特許 7323348 鉄道車両用集電装置

(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】2023-07-31

(45)【発行日】2023-08-08

(54)【発明の名称】鉄道車両用集電装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 5/26 20060101AFI20230801BHJP

【ＦＩ】

B60L5/26 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019116402

(22)【出願日】2019-06-24

(65)【公開番号】P2021002966

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松居 亮稔

(72)【発明者】

【氏名】橋本 祐貴

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 徹

(72)【発明者】

【氏名】阿久津 真理子

(72)【発明者】

【氏名】若林 雄介

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０１７２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００３８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４６６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１６９３０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－５８／４０

Ｂ６０Ｍ １／００－ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屋根の幅方向の両端部に遮音壁が立設された鉄道車両の前記屋根において、前記遮音壁の側方に備えられ、架線から電力を集電する鉄道車両用集電装置であって、
前記架線に接触して集電を行うすり板を保持する集電舟と、
前記集電舟を支持する円筒状の主枠と、
前記主枠を高さ方向に駆動する昇降装置と、
前記昇降装置を備える台枠と、を有し、
前記主枠の長手方向に交差する向きの風を受けた時に前記主枠に作用する揚力の低下を防止する揚力調整部を、前記主枠の下面に備え、
前記揚力調整部は、前記主枠の下面の曲面に沿うように密着し幅方向外側に向かうにしたがって薄くなる基部と、前記基部から鉛直方向下方に突出する板部と、から構成され、
前記板部の頂部断面は丸みを有する、
ことを特徴とする鉄道車両用集電装置。

【請求項2】

請求項１に記載された鉄道車両用集電装置において、
前記主枠は、前記架線の真下に位置するとともに前記昇降装置を備える前記台枠に片持ちの態様で備えられる、
ことを特徴とする鉄道車両用集電装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載された鉄道車両用集電装置において、
前記板部は、前記基部の幅方向中央から鉛直方向下方に突出する、
ことを特徴とする鉄道車両用集電装置。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載された鉄道車両用集電装置において、
前記板部は、前記基部から２列で鉛直方向下方に突出し、前記主枠の軸方向に沿って隣接する態様で配置される凹部と凸部を有する、
ことを特徴とする鉄道車両用集電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用集電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の屋根上に設置される集電装置は、集電装置の上方に張り渡される架線から鉄道車両に供される電力を集電する装置である。安定的に集電を行うためには、走行風や横風の影響を回避しつつ、集電装置のすり板が架線に安定的に追随できる特性を備える必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１に、集電装置に作用する揚力を調整するために、架線と摺動するすり板を支持する集電舟の形状を、解析や風洞試験から算出された目的関数を用いて最適化する手法が開示されている。この手法によれば、目的関数に走行時の揚力値や、放射される空力音の大きさを取り入れることで、所定の空気力特性や空力音特性を満足する集電舟の形状を得ることができる。

【0004】

また、特許文献２に、架線に摺動するすり板を保持する集電舟を支持する主枠に作用する空気力を調整する方法が開示されている。この方法によれば、主枠の表面にトリッピングワイヤなどを備え、主枠表面で発達する層流境界層を乱流境界層に遷移させることによって、主枠に生じる空気力を低減して、安定的な集電を実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５２５０２５０号公報

【文献】特開２０１４－３８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

集電装置が安定的に集電できる集電舟および枠体の形状は、集電舟や枠体に生じる揚力を数値解析、風洞試験、現車での試験走行等によって確認しながら設計される。しかしながら、営業運転時の集電装置は、鉄道車両の進行に伴って生じる走行風だけでなく、沿線周囲の地形条件や気候条件によっては横風等にさらされる場合がある。このため、横風等が吹く環境下においても、安定的に集電できる集電装置を実現することが望ましい。

【0007】

本発明は、横風の有無に関わらず低騒音で且つ安定的に集電できる鉄道車両用集電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、代表的な本発明にかかる鉄道車両用集電装置の一つは、屋根の幅方向の両端部に遮音壁が立設された鉄道車両の前記屋根において、前記遮音壁の側方に備えられ、架線から電力を集電する鉄道車両用集電装置であって、前記架線に接触して集電を行うすり板を保持する集電舟と、前記集電舟を支持する円筒状の主枠と、前記主枠を高さ方向に駆動する昇降装置と、前記昇降装置を備える台枠と、前記台枠を覆う風防カバーと、を有し、前記主枠の長手方向に交差する向きの風を受けた時に前記主枠に作用する揚力の低下を防止する揚力調整部を、前記主枠の下面に備え、前記揚力調整部は、前記主枠の下面の曲面に沿うように密着し幅方向外側に向かうにしたがって薄くなる基部と、前記基部から鉛直方向下方に突出する板部と、から構成され、前記板部の頂部断面は丸みを有する、ことにより達成される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、横風の有無に関わらず低騒音で且つ安定的に集電できる鉄道車両用集電装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、横風環境下における鉄道車両用集電装置周りの流れを模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、横風環境下において、集電装置を押し下げる方向の空気流が生じる過程を示す正面図である。

