JP2002246888A - 状態情報とりわけ鉄道車両に関する状態情報を伝送するための電気回路およびそのような回路を含む電気システム - Google Patents
状態情報とりわけ鉄道車両に関する状態情報を伝送するための電気回路およびそのような回路を含む電気システムInfo
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Abstract
気回路を提供する。 【解決手段】 電気回路は、蓄電池(3)に接続するよ
うに構成され、絶縁リンク(7)とスイッチ(5)を備
える。スイッチはその開閉が状態情報を表現し、電気回
路への電流の流れを決定する。電気回路は、スイッチ
(5)から絶縁リンク(7)を経て出力(S)へ状態情
報を伝送する。電気回路は、またスイッチング手段(1
2)と協働する可変電圧発生手段(1)を備え、スイッ
チ(5)を流れる電流を加減し、可変電圧発生手段
(1)の出力電圧に応じて、電気回路の構成素子に選択
的に電力を供給する他、スイッチ(5)と直列に配置さ
れた誘導性フィルター手段(6)と容量性蓄積手段(1
3)により、定常状態下において、電気回路のエネルギ
ーの一部分を蓄積および放出するエネルギー蓄積手段お
よびエネルギー放出手段を構成することを特徴とする。
Description
報を伝達するための電気回路に関し、とりわけ、鉄道の
分野において使用される電気回路に関する。
の状態を示す多くのオン/オフ型の信号が、例えば、自
動管制電子回路へ、あるいは、監視警報パネルへ伝達さ
れる。例えば、そのような信号は、遮断器の状態、ある
いは、車両に入るためのドアの開位置または閉位置を表
現し、それらの信号は、高い安全性およびアベイラビリ
ティでもって伝達されなければならず、コンピュータ型
の低エネルギーリンクをこの種の分野に使用するのを不
適切なものにしている。
電気回路を蓄電池の2端子に接続することであり、その
回路は、監視する装置の状態に対応した少なくとも1つ
のスイッチと、抵抗と、例えば、自動管制電子回路また
は監視警報パネルのような、信号内に含まれる情報の宛
先デバイスに接続された絶縁リンクとを直列に備える。
ータまたは機器の状態を表現する。スイッチを閉じる
と、抵抗によってその大きさが制限された電流が、回路
に流れる。スイッチを開くと、電流は、流れない。この
電流の有無が、絶縁リンクによって、電子回路へ伝達さ
れるオン/オフ情報に変換される。
に接続された複数のそのような回路を有する。
をクリーニングするために、約数十ミリアンペア程度の
最小電流をそれぞれのスイッチに流さなければならな
い。電流は、抵抗で消費されて失われる。さらに、ジュ
ール効果によって抵抗で消費された電力は、除去されな
ければならない熱を発生させる。既知の解決方法は、フ
ァンを使用することだが、現在、列車に搭載された電子
回路を冷却する方法としてそのようなファンを使用する
ことは、信頼性の理由から、敬遠されており、それどこ
ろか禁止されてもいる。なぜなら、ファンは、詰まり、
あるいは、動かなくなり、そして、たいていの場合に
は、故障するかもしれない機械的な構成要素を含むから
である。
温度が上昇すると、大きく減少するので、熱をできるだ
け発生させないようにする。
回路、また、その他の機器に電力を供給するので、端子
の負荷とともに、蓄電池が提供する電圧は、時間によっ
て変化する。したがって、回路に流れる電流もまた蓄電
池の負荷状態に応じて変化する。
必要な最小電流を得るために、大量の余分な電流すなわ
ち電力が、回路が動作中のある期間において、消費され
なければならない。その結果として追加して生じる熱
が、上述した熱を除去する問題をさらに増長する。
伝送する情報とともに増加する。
上述した不都合を緩和しようとするものである。
報を高い信頼性およびアベイラビリティでもって伝達
し、それと同時に、ジュール効果によって消費される電
力を減少させることを目的とする。
