◇ Ｊ１編成走行試験/新型パンタグラフ総合試験 ◇

【 ⑫号車】

12号車試験メニュー一覧

新型パンタグラフ性能試験及び速度向上試験
新型パンタグラフ耐久試験
新型パンタグラフ条件変更試験
新型パンタグラフ揚力試験
新型碍子カバー評価試験
台車挙動確認試験

Ｊ１編成現車走行試験の“目玉”は、なんといってもこの新型集電系を ⑫号車に搭載して実施された各種の試験であるといえよう。⑥号車は従来型のパンタで、その特性比較を目的としている。走行試験中は、パンタグラフの状況確認のため⑥⑫号車屋根上の灯光器を点灯させていた。

この新型パンタグラフの特徴は一目瞭然！肘の部分の空力処理である。肘の部分が碍子を覆う形になっている。これは、最近のＦ１マシンのサイドポンツーン形状によく似ている。以前から問題となっている集電系音を限りなく低減させることがすなわち空気抵抗を減らすことであり、これは消費電力の低減かつ、環境への配慮につながる。1/1000秒を争うＦ１マシンとの違いは、新幹線の場合、“地球環境に最も優しい高速輸送機関”をコンセプトとしているところだ。

◆ 新型集電系開発内容 ◆

Ⅰ．パンタグラフの開発

パンタグラフの開発にあたっては、

騒音が小さいこと
走行風にさらされた時に、舟体に発生する揚力が、適度な大きさであること

以上のことが求められ、風洞実験によりパンタグラフ単体に、走行風を想定した風を当てて、騒音や揚力を測定。

Ⅱ．碍子カバーの開発

碍子カバーの開発にあたっては、

パンタグラフを含めた全体の騒音が静かであること
パンタグラフ舟体周囲の風の流れを乱さないこと

以上のことが求められ、風洞実験によりパンタグラフと碍子カバーを組み合わせ設置し、騒音や舟体部の風の流れの向きを測定。

◆ 成果 ◆

現在、営業に使用されている700系に比べて、よりよい低騒音な集電系の開発に見通しを得た。これを試験車Ｊ１編成に搭載し、現車走行試験を実施して定量的な効果の確認をした。

▼　集電系の比較　▼


従来型集電系	新型集電系

パンタグラフを取り囲むように設置する碍子カバーは、パンタグラフの支持碍子やケーブルヘッド碍子に風が直接当たらないようにするだけでなく、整流効果を促し、パンタグラフに生じる揚力を適正な範囲に収める役割を担っている。

集電部から発生する騒音について検証した結果、パンタグラフと碍子カバー間に設ける空隙部分に生じる乱気流と判明。そこで必要な電気的絶縁距離を確保したうえで碍子カバーの形状を改良して、空隙部分の面積を縮小した。

空隙部分の面積を縮小するのには碍子及びケーブルヘッド碍子をコンパクトに配置することが必要となり、支持碍子の１本をケーブルヘッド碍子と兼用し、４本の支持碍子を２本減らすことで、集電部の総碍子数を５本から３本にし強度確保のため碍子自体を太くするなどの形状変更を図った。

次にパンタグラフの低騒音化対策として、パンタアームの中間ヒンジを整流効果を促す風防カバー内に収め、騒音の発生を抑制した。また、直接パンタと架線が接触する騒音を防ぐ２面側壁も取付け位置や形状などが改良された。

１．新型パンタグラフ性能試験及び速度向上試験

新型パンタグラフを搭載して、徐々に速度を上げてゆき、最高速度に至までの段階を確認し、その性能的効果の確認をする試験。

２．新型パンタグラフ耐久試験

新型パンタグラフの耐久性を確認をする試験。営業列車の空きスジを利用し、営業列車同様の速度で走行しながら、様々な角度からのデータを収集するのが目的。


▲ 特別高圧用分岐器の横にある箱型をしたものの右側が投光器、左側が監視カメラ。

３．新型パンタグラフ条件変更試験

空力音を低減するために音の発生源となる部材の数を限りなくし、空気を切る面積を極力小さくした現在の300系、700系に搭載のシングルアームパンタグラフを更に進化させたパンタグラフ。舟体上部の摺板及び、舟体両端から伸びるホーン部分の穴の形状や長さ、形状を変えたパーツを載せ替え、それぞれのデータ収集をし比較するのが目的。

◆ シングルアームパンタグラフの進化！ ◆

Ｃ０ → Ｊ１ → Ｚ０
	Ｃ０が落成当初に搭載していた、ワイングラス型のパンタカバー。注目は、パンタグラフの舟体両端から伸びるホーン部分が凸型形状になっている。
	Ｃ０の時もやはり12号車が集電系条件変更試験に使用された。略現行型の碍子カバーであるが、注目は、パンタグラフのホーン部分が凹型形状になっている。この時は、側壁（整流板）の有無の試験も施行された。また、ワイングラス型のパンタカバーの台座が残っているのも目につく。

	ホーン部分にいくつもの円形の穴を設け、空気抵抗を低減させるとともにエオルス音の発生も防いでいる。これが現在のものと同一のものである。
	Ｊ１編成12号車に搭載された集電系は、現行のものより更に碍子カバー部分と側壁をスリムにし、中間ヒンジ部分には碍子上部を覆う形でカウルを載せたのが特徴である。これを様々な角度からテストしデータを取得した。＊なお、この集電系は、平成17年４月27日に交換作業が完了。従来型のものに戻されている。
	Ｚ０編成12号車に搭載された集電系。“新型パンタグラフ条件変更試験”の「答え」がこれ！？舟体の違いがはっきりと判る。

◆ １パンタ回送！ ◆

条件変更試験の一環として行われたのが６号車のみの１パンタでの回送だ。深夜帯の走行試験の翌朝の回送の殆どが12号車のパンタを下ろしての回送だった。２基のパンタのうち１基が故障などのトラブルが発生した場合、１パンタでの走行がどの程度まで可能かなどの確認走行。これは節電目的というより、２個のパンタより１個の方が当然ながら、騒音量が減るという考え方である。現行ダイヤの東京～三島の回送に視点を置いている。


▲ 投光器点灯で、12号車のパンタを下ろして回送してきたＪ１。

４．新型パンタグラフ揚力試験

新型パンタグラフの揚力をテストするために、様々なパターンの走行でのデータ収集をしそれぞれの効果を比較するのが目的。また、この新型パンタグラフ揚力試験は、新型パンタグラフ条件変更試験と併用して行われた。

５．新型碍子カバー評価試験

新型碍子カバー搭載の騒音や舟体部の風の流れの向きを測定。これも新型パンタグラフ揚力試験同様に行われ、風洞実験結果との比較評価を目的とした。

碍子カバーは、従来型よりスリムになっていて、その外側にある２面側壁も丸みのある形状になり、薄型になっているのがはっきりと解る。


▲ 従来型集電系	▲ 新型集電系

６．台車挙動確認試験

新型集電系搭載の12号車の台車挙動を測定。トータルバランスの確認を目的としたデータを収集した。