取外して行う。取付座５５の開口５
５ａが上方に向いており、また、コネクタ６があるので
交換を比較的容易に行える。シリンダー４２，１３９，
１３９，１４９は格納ドーム４Ａにほぼ水平に向けて取
付けることができる。これによれば、格納ドーム４を１
つにできる。また、点検蓋を小さくできる。シリンダー
４２，１３９，１３９，１４９とシャッタ、格納ドーム
４との連結が容易になる。この組立ては、格納ドーム４
の上下方向を反転させて行う。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６３】スリーブ５９が貫通している格納ドーム４
のシャッタ１３０，１３０の部分も同様に上方に円弧状
に立上げている。シャッタ１３０には半円状の２つの開
口があり、２つのシャッタ１３０，１３０を閉じること
によって、２つの穴を構成する。この２つの穴はスリー
ブ５９、絶縁体５２が貫通する穴となる。穴の周囲には
緩衝用のゴムを取付けている。スリーブ５９側の穴はス
リーブ５９が上下動するために若干大きい。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６７】ｄ１ ＞Ｄ１ ｄ１ およびハッチング部：支持碍子の襞の谷 Ｄ１ 外径 ：ケーブルヘッド碍子の襞の山 （ｃ）は、絶縁用支持碍子３０ｃを空気の流れと直角な
方向に巾の広い、より流線型に近い形に成形し、その影
に導電用ケーブルヘッド５０を積極的に隠すようにした
ものである。こうすることにより（ｂ）の例よりもさら
に騒音が低下する。このように、絶縁用支持碍子３０の
外径もしくは巾を導電用ケーブルヘッド５０の外径より
も大きくすることが望ましい。なお、絶縁用支持碍子３
０はエポキシ樹脂製である。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７４】集電装置２０で集電された電気は、高圧コ
ネクター６、高圧ケーブル５を通って高圧機器箱６０へ
導かれる。この高圧機器箱６０の中には受電用真空遮断
器（ＶＣＢ）６１、車両用ＶＣＢ６２が配置され、それ
ぞれ導電用ケーブルヘッド６８及び高圧引き通し線６７
を介して接続されている。受電用ＶＣＢ６１は集電装置
２０が使用されず格納されている時に、他の集電装置か
らの高電圧が高圧引き通し線６７を介して印加されるこ
とを防ぐためのものである。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】車両用ＶＣＢ６２は、各車両２に設けた集
電装置２０への給電経路を入れ切りするものである。こ
のようにして車両用ＶＣＢ６２を通ってきた電流は、主
変圧器６３により電圧降下され、しかる後に主変換器６
４により車両の速度、駆動力に応じた周波数、電圧の三
相交流に変換、制御され、主電動機６５を駆動する。主
変圧器６３の１次回路の負側の電流は車輪車軸６６を通
ってレール６９へと戻る。

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８０】前記下降指令による動作手順は図２７のと
おりである。図４の状態において、ＶＣＢ６１をＯＦＦ
し（２７１）、スパークを防止する。次に、駆動用シリ
ンダー３２の下降動作により駆動用ロッド３１を最下端
まで下降させる図１８の状態にする（２７２）。また、
シリンダー４２，１２９，１２９，１３９，１３９を用
いて、シャッタ１１０，１２０，１２０，１３０，１３
０を開放させる（２７３）。次に、起伏用シリンダー７
を用いて、図１９に示したように集電装置を格納ドーム
４内に収納する（２７４）。次に、シリンダー４２，１
２９，１２９，１４９を用いて、シャッタ１１０，１２
０，１２０，１３０を閉じる（２７５）。尚、シャッタ
１２０と１２０とは重なっているので、シリンダー１２
９，１２９の動作タイミングに差を設ける。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８３】図２６のステップ２６４で集電装置２０の
起立指令が与えられると、図２８に示すように、シャッ
タ１１０，１２０，１２０，１４０を開放し（２８
１）、次に、集電装置２０を起立させ（２８２）、次
に、シャッタ１１０，１２０，１２０，１３０，１３０
を閉鎖させる（２８３）。次に、駆動用シリンダー３２
の上昇動作により駆動用ロッド３１で集電体２２を上昇
させて架線１に接触させ（２８４）、最後にＶＣＢ６１
をＯＮさせる（２８５）。効果は上記と同様である。

