JP2008168763A

JP2008168763A - モータ駆動の信号保安装置

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Publication number: JP2008168763A
Application number: JP2007003175A
Authority: JP
Inventors: Isamu Suzuki; 勇鈴木; Yoshihiro Sano; 善弘佐野; Takashi Matsui; 崇松井
Original assignee: Daido Signal Co Ltd
Current assignee: Daido Signal Co Ltd
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: JP4850077B2

Abstract

【課題】直流モータ駆動の信号保安装置との接続に適応している鉄道設備の既存電源装置１１から既存ケーブル１５経由で給電しても不都合なく動作するようブラシレスモータ駆動の信号保安装置３０を改良する。
【解決手段】モータ２２にブラシレスモータを採用し、モータ作動時のモータ駆動電圧Ｖの低下を抑制する電圧補償装置３１をモータ制御回路２１の給電ラインに介挿する。モータ制御回路２１は、電気二重層コンデンサからなる蓄電装置３３と、ケーブル１５側の定電流制御回路３２と、モータ制御回路２１側の逆流防止回路３４とで構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、線路等の鉄道設備に分散設置されてケーブルを介して給電されるモータ駆動の信号保安装置に関し、詳しくは、電気踏切しゃ断機のようにモータ（電動機）を間欠的に動作させるモータ駆動の信号保安装置に関する。

従前、電気踏切しゃ断機のモータ（電動機）には直流モータが用いられていたが、近年、電気踏切しゃ断機は、モータのブラシレス化や（例えば特許文献１参照）、モータで駆動する遮断桿のウェイトレス化が図られている（例えば特許文献２参照）。これら後者のものは、メンテナンスフリーやウェイト調整不要などの利点を有するものの、内部にインバータ電源を搭載しており、モータには交流モータが使用されているため、直流モータを使用している従前のＢ形踏切しゃ断機と比較して、起動時の突入電流が増えている。
鉄道では電気踏切しゃ断機と踏切制御器具箱とが離れていて踏切制御器具箱の中の電源装置から電気踏切しゃ断機のモータへの給電がケーブルを介して行われるため、ケーブルの長いところでモータの突入電流が増えると、電圧降下が不都合なほど大きくなることがある。

図２は、そのような従来の電気踏切しゃ断機をリレー回路で具現化した例を示し、（ａ）が電気回路の概要ブロック図、（ｂ）がモータ制御回路の回路図である。
ここでは（図２（ａ）参照）電気踏切しゃ断機２０が一つだけ図示されているが、通常は複数の電気踏切しゃ断機２０が一つの踏切制御器具箱１０にケーブル接続されている。
踏切制御器具箱１０には（図２（ａ）参照）、電源装置１１と踏切制御装置１４とが格納されている。電源装置１１は、商用電力AC100Vから２４Ｖの直流を生成する定電圧整流器１２と、この定電圧整流器１２の出力電圧B24-C24 の安定化等のため定電圧整流器１２の両出力端子に接続された鉛蓄電池１３とを具えており、電圧B24-C24 の直流を制御回路の電磁リレーの駆動やモータの駆動にケーブル経由で供するようになっている。

踏切制御装置１４には（図２（ａ）参照）、各電気踏切しゃ断機２０に一つずつ遮断機制御リレーTER が設けられており、遮断桿の下降／上昇を遮断機制御リレーTER の落下／扛上にて指示するために、その制御信号を電圧B24-C24 の断続にてケーブル送信するようになっている。
ケーブル１５は（図２（ａ）参照）、通常１．２５スケアの信号線すなわち導体抵抗１６Ω／ｋｍの心線を束ねた多芯ケーブルからなり、踏切制御器具箱１０と電気踏切しゃ断機２０とに接続されて、上述した遮断機制御リレーTER の制御信号や電源装置１１の直流出力B24-C24 を踏切制御器具箱１０から電気踏切しゃ断機２０へ伝送するようになっている。ケーブル１５は、図示しない接続箱を適宜介在させたりして、長さが数ｍ〜数十ｍ以上に及ぶものである。