【図3】図３は、横風環境下における従来の集電装置の主枠周りの流れを模式的に示す断面図である（図４のＡ－Ａ断面相当）。

【図4】図４は、実施形態１による集電装置の側面図である。

【図5】図５は、実施形態１による集電装置の背面図である。

【図6】図６は、横風環境下における本実施形態による集電装置の主枠周りの流れを模式的に示す断面図である（図４のＡ－Ａ断面相当）。

【図7】図７は、上枠に備えられた実施形態２による揚力調整部を示す図である（図４のＡ－Ａ断面相当）。

【図8】図８は、上枠に備えられた実施形態３による揚力調整部を示す図である。

【図9】図９は、本実施形態にかかる鉄道車両用の集電装置の折り畳み時の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施形態１］
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。

【0012】

まず、以下の説明に供する鉄道車両に関係する各方向を、鉄道車両２（以下、車両２と記す）の長手方向（レール方向）をｘ方向（進行方向が正）、車両２の幅方向（枕木方向）をｙ方向（進行方向を向いて左方が正）、車両２のｘ方向およびｙ方向に直交する高さ方向をｚ方向（重力方向上方が正）とする。以下、単にｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と記す。なお、ｘ方向は車両２の進行方向と同義である。

【0013】

図１は横風環境下における鉄道車両用集電装置周りの流れを模式的に示す斜視図である。車両２は、線路の上方の所定の高さに架設される架線１から、車体３をなす屋根３ａに載置される集電装置４によって、車両２を駆動する電力を得る。

【0014】

集電装置４は、架線１に摺動するすり板５ａと、すり板５ａを保持する集電舟５と、集電舟５をｚ方向に沿って移動可能に支持する主枠６と、主枠６を保持する台枠７と、台枠７と車両２とを電気的に絶縁する碍子８などから構成される。

【0015】

集電舟５は、そのｙ方向に沿う両端部に、（－ｚ）方向に湾曲したホーン部５ｂを有する。台枠７は、その下面のｘ方向の両端部で２つの碍子８に支持される。碍子８は、そのｚ方向に交差する断面形状が、ｘ方向に沿う方向に長軸を配置する略楕円（長円）形状であり、空力騒音が生じにくい形状を備える。

【0016】

台枠７は、集電舟５をｚ方向に沿って上昇あるいは下降する昇降装置を備える。主枠６は、集電舟５を水平に保持する舟支え部６ａと、舟支え部６ａを支持する円筒（断面が楕円形状であるものを含む）状の上枠６ｂと、上枠６ｂに関節部６ｄを介して接続する下枠６ｃと、から構成される。

【0017】

昇降装置は、所定の押し上げ力で集電舟５に支持されるすり板５ａを架線１に押し付けられるように、片持ちの態様で取り付けられた下枠６ｃに押し上げ力（トルク）を付与する主ばね（押し上げ用ばね）を内蔵している。このため、主枠６の関節部６ｄの屈曲の程度を制御して、架線１のｚ方向の変位に集電舟５を追随させるとともに、所定の押し上げ力ですり板５ａを架線１に向かって押し上げることができる。

【0018】

主枠６の表面６ｅ（後述する図６参照）は主枠６の外周面であり、ｙ方向及びｚ方向に沿う面で切断したときの断面形状はｚ方向に延びる略楕円状の湾曲面である。台枠７は、これら昇降装置等が台枠７の近傍を通過する空気流の乱れを大きくして、流体騒音や流体抵抗の増大を招来しないように、昇降装置等を覆う風防カバー７ａを備える。風防カバー７ａは、ｘ方向に沿って比較的大きな寸法を有する。

【0019】

集電舟５を支える主枠６は、架線１のほぼ直下の車体３（屋根３ａ）のｙ方向における中央部に位置する。主枠６を片持ちで支持する台枠７と、台枠７を覆う風防カバー７ａは、車体３のｙ方向の中央部から、（＋ｙ）方向あるいは（－ｙ）方向に偏寄して配置される。