【手続補正２６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８５】図２９〜３１に、集電装置２０の押上力制
御のための集電駆動装置の構成を示す。絶縁用支持碍子
３０と駆動用ロッド３１の間には制御用ロードセル３３
と変位計３４が組み込まれている。この制御用ロードセ
ル３３と変位計３４の出力を取り込み、さらに速度情報
検出器８５、路線情報検出器８６の出力情報と合わせて
制御装置８３へ入力し、この制御装置８３内で架線の最
適押上力を演算してサーボ制御回路２４０へ電気信号を
送る。サーボ弁２４３は電気信号により油圧源２４１か
らの油圧流量を制御して駆動用シリンダー３２と駆動用
ロッド３１間の押上力ｕを制御する。

【手続補正２７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８７】ｆ＊：接触力目標値 ｆq：揚力 ｆ：接触力 ｆｘ：変動力信号 ｆ^：接触力推定信号 ｆa^：外乱抑圧力推定信号 Ｐ：推定状態量ベクトル Ａ：マトリクス定数 Ｌ^：ベクトル定数 Ｃ：ベクトル定数 Ｂ：ベクトル定数 ｒ：制御信号＝ｋ₂（ｆ＊−ｆ^）−ｆa^ ｕ ：押上力 ｋ₁´：外乱補償ゲイン，ｋ₁´´´：接触力ゲイン ｋ₂：定常補償ゲイン ａ₁〜ａ₈：重み関数（ｋ₁´を構成する。） ａ：架線１の等価質量 ｂ：架線１の等価減衰係数 ｍ₁：すり板２１の質量，ｍ₃：集電体２２・絶縁用支持
碍子３０の質量 ｙ₁，ｙ₁´，ｙ₁´´：すり板２１の上下変位，上下速
度，上下加速度 ｙ₃，ｙ₃´，ｙ₃´´：集電体２２，絶縁用支持碍子３
０の上下変位，上下速度，上下加速度 ｚ，ｚ´,ｚ´´，ｚ´´´：架線１の凹凸の変位，速
度，加速度，加々速度 ｃ₁：すり板押さえばね２３の減衰係数 ｋ₁：すり板押さえばね２３のばね定数 ζ：減衰係数比 Ｘ：状態量ベクトル Ｗ：外乱ベクトル Ｄ，Ｅ：ベクトル定数 Ｈ：ベクトル定数 Ｑ＝定常偏差補償部２３２の出力状態量ベクトル Ｆ：スカラ定数 Ｇ＝ベクトル定数 サーボ制御回路２４０は、制御装置８３からの制御信号
ｒにより駆動用シリンダー３２、駆動用ロッド３１を動
作させ、押上力ｕを作用させて、集電体２２、絶縁用支
持碍子３０等を押上げ動作するものである。制御装置８
３は車体２の屋根上のパンタ格納ドーム４内の対地側
(０Ｖ電位)に設置され、絶縁用支持碍子３０と駆動用ロ
ッド３１との間に取り付けられた力検出器である制御用
ロードセル３３及び変位計３４で検出した出力信号を検
出信号チェック回路２５３により増幅した変動力信号ｆ
x及び上下変位ｙ₃を接触力オブザーバ部２３３に入力す
る。また、サーボ制御回路２４０への制御信号ｒも同時
に接触力オブザーバ部２３３へ入力した後、接触力推定
信号ｆ＾と外乱抑圧力推定信号ｆａ＾を推定出力する。
接触力オブザーバ部２３３は状態量推定部２３６、外乱
抑圧力ゲイン部２３７、接触力推定部２３８から構成さ
れている。

【手続補正２８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９０】同様に、変位計３４は駆動用シリンダー３
２と駆動用ロッド３１間に取り付けられ、駆動用ロッド
３１の上下変位、速度、加速度等を出力するものであ
る。また、揚力は主に集電体２２、絶縁用支持碍子３０
等に加わり、上下に作用する平均揚力と変動揚力の合計
揚力ｆｑから成る。よって、高速走行することにより、
集電装置２０全体に加わるｆｑが大きくなり、それに伴
って接触力ｆは大きく変動するのでそれを低減するため
に、押上力ｕを作用させている。

【手続補正２９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９４】 ａ₁＝２６８,５００，ａ₂＝−２６８,５００，ａ₃＝−２８,６５０， ａ₄＝−１,２１２，ａ₅＝０，ａ₆＝２９,８５０，ａ₇＝４５，ａ₈＝０ ｆａ＾＝ｋ₁´×Ｐ ・・・・・・・・・・・（数２） が求まる。接触力推定部２３８は状態量推定部２３６の
出力信号Ｐ（ｙ₁，ｙ₃，ｙ₁´，ｙ₃´，ｚ，ｚ´，ｚ´
´，ｚ´´´）から接触力推定信号ｆ＾（式（数３））
を算出する。ここで、ａは架線１の等価質量、ｂは架線
１の等価減衰係数である。