電気踏切しゃ断機２０は（図２（ａ）参照）、図示しない遮断桿などの機構部と、遮断桿を上げ下げさせるときにそれを揺動させるモータ２２（電動機）と、ケーブル１５を介して受給した電圧B24-C24 の直流電力を用いてモータ２２を駆動するモータ制御回路２１と、制御リレーTER の落下／扛上に応じて落下／扛上する下降上昇制御リレーCR1 とを具えている。ここで、モータ２２には、近年の技術の流れに乗って、ブラシレスモータが採用されている。また、下降位置や上昇位置で遮断桿が不所望に動くのを防止する等のため、モータ２２にはブレーキが付いている。

そのため、モータ制御回路２１は（図２（ｂ）参照）、モータ及びブレーキ制御用のブレーキ制御リレーCR2 と、下降時に間欠駆動するため遮断桿の下降位置で構成する回路制御器CCd と、上昇時に間欠駆動するため遮断桿の上昇位置で構成する回路制御器CCu とを具えていて、下降上昇制御リレーCR1 の落下にて下降の指示を受けると遮断桿が下降しきるまでの間はモータ２２のブレーキBrk を解放させてモータ２２のアマチャArに下降側回転の駆動電力を供給し、下降上昇制御リレーCR1 の扛上にて上昇の指示を受けると遮断桿が上昇しきるまでの間はモータ２２のブレーキBrk を解放させてモータ２２のアマチャArに上昇側回転の駆動電力を供給し、それ以外の時は、モータアマチャArへの電力を断ってブレーキBrk を作動させるようになっている。

この従来例の電気踏切しゃ断機２０について、その動作等を、図面を引用して説明する。図２（ｃ）は、ブレーキ制御リレーCR2 によるモータ制御信号の波形と、電源装置１１の直流出力B24-C24 がケーブル１５を経てから電気踏切しゃ断機２０に入力されたときの直流入力B24-C24(IN) に係るモータ駆動電圧Ｖ及びモータ駆動電流Ｉの簡略化した波形例である。

電気踏切しゃ断機２０は、ケーブル１５の多数の電線のうち二本を使用することにより踏切制御器具箱１０から直流出力B24-C24 を受電しこれを直流入力B24-C24(IN) として入力とともに、ケーブル１５の他の電線を二本使用して踏切制御器具箱１０から遮断機制御リレーTER の制御信号を入力する。
そして、遮断機制御リレーTER が落下するとそれに応じてモータ２２を遮断桿下降方向に回転させることで遮断桿を下降させ、遮断機制御リレーTER が扛上するとそれに応じてモータ２２を遮断桿上昇方向に回転させることで遮断桿を上昇させ、上昇位置や下降位置ではブレーキで遮断桿の現状位置を維持する。

先ず下降動作について詳述すると、遮断機制御リレーTER が落下すると、それに応じて下降上昇制御リレーCR1 が落下する。下降上昇制御リレーCR1 が落下するとモータ２２のアマチャArの回転方向が遮断桿下降方向になるよう制御状態が設定される。同時に（図２（ｃ）の時刻ｔ１を参照）、未だ回路制御器の下降位置接点CCd が構成していないので、ブレーキ制御リレーCR2 が落下する。ブレーキ制御リレーCR2 が落下すると、モータ２２のブレーキBrk が解除されるとともにモータ２２のアマチャArに直流入力B24-C24(IN) が供給されるので、モータ２２が遮断桿下降方向に回転して遮断桿が下降し始める。そして、遮断桿が下降位置に到達すると（図２（ｃ）の時刻ｔ２を参照）、回路制御器の下降位置接点CCd が構成されてブレーキ制御リレーCR2 が扛上する。ブレーキ制御リレーCR2 が扛上すると、モータアマチャArへの直流入力B24-C24(IN) の供給が絶たれるとともにモータブレーキBrk が作用するので、遮断桿が下降位置に保持される。

