集電装置
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集電装置（しゅうでんそうち、英語: current collector）とは、鉄道車両やトロリーバスが電気を得るための装置をいう。集電器（しゅうでんき）とも呼ばれ、代表例としてパンタグラフが挙げられる。
注釈
- ^ 交流の降圧と直流への整流・平滑化機器群を制御・付随車に集約搭載した国鉄781系電車やJR西日本521系電車がある。
- ^ 国鉄クエ9420形の一部や東武鉄道クエ7000形など。
- ^ 架線に対して水平（角度は0°）の時に押し上げる力は最大で、角度が付くに従って押し上げる力が減少し、90°になるとゼロになる。
- ^ 花巻電鉄の軌道線では配電用の電柱をそのまま利用して架線を張っていたので架線の吊架線の間隔が広く、架線のたるみや曲線部分での偏倚や折れ曲がりが多かった。世界各国ではポルトガルのリスボン市電が広い道路上ではZパンタグラフを使用し、急勾配と急曲線が連続して架線の設置状況が厳しい旧市街地を走る路線でのみトロリーポールを使用している。
- ^ 吉川文夫吉川文夫『路面電車の技術と歩み』136-137頁。アメリカ西海岸に最盛期の1926年（大正15年）に約1870kmの軌道延長を持ち、路線を縮小しながら1961年（昭和36年）まで運行していたパシフィック・エレクトリック・レイルウエイ（Pacific Electric Railway）で2~3両以上を連結してポールカーが走っていた。
- ^ 中田安治『路面電車 -消えゆく市民の足-』121-122頁。自動車に対抗して開発された当時の最新鋭車両。
- ^ 1911年（明治44年）10月に名古屋電気鉄道で、軌道からの漏洩電流により電話ケーブル鉛管が腐食し、一時通話障害が発生した[2]。
- ^ 車体中央に屋根が無い電動無蓋貨車などでは屋根の中央に相当する場所に前後の運転室屋根から梁を渡すか、床から柱を立てて取り付けてあるケースもある。
- ^ 依田幸一『チンチン電車始末記 横浜を走った70年』94-95頁、268頁。トロリーコードをつかんでトロリーポールを操作していた乗務員がばねの反力で持ち上げられ宙吊りになるトラブルが頻発し、落下事故も発生した。
- ^ a b 京福電気鉄道叡山本線・鞍馬線はホイール式トロリーポール使用で開業しているが、1970年（昭和45年）の京阪京津線・石山坂本線のパンタグラフ化時に不要となったスライダー式トロリーポールを譲受して切り替えていた。
- ^ 石本祐吉「路面電車の集電装置について」80頁。1899年（明治32年）スイスの三相交流電気機関車が大型の下枠付きビューゲルを装備している。
- ^ 枠状の物。乗馬用の鐙（あぶみ）やメガネのフレーム、医療用の矯正具等もビューゲルである。
- ^ すり板の前後方向の断面形状が角度の変位に対応するために弓（ボウ）状になっていることからこの名称がある。これに対して、パンタグラフでは通常平面状のすり板（スライダー）またはローラースライダーを用いる。
- ^ 東京都電の巣鴨車庫では架線が出入庫線を覆う屋根に取り付けてあったため該当箇所では反転不能だった。巣鴨車庫では後述のZパンタグラフを装備した車両を配備して屋根下で逆行する運用に備え、ビューゲル装備車両は屋根下を避けて反転した[12]。
- ^ アムステルダム、ウィーン、ローマ他多数の都市での使用例がある。
- ^ 吉川文夫『路面電車の技術と歩み』168頁。パンタグラフは白島線用車両に使用。
- ^ その一方で西鉄軌道線や叡山電鉄（京福電鉄時代）のように、トロリーポールからビューゲルを経ずに直接パンタグラフに換装したケースもある。
- ^ 吉川文夫『路面電車の技術と歩み』144頁。浜甲子園に停車中の205がこのYゲルを装備している。
- ^ 東京出版企画社『チンチン電車80年』102頁。京阪電鉄901（のち1947年（昭和22年）に京阪京津線20形に車体更新改造）が1937年（昭和12年）にボウコレクターを装備している。
