JP2011057082A

JP2011057082A - 交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置

Info

Publication number: JP2011057082A
Application number: JP2009209015A
Authority: JP
Inventors: Taku Sasagawa; 卓笹川; Taiji Hisamizu; 泰司久水; Masateru Ikehata; 政輝池畑
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】交流電気鉄道車両の車端での磁界低減効果を高めることができる交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置を提供する。
【解決手段】交流電気鉄道車両１１，１２との間に掛けられる内幌１３の床面の外側に、例えば、厚み５ｍｍのアルミニウム板など磁気シールド体１４を配置する。外幌の場合は、天端面及び側面の内側に内幌１３と同様の磁気シールド体を配置する。さらに、磁気シールド体として、板状の導電性材料の代わりに導電性の電線の集合体を用いるようにしてもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、人体への磁界暴露に関する交流磁界低減のための交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置に関するものである。

一般に交流電気鉄道では、変電所からき電線やトロリ線を通じて鉄道車両に電気が供給され、それが鉄道車両の駆動や補助機器類の動作に使われた後、レールや負き電線、フィーダを通じて変電所に戻っていく。これらの電流は１編成で１，０００Ａにも及ぶことがある程大きい上、大きな閉ループを構成するので、それによる磁界が距離減衰し難い。したがって、車両に対する交流磁界源としては、トロリ線やレール、フィーダなどを流れる商用周波数交流電流が主なものである（下記非特許文献１参照）。

ところで、最近の交流電気鉄道車両（日本においてはＡＣ２０，０００ＶやＡＣ２５，０００Ｖで駆動される鉄道車両）においては、車両重量軽量化のため、特に新幹線において従来の鋼鉄製車体（１００系までの新幹線車両）からアルミニウム車体（主として３００系以降の新幹線車両）が使われることが多くなってきている。諸外国でもフランスのＴＧＶデュプレックス（２階建高速鉄道車両）やドイツのＩＣＥ３など多くの高速鉄道車両がアルミニウム構体を採用している。このアルミニウム車体は、その高電気伝導度のため商用周波数程度の交流磁界をよく遮蔽し、基本的には電磁波（ＥＭＦ）人体暴露や車載器の電磁両立性（ＥＭＣ）の観点から、交流電気鉄道の車体構体材料として適しているといえる。

笹川卓，久水泰司，「鉄道車両の交流磁界遮蔽効果」，社団法人電気学会，交通・電気鉄道研究会資料，ＴＥＲ−０６−７１，ｐｐ．７−１２（２００６）

しかしながら、鉄道車両の車端部に必ず存在する幌部（外幌部、内幌部）ではこのアルミニウムが途切れ、交流磁界遮蔽効果が大きく低下する。さらにはこの幌部（外幌部、内幌部）では、アルミニウム車体により車体の外に「追い出された（排除された）」磁束が流入先を求め、この幌部近辺の導電体の切れ目から幌部全体に流れ込むため、何もない場合に比べて磁界が上昇するという現象が局所的には生じる可能性もある。

図８は交流電気鉄道車両の車体の端部から幌部に磁束が流入する様子を示す図である。
この図において、１０１，１０２はアルミニウム車体、１０３は幌部、１０４は交流給電線路、１０５は交流電流の帰路としてのレールであり、矢印で示すように幌部１０３に磁界が流入し、幌部１０３の磁束密度が局所的に上昇する。
図９は従来の交流電気鉄道車両の模式図であり、図１０はその交流電気鉄道車両の車内位置による車内磁界の違いを示す図である。

図９において、２０１はアルミニウム車体、２０２は一般客室、２０３は座席、２０４は窓、２０５は出入り台、２０６は貫通路（内幌）である。
図１０に交流電気鉄道車両の車内位置毎の磁界（商用周波数）の計算結果を示す。一般に車内（一般客室２０２やその窓２０４）はアルミニウム車体の渦電流による磁気遮蔽効果のため磁界が大きく低減されるが、出入り口がある出入り台２０５（この場合ドアを構成するアルミニウムと車体のアルミニウムの間に不連続部が存在する）や車体が完全に切れる幌部では磁界低減効果が薄れ、交流磁界が上昇する。

このように、電気鉄道車両の車端、特に幌部は交流電気鉄道車両でも比較的磁界が高い部位になっている。
さらに日本の新幹線は、最大１６両編成、定格１６ＭＶＡという電力消費を伴う編成が最短片側５分ヘッドで運行されるという、世界にも稀に見る高運転密度線区を有し、その電力消費量およびき電電流値は世界最大級と考えられる。したがって、それに伴う車内交流磁界の課題も他国の場合に比べより注意を要する。

本発明は、上記状況に鑑みて、交流電気鉄道車両の車端での磁界低減効果を高めることができる交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、交流電気鉄道車両の車端における外幌または内幌の部位に磁気シールド体を配置することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が導電性材料からなることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が導電性の電線の集合体からなることを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が強磁性体からなることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕〜〔４〕の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記内幌の部位が内幌の外側であることを特徴とする。

〔６〕上記〔１〕〜〔４〕の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記外幌の部位が外幌の内側であることを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕〜〔４〕の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が前記交流電気鉄道車両に電気的に接続されることを特徴とする。

