JP2007252022A

JP2007252022A - 鉄道車両

Info

Publication number: JP2007252022A
Application number: JP2006068198A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kanda; 正彦神田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-09-27
Also published as: CN100544994C; CN101037089A

Abstract

【課題】断路器の固定部は変圧器と、可動部はパンタグラフと接続されることによって、鉄道車両の信頼性を向上させることができる。
【解決手段】第１のパンタグラフ２は、鉄道車両１の前方に設けられる。第１の断路器１２は、第１のパンタグラフ２に接続される。第２のパンタグラフ３は、鉄道車両１の後方に設けられる。第２の断路器１３は、第２のパンタグラフ３に接続される。変圧器５は、第１の断路器１２と第２の断路器１３と接続される。第１の断路器１２の可動部１２１は、第１のパンタグラフ２と接続され、第１の断路器１２の固定部１２２は、変圧器５と接続される。第２の断路器１３の可動部１２１は、第２のパンタグラフ３と接続され、第２の断路器１３の固定部１２２は、変圧器５と接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両に関する。

一般的に、例えば駆動電力が交流の鉄道車両（以下、交流車両と表記）には、パンタグラフ、断路器及び変圧器が設けられている。

パンタグラフは、例えば鉄道車両の屋根の上に設けられている。また、パンタグラフは、鉄道車両の進行方向の前方側及び後方側のそれぞれに設けられている。断路器は、当該パンタグラフの各々に接続されている。変圧器は、遮断器を介して、パンタグラフの各々に接続された断路器の両方と接続されている（例えば、特許文献１を参照）。

断路器は、通常、パンタグラフと接続された固定部及び遮断器を介して変圧器と接続された可動部によって構成されている。この断路器は、可動部が回転し、可動部に取り付けられている腕が固定部に接したり離れたりすることによって、電力回路の無負荷時の電圧を開閉する。

上記したような鉄道車両は、一方のパンタグラフが稼動している場合、他方のパンタグラフは待機状態にあり、稼動しているパンタグラフが例えば故障した場合、待機状態にあるパンタグラフが稼動する仕組みとなっている。これにより、鉄道車両は、冗長性の高い構成となっている。

このような鉄道車両が駆動する場合、鉄道車両のパンタグラフが破損した場合の当該パンタグラフより後方に配置される機器への拡大事故を最小にするため、鉄道車両の進行方向の後方側のパンタグラフを上げ、進行方向の前方側のパンタグラフは下げ、当該後方側のパンタグラフに接続されている断路器を閉じて変圧器に電力を供給する場合が多い。
特開平２−２９０７７０号公報

上述したように、従来の断路器は、固定部がパンタグラフと接続されており、可動部が遮断器を介して変圧器と接続されている構成となっている。

変圧器に接続するための導体と断路器の可動部との接続部は、当該可動部側と接続している都合上、例えば平編線やより線等の可とう導体によって接続されている。当該可動部に接続されている平編線やより線は、例えば鉄道車両の走行による風、振動または断路器の開閉を繰り返すことによって、素線の断線が徐々に進行し、いずれは断線してしまう。

ここで、従来の断路器において、例えば可動部に接続されている平編線またはより線が断線し、当該断線した平編線またはより線の先が鉄道車両の車体と接触する、または当該車体との絶縁距離を確保できない状態になった場合は、変圧器側が車体に接地された状態になってしまうため、平編線またはより線が断線していない断路器側のパンタグラフを上げ、当該パンタグラフに接続されている断路器を閉じたとしても、当該接地された状態を回避することができないという問題がある。

また、断路器の可動部に取り付けられている腕が折れる等の故障が発生した場合であっても、同様の問題が生じるおそれがある。

これにより、車両としては、その後一切の通電、走行ができなくなってしまう。また、特に交流車両の場合は、変電所からの送電電圧が高いので、鉄道車両の屋根の上に上がることは非常に危険であり、救援車両による移動ができるまで本線上で立ち往生したままとなってしまう。

