JP2023036059A - Railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気回路の絶縁抵抗の計測を容易にできる鉄道車両に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a railway vehicle capable of facilitating measurement of insulation resistance of electric circuits.
鉄道車両は、例えば架線からパンタグラフを介して供給される電力をVVVFインバータやSIV等の変換装置で変換して出力し、その出力された電力で電動機などの各種の電気機器を作動させる。従来より、パンタグラフと変換装置とを繋ぐ電源線や、変換装置と複数の電気機器とを繋ぐ出力電線などの電気回路の健全性を評価するために、例えば90日毎の定期検査にて電気回路の絶縁抵抗を計測している。 A railway vehicle, for example, converts electric power supplied from an overhead wire through a pantograph by a conversion device such as a VVVF inverter or SIV and outputs the converted electric power, and the output electric power is used to operate various electric devices such as an electric motor. Conventionally, in order to evaluate the soundness of electric circuits such as a power line connecting a pantograph and a converter, and an output line connecting a converter and a plurality of electrical devices, for example, regular inspections every 90 days have been performed to check the integrity of the electric circuit. Measuring insulation resistance.
定期検査では、パンタグラフを下降させて架線からの鉄道車両への電力供給を遮断すると共に、複数の開閉器を手動で操作して計測対象の電気回路を接地から切り離した後、その計測対象に絶縁抵抗測定器を接続して絶縁抵抗を計測する。その計測後には、絶縁抵抗測定器を外し、計測対象を再び接地させて電力供給し、その機器が正常動作するのを確認する必要がある。この計測や確認の各種作業を鉄道車両毎に個別に行うには多くの労力と時間を要する。 During periodic inspections, the pantograph is lowered to cut off the power supply from the overhead wire to the rolling stock, and multiple switches are manually operated to disconnect the electrical circuit to be measured from the ground, and then the electrical circuit to be measured is insulated. Connect a resistance measuring instrument to measure the insulation resistance. After the measurement, it is necessary to remove the insulation resistance measuring instrument, ground the object to be measured again, supply power, and confirm that the device operates normally. It takes a lot of labor and time to individually perform various operations such as measurement and confirmation for each railway vehicle.
特許文献1には、鉄道車両の電気回路のうちパンタグラフから変換装置までの主回路(電源線)の一部の絶縁抵抗(漏洩電流)を、鉄道車両に搭載した試験回路で計測することが開示されている。具体的に、特許文献1では、架線から離したパンタグラフと変換装置との間を高速度遮断機で切り離すと共に、変換装置を接触器(開閉器)で接地部から切り離した状態で、高速度遮断機よりもパンタグラフ側の主回路と接地部(車体)との間に試験回路で電圧を印加することにより、その主回路の絶縁抵抗を計測する。
しかしながら、特許文献1では、変換装置から出力電力が供給される出力電線を、高速度遮断機の遮断によって主回路から容易に切り離しできるため、出力電線の絶縁抵抗を計測することは考慮されていない。複数の出力電線をそれぞれ接地から切り離すための開閉器の数が多いため、従来の定期検査による出力電線の絶縁抵抗の計測では、複数の開閉器を手動で開閉する作業に特に多くの時間を要すると共に、作業工程が多いという問題点がある。
However, in
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、電気回路の絶縁抵抗の計測を容易にできる鉄道車両を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a railway vehicle capable of easily measuring insulation resistance of an electric circuit.
この目的を達成するために本発明の鉄道車両は、レール上を走行するものであって、前記レールに接続される接地部と、電力が供給される電源線と、その電源線に接続され、前記電源線からの入力電圧を調整して出力する変換装置と、その変換装置から出力電力が供給される出力電線と、その出力電線に接続されて出力電力によって作動する電気機器と、その電気機器と前記接地部とを前記出力電線を介し開閉可能に接続し、前記電源線への電力の供給の遮断に応じて開く電磁開閉器と、その電磁開閉器が開いた状態で、前記接地部との接続が切れた前記電気機器に接続されている前記出力電線と前記接地部との間に電圧を印加して、その出力電線の絶縁抵抗を計測する監視装置と、を備えている。 In order to achieve this object, the railway vehicle of the present invention runs on a rail, and has a ground portion connected to the rail, a power line to which power is supplied, and a power line connected to the power line, A conversion device that adjusts and outputs the input voltage from the power line, an output wire that supplies output power from the conversion device, an electrical device that is connected to the output wire and is operated by the output power, and the electrical device and the grounding portion via the output wire so as to be openable and closable, and an electromagnetic switch that opens in response to interruption of power supply to the power supply line; and a monitoring device that measures the insulation resistance of the output wire by applying a voltage between the output wire connected to the disconnected electrical device and the ground portion.
なお、変換装置としては、直流電力を交流電力に変換するインバータや、交流電力を直流電力に変換するコンバータ、電圧を変圧するトランスが挙げられる。また、これらのインバータ、コンバータ、トランスを複数組み合わせたものを変換装置としても良い。 Examples of conversion devices include an inverter that converts DC power into AC power, a converter that converts AC power into DC power, and a transformer that transforms voltage. Also, a combination of a plurality of these inverters, converters, and transformers may be used as a conversion device.