- ^ 鉄道趣味誌や鉄道ファンの間でもこれらの略語が使われている。車体1つあたりに2基搭載されている状態を「2丁パンタ」と言い、2基とも上昇した状態を「両パン」、一方を降ろした状態を「片パン」と言う。このほか、「2丁パンタ」の車両が進行方向に対して前側のパンタグラフを使用している場合や、電車において運転台側の屋根上にパンタグラフが搭載されている場合に「前パン」という言葉が使われる（対義語は後〈うしろ〉パン）。
- ^ 石本祐吉「路面電車の集電装置について」81頁。剛体架線の上の台車から集電する。
- ^ その後、1936年（昭和11年）のベイブリッジ完成に伴い、1939年（昭和14年）よりサンフランシスコ市内のトランスベイ・ターミナルへの乗り入れを開始した。1958年（昭和33年）全廃。
- ^ 予讃線の観音寺駅以西はパンタグラフ折りたたみ高さ制限は4000mmのため、中央本線・身延線対応の同等のパンタグラフで対応可能である。鳥越トンネルの折りたたみ高さの制限が3,900mmというのは、EF65形PS22搭載車(折りたたみ高さ3,980mm)が通過している点からも誤りである。
- ^ これは吉野鉄道が電化時にBBC社から輸入した1形電気機関車に装着されていた同社製パンタグラフと酷似した構造であることが一因と見られる。
- ^ 電化開業前のED75 501、の試験や、711系の試作車には菱形パンタグラフのPS16形に耐雪ばねカバーを追加したPS16G形が使われていたが、電化開業を機にこれらもPS102系列（機関車がPS102A形、電車がPS102B形。）に統一された。
- ^ 3000系 (2代)および大津線用車両を除く。
- ^ 当初菱形を搭載して製造された6000系や7000系・7100系1次車が冷房化改造の際に下枠交差型に換装されている。
- ^ 207系、221系、223系（9000番台を除く）、281系、321系、681系、683系（4000番台を除く。改造形式の289系を含む）等が該当。国鉄型電車は菱形のままであるが、443系の検測用パンタグラフには採用されている。また、103系体質改善試作車では一時期下枠交差型を使用していた。
- ^ 総合高速検測車クヤ900形（DAX）の検測用パンタグラフには採用されている。
- ^ 関西私鉄の中ではシングルアーム形への切り替えが早く、1995年に登場した8200系以降の新造車両はすべてシングルアーム形を採用しているほか、5000系など一部のリニューアル車両でもシングルアーム形に換装されたものがある。
- ^ なお、JR西日本でのシングルアーム型パンタグラフの初採用は比較的早く、1996年登場の283系で初採用された。その後は車種によって使い分けられ、521系以降の新系列および既存系列でも683系4000番台ではすべてシングルアーム型を採用している。
- ^ a b 新幹線では、下枠交差型を採用していた300系が後に乗り心地対策と騒音対策を兼ねて全車シングルアーム式に換装された。
- ^ 近鉄シリーズ21の場合、新造当初は下枠交差型パンタグラフを装備していたが後年になってシングルアーム型に換装されるケースや、それとは逆にシングルアーム型から下枠交差型に換装されるケースが見受けられる。なお、特急形車両は21020系以降一貫してシングルアーム型を採用しているほか、シリーズ21以外の一般車でもシングルアーム型に換装された車両が存在する。
- ^ 2020年度以降の増備車は新品のシングルアームパンタグラフを装備している。
- ^ 日本と欧米では架線事故が発生した時に、架線と集電装置のどちらの保護を優先するかの違い（日本:架線優先、欧米:集電装置優先）がある事も採用を遅らせる要因となったとされている。
- ^ 名古屋市営地下鉄のうち架空線方式を採用している鶴舞線や桜通線の車両では、シングルアーム式を搭載するN3000形や6050形は当初より1両につき1基搭載であるが、シングルアーム式を搭載しない3000形・3050形・6000形は回生制動時の離線対策のため当初1両につき2基搭載していた（現在は1基搭載）。また、上飯田線で運用される車両では、当初より全車シングルアーム式を搭載しており、1両につき1基搭載である。
