パンタグラフ（輸送）

パンタグラフ （または「 パン 」、または「 パント 」）は、電車、路面電車、または電気バスの屋根に取り付けられ、架空線との接触を通じて電力を収集する装置です。これは、一般的なタイプの電流コレクタです。通常、1本または2本のワイヤが使用され、戻り電流がトラックを流れます。この用語は、いくつかのスタイルが手書きや図面のコピーに使用される機械的なパンタグラフに似ていることに由来します。

発明

1879年、ドイツのシーメンス＆ハルスケのチーフエンジニアであるウォルターレイチェルによって、低摩擦で交換可能なグラファイトコンタクトストリップまたは「シュー」を備えたパンタグラフが開発されました。フラットスライドパンタグラフは、1895年にボルチモアおよびオハイオ鉄道で発明されました。

おなじみのダイヤモンド型のローラーパンタグラフは、サンフランシスコとカリフォルニアのサンフランシスコベイエリアのイーストベイセクション間を走る通勤電車のために、キーシステムショップのジョンQ.ブラウンによって発明されました。 1903年10月26日、就航初日の写真に登場します。その後何十年もの間、同じダイヤモンドの形が世界中の電気鉄道システムで使用され、今日でも使用されています。

パンタグラフは、主にパンタグラフにより、たとえばトロリーポールの配線が外れたために架空線との接触を失うことなくはるかに高速で走行できるため、当時の一般的なトロリーポールの改良でした。 。

それにもかかわらず、シカゴノースショアおよびノー​​スショアラインとしても知られるミルウォーキー鉄道のエレクトロライナー車両では、時速90マイル（140 km / h）でトロリーポール電流コレクションが正常に使用されました。

現代の使用

現在最も一般的なタイプのパンタグラフは、いわゆるハーフパンタグラフ（「Z」型の場合もあります）であり、列車が高速になるにつれて高速でよりコンパクトで応答性の高いシングルアーム設計を提供するように進化しました。ルイファイブリーは、1955年にこのタイプのパンタグラフを発明しました。ハーフパンタグラフは、非常に高速な列車（TGVなど）から低速の都市トラムシステムまで、あらゆる用途で使用されています。デザインは、最新の高性能機関車Re 460とTaurusが反対方向に設定された状態で動作するスイスとオーストリアの鉄道で実証されているように、どちらの運動方向でも同等の効率で動作します。パンタグラフの形状と形状は、EN 50367 / IEC 60486で指定されています-鉄道用途-電流収集システム-パンタグラフと架空送電線間の相互作用の技術基準。

技術的な詳細

現代の電気鉄道システム用の電気伝送システムは、上部の重量を運ぶワイヤー（カテナリーとして知られている）から構成され、そこから接触ワイヤーが吊り下げられています。パンタグラフはスプリング式で、コンタクトシューをコンタクトワイヤの下側に押し上げて、列車の走行に必要な電流を引き出します。トラックのスチールレールは、電気的な戻りとして機能します。列車が移動すると、接触シューがワイヤに沿ってスライドし、ワイヤに定在波を設定して、接触を遮断し、電流収集を低下させる可能性があります。つまり、一部のシステムでは、パンタグラフに隣接することは許可されていません。

パンタグラフは、初期の路面電車システムで広く使用されていたトロリーポールの後継技術です。トロリーポールは現在でもトロリーバスで使用されていますが、トロリーバスの移動の自由度と2線式回路の必要性により、パンタグラフは実用的ではありません。連絡が途切れないようにするための現在のコレクション。ただし、トロントを含むこれらのネットワークの多くは、パンタグラフの操作に対応するためにアップグレードされています。

架空線を備えたパンタグラフは現在、第三の鉄道システムよりも壊れやすいが、より高い電圧を使用できるため、現代の電車の電流収集の主要な形式です。

パンタグラフは通常、車両のブレーキシステムからの圧縮空気によって作動し、ユニットを持ち上げて導体に保持するか、スプリングを使用して延長を行う場合に下げます。 2番目の場合の圧力損失に対する予防措置として、キャッチによってアームを下の位置に保持します。高電圧システムでは、屋根に取り付けられた回路ブレーカーが使用されている場合、同じ空気供給を使用してアークを「吹き飛ばし」ます。

シングルパンタグラフとダブルパンタグラフ

パンタグラフには、シングルアームまたはダブルアームがあります。通常、ダブルアームパンタグラフは重く、上下に力を必要としますが、フォールトトレラントな場合もあります。

旧ソ連の鉄道では、最も広く使用されているパンタグラフはダブルアーム（「2個の菱形」）のパンタグラフですが、1990年代後半からロシアの鉄道にはシングルアームパンタグラフがいくつかありました。一部の路面電車は、ロシアのKTM-5、KTM-8、LVS-86、その他多くのロシア製の路面電車、およびベルギーのユーロPCC路面電車など、ダブルアームパンタグラフを使用しています。アメリカの路面電車はトロリーポールまたはシングルアームパンタグラフを使用します。

メトロシステムと架空線

ほとんどの高速輸送システムは第3レールで駆動されますが、パンタグラフを使用するものもあります。特に、地上での広範囲にわたる走行を伴うものです。アムステルダムメトロ51号線、MBTAグリーンライン、クリーブランドのRTA高速交通、フランクフルトアムマインUなど、街路やその他の公的にアクセス可能なエリアの線路をルートに含むほとんどのハイブリッドメトロトラムまたは「プレメトロ」ライン-標準の3番目のレールは街路交通を妨害し、感電死のリスクが非常に大きいため、BahnとSan FranciscoのMuni Metroは架空線を使用します。