また、送電を停止することによって、作業者が、鉄道車両の屋根の上に上がり応急処置をすることも可能であるが、その場合には、き電区間は全て停電するため、その区間にある車両は走行できないばかりでなく、乗客へのサービス電源も絶たれてしまうので、非常に好ましくない。

そこで、本発明の目的は、信頼性を向上させることが出来る鉄道車両を提供することにある。

上記課題は、車両に設けられた第１のパンタグラフと、前記第１のパンタグラフと接続された第１の断路器と、前記車両に設けられ、前記第１のパンタグラフとは異なる第２のパンタグラフと、前記第２のパンタグラフと接続された第２の断路器と、前記第１の断路器と前記第２の断路器と接続された変圧器とを有し、前記第１の断路器の可動部は前記第１のパンタグラフと接続され、前記第１の断路器の固定部は前記変圧器と接続され、前記第２の断路器の可動部は前記第２のパンタグラフと接続され、前記第２の断路器の固定部は前記変圧器と接続されることを特徴とする鉄道車両によって達成することができる。

上記課題は、車両に設けられたパンタグラフと、前記パンタグラフと接続された断路器と、前記断路器と接続された変圧器とを有し、前記断路器の可動部は前記パンタグラフと接続され、前記断路器の固定部は前記変圧器と接続されることを特徴とする鉄道車両によって達成することができる。

本発明によれば、鉄道車両の信頼性を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の各実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る鉄道車両１の概略を当該鉄道車両１の側面から示す図である。図２は、図１に示される鉄道車両１の概略を当該鉄道車両１の上面から示す図である。図３は、図１に示される鉄道車両１における電力回路の概略を示す図である。

駆動電力が交流である鉄道車両１の例えば屋根の上には、図１から図３に示すように、第１のパンタグラフ２、第２のパンタグラフ３、第１の断路器１２及び第２の断路器１３が設けられており、鉄道車両１の例えば床下には、変圧器５が設けられている。

第１のパンタグラフ２は、鉄道車両１の進行方向の前方側に設けられており、架線（図示せず）からの電流を集電する。第２のパンタグラフ３は、例えば鉄道車両１の進行方向の後方側に設けられており、第１のパンタグラフ２と同様に、架線からの電流を集電する。

鉄道車両１は、第１のパンタグラフ２が稼動状態の場合、第２のパンタグラフ３は待機状態にあり、第２のパンタグラフ３が稼動状態の場合、第１のパンタグラフ２は待機状態にある構成となっている。

第１の断路器１２は、第１のパンタグラフ２に接続され、第２の断路器１３は、第２のパンタグラフ３に接続されている。第１及び第２の断路器は、鉄道車両１に設けられる電力回路が無負荷状態のときの電圧を開閉する機能を有する。

第１のパンタグラフ２から電力を供給するための導体と第１の断路器１２の後述する可動部とは、例えば平編線２２によって接続される。同様に、第２のパンタグラフ３から電力を供給するための導体と第２の断路器１３の後述する可動部とは、例えば平編線２３によって接続される。

変圧器５は、第１の断路器１２と第２の断路器１３のそれぞれに接続されている。また、変圧器５と第１の断路器及び第２の断路器との間には遮断器４が設けられている。遮断器４は、鉄道車両１の屋根の上に設けられており、鉄道車両１の床下に設けられている変圧器５に接続されている。

なお、上記した第１のパンタグラフ２、第２のパンタグラフ３及びそれらを接続するための導体等は、鉄道車両１の車体との絶縁距離を取るため、例えば支持碍子６によって支持される構成となっている。

次に、図４を参照して、第１の断路器１２の構成について説明する。図４は、第１の断路器１２の拡大図である。なお、第２の断路器１３についても、図４に示す第１の断路器１２と同様の構成である。

図４に示すように、第１の断路器１２は、前述した可動部１２１及び固定部１２２を備える。可動部１２１は、第１の断路器１２を開閉するための腕１２３を有し、当該可動部１２１が回転することによって腕１２３が固定部１２２に接したり離れたりする。これにより、第１の断路器１２は、鉄道車両１における電力回路の無負荷時の電圧を開閉する。また、可動部１２１は、第１のパンタグラフ２と接続され、固定部１２２は、遮断器４を介して、変圧器５と接続される。