【手続補正３０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０４】式（数５）〜（数８）により、接触力目標
値ｆ＊と接触力ｆによる全体状態方程式と押上力ｕは、
推定状態量Ｐが状態量Ｘに一致したときには、次の様に
表わされる。

【手続補正３１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０７】式（数７）〜（数１０）によって、変動力
信号ｆｘと押上力ｕの該制御信号ｒを接触力オブザーバ
部２３３に入力して得たｆａ＾，ｆ＾から外乱を抑圧す
る押上力ｕの該制御信号ｒ（式（数８））をサーボ制御
回路２４０に入力することで接触力ｆを低減することが
可能となる。この時用いる外乱補償ゲインｋ₁´，ベク
トル定数Ｈ，定常補償ベクトルＦ／Ｇを適切に選択する
必要がある。

【手続補正３２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０８】図３１は該制御信号ｒを入力し、押上力ｕ
を出力する集電駆動機構２４４の構成を示す。本機構２
４４は該制御信号ｒを増幅するアンプ回路２４２と、油
圧源２４１からの油圧力を力制御するサーボ弁２４３
と、サーボ弁２４３により伸縮動作を作用させ、押上力
ｕを出す駆動用シリンダー３２、駆動用ロッド３１とか
ら構成されている。

【手続補正３３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０９】ここでは、油圧源２４１を設けているが、
サーボ弁の応答性が高い場合には後述する空気源を用い
てもよい。その場合、該制御信号ｒに対する押上力ｕの
伝達特性が同じくらいになる必要がある。

【手続補正３４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１４】しかし、駆動用ロッド３１の動作に伴って
高圧可撓ケーブル４４が上下動するので、高圧可撓ケー
ブル４４の寿命においては好ましくない。

【手続補正３５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１９】

【実施例４】本発明の他の実施例を、図３５〜図３７に
示す。この例は集電装置２０を走行方向の後方側に回動
させる実施例である。シリンダー７、高圧コネクター６
は矢印で示す走行方向の前方側にある。高圧可撓ケーブ
ル４４は集電装置２０を支える２又のヒンジの間に位置
している。シャッタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置も前記実施例
とは走行方向において逆である。

【手続補正３６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１４０】

【実施例１２】図４８に本発明の他の実施例を示す。こ
の例は、集電体２２の縦断面の最大厚さ(h_max)位置Ｐ_h
が、集電体２２の先端部から、集電体２２の翼弦長(c)
の３０％より後方にあり、かつ集電体２２の後縁近傍の
上面形状が下に凹な曲面形状をした集電装置である。集
電体２２の形状が上記形状の場合、最大圧力点から後縁
への圧力降下が緩やかになり、空力騒音が減少すること
を風洞実験により確認した。したがて、本発明による集
電体２２の断面形状は集電装置の騒音低減に有効であ
る。また、この場合、集電体２２の基本形状は上下対称
の場合が効果が高かった。

【手続補正３７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１４１】

【実 施例１３】図４９に本発明の他の実施例を示す。集
電体２２の支持柱４００を空力騒音の発生しにくい、円
錐または楕円錐４００ａにすることにより、支持柱周り
の流れを高さ方向に変化させ、流れを三次元化し騒音の
発生を抑制する。

【手続補正３８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 １…架線、２…車体、３…台座、４…格納ドーム、５…
高圧ケーブル、６…高圧コネクター、７…集電装置起伏
用シリンダー、２０…集電装置、２２…集電体、３０…
絶縁用支持碍子、４０…旋回機構、５０…導電用ケーブ
ルヘッド

【手続補正３９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正４０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３０】

【手続補正４１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３１】

【手続補正４２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４８】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１０Ｋ 11/16 (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 (72)発明者 高井 英夫 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 (72)発明者 安井 敏 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 (72)発明者 大島 正文 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (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 高野 靖 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 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 小林 健治 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

