JPS62173452A - 列車推進電力供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、列車推進電力供給装置、とくに軌道を自走す
る列車に、推進電力として３相交流電力を供給する装置
に関する。

〔従来の技術〕

地上機器によって制御された電力を出力し、列車に供給
する手段をもつ技術として、たとえば、特開５９−２３
７３６号や特開６（１−７１３６８号に開示されたもの
がある。これら公知の技術は、第２．３図に示したよう
に、いずれも駅部のみの短い給電区間■、■を進行前方
の給電区間Ｉか、後方の給電区間■に接続し、駅部の列
車に給電が行なわれるもので、列車の駅停車中に、後方
の駅間給電区間Ｉから前方の駅間給電区間■に接続換え
する。また、駅間を１給電区間■あるいは■とし、■給
電区間毎に制御つきの電力供給装置をもつ構成である。

ところで列車を軽量にするためには、地上機器によって
制御された電力を列車に供給するように構成することが
望ましいが、この場合の制御は、一列車を対象として行
うことになるので一つの電力供給装置で同時に複数列車
に給電することはできないといった条件をもつ。

前記した公知例のうち、特開５！Ｊ−２３７３６号のも
のは、運転手の操作指令によって給電の切換および走行
制御をするもので、一般鉄道と同様な列車の追突防止等
の保安装置を別途設ける必要がある。また、特開６０−
７１３６８号では、走行制御も装置によって自動的に行
うようにしているが、駅間が一給電区間であるため、−
駅間に２列車が入るよう制御できない。また、前方の駅
に列車が停車しているとき後続列車が駅を出発てきるよ
うにするには、別に追突しないようにするための保安装
置を要する等の欠点がある。

従来技術として確立しているものではないが、給電が区
間によって区分されていることを保安に利用し、−駅間
の給電区間の給電を停止しておくことで、追突すること
のない保安効果をうろことは可能である。この場合、２
駅のうちの前方の駅へ先行列車が到着しないと後続列車
を出発させることができないので、列車の運転間隔が長
く輸送効率が低くなる欠点をもつこととなる。

近来、列車推進用のモータに直流モータのように整流子
がなく構造が簡単で保守上有利であること、その池の理
由で３＋目交流モータが用いられる傾向にあり、このよ
うな３本口交流のモータに人力する電力を地上から給電
する場合、交流電力には周波数・位相・電圧の可変要素
があるので、２つの電力供給機器の制御によりそれらの
値を一致させ一列車へ並列給電することは非常に困難で
ある。

また列車が走行中に一つの電力供給機器から池の電力供
給機器への切換も非常に困難である。したがって、一つ
の電力供給機器が一列車に対応しその起動から停止まで
の走行を分担するようにせざるを寿ないがその技術確立
はされていない。

また、地上機？；によって制御された電力を出力し列車
に供給するようになった輸送装置では、地上機器の故障
で全体の運転が停止してしまう欠点がある。この問題に
ついて、特開５９−２３７３６　号および特開６０−７
１３６８号では構造的な対応はなく、機器自体の信頼性
向上がなされねばならない。さらに、地上機器の故障に
対処するための公知手段として、各機器を待機２重系と
し、故障時に自動的に系を切換え運転を続行させる方式
、あるいは故障個所へは隣接する区間の機器から延長給
電をする方式などがある。しかし、前者は２倍の地上機
器を必要とし、後者は一機器を延長給電に耐えるような
大きい容量とすることになり、何れも投資が大きくなる
。

〔発明が解決しようとしている問題点〕地上機器によっ
て制御された電力を出力し、列車に供給する手段では、
車上機器を大幅に少くし車両を軽量且つ小型になしうる
ので建設、運用維持上有利な面が多いが、既に提案され
ている特開５９−２３７３６号や持分６０−７１３６８
号では、給電の装置のほかに、一般鉄道と同様の信号区
間を設ける等の保安装置を設けないと列車の運転間隔を
つめることができない。また、列車の推進用に３相交流
モークを用い、列車に地上で制御された電力を給電する
には、前述のとおり一つの電力供給装置が一列車に対応
してその起動から停止までの少なくとも一駅間の運転を
分担するようにせざるを寿ない。