- ^ ただしみどり湖経由の塩嶺トンネルは標準断面のトンネルである。
- ^ JR東日本の211系は全車シングルアーム式に交換されていたため、低屋根化改造の必要なく中央本線の運用を受け持つ長野への転用が可能であった。
- ^ 特に身延線では中央線用に開発されたPS23形をもってしても低屋根化をせざるを得なかった（115系2600番台など）が、373系で導入されたシングルアームパンタグラフによって低屋根化の必要がなくなり、以降東海旅客鉄道では入線実績のない285系を含め、全ての新造在来線電車がシングルアームである。後に同社の界磁添加励磁制御の車両も全車シングルアーム式に換装された。
- ^ JR北海道では711系以来、下枠交差式が主流だったが、2000年代以降、一挙にシングルアームへの置き換えが進められた。苗穂工場の一般公開日の説明によると、711系引退イベントの一環として、2012年（平成24年）にS-110編成を塗装を含めて新製当時の姿に復元する際、列車番号表示器を再装備するなど細部にまでこだわった作業が行われたものの、本来の下枠交差形PS102Bは予備品まで廃棄されて苗穂と函館のどちらでも手配できず、集電装置は原形に戻すことができなかったとのこと。なお、静態保存機では、小樽市総合博物館のED75 501とED76 509、三笠鉄道村のED76 505はPS102Aのままである。
- ^ トロリーポール集電の場合には直線状に張られるため、ポールからパンタへの集電装置の変更に当たっては、支持金具の変更と共に、架線の吊架方法そのものも変更する必要がある。
- ^ 1980年（昭和55年）時点でも三井石炭鉱業芦別鉱業所、三井串木野鉱山、明延鉱業「白金号」の事例が見られた[28]。
- ^ 能勢電鉄1700系電車（元阪急2000系電車）、3100系電車（同3100系）も該当。なお阪急5000系電車は2度目の更新時に東洋電機製造のシングルアーム式に交換された。
- ^ 富士電機の集電装置製造部門は工進精工所へ継承され、山陽電気鉄道向けは型番も同社のPK型を使用していた。しかし、6000系では製造を東洋電機製造に改めたので、形式は同社のKP型（KP-86）となっている。
出典
- ^ 谷川 一巳・西村慶明・水野良太郎『路面電車の基礎知識』〈イカロスムック〉イカロス出版、1999年、179頁。
- ^ 『明治工業史 電気編』 1928年、388頁（復刻 原書房、1995年）。
- ^ a b 石本祐吉「路面電車の集電装置について」『鉄道ピクトリアル-臨時増刊号 』通巻第688号、2000年、82頁。
- ^ 吉川文夫『日本のトロリーバス』電気車研究会、1994年、148-151頁。
- ^ 宮本政幸『新しいトロリーバス』鉄道図書刊行会、1957年、87-91頁。
- ^ 吉川文夫『路面電車の技術と歩み』グランプリ出版、2003年、16-20頁。
- ^ 中田安治『路面電車 -消えゆく市民の足-』〈カラーブックス264〉、保育社、1977年、139-140頁。
- ^ 原口隆行『日本の路面電車I-現役路線編-』〈JTBキャンブックス〉JTB、2000年、82-83頁。
- ^ 宮田道一・関田克孝『ありし日の玉電』〈RM LIBRARY 15〉 ネコ・パブリッシング 、2000年、16頁。
- ^ 東京出版企画社『チンチン電車80年』立風書房、1979年、122-123頁。
- ^ 岡田誠一・澤内一晃『横浜市電（下）戦後の歴史とその車両』ネコ・パブリッシング、2009年、23頁。
- ^ 岩成政和「電車とともに八十余年 江本廣一氏インタビュー」『鉄道ピクトリアル-別冊 路面電車の時代-』〈アーカイブスセレクション12 〉、鉄道図書刊行会、2007年、12-13頁。
- ^ 東洋電機技報第108号2001年9月『日本におけるパンタグラフの歴史と東洋電機1-東洋電機製造』（Webページ、PDFファイルで掲載）2012年6月8日閲覧。
- ^ 湘南倶楽部『江ノ電-なつかしの電車名鑑』JTB、2003年。
- ^ 高松吉太郎『写真でつづる日本路面電車変遷史』鉄道図書刊行会、1978年、57頁。
