特許 7194131 接触力測定方法、及び、集電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(54)【発明の名称】接触力測定方法、及び、集電装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20221214BHJP

   B60L 5/22 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 B

B60L5/22 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020019318

(22)【出願日】2020-02-07

(65)【公開番号】P2021124438

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100100413

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 温

(74)【代理人】

【識別番号】100123696

【弁理士】

【氏名又は名称】稲田 弘明

(72)【発明者】

【氏名】平川 裕雅

(72)【発明者】

【氏名】臼田 隆之

(72)【発明者】

【氏名】小山 達弥

(72)【発明者】

【氏名】小林 樹幸

(72)【発明者】

【氏名】長尾 恭平

【審査官】森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特許第４０４００１７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５２８０７６３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第３６１８０６２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第４４７６７４５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第４９６４０９９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第３７９０９２５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第４７７７８１２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第３８８８７５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第３７２２４６３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ５

Ｂ６０Ｌ５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道軌道の上部に設けられた架線と当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、
まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、
前記連結部材におけるまくらぎ方向に離散した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、
前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、
前記連結部材支持部とまくらぎ方向に離間して配置された舟体取付部において前記荷重伝達部材に取り付けられる舟体と
を有する集電装置における前記すり板体と前記架線との接触力測定方法であって、
前記荷重伝達部材における前記舟体取付部と前記連結部材支持部との間の領域のひずみを測定し、前記ひずみを用いて前記接触力を算出すること
を特徴とする接触力測定方法。

【請求項2】

前記ひずみは、せん断ひずみであること
を特徴とする請求項１に記載の接触力測定方法。

【請求項3】

前記荷重伝達部材における前記舟体取付部と前記連結部材支持部との間の領域は、まくらぎ方向に沿って延在する梁状に形成されるとともに、その中間部にひずみゲージを設けて前記ひずみを測定すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接触力測定方法。

【請求項4】

鉄道軌道の上部に設けられた架線と当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、
まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、
前記連結部材におけるまくらぎ方向に離散した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、
前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、
前記荷重伝達部材が取り付けられる舟体と
を有する集電装置における前記すり板と前記架線との接触力測定方法であって、
前記荷重伝達部材と前記舟体との間にロードセルを配置し、前記ロードセルの出力を用いて前記接触力を算出すること
を特徴とする接触力測定方法。

【請求項5】

前記連結部材支持部の少なくとも一部が、前記連結部材を弾性的に支持する弾性部材であること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の接触力測定方法。

【請求項6】

前記すり板片の上下方向の加速度を測定し、前記加速度を前記接触力の算出に用いること
を特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の接触力測定方法。

【請求項7】

鉄道軌道の上部に設けられた架線を当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、
まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、
前記連結部材におけるまくらぎ方向に離間した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、
前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、
前記連結部材支持部とまくらぎ方向に離間して配置された舟体取付部において前記荷重伝達部材に取り付けられる舟体と、
前記荷重伝達部材における前記舟体取付部と前記連結部材支持部との間の領域のひずみを測定するひずみ測定手段と
を備えることを特徴とする集電装置。

【請求項8】

鉄道軌道の上部に設けられた架線と当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、
まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、
前記連結部材におけるまくらぎ方向に離散した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、
前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、
前記荷重伝達部材が取り付けられる舟体と、
前記荷重伝達部材と前記舟体との間に配置されたロードセルと
を備えることを特徴とする集電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、まくらぎ方向に配列されかつ相対変位可能に支持された複数のすり板片を有するたわみ板式のすり板体を持つ集電装置のトロリ線との接触力測定方法、及び、このような接触力測定方法が行われる集電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電車、電気機関車等の電動の鉄道車両には、トロリ線などの架空電車線から電力を車両に導くための集電装置であるパンタグラフが設けられる。
パンタグラフは、まくらぎ方向に沿った長手方向を有する舟体を、車体に対してリンク機構などを有する枠組によって上下方向に移動可能に支持するとともに、舟体の上部にトロリ線等と摺動して通電するすり板体を設けて構成されている。