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集電部材と、該集電部材を移動させる駆
   動機構と、前記集電部材で集電した電力を受取り負荷側
   へ導電する導電体とを備えた集電装置において、 絶縁体を介して前記集電部材を前記駆動機構に接続した
   ことを特徴とする集電装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記導電体は、外面
   が絶縁被覆され前記絶縁体に対して並設されていること
   を特徴とする集電装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記導電体は、前記
   絶縁体とは別個に設けられた第２の絶縁体の内部を貫通
   し、該導電体の一端側に前記集電部材と接続する可撓性
   導電体を有し、前記導電体の他端側に可撓性のケーブル
   が接続されていることを特徴とする集電装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記導電体は、前記
   駆動機構に対して並設されていることを特徴とする集電
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記導電体は、前記
   絶縁体の内部に設置され、一端が前記集電部材に接続さ
   れ、該導電体の他端に可撓性導電ケーブルが接続されて
   いることを特徴とする集電装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、前記駆動機構と前記
   絶縁体との接続部に該駆動機構を制御するためのセンサ
   を備えていることを特徴とする集電装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記センサは圧力検
   出用のセンサであることを特徴とする集電装置。
8. 【請求項８】 請求項１において、前記絶縁体は、前記
   集電部材の全荷重を支えるよう構成され、 前記導電体は、外面が絶縁被覆された絶縁被覆導電体で
   あり、該絶縁被覆導電体が前記駆動機構に並列に設けら
   れていることを特徴とする集電装置。
9. 【請求項９】 請求項１において、前記導電体は、前記
   駆動機構に並設され、 前記駆動機構と前記導電体とを載せた架台と、該架台を
   回動させ前記集電部材と前記絶縁体と前記導電体とを起
   伏させる起伏回動手段とを備えていることを特徴とする
   集電装置。
10. 【請求項１０】 請求項１において、前記駆動機構は、
    前記集電部材を移動させるリンク機構と、該リンク機構
    を駆動するアクチュエータからなることを特徴とする集
    電装置。
11. 【請求項１１】 請求項１において、前記集電部材と前
    記駆動機構との間に配置され、前記集電部材に作用する
    外乱を含む変動力を検出する検出手段と、 検出手段該から状態推定した該接触力推定信号を算出す
    る推定手段と、 接触力目標値信号から該推定手段により出力される外乱
    抑圧推定信号と該接触力推定信号とを減算した力偏差信
    号を算出し、該偏差信号に応じて前記駆動機構の押上力
    を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする集電装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１において、前記集電部材を支
    持するものであってかつ該集電部材と前記絶縁体との間
    に設置された集電体は、車両の走行方向側の先端面が該
    集電体の幅方向について後退している形状であることを
    特徴とする鉄道車両用集電装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記集電体の縦
    断面形状が翼型であることを特徴とする鉄道車両用集電
    装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記翼型断面の
    最大厚さの位置が、前記翼型の先端から翼弦長さの３０
    ％以上後方にあることを特徴とする鉄道車両用集電装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１において、前記集電部材を支
    持する集電体と、該集電体と前記駆動機構との間に支持
    柱を備え、前記集電体と前記支持柱との連結部分を曲面
    によって構成したことを特徴とした鉄道車両用集電装
    置。
16. 【請求項１６】 請求項１３において、前記集電体の前
    記先端面に、少なくとも一つ以上の縦渦を発生させる縦
    渦発生手段を設けたことを特徴とした鉄道車両用集電装
    置。
17. 【請求項１７】 請求項１において、前記駆動機構と前
    記絶縁体及び前記導電体を収納する格納ドームと備えた
    ことを特徴とする集電装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７において、前記導電体は、
