CN104981371A - 铁路车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路车辆，作业人员不必爬到车辆的车顶上，便能够使包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆分离，并且该分离不需要特别的作业而能够自动进行。本发明的铁路车辆具备：多个车辆单元，其从供电线经由受电弓被实施供电，并且形成为将构成电源单元的主要电源设备分散地搭载于多个车辆，且连结有各车辆；电缆，其为了连接该各车辆单元的上述电源单元而配置为在上述车辆拉通；以及隔离开关，其设置在上述电缆的中途，且对上述车辆单元间进行电隔离。

Description

铁路车辆

技术领域

本发明涉及铁路车辆，特别涉及适合于使分散搭载有构成电源单元的主要电源设备的多个车辆单元连结编成的铁路车辆。

背景技术

对于多个车辆连结编成的铁路车辆，采用在完成编成的多个车辆搭载由受电弓、主变压器、主变换装置等的主要电源设备构成的电源单元以及辅助电源装置、空气压缩机等的辅助设备的车辆单元方式。

例如，在四辆车辆分散搭载上述主要电源设备，将这四辆作为一个车辆单元，并连结多个该车辆单元而构成铁路车辆。

在连结各车辆单元而成为铁路车辆的情况下，铁路车辆具备与车辆单元相同数量的受电弓，但是受电弓容易成为噪声源，因此优选其数量较少。

因此，通过在铁路车辆的车顶上设置高压电缆，并由该高压电缆连接各电源单元，从而减少受电弓的数量。例如，在十辆编成的新干线列车中具备四个电源单元的情况下，用高压电缆连接四个电源单元，因此受电弓设置两处即可。

另外，车辆单元内的车辆间的高压电缆通过高压接头而连接，各车辆单元之间的高压电缆通过高压接头或高压绝缘子而连接。

然而，在高压电缆发生接地短路等故障的情况下，需要使包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆分离(电切断)，避免故障波及其它电缆。

以往，在连接各车辆单元的电源单元的高压电缆中进行电分离的情况下，作业人员爬到车辆的车顶上，作业人员利用工具使连接一方的高压绝缘子和另一方的高压绝缘子的连接线分离。由于该分离作业是高空作业，因此必须充分考虑安全。

专利文献1中提出了在这种用高压电缆连接多个电源单元的铁路车辆中，不爬到车辆的车顶上便能够使多个电源单元间分离的技术。

即，专利文献1中公开了由断开向电源单元供电的真空断路器以及连接于该真空断路器并断开多个电源单元间的机械式断路器构成的高压断路器收纳于设备箱，该设备箱构成为能够开闭，并设置于车辆的地板下，且记载有在打开设置于车辆地板下的设备箱后，作业人员利用工具使机械断路器的连接一方的高压绝缘子和另一方的高压绝缘子的连接线分离，从而作业人员不必爬到车辆的车顶上，仅通过地板下的作业，使包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆分离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－136142号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述的专利文献1中，虽然作业人员不必爬到车辆的车顶上而仅通过地板下的作业便能够使包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆分离，但是车辆地板上的分离作业是作业人员利用工具针对机械断路器的连接一方的高压绝缘子和另一方的高压绝缘子的连接线而进行的，因此在改善作业性方面存在需解决的课题。

本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种铁路车辆，作业人员不必爬到车辆的车顶上，便能够使包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆分离，并且该分离不需要特别的作业而能够自动进行。

用于解决课题的方法

本发明的铁路车辆为了实现上述目的，其特征在于，具备：多个车辆单元，其从供电线经由受电弓被实施供电，并且形成为将构成电源单元的主要电源设备分散地搭载于多个车辆，且连结有各车辆；电缆，其为了连接该各车辆单元的上述电源单元而配置为在上述车辆拉通；以及隔离开关，其设置在上述电缆的中途，且对上述车辆单元间进行电隔离。

具体而言，其特征在于，上述隔离开关设置在上述车辆的车顶上所配置的上述电缆的中途，而且设置在与上述车辆的车顶相同的面上，或者，在上述车辆的地板下设置有供上述电缆拉通的设备箱，在该设备箱的电缆的中途设置有上述隔离开关。