【0003】

このようなパンタグラフに関する従来技術として、例えば特許文献１，２には、トロリ線への追従性を向上するため、上下方向に相対変位可能な状態でまくらぎ方向（車幅方向）に配列された複数のすり板片によってすり板を構成する、いわゆるたわみ板式のものが記載されている。
特許文献３には、まくらぎ方向に多分割されたすり板体を有するパンタグラフのトロリ線に対する接触力を測定する方法であって、すり板体をトロリ線方向に付勢する微動バネのバネ反力を測定し、すり板体と舟体との摩擦力及び当接力の上下方向成分を加味して接触力を求めることが記載されている。
特許文献４には、パンタグラフの舟体に複数の加速度計を取り付けて舟体の曲げ１次振動モードを把握し、舟体の慣性力を求めることが記載されている。そして、別途求めた舟体への作用力から慣性力を差し引きすることにより、トロリ線とパンタグラフとの間の接触力を求めることが記載されている。
特許文献５には、パンタグラフのバネの画像を撮影範囲とするエリアカメラ等の撮影手段により得た画像を画像処理して、バネの反力と慣性力とを検出し、パンタグラフとトロリ線との接触力を求めることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１３７８３５号公報

【文献】特開２００５－１６０２６６号公報

【文献】特開２０１０－ ２５６７７号公報

【文献】特開２００１－ １８６９２号公報

【文献】特開２０１０－１６９５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

パンタグラフの舟体は、車体から突き出した状態で支持され使用されるため、車両の走行時には空気抵抗及び空力騒音の発生源となる。
このため、舟体周辺部の構成は極力コンパクトとすることが求められる。
このような小型かつたわみ板式のすり板体を有する集電装置においても、すり板体と架線との接触力を精度よく測定するニーズはあるが、ばね反力を直接測定するための機器類（例えばロードセル等）を、多分割されたすり板片をまくらぎ方向に離散した箇所で支持する複数のばねにそれぞれ設けることは、スペース的に非常に困難である。
また、特許文献５のように画像処理を用いてばね反力等を求めることも考えられるが、このような手法は接触力における比較的高周波の成分の検出には適しているが、低周波の静的な接触力を適切に検出することは困難である。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、たわみ板式のすり板体を有する集電装置におけるすり板体と架線との接触力を簡素な構造により精度よく測定可能な接触力測定方法、及び、集電装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するため、本発明の接触力測定方法は、鉄道軌道の上部に設けられた架線と当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、前記連結部材におけるまくらぎ方向に離散した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、前記連結部材支持部とまくらぎ方向に離間して配置された舟体取付部において前記荷重伝達部材に取り付けられる舟体とを有する集電装置における前記すり板体と前記架線との接触力測定方法であって、前記荷重伝達部材における前記舟体取付部と前記連結部材支持部との間の領域のひずみを測定し、前記ひずみを用いて前記接触力を算出することを特徴とする。
これによれば、架線からすり板体に作用する接触力は、荷重伝達部材における舟体取付部と連結部材支持部との間でせん断ひずみ等のひずみを生じさせる。
そこで、荷重伝達部材のひずみを測定することにより、接触力を精度よく検出することができる。
このようなひずみは、荷重伝達部材に添付されるひずみゲージなどを用いて省スペースかつコンパクトな構成により測定することができる。
本発明において、前記ひずみは、せん断ひずみである構成とすることができる。

【0007】

本発明において、前記荷重伝達部材における前記舟体取付部と前記連結部材支持部との間の領域は、まくらぎ方向に沿って延在する梁状に形成されるとともに、その中間部にひずみゲージを設けて前記ひずみを測定する構成とすることができる。
これによれば、簡単な構成により精度よくひずみを測定し、上述した効果を得ることができる。

【0008】

本発明の他の接触力測定方法は、鉄道軌道の上部に設けられた架線と当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、前記連結部材におけるまくらぎ方向に離散した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、前記荷重伝達部材が取り付けられる舟体とを有する集電装置における前記すり板と前記架線との接触力測定方法であって、前記荷重伝達部材と前記舟体との間にロードセルを配置し、前記ロードセルの出力を用いて前記接触力を算出することを特徴とする。
これによれば、架線からすり板体に作用し、複数の連結部材支持部を介して伝達される接触力を荷重伝達部材に集約し、荷重伝達部材と舟体との間でロードセルにより測定することにより、簡単な構成により接触力を精度よく測定することができる。

