JP2016043759A - 鉄道用電気・電子機器の収納装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道設備用の電気・電子機器及び保護・変換装置をシェルタ内に集約して等電位接地し、落雷による機器の故障、破損を防止して信号設備や踏切設備等の信頼性を高める。【解決手段】高強度材料と高導電性材料とを組み合わせたシェルタ１０内に、鉄道設備用の複数の電気・電子機器１２ａ〜１４ａ及び保護・変換装置１１ａが収納される内部空間１０Ａと、保護・変換装置１１ａに接続される外線２１を収容する外線収容部１０Ｂと、保護・変換装置１１ａと電気・電子機器１２ａ〜１４ａとの間、及び、電気・電子機器１２ａ〜１４ａの相互間を接続する内線２２を収容する内線収容部１０Ｃと、を形成すると共に、外部筺体１０Ｄの上部に受電部１５を形成し、保護・変換装置１１ａ、電気・電子機器１２ａ〜１４ａ、受電部１５及び前記高導電性材料を、共通接地線１９を介して一点にて等電位接地する。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道設備用の複数の電気・電子機器を、高強度材料と高導電性材料とを組み合わせたシェルタ内に集約して収納するようにした鉄道用電気・電子機器の収納装置に関し、詳しくは、高強度材料として主に鉄を使用し、高導電性材料として主に銅を使用すると共に、シェルタに受電部を設けて落雷時の電流を速やかに大地に流すことができる収納装置に関するものである。

鉄道の駅構内または信号機や踏切の近辺、線路沿線などには、信号設備、踏切設備、転轍設備、ＡＴＣシステム等を制御する各種の制御装置、通信装置、電源装置、保安器、電力変換器等の鉄道用電気・電子機器が設置されており、これらの機器は信号用器具箱や踏切用器具箱に収納されている。
信号用器具箱や踏切用器具箱は、複数まとめて一カ所に設置されることは少なく、個々の器具箱が何年か隔てて所定位置に設置されるため、新旧の器具箱が点在している場合が多い。

例えば、図２は、駅周辺の器具箱の設置状態を概念的に示した図である。
図２において１はプラットホーム、２は線路、３はき電線、４ａ，４ｂ，４ｃは器具箱、５は器具箱４ａ，４ｂ，４ｃ内の機器同士を接続するケーブルであり、器具箱４ａ，４ｂ，４ｃの筺体及びその内部機器は、それぞれ個別に接地されているものとする。

このような状態で、例えば器具箱４ａ近くのき電線３や線路２に落雷し、大地に雷サージ電流が流れると、落雷点の近傍にある器具箱４ａの筺体電位が上昇する。
これに対し、器具箱４ａから離れた場所にある器具箱４ｂ，４ｃ等の筺体電位は器具箱４ａから遠くなるほど低下するので、図示するように器具箱４ａ，４ｂ，４ｃの筺体間に電位差が発生する。ここで、器具箱４ａ，４ｂ，４ｃの内部機器がそれぞれ筺体に接地されているとすれば、器具箱４ａ，４ｂ，４ｃごとに内部機器の接地電位に差が生じることになり、これによって内部機器に過電圧が印加されて故障や破損を招くという問題がある。

なお、本発明に関連する従来技術としては、例えば、特許文献１のように防水性を向上させた鉄道信号用器具箱や、特許文献２のように耐震性を向上させた鉄道信号用器具箱が知られている。

特開２００５−５３４３６号公報 特開２００４−１７９３２号公報

この種の器具箱の従来技術としては、前述したように防水性や耐震性の向上を目的としたものが数多く提案されている。しかしながら、器具箱自体に雷保護装置を内蔵したり、複数の器具箱が点在する状況における落雷対策を考慮したものは存在せず、器具箱内の各種の機器を落雷から効果的に保護する対策が切望されていた。

そこで、本発明の解決課題は、鉄道設備用の制御装置、通信装置、保安器、各種変換器等の複数の電気・電子機器をシェルタ内に集約して収納すると共に、前記シェルタの上部に受電部を形成し、かつシェルタの外部筺体を高強度材料と高導電性材料とを組み合わせて形成し、前記電気・電子機器を受電部及び高導電性材料と共に等電位接地することにより、落雷による機器の故障、破損を防止して信号設備や踏切設備等の信頼性を高めた鉄道用電気・電子機器の収納装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、
高強度材料と雷電流を速やかに接地側に流す高導電性材料とを組み合わせたシェルタ内に、
雷保護用の保安器を少なくとも有し、必要に応じて各種変換器を有する保護・変換装置と、鉄道設備用の複数の電気・電子機器と、が収納される内部空間と、
外部から引き込まれて前記保護・変換装置に接続される外線を収容するための外線収容部と、
前記保護・変換装置と前記電気・電子機器との間、及び、前記電気・電子機器の相互間を接続する内線を収容するための内線収容部と、
を形成し、
かつ、前記シェルタの上部に受電部を形成すると共に、
前記保護・変換装置、前記電気・電子機器、前記受電部、及び、前記シェルタの筺体を構成する前記高導電性材料を、共通接地線を介して一点にて等電位接地したことを特徴とする。

