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パンタグラフ

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パンタグラフとは、行四辺形で伸縮するもの。またそれを利用した各種装置。

この項では、鉄道の集電装置であるパンタグラフについて説明する。

概要

鉄道は決まったレールの上のみを走るという特徴を持つ。そのため線路の周辺に給電設備を設け、車両に連続して電を供給し車両を走らせる発明が古くから行われてきた。この方式はモーター特性電気の扱いやすさなどから、電車電気機関車となって現代の鉄道における流の動となっている。

パンタグラフは線路の上にられている架線(給電用の電線)に接触し、車両電気を取り入れるための装置である。集電装置には他にもいくつか種類があるが、パンタグラフはその優秀さゆえ架線給電方式の鉄道車両全ての屋根に取り付けられていると言っても過言ではない。

称として「パンタ」と略されることも。高い位置にありに付きやすく、分かりやすい構造で昇降し、時には火も噴く。この面さから一部の鉄道ファンには観察・研究の対となっている。

構造

パンタグラフは架線と直接接触するシュー、それを持ち上げるアーム、アームと上昇機構(バネなど)を取り付ける台座から構成されている。パンタグラフ全体は通電されており、子を介し車両屋根絶縁されて取り付けられる。電気ケーブルを通じ床下の制御機器などへと引き込まれていく。

パンタグラフの中には長い子で屋根から更に高い位置に取り付けられているものがある。これは交流を使用する車両の特徴であり、高電圧の絶縁のため体から距離をとっているのである。

架線は線路からの高さを極力一定に保つようられているが、複数のパンタグラフの通過や強による揺れ、取り付け部の事情によって高低差が生まれてしまう。そのためパンタグラフも架線に追従して伸縮しなければならない。伸縮機構の構造(これが行四辺形をしている)にはいくつか種類があり、以下に代表例を示す。

菱形

パンタグラフ(菱形)

古くから使われているタイプで、性に定評があり今でもよく見ることができる。製造方法や高速化に伴う細部の良が長きに渡って加えられ、近年まで流であった。

下枠交差型

パンタグラフ(下枠交差型)

菱形ベースに小化と若干の軽量化を達成したもの。鉄道車両屋根にはクーラーなどの機器類が置かれるため、このタイプスペース性が買われることとなった。JR西日本では現在でも新にこのタイプを採用している。

シングルアーム型

パンタグラフ(シングルアーム型)

シューを支え昇降する最小限にしたらこうなった、と言うかたち。シンパと呼ばれることも。軽くて部品も少なく済むうえ、昇降・追従性スペース性が抜群である。現在のほとんどの新がこれを採用しているほか、従来の車両のパンタグラフをこれに取り替えてしまう例も出始めている。
TGVなど海外では較的古くから採用例があり、「Zパンタグラフ」と呼称されたこともある。
構造上が積もりにくく、地球温暖化でボタの増えたJR北海道では、'90年代末に在来のものを全てこのタイプに置き換える方針を出している。

これらのほかにもマイナーな形状のものが世界中にいくつも存在する。

離線

パンタグラフは約5kgで架線を押し上げているが、架線がしく揺れたり霜が付くなどするとシューが僅かに浮いてしまう(離線)ことがある。パンタグラフに流れていた電が大きかった場合、離線時に大きな放電(アーク)が起きてしまう。特に霜はかなりの危険因子で、列車の加速すらままならなくなることもある。

離線しても放電を発生させないように、新幹線では2つのパンタグラフを編成内で電気的に接続している。この方式は非常に有効であり直流電車でも採用例があるが、位相の問題から新幹線以外の交流電車で使用することはできない。

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最終更新:2019/09/16(月) 01:00

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