팬터그래프(수송)

Pantograph (transport)
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1911년 제작된 스키니지 플래트의 스키니지 플래트 철도 스위스 톱니바퀴 기관차 다이아몬드 모양의 전기 막대 팬터그래프
도시바 EMU의 크로스 암 팬터그래프

팬토그래프(또는 "팬" 또는 "팬토")는 가공선과 접촉하여 전력을 모으기 위해 전기 열차, 트램 또는[1] 전기 버스의 지붕에 장착된 장치입니다.반면 배터리 전기버스와 열차는 충전소에서 충전된다.팬터그래프는 일반적인 유형의 집전 장치입니다. 일반적으로 단일 또는 이중 와이어가 사용되며 레일을 통해 리턴 전류가 흐릅니다.이 용어는 필기와 그림을 복사하는 데 사용되는 기계식 팬터그래프와 일부 스타일이 유사하다는 데서 유래했다.

발명.

볼티모어 & 오하이오 철도 전기 기관차의 초기(1895년) 플랫 팬터그래프.황동 접점은 δ 섹션 바 안쪽에 있으므로 횡방향과 수직방향의 유연성이 모두 필요했습니다.

팬터그래프는 마찰이 적고 교체 가능한 흑연 접점 스트립 또는 접점 와이어의 횡방향 응력을 최소화하기 위한 "신발"이 19세기 말에 처음 등장했다.초기 버전은 독일의 [2][3]Siemens & Halske의 수석 엔지니어인 Walter Reichel에 의해 1889년에 발명된 활 수집기와 1895년에 볼티모어와 오하이오[4] 철도에 의해 처음 사용된 평평한 슬라이드 판토그래프를 포함합니다.

익숙한 다이아몬드 모양의 롤러 팬터그래프는 John Q에 의해 발명되고 특허를 받았습니다.Key System의 Brown은 캘리포니아의 샌프란시스코 [5][6][7][8]베이 에리어에서 샌프란시스코와 이스트 베이 구간을 운행하는 통근 열차의 쇼핑을 하고 있습니다.그것들은 1903년 [9]10월 26일 서비스 첫날의 사진에 등장한다.그 후 수십 년 동안, 같은 모양의 다이아몬드가 전 세계 전기 철도 시스템에서 사용되었고 오늘날에도 일부에서 사용되고 있다.

팬터그래프는 단순한 트롤리 폴을 개량한 것으로, 이는 팬터그래프가 전동 레일 차량이 예를 들어 트롤리 폴의 배선 때문에 가공선과 접촉하지 않고 훨씬 빠른 속도로 주행할 수 있게 해주기 때문이다.

그럼에도 불구하고 트롤리 폴 전류 수집은 노스 쇼어 라인으로 알려진 시카고 노스 쇼어 및 밀워키 철도의 Electroliner 차량에서 시간당 최대 90마일(140km/h)의 속도로 성공적으로 사용되었습니다.

현대적 사용

오늘날 팬터그래프의 가장 일반적인 유형은 소위 하프팬터그래프(때로는 'Z'자형)로, 열차가 빨라짐에 따라 고속에서 보다 콤팩트하고 반응성이 좋은 싱글암 디자인을 제공하도록 진화했습니다.루이 페이블리는 1955년에 이런 종류의 팬터그래프를 발명했다.[10]하프 팬토그래프는 매우 빠른 열차(TGV 등)에서 저속 도시형 트램 시스템에 이르기까지 모든 분야에서 사용되고 있습니다.이 설계는 스위스와 오스트리아 철도가 최신 고성능 기관차인 Re 460과 Taurus가 반대 방향으로 운행하는 것과 같이 어느 방향으로든 동일한 효율로 작동합니다.유럽에서는 팬터그래프의 형상과 모양이 유럽전기표준위원회([11]ECENELEC)에 의해 규정됩니다.

기술적 세부사항

베를린 스트라첸반 전기 픽업의 Z자형 팬터그래프.이 팬터그래프는 외팔 디자인을 채용하고 있습니다.

현대의 전기 레일 시스템을 위한 전기 전송 시스템은 접점 와이어를 매달아 놓은 상부 중량 운반 와이어(카테너리라고 함)로 구성됩니다.팬터그래프는 스프링에 의해 작동되며 접촉 슈를 접촉 와이어의 밑면에 밀어 올려 열차 운행에 필요한 전류를 끌어냅니다.선로의 철골 레일은 전기 리턴 역할을 합니다.열차가 이동함에 따라 접점 슈는 와이어를 따라 미끄러져 와이어에 정재파를 설정할 수 있으며, 이로 인해 접점이 끊어지고 전류 수집이 저하됩니다.즉, 일부 시스템에서는 인접한 팬터그래프가 허용되지 않습니다.

