駅のホームで何気なく、電線に接する電車のパンタグラフを見ていたとき。
ふと、疑問に思ったことです。
電車に電気を供給する電線があり、そこに接する電車側の装置がパンタグラフ。
パンタグラフとは電車の上で電線と接している、ひし形やくの字形であったりするアレです。
一般的な電車では、電車の上にあるパンタグラフから電力を得ています。
（地下鉄など高さが確保できない路線では別の方式ですが。）
そこで疑問が。
ずっと電線にパンタグラフが、擦り（こすり）ながら走ってるわけですよね。
新幹線なんて、凄まじいスピードですよ。
パンタグラフ側か、電線側が相当なスピードで削れていくのでは？
そんな素朴な疑問を、解決したいと思います。
電線（トロリー線）側もパンタグラフ側も摩耗している
電車に電力を供給する電線を、トロリー線といいます。
トロリー線もパンタグラフも摩耗で、すり減っていました。
あれだけのスピードで、走っていんるんです。
摩耗しないわけがありませんよね。
パンタグラフの上面には、すり板というものが取り付けられています。
そのすり板と、トロリー線が接触しています。
どちらも摩耗しますが、すり板の方が摩耗しやすい材質になっているため交換頻度が高いのはすり板です。
そりゃ、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
トロリー線とすり板の材質は、何を使用しているのでしょうか。
マニアックな疑問ですが、調べてみました。
トロリー線の材質
トロリー線は、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、摩耗に強くなるため。
純銅に比べると導電性は落ちますが、純銅では柔らかすぎてしまうのです。
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です。
すり板はトロリー線と摩擦することで摩耗し、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、焼結合金性が使用されています。
すり板が摩耗する場所は1箇所ではない
トロリー線とすり板が接触する場所がずっと同じだと、すり板の同じ部分だけが消耗してしまいます。
すり板は、板全体が均等に擦れる（こすれる）ようになってるんです。
まっすぐに張られているように見えるトロリー線ですが、実は、ジグザクに張られています。
50mごとに50cmの幅で、すり板にまんべんなく接触するようになっています。
なるほど。
よく考えていますね。
トロリー線をまじまじと見ることなんて鉄道関係者の人か、かなりの鉄道オタクの人しかいないでしょうが、今度じっくりと見てみましょう（笑）。
トロリー線とすり板の寿命
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。
数分に1本の電車が走る都心と、1日に数本の地方ではトロリー線の交換する頻度は違うでしょうがね。
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、電車の本数でまちまちですが、
2〜3分に1本の電車が走る東京の山手線ですら、約13年もつとのこと。
トロリー線は、新品状態の時点で直径15.49mm。
この直径から5.99mmすり減ると交換することになっています。
それがトロリー線の寿命ってことです。
日本のどこかしらでは、毎日張り替え作業が行われているんでしょうね。
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1174.9kmですので、8.5往復で交換です。
結構な頻度で交換しているんですね。
在来線ではまちまちですが、短ければ半年で交換します。
電線（トロリー線）とパンタグラフの摩耗について まとめ
ずっと擦れながら電車が走っているのだから、当たり前ですよね。
終電を逃すと、帰れないなんてよくあること。
24時間電車が動いてたらなぁ、なんて思うこともありますが、そうなるとメンテナンスができないので無理なんですね。
夜中の間にメンテナンス作業をされている方たちのおかげで、安全に電車に乗れることをあらためて実感しました。
それとトロリー線がジグザクに張られているのか、先頭車両に乗って見たいと思います（笑）。
本記事以外でも、電車の疑問を解決しています。
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