次に上昇動作について詳述すると、遮断機制御リレーTER が扛上すると、それに応じて下降上昇制御リレーCR1 が扛上する。下降上昇制御リレーCR1 が扛上するとモータ２２のアマチャArの回転方向が遮断桿下降方向になるよう制御状態が設定される。同時に（図２（ｃ）の時刻ｔ１を参照）、未だ回路制御器の上昇位置接点CCu が構成していないので、ブレーキ制御リレーCR2 が落下する。ブレーキ制御リレーCR2 が落下すると、モータ２２のブレーキBrk が解除されるとともにモータ２２のアマチャArに直流入力B24-C24(IN) が供給されるので、モータ２２が遮断桿上昇方向に回転して遮断桿が上昇し始める。そして、遮断桿が上昇位置に到達すると（図２（ｃ）の時刻ｔ２を参照）、回路制御器の上昇位置接点CCu が構成されてブレーキ制御リレーCR2 が扛上する。ブレーキ制御リレーCR2 が扛上すると、モータアマチャArへの直流入力B24-C24(IN) の供給が絶たれるとともにモータブレーキBrk が作用するので、遮断桿が上昇位置に保持される。

このように従来の電気踏切しゃ断機２０では、ブレーキ制御リレーCR2 が扛上していて遮断桿が下降位置か上昇位置か何れかに静止状態で保持されているときには（図２（ｃ）の時刻ｔ１前や時刻ｔ２後）、モータ２２ではアマチャArの電流が断たれてブレーキBrk の電流が流れるだけで、モータ駆動電流Ｉが大抵１Ａ未満と少ないので、モータ駆動電圧Ｖの電圧低下も小さい。
これに対し、ブレーキ制御リレーCR2 が落下していて遮断桿が下降か上昇しているときには（時刻ｔ１〜ｔ２）、モータ２２ではブレーキBrk の電流は断たれるがそれより大きな電流がアマチャArに流れる。そのため、モータ駆動電流Ｉは、モータ動作中の数秒間とはいえ、２〜５Ａ程になる。特にブラシレスモータの起動電流は、直流モータのそれより大きく、大抵３Ａ超の大電流となる。

モータ駆動電流Ｉが大きいとそれに対応してモータ駆動電圧Ｖの電圧低下も大きくなるがこの電圧低下の程度はケーブル１５の長さにも依存する。例えば、ケーブル１５の長さが２５ｍの場合、そのケーブル抵抗は上述の導体抵抗１６Ω／ｋｍに往復距離５０ｍを掛けて０．８Ωであるが、そこに３Ａのモータ駆動電流Ｉが流れれば、ケーブル１５での電源低下すなわちケーブルドロップが２．４Ｖになるので、電源装置１１の直流出力B24-C24 の電圧が２４Ｖであってもモータ駆動電圧Ｖは２１．６Ｖに低下する。また、ケーブル１５の長さが５０ｍと長い場合、そのケーブル抵抗が１．６Ωと大きいため、そこに３Ａのモータ駆動電流Ｉが流れれば、ケーブルドロップが４．８Ｖに増えるので、モータ駆動電圧Ｖは１９．２Ｖまで低下する。

特開２００３−１５３５７８号公報特開２００６−０６９３３３号公報

ところで、定格２４Ｖ対応のブラシレスモータやモータ制御回路の動作限界とされる電源電圧変動の一般的な下限値は２０Ｖぐらいであり、この下限電圧Ｖａをモータ駆動電圧Ｖが下回るような状況では（図２（ｃ）の短破線部分を参照）、モータ駆動電流Ｉが必要な下限電流Ｉａに達しないといった事態にもなりかねず（図２（ｃ）の長破線部分を参照）、モータ２２ひいては遮断桿の安定な動作が確保できなくなる。
このため、上述の電源装置１１やケーブル１５で電気踏切しゃ断機２０を不都合なく動作させられるのは、ケーブル１５の長さが概ね５０ｍ以下の場合に限られる。

ところが、既存の鉄道設備に未だ多く残っている直流モータ組込の電気踏切しゃ断機の場合、例えば起動時のピーク電流によってモータ駆動電圧が１８Ｖぐらいに低下しても、トルクの低下を招くだけで一応正常に動作することができる。そのため、既設のケーブル１５には５０ｍを超えるものが可成りの割合で含まれており、そのような長いケーブルを介して踏切制御器具箱に接続されている電気踏切しゃ断機について、直流モータを使用した旧式のものからブラシレスモータを使用した新式のものに更新するときには、ケーブルのオーミックロスによる電圧低下すなわちケーブルドロップを補償するために、ケーブルを抵抗の低いもの例えば４スケアや１０スケアの心線のものに張り替える敷設工事や、ケーブルに未使用の心線が余っていればそれを給電線に並列接続して抵抗を下げる改造工事、稀ではあるが定電圧整流器１２や鉛蓄電池１３の容量を増強する工事など、付帯工事も行うこととなる。