次に、前述した鉄道車両１の第１の断路器１２の可動部１２１に接続されている、例えば平編線２２が断線した場合の動作について説明する。なお、このとき、第１のパンタグラフ２が稼動状態にあり、第２のパンタグラフ３が待機状態にあるものとして説明する。

平編線２２が断線し、例えば鉄道車両１の車体に当該平編線２２が接地された場合、第１のパンタグラフ２から変圧器５に電力を供給することができないため、第１のパンタグラフ２から第２のパンタグラフ３に稼動を切り替える必要がある。

この場合、第１のパンタグラフ２を下げ、第２のパンタグラフ３を上げ、第２の断路器１３を閉じることによって、第１のパンタグラフ２から第２のパンタグラフ３へ稼動を切り替える。

可動部１２１は、第１のパンタグラフ２と接続されているため、第１のパンタグラフ２から第２のパンタグラフ３へ稼動を切り替えたとき、断線した平編線２２は、稼動している第２のパンタグラフ３から変圧器５までの回路とは完全に切り離されるため、上記した平編線２２が接地された状態を回避することができる。

上記したように本実施形態においては、第１の断路器１２の可動部１２１は第１のパンタグラフ２と、固定部１２２は変圧器５と接続されることによって、当該可動部１２１に接続されている平編線２２が断線し、当該平編線２２が接地された状態になった場合であっても、第１のパンタグラフ２を第２のパンタグラフ３に稼動を切り替えたとき、当該接地された状態を回避することができるため、鉄道車両１の信頼性を向上することが可能となる。

なお、例えば大きな異物が架線に付着している状態等において、鉄道車両１の走行によって稼動状態にある第１のパンタグラフ２が当該異物に衝突し、破壊された場合、当該破壊された第１のパンタグラフ２の例えば破片等によって第１の断路器１２も破壊され、例えば可動部１２１の腕１２３が折れて、上記したような接地された状態になった場合においても、上記した場合と同様に当該接地された状態を回避することができる。

また、第２のパンタグラフ３が稼動している場合において、第２の断路器１３に接続されている平編線２３が断線した場合であっても、上記した第１の断路器１２の場合と同様に、接地された状態を回避することが可能である。

また、本実施形態では、駆動電力が交流の場合について説明したが、例えば駆動電力が直流の鉄道車両に適用されても構わない。

［第２の実施形態］
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係る鉄道車両１０の概略を当該鉄道車両１０の側面から示す図である。図６は、図５の鉄道車両１０の概略を当該鉄道車両１０の上面から示す図である。なお、図１及び図２と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図１及び図２と異なる部分について主に述べる。以下の変形例についても同様にして重複した説明を省略する。

また、前述した図３及び図４において、本実施形態に係る鉄道車両１０についても、上記した第１の実施形態と同様であり、図３及び図４を用いて説明する。

本実施の形態の鉄道車両１０は、第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４が、鉄道車両１０の屋根の上に設けられた保護カバー２０によって覆われていることを特徴のひとつとしている。この保護カバー２０は、絶縁材で構成されている。

次に、前述した鉄道車両１０の第１の断路器１２の可動部１２１に接続されている、例えば平編線２２が断線した場合の動作について説明する。なお、このとき、第１のパンタグラフ２が稼動状態にあり、第２のパンタグラフ３が待機状態にあるものとして説明する。

平編線２２が断線し、例えば鉄道車両１０の車体に当該平編線２２が接地された場合、第１のパンタグラフ２から変圧器５に電力を供給することができないため、第１のパンタグラフ２から第２のパンタグラフ３に稼動を切り替える必要がある。

また、第１の断路器１２及び第２の断路器１３が保護カバー２０によって覆われているため、前述したように、第１のパンタグラフ２が破壊され、その破片等による第１の断路器１２または第２の断路器１３の破損を防ぐことが可能となるほか、走行風で平編み線がはためくことはないため、平編み線の素線切れ防止ができるという副次的効果もある。