发明的效果

根据本发明，能够获得如下铁路车辆，即、作业人员不必爬到车辆的车顶上，便能够使包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆分离，并且该分离不需要特别的作业而能够自动进行。

附图说明

图1是表示本发明的铁路车辆的实施例1的车辆编成的例子的图。

图2是表示本发明的铁路车辆的实施例1采用的隔离开关的配置状态的剖视图。

图3是图2的侧视图。

图4是沿图2的A－A线的剖视图。

图5是表示本发明的铁路车辆的实施例1采用的隔离开关的接通状态的剖视图。

图6是表示本发明的铁路车辆的实施例1采用的隔离开关的断开状态的剖视图。

具体实施方式

以下，根据图示的实施例对本发明的铁路车辆进行说明。另外，符号针对相同部件使用相同符号，并省略重复说明。

(实施例1)

图1表示本发明的铁路车辆的实施例1的车辆编成的例子。

如该图所示，本实施例的铁路车辆1由十二辆编成而构成，且两辆车辆构成一个车辆单元，从而由第一车辆单元2、第二车辆单元3、第三车辆单元4、第四车辆单元5、第五车辆单元6以及第六车辆单元7构成。

虽未特别图示，但各车辆单元2至7搭载有由主变压器、主变换装置等的主要电源设备构成的电源单元以及辅助电源装置、空气压缩机等的辅助设备。

另外，搭载各车辆单元2至7的电源单元与通过高压接头10以及三叉高压电缆头11连接的高压电缆8A、8B、8C、8D连接，从供电线(未图示)经由设置于车辆车顶的受电弓(パンタグラフ)9A及9B向该高压电缆8A、8B、8C、8D进行供电，从而从高压电缆8A、8B、8C、8D向各车辆单元2至7的电源单元供给电力。

另外，受电弓9A设置在第二车辆单元3即第三辆车辆的车顶，受电弓9B设置在第四车辆单元5即第七辆车辆的车顶。而且，高压电缆8A、8B、8C、8D以横跨方式配置在车辆之间，因此具有挠性，容许曲线通行等的变化、转弯或偏轨。

而且，在本实施例中，在第三车辆单元4即第五辆车辆的车顶上并且在高压电缆8B和高压电缆8C的中途，以及在第四车辆单元5即第七辆车辆的车顶上并且在高压电缆8C和高压电缆8D的中途，将使各车辆单元间电隔离的隔离开关12A及12B设置在与车辆的车顶相同的面上。

即，在第五辆车辆的车顶上如下设置隔离开关12A以及在第七辆车辆的车顶上如下设置隔离开关12B，也就是使用螺栓等固定部件，将分别收纳有隔离开关12A及12B的壳体(在后面说明)不使用绝缘子等便直接固定在车辆的车顶上，并且使隔离开关12A及12B的开闭方向处于水平方向。

下面，利用图2及图3对上述的隔离开关12A及12B的配置状态进行说明。

而且，由于隔离开关12A及12B是相同结构，因此在图2及图3中以隔离开关12A为例进行说明。

如该图所示，隔离开关12A由后面详细说明的真空断路器13构成，该真空断路器13的固定侧连接于高压电缆8B，可动侧连接于高压电缆8C。真空断路器13的可动侧经由连杆机构15连接于电磁操作器16，通过该电磁操作器16的操作，真空断路器13的可动电极17进行动作而进行与固定电极18的开闭(接通、断开)操作(图2表示断开状态)。

而且，除电磁操作器16以外，也可以通过使用气缸的空气操作器来操作真空断路器13。

在本实施例中，真空断路器13和电磁操作器16与高压电缆8C的一部分一起大致平行地设置在壳体19内，通过将该壳体19设置、固定在车辆的车顶20上，从而真空断路器13和电磁操作器16不使用绝缘子等便被固定在车辆的车顶20上。