さまざまな例外の中には、ボルドー、アンジェ、ランス、ドバイなど、アルストムによって開発された独自の地下システムを使用するAPSと呼ばれる路面電車システムがあります。このシステムは元々、ボルドーの歴史的中心部で使用するように設計されていたため、架空線システムは視覚的な侵入を引き起こすでしょう。架空線を回避する同様のシステムが、ボンバルディア、アンサルドブレダ、CAFなどによって開発されました。これらは物理的な地上レベルのインフラストラクチャで構成されているか、バッテリパックに保存されたエネルギーを使用して、頭上配線なしで短距離を移動します。

オーバーヘッドパンタグラフは、特定の冬の天候条件でサードレールが氷で覆われる可能性があるため、サードレールの代替として時々使用されます。 MBTA Blue Lineは、路面上を走るルートのセクション全体にパンタグラフ電源を使用し、ルートの地下部分に入る前に第3のレール電源に切り替えます。マドリード、バルセロナ、上海、香港、ソウル、神戸、福岡、仙台、デリーのメトロシステム全体では、頭上配線とパンタグラフ（および北京、重慶、東京、大阪、名古屋、および札幌）。パンタグラフは、パリの他の運営会社であるパリのNord-Sud Company高速輸送線でも使用されていました。Compagniedu chemin de fermétropolitainde Parisは会社を買収し、すべての架空配線を他の標準的な第3レールシステムに置き換えました行。

多くの鉄道路線は、一般的に歴史的な理由から、路線の異なる部分に沿って第3の鉄道と高架電力の両方を使用しています。それらには、ロンドン地下鉄の北ロンドン線と西ロンドン線、ロッテルダム地下鉄網の5線のうち4線、シカゴ交通局の黄色線が含まれます。この最後のケースでは、オーバーヘッド部分はシカゴノースショアとミルウォーキー鉄道の高速スコーキーバレールートの残骸であり、シカゴ地下鉄システム全体でパンタグラフコレクションをあらゆる長さで利用できる唯一の路線でした。そのため、ラインにはパンタグラフとサードレールシューズを備えた鉄道車両が必要であり、オーバーヘッドはシステムの非常に小さい部分であったため、そのような車両はほんの数台しか装備されませんでした。切り替えは、クロフォードイーストプレーリーステーションの前の場所であるイーストプレーリーの踏切で行われました。ここでは、デンプスタースコーキー行きの列車はパンタグラフを上げ、ハワード行きの列車はパンタグラフを下げ、両方の場合に高速で行います。 2005年に、システムのごく一部を表すだけのコストと独自のメンテナンスニーズのために、オーバーヘッドシステムが取り外され、システム全体で使用されていたものと同じ第3レール電源に置き換えられました。ラインで動作し、スコーキー装備車からパンタグラフを取り外しました。

2010年まで、オスロメトロ1号線は、Frøen駅で第3鉄道から架空送電線に変更されました。多くのレベルの交差のため、古いラインの単一のトラックの残りの部分に3番目のレールを設置することは困難と見なされました。 2010年以降は、踏切にもかかわらず3番目のレールが使用されます。 3番目のレールには隙間がありますが、2つのコンタクトシューズがあります。

三相供給

三相電源を使用する一部のシステムでは、機関車と動力車には、走行レールによって提供される三相回路を備えた2つのパンタグラフがあります。初期の3相設備では、3本の架空線を使用し、コレクターを水平に拡張したパンタグラフに取り付けました。

傾斜パンタグラフ

オープンワゴンが上からロードされるラインでは、これを可能にするためにオーバーヘッドラインがオフセットされる場合があります。パンタグラフは、垂直に対して斜めに取り付けられます。

弱点

パンタグラフと架空線の間の接触は、通常、グラファイトのブロックによって保証されます。この材料は、潤滑剤として働きながら電気を伝導します。グラファイトは脆いため、操作中に破片が破損する可能性があります。不良なパンタグラフは架空線をつかんで引き裂く可能性があるため、不良なワイヤがパンタグラフを損傷し、不良なパンタグラフがワイヤを損傷するという双方向の影響があります。これを防ぐために、パンタグラフ監視ステーションを使用できます。持続的な高速（時速300キロメートル（190 mph）を超える）では、摩擦によりコンタクトストリップが赤熱し、その結果、過度のアーク放電と最終的な故障を引き起こす可能性があります。

英国では、車両のパンタグラフ（Brecknell Willis、Stone Faiveleyなど）が空気圧によって上昇し、グラファイト接触「カーボン」がパンタグラフヘッドにエアギャラリーを作成し、グラファイトストリップが失われると空気を放出します。自動ドロップ装置とパンタグラフを下げて損傷を防ぎます。より新しい電気牽引ユニットは、グラファイトストリップが損傷したときに接点でアーク放電によって引き起こされる障害を検出する、より洗練された方法を使用する場合があります。複数の電気ユニットにパンタグラフが常に2つあるわけではありませんが、1つが破損していれば、もう1つを使用できます。この状況の例としては、ブリティッシュレールクラス390が挙げられます。絡み合いの場合に両方のパンタグラフの損傷を避けるために、進行方向に関連する後部パンタグラフがよく使用されます。後部パンタグラフの損傷。パンタグラフと車両の両方が動作不能になります。