請求項1記載の鉄道車両によれば、電源線への電力の供給が遮断された非通電時には、電磁開閉器が開き、出力電線を介した電気機器と接地部との接続が切れる。この状態で、監視装置は、電気機器に接続されている出力電線と接地部との間に電圧を印加して、その出力電線の絶縁抵抗を計測する。このように、鉄道車両に監視装置を搭載することによって、従来、電力供給の遮断、計測対象の接地部からの切り離し及び計測対象への計測器の接続などの各種作業を、各鉄道車両に対し個別に行っていた絶縁抵抗の計測方法と比べ、出力電線の絶縁抵抗の計測を容易にできる。特に、電磁開閉器によって、電力供給の遮断に応じ計測対象が接地部から切り離されるので、計測対象を接地部から手動で切り離す作業を不要にでき、計測対象の絶縁抵抗の計測をより容易にできる。
According to the railway vehicle of
請求項2記載の鉄道車両によれば、請求項1記載の鉄道車両の奏する効果に加え、次の効果を奏する。電源線への非通電時には、電源側開閉器が開き、変換装置の入力側に連結される接地側電線が接地部から切り離されると共に、その変換装置の入力側の電源線も接地部から切り離される。この状態で、監視装置は、接地部と電源線および接地側電線の少なくとも一方との間に電圧を印加して、その電源線および接地側電線の少なくとも一方の絶縁抵抗を計測する。これにより、従来の絶縁抵抗の計測方法と比べ、電源線および接地側電線の絶縁抵抗の計測を容易にできる。特に、電源側開閉器によって、電力供給の遮断に応じて計測対象が接地部から切り離されるので、計測対象を接地部から手動で切り離す作業を不要にできる。
According to the railway vehicle of
請求項3記載の鉄道車両によれば、請求項1又は2に記載の鉄道車両の奏する効果に加え、次の効果を奏する。絶縁抵抗の計測対象の電線に開閉可能な第1スイッチが接続され、その第1スイッチを閉じたときに計測対象に電圧検出部が接続される。このときに電圧検出部が検出した電圧が所定値以下であれば、非通電時の計測対象の残留電圧が小さいことや、通電によって計測対象に大きな電圧が印加されていないことが分かる。即ち、計測対象の絶縁抵抗の計測に影響する電圧が小さいことが分かる。この場合に更に、電圧検出部および第1スイッチに開閉可能に接続される第2スイッチを閉じることで、計測対象の絶縁抵抗を計測する計測回路が形成される。以上の結果、既存回路の信頼性を低下させることなく、監視装置は、計測対象の絶縁抵抗の検出精度を向上できる。
According to the railway vehicle of
請求項4記載の鉄道車両によれば、請求項1から3のいずれかに記載の鉄道車両の奏する効果に加え、次の効果を奏する。接地部との接続が切れた計測対象の電線に抵抗計測部を接続し、電圧印加部で接地部へ正の電圧を印加すると、その電圧に基づいて抵抗計測部は計測対象の絶縁抵抗を計測する。この抵抗計測部と計測対象との接続は、切換部によって、基準抵抗を介した抵抗計測部と接地部との接続に切り換えられる。このように切り換えた状態で、抵抗計測部は、電圧印加部で印加した電圧に基づき、絶縁抵抗の代わりに基準抵抗の抵抗値を計測する。その計測した抵抗値を、予め定められている基準抵抗の抵抗値と比較することで、監視装置の正常動作を確認できる。
According to the railcar of
以下、好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず図1を参照して第1実施形態における鉄道車両10の概要を説明する。図1は、鉄道車両10,11の電気回路を模式的に示した回路図である。
Preferred embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings. First, with reference to FIG. 1, the outline of the
鉄道車両10,11はいずれも、直流型電車であって、金属製の車体12と、その車体12を支持してレール2上を転動する複数の車輪13と、車体12のレール方向(前後方向)の両端にそれぞれ設けた連結部14と、空調機器15や照明16等の複数の電気機器と、を主に備えている。連結部14は、鉄道車両10,11同士を機械的に連結して車両間の引張力や圧縮力を伝達する連結器と、鉄道車両10,11同士を電気的に連結する電気連結器と、を含む。
Each of the
鉄道車両10,11の連結部14同士を連結することで車両編成が構成される。鉄道車両10は、動力としての複数の電動機22を有し、電動機22で車輪13を回転させてレール2上を自走する動力車である。一方、鉄道車両11は動力を持たず鉄道車両10に付随して走行する付随車である。
A train set is configured by connecting the connecting
レール2の上方には架線4が架け渡されている。この架線4には、接地されたレール2に対し変電所6で起電力を生じさせることにより、高電圧(本実施形態では1500V)の直流電流が流れる。鉄道車両10の車体12の上部に設けたパンタグラフ17を上昇させて架線4に接触させることで、架線4からパンタグラフ17を介して鉄道車両10の電源線18に直流電力が供給される。
An
この電源線18は、鉄道車両10に搭載されたVVVFインバータ20及びSIV(静止型インバータ)30にそれぞれ接続される。VVVFインバータ20及びSIV30はいずれも、電源線18から入力される直流電力を交流電力に変換・調整して出力する変換装置である。
The
VVVFインバータ20の出力側が電動機用電線24を介して複数の電動機22にそれぞれ接続され、VVVFインバータ20から出力される交流電力により電動機22が作動する。VVVFインバータ20は、出力する交流電力の電圧および周波数を可変制御可能に構成されている。この交流電力の電圧および周波数の制御に応じて、電動機22の回転数およびトルクが制御され、鉄道車両10の走行速度が制御される。
The output side of the
SIV30は、固定電圧(本実施形態では440V)および固定周波数の交流電力を出力する。SIV30の出力側には、第1低圧交流電路32が接続される。この第1低圧交流電路32は、鉄道車両10の両端の連結部14間に引き通される。鉄道車両11の連結部14間にも第1低圧交流電路32が引き通され、鉄道車両10,11の第1低圧交流電路32同士が連結部14を介して接続される。鉄道車両10,11それぞれにおいて、第1低圧交流電路32に空調機器15が接続され、第1低圧交流電路32から供給される交流電力で空調機器15が作動する。