【0020】

集電装置４が車両２の走行によって生じる走行風２１０を受ける時の条件を、次のように決める。集電装置４の集電舟５から主枠６の関節部６ｄに向かう方向に車両２が進行する条件をなびき条件とし、これとは逆に関節部６ｄから集電舟５に向かう方向に車両２が進行する条件を反なびき条件とする。なびき条件のとき、風防カバー７ａは、屋根３ａのｙ方向の中央部より遮音板１０ａに近い側に備えられる。

【0021】

遮音装置９は、屋根３ａの上に設置されている集電装置４から発生する騒音が沿線に拡散することを抑制するために備えられる。遮音装置９は、屋根３ａのｙ方向の両端部に屋根３ａのｘ方向に沿って立設される一対の遮音板１０ａ（１０ｂ）からなる。

【0022】

遮音板１０ａ（１０ｂ）は、集電装置４のｙ方向の両側の車両限界内に、騒音源である集電装置４の側面を遮音する態様で屋根３ａに備えられる。集電装置４から生じる空力音、摺動音、スパーク音は、（±ｙ）方向に向かって空気中を伝播するが、遮音板１０ａ（１０ｂ）がこれらの騒音を遮るので、沿線で観察される騒音を低減することができる。

【0023】

図２は、横風環境下において、集電装置を押し下げる方向の空気流が生じる過程を示す正面図である。（－ｙ）方向の横風２２０（すなわち（＋ｙ）方向側から（－ｙ）方向側に向かう横風２２０）が吹く環境下（図１参照）で、車両２がなびき条件（関節部６ｄから集電舟５に向かう方向に車両２が進行する）であって、風防カバー７ａが遮音板１０ａに近い位置にある場合、屋根３ａ上に設置される集電装置４は、（－ｙ）方向の横風２２０と、車両２の走行に伴う（－ｘ）方向の走行風２１０とが合成された斜め前方から流れる合成風２００（図１参照）を受ける。

【0024】

かかる合成風２００は、車体３に乗り上がって屋根３ａに流れ込む。合成風２００の一部は、屋根３ａの（＋ｙ）方向の端部に設置された遮音板１０ａの（＋ｘ）方向の端部を乗り越える前方流れ２００ａとなり、合成風２００の他の一部は、遮音板１０ａのｘ方向に沿う中央部を乗り越える中央流れ２００ｂとなる。

【0025】

前方流れ２００ａから派生した前方派生流れ２０１ａは、屋根３ａに沿って（－ｙ）方向に流れて碍子８に衝突する。碍子８に衝突した前方派生流れ２０１ａは、（＋ｚ）方向に向きを変えようとするが、中央流れ２００ｂから派生し風防カバー７ａに衝突して（－ｚ）方向に向かう中央派生流れ２０１ｂに押されて偏向され、屋根３ａに沿う（＋ｙ）方向の流れとされた後、遮音板１０ａの内側面に沿って（＋ｚ）方向に駆け上がる流れとなる。碍子８はｘ方向に沿って長軸を置く楕円形状の低騒音形状であるため、（－ｙ）方向の流れ２０１ａをせき止めやすい。

【0026】

一方、中央流れ２００ｂから派生した中央派生流れ２０１ｂは、風防カバー７ａに衝突して、屋根３ａに向かって下降する（－ｚ）方向の流れとなる。屋根３ａに達した中央派生流れ２０１ｂは、向きを変えて屋根３ａに沿って（＋ｙ）方向に向かう流れとなる。その後、中央派生流れ２０１ｂは、前方派生流れ２０１ａと同様に遮音板１０ａの内側面に沿って（＋ｚ）方向に駆け上がる。

【0027】

このため、集電装置４の風防カバー７ａと遮音板１０ａとの間の空間には、碍子８にせき止められて折り返す前方派生流れ２０１ａと、風防カバー７ａに衝突する中央派生流れ２０１ｂとによって、（－ｘ）方向に見たとき反時計回りの強い渦２０４Ａが形成される。なお、集電装置４の台枠７に風防カバー７ａが備えられる場合に、強い渦２０４Ａが形成される過程を説明したが、台枠７に風防カバー７ａが備えられていない場合であっても、同様に、強い渦２０４Ａが形成される。