しかしながら、定期的なブラシ交換を要する直流モータ使用の信号保安装置をブラシレスモータ使用の装置で置き換えるときに、該当機器の更新にとどまらず、付帯工事まで行うのでは、不所望な工事費等のアップを招き、一時的とは言え機器更新の効果が減殺されてしまうので、付帯工事はできるだけ避けたい。
そこで、直流モータ駆動の信号保安装置との接続に適応している鉄道設備の既存電源装置から既存ケーブル経由で給電しても不都合なく動作するようブラシレスモータ駆動の信号保安装置を改良することが技術的な課題となる。

本発明のモータ駆動の信号保安装置は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、鉄道に敷設されたケーブルを介して電源装置から動作電力を受給するモータ駆動の信号保安装置において、モータにはブラシレスモータが採用され、モータ作動時のモータ駆動電圧低下を抑制する電圧補償装置が設けられていることを特徴とする。

また、本発明のモータ駆動の信号保安装置は（解決手段２）、上記解決手段１のモータ駆動の信号保安装置であって、前記モータがモータ制御回路からモータ駆動電流を供給されるものであり、前記電圧補償装置が前記ケーブルの接続部から前記モータ制御回路に至る給電ラインに介挿されていることを特徴とする。

さらに、本発明のモータ駆動の信号保安装置は（解決手段３）、上記解決手段２のモータ駆動の信号保安装置であって、前記電圧補償装置が、モータ駆動電力の一部を蓄えておく蓄電装置と、この蓄電装置と前記ケーブル接続部とに介挿して設けられた定電流制御回路と、前記蓄電装置と前記モータ制御回路とに介挿して設けられた逆流防止回路とを具備していることを特徴とする。

また、本発明のモータ駆動の信号保安装置は（解決手段４）、上記解決手段３のモータ駆動の信号保安装置であって、前記蓄電装置が電気二重層コンデンサであることを特徴とする。

このような本発明のモータ駆動の信号保安装置にあっては（解決手段１）、モータのブラシレス化に際し、電圧補償装置を設けて、モータ作動時のモータ駆動電圧の低下が抑制されるようにしたことにより、電源装置やケーブルに及ぶような付帯工事は行わないでも、モータ駆動電圧が下限電圧以上に保たれるので、モータが正常に動作する。
したがって、この発明によれば、直流モータ駆動の信号保安装置との接続に適応している鉄道設備の既存電源装置から既存ケーブル経由で給電しても不都合なく動作するブラシレスモータ駆動の信号保安装置を実現することができる。

また、本発明のモータ駆動の信号保安装置にあっては（解決手段２）、電圧補償装置によって電圧補償された電力が、モータ制御回路に供給され、さらにモータにも供給される。そのため、電圧補償装置が一つ有れば足りるので、コストアップが抑制される。
したがって、この発明によれば、直流モータ駆動の信号保安装置との接続に適応している鉄道設備の既存電源装置から既存ケーブル経由で給電しても不都合なく動作するブラシレスモータ駆動の信号保安装置を安価に実現することができる。

さらに、本発明のモータ駆動の信号保安装置にあっては（解決手段３）、ケーブルを介する受給電流の最大値が定電流制御回路によって規制されるようにしたことにより、ケーブルドロップの抑制が容易かつ確実になされる。また、蓄電装置にモータ駆動電力の一部を蓄えておくようにしたことにより、モータの停止時には充電が行われ、モータ作動に伴う電圧補償時には蓄電装置から放電が行われるので、モータを間欠的に動作させる使用環境下では、モータ起動時などの一時的なモータ駆動電流の不足が装置内で適切に補われる。そのため、所要の電圧補償装置を容易に具現化することができる。

また、本発明のモータ駆動の信号保安装置にあっては（解決手段４）、蓄電装置に電気二重層コンデンサを採用したことにより、蓄電装置を安価に実現することができるうえ、モータ駆動電流の不足時にはピーク電流であっても十分な補充電流を迅速に供給することができる。