パラメータまたは機器の状態を伝送する電気回路を提供
し、電気回路は、電力供給蓄電池の端子に接続されるよ
うに構成され、前記電気回路と状態情報を伝送する出力
との間の絶縁リンクと、スイッチの開位置または閉位置
が状態情報を表現し、電流が前記電気回路に流れるかど
うかを決定するスイッチであり、電気回路が、スイッチ
から絶縁リンクを介して出力へ状態情報の伝送を保証す
る、スイッチとを備え、スイッチを流れる電流の大きさ
を加減するために、スイッチング手段と協働する可変電
圧発生手段をさらに備えて、可変電圧発生手段の出力電
圧に応じて、電気回路の構成素子に選択的に電力を供給
し、スイッチと直列に接続された誘導性フィルター手段
と、容量性蓄積手段とをさらに備え、それぞれが、定常
状態下において、可変電圧発生器の出力電圧に基づい
て、電気回路のエネルギーの一部分の蓄積および放出手
段を構成することを特徴とする。
フィルター手段が、スイッチのすぐ近くに配置される。
ー手段との間に配置され、ダイオードは、スイッチの電
流が誘導性フィルター手段からスイッチへ流れないよう
にバイアスをかけられる。
され、電気回路が、スイッチおよびコイルと直列に、並
列の第1および第2の枝を有し、かつ、スイッチおよび
コイルと並列に、第2の枝の点に接続された抵抗を有
し、コンデンサが、第1の枝内に接続され、接続スイッ
チング手段が、一方は、第1および第2の枝の接続点の
一つと、他方は、抵抗が第2の枝に接続される点との間
の第2の枝内に接続されたダイオードを備え、第2の枝
が、同様に、一方は、第1および第2の枝の接続点のも
う1つと、他方は、抵抗が第2の枝に接続される点との
間に接続されたコンデンサをさらに備える。
列に接続される。
オプションとして0ボルトが中央にくるように配置され
た、方形波、三角波、または、正弦波の信号である。
れる。
たトランスからなり、また、トランスの一次巻線が、同
時に、誘導性蓄積手段の少なくとも一部分を構成する。
れ、ピーククリッパーが、スイッチの出力と蓄電池の他
方の端子との間に配置される。
するように構成された電気システムを提供し、電気シス
テムは、蓄電池と、上記において定義された複数の電気
回路とを備え、それぞれが1つの状態情報を伝送し、複
数の電気回路が、前記蓄電池の端子に並列に接続される
ことを特徴とする。
ステムが、鉄道車両に搭載され、スイッチのそれぞれ
が、鉄道車両の装置または機器に関連付けられ、その状
態または位置を監視する。
読み、添付の図面を参照することによって、本発明をよ
り良く理解できる。
明を理解するのに必要な構成要素だけが示される。それ
ぞれの図面を通して、同一の構成要素は、同一の符号を
有する。
け鉄道車両の機器の状態を表わすオン/オフ情報を伝送
するのに適した伝送回路の特別な実施形態を示す。図1
では、蓄電池の端子間に並列に接続され、かつ、自動管
制電子回路に複数のオン/オフ情報を伝送するのに適し
た類似する複数の基本回路を備えたより完全な電気シス
テム(図示しない)に関連する基本回路を示す。
続され、接続Sは、基本回路の出力において、以下で説
明するリンクによってオン/オフ情報を取り込み、電子
回路2の入力ポートの中の1つに伝送する。
(図示しない)のための出力ポート4を有する。
3、電気システム、および、電子回路2は、列車に搭載
される。当然ながら、自動管制用電子回路2は、監視警
報パネルまたはオン/オフ情報を受け取って処理するの
に適したどのような装置で置き換えてもよい。
される唯一のDC電圧源である。ゆえに、DC電源を必
要とする様々な搭載機器は、ただ1つの蓄電池3から電
力を供給される。したがって、端子の負荷に応じて、蓄
電池3が提供する電圧は、公称電圧の0.6から1.4
倍までの範囲で、時間によって変化する可能性がある。
電池3は、24ボルト、36ボルト、48ボルト、96
ボルト、および、110ボルトの公称電圧を有する。
は、蓄電池3から電力を供給されるループBを備え、ル