【0028】

集電装置４は、遮音板１０ａの（＋ｘ）方向の端部を駆け上がるｚ方向成分を持つ前方派生流れ２０１ａから更に派生した流れと、遮音板１０ａのｘ方向に沿った中央部を乗り越える中央流れ２００ｂから更に派生した流れと、からなる末梢流れ２０５ａを受ける。末梢流れ２０５ａは、渦２０４Ａにより（－ｚ）方向に誘引されて下向きの流れとなって集電装置４に向かう。

【0029】

図３は、横風環境下における従来の集電装置の主枠周りの流れを模式化して示す断面図であり、図４のＡ－Ａ断面に相当する。遮音板１０ａ（図２）を乗り越えて（－ｙ）方向に向かうとともに（－ｚ）方向の成分を有する下向きの末梢流れ２０５ａは、集電装置４をなす主枠６（上枠６ｂ）の中心軸に、ほぼ交差する態様で衝突する。

【0030】

円筒（円柱）状の上枠６ｂは、末梢流れ２０５ａにより、上枠６ｂを（－ｙ）方向に押す力ＦＳ１と、上枠６ｂを（－ｚ）方向に押す押圧力ＦＤ１を受ける。末梢流れ２０５ａが上枠６ｂを（－ｚ）方向に押圧力ＦＤ１で押すと、上枠６ｂに支持される集電舟５は（－ｚ）方向に引き下げられる。この押圧力ＦＤ１が、昇降装置に備えられる主ばねがすり板５ａを架線１に押し上げる力を上回ると、すり板５ａは架線１から離線して安定的な集電が阻害される。

【0031】

安定的な集電を継続するためには、横風等の外乱がある場合であっても、すり板５ａが所定の押し上げ力で架線１に押し付けられることが望ましい。安定的な集電が阻害されるケースとしては、主枠６に（＋ｚ）方向の流体力が作用して、すり板５ａに所定の押し上げ力より大きい力が作用して架線１に押し上げられる場合と、主枠６に（－ｚ）方向の流体力が作用して、すり板５ａが架線１から離れやすくなる場合のいずれかが考えられる。

【0032】

ここで、すり板５ａが、所定の押し上げ力より少し大きな力で架線１に押し付けられる場合は、すり板５ａの摩耗が促進されて、想定より短い周期ですり板５ａを交換する保守作業が生じるおそれがある。

【0033】

これに対して、すり板５ａが架線１から離れやすくなる場合は、すり板５ａと架線１との間で大きな電流を伴うアーク放電が生じて電磁ノイズやスパーク音が生じたり、さらにはアーク放電時の高温による架線１やすり板５ａが急速に劣化したりするなどのおそれがある。このため、安定的な集電を継続するためには、（－ｚ）方向の主枠６に働く流体力の影響を受けにくくして、架線１からすり板５ａを引き離す力を抑制することが優先される。

【0034】

図４は、本実施形態による集電装置の側面図であり、図５は本実施形態による集電装置の背面図である。集電装置４をなす上枠６ｂは、横風２２０（図１）が吹く場合に、遮音板１０ａを乗り越えて、集電装置４に向かって（－ｚ）方向に吹き降ろされる末梢流れ２０５ａ（図３）の影響を受けにくくする揚力調整部１１を備える。

【0035】

揚力調整部１１は、集電装置４をなす主枠６（上枠６ｂ等）が吹き降ろされる末梢流れ２０５ａ中に置かれる場合であっても、集電装置４の集電舟５等を（－ｚ）方向に押し下げる方向に作用する流体力を低減できる。それにより、集電舟５に支持されるすり板５ａが架線１に所定の押し上げ力で押し上げられる状態を維持して安定的な集電を可能にする。

【0036】

図６は、横風環境下における本実施形態による集電装置の上枠周りの流れを模式化して示す断面図であり、図４のＡ－Ａ断面に相当する。揚力調整部１１は、板部（フィン部）１１ａからなり、円筒状の上枠６ｂの下面（－ｚ方向の面）に形成され、上枠６ｂの軸方向に沿って延在している。

【0037】

遮音板１０ａを乗り越えて集電装置４に向かう（－ｚ）方向の成分を有する末梢流れ２０５ａは、上枠６ｂの側面に衝突した後、（＋ｚ）方向および（－ｚ）方向に分流して上枠６ｂの表面６ｅに沿って流れる。

【0038】

下方（－ｚ方向）に分流した流れは、上枠６ｂに一体に備えらえる揚力調整部１１（板部１１ａ）衝突して堰き止められるので、圧力が上昇するとともにその流量が減少する。一方、上方（＋ｚ方向）に分量した流れは、（－ｚ）方向に分流した流れにおける減少した流量分に相当する流量が流入するため流速が高まる。

