トロリ線とパンタグラフすり板間で発生するアーク放電現象

電車の速度が増加するにともない、わずかなトロリ線の凹凸にパンタグラフが追随できなくなり、トロリ線とパンタグラフすり板間でアーク放電が発生します。

電車が走行するための電力は、トロリ線からパンタグラフすり板を介して供給されます。電力を安定して車両へ供給できるように、トロリ線を含む電車線の構造やパンタグラフの構造が研究されています。しかし、電車の速度が増加するにともない、わずかなトロリ線の凹凸にパンタグラフが追随できなくなり、トロリ線とパンタグラフすり板間でアーク放電が発生します(図1)。アーク放電が発生しても電車への電力供給は継続されますが、その発生量の増加とともにトロリ線やすり板の摩耗が早くなることがわかっています。

図1 トロリ線とパンタグラフすり板間で発生するアーク放電の例

一方、この摩耗がどのようなパラメータ(電車の電流、速度、パンタグラフすり板のトロリ線への押付力など)に支配されているのかは、現在も研究が進められています。

電車線構造では、トロリ線とパンタグラフすり板間で発生するアーク放電現象に着目して、アーク放電がトロリ線やすり板の摩耗に及ぼす影響、アーク放電発生時に放出されるアーク光(陽光柱からの光)のスペクトルの解析、アーク放電の検出装置の開発などの研究や開発も進めています。研究の一例として、図2にアーク放電がすり板に及ぼす影響を、高速度カメラを用いて解析した際の写真を示します。

図2 アーク放電終了前後のすり板表面
(A:落下する物質、B:凝固する物質)
*アーク放電終了時を0msecとする

この研究・開発によって、アーク放電によるすり板の損耗メカニズムの解明や紫外線検出式離線測定装置の開発が行われました。詳しくは参考文献をご確認ください。

参考文献

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