【0009】

本発明において、前記連結部材支持部の少なくとも一部が、前記連結部材を弾性的に支持する弾性部材である構成とすることができる。
本発明においては、連結部材支持部の一部または全部が例えばばねなどの弾性部材である場合であっても、荷重伝達部材のひずみ、あるいは、荷重伝達部材と舟体との間の荷重を測定することにより、架線とすり板体との接触力を適切かつ簡単に測定することができる。

【0010】

本発明において、前記すり板片の上下方向の加速度を測定し、前記加速度を前記接触力の算出に用いる構成とすることができる。
これによれば、荷重伝達部材のひずみ又はロードセルの検出荷重により比較的低周波の接触力（静的な接触力）を測定するとともに、すり板片の上下方向の加速度から比較的高周波の接触力（すり板片の振動などに伴う動的な接触力）を演算することにより、広範な周波数帯域で精度よく接触力を測定することができる。
ここで、すり板片の上下方向の加速度の測定は、例えば、すり板片を撮像した画像に基づいて行うことができる。また、すり板片に上下方向の加速度を検出する加速度計を設けてもよい。

【0011】

本発明の集電装置は、鉄道軌道の上部に設けられた架線を当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、前記連結部材におけるまくらぎ方向に離間した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、前記連結部材支持部とまくらぎ方向に離間して配置された舟体取付部において前記荷重伝達部材に取り付けられる舟体と、前記荷重伝達部材における前記舟体取付部と前記連結部材支持部との間の領域のひずみを測定するひずみ測定手段とを備えることを特徴とする。
本発明の他の集電装置は、鉄道軌道の上部に設けられた架線と当接するとともにまくらぎ方向に沿って配列された複数のすり板片を有するすり板体と、まくらぎ方向に沿って延在し前記複数のすり板片を連結するとともに可撓性を有する連結部材と、前記連結部材におけるまくらぎ方向に離散した複数個所を支持する複数の連結部材支持部と、前記連結部材支持部の前記連結部材側とは反対側の端部がそれぞれ接続される荷重伝達部材と、前記荷重伝達部材が取り付けられる舟体と、前記荷重伝達部材と前記舟体との間に配置されたロードセルとを備えることを特徴とする。
これらの各発明によれば、上述した接触力測定方法に係る発明と同様の効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明によれば、たわみ板式のすり板体を有する集電装置におけるすり板体と架線との接触力を簡素な構造により精度よく測定可能な接触力測定方法、及び、集電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明を適用した集電装置の第１実施形態の模式的外観斜視図である。

【図2】第１実施形態の集電装置におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。

【図3】本発明を適用した集電装置の第２実施形態におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。

【図4】本発明を適用した集電装置の第３実施形態におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。

【図5】本発明を適用した集電装置の第４実施形態におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。

【図6】本発明を適用した集電装置の第５実施形態におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用した接触力測定方法、及び、集電装置の第１実施形態について説明する。
第１実施形態において、集電装置は、例えば高速旅客用電車などの車体上部に設けられ、まくらぎ方向に配列された複数のすり板片を有するたわみ板式（多分割式）のすり板体を有するパンタグラフである。

【0015】

図１は、第１実施形態の集電装置の模式的外観斜視図である。
図１に示すように、集電装置であるパンタグラフ１は、車体Ｂの屋根構上部に取り付けられ、車体Ｂの上方に配置されたトロリ線（架線）Ｔから集電を行うものである。
パンタグラフ１は、舟体１０、枠組２０、すり板体３０、ホーンＨ等を有する。
舟体１０は、トロリ線Ｔの下方にこれと隣接して配置され、まくらぎ方向に沿った長手方向を有する部材である。
舟体１０は、すり板体３０及びその支持構造を保持する部材である。
すり板体３０の支持構造に関しては、後に詳しく説明する。

