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、素朴な疑問だ。
電車の上には、架線が張ってあるよね。
その架線に、電車側のパンタグラフが接してる。
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だ。
電車上部のパンタグラフで、架線から電力を得て電車は走っていることは知っている。
（地下鉄など高さが確保できない路線では、別の方式らしいが。）
ずっと架線とパンタグラフが、擦り（こすり）ながら走ってるわけだよね？
って、疑問に思ったのよ。
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？
今回はこの疑問を解決しよう。
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、トロリー線という。
トロリー線もパンタグラフも、摩耗ですり減っていた。
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わな。
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る。
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るのだ。
そのため、交換頻度が高いのはすり板。
架線を張り替えるより、すり板を交換したほうが簡単だから。
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か。
少々マニアックな疑問だが、調べてた。
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る。
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うのだ。
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。
新幹線には、焼結合金性の材料が使用されている。
すり板の摩耗する箇所は一部分ではなく、まんべんなく摩耗する
トロリー線とすり板は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ちゃうよね。
だからすり板の接する場所が、同じ場所にならないよう工夫されている。
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るのだ。
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、実は違う。
50mごとに50cmの幅で、ジグザクに張られているのだ。
すり板全体に接触するように、計算されて架線が張られているのよ。
よく考えてるわ。
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年の耐久性がある。
在来線では路線に寄って違うが、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。
トロリー線は、新品状態の時点で直径15.49mmで、5.99mmまですり減ると交換となる。
それがトロリー線の寿命ということだね。
日本のどこかしらでは、毎日のように張り替え作業が行われているのだろう。
すり板の寿命
新幹線では、20,000kmで交換となっている。
東海道新幹線の東京〜博多間の距離が1,174.9kmだから、8.5往復で交換となる。
すり板は、結構な頻度で交換してる。
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る。
最後に一言
架線とパンタグラフは、摩擦で摩耗していることがわかった。
ずっと擦れながら電車が走っているのだから、そりゃそうだよね。
私は飲みすぎて終電を逃してしまうことがあり、「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」て思ってた。
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だと改めて実感したよ。
作業員の人、ありがとう。
ぜひ先頭車両に乗って、架線を見てみて。
意識して見ると、架線がジグザクに張られていることがわかるから。
別記事でも電車の疑問を解決しているので、覗いてみてね。
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では、また。