The
また、第1低圧交流電路32には、絶縁トランス34を介して第2低圧交流電路36が接続される。絶縁トランス34は、第1低圧交流電路32に接続される1次巻線(図示せず)と、第2低圧交流電路36に接続される2次巻線(図示せず)とを同一の鉄心に巻きつけたものであり、1次巻線と2次巻線とが絶縁されている。絶縁トランス34は、第1低圧交流電路32から入力された交流電力の電圧を、本実施形態では100Vに変圧して第2低圧交流電路36に出力する。
A second low-voltage AC
第2低圧交流電路36は、第1低圧交流電路32と同様に、鉄道車両10,11の両端の連結部14間にそれぞれ引き通される。鉄道車両10,11の第2低圧交流電路36同士が連結部14を介して接続される。鉄道車両10,11それぞれにおいて、第2低圧交流電路36に照明16等の複数の電気機器が接続され、第2低圧交流電路36から供給される電力で複数の電気機器が作動する。
The second low-voltage AC
次に図2及び図3を参照して鉄道車両10の電気回路についてより詳しく説明する。図2は、SIV30よりも上流(パンタグラフ17側)の鉄道車両10の電気回路を模式的に示した回路図である。図3は、SIV30よりも下流(空調機器15等の電気機器側)の鉄道車両10の電気回路を模式的に示した回路図である。
Next, the electric circuit of the
図2に示すように、車体12(接地部の一部)は、車輪13を介してレール2に接続されることで接地される。また、鉄道車両10には、両端の連結部14(図1参照)間に引き通される接地線40(接地部の一部)が設けられる。この接地線40は、車体12及び車輪13を介してレール2に接続されることで接地される。
As shown in FIG. 2 , the vehicle body 12 (part of the grounding portion) is grounded by being connected to the
VVVFインバータ20及びSIV30の入力側には、電源線18が接続される正極端子と、接地側電線42が接続される負極端子とがそれぞれ設けられている。この接地側電線42が接地線40に接続され、パンタグラフ17が架線4に接触することで、VVVFインバータ20及びSIV30と変電所6との間に架線4及びレール2を介した閉回路が形成される。これにより、鉄道車両10が通電状態となる。
The input sides of the
接地側電線42と接地線40との間には、並列に設けた2基の電磁開閉器(MS)44aと、その電磁開閉器44aの接地線40側に直列に接続される手動開閉器(S)46aとが設けられる。電磁開閉器44aは、電気信号で開閉するラッチ式の開閉器であり、パンタグラフ17の下降に応じて電路を開き、パンタグラフ17の上昇に応じて電路を閉じる。即ち、電磁開閉器44aは、鉄道車両10の通電時(走行時)に閉じている。手動開閉器46aは、手動操作に応じて電路を開閉する開閉器である。
Between the
2基の電磁開閉器44aのうち少なくとも一方と、手動開閉器46aとを閉じることで、接地側電線42と接地線40とが接続される。電磁開閉器44aの両方と手動開閉器46aとのうち少なくとも一方を開くことで、接地側電線42が接地線40から切り離される。
By closing at least one of the two
なお、後述する電磁開閉器44b~44iは、配置が異なる以外は電磁開閉器44aと同一に構成される。図2以外の各図面では、並列に設けた2基の電磁開閉器44a~44iのうち一方のみを図示し、他方の図示を省略している。以下、電磁開閉器44a~44iを区別せずに説明する場合、電磁開閉器44と称す。また、後述する手動開閉器46b~46iは、配置が異なる以外は手動開閉器46aと同一に構成される。以下、手動開閉器46a~46iを区別せずに説明する場合、手動開閉器46と称す。
従来、鉄道車両10の各部の絶縁抵抗を計測する定期検査では、まず、パンタグラフ17を下降させて架線4から離し、架線4から電源線18への電力の供給を遮断する。次いで、手動開閉器46aを手動で開いて接地線40から接地側電線42を切り離すと共に、VVVFインバータ20及びSIV30を介した接地線40と電源線18との接続を切り離す。その後、電源線18と接地線40とに接続した絶縁抵抗の計測器(図示せず)によって、接地線40や車体12等の接地部に電圧を印加したときの、電源線18に生じる漏洩電流を検出し、接地部に対する電源線18の絶縁抵抗を計測する。同様に、接地側電線42と接地線40とに接続した絶縁抵抗の計測器によって、接地側電線42の絶縁抵抗を計測する。
Conventionally, in a periodic inspection for measuring the insulation resistance of each part of the
これに対し、本実施形態の鉄道車両10には、接地部に対する電源線18又は接地側電線42の絶縁抵抗を所定のタイミングで自動で計測する接触式監視装置70aが搭載されている。接触式監視装置70aは、電線AVを介し接地線40に接続される端子Vと、電線Aaを介し電源線18に接続される端子aと、電線Abを介し接地側電線42に接続される端子bと、を備えている。
On the other hand, the
なお、後述する接触式監視装置70b~70gは、配置と、印加する電圧値と、端子の数とが異なる以外は接触式監視装置70aと略同一に構成される。以下、接触式監視装置70a~70gを区別せずに説明する場合、接触式監視装置70と称す。
Note that the contact-
接触式監視装置70による絶縁抵抗の計測タイミングは、パンタグラフ17を下降して鉄道車両10の電源線18への電力供給が遮断されたときである。なお、鉄道車両10の非通電時(架線4から鉄道車両10への電力供給の遮断時)でも、接触式監視装置70は、蓄電池82(図3参照)によって作動する。
The measurement timing of the insulation resistance by the contact-
鉄道車両10への電力供給の遮断に応じて電磁開閉器44aが開き、接地線40から電源線18及び接地側電線42が切り離される。この状態で、接触式監視装置70aは、端子Vと端子aとの間に電圧を印加することにより、端子aに接続された電源線18の絶縁抵抗を計測する。同様の状態で、端子Vと端子aとの間に代えて、端子Vと端子bとの間に電圧を印加することで、端子bに接続された接地側電線42の絶縁抵抗を計測できる。
