当方、「旅情派の鉄ちゃん」で技術的なところはまったく無知なので、こんな愚問をお許し下さい。

昔ながらの「ひし形」パンタグラフは、電車や機関車が前後どちらに動いても、がっちり安定して見た目安心できます。

しかし、最近の「Z型パンタグラフ」は、こんな心配をしてしまいます。
たとえ話として、いま「Z型パンタグラフ」を載せた電車や機関車を、横から見ているとします。

パンタグラフの関節部が「>」のイメージになっているとき、上部にある架線に接触して動くわけですから、車両が左から右に動いているときは摺り板が、架線の左向きの動きに引っ張られて、(私の勝手な精神衛生上は)安定しているように思うのです。

ところが反対に、この例で車両が右から左に動いているときは、架線に引っ張られてパンタグラフの関節が開いてしまう(笑)ような気がしてなりません。

先日、私の最寄駅で「EF200」機関車が「>」と「<」の向きの関節を左右に勇ましく振りかざし、なんなく通過していきましたが、いつも、うーむと唸る私です。

「そんなこと心配しなくていいんだ」と技術オンチが納得できるご回答を期待しております。

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A 回答 (7件)

 くの字形をしているパンタグラフに「Z型パンタグラフ」というのがありますが、最近よく見るのは「シングルアームパンタグラフ」と称されるもので、横から見るよりも、進行方向の正面から見れば一目瞭然に区別できます。

シングルアームの方は文字通りアーム枠が上下それぞれ一本で構成されています。

 このシングルアームパンタグラフの場合、くの字の屋根取付部がピンの1点支持ですとすぐにひっくり返えることになりますが、部材の構成を詳しく見ますと、くの字の上枠と下枠と、下枠に沿って補助アーム(釣り合い棒)があります。これが屋根上の台枠にピン接合されており、台枠・下枠・補助アーム・上枠の延長部の4部材で平行リンク機構が構成されています。下枠の角度と上枠の角度は連動されており、従来の菱形(正確には台枠を含む5角形)と同じような機構により安定した作動を行っているのです。
パンタグラフの語源は相似形を描く製図用具からだと言われていますが、シングルアームの方が現在のドラフター(製図器)に似ているようにも思えます。

 また、くの字形で走行方向が異なった場合に風力による揚力に違いが生じてきます。一般的に揚力値は約0.1kgの差異があるとされています。また風速180km/hのときに1kgの差異があったとの実験値もあります。
パンタ舟体の揚力はバネにより約5kgに設定されており、あまり大きくなるとトロリー線や舟体への影響があり、小さいと離線の問題が出てきます。低速で走る分には問題ありませんが、高速で走る場合揚力を同じようにするため例えば補助アームの長さ調整機構を付けるなどしてして対処しているようです。
 これとは別に、新幹線などで走行中の空力抵抗による揚力変動を押えるため、また走行中に発生する空力音レベルを低下させるために、下枠を中空構造にしてその中に補助アームを入れたものが使われています。また下枠を短くし防風カバーの中に隠れるようにしたものもあります。外見からは上枠と下枠、あるいは上枠しか見えませんが、機構的にはほぼ同じようなものなのです。

ということで、我々はあまり心配することはないようです。
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この回答へのお礼

詳しいご解説ありがとうございました。

シングルアームに見えても、細かくは五角形になっているんですね。
それだと、ひっくりかえらないことは理解できました。

けれど..感覚的には? というのは残りますが...

お礼日時:2011/05/05 21:39

そんなこと心配しなくていいんだよ。


たぶん大丈夫!
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一本に見えますが実際には2本になっています。


機構的には平行四辺形を上下に2つ重ねた形になっているのでどちらに動いても安定しています。
「Z型パンタグラフの勝手な心配」の回答画像6
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この回答へのお礼

貴重なお写真ありがとうございます!
よくわかりました!

それから、いまさらですがお詫びを...

先に丁寧にご解説頂いた方に「ベストアンサー20ポイント」としましたが、TooManyBugs
さまにも「10ポイント」差し上げたかったのですが、操作を間違えてこの回答が締められてしまいました。
ごめんなさい。

お礼日時:2011/05/05 21:35

同じ重量で作った場合、菱形パンタグラフよりシングルアームの方が軽くて剛性が高くなります。

また菱形パンタグラフは集電舟の前後にジョイントを持っているので、上昇力の不均等が発生した場合、異常屈折を起こす可能性があります。
シングルアームは一般にストロークを長めにとって屈折角を大きくしないような運用をしますから、進行方向(アームのある側をなびき方向、逆を反なびき方向と言います)によって大きく特性が異なることはありません。

