架空電車線方式

架空電車線方式の概要

架空電車線方式は、電気鉄道における集電の手法の一つであり、車両の上部に張られた架線を用いて電力を供給します。この方式は特にトロリーバスや多くの鉄道に広く用いられています。

構成要素

この方式の基本的な構造には、集電装置であるパンタグラフ、先に触れた架線、そしてこれを支えるための様々な支持物が含まれます。具体的には、ハンガイヤーやドロッパー、懸垂碍子、振止金具、曲線引き金具、電柱、ビーム、ブラケットなどがあります。

架線は通常、トロリー線と呼ばれ、直流電化区間では饋電線が架線に沿って設置され、定期的に饋電分岐装置に接続されます。これにより、電力の安定供給が確保されます。

張力と弛み

架線は、吊り下げの性質上、重量による弛みが生じます。支持間隔が長ければ、その弛みも大きくなります。そのため、適切な張力が求められます。運行速度が低い場合は集電装置がトロリー線に追随しやすいですが、高速走行時には上下動が激しくなり、離線のリスクが増大します。

集電装置がトロリー線を通過する際、架線は一時的に押し上げられ、その後自由振動を始めます。この押上げの量は、支持点によって異なり、支持点間の中間では大きくなるため、集電装置は上下に変動しながら移動することになります。

材質と温度管理

架線として用いられる材質には、硬銅や硬アルミがあり、トロリ線には特に硬銅トロリ線が一般的です。さらなる特性を高めるために、銀入り銅や、銅に鋼を取り入れたCSトロリ線、耐摩耗性に優れた析出強化銅合金トロリ線も使用されています。これらの素材は、流れる負荷電流による発熱で温度が上昇するため、許容温度が設定されています。

偏位と支持方法

トロリー線は、集電装置の摺板の磨耗を保つため、横方向に蛇行して張られています。これによって、直線区間や曲線区間でトロリー線と支持物間に適切な偏位が確保されます。トロリー線の摩耗には使用限度があり、これを管理する重要性が求められます。

また、架線が設置される高さや、強風や積雪への耐性も重視されます。在来線では、通常の高さに向けて、最低限度が定められており、トンネル内ではその高さが制限されることがあります。

架線の維持管理

架線の張力を調整するための自動張力調整装置が設置され、運行条件に応じて適切な張力を保つことが求められます。日本では重錘式やばね式などが広く利用され、安定した集電を実現しています。

分類と使用例

架空電車線方式には多様な分類が存在し、直接吊架式、カテナリー吊架式、剛体架線式などがあります。また、これらの方式は地方の幹線や高速度の新幹線でそれぞれ適用されており、特定の運行環境における最適な選定が行なわれています。最終的には、架空電車線方式は現代の電気鉄道において、効率的で安定した電源供給を実現する基盤となっています。

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