The
なお、接触式監視装置70aによる印加電圧は、架線4から電源線18へ供給される電力の電圧(直流1500V)以下とする。これにより、接触式監視装置70aの印加電圧に起因して、電源線18に接続されたVVVFインバータ20等が絶縁破壊されることを抑制できる。
The voltage applied by the contact-
以上のような接触式監視装置70aが鉄道車両10に搭載されているので、従来、電力供給の遮断、計測対象の接地線40(接地部)からの切り離し及び計測対象への計測器の接続などの各種作業を、各鉄道車両10に対し個別に行っていた定期検査の絶縁抵抗の計測方法と比べ、電源線18及び接地側電線42の絶縁抵抗の計測を容易にできる。
Since the contact-
また、パンタグラフ17の下降をトリガーとして接触式監視装置70による計測が自動で行われるので、手動で絶縁抵抗を計測する従来の計測方法と比べ、計測対象(接触式監視装置70aでは電源線18及び接地側電線42)の絶縁抵抗の計測をより容易にできる。更に、電磁開閉器44によって、パンタグラフ17の下降に応じて計測対象が接地線40から切り離されるので、計測対象を接地線40から手動で切り離す作業を不要にでき、計測対象の絶縁抵抗の計測をより容易にできる。
In addition, since the measurement by the contact-
なお、電磁開閉器44に手動開閉器46が直列接続されているので、手動開閉器46を開いて行う従来通りの定期検査でも鉄道車両10の各部の絶縁抵抗を計測することができる。これにより、接触式監視装置70によって計測対象の絶縁抵抗の劣化が疑われる場合に、定期検査によって鉄道車両10の各部の絶縁抵抗を詳細に計測することができる。
In addition, since the manual switch 46 is connected in series with the
また、2基の電磁開閉器44を並列に設けているので、パンタグラフ17の上昇に応じ、並列な2基の電磁開閉器44のうち一方が故障により閉じなくても、他方が閉じれば、計測対象(例えば接地側電線42)を接地線40に接続でき、鉄道車両10を正常に走行させることができる。即ち、接触式監視装置70による絶縁抵抗の計測のために電磁開閉器44を設けても、並列な2基の電磁開閉器44が同時に故障しない限り、鉄道車両10を正常に走行させることができる。
In addition, since the two
VVVFインバータ20は、三相交流電力を電動機用電線24へ出力する。そのため、電動機用電線24は、3本の電線24u,24v,24wが1組になって構成される。電線24u,24v,24wは、それぞれが分岐して複数の電動機22に接続される。
The
電動機22は、三相交流電力により作動する三相誘導電動機であり、電線24u,24v,24wがそれぞれ接続されるコイル22aと、コイル22aを囲む筐体22bと、を備えている。筐体22bは、筐体接地線22cを介して接地線40に接続され、接地部の一部を構成する。
The
鉄道車両10には、筐体22b及び車体12等の接地部に対するコイル22a及び電線24u,24v,24wの絶縁抵抗を、所定のタイミングで自動で計測する接触式監視装置70bが搭載されている。接触式監視装置70bは、電線BVを介し接地線40に接続される端子Vと、電線Baを介し電線24wに接続される端子aと、を備えている。なお、電線Baを電線24u又は電線24vに接続しても良い。
The
パンタグラフ17の下降(電源線18への電力供給の遮断)に応じて電磁開閉器44aが開き、接地線40から接地側電線42が切り離されると、接地側電線42及びVVVFインバータ20を介した、電動機用電線24及びコイル22aと接地線40との接続が切れる。この状態で、接触式監視装置70bは、端子Vと端子aとの間に電圧を印加する。
When the
これにより、接触式監視装置70bは、端子aに接続された電線24wと、電線24wに接続されたコイル22aと、コイル22aに接続された電線24u,24vとの絶縁抵抗を計測する。その結果、鉄道車両10に接触式監視装置70bを搭載することにより、接触式監視装置70aと同様に、従来の絶縁抵抗の計測方法と比べて、電動機22及び電動機用電線24の絶縁抵抗の計測を容易にできる。
Thereby, the contact-
なお、接触式監視装置70bによる印加電圧は、VVVFインバータ20の出力側の耐圧規格以下(例えば250~500V)とする。これにより、接触式監視装置70bの印加電圧に起因して、VVVFインバータ20内部が絶縁破壊されることを抑制できる。
The voltage applied by the contact-
図3に示すように、SIV30の出力側に接続される第1低圧交流電路32は、3本の電線32u,32v,32wが1組になって構成される。また、第1低圧交流電路32は、SIV30の内部を通って電磁開閉器44b及び手動開閉器46bを介し接地線40に接続される。そのため、鉄道車両10の通電時(架線4から鉄道車両10への電力供給時)には、第1低圧交流電路32が接地されている。
As shown in FIG. 3, the first low voltage AC
SIV30は、三相交流電力を電線32u,32v,32wへ出力し、電線32u,32v,32wに接続された空調機器15を作動させる。また、絶縁トランス34の1次巻線によって、電線32u,32v,32wが互いに接続される。
The
絶縁トランス34の2次巻線に接続される第2低圧交流電路36は、3本の電線36r,36n,36tが1組になって構成される。絶縁トランス34の2次巻線によって、電線36r,36n,36tが互いに接続される。電線36nは、電磁開閉器44c及び手動開閉器46cを介し接地線40に接続される。そのため、鉄道車両10の通電時には、電線36nが接地され、接地線40が電線36n(第2低圧交流電路36の一部)としても機能する。
A second low voltage AC
絶縁トランス34は、この電線36nに対する電線36rの電位差と、電線36nに対する電線36tの電位差とがそれぞれ100Vとなるように単相の交流電力をそれぞれ出力する。電線36rには照明16が接続され、電線36tには、充電器84の絶縁トランス86が接続される。なお図示しないが、電線36r,36tには、照明16や充電器84の絶縁トランス86以外にも、交流電力で作動する複数の交流機器が接続されている。