このような本発明のモータ駆動の信号保安装置について、これを実施するための具体的な形態を、図１に示した実施例１により説明する。
なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。

本発明のモータ駆動の信号保安装置の実施例１としての電気踏切しゃ断機３０について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が電気回路の概要ブロック図、（ｂ）がモータ制御回路２１の回路図、（ｃ）が電圧補償装置３１のブロック図である。

この電気踏切しゃ断機３０が既述した電気踏切しゃ断機２０と相違するのは（図１（ａ）参照）、モータ２２の作動時におけるモータ駆動電圧Ｖの低下を抑制する電圧補償装置３１が設けられたことである。
電気踏切しゃ断機３０の他の部分は、従来と同じままでも良く（図１（ｂ）参照）、モータ２２がブラシレスモータであってモータ制御回路２１からモータ駆動電流を供給されるものであればモータ制御回路２１が適宜なトランジスタ回路であっても良い（例えば特許文献１参照）。また、踏切制御器具箱１０やケーブル１５も従来と同じままである（図１（ａ）参照）。

電圧補償装置３１は（図１（ａ）参照）、ケーブル１５の接続部からモータ制御回路２１に至る一対の給電ラインB24,C24 に介挿されており、ケーブル１５を介して受給した直流入力B24-C24(IN) から直流出力B24-C24(OUT)を生成してモータ制御回路２１に供給するようになっている。具体的には（図１（ｃ）参照）、以下の定電流制御回路３２と蓄電装置３３と逆流防止回路３４とからなる。
蓄電装置３３は、二端子の蓄電部材からなり、一方の端子が一対の給電ラインB24,C24 の一方B24 に接続され他方の端子が一対の給電ラインB24,C24 の他方C24 に接続されて、両端子間に生じる電圧がモータ駆動電圧Ｖになるが、その低下を抑制するためにモータ駆動電力の一部を蓄えておくようになっている。二端子の蓄電部材としては、内部抵抗の小さい電解コンデンサや、電気容量の大きいリチウムイオン電池が、多用されるが、ここでは両者の長所を併せ持つ電気二重層コンデンサが採用されている。

定電流制御回路３２は、一対の給電ラインB24,C24 の一方B24 のうち蓄電装置３３の一端の接続点とケーブル１５の接続部との間の部分ラインに介挿接続して設けられて、電源装置１１からケーブル１５を介して電気踏切しゃ断機３０に供給される直流出力B24-C24 及び直流入力B24-C24(IN) の電流を規制するようになっている。定電流制御回路３２の定電流値を適宜設定することで、ケーブル１５を介する給電の最大電流が容易に調整できるので、ケーブル１５が長くてもケーブルドロップが小さくて済むよう、モータ起動時の突入電流の従来ピーク値より小さい値に定電流制御回路３２の定電流値が設定される。例えば、モータ起動電流が３Ａのとき、従来ピーク値も大抵はそのまま３Ａになるので、定電流制御回路３２の定電流値は２Ａに設定される。

逆流防止回路３４は、例えばダイオードからなり、一対の給電ラインB24,C24 の一方B24 のうち蓄電装置３３の一端の接続点とモータ制御回路２１の受電部との間の部分ラインに介挿接続して設けられて、電圧補償装置３１からモータ制御回路２１へのモータ駆動電流Ｉout は流すが、モータ制御回路２１から電圧補償装置３１への逆流は阻止するようになっている。

この実施例１の電気踏切しゃ断機３０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図１（ｄ）は、ブレーキ制御リレーCR2 によるモータ制御信号の波形と、電源装置１１の直流出力B24-C24 がケーブル１５を経てから電気踏切しゃ断機２０の電圧補償装置３１に入力されたときの直流入力B24-C24(IN) に係るモータ駆動電流Ｉinと、電圧補償装置３１で生成されてモータ制御回路２１に入力されるモータ駆動電圧Ｖ及びモータ駆動電流Ｉout 波形例である。なお、実際の波形は図示のものより複雑に変化するが、簡明化のため、モータ動作時の電圧や電流は一定として簡略化した波形を示している。