ープBは、直列に配置された、スイッチ5、ダイオード
16、コイル6、例えば光カプラーによって実現されて
もよい絶縁リンク7、および、絶縁リンク7の出力に配
置された点Aから並列に分岐する2つの枝8および9を
備える。ダイオード16は、コイル6が光カプラー7以
外を経由してよそへ放電しないようにバイアスをかけら
れる。
に従うものとする。すなわち、ループBにおいて蓄電池
3の正端子から負端子へ流れる電流の方向が、ループB
の正方向を定義するものとする。
0と、図2に示されるような半周期t0および対称ピー
クツーピーク振幅Vgを有する方形波信号を生成する可
変電圧発生器1とを備える。電圧振幅Vgの値は、蓄電
池3の端子電圧Eよりも小さくなるように選択され、例
えば、約15Vである。
デンサ13を直列に備える。抵抗14が、ダイオード1
2とコンデンサ13との間に位置する第2の枝9の点P
と蓄電池3の正端子との間に配置される。ダイオード1
2は、コンデンサ13が抵抗14以外を経由してよそへ
放電しないようにバイアスをかけられる。
下の説明においては、約束として次の呼称を用いる。
おける電圧降下であり、ここで、V dは、約0.5Vで
あり、Vledは、光カプラー7のLEDにおける電圧
降下であり、ここで、Vle dは、約2Vであり、Vc
は、入力接点5における電圧降下であり、ここで、Vc
<Eであり、VAは、点Aにおける電圧であり、V
Pは、点Pにおける電圧である。
スは、C13≫C10であるように選択され、抵抗14
の抵抗は、小さいものが選択される。
チ5を開閉する。
16から上流側の電圧は、0であり、また、光カプラー
7のLEDを流れる電流iledは、0であり、したが
って、光カプラーは、出力電流を接続Sにまったく提供
しない。
かされると、電圧発生器1の出力電圧に応じて、2つの
異なる段階が開始する。電気回路は定常状態にあると仮
定する。
は、時刻t=0において、−1/2Vgから+1/2V
gに変化する。したがって、インダクタンスLのコイル
6には、蓄電池3によってダイオード16を介して電圧
が印加され、ダイオード12が、即座に導通状態とな
り、点Aにおける電圧VAは、点Pにおける電圧VPに
等しくなる。すなわち、第2の枝9における電圧を考慮
に入れ、また、抵抗14の端子間の電圧を無視すること
によって、
枝8のコンデンサ10の電荷の変動は、次の関係式に従
って、ダイオード12を介して第2の枝9のコンデンサ
13へ即座に伝達される。すなわち、
は、ダイオード12を介してコンデンサ13へ即座に伝
達され、コンデンサ13の端子間の電圧をわずかに増加
させ(C13≫C10であるから)、さらに、電荷は、
抵抗14において消費される。
6における電流変動は、関係式
コイルの電流は、以下の関係式に従って、線型に変化す
る。すなわち、
ル6のインダクタンスLは、大きいので、
て、第1の段階の期間において、光カプラー7のLED
を流れる電流の変動は、きわめて小さい。
圧は、
イオード12は、非導通状態になる。そして、点Aにお
ける電圧は、即座に
イル6を流れる電流は、ダイオード12によって阻止さ
れ、したがって、すべてがコンデンサ10へ流れ込み、
そのコンデンサ10は、以下の電荷を受け取る。すなわ
ち、
いて失った電荷を取り戻す。
ら、コイル6のインダクタンスLは、大きいからであ
る。
ほぼ線型に変化することが推定される。したがって、点
Aにおける電圧は、以下の関係式に従って変化し、
される。
る電流iLの変動が、わかりやすいように誇張して図3
のグラフに示される。
は、完全に一定ではなく、小さな範囲だけで変化する。
その平均値は、スイッチ5をクリーニングするのに必要
な最小電流を得るように、電圧発生器1によって生成さ
れる電圧Vgのデューティ比および振幅を加減すること
によって調節することができ、この例においては、デュ
ーティ比は、
も流れるので、スイッチ5を閉じれば、電流が、光カプ
ラー7に流れ、光カプラー7は、それに応じて、接続S