图4中表示该收纳真空断路器13和电磁操作器16的壳体19固定在车辆的车顶20上的状态的详细情况。

如该图所示，收纳有真空断路器13和电磁操作器16的壳体19被支承板21支承，用螺栓等将该支承板21固定在直接埋设于车辆的车顶20的第一U形金属配件22，由此固定在车辆的车顶20上。

壳体19除其底面的周围被保护罩23覆盖，该保护罩23也用螺栓等固定在比直接埋设于车辆的车顶20的第一U形金属配件22高的第二U形金属配件24。

通过如此构成，能够将收纳有真空断路器13和电磁操作器16的壳体19直接固定于车辆的车顶20。

接着，使用图5及图6对真空断路器13及电磁操作器16的详细构造进行说明。另外，图5表示真空断路器13的接通状态，图6表示真空断路器13的断开状态。

如该图所示，真空断路器13大致包括：真空阀25；在该真空阀25的内部相对配置的可动电极17及固定电极18；在一端固定有固定电极18且在另一端连接高压电缆8B的固定导体26；在一端固定有可动电极17且在另一端通过绝缘杆27固定有连杆机构15的可动导体28；以及一端连接于可动导体28而另一端与高压电缆8C连接且使两者电连接的搭接导体29。

在搭接导体29与可动导体28的接触部，以能够基于电磁操作器16而与可动导体28接触的方式配置有作为滑动触头而发挥作用的弹簧触头30。

另外，在固定导体26与高压电缆8B的连接部设置有集电器31，其周围被第一筒状容器32覆盖，另一方面，与可动导体28连接的绝缘杆27的周围被第二筒状容器33覆盖，第一筒状容器32、真空阀25、第二筒状容器33、搭接导体29、高压电缆8C的一部分的各自周围用环氧树脂34模制，环氧树脂34的表面被导电接地。

另外，追随绝缘杆27的动作而伸缩的橡胶波纹管14的一端被支撑在绝缘杆27下方的支承板36，另一端被支撑在位于第二筒状容器33下方的基座35。在绝缘杆27和其下方的支承板36之间安装有摩擦弹簧37。

另一方面，电磁操作器16由线圈38、线圈骨架39、可动铁芯40、固定铁芯41、第一驱动杆42、两张可动平板43、44、永久磁铁45、形成为筒状的铁制的罩46、47、铁制的支撑板48、49、50、51、固定杆52等构成。

线圈38收纳在配置于支撑板49与支撑板50之间的线圈骨架39内，固定杆52用螺栓、螺母与基座35一起固定在壳体的底部侧。

第一驱动杆42沿铅垂方向配置在线圈38的中央部，其上部侧插入可动平板43、44的贯通孔(未图示)内，下部侧插入支撑板50、51的贯通孔(未图示)内，可自由升降及滑动。而且，在第一驱动杆42的外周面，用螺母固定有可动铁芯40、可动平板43、44，在第一驱动杆42的下部侧，通过销53连结有第二驱动杆54。

在第一驱动杆42的下部侧连结有支撑板55，在支撑板55与基座35之间安装有以第一驱动杆42的轴心为中心画出圆的环状的隔离弹簧56。隔离弹簧56通过支撑板55将用于使可动铁芯40从固定铁芯41离开的弹性力赋予第一驱动杆42。在可动铁芯40的周围配置有永久磁铁45，永久磁铁45固定在支撑板48上。

固定铁芯41用螺栓固定在支撑板50上，为了减少磁阻，也可以使可动铁芯40和固定铁芯41为纯铁或硅钢。另外，为了缩短动作时间，也可以在可动铁芯40和固定铁芯41形成狭缝。

第二驱动杆54的下部侧通过销57连结于一对杆58，杆58是对由电磁操作器16产生的电磁力所生成的驱动力的传递方向进行变换的连杆机构15的一个构件，杆58通过轴59连结于杆60。杆60通过销61连结于操作杆62，该操作杆62连结于绝缘杆27。

图中，符号63是控制基板，符号64是电容器，控制基板63安装有：控制逻辑部，其接受电力供给并且接收来自远处的接通指令(开设指令)的信号，进行用于对电磁操作器16的励磁进行控制的逻辑运算；充放电电路，其用于对电容器64进行充放电；继电器或继电器接点，其用于控制线圈38的通电方向；以及发光二极管等，其显示已完成电容器64的充电。