本発明はこれらの点に着目してなされたもので、推進電
力供給用の給電区間の境界の設定によって、一般鉄道に
設けられるような信号区間を設けることを省略し、なお
かつ列車の追突を防止する等の保安を確保し、−駅間に
複数列車の走行をも可能とし列車の運転間隔が短く、高
い輸送効率をうるとともに、一つの電力供給機器が一列
車に対応して一駅間あるいは複数駅間の運転を分担する
構造を成立させ、制御された３相交流電力の給電を可能
とした列車推進電力供給装置を提供することを目的とし
ている。

さらに、この形式の電力供給装置では、地上機器の故障
によって全体の運転が停止してしまうことを防止せねば
ならないといった重大問題をもっており、本発明は、こ
のような問題を解決することを他の目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題を解決するため、軌道および３相交流
電力で自走する列車からなり、軌道には３相交流を給電
する給電線と列車を検知するセンサを連続的に布設し、
列車には推進のための機器としてモータと回路保護器と
前記給電線より列車推進電力を受電する集電器をもつ輸
送装置において、集電器は２個以上を電気的に並列接続
し、列車の長手方向に間隔をもち列車に搭載し、給電線
は駅で定位置に停止した列車の複数集電器が配置されて
いる範囲内に給電区間の境界を設け、駅間にも保安上の
列車間隔に合わせた給電区間の境界を設け、２個以上の
集電器の配置と駅内の給電区間の境界の関係位置から境
界の前後何れの給電区間からも列車に給電を可能とし、
単数または複数の駅間の給電を分担し、一列車を対象と
し給電する電力供給機器、すなわち一般の在来鉄道車両
において車載される制御器に相当する機器の複数を駅に
備え、制御された３相交流電力が列車へ給電され制御器
を車載することなく運転を可能とし、該電力供給機器に
は給電すべき給電区間を選択するスイッチと、出力する
電圧および周波数を、あるいは周波数のみを可変に制御
する制御器を設け、列車の進行に伴った給電区間に電力
を供給するようにし、この電力を運転条件にあった周波
数あるいは周波数と電圧に調節制御し、さらに該電力供
給機器には前記センサによる列車位置の情報と期待され
る列車の運転内容である例えば「出発」１加速」　「保
持する速度」　「減速」　「停止」の修正等に関する外
部からの指令に基づいて論理判断する機能を最小限の機
能として備えた論理装置を設け、該論理装置は前記制御
器に制御を指令し、かつ電力供給機器一個の故障時に池
の電力供給機器によって運転を継続する論理をもち、前
記スイッチの開閉を指令するようにし、これらによって
主たる問題点を解決する。さらに、電力供給機器を一駅
に複数を配置し各電力供給機器が複数の列車の走行する
区間の給電を分担する構造とし、一つの電力供給機器の
故障時にものこりの一機器によって一列車のみをその区
間内の運転を可能とし、全体の運転が停止する問題を解
決しうるちのである。

〔実施例および作用〕

本発明の実施例について、まず第１図に従って説明する
。作用説明に先立って、第１図の構成を説明する。

３相交流電力で自走する列車Ｔ１〜Ｔ、があり、軌道に
沿って設けられた３相交流を列車Ｔ１〜Ｔ。

に給電する給電線１と、連続的に布設された列車を検知
するセンサＳ、〜Ｓ７が各駅毎に設けられる。

列車には推進のための機器（図示せず）とモータ（図示
せず）と回路保護器（図示せず）と給電線１より列車推
進の電力を受電する集電器２をもっている。集電器２は
２個を電気的に並列接続し、列車の長手方向に間隔ｑを
もち列車に搭載し、給電線は駅Ａ−Ｆ等で定位置に停止
した列車の２個の集電器２の配置範囲ｑ内に給電区間（
ａ−ｍで図に表示）の駅内の境界３を設け、駅間にも保
安上必要な列車間隔すなわち追突しないためのブレーキ
距離より大きい間隔に合わせて設定される給工区間の駅
間の境界４を設け、１駅間あるいは２駅間のすべての給
電区間・・・・・・ａ＋ｂ＋ｃ、ｄ＋ｅ＋ｆ、ｇ＋ｈ＋
ｉ＋ｊＳｋ＋β十ｍ　＋　−−−−−・等を分担し、一
列車を対象として給電する電力供給機器５、αと５Ａβ
、５ｏαと５ｃβ、５．αと５．β、５ｒαと５．βを
Ａ、Ｃ，Ｄ、Ｆの各々の駅に備える。これらの電力供給
機器には、給電すべき給電区間を選択するスイッチ６と
出力する電圧および周波数を可変に制御するか、あるい
は列車の負荷の変動が少い簡単な条件の輸送装置では周
波数のみを可変に制御する制御器７と、列車を検知する
センサの情報と期待される列車の運転内容に関する外部
からの指令に基づいて論理判断する機能を最小限の機能
として備えた論理装置８とをもち、この論理装置は前記
制御器に制御を指令し、かつ前記スイッチの開閉を指令
するよう構成している。