なお、後期に使われていた下枠交差型パンタグラフは座屈にはつよいのですが、重量的にシングルアームに勝てないので現在はほとんど採用例がありません。

新幹線500系が短編成になる際にT型パンタグラフからシングルアームに換装されたのも同様な理由です。
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>「そんなこと心配しなくていいんだ」と技術オンチが納得できるご回答を期待しております。



要するに、集電板(シュー)が後ろから押されて進むより、前から引っ張られて進む方が、安心感があると言う事ですよね。(同感)

実は、集電板が直接トロリー線(架線は吊架線とトロリー線、吊り金具を含む全体を言います)に接している訳では有りません。接しているのは、集電板に貼られたカーボン板で、滑りが良いので、抵抗でアームの関節が開く心配はありません。
カーボン板はトロリー線(銅線)より柔らかいので、自らが磨耗し、トロリー線の消耗を防ぎます。
一定の箇所が接していると、摩擦熱が発生するので、架線は、ジグザク状に張ってあり、カーボン板万遍に接するよう工夫が施されています。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

確かに自ら磨耗しているのですね。
跨線橋からその下をくぐる電車の屋根を見たことがあり、集電板の広い範囲で色が変わっていました。

理論的でない「安心感」にご(同感)下さり、ありがとうございます。

お礼日時:2011/05/05 21:43

正確にはシングルアームパンタグラフですね。


Zパンタと言えば、昔の江ノ電みたいなものです。

シングルアームは、ヨーロッパではかなり以前から存在し実績があります。
本当は、シングルアームの方が、架線に対して集電板の追随性が良く離線しにくいので高速列車には適しているのです。
ひし形のパンタはアームの両端で舟板を留めているので、列車が高速になればなるほど揺れやカーブなどの傾き・風切りのアーム振動などで、架線に対する追随が悪くなり離線率が高くなります。
特に回生ブレーキで架線への追随が悪いと、ブレーキの利きが悪くなります。

また、シングルアームは、追随性が良いので、電車では車輌間に高圧ケーブルを引き通す事で、1列車あたりのパンタグラフを減らす事が出来、保守面でも有利になります。
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機関車(せいぜい110キロまで)の速度ぐらいではぜんぜん平気でしょう。



山陽新幹線区間を300キロで爆進する『のぞみ』に使われているパンタもシングルアームです。
あの速度で大丈夫なんですからね。
動画:

でも、感覚として“見た目が不安定”なのはわかる気がします。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

> でも、感覚として“見た目が不安定”なのはわかる気がします。
この理論的でない感覚をご支持頂き、ありがとうございました。

お礼日時:2011/05/05 21:45

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JR貨物ではEH500を増備しています。そこで質問なんですがEH500のパンタグラフの位置はなぜ両端に無いのですか?後に造られたEH200は両端にパンタグラフ(しかもシングルアーム)があるのにEH500のパンタグラフの位置は違います。(いまだに従来のパンタグラフ)どなたか教えていただけないでしょうか。

Aベストアンサー

かなり、考察と想像を含みます

EH500は交直流機関車、EH200は直流機関車です。

交直流機関車は直流区間ではパンタを二本とも上げますが、交流区間では電圧が高く、一本で十分なので、連結面よりのパンタグラフだけを上げます。この一本使用時のバランスを考えて一本を中央連結面寄りに設置し、直流で使用するもう一本は運転席側に設置したのではないでしょうか。

EH200は直流機関車ですから、常時二本のパンタを使います。相互干渉をさけるためには、間隔を離したいので運転席側に設置したと思われます(一般的なレイアウトでもあります)。

EH500が下枠交差型パンタグラフ、EH200がシングルアームなのは、国内でのシングルアームの普及時期によると思います。ヨーロッパでは70年代から普及していましたが、日本で本格的に普及したのはつい最近で、1998年登場の209系500番台が通常の菱形パンタグラフ、950番台(E231試作車)にシングルアームが載っています。この1998年前後からシングルアームが普及し始めます。ですから、1997年登場のEH500では設計時、下枠交差型だったのでしょう。

かなり、考察と想像を含みます

EH500は交直流機関車、EH200は直流機関車です。

交直流機関車は直流区間ではパンタを二本とも上げますが、交流区間では電圧が高く、一本で十分なので、連結面よりのパンタグラフだけを上げます。この一本使用時のバランスを考えて一本を中央連結面寄りに設置し、直流で使用するもう一本は運転席側に設置したのではないでしょうか。

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Q新幹線 まったく無知なので教えてください

大宮から盛岡までやまびこ自由席を使おうと思っています。(料金は総額お幾らになります?)
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3月20日が終了式でそれ以降に行こうと思ってます。ねらい目は何日でしょう?当日の(20日)の16時くらいのものに乗ると混んでいるでしょうか?また何とか座ることを考えると大宮より東京まで行って乗ったほうが座れる確立はあがりますよね?
子供二人が座ってて混んできたら席は譲ったほうがよいですか?早いもん勝ち??
またMAXやまびことやまびこは何が違うんですか?