The insulating
照明16及び絶縁トランス86を含む複数の交流機器は、電磁開閉器44d及び手動開閉器46dを介し接地線40に接続される。そのため、電磁開閉器44dが閉じる鉄道車両10の通電時には、複数の交流機器が交流電力によって作動する。
A plurality of AC devices including the
充電器84は、接触式監視装置70の蓄電池82を充電するための機器である。絶縁トランス86によって、充電器84及び蓄電池82が第2低圧交流電路36から絶縁されているので、接触式監視装置70の出力電圧を安定化でき接触式監視装置70の誤動作を抑制できると共に、感電に対する安全性を確保できる。
電線36r,36tには、複数の交流機器の他に、整流器38を介してブレーキ19や制御装置60、それら以外の複数の直流機器(図示せず)が接続されている。整流器38は、第2低圧交流電路36からの交流電力を直流電力に変換して出力する機器である。
In addition to a plurality of AC devices, the
ブレーキ19や制御装置60を含む複数の直流機器は、電磁開閉器44e及び手動開閉器46eを介し接地線40に接続される。そのため、電磁開閉器44eが閉じる鉄道車両10の通電時には、複数の直流機器が直流電力によって作動する。
A plurality of DC devices including the
ブレーキ19は、走行中の鉄道車両10を減速させるための装置である。制御装置60は、鉄道車両10の加減速や、複数の電気機器(交流機器や直流機器)の動作などを制御するための装置である。
The
例えば、制御装置60は、VVVFインバータ20に内蔵されたスイッチ回路20aの動作を制御する。スイッチ回路20aは、複数のスイッチング素子をオンオフするタイミングを切り換えることで、VVVFインバータ20から出力される電力の電圧や周波数を制御するための回路である。
For example, the
制御装置60とスイッチ回路20aとは、複数の制御線201,202,203で接続されている。制御装置60には、その制御線201~203への電力供給と供給の遮断とを切り換えるリレー201a,202a,203aが設けられている。なお、図3では、図示の都合上、リレー201a~203aを制御装置60の外部に配置している。
The
リレー201aを閉じて、第2低圧交流電路36から制御装置60を介し制御線201に電力が供給されると、制御線201に対応する電圧や周波数の電力をVVVFインバータ20から出力するようにスイッチ回路20aが制御される。リレー202a,203aを閉じた場合も同様に、制御線202,203にそれぞれ対応する電圧や周波数の電力をVVVFインバータ20から出力するようにスイッチ回路20aが制御される。なお、鉄道車両10の非通電時には、全てのリレー201a~203aが開き、制御線201~203が第2低圧交流電路36に繋がらなくなる。
When the
鉄道車両10には、接地線40及び車体12等の接地部に対する、第1低圧交流電路32、第2低圧交流電路36及び制御線201~203の絶縁抵抗を、所定のタイミングで自動で計測する接触式監視装置70cが搭載されている。
In the
接触式監視装置70cは、電線CVを介し接地線40に接続される端子Vと、電線Caを介し電線32vに接続される端子aと、電線Cbを介し複数の交流機器(照明16及び絶縁トランス86等)と電磁開閉器44dとの間に接続される端子bと、電線Ccを介し制御線201に接続される端子cと、電線Cdを介し制御線202に接続される端子dと、電線Ceを介し制御線203に接続される端子eと、電線Cfを介し複数の直流機器(ブレーキ19及び制御装置60等)と電磁開閉器44eとの間に接続される端子fと、を備えている。なお、電線Caを電線32u又は電線32wに接続しても良い。
The contact-
パンタグラフ17(図2参照)の下降に応じて全ての電磁開閉器44b~44eが開くと、接地線40から第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36が切り離されると共に、第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36を介した複数の電気機器(空調機器15や照明16)と接地線40との接続が切れる。この状態で、接触式監視装置70cは、端子Vと端子a~fのいずれか1との間に電圧を印加する。
When all the
接触式監視装置70cは、端子Vと端子aとの間に電圧を印加した場合、端子aに接続された電線32vと、電線32vに接続された絶縁トランス34の1次巻線と、その1次巻線に接続された電線32u,32wとの絶縁抵抗を計測する。
When a voltage is applied between the terminal V and the terminal a, the contact-
なお、鉄道車両10の第1低圧交流電路32(電線32u,32v,32w)は、連結部14を介して鉄道車両11の第1低圧交流電路32に接続されているので、接触式監視装置70cは、端子Vと端子aとの間に電圧を印加した場合、鉄道車両10,11の両方の第1低圧交流電路32の絶縁抵抗を計測できる。
In addition, since the first low-voltage AC electric line 32 (
また、接触式監視装置70cは、端子Vと端子bとの間に電圧を印加した場合、端子bに接続されている複数の交流機器(照明16及び絶縁トランス86等)と電磁開閉器44dとの間の電線と、その交流機器に接続された電線36r,36tと、電線36r,36tに接続された絶縁トランス34の2次巻線と、その2次巻線に接続された電線36nとの絶縁抵抗を計測する。この場合、接触式監視装置70cは、端子Vと端子aとの間に電圧を印加した場合と同様に、端子Vと端子bとの間に電圧を印加した場合には、鉄道車両10の第2低圧交流電路36(電線36r,36n,36t)だけでなく、鉄道車両11の第2低圧交流電路36の絶縁抵抗も合わせて計測できる。
Further, when a voltage is applied between the terminal V and the terminal b, the contact-
