架線集電

質問

鉄道模型の車両を改造して架線集電方式にしようと考えています。
架線集電方式にするにはレールに流れている+もしくは-の片方の電流を架線に流してやればできるのでしょうか。
回答よろしくお願いします。

回答No.3

PAP · ベストアンサー

ANo.1のPAPです。
お礼を書いていただきありがとうございました。

さて、お礼で指摘されている点について説明します。
乾電池に豆電球をつないで点灯させる時を想像してください。
乾電池の＋と－の間に電圧が発生していますから、これに電線と豆電球をつなぐと点灯しますね。この－側の線がなくて、＋だけ豆電球につないでも点灯しません。
豆電球をモーターに換えればモーターが回転するわけですから、その場合も－側の線をつながなければ回転しませんね。

さて、本物の直流電車で考えてください。架線に電気を供給する変電設備を巨大な電池に置き換えてみましょう。＋側を架線につなぎます。
ここに電車をおいてパンタをあげても電車は走りません。これは、豆電球を電池の＋のみにつないだのと同じことだからです。
実際の電車でも、－側はレールを伝わって変電所へとつながっているわけです。これで、変電所＋～架線～パンタ～モーター～線路～変電所－という回路が構成されるわけです。
ただし、実際にはレールにさわっても、レールと人体の間に電位差がないため感電しません。

説明がヘタだったかもしれませんが、原理的に、架線のみに電流を流しても電車は走らないわけです。レールを伝わってパワーパックに電流は戻っていくものなのですね。
実際の電車では、先に説明したようにレールにさわっても感電しないため、電車のモーターから線路を伝わっているというイメージがなく、架線のみに電流を流しているような感じ、あるいは変電所に戻る電流も架線を通っているようなイメージになるのも当然ですね。

このように、線路も使用して、
パワーパック～架線～パンタ～モーター～車輪～レール～パワーパック
といった回路を構成してください。架線だけに＋と－を流すのは実物と異なりますし、それこそダブルパンタなどを利用して＋と－の架線を分けるといった実物とかなり異なった構成となります。
例えば、黒部ダムや昔の東京で走行していたトロリーバス（架線集電の電気走行バス）はレールがありませんので、架線が＋用と－用の２本あり、それぞれに２本ある別々のビューゲルを接触させています。

また、海外の鉄道模型ではメルクリン社製の架線集電タイプなどが有名ですが、これも架線とレールを利用して回路を成立させています。

このほか、ポイントについては、レールに＋と－が流れていると、切り替えの時に逆極性のレールが接触してショートしますので、その対策がされていますが、架線とレールで＋と－になっている場合には切り替えてもショートする心配がありませんので、特段注意はいりません。ただし、市販のポイントなどでショートの対策がされている場合、その構造を理解して使用するなどしないで片方の線路だけ－にしていると、ポイントで回路が切断されて停まってしまう場合もありますので注意してください。なお、ここでは架線を＋、レールを－として説明していますが、＋と－が逆でもかまいません。

お礼

非常にわかりやすい回答ありがとうございます。

本物のレールにも電流が流れていることを初めて知りました。
お話を聞く限り，架線と線路に異なる極の電流を流せばいいことがわかりました。

ポイントのお話も今後非常に役に立つと思われる情報です。
架線集電が成功した次の段階としてポイントに進みたいと思います。

もうひとつ集電装置(パンタグラフ)についてアドバイスがいただければ幸いです。
私はパンタグラフを自作しようと考えています。パンタグラフの材料は何がいいのでしょうか。通電性，加工性から考えるとやはり真鍮でしょうか。
よろしくお願いします。

回答No.5

PAP

ANo.3,1のPAPです。
お礼を書いていただきありがとうございました。

さて、ANo.3のお礼の欄に書かれているパンタグラフの自作に用いる材質の件ですが、作ったことがありませんのでわかりません。ご期待に添えず、誠に申し訳ありません。

以下、実体験に基づかない頭の中だけの話です。模型の集電機構や電線に多く用いられる銅を使用することが、電気的にはいいのですが、集電に対応するパンタ強度を得るためには、どうしても太くなってしまいます。また、パンタグラフの関節の部分は「架線に追随したスムーズな可動しながら、なおかつ電気的には確実に接触している」という条件が必要です。
このようなことから、実物同様に架線と架線に接触する板は銅がいいと思いますが（真鍮よりさびにくいなどの理由です）、パンタの材質はいろいろ試してみてください。場合によっては間接部には上下の枠に対して渡り線をつけて目立たないように黒く塗装するなどと言った方法もあるでしょう。
ちなみに、視点を変えてパンタの可動域を押さえるため、架線の高さをできるだけ一定になるように敷設する方に力を入れる方針もあるでしょう。ただし、固定式レイアウトでないと現実的ではありませんが。

私の場合、模型も持ってはいますし、自作の経験もあります。実際の電車の回路に対する知識もありはしますが、架線集電の模型は作ったことがありません。１台西ドイツ製（当時は東西ドイツでした）の架線集電も可能なNゲージもありますが、架線集電をしたことはありません。
そんなわけで、実体験による制作のポイントや注意点については全く経験がなく、お答えできませんことをお詫び申し上げます。