本発明によれば、保護・変換装置を含めて鉄道設備用の複数の電気・電子機器が、高強度材料と高導電性材料とを組み合わせて形成したシェルタ内に集約されてシェルタの受電部及び高導電性材料と共に等電位接地されるため、落雷時に機器間で電位差が生じることがなく、機器の故障や破損を確実に防止することができる。
これにより、信号設備や踏切設備等の信頼性を高め、鉄道の安全運行に資することができる。

本発明の実施形態を示す構成図である。 従来技術を示す説明図である。 本発明の実施例を示す構成図である。 本発明の実施例を示す構成図である。 本発明の実施例を示す構成図である。 本発明の実施例を示す構成図である。 本発明の実施例を示す構成図である。 本発明の実施例を示す構成図である。 本発明の実施例を示す構成図である。

以下、図１を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１において、１０は、この実施形態に係る収納装置の本体を構成するシェルタであり、その外部筺体１０Ｄの上部には高導電性材料からなる受電部１５が配置され、任意箇所の外壁または内壁には、銅などからなる高導電性材料が配置されている。この高導電性材料は、板状材料、線状材料等、任意の形状を取り得るものであり、前記受電部１５と電気的に接続されている。なお、シェルタ１０の外部筺体１０Ｄには、高導電性材料のほかに、所定の強度を保つために鉄板等からなる高強度材料が使用されているが、これらについては後述する図３により説明する。

シェルタ１０の内部空間１０Ａには、複数の内部筺体１１，１２，１３，１４，……が配置されている。シェルタ１０の下部には、外線２１を引き込んで収容するための外線収容部１０Ｂが設けられ、シェルタ１０の上部には、内線２２を収容するための内線収容部１０Ｃが設けられている。

外線２１側の内部筺体１１には、保護・変換装置１１ａが収納されている。この保護・変換装置１１ａは、少なくともＳＰＤ等の雷保護用の保安器を備えている。また、保護・変換装置１１ａには、外線２１及び内線２２の信号形態（直流・交流）に従って電力変換を行うインバータやコンバータ、変圧器、あるいは、電気信号と光信号とを変換する電気／光変換器、光／電気変換器、無線通信装置等の各種の変換器が、必要に応じて含まれる。

また、他の内部筺体１２〜１４には、信号設備や踏切設備、転轍設備、ＡＴＣシステム等を制御し、あるいはこれらとの間で信号を授受するための制御装置、通信装置等の各種の電気・電子機器１２ａ〜１４ａが収納されている。保護・変換装置１１ａと電気・電子機器１２ａ、及び、電気・電子機器１２ａ〜１４ａの相互間は、内線２２によって接続されている。なお、保護・変換装置１１ａも鉄道用の電気・電子機器であることに変わりはなく、「保護・変換装置」という名称は便宜的なものに過ぎない。

保護・変換装置１１ａ及び電気・電子機器１２ａ〜１４ａは、共通接地線１９によりシェルタ１０の外部筺体１０Ｄに接続され、この外部筺体１０Ｄは一点にて接地されている。図示されていないが、電気・電子機器１２ａ〜１４ａ等の電源回路も内部筺体１２〜１４に収納されており、前記共通接地線１９により一括して接地されている。

外線収容部１０Ｂにおける外線２１及び共通接地線１９の処理や、内線収容部１０Ｃにおける内線２２の処理には、配線分離専用のラックが用いられている。
なお、このシェルタ１０は、駅構内または信号設備や踏切設備の近辺、線路沿線など、鉄道設備の近くに設置されるものである。

この実施形態によれば、保護・変換装置１１ａ及び電気・電子機器１２ａ〜１４ａが集約されてシェルタ１０に収納されており、これらの保護・変換装置１１ａ及び電気・電子機器１２ａ〜１４ａは共通接地線１９により接地されたうえ、外部筺体１０Ｄにて一点で接地されている。また、シェルタ１０の外部筺体１０Ｄの上部に配置された受電部１５、及び、外部筺体１０Ｄの外壁または内壁を構成する高導電性材料も、共通接地線１９により一点で接地されている。
このため、仮に周辺のき電線や線路、筺体１０Ｄ等に落雷し、電気・電子機器１２ａ〜１４ａや筺体１２〜１４に過電圧が誘導されたとしても、これらは共通接地線１９により等電位接地されているため、各電気・電子機器１２ａ〜１４ａの間で電位差を生じるおそれがない。従って、過電圧により電気・電子機器１２ａ〜１４ａが故障し、破損することもない。