팬터그래프를 올린 Flexity Outlook LRV.팬터그래프 작동을 위해 아직 업그레이드되지 않은 섹션과의 호환성을 제공하는 후면의 트롤리 폴에 주의하십시오.

팬터그래프는 초기 전차 시스템에 널리 사용되었던 트롤리 폴의 후속 기술이다.트롤리 폴은 여전히 트롤리 버스에 의해 사용되고 있는데, 트롤리 버스는 이동의 자유와 2선 회로의 필요성 때문에 팬터그래프가 실용적이지 않으며, 토론토 노면 전차 시스템과 같은 일부 노면 전차 네트워크에서는 트롤리 폴이 빈번하게 회전하기 때문에 트롤리 폴이 파손되지 않은 접촉을 보장하기 위해 현재 컬렉션에서 이동의 자유를 필요로 합니다.그러나 토론토를 포함한 많은 네트워크는 팬터그래프 운영을 수용하기 위해 업그레이드 중입니다.

오버헤드 와이어가 있는 팬터그래프는 제3의 레일 시스템보다 취약하지만 더 높은 전압을 사용할 수 있기 때문에 현재 현대 전기 열차의 주요 전류 수집 형태입니다.

팬터그래프는 일반적으로 차량의 브레이크 시스템에서 나오는 압축 공기에 의해 작동되며, 장치를 들어 올려 도체에 대고 고정하거나 스프링을 사용하여 연장에 영향을 줄 때 하강합니다.제2의 경우 압력손실을 방지하기 위해 암을 캐치에 의해 다운위치로 유지한다.고전압 시스템의 경우 루프 장착 회로 차단기를 [12][13]사용할 때 전기 아크를 "블로우아웃"하는 데 동일한 공기 공급이 사용됩니다.

싱글 팬터그래프 및 더블 팬터그래프

영국 철도 클래스 333의 Breaknell Willis 외팔 팬터그래프 확대도
ICE S의 팬터그래프 부품도
1960년대 초기 AC 전기 기관차에 사용된 영국 철도 85호 기관차의 1세대 페이벨리 싱글 암 팬터그래프

팬터그래프는 단일 또는 이중 팔을 가지고 있을 수 있습니다.양팔 팬터그래프는 보통 더 무겁기 때문에 올리고 내리는 데 더 많은 힘이 필요하지만 내결함성이 더 높을 수 있습니다.

구소련의 철도에서 가장 널리 사용되는 팬터그래프는 쌍팔("두 개의 마름모꼴")을 가진 팬터그래프이지만, 1990년대 후반부터 러시아 철도에서는 일부 싱글암 팬터그래프가 사용되었다.일부 노면전차는 이중팔 팬터그래프를 사용하며, 그 중 러시아제 KTM-5, KTM-8, LVS-86 및 기타 많은 러시아제 트램과 벨기에의 Euro-PCC 트램을 사용한다.미국의 노면 전차는 트롤리 폴이나 외팔 팬터그래프를 사용한다.

메트로 시스템 및 가선

프라하 전차의 대칭 다이아몬드 모양의 팬터그래프

대부분의 고속 교통 시스템은 제3의 레일에 의해 구동되지만, 일부는 팬터그래프, 특히 광범위한 지상 주행이 수반되는 것을 사용합니다.암스테르담 메트로의 51호선, MBTA 그린 라인, 클리블랜드의 RTA 고속 교통, 프랑크푸르트 am Main U-Bahn, 샌프란시스코의 Muni Metro 등 시내 거리 또는 기타 공공 접근 가능한 지역의 선로를 포함하는 대부분의 하이브리드 메트로-트램 또는 '프리메트로' 노선은 제3의 가로선을 사용합니다.감전 위험이 너무 크다.

다양한 예외 중에는 보르도, 앙제, 랭스, 두바이 등 알스톰이 개발한 APS라고 불리는 독점적인 지하 시스템을 사용하는 몇몇 전차 시스템이 있다. 이 시스템은 전차로 완전히 덮인 선로 부분에만 전력을 공급한다.이 시스템은 원래 보르도의 역사적인 중심지에서 사용하기 위해 고안되었습니다. 왜냐하면 가공선 시스템은 시각적인 침입을 일으킬 수 있기 때문입니다.봄바르디에, 안살도브레다, CAF 등에 의해 가공선을 회피하는 유사한 시스템이 개발되었다.이것들은, 물리적인 접지 레벨의 인프라스트럭처로 구성되거나, 오버헤드 배선 없이 단거리를 이동하기 위해서 배터리 팩에 축적된 에너지를 사용할 수 있습니다.