【0039】

表面６ｅの上方（＋ｚ方向）の増速した流れは、上枠６ｂの頂部近傍で表面６ｅからはく離してはく離域を生じる。はく離域では、多数の渦が生じるため圧力が下がる。はく離域は上枠６ｂの長手方向（ｘ方向）に沿って広く形成される。

【0040】

以上より、上枠６ｂの下方（－ｚ方向）では圧力が大きくなり、上枠６ｂの上方（＋ｚ方向）では圧力が小さくなるため、この圧力差によって上枠６ｂには下方（－ｚ方向）から上方（＋ｚ方向）に押し上げられる。この押し上げ力は、末梢流れ２０５ａによる下向き（－ｚ方向）の押圧力ＦＤ２を弱めることとなる。

【0041】

したがって、揚力調整部１１によって末梢流れ２０５ａの下向きの押圧力が弱められることにより、主枠６に接続する集電舟５に保持されるすり板５ａは、架線１から離れることなく安定した集電を継続することができる。

【0042】

また、集電装置４の主枠６をなす下枠６ｃも、同様に、末梢流れ２０５ａにさらされる。下枠６ｃの近傍の末梢流れ２０５ａは、風防カバー７ａ等の影響によって乱れている可能性があるが、上述した効果が期待できる場合は、下枠６ｃにも同様な揚力調整部１１を備えて良い。

【0043】

上述した揚力調整部１１によって流れ２０５ａの下向きの押圧力が弱められる作用は、遮音板１０ａと風防カバー７ａおよび碍子８との位置関係を維持したままで、主枠６の関節部６ｄが集電舟５より（－ｘ）方向に配置される反なびき条件においても、同様に期待できる。

【0044】

末梢流れ２０５ａまたは横風２２０がない時、集電装置４の主枠６（上枠６ｂ、下枠６ｃ）は、主に車両２の走行に伴う走行風２１０を受ける。なびき条件時、ほぼ水平方向に流れる走行風２１０は、斜めに配置される上枠６ｂの上面に、上枠６ｂの軸に沿う方向に衝突する。同様に、反なびき条件時、ほぼ水平方向に流れる走行風２１０は、斜めに配置される上枠６ｂの下面に備えられる揚力調整部１１に、上枠６ｂの軸に沿う方向に衝突する。

【0045】

このため、集電装置４が走行風２１０に支配的にさらされる場合は、上枠６ｂの上方の圧力と下方の圧力と差が小さいので安定した集電を阻害するほどの大きな揚力等を生じない。さらに、なびき条件時および反なびき条件時に、走行風２１０がその軸方向に沿う態様で衝突するため、主枠６に備えられる揚力調整部１１から大きな空力騒音が生じることもない。

【0046】

［実施形態２］
図７は、上枠に備えられた実施形態２による揚力調整部の断面図であり、（＋ｘ）方向に見た状態を示す。上枠６ｂは、末梢流れ２０５ａに伴う下向きの力を低減するために、その下面に揚力調整部１１を備える。揚力調整部１１は、上枠６ｂの下面の曲面に沿う基部１１ｃと、基部１１ｃのｙ方向の中央部から（－ｚ）方向に突出する板部１１ａと、からなる。板部１１ａの頂部１１ｂは、上枠６ｂおよび基部１１ｃに沿って流れる流れ２０５ａを堰き止める際に、空力音が生じないように丸みを有する。

【0047】

本実施形態では、揚力調整部１１が基部１１ｃを備えるので、上枠６ｂとは別部品として製造した後、基部１１ｃを利用して揚力調整部１１を上枠６ｂに固定することができる。このため、集電装置４の異なる仕様の主枠６（上枠６ｂと下枠６ｃ）にも同じ揚力調整部１１を取り付けることができ、上枠６ｂ等の製造コストを抑えることができる。なお、基部１１ｃに代えて、板部１１ａの長手方向に沿って離散的にリベット（図示なし）で板部１１ａを上枠６ｂの下面に固定してもよい。

【0048】

揚力調整部１１を上枠６ｂとは別部品とすることにより、上枠６ｂが末梢流れ２０５ａ中に置かれた時の上枠６ｂに作用する（＋ｚ）方向の流体力（揚力）の程度を、揚力調整部１１の全長で調整することができる。つまり、大きな揚力が望まれる場合は、許容できる（上限）長さの揚力調整部１１を準備し、小さな揚力が要求される場合は、揚力調整部１１を必要とされる長さに調整（切断）して、上枠６ｂの下面に固定すればよいので、主枠６に生じる揚力を簡単に調整することができ、設計工数を低減できる。