- ^ 和久田康雄『日本の市内電車 -1895 - 1945-』成山堂書店、2009年、26頁。
- ^ 依田幸一『チンチン電車始末記 横浜を走った70年』かなしん出版、1988年、296-298頁。
- ^ 江本廣一『都電車両総覧』大正出版、1999年、106-107頁。
- ^ 東武博物館学芸課『なつかしの日光軌道』、2010年、23頁。
- ^ 谷川 一巳・西村慶明・水野良太郎『路面電車の基礎知識』84頁。
- ^ 吉川文夫・花上嘉成『静岡鉄道秋葉線 ―石松電車始末記―』〈RM LIBRARY18〉ネコ・パブリッシング、2001年、39頁。
- ^ 京福福井『はーさんの思い出の鉄道、40年前の鉄道風景』2010年5月11日更新
- ^ 飯島巌『復刻版・私鉄の車両5 阪急電鉄』ネコ・パブリッシング、2002年。126-127頁。
- ^ 清水祥史『京阪電車』JTBパブリッシング、2017年、p.61
- ^ 『鉄道ジャーナル』2008年5月号、鉄道ジャーナル社、2008年、43頁、ISSN 0288-2337。
- ^ 「オレンジバーミリオンを見守るもりのみや」『鉄道ジャーナル』通巻570号、2014年4月、鉄道ジャーナル社、p.50
- ^ 特集 長寿命化技術 > 材料 > パンタグラフすり板の摩耗を低減する（PDF） - 鉄道総合技術研究所 RRR Vol.71 No.2（2014年2月 / 2016年1月6日閲覧）
- ^ 『レールガイ別冊 知られざるナローたち』丸善出版、1981年。
ビューゲル
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/07/16 22:42 UTC 版)
ビューゲル（独:Bügelstromabnehmer）は、かつての路面電車に多用された集電装置。架線に摺り板（スライダーシュー）を圧接し、摺動させて集電する。 架線からの集電システムはその黎明期に様々な方式が考案されたが、ビューゲルの原型となる物も、トロリーポールやパンタグラフの原型と、ほぼ同じ時期に使用が始まっている。トロリーポール同様に起源の完全な特定にはさらなる研究が待たれるが、アメリカ起源のトロリーポールに対してドイツ語の名詞であるビューゲル（Bügel=枠）が用いられ、主にヨーロッパで発展したシステムである。英語ではボウコレクター（Bow collector）、その和訳では弓形集電子と呼ばれる。 本体は鉄・軽金属・ステンレス等のパイプで作られており、枠状であり通常は関節を持たない。特殊構造で中途に関節を持つものもあるがパンタグラフやZパンタグラフの様に本体の倒れこみを防ぐ機構は持たず、トロリーポールと同様に架線に接触する角度を変位させて架線高さの変位に追従させる。トロリーポールと違い左右方向には首を振らない。横幅を持たせたすり板（スライダーシュー）の左右端が閉じて曲線を描き、枠と接続しているのが特徴で、その形状から日本では「布団たたき」と呼ばれた。枠の丸みは架線が大きく偏倚した際の復元をスムーズにし、ビューゲルと架線の損傷を防ぐ目的で設けられているが、枠が角形でパンタグラフ同様の集電舟を持つタイプも存在する。 架線にトロリーホイールやスライダーシューをはめ込む様に接触させるトロリーポールとは異なり、横幅のあるスライダーシューを架線にすべり接触させる。架線とビューゲルがバウンドして離線が発生しても自動で復旧するので、トロリーポールの様に再び架線に着線させる操作をせずに運転を継続することができる。架線を外れて跳ね上がってしまう事も無いので架線や吊架線の切断事故が起こりにくい。運転中の監視や操作が不要となり、乗務員の負担は軽減されて機関車から路面電車まで幅広く普及した。なんらかのばね装置で架線への圧接力を得ており、てこの原理を応用して架線と接触するすり板（スライダーシュー）部分を作用点とし、 本体の台座への取付け部分の回転軸（てこの支点）と直角（車両の前後進行方向）に一組ずつコイルばねを設置し、本体のてこの支点の上部もしくは下部（てこの力点）に作用させるもの（二宮式）。架線への押し上げ圧力を一定にするため架線の高さを一定に整える必要がある。 