【0016】

枠組２０は、舟体１０の下部と車体Ｂの上部との間に設けられ、舟体１０を昇降可能に支持するとともに、パンタグラフ１の使用時（集電時）には、舟体１０を上方へ付勢した状態で支持する例えばリンク状の機構である。

【0017】

すり板体３０は、トロリ線Ｔと摺動可能な状態で当接し、トロリ線Ｔと導通して集電を行う部材である。
すり板体３０は、例えば鉄系の焼結合金等によって形成された複数のすり板片３１（３１ａ乃至３１ｈ：図２等を参照）を、可撓性を有する連結部材によりまくらぎ方向に沿って配列したいわゆるたわみ板式（多分割式）のものである。

【0018】

ホーンＨは、舟体１０の左右両端部から外側へ突出して設けられ、突端部が下垂するよう上方が凸となる弧状に湾曲して形成されている。
ホーンＨは、トロリ線Ｔが舟体１０の下方へもぐり込むことを防止する機能を有する。

【0019】

以下、舟体１０によるすり板体３０の支持構造について、より詳細に説明する。
図２は、第１実施形態の集電装置におけるすり板体支持構造の模式的断面図（図１のII－II部矢視断面図）である。
図２は、舟体１０をまくらぎ方向及び鉛直方向と平行な平面で切って見た状態を示している。また、枠組２０及びホーンＨは図示を省略する。（後述する図３乃至図５において同様）
すり板体３０は、たわみ板４０、荷重伝達部材５０、ばね６０を用いて、舟体１０に取り付けられている。
なお、第１実施形態においては、すり板体３０のすり板片３１は、例えば、８枚が配列されており、図２では、各すり板片３１に、ａ乃至ｈの添え字を順次付して図示している。

【0020】

舟体１０は、例えば金属系の材料によって一体に形成された底面部１１、段部１２、突起１３、側壁部１４を有し、側壁部１４の上部には、補助すり板７０が取り付けられている。
底面部１１は、舟体１０の下部に設けられ、水平面にほぼ沿って延在する平板状の部分である。
段部１２は、底面部１１のまくらぎ方向における両端部を段状に高くした部分である。
段部１２には、荷重伝達部材５０の本体部５１のまくらぎ方向における両端部が載置され、固定される。

【0021】

突起１３（１３ａ，１３ｂ）は、底面部１１から上方へ突出した柱状の部分である。
突起１３の突端面には、荷重伝達部材５０の本体部５１のまくらぎ方向における中間部が載置され、固定される。
突起１３は、例えば、まくらぎ方向に離間して１対が設けられる。
図２においては、各突起１３に、ａ，ｂの添え字を付して図示している。
荷重伝達部材５０の本体部５１と、段部１２、突起１３との取付箇所は、本発明にいう舟体取付部として機能する。
側壁部１４は、舟体１０のまくらぎ方向における両端部に設けられ、底面部１１、段部１２に対して上方へ突出して形成されている。

【0022】

たわみ板４０は、多分割のすり板体３０を構成する各すり板片３１ａ乃至３１ｈを連結する連結部材である。
たわみ板４０は、例えばばね鋼などの可撓性を有し、弾性変形を許容する材料によって、まくらぎ方向に沿った長手方向を有する帯板状に形成されている。
各すり板片３１ａ乃至３１ｈは、たわみ板４０の上面部に取り付けられ、たわみ板４０が弾性変形することによって、舟体１０に対して上下方向に相対変位可能となっている。

【0023】

荷重伝達部材５０は、トロリ線Ｔとすり板体３０との間で作用する接触力の反力が入力されるとともに、この力を舟体１０に伝達する棒状の部材（心棒）である。
荷重伝達部材５０の本体部５１は、まくらぎ方向に沿った長手方向を有する梁状に形成されている。
本体部５１は、例えば、矩形状の横断面形状を有する角柱状に形成される。
本体部５１は、後述するように、すり板体３０からたわみ板４０等を介して入力される荷重によってせん断ひずみが生じ、このせん断ひずみを測定して荷重の検出を行うための感受体として利用される。