この車両が狙い目とか必須アイテム?など知恵、経験談をお聞かせ下さい。

Aベストアンサー

総額は、前に書いた通り、12600円です。再度書きますが、自由席なら、問題なく2~3席使えます。 指定にしてしまうと、席を使う人の分の子供料金が必要となります。

ただ、奥様がおっしゃるように、大宮からだと着席の懸念がすごくあります。それの対策として、

・東京まで行く・・・並んだら、おそらく着席はできるでしょう。
大宮→東京 540円 
東京→盛岡 乗車券 8190円 自由席特急券 5140円
総計 13870円 1270円のアップです。

・宇都宮までJR在来線で座っていく、宇都宮から新幹線・・・・金額は、12600円、大宮から新幹線と同一ですねえ。なんかもったいないですねえ。でも、宇都宮の駅の中で、何か食べるなり、気分転換を図れるので、意外と悪くありません。(宇都宮他の駅でも、途中下車できます。そのまま乗車券だけ、自動改札に放り込んでください。)
新幹線は、宇都宮から座れないかもしれないが、30分我慢して、郡山かにて乗り換え客がすごくいますから、高確率で座れます。3席まとめて空くかは分かりませんが。
※状況で、大宮から在来線座れないくらいなら、大宮から新幹線の方が遙かにいいが。

わざわざ東京まで行って、1270円上がるなら、30分我慢を考えても、宇都宮から新幹線がいいのでは?うまくいけば、30分我慢しなくても、即座れます。

>ねらい目は何日でしょう?
学休時は、土日きっぷ(早い話、仙台くらいまでならお得なきっぷ)が使える、土日を外せばいいのでは? 土日は、そこそこ混みます。あと、通勤時間帯は外すこと。16時なら、まあいいと思います。

>何とか座ることを考えると大宮より東京まで行って乗ったほうが座れる確立はあがりますよね?
大宮からは、遅い京浜東北線に延々と揺られるか、速い東北本線に揺られて、上野で雑踏の中乗り換えるかですから、その疲労を考えたら、上記のとおり、宇都宮まで行った方がいいと思います。もしくは大宮から少し立ちんぼ我慢か。(ただし、通勤時間帯は不可、在来線もしばらく座れません。)東京まで行く疲労を、宇都宮→郡山を立ちんぼする(かもしれない)疲労に変えればいいでしょう。

車両関係は、#2様が詳細におっしゃってるので、省きます。なお、MAXに関しては、景色の見えない1階の方が座席が広く、2階は景色はいいが席が狭いです。悩ましいところです。

なお、子供がぐずっても、新幹線なら、デッキに連れ出せば、何の問題もありません。→連れ出してる間にも、座席確保できるよう、紙袋とかカバンで、貴重品が入ってない、盗まれてもノーダメージの物を2つご用意ください。

総額は、前に書いた通り、12600円です。再度書きますが、自由席なら、問題なく2~3席使えます。 指定にしてしまうと、席を使う人の分の子供料金が必要となります。

ただ、奥様がおっしゃるように、大宮からだと着席の懸念がすごくあります。それの対策として、

・東京まで行く・・・並んだら、おそらく着席はできるでしょう。
大宮→東京 540円 
東京→盛岡 乗車券 8190円 自由席特急券 5140円
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QJR207系・321系のパンタグラフ

阪急京都線とJR京都線の沿線に住む者です。
以前はもっぱら阪急を使っていましたが、最近JRもよく使うようになりました。

で、207系と321系の電車によく乗ります。
どちらもパンタグラフのある車両にはパンタグラフが2基付いていますが、JR京都線などの地上区間ではうち1基しか上げませんよね。

地上区間で上げるパンタグラフは常に決まっているのでしょうか?
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ふと疑問に思ったので質問します。
前者ならパンタグラフの上げ下げ変更の機構が簡単になるというメリットが思いつきますし、後者なら2基のパンタグラフの集電部の擦り板の摩耗が平均化するというメリットがありそうです。

なお、JR東西線区間=剛体架線の区間ではパンタグラフを2基とも上げることは存じております。

Aベストアンサー

使用するパンタグラフは必ず二位側(すなわち本線上の下り方)となります。これは固定で、日によって一位側を使用したり二位側を使用したり、といったことはありません。なぜ二位側を使用するのかまではすみませんが知りません…。

ちなみに冬期であれば霜取りのために一位側のパンタも使用して、二基体勢となることもあります。JR京都線などではまずありませんが、福知山線や嵯峨野線ではまれに行うことがあります。

なお、パンタグラフのすり板の交換は仕業検査などの際に目視にて交換すべきかどうかを判断し行いますので、別に一定周期ごとに交換するわけではありません。よって一位側と二位側の摩耗具合を平均化してもたいしたメリットは生じません。

Q鉄っちゃんですが何か?