本体枠中央部分（てこの力点）と台座をリンク装置を介してシリンダに組み込んだ一組のコイルばねで連結するもの（泰平電鉄機械）。スプリングの力を受ける前後のリンクが進行方向毎に切り替わって架線への押し上げ圧力の変動を軽減している。 本体の台座への取付け部分の回転軸（てこの支点）と同軸上にコイルばねを設置し、本体枠下部（てこの力点）にトーションスプリング（ねじりばね）として作用させるもの（明石製作所、東洋電機製造）。巻き数を増やしたスプリングの直径を大きくしてばね定数を低めに設定し、復元力の変動を抑制して押し上げ圧力の変動を軽減している。 などの日本での実用化例が見受けられる。 トロリーポール同様原則的に車両の進行方向に合わせてなびく方向で使用し、逆行時には架線を持ち上げて反転させて使用する。車両を逆行させるだけで架線とスライダーシューの摩擦で自然に反転するが、滑って反転しない場合は引き紐を引いて反転させる。反転する箇所の架線はあらかじめビューゲルによって持ち上げられる事を許容する様に取り付ける必要がある。 世界各国ではより大型で台座ごと進行方向と反対に180°旋回させて反転するタイプも使用され、このタイプは架線を持ち上げずに反転できるが乗務員は必ず下車しての作業となる。また、1基の台座に本体を2基装備して進行方向ごとに上げ下げして使い分けるタイプも存在した。ビューゲルはトロリーポールと異なり、分岐点での架線の付け替えは不要で、乗務員による集電装置の監視も折り返し時の反転以外は基本的に不要になる。 日本では1902年（明治35年）に江之島電氣鐡道（現江ノ島電鉄）、1903年（明治36年）に宮川電氣（後の三重交通神都線）がそれぞれ開業時にドイツのジーメンス製ビューゲルを使用するが、いずれも短期間にとどまり、トロリーポールに交換している。1941年（昭和16年）には広島瓦斯電軌（現広島電鉄）が、第二次世界大戦中の灯火管制の一環として（トロリーポール離線時のアーク防止の為）、ビューゲルとパンタグラフを試験使用した上で、1944年（昭和19年）に全線ビューゲル化した。使用したビューゲルは自社開発した二宮式と称する物で、ビューゲルを短期間に留まらずに継続使用した路線としては日本国内最初のケースとなった。 続いて戦後、都市部の路面電車で各電機メーカーの試作品の試用が始まり、1949年（昭和24年）1月の横浜市電（横浜市交通局）採用の泰平電鉄機械（現泰平電機）が開発した定圧式ビューゲル集電装置（1948年（昭和23年）8月に開発）が本格採用第一号。以降、他メーカー（明石製作所、東洋電機製造）の競合製品共々、架線電圧や電流が低く、走行速度の低い路面電車や地方私鉄では普及して長く使用された。トロリーポールに比較して扱いが格段に簡便になったビューゲルではあったが、以下の欠点もある。 トロリーポールと同様に架線に対して斜めに接触するので、架線の高さが変化すると架線に対するビューゲルの接触角度が変位する。架線を押し上げる圧力の変動が大きく離線しやすい。反転時にも架線とビューゲルがバウンドして離線する事が多い。 離線によってアークが飛び、架線・ビューゲルのすり板（スライダーシュー）共に著しく消耗する。 一般的なタイプは離線の発生を考慮すると集電容量を大きくする事が難しい。 反転時に重い架線を持ち上げるので、パイプで軽量化して製作されているビューゲル本体が破損することがある。 これらの欠点のため、高速車両ではパンタグラフが主流になった。日本国内の路面電車においても順次Zパンタグラフやパンタグラフに交換されて行き、東京都電荒川線が離線によって起こる瞬間的な停電による冷房装置のインバータ故障防止のためパンタグラフに切り替えたのを最後に標準仕様の機器として使用する路線は無くなり、長崎電気軌道の動態保存車や土佐電気鉄道貨1形に残っている程度である。
※この「ビューゲル」の解説は、「集電装置」の解説の一部です。
「ビューゲル」を含む「集電装置」の記事については、「集電装置」の概要を参照ください。
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