図示の状態では、列車ＴＩ　　はＦ駅に停止する寸前で
、電力供給機器５Ｆαから給電区間ｌへの給電を受けて
ブレーキが作用し、減速している。給電区間ｍでは電力
供給機器５．βからの給電は行なわれていないが列車Ｔ
、　内の集電器を結ぶ接続線１３を通じ加圧されている
。このような加圧状態は大点線で、給電されている区間
は大実線で示している。

列車Ｔ２　はＥ駅に近づきブレーキをがけはじめた所で
、電力供給機器５ｏβから給電区間」への給電を受けて
いる。列車Ｔ３　はＤ駅を出発、加速がほぼ完了した所
で電力供給機器５．αから給電区間ｇへの給電を受けて
いる。

列車Ｔ、はＣ駅を出発するため起動した所で電力供給機
器５゜βから給電区間ｅへの給電を受けている。後方の
給電区間ｄは列車Ｔ、内の接続線１３を通じて加圧され
ている。

列車Ｔ５　はＡ駅を出発し加速中で電力供給機器５Ａβ
から給電区間すへの給電を受けている。

これらの給電区間の選択は各駅間に設けたセンサＳ、〜
Ｓ６　によって列車位置の情報を電力供給機器５の論理
装置８に人力しその論理判断によってスイッチ６を作動
させ列車の存在する個所にあるいは予定される前方給電
区間に給電するようにしている。スイッチ６の作動は常
に負荷のない状態で行なわれるので接点の損傷はなく長
い寿命が保たれる。

論理装置は、その装置内にもった駅間走行速度パターン
等のローカルプログラムと列車位置の情報と本発明の列
車推進電力供給装置の外部である運転指令所からのプロ
グラムの修正等の指令を処理判断し、列車の運転が好ま
しい状態となるよう列車へ供給する推進電力を制御する
制御器へ指令する。

運転指令所９は、通常運転ダイヤでの運転やダイヤ修正
等を含め運転全体を管理し各電力供給機器５．〜５Ｅ　
等へ指令線１０を通じ指令を発する役割をもつ。受電変
電所１１は、幹線電路がら受電し各電力供給機器へ配電
する電源線１２へ給電するものである。

次にｍ敗列車の移動と給電区間の切換状況を第、１図に
示す。■〜■は時間経過の各瞬間を表わすもので順次に
起る変化を示している。列車が存在し給電されている給
電区間の後方には、１〜２の無給電の区間をもち、万一
前方の列車がそのまま停止してしまっても、後続の列車
は無給電区間に入り緊急ブレーキによってその給電区間
内に停止するので追突をさけることができる。

列車が走行しながら駅間に設けられた給電区間の境界を
通過するについては、例えば■においてもｅＳ　ｆの両
給電区間に給電されており、列車の２個の集電器が別の
給電区間から並列に受電する状態を作り、あたかも境界
がないが如く通過するようにしている。なお、境界；度
りに入る前に、前方の列車の進行を見て、境界前方の区
間にも予じめ給電するようスイッチを制御する。その状
態を■′　に示している。

列車の駅停止は駅中央より前方の給電区間を無給電とし
、最終停止制御時は列車の後方の集電器のみでの受電状
態となる。列車の駅出発は停止の逆で、駅中央より後方
の給電区間は無給電で列車前方の集電器のみで受電し起
動し、しばらくして全集電器が受電作用する。駅部では
、列車は低速度で離線による受電欠除の心配がないので
、作動する集電器が半分になっても支障がない。この効
果を利用して駅中央に給電区間の境界を設け、これを本
発明の構成要素の一つとしたものである。