このカテでいいのかわかりませんが、
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Aベストアンサー

本屋で「女子と鉄道」というホンが出ていますので、読んでみましょう。
http://blog.bk1.co.jp/review/archives/001984.html
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Qパンタグラフの台座

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VVVFインバータ制御に改造すると、粘着性能が良いことから

1,電動車を減らすことが出来る → 電気代節約できる
2,電動車が減ることによる → メンテナンスする箇所が減らせる

・・・というメリットがあります。

改造に伴い、電動車からモーターを外し付随車化したため、要らなくなったパンタグラフを撤去した車両があります。

また、1500Vの高圧電気を、ケーブルで結び、新幹線のようにパンタグラフを減らしているのもあります。

Bのケースは東京メトロでは聞かないですね。
実例ですと・・・
京急1500形、新1000形の一次車は、パンタグラフを積めるように台座を設けています。
新1000形の一次車は、編成組み替えで6両編成を2本組成できる様に設計しているので、予備台座を設けています。

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パンタグラフの数は電車のスピードに影響されないんでしょうか?なんで数が少なくても新幹線はあんなに早いスピードがでるんでしょうか?

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Aベストアンサー

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最近、京急に限らず、菱形の従来のものではなく、シングルアームパンタグラフの採用例が増えてきています。

<長所>
菱形:安定性がある
シングルアームパンタ:スペースが少なくてすむ
           軽量化出来る
           面積が少ない分、積雪時に雪の重さでパンタグラフが下がらずに済む。

・・・・・といった違いがあります。

なお、最近の京急のクルマの高圧回路は引き通しとなっており、1500Vの高圧回路が一編成に引き通されております。

その為、パンタグラフは少なくて済みます。
今、8両編成ですと、
1号車・5号車(ダブルパンタ)・7号車に搭載しています。

なお、京急のクルマのパンタグラフの特徴として、
● 1号線直通規格のカーボン製
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電車の集電用パンタグラフについてですが、一編成に同じ数の車輛を連結しているのに架線から集電するようにパンタグラフを揚げている数が編成された電車でまちまちなのは何故ですか?
電車の編成で「モ」つまりモーターを積載している車輛は全てパンタグラフを揚げて走行しているのでしょうか?

Aベストアンサー

こんにちは。
電車運転士をしております。

コチラにわかりやすい資料がありましたので、挙げておきます。
http://journal.mycom.co.jp/series/trivia/049/index.html

今でも、相鉄(相模鉄道)の8000形・9000形以前の車両では、各電動車にパンタグラフがあるのですが、ここ最近の鉄道車両は車両同士で電線が引き通され、電動車に必ずパンタグラフが付いているわけではありません。
新幹線では、10両編成で使用しているパンタグラフは1~2個、16両編成では2個だったりします。

同じように見える車両でも、製造時期によって制御方式が異なり、電動車の数が異なる事もあります。

パンタグラフが架線と離れてしまうと集電できない、
また、今の電車はブレーキ時は電動機を発電機として発生した電気を架線に返している(回生ブレーキ)ので、架線から離線してしまうと回生ブレーキも使えない状況になってしまい不都合があります。

パンタグラフは上に架線を押し上げています。
少ないとパンタグラフが離線した時に上記のとおり不都合がありますが、多すぎると周りのパンタグラフが架線を押し上げる状況となり接地する力が弱まり、離線しやすくなります。
また、パンタグラフの接地面はカーボンなどで消耗品。消耗品も増えてしまいます。
騒音の原因でもあります。

その為、最近の電車ではパンタグラフの付いている車両が少ないのです。
電動車であっても、引き通し回路によってパンタグラフが付いていない事があるのです。

こんにちは。
電車運転士をしております。

コチラにわかりやすい資料がありましたので、挙げておきます。
http://journal.mycom.co.jp/series/trivia/049/index.html

今でも、相鉄(相模鉄道)の8000形・9000形以前の車両では、各電動車にパンタグラフがあるのですが、ここ最近の鉄道車両は車両同士で電線が引き通され、電動車に必ずパンタグラフが付いているわけではありません。
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私は単なる鉄道を使った旅行が好き、というだけなので鉄道ファンには該当しません。ただ、鉄道ファンは普通の人と異質だな、と感じることがありました。
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