接着，对本实施例的真空断路器13的接通及断开动作进行说明。

首先，若向控制基板63输入来自列车的驾驶室的接通指令，则根据来自控制基板63的信号而使线圈38通电，在线圈38的周围，以连结可动铁芯40→固定铁芯41→支撑板50、51→罩46→支撑板48、49→可动铁芯40的路径形成磁场，在可动铁芯40的底部侧端面作用朝下的吸引力，可动铁芯40向固定铁芯41侧移动，可动铁芯40被吸附于固定铁芯41。

此时由永久磁铁45形成的磁场的朝向也与伴随线圈38的励磁而产生的磁场的朝向相同，因此在吸引力提高的状态下可动铁芯40向固定铁芯41侧移动。

执行基于电磁操作器16的接通动作(吸引动作)时，第一驱动杆42抵抗隔离弹簧56的弹性力而向下方移动，由电磁操作器16产生的电磁力所生成的驱动力传递至杆58。该驱动力通过轴59、杆60传递至操作杆62，由此绝缘杆27、可动导体28向水平方向(图中上侧)移动，真空断路器13的可动电极17与固定电极18接触，真空断路器13的接通动作完成。图5中表示该状态。

在该真空断路器13的接通动作中，摩擦弹簧37在可动电极17与固定电极18接触之前未被压缩。当可动电极17与固定电极18接触时则被压缩，其后，在接通动作结束之前持续被压缩。另一方面，隔离弹簧56在真空断路器13的接通动作中始终被持续压缩。

之后，若铁路车辆发生某种故障，而从列车的驾驶室向控制基板63给予断开指令(开设指令)，则从控制基板63向线圈38输入伴随断开指令的信号，在线圈38中流过与接通时相反方向的电流，在线圈38的周围形成与接通时相反方向的磁场。在该情况下，由线圈38产生的磁通与由永久磁铁45产生的磁通相互抵消，轴向端面(图中下面)的吸引力与由隔离弹簧56及摩擦弹簧37产生的弹性力相比变弱，因此可动铁芯40从固定铁芯41离开而向图中上侧移动。

第一驱动杆42伴随可动铁芯40的移动而向图中上侧移动时，与杆58的上方移动连动，操作杆62向图中下方移动，真空断路器13的可动电极17从固定电极18离开，可动电极17与固定电极18的接触被解除，真空断路器13的断开指令(开设指令)完成。图6中表示该状态。

在该情况下，电磁操作器16的接通状态的保持被解除时，首先，被压缩的摩擦弹簧37伸长，真空断路器13的可动电极17与固定电极18的接触被解除，真空断路器13的断开动作和电磁操作器16的断开(开放)动作同时被执行。

根据这样的本实施例，即使在高压电缆发生接地短路等故障的情况下，也能够基于来自驾驶室的断开指令，使真空断路器13的可动电极17与固定电极18的接触开放，从而使包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆自动分离，因此具有如下效果，作业人员不再需要爬到车辆的车顶上，包含故障部位的高压电缆与正常的高压电缆的分离完全不需要特别的作业而能够自动进行。

另外，本实施例的隔离开关12A、12B固定在与车辆的车顶相同的面上，也就是说，真空断路器13和电磁操作器16被收纳在一个壳体19内，该壳体19被直接固定在车辆的车顶，因此与使用绝缘子等进行固定相比高度方向不必变高即可，因此较为有利。

(实施例2)

在上述的实施例1中，对隔离开关12A在配置于车辆的车顶上的电缆8B和8C的中途并且在与车辆的车顶相同的面上固定也就是直接固定在车辆的车顶的结构进行了说明，但是即使在车辆的地板下设置例如供电缆8B、8C拉通的专利文献1所记载的设备箱，在该设备箱内的电缆8B和8C的中途设置实施例1中说明的结构的隔离开关12A，也能够得到与实施例1同样的效果。

