JP2005081936A - 軌道走行用電動バイク - Google Patents

Abstract

【課題】駆動手段として積載バッテリーを電源とする三相電動モーターを備えて高出力かつ低騒音で軌条上を移動可能とする。
【解決手段】軌道走行用電動バイクの駆動手段として積載バッテリーを電源とする三相電動モーターを備えた。 これにより高出力で、しかも騒音や振動を無くして沿線住民の安眠妨害その他の迷惑を無くすとともに、トンネル内や地下鉄でのエンジン音の共鳴を無くし、さらにＣＯ_２などの有害排気ガス発生を無くして搭乗者や作業員らの異臭や目あるいは喉の痛みを無くす等作業環境を大幅に改善でき、また全体重量が軽量化し、載線や転線が容易でしかも取り扱い性ならびに安全性に優れる。 さらに三相電動モーターを駆動源とすることにより、車体の発進・停止および前進・後退の運転操作がすべて三相電動モーターの制御によりおこなうことが可能となり、操作が簡単で熟練性を要しない。
【選択図】図２

Description

本発明は高出力かつ低騒音で軌条上を移動可能とするとともに、保線作業員や各種の機材を積載して走行する軌道走行用電動バイクに関し、騒音や振動および排気ガスを無くして使用環境を良好にし、しかも構造を簡素化して軽量にすることにより、前方走行（載線走行）のほか後退方向への走行（転線走行）時での転線、および格納作業を容易にし、しかも走行に際しての操作性を良好にすることを目的とする。

鉄道線路の保守や点検には、通常は軌条上を走行可能なトロ、あるいは駆動エンジン付きの運搬車や巡検車により、各種機材や作業員を載せて鉄道のレール上を低速走行しつつ点検作業や巡検をおこなうことがおこなわれている。 これらの駆動手段については電動モーターを用いるものもあるが登坂力に劣るために、多くは駆動手段として、たとえば特開平１０−１１９７６７にも示されているようにエンジンを用いるものが殆どである。
特開平１０−１１９７６７

しかしながらこれまで汎用されてきた上記のエンジン駆動による軌道用運搬あるいは巡検車にあっては騒音が大きく、とくに夜間作業が圧倒的に多い点検や巡検の作業に際して沿線住民の安眠を妨害することが多く、またトンネル内や地下鉄での作業に際してはエンジン音が壁面に反射して共鳴するばかりでなく、ＣＯ_２などの有害排気ガスが滞留し、搭乗者や作業者が異臭や目あるいは喉の痛みを訴えるなど作業環境が好ましくはない。

さらに、駆動源としてエンジンを用いる場合においては、ガソリンなどの危険な揮発性の燃料タンクを積載するばかりでなく、エンジンのほかに変速機や減速機も備える必要があるところから、全体重量が嵩み、載線や転線に際して少なくとも３人以上の担い手が必要となるばかりでなく、作業に危険を伴うことが多い。 また従来の運搬車や巡検車は、駆動エンジンのスロットル用アクセルワイヤーに繋がれたアクセルレバーと、制動用ブレーキワイヤーに繋がれたブレーキレバーとが各別に備えられているために、それらの操作をおこなう場合においては、それぞれ個別に操作する必要があり、操作に熟練を要していた。

そこで本発明は上記した難点を解決し、駆動手段として積載バッテリーを電源とする三相電動モーターを備えることにより、これまでの電動モーター駆動による出力不足を解消し、騒音や振動およびＣＯ_２などの有害排気ガスの排出をなくすとともに軽量化と操作性ならびに安全性の向上をはかるようにしたものであって、具体的には請求項１の発明は、駆動手段として積載バッテリーを電源とする三相電動モーターを備えたことを特徴とする軌道走行用電動バイクに関する。

また請求項２の発明は、軌道上を走行可能な車体と、該車体に取り付けられるところの、複数のバッテリーを直列結合させた複数ブロックのＤＣ低電圧電源バッテリーと、これら複数ブロックのＤＣ低電圧電源バッテリーを連結させて用途に応じて異なる電圧を出力させる電源連結回路と、該電源連結回路の出力を用途に応じて切り替えるスイッチング式電源と、前記電源連結回路の高圧出力側にＰＷＭインバータ回路を介して連結されるところの、車体の車輪を回転させる三相電動モーターと、該三相電動モーターを操作するための運転操作部と、前記スイッチング式電源と電源連結回路とＰＷＭインバータ回路にそれぞれ連結されるとともに、電源連結回路・運転操作部・ＰＷＭインバータ回路を制御するプログラムを組み込んだＣＰＵ装置とからなる軌道走行用電動バイクに関する。

さらに請求項３の発明は、車体に該台車のブレーキ装置を備えるとともに、該ブレーキ装置とスイッチング式電源およびＣＰＵ装置間に運転操作部からの操作指令により三相電動モーターの駆動を停止もしくは減速させるためのブレーキ回路を組み込んでなるところの請求項２に記載の軌道走行用電動バイクに関する。