における出力信号を生成する。スイッチ5と直列に接続
された光カプラー7の位置は、都合がよい。なぜなら、
光カプラーが出力において生成する信号は、コイル6を
流れる電流の波形をかなり忠実に表現しているからであ
る。
ル効果によって消費されるエネルギーを以下の2つの点
で減少させる。
ネルギーレベルを維持し、そして、目的のために電圧発
生器1が放出した電力しかジュール効果によって消費さ
れない。
は、蓄電池3によって提供される電圧Eに関係しない。
したがって、蓄電池3によって提供される電圧Eの変動
は、抵抗14によって消費される電流をなんら変動させ
ることがない。
せた実施形態を示し、ピーククリッパー11が、スイッ
チ5とダイオード16との間に位置する点と蓄電池3の
負端子との間に配置される。この電気回路の動作に変わ
りはなく、ピーククリッパー11は、電圧サージにに対
する耐力を補強する。
おいては、絶縁リンク7は、トランスによって実施され
る磁気結合からなり、さらに、トランスの一次巻線は、
少なくとも部分的に、コイル6の巻線を構成し、二次巻
線は、接続Sに接続される。この電気回路の動作に変わ
りはない。スイッチ5を閉じたとき、コイル6を流れる
電流iLの変動は、トランス7の二次巻線の端子におい
て、電圧および/または電流を出力として生成し、整流
器(図示しない)によって整流された後、出力信号を形
成する。
い)においては、絶縁リンク7は、負荷抵抗14と直列
に配置されてもよく、この基本回路の動作に変わりはな
い。
されない。とりわけ、電流発生器は、オプションとして
0ボルトが中央にくるように配置された三角波または正
弦波のようなその他の可変波形を提供してもよい。上述
した実施形態においては、関係式を簡単にするために、
また、電気回路の動作を説明するのを容易にするため
に、方形波信号を生成する可変電圧発生器を選択した。
しかしながら、実際には、好適には、三角波信号を生成
する電圧発生器が選択される。
ではなく、あらゆる分野において、オン/オフ情報を伝
送することに関係するものである。
ラーの上流側にコイルがあることは、光カプラーに流れ
る電流を平滑化することを可能にし、それによって、リ
ップルを小さいものにし、そして、それは、光カプラー
が比較的長い寿命を有するのに都合がよいことに注意さ
れたい。
ルは、また、他の機器に伝送される可能性のある電磁雑
音が生成されるのを制限するのを可能にする。
ンデンサがあることは、電気回路の能動素子の中の1つ
が故障した場合に、いかなる環境下においても、蓄電池
の端子において短絡回路が存在しないことを保証するの
を可能にする。
オフ情報を伝送するための電気回路を示す図である。
しての電流の理想値を示すグラフである。電流変動を誇
張して示すために、y軸が拡大されている。
図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 パラメータまたは機器の状態を伝送する
電気回路であって、前記電気回路は電力供給蓄電池
(3)の端子に接続されるように構成され、 前記電気回路と状態情報を伝送する出力(S)との間の
絶縁リンク(7)と、 スイッチ(5)の開位置または閉位置が状態情報を表現
し、電流が前記電気回路に流れるかどうかを決定するス
イッチ(5)であり、電気回路が、スイッチ(5)から
絶縁リンク(7)を介して出力(S)への状態情報の伝
送を保証する、スイッチ(5)とを備え、 スイッチ(5)を流れる電流の大きさを加減するため
に、スイッチング手段(12)と協働する可変電圧発生
手段(1)をさらに備えて、前記可変電圧発生手段
(1)の出力電圧に応じて、電気回路の構成素子に選択
的に電力を供給し、 スイッチ(5)と直列に接続された誘導性フィルター手
段(6)と、容量性蓄積手段(13)とをさらに備え、
それぞれが、定常状態下において、可変電圧発生器
(1)の出力電圧に基づいて、前記電気回路のエネルギ
ーの一部分の蓄積および放出手段を構成することを特徴