加えて、接触式監視装置70cは、端子Vと端子c~eのいずれかとの間に電圧を印加した場合、その電圧が印加された端子c~eに接続されている制御線201~203のいずれかの絶縁抵抗を計測する。このように、鉄道車両10の非通電時に第2低圧交流電路36に繋がっていない制御線201~203も接触式監視装置70cで計測できる。
In addition, when a voltage is applied between the terminal V and any one of the terminals c to e, the contact-
更に、接触式監視装置70cは、端子Vと端子fとの間に電圧を印加した場合、端子fに接続されている複数の直流機器(ブレーキ19及び制御装置60等)と電磁開閉器44eとの間の電線と、その直流機器に接続された整流器38と、整流器38に接続された電線36r,36tと、電線36r,36tに接続された絶縁トランス34の2次巻線と、その2次巻線に接続された電線36nとの絶縁抵抗を計測する。
Furthermore, when a voltage is applied between the terminal V and the terminal f, the contact-
これらの結果、鉄道車両10に接触式監視装置70cを搭載することにより、接触式監視装置70a,70bと同様に、従来の絶縁抵抗の計測方法と比べて、第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36の各部の絶縁抵抗の計測を容易にできる。
As a result, by mounting the contact-
なお、接触式監視装置70cは、端子Vと端子aとの間に電圧を印加する場合、その電圧を、SIV30から第1低圧交流電路32へ出力される電圧(交流440V)以下とする。また、接触式監視装置70cは、端子Vと端子b~fとの間に電圧を印加する場合、絶縁トランス34から第2低圧交流電路36へ出力される電圧(交流100V)以下とする。これらの結果、接触式監視装置70cの印加電圧に起因して、第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36に接続される各電気機器が絶縁破壊されることを抑制できる。
In addition, when the contact-
また、接触式監視装置70cによる端子Vと端子aとの間への印加電圧も100V以下とし、電圧の誤印加を避けるために接触式監視装置70cによる印加電圧を一定にすることが好ましい。これにより、第2低圧交流電路36に第1低圧交流電路32向けの電圧を印加することを抑制でき、電圧の誤印加に起因して接触式監視装置70cによる絶縁抵抗の計測値が変動することを低減できる。
Also, the voltage applied between the terminal V and the terminal a by the
加えて、接触式監視装置70a,70b,70cは別々に設けられているので、接触式監視装置70aに繋がる電線Aa,Abと、接触式監視装置70bに繋がる電線Baと、接触式監視装置70cに繋がる電線Ca~Cfとが1か所に集中することを抑制できる。これにより、電線Aa~Cf同士の短絡を抑制できると共に、電線Aa~Cfをまとめることに起因したノイズの発生を抑制できる。
In addition, since the contact-
更に、接触式監視装置70a,70b,70cによる絶縁抵抗の計測をそれぞれ同時に行うことができるので、接触式監視装置70a,70b,70cをまとめる場合と比べ、接触式監視装置70a,70b,70cを別々に設ける方が絶縁抵抗の計測にかかる時間を短縮できる。
Furthermore, since the insulation resistance can be measured simultaneously by the contact-
この他、接触式監視装置70a,70b,70c毎に計測対象へ印加する電圧が異なるので、接触式監視装置70a,70b,70cをまとめる場合と比べ、それぞれの計測対象への電圧の誤印加を抑制できる。これにより、電圧の誤印加に起因して接触式監視装置70a,70b,70cによる絶縁抵抗の計測値が変動することを低減できる。
In addition, since the voltage applied to the measurement target is different for each of the contact-
次に図4~図12を参照して、接触式監視装置70a~70cを搭載した鉄道車両10の各部の制御についてより詳しく説明する。図4は、鉄道車両10の電気的構成を示したブロック図である。図5は、接触式監視装置70の電気的構成を示したブロック図である。なお、図4では、接触式監視装置70(70a~70c)が蓄電池82から電力供給を受けていることを模式的に示している。
Next, with reference to FIGS. 4 to 12, control of each part of the
図4に示すように、鉄道車両10の制御装置60は、CPU61と、ハードディスクドライブ(HDD)62と、CPU61のプログラムの実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するためのメモリであるRAM63とを有し、これらはバスライン64を介して、入出力ポート65にそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 4, the
入出力ポート65には、更に、パンタグラフ17と、電磁開閉器44(44a~44e)と、給電スイッチ66と、VVVFインバータ20と、SIV30と、空調機器15と、照明16と、ブレーキ19と、接触式監視装置70a~70cと、インターネット等を介して外部サーバ90との間で情報を送受信する無線通信装置68と、がそれぞれ接続されている。
The input/
CPU61は、バスライン64により接続された各部を制御する演算装置である。HDD62は、CPU61により実行されるプログラムや各種データ等を格納した書き換え可能な不揮発性のメモリであり、制御プログラム62aと、車両情報メモリ62bと、各計測結果メモリ62cとが設けられる。CPU61によって制御プログラム62aが実行されると、図11のメイン処理が実行される。
The
車両情報メモリ62bは、鉄道車両10の車両番号や編成情報などの車両情報が記憶されるメモリである。各計測結果メモリ62cは、接触式監視装置70a~70cにおける絶縁抵抗の計測結果を、外部サーバ90へ送信するまで一時的に記憶するメモリである。
