どうも、こんにちは。
ハスキです。
駅のホームで、何気なく電車のパンタグラフを見て思ったこと。
ふと頭をよぎった、素朴な疑問。
電車の上には、架線が張ってありますよね。
その架線に、パンタグラフが接しています。
パンタグラフとは電車の上にある、ひし形やくの字形のアレ。
ずっとパンタグラフが架線と、擦りながら走ってるわけですよね？
って、疑問に思ったわけです。
新幹線なんて凄まじいスピードだから、摩擦も相当なものじゃないのか？
パンタグラフ側か電線側が、相当なスピードで削れて消耗するのでは？
今回は、電車のパンタグラフと架線（トロリー線）の接触部分は摩擦で摩耗（消耗）しないのか？を解決します。
架線（トロリー線）とパンタグラフは、両方とも摩耗している
電車に電力を供給する架線（電線）を、トロリー線といいます。
結論は、”トロリー線もパンタグラフも摩耗ですり減っている。”
あれだけのスピードで走ってるのだから、摩耗しないわけないですね。
パンタグラフの上面には、「すり板」という板が取り付けられています。
そのすり板とトロリー線が、常に接触しながら電車は走ってる。
どちらも摩耗するが、すり板の方が消耗しやすい材質になっています。
そのため交換頻度が高いのは、トロリー線よりもすり板。
架線を張り替えるより、すり板を交換したほうが簡単ですもんね。
トロリー線とすり板の材質とは
トロリー線とすり板の材質は、何が使用されているのでしょうか。
少々マニアックな疑問だが、調べてみました。
トロリー線の材質
トロリー線の材質は、スズが入った銅合金。
スズを入れることによって、強度が上がり摩耗に強くなります。
純銅に比べると導電性は落ちるが、純銅では強度が弱すぎてしまいます。
すり板の材質
すり板は炭素材に、銅を含んだカーボン主体の材質。
すり板はトロリー線と摩擦することで、摩耗しながら炭素の粉を出します。
この炭素の粉が潤滑油のような役割をして滑りやすくなり、摩耗を軽減させているのです。
新幹線には、焼結合金性の材料が使用されています。
すり板は一部分が摩耗するのでなく、まんべんなく摩耗する
トロリー線とすり板の接触する場所が常に同じ場所だと、すり板の同じ部分のみ摩耗してしまいます。
そのためすり板の接する場所が、一部分にならないよう工夫されています。
すり板は、板全体が均等にトロリー線と接触するようになっています。
トロリー線は線路に対して真っ直ぐに張られているように見えて、実は違います。
トロリー線は、50mごとに50cmの幅でジグザクに張られているのです。
すり板全体に接触するように、計算されて架線は張られている。
よく考えてますね。
先頭車両の一番前（運転席の後ろ）に乗って架線をみてたら、本当にジグザクになってました。
トロリー線とすり板の寿命はどれくらい？
すり板の方が消耗するとはいえ、どちらも摩擦による消耗は激しいはず。
交換頻度を調べてみました。
トロリー線の寿命
トロリー線の交換頻度は少なく、新幹線でも約10年の耐久性があります。
在来線では路線に寄って違いますが、2〜3分に1本の電車が走る東京の山手線ですら約13年の耐久がある。
トロリー線は、新品の状態で直径15.49mmあり、5.99mmまですり減ると交換となります。
それがトロリー線の寿命です。
日本のどこかで、毎日のように張り替え作業が行われているのでしょうな。
すり板の寿命
続いてすり板の寿命。
新幹線では、20,000kmで交換となっています。
東海道新幹線の東京〜博多間の距離が1,174.9kmだから、8.5往復で交換となります。
すり板は、結構な頻度で交換してるんですね。
在来線では路線によって違うが、短ければ半年で交換となります。
あとがき
架線とパンタグラフは、摩擦で摩耗していました。
ずっと擦れながら高速で電車が走っているのだから、そりゃそうですね。
私は調子に乗って、飲みすぎて終電を逃してしまうことがあります。
「1時間1本でいいから24時間電車が運行してたらいいのになぁ」と、ずっと思ってた。
しかしメンテナンスの時間がないと、電車の運行が不可能であると改めて実感しました。
関係者の方、深夜の作業お疲れ様です。
今度ぜひ先頭車両に乗って、架線を見てください。
架線がジグザクに張られていることが、見てわかるので。
別記事でも電車の疑問を解決しているので、覗いてみてくださいまし。
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参考になれば幸いです。
では、また。