〔８〕上記〔１〕〜〔４〕の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が複数個配置され、それぞれの磁気シールド体の少なくとも一部分が互いにオーバーラップするように配置されることを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べて交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界を低減し、同部位の交流車内磁界を抑えることができる。

本発明が適用される交流電気鉄道車両の外幌を示す模式図である。本発明が適用される交流電気鉄道車両の内幌（貫通幌）を示す模式図である。本発明の実施例を示す交流電気鉄道車両の内幌部の磁気シールド体の配置を示す模式図である。本発明の実施例を示す交流電気鉄道車両の外幌部の磁気シールド体の配置を示す模式図である。磁気遮蔽効果の計算を行った位置を示す図である。図５に示す位置で計算した、内幌部に磁気シールド体がない場合の磁気遮蔽効果の計算結果を示す図である。図５に示す位置で計算した、内幌部に磁気シールド体がある場合の磁気遮蔽効果の計算結果を示す図である。交流電気鉄道車両の車体の端部から幌部に磁束が流入する様子を示す図である。従来の交流電気鉄道車両の模式図である。従来の交流電気鉄道車両の車内位置による車内磁界の違いを示す図である。

本発明の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置は、交流電気鉄道車両の車端における外幌または内幌の部位に磁気シールド体を配置する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明が適用される交流電気鉄道車両の外幌を示す模式図、図２は本発明が適用される交流電気鉄道車両の内幌（貫通幌）を示す模式図である。
これらの図において、１，２は交流電気鉄道車両、３は交流電気鉄道車両１と２の間に掛けられる外幌、４は交流電気鉄道車両１と２の間に掛けられる内幌である。

図３は本発明の実施例を示す交流電気鉄道車両の内幌部の磁気シールド体の配置を示す模式図、図４は本発明の実施例を示す交流電気鉄道車両の外幌部の磁気シールド体の配置を示す模式図である。
内幌の場合、図３に示すように、交流電気鉄道車両１１と１２との間に掛けられる内幌１３の床面の外側に磁気シールド体（アルミニウム板、例えば、厚みは５ｍｍ）１４を配置する。

また、外幌の場合、図４に示すように、交流電気鉄道車両１１と１２との間に掛けられる外幌１５の天端面及び側面の内側に磁気シールド体（アルミニウム板、例えば、厚みは５ｍｍ）１６を配置する。
図５は磁気遮蔽効果の計算を行った位置を示す図、図６，図７は図５に示す位置で計算した、内幌部に磁気シールド体がない場合とある場合それぞれの磁気遮蔽効果の計算結果を示す図である。

図３に示すように、交流電気鉄道車両の内幌１３の床面の外側に磁気シールド体を設け、図５に示す計算位置１７で磁気遮蔽効果の計算を行った。図６の磁気シールド体を設けない場合に比して図７の磁気シールド体を設けた場合の方が磁界を低減できることが明らかである。
本発明では、磁気シールド体として、上記したアルミニウム板のような板状の導電性材料の代わりに導電性の電線の集合体（巻線形状、編み線形状など）を用いるようにしてもよい。また、幌部に導電性材料を塗装することにより磁気シールド体としてもよい。これらの磁気シールド体は、磁気遮蔽効果を高めるため、鉄道車体に電気的に接続するようにすることが望ましい。

また、磁気シールド板を複数個配置する場合には、磁気シールド板同士はある程度オーバーラップ（重なり）を持つように配置する。
なお、交流電気鉄道車両の車端部には、連結器や各種ダンパ類が設置されているので、それらと干渉しないように磁気シールド体を設置することが重要である。また、交流電気鉄道車両の車端部と車体とは相対的に変位するので、配置した磁気シールド体と車体が干渉しないことも要求される。

さらに、配置した磁気シールド体を通じて交流電気鉄道車両同士が電気的に接続される場合には、そこに帰線電流が流れるのでそれに対する配慮も必要である。
また、上記実施例では、磁気シールド体として主にアルミニウムを用いる場合について述べたが、これに限定されるものではなく、強磁性体（鉄、特に電磁鋼板など）を磁気シールド体として用いて交流磁界遮蔽効果を向上させるようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置は、交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界を低減するものとして利用可能である。

１，２，１１，１２交流電気鉄道車両
３，１５交流電気鉄道車両の間に掛けられる外幌
４，１３交流電気鉄道車両の間に掛けられる内幌
１４，１６磁気シールド体（アルミニウム板）
１７計算位置

Claims

交流電気鉄道車両の車端における外幌または内幌の部位に磁気シールド体を配置することを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。
請求項１記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が導電性材料からなることを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。
請求項１記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が導電性の電線の集合体からなることを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。
請求項１記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が強磁性体からなることを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。
請求項１〜４の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記内幌の部位が内幌の外側であることを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。
請求項１〜４の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記外幌の部位が外幌の内側であることを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。
請求項１〜４の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が前記交流電気鉄道車両に電気的に接続されることを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。
請求項１〜４の何れか一項記載の交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置において、前記磁気シールド体が複数個配置され、それぞれの磁気シールド体の少なくとも一部分が互いにオーバーラップするように配置されることを特徴とする交流電気鉄道車両の幌部の交流磁界遮蔽装置。