電車に電力を供給する電線とパンタグラフは摩擦で摩耗しているのか?

先日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て、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、そこに接するのがパンタグラフ。

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あれです。

一般的な電車では、電車の上にあるパンタグラフって装置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。)

そこで疑問に思いました。

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。

あれって摩擦で相当消耗すると思うのですが、どうなんでしょうか?

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すり減っている

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すり減っていました。

でしょうね。

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。

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て、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もの。

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うため、すり板は板全体が均等に擦れる(こすれる)ようになっています。

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、実はジグザクになっているのです。

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、どちらも摩擦の消耗は激しいはず。

数分に1本の電車が走る都心と1日に数本の郊外では当然交換の頻度は違うでしょうがね。

トロリー線の寿命

トロリー線は以外にも交換頻度は少なく、新幹線で約10年もちます。

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は直径15.49mmですが、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。

きっとどこかしらは、毎日のように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。

各鉄道会社で持っている電車の車両数を考えると、こちらも毎日交換作業しているでしょうね。

電線(トロリー線)とパンタグラフの摩耗について まとめ

やはりかなりの消耗がありました。

ずっと擦れながら電車が走っているのだからあたりまえですね。

終電を逃すと帰れないなんてよくあるので、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)。

今回は電車の疑問第三段となりました。

下記2記事もぜひご覧ください。

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