【0024】

荷重伝達部材５０は、支柱部５２（５２ａ，５２ｂ）を有する。
支柱部５２は、本体部５１のまくらぎ方向における両端部近傍の領域から、上方へ突出して形成された柱状の部分である。
支柱部５２の上端部には、たわみ板４０の両端部が取り付けられる。
図２において、左右の各支柱部５２には、ａ，ｂの添え字を付して図示している。

【0025】

ばね６０は、たわみ板４０を荷重伝達部材５０に対して弾性的に（上下方向に弾性変位可能に）支持するものである。
ばね６０及び上述した支柱部５２は、すり板体３０とトロリ線Ｔとの間で作用する接触力の反力を、たわみ板４０（連結部材）を介して荷重伝達部材５０の本体部５１に伝達する、本発明の連結部材支持部として機能する。
ばね６０として、例えば、上下方向に沿った中心軸を有する圧縮コイルばね等の各種ばね要素を用いることができる。
ばね６０は、例えば第１実施形態の場合には、まくらぎ方向に分散して複数設けられるが、１個のみ設ける構成としてもよい。
例えば、第１実施形態の場合には、ばね６０は、４箇所に配置されている。
図２において、これらのばね６０には、ａ乃至ｄの添え字を付して図示している。

【0026】

各ばね６０のまくらぎ方向における位置について以下説明する。
ばね６０ａは、すり板片３１ａとすり板片３１ｂとの間に設けられている。
ばね６０ｂは、すり板片３１ｃとすり板片３１ｄとの間に設けられている。
ばね６０ｃは、すり板片３１ｅとすり板片３１ｆとの間に設けられている。
ばね６０ｄは、すり板片３１ｇとすり板片３１ｈとの間に設けられている。

【0027】

補助すり板７０は、舟体１０の上面部であって、すり板体３０に対してまくらぎ方向外側の領域に設けられた部材である。
補助すり板７０は、舟体１０に対するトロリ線Ｔのまくらぎ方向の相対変位が著大であり、すり板体３０からはみ出した際に、トロリ線Ｔと摺動する部分である。
補助すり板７０の上面部の高さは、すり板体３０のすり板片３１と実質的に同等となるように配置されている。

【0028】

荷重伝達部材５０の本体部５１には、以下説明するひずみゲージ８０（８０ａ乃至８０ｄ）が取り付けられている。
ひずみゲージ８０は、電気絶縁物のシートによって形成された基材の上に、例えば格子状にフォトエッチング加工した抵抗箔を取り付けて構成されている。
ひずみゲージ８０は、このような格子状の抵抗箔を、直交２軸方向にそれぞれ配置した構成を有する。各格子の軸線方向は、荷重伝達部材５０の本体部５１の長手方向（まくらぎ方向）に対して、それぞれ例えば４５°傾斜するように配置される。
ひずみゲージ８０は、本体部５１の側面部に設けられ、本体部５１に作用するせん断ひずみを検出する機能を有する。
図２において、これらのひずみゲージ８０には、ａ乃至ｆの添え字を付して図示している。

【0029】

各ひずみゲージ８０のまくらぎ方向における位置について以下説明する。
ひずみゲージ８０ａは、荷重伝達部材５０の本体部５１の一方の端部と、支柱部５２ａとの間に設けられている。
ひずみゲージ８０ｂは、ばね６０ａと突起１３ａとの間に設けられている。
ひずみゲージ８０ｃは、突起１３ａとばね６０ｂとの間に設けられている。
ひずみゲージ８０ｄは、ばね６０ｃと突起１３ｂとの間に設けられている。
ひずみゲージ８０ｅは、突起１３ｂとばね６０ｄとの間に設けられている。
ひずみゲージ８０ｆは、荷重伝達部材５０の本体部５１の他方の端部と、支柱部５２ｂとの間に設けられている。