    前記絶縁体と前記駆動機構に対して並設されており、前
    記導電体と前記駆動機構とは前記格納ドーム内の共通の
    支持部材に設置されていることを特徴とする集電装置。
19. 【請求項１９】 請求項１７において、前記格納ドーム
    は、その外表面が滑らかな流線形状であり、前記絶縁体
    の出し入れ用の開口と、該開口を覆うシャッターとを有
    することを特徴とする集電装置。
20. 【請求項２０】 集電部材と、該集電部材を移動させる
    駆動機構と、前記集電部材で集電した電力を受取り負荷
    側へ導電する導電体とを備えた鉄道車両において、 前
    記集電部材と前記駆動機構とが絶縁体で接続され、前記
    導電体が前記駆動機構に並設されていることを特徴とす
    る鉄道車両。
21. 【請求項２１】 請求項２０において、前記駆動機構と
    前記導電体とを載せた架台と、該架台を回動させ前記集
    電部材と前記駆動機構と前記導電体とを起伏させる起伏
    回動手段と、車両の屋根に設けられ前記集電部材を倒伏
    状態で収納する格納部とを備えたことを特徴とする鉄道
    車両。
22. 【請求項２２】 請求項２０において、前記集電部材と
    前記駆動機構を接続する第一の絶縁支柱と、前記導電部
    材を保持する第二の絶縁支柱とを有することを特徴とす
    る鉄道車両。
23. 【請求項２３】 請求項２２において、前記第二の絶縁
    支柱を、前記集電部材の下側でかつ前記第一の絶縁支柱
    に対して前記車両の進行方向後側の位置に配置すると共
    に、前記第二の絶縁支柱の外径を前記第一の絶縁支柱の
    外径よりも小さくしたことを特徴とする鉄道車両。
24. 【請求項２４】 請求項２０において、前記集電部材と
    前記駆動機構との間に配置され、前記集電部材に作用す
    る外乱を含む変動力を検出する検出手段と、 該検出手段から状態推定した接触力推定信号を算出する
    推定手段と、 接触力目標値信号から、該推定手段により出力される外
    乱抑圧推定信号と該接触力推定信号を減算した力偏差信
    号を算出し、該偏差信号に応じて前記駆動機構の押上力
    を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする鉄道車
    両。
25. 【請求項２５】 請求項２０において、前記集電部材と
    車両本体との間に導電系を備え、 該導電系は、真空遮断器と、前記駆動機構の駆動状態に
    応答して該真空遮断器を開閉する遮断器制御手段とを有
    することを特徴とする鉄道車両。
26. 【請求項２６】 集電部材と、該集電部材を移動させる
    駆動機構と、前記集電部材で集電した電力を受取り負荷
    側へ導電する導電体とを備えた集電装置において、 前
    記集電部材と前記駆動機構との間に配置され、前記集電
    部材に作用する外乱を含む変動力を検出する検出手段
    と、 検出手段該から状態推定した該接触力推定信号を算出す
    る推定手段と、 接触力目標値信号から該推定手段により出力される外乱
    抑圧推定信号と該接触力推定信号とを減算した力偏差信
    号を算出し、該偏差信号に応じて前記駆動機構の押上力
    を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする集電装
    置。
27. 【請求項２７】 集電体を備えた集電部材と、該集電部
    材を移動させる駆動機構と、前記集電部材で集電した電
    力を受取り負荷側へ導電する導電体とを備えた集電装置
    において、 前記集電体はその縦断面形状が翼形であり、該集電体
    は、車両の進行方向側の先端面が該集電体の幅方向につ
    いて後退している形状であることを特徴とする鉄道車両
    用集電装置。
28. 【請求項２８】 集電体を備えた集電部材と、該集電部
    材を移動させる駆動機構と、前記集電部材で集電した電
    力を受取り負荷側へ導電する導電体とを備えた集電装置
    において、 絶縁体を介して前記集電部材を前記駆動機構に接続し、 前記駆動機構と前記絶縁体及び前記導電体を収納する格
    納ドームと備え、 該格納ドームはその外表面が滑らかな流線形状であり、
    かつ前記絶縁体の出し入れ用の開口を有することを特徴
    とする集電装置。
29. 【請求項２９】 請求項２８において、前記集電体は、
    前記集電部材を支持するものであり、該集電部材と前記
    絶縁体との間に設置されており、該集電体はその縦断面
    形状が翼形であり、車両の進行方向側の先端面が該集電
    体の幅方向について後退している形状であり、 起伏駆動機構により、前記集電体をその後端側に回動さ
    せて前記格納ドームに収納することを特徴とする鉄道車
    両における集電装置。
30. 【請求項３０】 請求項２８において、前記集電体はそ
    の縦断面形状が翼形であり、該翼の先端側は、前記集電
    体を給電体に接触させた状態で車両の走行方向に向けて
    設置され、 起伏駆動機構により、前記集電体をその先端側に回動さ