既述した踏切制御器具箱１０とケーブル１５と直流モータ使用の電気踏切しゃ断機とが線路等の鉄道設備に既に設置されている状況で、電気踏切しゃ断機を更新することになったら、直流モータ使用の電気踏切しゃ断機を取り外し、その代わりに電気踏切しゃ断機３０を設置して、それをケーブル１５に接続する。機器更新に伴う調整や動作確認は従来同様に行われるが、ケーブル１５が短いときはもとより長いときでも、電源装置１１やケーブル１５に及ぶような付帯工事は行う必要がない。電気踏切しゃ断機２０を電気踏切しゃ断機３０にて更新する場合も同じである。

こうして設置された電気踏切しゃ断機３０は、電気踏切しゃ断機２０と同様、ケーブル１５の多数の電線のうち二本を使用することにより踏切制御器具箱１０から直流出力B24-C24 を受電しこれを直流入力B24-C24(IN) として入力とともに、ケーブル１５の他の二本を使用して踏切制御器具箱１０から遮断機制御リレーTER の制御信号を入力する。
そして、遮断機制御リレーTER が落下するとそれに応じてモータ２２を遮断桿下降方向に回転させることで遮断桿を下降させ、遮断機制御リレーTER が扛上するとそれに応じてモータ２２を遮断桿上昇方向に回転させることで遮断桿を上昇させ、上昇位置や下降位置ではブレーキで遮断桿の現状位置を維持する。

モータ制御回路２１の制御・駆動によるモータ２２や遮断桿の下降動作や上昇動作は、モータ駆動電力が足りていれば従来例で既述したのと同様なので、繰り返しとなる詳細説明は割愛して、以下、電圧補償装置３１がモータ制御回路２１に前置されたことによる従来例との相違について詳述する。

この電気踏切しゃ断機３０でも、ブレーキ制御リレーCR2 が扛上していて遮断桿が下降位置か上昇位置か何れかに静止状態で保持されているときには（図１（ｄ）の時刻ｔ１前や時刻ｔ３後）、モータ２２ではアマチャArの電流が断たれてブレーキBrk の電流が流れるだけで、モータ駆動電流Ｉout が大抵１Ａ未満と少ないので（二点鎖線の波形を参照）、モータ駆動電圧Ｖの電圧低下も小さい（実線の波形を参照）。また、この状態では、蓄電装置３３が十分に充電されていることから、モータ駆動電流Ｉinがモータ駆動電流Ｉout とほぼ同じになるので、例えばケーブル１５の長さが５０ｍでケーブル抵抗が１．６Ωの場合でも、モータ駆動電流Ｉinが１Ａ未満と小さくて、ケーブルドロップが１．６Ｖにもならないため、モータ駆動電圧Ｖは電源装置１１の直流出力B24-C24 の電圧である２４Ｖ近くに安定している。

これに対し、ブレーキ制御リレーCR2 が落下していて遮断桿が下降か上昇しているときには（時刻ｔ１〜ｔ２）、モータ２２ではブレーキBrk の電流は断たれるがそれより大きな電流がアマチャArに流れる。そのとき、モータ駆動電流Ｉout が既述したように例えば３Ａ超の電流となって下限電流Ｉａを超えるので（二点鎖線の波形を参照）モータ２２が正常に回転動作するのであるが、モータ駆動電流Ｉinは定電流制御回路３２の規制によって２Ａ以下に抑えられるので（一点鎖線の波形を参照）、不足分の１Ａ以上が蓄電装置３３からの一時放電によって供給される。蓄電装置３３には電気二重層コンデンサが採用されているので、十分な放電が速やかに行われる。

また、このときのケーブルドロップ即ちケーブル１５での電源低下は、モータ駆動電流Ｉout でなくモータ駆動電流Ｉinで決まるので、ケーブル１５の長さが同じなら、従来より小さくなる。例えば、電源装置１１の直流出力B24-C24 の電圧が２４Ｖであるとして、ケーブル１５の長さが２５ｍでケーブル抵抗が０．８Ωの場合、そこに２Ａのモータ駆動電流Ｉinが流れても、ケーブルドロップは１．６Ｖにしかならないので、モータ駆動電圧Ｖは２２．４Ｖ以上にとどまる。また、ケーブル１５の長さが５０ｍでケーブル抵抗が１．６Ωの場合でも、モータ駆動電流Ｉinが２Ａ以下なので、ケーブルドロップは３．２Ｖ以下に収まり、モータ駆動電圧Ｖは２０．４Ｖ以上にとどまる。これらは下限電圧Ｖａより高いので（実線の波形を参照）、モータ２２やモータ制御回路２１は正常に動作することができる。