さらに請求項４の発明は、車体に該車体のブレーキ装置を備えるとともに、該ブレーキ装置とスイッチング式電源およびＣＰＵ装置間に運転操作部からの操作指令により三相電動モーターの駆動を停止もしくは減速させるためのブレーキ回路を組み込んでなり、さらに三相誘導モーターの減速回転時にモーターにマイナス負荷がかかった際に生じる回生電流を、ＰＷＭインバータ回路および電源連結回路を介して低電圧電源バッテリーに回生充電されるようにした請求項２および請求項３に記載の軌道走行用電動バイクに関する。

本発明は上記したとおり、車体の駆動手段として積載ＤＣバッテリーを電源とし、これを電源連結回路により高電圧化してＰＷＭインバーター回路を介して三相電動モーターを駆動源としたために、これまでの電動モーター駆動による出力不足を解消するとともに、騒音や振動を無くして沿線住民の安眠妨害その他の迷惑を無くすとともに、トンネル内や地下鉄でのエンジン音の共鳴を無くし、しかもＣＯ_２などの有害排気ガス発生を無くして搭乗者や作業員らの異臭や目あるいは喉の痛みを無くす等作業環境を大幅に改善することができる。

また車体の駆動源としてエンジンを用いる場合のように、ガソリンなどの危険な揮発性の燃料タンクを必要としないばかりでなく、またエンジンのほかに変速機や減速機などを備える必要がないから全体重量が軽量化し、載線や転線が容易でしかも取り扱い性ならびに安全性に優れる。 さらに三相電動モーターを駆動源とすることにより、車体の発進・停止および前進・後退の運転操作がすべて三相電動モーターの制御によりおこなうことが可能となり、操作が簡単で熟練性を要しない。

以下において、本発明の具体的な内容を図１および図２に示した実施例をもとに説明すると、１は軌道走行用電動バイクの車体、５は三相電動モーター、８は制御ボックス、９はＤＣバッテリーを示している。 車体１は左右の平行な軌条（図示省略）に沿って走行可能な前輪２ａおよび後輪２ｂを備えるとともに、中央部にはフレーム３ａおよび３ｂを介して搭乗者椅子４が取りつけられ、さらにその脇には運転操作部１０が装備されている。

さらに後輪２ｂには軸２ｃに歯車２ｄが一体に取り付けられており、しかも三相電動モーター５のプーリー６との間には無端状の駆動チェーン７が架け渡され、これによって三相電動モーター５の駆動力が直接後輪２ｄに伝動されるようになっている。 さらにＤＣバッテリー９は、図２にもあらわしたように、複数のバッテリーを直列結合させて１ブロックとした９ａ・９ｂ・９ｃの複数ブロックから低電圧ＤＣバッテリー９を構成している。

また制御ボックス８内には後記する電源連結回路、スイッチング式電源、ＰＷＭインバータ回路、回生ブレーキ回路およびＣＰＵ装置等の制御回路が組み込まれる。 これらの制御回路について図２の実施例をもとに説明すると、ＤＣ低電圧電源バッテリー９と、ＤＣ低電圧電源バッテリー９を連結させて用途に応じて異なる電圧を出力する電源連結回路１１と、該電源連結回路１１の出力を用途に応じて切り替える切替ＳＷ１１ａと、前記電源連結回路１１の高圧出力側にＰＷＭインバータ回路１３を介して連結されるところの、車体１の車輪（後輪）２ｂを回転させる三相電動モーター５と、該三相電動モーター５の駆動・停止および外部照明の点灯・消灯を操作するための運転操作部１０と、前記スイッチング式電源１２と電源連結回路１１とＰＷＭインバータ回路１３にそれぞれ接続され、電源連結回路１１・運転操作部１０・ＰＷＭインバータ回路１３を制御するプログラムを組み込んだＣＰＵ装置１４とから構成される。

なお切替ＳＷ１１ａは、車体１の走行および停止をＯＮおよびＯＦＦで切り替える装置である。 さらにＣＰＵ装置１４は、三相電動モーター５の駆動および減速、制動に必要な電圧や電流を制御するＰＷＭインバータ回路１３のプログラムが設定されており、運転操作部１０での操作によりＣＰＵ装置１４を介し、車体１の走行・停止など操作目的部の操作をおこなう。

さらに図２において、１５はＣＰＵ装置１４のブレーキ用信号１２ａとブレーキ装置１６との間に介在されたブレーキ回路をあらわし、このブレーキ回路１５はブレーキ装置１６とブレーキ用電源１２ａおよびＣＰＵ装置１４間に設けられ、運転操作部１０からの操作指令により三相電動モーター５の駆動を停止、あるいは解除させる。