    せて前記格納ドームに収納することを特徴とする鉄道車
    両における集電装置。
31. 【請求項３１】 集電部材を上面に配した集電体と、前
    記集電部材を給電体に接触して集電するように該集電体
    を駆動する駆動機構と、前記集電体と車両との間の導電
    系と、からなる集電装置を複数の車両から成る編成車両
    に４つ設置してなる鉄道車両において、 前記集電体の縦断面形状が翼形であり、 前記編成車両の長さの中心部と一端側との間に配置した
    ２つの前記集電装置のそれぞれの前記集電体の前記翼の
    先端は前記中心部に向けて設置しており、前記中心部と
    他端側との間に配置した２つの前記集電装置のそれぞれ
    の前記集電体の前記翼の先端は前記中心部に向けて設置
    していること、を特徴とする鉄道車両。
32. 【請求項３２】 集電部材を上面に配した集電体と、前
    記集電部材を給電体に接触して集電するように該集電体
    を駆動する駆動機構と、前記集電体と車両本体との間の
    導電系を備えた鉄道車両における集電方法において、 絶縁体を介して前記集電体を前記駆動機構に接続し、 前記駆動機構により前記絶縁体を駆動し、もって前記集
    電部材と前記給電体との接触関係を保持しながら集電す
    ることを特徴とする鉄道車両における集電方法。
33. 【請求項３３】 請求項３２において、真空遮断器によ
    り前記導電系を遮断した状態で、前記絶縁体を起伏駆動
    機構により起し、前記集電部材を前記給電体に接触さ
    せ、 次に、前記真空遮断器を閉成することを特徴とする鉄道
    車両における集電方法。
34. 【請求項３４】 請求項３２において、前記駆動機構に
    より前記集電部材を前記給電体から外すのに先行して、
    真空遮断器により前記導電系を遮断することを特徴とす
    る鉄道車両における集電方法。
35. 【請求項３５】 請求項３２において、前記集電体の傾
    斜角度を車両の走行条件に応じて制御することを特徴と
    する鉄道車両における集電方法。
36. 【請求項３６】 請求項３２において、前記集電体と前
    記駆動機構との間に配置された検出手段により、前記集
    電体に作用する外乱を含む変動力を検出し、 状態推定手段により、該検出手段から状態推定した接触
    力推定信号を算出し、 制御手段により、接触力目標値信号から該推定手段によ
    り出力される外乱抑圧推定信号と該接触力推定信号を減
    算した力偏差信号を算出し、該偏差信号に応じて前記駆
    動機構の押上力を調整することを特徴とする鉄道車両に
    おける集電方法。
37. 【請求項３７】 請求項３２において、前記集電体の縦
    断面形状が翼形であり、該翼をその先端が車両の走行方
    向に向いた状態で前記給電体に接触させながら集電する
    ことを特徴とする鉄道車両における集電方法。
38. 【請求項３８】 請求項３２において、前記集電体が前
    記給電体に接触している状態において、真空遮断器によ
    り前記導電系を遮断した後、 前記絶縁体を駆動機構により下降させ、 格納ドームの開口を覆うシャッターを開き、 起伏駆動機構により前記絶縁体を倒し、前記格納ドーム
    の開口を通して前記集電体を前記格納ドームに収納し、 前記シャッターを閉じることを特徴とする鉄道車両にお
    ける集電方法。
39. 【請求項３９】 集電部材を上面に配した集電体と、前
    記集電部材を給電体に接触して集電するように該集電体
    を駆動する駆動機構と、前記集電体と車両との間の導電
    系と、からなる集電装置を複数の車両から成る編成車両
    に４つ設置してなる鉄道車両における集電方法におい
    て、 前記集電体の縦断面形状が翼形であり、集電時において
    それぞれの翼の先端が内側を向くように設置され、 前記車両の走行方向において後側に位置する２つの前記
    集電装置のそれぞれの前記集電体を前記給電体に接触さ
    せながら集電し、前記編成車両の走行方向において前側
    に位置する２つの前記集電装置は前記給電体から離して
    走行すること、を特徴とする鉄道車両における集電方
    法。
40. 【請求項４０】 請求項３９において、前記集電部材を
    支持するものであってかつ該集電部材と前記絶縁体との
    間に設置された集電体は、車両の走行方向側の先端面が
    該集電体の幅方向について後退している形状であること
    を特徴とする鉄道車両における集電方法。
41. 【請求項４１】 集電部材と、該集電部材を移動させる
    駆動機構と、前記集電部材で集電した電力を受取り負荷
    側へ導電する導電体とを備えた鉄道車両における集電方
    法において、 前記駆動機構と前記絶縁体及び前記導電体を収納する、
    表面が流線形の格納ドームを備え、 集電時に、前記駆動機構により、前記絶縁体及び前記導
    電体を該格納ドームの外に出し前記導電体を給電体に接
    触させながら集電し、 非集電時に、前記駆動機構により、前記絶縁体及び前記
    導電体を格納にドーム収納することを特徴とする鉄道車
    両における集電方法。