오버헤드 팬터그래프는 특정 겨울 날씨 조건에서는 3번째 레일이 얼 수 있기 때문에 3번째 레일의 대안으로 사용되기도 합니다.MBTA Blue Line은 지표면을 달리는 경로의 전체 구간에서 팬터그래프 전원을 사용하는 한편 경로의 지하 부분에 진입하기 전에 세 번째 레일 전원으로 전환합니다.시드니, 마드리드, 바르셀로나, 상하이, 홍콩, 서울, 고베, 후쿠오카, 센다이, 자이푸르, 첸나이, 뭄바이 및 델리의 전체 지하철 시스템은 오버헤드 배선과 팬터그래프(베이징, 충칭, 노이다, 하이데라바드, 자카르타, 도쿄, 오사카, 삿포로, 싱가포르의 일부 노선)를 사용한다.판토그래프는 또한 파리의 노르드수드 고속철도 노선에서 사용되었으며, 그 후 다른 운영회사인 파리시의 Compagnie du chemin de fer métropolitain이 회사를 인수하여 모든 머리 위 배선을 다른 노선에서 사용되는 표준 제3의 철도 시스템으로 교체하였다.

많은 철도 노선은 일반적으로 역사적 이유로 노선의 다른 부분을 따라 제3의 레일 및 가공 전력 집약을 모두 사용합니다.런던 오버그라운드의 북런던 선과 서런던 선, 그레이트 노던의 노던 시티 선, 로테르담 메트로 네트워크의 5개 노선 중 3개 노선, 메트로 노스 철도의 뉴헤이븐 선, 시카고 교통 당국의 옐로우 라인을 포함합니다.이 마지막 사례에서, 오버헤드 부분은 시카고 노스 쇼어와 밀워키 철도의 고속 스코키 밸리 [14]루트의 잔해였으며, 전체 시카고 지하철 시스템에서 팬터그래프 컬렉션을 일정 길이로 이용할 수 있는 유일한 노선이었다.따라서, 이 노선은 팬터그래프와 제3의 레일 슈즈를 갖춘 철도 차량을 필요로 했고, 오버헤드가 시스템의 매우 작은 부분이었기 때문에, 그러한 장비를 갖춘 차량은 몇 대 되지 않을 것이다.전환은 크로포드-동쪽 프레리 역이 있던 이스트 프레리 교차로에서 일어났다.여기서 뎀프스터-스코키행 열차는 팬터그래프를 올리고 하워드행 열차는 팬터그래프를 내리며 두 경우 모두 속도를 낸다.2005년, 시스템의 극히 일부에 불과했던 비용과 고유한 유지 보수 필요성 때문에, 오버헤드 시스템은 제거되고 시스템의 나머지 부분에서 사용된 것과 동일한 제3의 레일 동력으로 대체되었습니다. 따라서 시카고의 모든 철도 차량은 노선에서 운행할 수 있었습니다.모든 팬터그래프는 스코키를 장착한 자동차에서 제거되었다.

2010년, 오슬로 메트로 1호선은 프뢰엔 역에서 제3궤도에서 가공선 전력으로 변경되었습니다.많은 수평 교차로 때문에, 구형 노선의 나머지 단일 [15]선로에 세 번째 레일을 설치하는 것은 어려운 것으로 간주되었습니다.2010년 이후에는 수평 교차에도 불구하고 세 번째 레일이 사용되었습니다.세 번째 레일은 틈이 있지만, 두 개의 컨택 슈가 있습니다.

삼상 공급

실험용 3상 열차, 1901년 독일

3상 전원 공급 장치를 사용하는 일부 시스템에서는 기관차와 동력차가 주행 레일에 의해 제공되는 3상 회로와 함께 2개의 팬터그래프를 가지고 있습니다.1901년 Siemens & Halske의 Walter Reichel의 또 다른 디자인은 수평으로 뻗은 [16][17]팬터그래프에 장착된 수집기와 함께 세 개의 수직 장착 가공선을 사용했습니다.

경사 팬터그래프

열린 왜건을 적재할 수 있도록 오프셋 가공선과 함께 사용되는 틸트 팬터그래프

오픈 왜건이 위에서 적재되는 라인에서는 오버헤드 라인을 오프셋하여 이를 가능하게 할 수 있습니다. 그런 다음 팬터그래프가 [18]수직에 대한 각도로 장착됩니다.