さらに三相電動モーター５の減速駆動時にモーター５にマイナス負荷がかかった際、ＰＷＭインバータ回路１３を介して低電圧電源バッテリー９に回生充電される回生ブレーキ回路１５ａが組み込まれている。 なお上記実施例におけるブレーキ装置１６は機械式電磁ブレーキが用いられている。

上記した構成において、車体１に電源バッテリー９を積載し、電源連結回路１１を介して切替ＳＷ１１ａに低電圧電流ａを流してスタンバイ状態とする。 この状態において、運転操作部１０の選択器１０ａによって車体１の前進または後退を選択し、さらに操作レバー１０ｂを操作することにより前記ＣＰＵ１４を介してＰＷＭインバータ回路１３およびブレーキ回路１５に低電圧電流ｅおよびｆが印加される。

なおスイッチング式電源１２は、車体１の走行および停止をＯＮおよびＯＦＦで切り替える装置であって、運転操作部１０の操作レバー１０ｂを前方方向に操作すると、ＣＰＵ装置１４の設定にしたがって電源連結回路１１からＰＷＭインバーター回路１３に高圧電流ｂを印加させて三相電動モーター５を駆動させると同時にブレーキ装置１６を解除させるために、ブレーキ回路１５に解除信号を送るブレーキ用信号部１２ａを起動させる。

また運転操作部１０の操作レバー１０ｂを反対に後方に向けて操作するとＰＭＷインバータ回路１３に対する電源連結回路１１からの高電圧電流の印加が断たれ、三相電動モーター５の回転数が低下して車体１の速度が遅くなり、ＰＷＭインバーター回路１３の周波数がゼロとなって停止状態となるとＣＰＵ装置１４によりブレーキ回路１５にブレーキ起動信号が送られて三相電動モーター５の回転をロック状態とし、駐車ブレーキがかかる。

なおこの場合に、回生ブレーキ用の回生回路１５ａが組み込まれているため、三相電動モーター５の減速駆動時にモーター５にマイナス負荷がかかった際に電流が発生し、ＰＷＭインバータ回路１３・回生回路１５ａおよび電源連結回路１１を介して低電圧電源バッテリー９に回生充電される。

なお、本発明において使用する三相電動モーター５として、三相誘導電動モーターを使用すると電動効率がより一層向上する。

本発明の一実施例をあらわした軌道走行用電動バイクの概略をあらわした側面図。 図１にあらわした軌道走行用電動バイクの制御系統をあらわした電気的ブロック図。

符号の説明

１ 車体
２ａ 前輪
２ｂ 後輪
３ａ フレーム
３ｂ フレーム
４ 搭乗者椅子
５ 三相電動モーター
６ プーリー
７ 駆動チェーン
８ 制御ボックス
９ ＤＣバッテリー
１０ 運転操作部
１０ａ 選択器
１０ｂ 操作レバー
１１ 電源連結回路
１１ａ 切替ＳＷ
１２ スイッチング式電源
１３ ＰＷＭインバータ回路
１４ ＣＰＵ装置
１５ ブレーキ回路
１５ａ 回生回路
１６ ブレーキ装置
１７ 外部照明電源

Claims (4)

1. 駆動手段として積載バッテリーを電源とする三相電動モーターを備えたことを特徴とする軌道走行用電動バイク。
2. 軌道上を走行可能な車体と、該車体に取り付けられるところの、複数のバッテリーを直列結合させた複数ブロックのＤＣ低電圧電源バッテリーと、これら複数ブロックのＤＣ低電圧電源バッテリーを連結させて用途に応じて異なる電圧を出力させる電源連結回路と、該電源連結回路の出力を用途に応じて切替えるスイッチング式電源と、前記電源連結回路の高圧出力側にＰＷＭインバータ回路を介して連結されるところの、車体の車輪を回転させる三相電動モーターと、該三相電動モーターを操作するための運転操作部と、前記スイッチング式電源と電源連結回路とＰＷＭインバータ回路にそれぞれ連結されるとともに、電源連結回路・運転操作部・ＰＷＭインバータ回路を制御するプログラムを組み込んだＣＰＵ装置とからなる軌道走行用電動バイク。
3. 車体に該台車のブレーキ装置を備えるとともに、該ブレーキ装置とスイッチング式電源およびＣＰＵ装置間に運転操作部からの操作指令により三相電動モーターの駆動を停止もしくは減速させるためのブレーキ回路を組み込んでなるところの請求項２に記載の軌道走行用電動バイク。
4. 車体に該車体のブレーキ装置を備えるとともに、該ブレーキ装置とスイッチング式電源およびＣＰＵ装置間に運転操作部からの操作指令により三相電動モーターの駆動を停止もしくは減速させるためのブレーキ回路を組み込んでなり、さらに三相電動モーターの減速回転時に、モーターにマイナス負荷がかかった際に生じる回生電流を、ＰＷＭインバータ回路および電源連結回路を介して低電圧電源バッテリーに回生充電されるようにした請求項２および請求項３に記載の軌道走行用電動バイク。

Images