さらに、遮断桿が下降位置か上昇位置に達してモータ２２の回転が停止したときには（時刻ｔ２）、モータ２２ではアマチャArの電流が断たれてブレーキBrk の電流が流れるのでモータ駆動電流Ｉout が１Ａ未満に戻るが、蓄電装置３３の放電によって下がったモータ駆動電圧Ｖが回復するまで暫くは（時刻ｔ２〜ｔ３）、モータ駆動電流Ｉinがモータ駆動電流Ｉout を上回る状態が続き、蓄電装置３３の充電がなされる。なお、モータ２２の回転停止時などに逆起電力が生じたような場合でも、それに起因して電流が蓄電装置３３に逆流してくるといった不所望な事態に至ることは、逆流防止回路３４によって防止される。また、遮断桿の下降動作や上昇動作は間欠的にしか行われないので蓄電装置３３の充電時間は十分に確保される。

こうして、この電気踏切しゃ断機３０にあっては、ケーブル１５の長さが５０ｍ以下の場合はもとより、ケーブル１５の長さが５０ｍを超えるような設備状況の下であっても、機器更新に際して電源装置１１やケーブル１５に及ぶ付帯工事は行う必要がなく、付帯工事なしに機器更新を行って不都合なく正常に動作する。
また、電気踏切しゃ断機３０にあっては、電圧補償装置３１の定電流制御回路３２によってモータ駆動電流Ｉinが規制されているため、鉛蓄電池１３からの瞬間的な放電電流が抑えられて、鉛蓄電池１３の劣化促進の大きな要因である負荷変動が少なくなるので、鉛蓄電池１３の寿命が延びるという効果も奏する。

本発明は、上述した踏切しゃ断機の他、電気転てつ機など、モータの動作しない通常時の消費電流は少ないがモータが間欠的に動作してそのときだけ大電流を必要とするモータ駆動の信号保安装置にも、適用することができる。

本発明の実施例１について、モータ駆動の信号保安装置を具体化した電気踏切しゃ断機の構造等を示し、（ａ）が電気回路の概要ブロック図、（ｂ）がモータ制御回路の回路図、（ｃ）が電圧補償回路のブロック図、（ｄ）が信号等の波形例である。従来の電気踏切しゃ断機の構造を示し、（ａ）が電気回路の概要ブロック図、（ｂ）がモータ制御回路の回路図、（ｃ）が信号等の波形例である。

符号の説明

１０…踏切制御器具箱、１１…電源装置、１２…定電圧整流器、
１３…鉛蓄電池、１４…踏切制御装置、１５…ケーブル、
２０…電気踏切しゃ断機（モータ駆動の信号保安装置）、
２１…モータ制御回路、２２…モータ（電動機）、
３０…電気踏切しゃ断機（モータ駆動の信号保安装置）、
３１…電圧補償装置、３２…定電流制御回路、
３３…蓄電装置（電気二重層キャパシタ）、３４…逆流防止回路

Claims

鉄道に敷設されたケーブルを介して電源装置から動作電力を受給するモータ駆動の信号保安装置において、モータにはブラシレスモータが採用され、モータ作動時のモータ駆動電圧低下を抑制する電圧補償装置が設けられていることを特徴とするモータ駆動の信号保安装置。
前記モータがモータ制御回路からモータ駆動電流を供給されるものであり、前記電圧補償装置が前記ケーブルの接続部から前記モータ制御回路に至る給電ラインに介挿されていることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動の信号保安装置。
前記電圧補償装置が、モータ駆動電力の一部を蓄えておく蓄電装置と、この蓄電装置と前記ケーブル接続部とに介挿して設けられた定電流制御回路と、前記蓄電装置と前記モータ制御回路とに介挿して設けられた逆流防止回路とを具備していることを特徴とする請求項２記載のモータ駆動の信号保安装置。
前記蓄電装置が電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項３記載のモータ駆動の信号保安装置。