The vehicle information memory 62b is a memory in which vehicle information such as the vehicle number of the
図6を参照して各計測結果メモリ62cの内容について説明する。各計測結果メモリ62cには、接触式監視装置70a~70c毎、且つ、それらの計測対象(計測対象a~fのいずれか1、又は、基準抵抗)毎に日時メモリ及び計測結果メモリが設けられている。日時メモリ及び計測結果メモリには、鉄道車両10に搭載された接触式監視装置70a~70cによる計測日時と計測結果とがそれぞれ通し番号順に累積して記憶される。
The contents of each
なお、接触式監視装置70a~70cの計測中にエラーが有った場合には、その計測対象の日時メモリに、日時の代わりに「エラー」が有ったことを記憶し、対応する計測結果メモリに、計測結果の代わりにエラーの内容を示す情報を記憶する。例えば、接触式監視装置70aによる計測対象bの計測中にエラーが有った場合には、各計測結果メモリ62cのうち、接触式監視装置70aの計測対象bに対応する日時メモリに「エラー」を記憶し、計測結果メモリに「SW22」を記憶する。なお、「SW22」とは、第2スイッチSW2-2が溶着して開かなくなったことを示している。
If an error occurs during the measurement of the contact-
給電スイッチ66は、パンタグラフ17の昇降および電磁開閉器44の開閉を操作するためのスイッチである。給電スイッチ66をオフにするとパンタグラフ17が下降した後、接触式監視装置70により絶縁抵抗を計測できるように全ての電磁開閉器44が開く。給電スイッチ66をオンにすると全ての電磁開閉器44が閉じた後、パンタグラフ17が上昇する。このようにパンタグラフ17を架線4と接触させる前に電磁開閉器44を閉じることで、電磁開閉器44の溶着を避けることができる。なお、鉄道車両10の非通電時に電磁開閉器44などを作動させるために、蓄電池67が設けられている。
The
図5に示すように、接触式監視装置70は、CPU71と、フラッシュROM72と、CPU71のプログラムの実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するためのメモリであるRAM73とを有し、これらはバスライン74を介して、入出力ポート75にそれぞれ接続されている。入出力ポート75には、更に、鉄道車両10の入出力ポート65に接続されるインターフェイス(I/F)76と、計測部77と、電圧印加部78と、切換部79と、がそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 5, the contact-
CPU71は、バスライン74により接続された各部を制御する演算装置である。フラッシュROM72は、CPU71により実行されるプログラムや固定値データ等を格納した書き換え可能な不揮発性のメモリであり、接触監視プログラム72aと、固有番号メモリ72bと、接触式計測メモリ72cとが設けられる。CPU71によって接触監視プログラム72aが実行されると、図7のメイン処理が実行される。
The
固有番号メモリ72bは、接触式監視装置70の固有番号が記憶されるメモリである。この固有番号は、接触式監視装置70による絶縁抵抗の計測対象を示す情報の一部である。接触式計測メモリ72cは、接触式監視装置70による絶縁抵抗の計測結果を、鉄道車両10の非通電時の間に記憶しておくためのメモリである。
The
接触式計測メモリ72cは、図6を用いて説明した各計測結果メモリ62cの内容のうち、この接触式計測メモリ72c自身を持つ接触式監視装置70に対応する部分と構成が略同一である。例えば、鉄道車両10の接触式監視装置70aの接触式計測メモリ72cは、各計測結果メモリ62cのうち接触式監視装置70aに対応する部分の記憶容量を少なくしたものである。
The contact measurement memory 72c has substantially the same configuration as the portion corresponding to the
電圧印加部78は、端子Vから接地線40へ直流の正の電圧を印加する機器である。計測部77は、計測対象の絶縁抵抗の値を算出(計測)する機器である。具体的に例えば、計測部77としては、計測部77の内部に設けた内部抵抗と、計測対象の絶縁抵抗とで、電圧印加部78による印加電圧を分圧し、その内部抵抗にかかる電圧から絶縁抵抗の値を算出するものが挙げられる。
The
なお、計測部77は、絶縁抵抗の値を算出する機器に限らず、絶縁抵抗の計測対象を流れる漏洩電流の値を検出する機器としても良い。この場合、電圧印加部78で印加した電圧と、計測部77で検出した漏洩電流の値とに基づき、CPU71によって計測対象の絶縁抵抗の値が算出される。
Note that the
切換部79は、端子a~fに接続された電線の中から1の電線を計測部77に接続し、その計測部77に接続された電線を絶縁抵抗の計測対象とするための回路である。なお、以下、端子aに接続された計測対象の電線を計測対象aとし、同様に端子b~fに接続された計測対象の電線を計測対象b~fとする。
The switching unit 79 is a circuit for connecting one of the electric wires connected to the terminals a to f to the measuring
端子a~fそれぞれと計測部77との間には、端子a~f側から順に第1スイッチSW1-n(n:整数)と第2スイッチSW2-nとが直列接続されている。また、第1スイッチSW1-nと第2スイッチSW2-nとの間には、電圧検出部VDnが接続されている。端子a(計測対象a)がn=1、端子bがn=2、端子cがn=3、端子dがn=4、端子eがn=5、端子fがn=6にそれぞれ対応する。
A first switch SW1-n (n: integer) and a second switch SW2-n are connected in series from the terminals a to f between the terminals a to f and the measuring