【0049】

［実施形態３］
図８は、上枠に備えられた実施形態３による揚力調整部の部分斜視図である。揚力調整部１１は、上枠６ｂの下面の曲面に沿う基部１１ｃと、基部１１ｃのｙ方向の中央部から（－ｚ）方向に並行して突出する一対（２列）の板部１１ａと、からなる。各板部１１ａは、上枠６ｂの軸方向に沿って凸部１１ａ１と、凹部１１ａ２とを交互に備えており、一方の板部１１ａの凸部１１ａ１に、他方の板部１１ａの凹部１１ａ２が隣接する態様で、共通の基部１１ｃに接続している。

【0050】

この構成によって、上枠６ｂの側面に衝突して上枠６ｂの表面６ｅをその下面に向かって分流する末梢流れ２０５ａの一部は、まず、一方の板部１１ａの凸部１１ａ１に主に衝突したのち、一方の板部１１ａの凹部１１ａ２を通過して他方の板部１１ａの凸部１１ａ１に衝突する。この過程において、上枠６ｂの側面に衝突して分流した末梢流れ２０５ａの一部はせき止められて、上枠６ｂの下方の圧力を高める。

【0051】

揚力調整部１１をなす一対（２列）の板部１１ａに堰き止められた末梢流れ２０５ａの一部が、交互に備えられた凸部１１ａ１と凹部１１ａ２に当たることで、位相が揃った大規模な二次元性の強い流れ構造が上枠６ｂの下方に形成されにくくなる。これにより、空力音が発生することを抑制できる。

【0052】

なお、板部１１ａに凸部１１ａ１と凹部１１ａ２を交互に備える構成は、図７を参照して説明した板部１１ａに適用しても、空力騒音の発生を抑制できる。

【0053】

図９は、本実施形態にかかる鉄道車両用の集電装置の折り畳み時の側面図である。集電装置４は、架線１から集電をしない時は、主枠６を、関節部６ｄを支点に折り畳み集電舟５を下げる。主枠６を（－ｚ）方向に折りたたむ時に、上枠６ｂの下面に備える揚力調整部１１が、下枠６ｃの上面と干渉しないことが望ましい。

【0054】

このため、集電装置４を折りたたんだ時の各部との干渉等を顧慮すると、上枠６ｂの長さをＬとしたときに、揚力調整部１１は、舟支え部６ａから０．４Ｌの位置と、関節部６ｄから０．１５Ｌの位置との間に置かれ、その際の揚力調整部１１の許容長さが０．４５Ｌ程度であると好ましい。また、揚力調整部１１をなす板部１１ａの高さ寸法Ｈ（図８参照）は、０．０２Ｌ程度であると好ましい。

【0055】

また、揚力調整部１１の上枠６ｂの軸方向に沿う両端部の形状は、末梢流れ２０５ａおよび走行風２１０に起因する空力騒音が生じないように、高さ寸法Ｈが両端部に向かって徐々に小さくなる形態（略三角形状など）であることが望ましい。

【0056】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。ここでは、集電装置４は、関節部６ｄを有するとともに、この関節部６ｄが屈曲する形態の主枠６を有する例を示した。しかし、主枠６は、屈曲する形態に限定されず、一方の端部が昇降装置に接続するとともに、その他方の端部が集電舟５を支持する棒状の形態であってもよい。

【0057】

上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。またある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、またある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0058】

１…架線、 ２…鉄道車両、
３…車体、 ３ａ…屋根、
４…集電装置、 ５…集電舟、
５ａ…すり板、 ５ｂ…ホーン部、
６…主枠、 ６ａ…舟支え部、
６ｂ…上枠、 ６ｃ…下枠、
６ｄ…関節部、 ７…台枠、
７ａ…風防カバー、 ８…碍子、
１０ａ、１０ｂ…遮音板、 １１…揚力調整部、
１１ａ…板部（フィン部）、 １１ａ１…凸部、
１１ａ２…凹部、 １１ｂ…頂部、
１１ｃ…基部、 ２００…合成風、
２１０…走行風、 ２２０…横風、
ｘ…長手（レール）方向、 ｙ…幅（枕木）方向、
ｚ…高さ方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】