【0030】

以上説明したひずみゲージ８０の配置により、各すり板片３１ａ乃至３１ｈがトロリ線Ｔから受ける下向きの荷重は、全ていずれかのひずみゲージ８０ａ乃至８０ｆにおいてせん断ひずみにとして検出、測定することが可能となる。
例えば、支柱部５２ａ、及び、ばね６０ａに作用する荷重は、ひずみゲージ８０ａ，８０ｂにおいて検出されるせん断ひずみにより測定することができる。
また、ばね６０ｂ，６０ｃに作用する荷重は、ひずみゲージ８０ｃ，８０ｄにおいて検出されるせん断ひずみにより測定することができる。
また、支柱部５２ｂ、及び、ばね６０ｄに作用する荷重は、ひずみゲージ８０ｅ，８０ｆにおいて検出されるせん断ひずみにより測定することができる。

【0031】

第１実施形態においては、トロリ線Ｔとすり板体３０との接触力のうち、比較的低周波数の領域（静的な領域）を上述したひずみゲージ８０の出力に基づいて測定し、比較的高周波の領域（動的な領域）は、すり板体３０を構成する各すり板片３１ａ乃至３１ｈの加速度に基づいて算出している。
各すり板片３１ａ乃至３１ｈの上下方向の加速度は、例えば、舟体１０に図示しないカメラ等の撮像手段を設け、撮像した画像に画像処理を施して求めることができる。

【0032】

以上説明した第１実施形態によれば、トロリ線Ｔからすり板体３０に作用する接触力は、荷重伝達部材５０における段部１２又は突起１３と、支柱部５２又はばね６０との間で、せん断ひずみを発生させる。そこで、荷重伝達部材５０の本体部５１に添付されるひずみゲージ８０により荷重伝達部材５０の本体部５１のせん断ひずみを測定することにより、省スペースかつコンパクトな構成により、複数の支柱部５２、ばね６０を介して複雑な経路により入力される接触力を、舟体１０への伝達経路の途中で荷重伝達部材５０のせん断ひずみとして捉え、精度よく検出することができる。
また、荷重伝達部材５０の本体部５１をまくらぎ方向に沿って延在する梁状に形成することにより、簡単な構成により精度よくせん断ひずみを測定し、上述した効果を得ることができる。
また、荷重伝達部材５０の本体部５１のせん断ひずみにより、接触力における比較的低周波の成分を測定するとともに、すり板片３１の上下方向の加速度から比較的高周波の成分を演算することにより、広範な周波数帯域で精度よく接触力を測定することができる。

【0033】

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用した接触力測定方法、及び、集電装置の第２実施形態について説明する。
以下説明する各実施形態において、従前の実施形態と共通する箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図３は、第２実施形態の集電装置におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。

【0034】

図３に示すように、第２実施形態においては、荷重伝達部材５０の本体部５１における支柱部５２よりもまくらぎ方向外側の部分は設けられていない。
すなわち、第２実施形態では、支柱部５２は、本体部５１の両端部から上方へ突出している。
これに伴い、段部１２、ひずみゲージ８０ａ，８０ｆも省略されている。
第２実施形態においては、支柱部５２ａ、及び、ばね６０ａに作用する荷重は、ひずみゲージ８０ｂにおいて検出されるせん断ひずみにより測定することができる。
また、支柱部５２ｂ、及び、ばね６０ｄに作用する荷重は、ひずみゲージ８０ｅにおいて検出されるせん断ひずみにより測定することができる。
以上説明した第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果に加え、さらに、構造をより簡素化し、軽量かつコンパクトな構成により接触力を測定することができる。

【0035】

＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用した接触力測定方法、及び、集電装置の第３実施形態について説明する。
図４は、第３実施形態の集電装置におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。
図４に示すように、第３実施形態の集電装置は、第１実施形態の集電装置から、舟体１０の支柱１３ａ，１３ｂ、及び、ひずみゲージ８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅを取り除いたものである。
第３実施形態においては、すり板体３０からたわみ板４０を介して荷重伝達部材５０に入力される接触力の低周波成分は、全てひずみゲージ８０ａ，８０ｆにより検出することが可能である。
以上説明した第３実施形態によれば、荷重伝達部材５０が両端部のみの支持であっても、強度面等に問題がない場合には、装置の構成を簡素化することができる。