本発明のように地上に制御機能を有する電力供給装置を
もつ輸送装置の元来の目的は、列車上の制御装置等をで
きるだけ少くし、地上へ移し列車の簡単・軽量化を計る
ものであり、そのためには列車検知の装置もできるだけ
列車積載部分を少くすることが望まれる。そのためには
、列車上に情報伝送の送受信機のようなものを要しない
共振コイル、永久磁石、金属片等を設け、軌道側ループ
線等の誘導反応を利用するような方式が望まれる。

その一つである列車上に共振コイルをもち、軌道に撚架
ループ線をもった例について第５図によって説明する。

Ｎは撚架ループ線の実体を示し、その構造は従来からよ
く知られた一定のピッチＰ毎にワイヤを撚架したもので
ある。これに例えば第１図に８で示した論理装置に送受
信部を付帯して設け、これからＦ、　の周波数の交流電
気を送る。

列車が存在すると、共振周波数Ｆ２　をもつ共振コイル
Ｌが撚架ループ線に作用し交流電気がＦ２　に引きつけ
られ変動する。しかし、共振コイルＬが撚架ループの撚
架点上にあると共振コイルＬの結合が無効となり、引き
つけられた周波数変動はもとにもどる。このことによっ
て、第５図Ｈに示したように各撚架点毎のパルスを得る
ことができるっ図において横軸は距離を示しており、パ
ルス数のカウントによって撚架ループのどの位置に列車
が存在するかを知ることができ、パルス発生の時間間隔
から速度を得ることができ、これが列車の運転制御のた
めの情報として用いることができる。

この方式で一駅間に２列車を走行させるには、撚架ルー
プ線を２つに分割するなどの手段をとる必要がある。

さらに、本発明は、駅に２基の機器をおくことを基本と
し、配置する駅を特定のとき以外−駅とばしとするもの
である。ここに云う特定のときとは一駅間に２列車を走
行させるときのこ°とで、第１図では、Ｄ−Ｅの駅間が
それに該当する。具体的にはＣ駅におかれた電力供給機
器５ｃαと５ｃβは何れもＢ−Ｃ駅のｄ給電区間とＣ−
Ｄ駅間のｅ１ｆ給電区間を分担し、この２駅間に２列車
が走行することができるよう、各々が１列車を分担する
。

すなわち、先にＢ−Ｃ駅間に入った列車を５゜αが分担
し、次にＢ−Ｃ駅間に入った列車を５゜βが分担するな
ど一定のルールに従い作動させる。

Δ駅の機器、Ｆ駅の機器もＣ駅の機器と全く同様に用い
られる。第１図の例では、−基の電力供給機器が故障し
た場合、例えば５ｃαが故障した場合、健全な５゜βの
みを用いＢ−Ｃ−Ｄ間の運転を行うことができる。ただ
し、Ｂ−（、−Ｄ間には１列車のみしか走行させること
ができないので、列車の運転間隔は、５Ｃαが健全なと
きより長く輸送効率は低下する。このように、輸送効率
は低下するが、機器１基の故障でも運転を続行させるこ
とができる。

本発明においては、一つおきの駅に３基ずつの電力供給
機器を配置してもよい。このばあい、常用は２基で１基
が予ｆｉｆ＆となるので、１基の故障時も輸送効率をお
とすことなく運転を続行させることができる。このよう
に機器の予備をもつことによってその所要量は１．５倍
となり、経済的には不利である。運転効率の低下を許容
するか否かの運用上の条件で何れをとるかが比較採択さ
れるべきものである。