また、外線２１から侵入する雷サージ電流を保護・変換装置１１ａが大地に逃がし、またはバイパスすることにより、電気・電子機器１２ａ〜１４ａ側に被害が波及するのを防止することができる。
更に、シェルタ１０を、外部筺体１０Ｄの高導電性材料を介して接地したことにより、仮に受電部１５に落雷したとしても雷サージ電流が速やかに大地へ流れるので、内部の電気・電子機器１２ａ〜１４ａを確実に保護することができる。
また、外線２１、内線２２がそれぞれ外線収容部１０Ｂと内線収容部１０Ｃとに分離して収容されているので、仮に外線２１に雷サージ電流が流れた場合でも内線２２側に電圧が誘導される心配がなく、安全性を一層向上させることができる。

次に、本発明の実施例を、図３〜図９を参照しつつ説明する。
図３は、図１におけるシェルタ１０に相当するシェルタ３０の構成を示したものであり、３１，３２は外部筺体を構成する銅板などの高導電性材料、３４〜３６は外部筺体を構成する鉄板などの高強度材料である。また、３３は図１の受電部１５に相当する受電部である。

受電部３３は高導電性材料３１，３２に接続され、これらの高導電性材料３１，３２は接地システム４１により接地されている。この接地システム４１は、図１における共通接地線１９と電気的に等価なものであり、図１に示した保護・変換装置１１ａ，電気・電子機器１２ａ〜１４ａは接地システム４１にて等電位接地されている。
図４は、図３において、例えば受電部３３に落雷した時の雷サージ電流の経路を示したものであり、雷サージ電流は高抵抗の高強度材料３４〜３６には流れにくく、主として低抵抗の高導電性材料３１，３２を介して大地へ流れる。

なお、図５〜図９は、図１に示した保護・変換装置１１ａまたは電気・電子機器１２ａ〜１４ａの具体例を例示したものである。
例えば、図５は、インバータまたはコンバータからなる電力変換器６１，６２及び機器６０を備える構成であり、入出力される電圧の種類（直流電圧または交流電圧）に応じて、種々の電力変換器６１，６２が用いられる。

図６は、光／電気変換器７１、電気／光変換器７２及び機器６０を備える構成であり、各変換器７１，７２と外部との間では光信号を授受し、各変換器７１，７２と機器６０との間で電気信号を授受する例である。

図７(ａ)は外部入力を変圧器８１により絶縁、変圧して機器６０に供給し、その出力側に保安器等の雷保護装置８３を接続すると共に、変圧器８１、機器６０及び雷保護装置８３を共通接地した例である。また、図７（ｂ）は、機器６０の入出力側に雷保護装置８３をそれぞれ接続した例である。

図８（ａ）は、機器６０の入出力側にそれぞれ設けられた絶縁用の変圧器８１，８２を、機器６０と共に共通接地した例である。また、図８（ｂ）は、機器６０の入力側に中和線輪８４を接続した例である。

図９は、無線通信機能を有する機器６０と現場機器９２との間で、アンテナ９１を介して無線通信を行うシステムであり、この場合には、機器６０及びアンテナ９１をシェルタ３０内に収納すれば良い。

なお、シェルタ３０に収納される保護・変換装置１１ａまたは電気・電子機器１２ａ〜１４ａの構成は、図５〜図９に記載した例に限られないことは言うまでもない。

本発明に係る収納装置は、信号設備、踏切設備、転轍設備、ＡＴＣシステム等に限らず、鉄道設備の運用上必要な各種の電気・電子機器を集約して収納する用途に利用可能である。

１０：シェルタ
１０Ａ：内部空間
１０Ｂ：外線収容部
１０Ｃ：内線収容部
１０Ｄ：外部筺体
１１〜１４：内部筺体
１１ａ：保護・変換装置
１２ａ〜１４ａ：通信機器
１５：充電部
１９：共通接地線
２１：外線
２２：内線
３０：シェルタ
３１，３２，５１：高導電性材料
３３：受電部
３４〜３６，５２：高強度材料
４１：接地システム（共通接地線）
６０：機器
６１，６２：電力変換器
７１：光／電気変換器
７２：電気／光変換器
８１，８２：変圧器
８３：雷保護装置（保安器）
８４：中和線輪
９１：アンテナ
９２：現場機器

Claims (1)

1. 高強度材料と雷電流を速やかに接地側に流す高導電性材料とを組み合わせたシェルタ内に、
   雷保護用の保安器を少なくとも有し、必要に応じて各種変換器を有する保護・変換装置と、鉄道設備用の複数の電気・電子機器と、が収納される内部空間と、
   外部から引き込まれて前記保護・変換装置に接続される外線を収容するための外線収容部と、
   前記保護・変換装置と前記電気・電子機器との間、及び、前記電気・電子機器の相互間を接続する内線を収容するための内線収容部と、
   を形成し、
   かつ、前記シェルタの上部に受電部を形成すると共に、
   前記保護・変換装置、前記電気・電子機器、前記受電部、及び、前記シェルタの筺体を構成する前記高導電性材料を、共通接地線を介して一点にて等電位接地したことを特徴とする鉄道用電気・電子機器の収納装置。

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