がんばって試行錯誤しながら作ってみてください。

この先は、半田付けの経験がおありの場合は時間の無駄ですので読み飛ばしてください。
パンタや架線の工作において半田付けをするかとも思いますが、コテの熱は金属を簡単に伝わっていきます。確実な半田付けをしようとすると、今までつけたところを溶かしてばらばらになることもままあります。放熱に気をつかってください。金属模型の半田付けを扱った本やHPなどがたくさんありますので、それを参考にするといいでしょう。
また、半田にはヤニ入りとヤニ無しの大きく分けて２種類あります。ヤニの問題はありますが、電気的な半田付けにはヤニ入り半田を使った方が簡単です。これは、ヤニ無しの場合、半田付けをする部分にフラックスを塗布した後半田付けをしますが、フラックスはもともと表面の酸化膜などを除去する役割があるので腐食作用が強く、付け終わった後に十分水で洗い流す必要があるためです。ただし、これもヤニ無し半田で腐食防止のためのフラックスの洗浄をとるか、ヤニ入り半田で見た目向上のためヤニ落としをするかと言った選択となりますので、これまた試行錯誤でやりやすい方を選択してください。
また、金属によって半田のタイプも変わりますので、模型の材質の選択の際は、その点もあらかじめ検討しておくとよいでしょう。

ここでは、パンタとハンダの違いをはっきりさせるため、パンタグラフはパンタ、ハンダは半田と表記しました。

（パンタについては、新しく質問されると、いろいろ回答がつく「かも」しれません。模型のパンタの自作材料といったテーマにして、いろいろヒントをいただきながら、架線集電に応用できる点などを検討してみるといいかもしれません。）

お礼

再三の回答ありがとうございます。

確かに架線集電のデメリットは固定式レイアウトでないとできないことかもしれません。
また半田付けのことも書いて頂きありがとうございます。

パンタグラフの作成がんばりたいと思います。

回答No.4

noname#175473

メルクリン社の直流版をtrixが発売しています。電気機関車にはレールからの集電と架線集電を切り替えるスイッチが付いています。
架線なども売られています。
最初はこれらを利用してはいかがでしょう。
私はtrixの電気機関車は持っていますが架線集電はやったことがありません。
パンタグラフの材質は、銀色のパンタグラフを作るのなら洋白もいいと思います。塗装する必要がないので接触不良になりにくいでしょう。
ＨＰ開設を楽しみにしています。

回答No.2

ultraCS

昔(30年くらい前)Oゲージではやっていました。Oゲージくらいあれば、楽なんですが。HOならともかく、Nだと、かなり厳しいと思います。

以下はNだとして
架線とは言っても、実際の架線をスケール通りにスケールダウンしたら、電流容量が確保できないし、実際の電気鉄道のようにパンタの押し上げに対する抗力を架線張力によって確保するという方法も使えません。ですから、実際には、架線は梯子状の剛体で構成するということになります(この時点でかなり目障り)、で、架線の緩衝が期待できないし、車輪集電のように車重も使えないので、押し上げに工夫が必要です。これを屋根に置くとかなり目立つので、知り合い(相当のエキスパートでパンタは金属線で自作)は車内にこの機構を設置(スプリングではなくウェイトで)リンクでパンタを上昇させていました。簡単に言うと、岡電パンタの錘の部分を車内に持ってくるようなイメージです。ウェイトを使うのでスプリングのようなバウンドは少ないし、ウェイトを変えれば押し上げ力の調整もできるので使いやすいと彼は言っていました。シングルアームや、ピューゲル、ポールでもこの方法は使えますね(工作は大変そうだけど)。

私だったら、ここまでやるのは面倒なので、レール集電でダミー架線、ダミーパンタでしょうね。

あと、架線集電にする場合、デッドセクションをうまく設計しないといけません。ポイントでのコントロールなど、今までのレール集電とは考え方が異なるのでよく考えてください。

お礼

回答ありがとうございます。
私はHOゲージでやろうと考えています。

お話を聞く限り，私は全くの初心者で無謀な夢を描いていたのかもしれません。
がんばって挑戦してみます。

余裕があればＨＰを開設し，進行状況などをＵＰしたいと考えています。

回答No.1

PAP

基本的に、レールの片方を架線に置き換えればOKです。

架線からはパンタグラフで集電し、モーターへ送らなくてはいけません。
このパンタグラフがやっかいでして、離線しないで、当然パンタは壊れないし架線も壊さないといった力加減を保つのが問題ですね。
海外で架線終電タイプの模型もありますが、パンタがあまりにごっつくなりすぎるようです。

単に集電経路の変更（レールの片方→架線）ですので、原理上は何ら問題ありませんが、実現には上記のような問題もあり、パンタや架線もスケール通りで実現するとなれば、その問題はさらに深刻となります。国内有名模型メーカーが手を出さないのも、そう簡単ではないといった証拠でもあるでしょう（メーカーの場合は価格や売れる数と言った問題も大きな意味を持っている点がモデラーとは違いますが）。

問題克服が楽しそうだと思えるのであれば、是非トライしてみてください。
ちょっとめんどくさそうだと思う場合は、見た目だけでもきちんと集電しているように見えるように、架線やパンタ周りの細部にまでこだわって作ってみると言った方向でもよろしいかと思います。

お礼

回答ありがとうございます。
線路に流れる電流の片方を架線に流すことで問題は解決することが分かりました。
海外の模型も同じ仕組みなのでしょうか。
また、私の最終目標は架線にのみ電流を流し、走らすことですが可能でしょうか。