とする電気回路。 - 【請求項2】 誘導性フィルター手段(6)が、スイッ
チ(5)のすぐ近くに配置されることを特徴とする請求
項1に記載の電気回路。 - 【請求項3】 ダイオード(16)が、前記スイッチ
(5)と前記誘導性フィルター手段(6)との間に配置
され、前記ダイオード(16)は、スイッチ(5)の電
流が誘導性フィルター手段(6)からスイッチ(5)へ
流れないようにバイアスをかけられることを特徴とする
請求項2に記載の電気回路。 - 【請求項4】 誘導性フィルター手段が、コイル(6)
から構成され、電気回路が、スイッチ(5)およびコイ
ル(6)と直列に、並列の第1および第2の枝(8、
9)を有し、かつ、スイッチ(5)およびコイル(6)
と並列に、第2の枝(9)の点(P)に接続された抵抗
(14)を有し、コンデンサ(10)が、第1の枝
(8)内に接続され、 接続スイッチング手段が、一方は、第1および第2の枝
(8、9)の接続点の1つと、他方は、抵抗(14)が
第2の枝(9)に接続される点(P)との間の第2の枝
(9)内に接続されたダイオード(12)を備え、第2
の枝(9)が、同様に、一方は、第1および第2の枝
(8、9)の接続点のもう1つと、他方は、抵抗(1
4)が第2の枝(9)に接続される点(P)との間に接
続されたコンデンサ(13)をさらに備えることを特徴
とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気回
路。 - 【請求項5】 絶縁リンク(7)が、誘導性フィルター
手段(6)と直列に接続されることを特徴とする請求項
4に記載の電気回路。 - 【請求項6】 絶縁リンク(7)が、抵抗(14)と直
列に接続されることを特徴とする請求項4に記載の電気
回路。 - 【請求項7】 電圧発生手段によって生成される信号
が、オプションとして0ボルトが中央にくるように配置
された、方形波、三角波、または、正弦波の信号である
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載
の電気回路。 - 【請求項8】 可変電圧発生手段が、第1の枝(8)内
に接続されることを特徴とする請求項1から7のいずれ
か一項に記載の電気回路。 - 【請求項9】 絶縁リンク(7)が、光カプラーからな
ることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記
載の電気回路。 - 【請求項10】 絶縁リンク(7)が、トランスからな
ることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記
載の電気回路。 - 【請求項11】 絶縁リンク(7)が、スイッチ(5)
と直列に接続されたトランスからなり、また、トランス
の一次巻線が、同時に、誘導性蓄積手段の少なくとも一
部分を構成することを特徴とする請求項10に記載の電
気回路。 - 【請求項12】 スイッチ(5)の入力が、蓄電池
(3)の端子に接続され、ピーククリッパー(11)
が、前記スイッチ(5)の出力と蓄電池(3)の他方の
端子との間に配置されることを特徴とする請求項1から
11のいずれか一項に記載の電気回路。 - 【請求項13】 複数の状態情報を伝送するように構成
された電気システム(1)であって、 蓄電池(3)と、請求項1から12のいずれか一項に記
載の複数の電気回路とを備え、それぞれが1つの状態情
報を伝送し、複数の電気回路が、前記蓄電池(3)の端
子に並列に接続されることを特徴とする電気システム
(1)。 - 【請求項14】 電気システム(1)が、鉄道車両に搭
載され、スイッチ(5)のそれぞれが、前記鉄道車両の
装置または機器に関連付けられ、その状態または位置を
監視することを特徴とする請求項13に記載の電気シス
テム(1)。
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