【0036】

＜第４実施形態＞
次に、本発明を適用した接触力測定方法、及び、集電装置の第４実施形態について説明する。
図５は、第４実施形態の集電装置におけるすり板支持構造の模式的断面図である。
図５に示すように、第４実施形態の集電装置は、第１実施形態の集電装置の構成において、補助すり板７０を舟体１０から離間させるとともに、そのまくらぎ方向内側の端部を、たわみ板４０の端部を介して、荷重伝達部材５０の支柱部５２の上端部に固定したものである。
以上説明した第４実施形態によれば、トロリ線Ｔがすり板体３０から外れて補助すり板７０に当接している状態であっても、荷重伝達部材５０に設けられたひずみゲージ８０により、トロリ線Ｔと補助すり板７０との接触力を測定することができる。

【0037】

＜第５実施形態＞
次に、本発明を適用した接触力測定方法、及び、集電装置の第５実施形態について説明する。
図６は、第５実施形態の集電装置におけるすり板体支持構造の模式的断面図である。
図６に示すように、第３実施形態においては、第２実施形態における突起１３ａ、１３ｂ、及び、ひずみゲージ８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅに代えて、以下説明するロードセル９０（９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ）を有する。

【0038】

ロードセル９０は、荷重伝達部材５０の下部と舟体１０の底面部１１の上面との間に作用する鉛直方向に沿った圧縮荷重を測定する荷重測定手段である。
各ロードセル９０のまくらぎ方向における位置について以下説明する。
ロードセル９０ａは、支柱部５２ａの直下に設けられている。
ロードセル９０ｂは、ばね６０ａ，６０ｂの間に設けられている。
ロードセル９０ｃは、ばね６０ｃ，６０ｄの間に設けられている。
ロードセル９０ｄは、支柱部５２ｂの直下に設けられている。

【0039】

第５実施形態においては、上述した各実施形態におけるひずみゲージ８０の出力に代えて、ロードセル９０の出力を用いて接触力の低周波成分を測定する。
以上説明した第５実施形態によれば、トロリ線Ｔからすり板体３０に作用し、複数の支柱部５２、ばね６０を介して伝達される接触力を荷重伝達部材５０に集約し、荷重伝達部材５０と舟体１０との間でロードセル９０により測定することにより、簡単な構成により接触力を精度よく測定することができる。

【0040】

（他の実施形態）
なお、本発明は上述した各実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
（１）接触力測定方法及び集電装置の詳細な構成は、上述した各実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、集電装置を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、数量、配置などは、適宜変更することが可能である。
（２）第１乃至第４実施形態においては、荷重伝達部材のせん断ひずみに基づいて接触力を測定しているが、これに代えて、荷重伝達部材の曲げひずみ、軸ひずみ等の他種のひずみに基づいて接触力を測定する構成としてもよい。
（３）各実施形態においては、複数のすり板片を、弾性変形を許容するたわみ板で連結することによりすり板体を構成しているが、たわみ板式すり板体の構成はこれに限らず、適宜変更することができる。
例えば、連結部材がヒンジ等の回動許容部を有し、その回動によってすり板体が可撓性を有するよう構成してもよい。
（４）各実施形態では、すり板片の上下方向加速度を、カメラ等の撮像手段により撮像した画像に基づいて測定しているが、撮像手段として、例えばラインＣＣＤ等を用いてもよい。
また、加速度センサの設置が可能である場合には、すり板片に加速度センサを設けて加速度を検出する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１ パンタグラフ １０ 舟体
１１ 底面部 １２ 段部
１３（１３ａ，１３ｂ） 突起 １４ 側壁部
２０ 枠組 ３０ すり板体
３１（３１ａ～３１ｈ） すり板片 Ｈ ホーン
４０ たわみ板 ５０ 荷重伝達部材
５１ 本体部 ５２（５２ａ，５２ｂ） 支柱部
６０（６０ａ～６０ｄ） ばね ７０ 補助すり板
８０（８０ａ～８０ｆ） ひずみゲージ
９０（９０ａ～９０ｄ） ロードセル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】