另外，虽然将设备设置在铁路车辆的车顶上时，需要想办法避免成为噪声源，但是例如通过将电磁操作器16串联连接于高压电缆8b，并且以沿高压电缆8c的长度方向的方式进行配置，从而能够减小壳体19的宽度方向(枕木方向)的尺寸，具有即便将上述设备设置在铁路车辆的车顶上也不容易成为噪声源的优点。而且，通过成为上述结构，能够减小投影截面积，因此针对低空气阻力、低噪音较为有利。

另外，在上述的实施例中，对从列车的驾驶室发出断开指令的例子进行了说明，但是若将操作开关设置于搭载有断路器的车辆的配电盘，则也能够操作该操作开关而发出断开指令。

另外，本发明不限定于上述的实施例而包含各种各样的变形例。例如上述的实施例是为了易于说明本发明而详细说明的实施例，并不限定于必须具备说明的全部结构。而且，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其它实施例的结构，还能够在某个实施例的结构中加入其它实施例的结构。而且，能够针对各实施例的结构的一部分，进行其它结构的追加、削除、置换。

符号说明

1—铁路车辆，2—第一车辆单元，3—第二车辆单元，4—第三车辆单元，5—第四车辆单元，6—第五车辆单元，7—第六车辆单元，8A、8B、8C、8D—高压电缆，9A、9B—受电弓，10—高压接头，11—三叉高压电缆头，12A、12B—隔离开关，13—真空断路器，14—橡胶波纹管，15—连杆机构，16—电磁操作器，17—可动电极，18—固定电极，19—壳体，20—车辆的车顶，21—支承板，22—第一U形金属配件，23—保护罩，24—第二U形金属配件，25—真空阀，26—固定导体，27—绝缘杆，28—可动导体，29—搭接导体，30—弹簧触头，31—集电器，32—第一筒状容器，33—第二筒状容器，34—环氧树脂，35—基座，36—支承板，37—摩擦弹簧，38—线圈，39—线圈骨架，40—可动铁芯，41—固定铁芯，42—第一驱动杆，43、44—可动平板，45—永久磁铁，46、47—罩，48、49、50、51、55—支撑板，52—固定杆，53、57、61—销，54—第二驱动杆，56—隔离弹簧，58、60—杆，59—轴，62—操作杆，63—控制基板，64—电容器。

Claims (8)

1.一种铁路车辆，其特征在于，具备：

多个车辆单元，其从供电线经由受电弓被实施供电，并且形成为将构成电源单元的主要电源设备分散地搭载于多个车辆，且连结有各车辆；

电缆，其为了连接该各车辆单元的上述电源单元而配置为在上述车辆拉通；以及

隔离开关，其设置在上述电缆的中途，且对上述车辆单元间进行电隔离。

2.根据权利要求1所述的铁路车辆，其特征在于，

上述隔离开关设置在上述车辆的车顶上所配置的上述电缆的中途，而且设置在与上述车辆的车顶相同的面上。

3.根据权利要求1或2所述的铁路车辆，其特征在于，

上述隔离开关被设置为其开闭方向处于水平方向。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的铁路车辆，其特征在于，

上述隔离开关是电磁操作式或空气操作式的真空断路器。

5.根据权利要求4所述的铁路车辆，其特征在于，

上述真空断路器与上述电磁操作器或空气操作器收纳在一个壳体内，该壳体直接固定于上述车辆的车顶。

6.根据权利要求5所述的铁路车辆，其特征在于，

上述壳体由支承板支承，通过用螺栓将该支承板固定在直接埋设于上述车辆的车顶的第一U形金属配件，从而固定在上述车辆的车顶上。

7.根据权利要求5或6所述的铁路车辆，其特征在于，

上述壳体除其底面以外的周围由保护罩覆盖，该保护罩用螺栓固定在直接埋设于上述车辆的车顶的第二U形金属配件。

8.根据权利要求1所述的铁路车辆，其特征在于，

在上述车辆的地板下设置有供上述电缆拉通的设备箱，在该设备箱的电缆的中途设置有上述隔离开关。