上述したように本実施形態においては、第１の断路器１２の可動部１２１は第１のパンタグラフ２と、固定部１２２は変圧器５と接続されることによって、当該可動部１２１に接続されている平編線２２が断線し、当該平編線２２が接地された状態になった場合であっても、第１のパンタグラフ２を第２のパンタグラフ３に稼動を切り替えたとき、当該接地された状態を回避することができるため、鉄道車両１０の信頼性を向上することが可能となる。

また、保護カバー２０は、絶縁材で構成されているため、当該保護カバー２０を設置する際に、例えば第１の断路器１２または第２の断路器１３や遮断器４等の接続機器の絶縁距離を考慮する必要がない。そのため、当該保護カバー２０は、例えば第１の断路器１２及び第２の断路器１３等の機器を覆うための必要最小限の大きさに実装することで、無駄なスペースを使用することなく例えば第１のパンタグラフ２の破損による被害を少なくすることが可能である。

また、保護カバー２０は、第１のパンタグラフ２及び第２のパンタグラフ３に接続するための導体を通す部分以外については、密閉状態となっているため、当該保護カバー２０の内部に、例えば水分が入ることはほとんどない。もちろん、導体を通す部分についても絶縁材を使用しているので、完全防水構造にすることが可能であり、貫通碍子などを用いれば、さらに防水は容易である。したがって、保護カバー２０の内部に水分等が進入することによる地絡事故を防ぐことも可能である。

なお、本実施形態では、第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４が保護カバー２０によって覆われることを説明したが、第１の断路器１２または第２の断路器１３のみが覆われる構成としても構わないし、第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器に加えて他の機器等も覆われる構成としても構わない。

［変形例］
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２の実施形態の変形例について説明する。図７は、本実施形態に係る鉄道車両１００の概略を当該鉄道車両１００の側面から示す図である。図８は、図７の鉄道車両１００の車体の中に設けられる筐体３０の内部を示す図である。

また、前述した第２の実施形態と同様に、本実施形態に係る鉄道車両１００の構成についても、図３及び図４を用いて説明する。

図７及び図８の鉄道車両１００の特徴は、図７または図８に示されるように、例えば第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４が、鉄道車両１００の車体の中に設けられている点にある。当該鉄道車両１００の車体の中には、例えば絶縁材で構成された筐体３０が設置されており、第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４は、当該筐体３０の内部に設けられている。筐体３０は、車体上部に設けられている取り外し屋根を兼用したものであってもよい。

次に、前述した鉄道車両１００の第１の断路器１２の可動部１２１に接続されている、例えば平編線２２が断線した場合の動作について説明する。なお、このとき、第１のパンタグラフ２が稼動状態にあり、第２のパンタグラフ３が待機状態にあるものとして説明する。

平編線２２が断線し、例えば鉄道車両１００の車体に当該平編線２２が設置された場合、第１のパンタグラフ２から変圧器５に電力を供給することができないため、第１のパンタグラフ２から第２のパンタグラフ３に稼動を切り替える必要がある。

可動部１２１は、第１のパンタグラフ２と接続されているため、第１のパンタグラフ２から第２のパンタグラフ３へ稼動を切り替えたとき、断線した平編線２２は、稼動している第２のパンタグラフ３から変圧器５までの回路とは完全に切り離されるため、上記した平編線２２が設置された状態を回避することができる。

また、第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４が、鉄道車両１００の車内に設置されているため、上記した第２の実施形態と同様に、例えば第１のパンタグラフ２が破壊された場合、その破片等による第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４等の破損を防ぐことが可能となるほか、走行風で平編み線がはためくことはないため、平編み線の素線切れ防止ができるという副次的効果もある。