第６．７図に本発明における電力供給機器の駅での設置
の具体的な実施例を示す。第６図は駅の平面図で乗降場
２０の長手方向中央部の軌道直下に電力供給機器の設置
場所２１があり、この設置場所には２個の電力供給機器
２２ａ、２２ｂ、２２Ｃ，２２ｄが設置されており、余
ｆｌｉｉｉ設置スペース２３ａ、２３ｂが設けられてい
る。１１２力供給機器が故障のとき、あるいは定期的保
守のため別のテ備機器と交換する場合について説明する
。保守基地から機器交換専用車２４に予（１１ｂ機器２
２ｅをｖｌ戟して該当の駅に運搬し、第７図の駅部（黄
断図に示すよう予（１１ｂ機器２２ｅを殿器交換専用屯
２４から電力供給機器の設置場所に降ろす。この降ろす
場所は既に電力供給機器２２　ａ、２２ｂの設置されて
いない金儲設置場所２３ａである。その設置が完了する
と、保守基地へ持ち帰るべき電力供給機器２２ａまたは
２２ｂを機器交換専用車２４ａに積み込み保守基地へ搬
送する。別の機器交換専用車２４ｂには別の予備機器２
２ｆを債載し、当該駅を通過する状態にあり、当該駅に
は電力供給機器２２ｃ、２２ｄが設置されておりその上
方を通過することになる。乗降場２０は駅構造物２５に
支持され、乗降場２０の下方にはコンコース２６があり
地上へは段階２７で通じている。

この鉄道は懸垂式であって逆Ｔ形の軌道２８に車輪２９
を介し車両が支持されるもので、機器交換専用車２４と
同じ構造である。３０は自動車道、３１は歩道である。

〔発明の効果〕

特開５９−２３７３６号や特開６０−７１３６８号に見
られるような地上に配置した機器によって制御された電
力を出力し列車に供給することは列車の構造を簡単化し
かつ軽量化し低コストで高い効率をもつ輸送装置をうろ
ことにある。本発明は、上記公知例にない手段構成をも
って上記目的を完全に実現させうるちのである。すなわ
ち、具体的には、推進電力供給用の給電区間の境界の設
定によって、一般鉄道に設けられるような信号を設ける
ことを省略し、簡単化し、そのうえで列車の追突を防止
する等の保安を確保し、−駅間に複数列車の走行も可能
としその結果列車の運転間隔が短くでき高い輸送効率を
うるとともに一般の在来鉄道車両において車載される制
御器に相当する機器である電力供給機器を駅に備えその
一機器が一列車に対応して一駅間あるいは複数駅間の運
転を分担する構造とすることで制御された３相交流電力
の給電を可能とし、このことによって制御器を車載せず
列車が軽量簡単にでき、推進モータが交流式でブラシの
ない簡単な構造のものとすることができる。さらに、地
上の電力供給機器の故障にも対応して運転を続行させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電力供給装置を原理的に示す概
略図、第２図および第３図は従来の装置の例を示す系統
図、第４図は本発明の装置の作用を示す説明図、第５図
は軌道に撚架ループを設けた例を示す概略図、第６図は
本発明の実施例の細部を示す平面図、第７図は第６図の
実施例の断面図である。 １・・・・・・給電線、　　　　２・・・・・・集電器
、３．４・・・・・・境界、　　ａ・・・・・・給電区
間、Ｓ＋　　ｓ　Ｓ２　、Ｓ３　、Ｓ４　・・・・・・
センサ、６・・・・・・スイッチ、　　　７・・・・・
・制御器、８・・・・・・論理装置。 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軌道および３相交流電力で自走する列車を有し、軌道に
   は３相交流を給電する給電線と列車を検知するセンサと
   が連続的に布設され、 列車には推進のための機器としてモータと回路保護器と
   前記給電線より列車推進電力を受電する集電器とが設け
   られた輸送装置において、 前記集電器は少くとも２個が電気的に並列接続されて、
   列車の長手方向に間隔をもって列車に搭載され、 前記給電線は駅で定位置に停止した列車の複数の集電器
   が配置されている範囲内に給電区間の境界を有し、駅間
   にも保安上の列車間隔に合わせた給電区間の境界を有し
   、 一駅間または隣合う少くとも２つの駅間の給電を分担し
   、一列車を対象に給電する電力供給機器の複数を駅に備
   え、 該電力供給機器は、給電すべき給電区間を選択するスイ
   ッチと、出力する３相交流電力の電圧および周波数のう
   ち少くとも周波数を可変に制御する制御器と、 前記センサの情報と、期待される列車の運転内容に関す
   る外部からの指令に基づいて論理判断する機能を最小限
   の機能として備えた論理装置とをもち、 該論理装置は前記制御器に制御を指令し、かつ電力供給
   機器一個の故障時に他の電力供給機器によって運転を継
   続する論理をもち、前記スイッチの開閉を指令するよう
   構成されたことを特徴とする列車推進電力供給装置。