약점

팬터그래프와 가공선 사이의 접촉은 보통 흑연 블록을 통해 보장된다.이 물질은 윤활제 역할을 하면서 전기를 전도합니다.흑연은 부서지기 쉬우므로 작업 중에 조각이 깨질 수 있습니다.불량 팬터그래프는 오버헤드 와이어를 잡아 찢을 수 있기 때문에 불량 팬터그래프와 불량 팬터그래프가 와이어를 손상시킬 수 있는 양방향 영향이 있습니다.이를 방지하기 위해 팬터그래프 측정소를 사용할 수 있습니다.시속 300km(190mph) 이상의 지속적인 고속 주행에서는 마찰로 인해 접점 스트립이 붉게 달아오르고, 이로 인해 과도한 아크가 발생하여 결국 [19]고장이 발생할 수 있습니다.

영국에서는 차량의 팬터그래프(Brecknell Willis 및 Stone Faively)가 공기압에 의해 상승하고 흑연 접촉 '탄소'가 팬터그래프 헤드에 공기 갤러리를 만들어 흑연 스트립이 손실되면 공기를 방출하고 자동 낙하 장치를 작동시켜 팬터그래프를 내려 손상을 방지한다.새로운 전기 견인 장치는 흑연 스트립이 손상되었을 때 접점에서 아크로 인해 발생하는 장애를 감지하는 보다 정교한 방법을 사용할 수 있습니다.전기 멀티 유닛에 팬터그래프가 2개 있는 것은 아니지만, 있는 경우 1개가 파손되었을 경우 다른 1개를 사용할 수 있습니다.이 상황의 예로는 Class 390 Pendolino가 있습니다.진행 방향과 관련된 리어 팬터그래프는 결합 시 양쪽 팬터그래프의 손상을 방지하기 위해 자주 사용됩니다. 프론트 팬터그래프를 사용할 경우 결합 부스러기로 인해 리어 팬터그래프가 손상되어 팬터그래프와 차량이 모두 작동하지 않을 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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  1. ^ "Solaris Urbino". Busworld. 4 September 2016.
  2. ^ "A Century of Traction. Electrical Inspections, page 7, by Basil Silcove". Archived from the original on 2015-04-02.
  3. ^ 이탈리아 특허 35389/285, 1893년 12월 18일; 미국 특허 547031, 1895년 10월 1일
  4. ^ "A ninety-six ton electric locomotive". Scientific American. New York. 10 August 1895.
  5. ^ 미국 특허 제764,224호
  6. ^ The Street Railway Journal, 제24권, 제3호, 1904년 7월 16일, 페이지 116
  7. ^ 키 루트, 하레 데모로, v.1, 페이지 16-17, publ.인터어번 프레스(1985년)
  8. ^ Sappers, Vernon (2007). Key System Streetcars. Signature Press. p. 369.
  9. ^ Walter Rice and Emiliano Echeverria (2007). The Key System: San Francisco and the Eastshore Empire. Arcadia Publishing. pp. 13, 16.
  10. ^ 루이스 페이블리, 전류 수집 장치,US 2935576, 1960년 5월 3일 허가.
  11. ^ "Railway applications - Current collection systems - Technical criteria for the interaction between pantograph and overhead contactline (to achieve free access)" (PDF). National Standards Authority of Ireland. Retrieved 27 March 2020.
  12. ^ Hammond, Rolt (1968). "Development of electric traction". Modern Methods of Railway Operation. London: Frederick Muller. pp. 71–73. OCLC 467723.
  13. ^ Ransome-Wallis, Patrick (1959). "Electric motive power". Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives. London: Hutchinson. p. 173. ISBN 0-486-41247-4. OCLC 2683266.
  14. ^ Garfield, Graham. "Yellow Line". Chicago "L".org. Retrieved January 8, 2011.
  15. ^ exsuhmsgate2 (5 March 2010). "Oslo Metro in transition III: Frognerseteren line". Archived from the original on 2021-11-17 – via YouTube.
  16. ^ Steimel, Andreas (1 December 2007). Electric traction - motive power and energy supply : basics and practical experience. Munich: Oldenbourg Industrieverl. p. 4. ISBN 9783835631328.
  17. ^ "Walter Reichel". siemens.com. Retrieved 27 March 2020.
  18. ^ Krzysztof, Zintel (January 2005). "Wąskotorowe lokomotywy elektryczne na tor 900 mm w kopalniach węgla brunatnego". Świat Kolei (in Polish): 14–21. ISSN 1234-5962.
  19. ^ Meunier, Jacob (2001). The politics of high speed rail in France, 1944-1983. Westport, Conn.: Praeger. p. 84. ISBN 0275973778.