上述したように本変形例においては、第１の断路器１２の可動部１２１は第１のパンタグラフ２と、固定部１２２は変圧器５と接続されることによって、当該可動部１２１に接続されている平編線２２が断線し、当該平編線２２が設置された状態になった場合であっても、第１のパンタグラフ２を第２のパンタグラフ３に稼動を切り替えたとき、当該設置された状態を回避することができるため、鉄道車両１００の信頼性を向上することが可能となる。

また、第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４が設けられている筐体３０は、例えば絶縁材で構成されているため、当該筐体３０の内部に第１の断路器１２、第２の断路器１３及び遮断器４を設ける際、当該第１の断路器１２または第２の断路器１３や遮断器４等の接続機器の絶縁距離を考慮する必要がない。そのため、筐体３０を必要最小限の大きさに実装することで、鉄道車両１００の車内の無駄なスペースを使用することなく第１のパンタグラフ２の破損による被害を少なくすることが可能である。

また、筐体３０は、第１のパンタグラフ２及び第２のパンタグラフ３に接続するための導体を通す部分以外については、密閉状態であり、かつ鉄道車両１００の車体の中に設けられているため、当該筐体３０の内部に、例えば水分が入ることはほとんどない。もちろん、導体を通す部分についても絶縁材を使用しているので、完全防水構造にすることが可能であり、貫通碍子などを用いれば、さらに防水は容易である。したがって、筐体３０の内部に水分等が進入することによる地絡事故を防ぐことも可能である。

なお、本発明は、上記実施形態またはその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態またはその変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態またはその変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態またはその変形例に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る鉄道車両１の概略を当該鉄道車両１の側面から示す図。図１の鉄道車両１の概略を当該鉄道車両１の上面から示す図。図１の鉄道車両１における電力回路の概略を示す図。第１の断路器１２の拡大図。本発明の第２の実施形態に係る鉄道車両１０の概略を当該鉄道車両１０の側面から示す図。図５の鉄道車両１０の概略を当該鉄道車両１０の上面から示す図。上記第２の実施形態の変形例に係る鉄道車両１００の概略を当該鉄道車両１００の側面から示す図。図７の鉄道車両１００の車体の中に設けられる筐体３０の内部を示す図。

符号の説明

１，１０，１００…鉄道車両、２…第１のパンタグラフ、３…第２のパンタグラフ、４…遮断器、５…変圧器、６…支持碍子、１２…第１の断路器、１３…第２の断路器、２０…保護カバー、２２、２３…平編線、３０…筐体、１２１…可動部、１２２…固定部、１２３…腕。

Claims

車両に設けられた第１のパンタグラフと、
前記第１のパンタグラフと接続された第１の断路器と、
前記車両に設けられ、前記第１のパンタグラフとは異なる第２のパンタグラフと、
前記第２のパンタグラフと接続された第２の断路器と、
前記第１の断路器と前記第２の断路器のそれぞれに接続された変圧器とを有し、
前記第１の断路器の可動部は前記第１のパンタグラフと接続され、前記第１の断路器の固定部は前記変圧器と接続され、
前記第２の断路器の可動部は前記第２のパンタグラフと接続され、前記第２の断路器の固定部は前記変圧器と接続されることを特徴とする鉄道車両。
前記請求項１記載の鉄道車両において、
前記第１の断路器と前記第２の断路器は、車体の中に設けられたことを特徴とする鉄道車両。
前記請求項２記載の鉄道車両において、
前記車体の中に絶縁材で構成された筐体を有し、
前記第１の断路器と前記第２の断路器は、前記筐体内部に設けられていることを特徴とする鉄道車両。
前記請求項１記載の鉄道車両において、
前記第１の断路器と前記第２の断路器は、車両の屋根の上に設けられた防護カバーにより覆われていることを特徴とする鉄道車両。
前記請求項４記載の鉄道車両において、
前記防護カバーは、絶縁材で構成されていることを特徴とする鉄道車両。
車両に設けられたパンタグラフと、
前記パンタグラフと接続された断路器と、
前記断路器と接続された変圧器とを有し、
前記断路器の可動部は前記パンタグラフと接続され、前記断路器の固定部は前記変圧器と接続されることを特徴とする鉄道車両。