第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nは、CPU71からの指示に応じて電気回路を開閉するスイッチであり、非通電時に開状態を維持する。第1スイッチSW1-nを閉じることで、対応する計測対象a~fが電圧検出部VDnに接続される。これにより、電圧検出部VDnは、計測対象a~fにかかる電圧を検出する。
The first switch SW1-n and the second switch SW2-n are switches for opening and closing an electric circuit in accordance with instructions from the
第1スイッチSW1-nを閉じて、それに直列接続される第2スイッチSW2-nを閉じることで、対応する計測対象a~fが計測部77に接続される。これにより、電圧印加部78と計測部77との間に、計測対象a~fの絶縁抵抗を計測する計測回路が形成される。
By closing the first switch SW1-n and closing the second switch SW2-n connected in series therewith, the corresponding measurement objects a to f are connected to the
鉄道車両10の走行時には、全ての第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nを開くことで、鉄道車両10の走行とは無関係な接触式監視装置70の各部を、電源線18や電動機用電線24等の走行に関係する回路から切り離すことができる。更に、直列接続された第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nのいずれか一方が溶着してしまっても、いずれか他方が開いていれば、走行に関係する回路に接触式監視装置70の各部が接続されないようにできる。即ち、鉄道車両10の既存回路の信頼性の低下を抑制できる。
By opening all the first switches SW1-n and the second switches SW2-n when the
なお、既存回路とは、鉄道車両10の電気回路のうち、接触式監視装置70と、その接触式監視装置70を鉄道車両10の各部に接続するための電線Aa~CVとを除いた回路である。言い換えると、既存回路とは、接触式監視装置70を搭載する前から鉄道車両10に配置されていた機器および回路のことであり、電源線18やVVVFインバータ20、SIV30、電動機用電線24等が挙げられる。
The existing circuit is the electric circuit of the
また、切換部79を介して計測対象a~f同士が接続するには、直列接続された第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nの2組以上が同時に閉じる場合に限られる。即ち、第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nを直列接続することによって、切換部79で計測対象a~f同士を接続し難くできる。これにより、切換部79で互いに接続されることに起因した計測対象a~fの各電気機器の故障を抑制できる。 Further, the connection between the measurement objects a to f via the switching unit 79 is limited to the case where two or more sets of the first switch SW1-n and the second switch SW2-n connected in series are closed at the same time. That is, by connecting the first switch SW1-n and the second switch SW2-n in series, the switching unit 79 can make it difficult to connect the measurement objects a to f. As a result, it is possible to suppress failures of the electrical devices of the measurement targets a to f caused by being connected to each other by the switching unit 79 .
加えて、切換部79には、端子Vと電圧印加部78との間から分岐した電線に接続される基準抵抗81と、その基準抵抗81と計測部77とを開閉可能に接続する第3スイッチSW3と、を備える。基準抵抗81は、基準となる予め定めた抵抗値を有する負荷である。なお、第3スイッチSW3は、端子Vと電圧印加部78との間から分岐した電線と、基準抵抗81との間に設けても良い。
In addition, the switching unit 79 includes a
第3スイッチSW3を閉じることで、基準抵抗81を介して電圧印加部78と計測部77とが接続される。この場合に電圧印加部78で電圧を印加すると、計測部77は、絶縁抵抗値に代えて基準抵抗81の抵抗値を算出する。この算出した抵抗値と、基準抵抗81の予め定めた抵抗値とを比較し、両者が殆ど一致していれば、接触式監視装置70が正常動作していると判断できる。また、接触式監視装置70で測定(算出)した基準抵抗81の抵抗値が、基準抵抗81の予め定めた抵抗値に近づくように、接触式監視装置70を校正することもできる。
By closing the third switch SW3, the
次に図7~図10を参照して、接触式監視装置70のCPU71で実行されるメイン処理を説明する。図7は、接触式監視装置70のメイン処理のフローチャートである。図8は、メイン処理中に行われる抵抗計測処理S33のフローチャートである。図9は、抵抗計測処理S33中に行われる計測後処理S49のフローチャートである。図10は、抵抗計測処理S33中に行われる自己診断処理S53のフローチャートである。接触式監視装置70のメイン処理は、接触式監視装置70の電源が投入されると実行される。
Next, main processing executed by the
図7に示すように、メイン処理はまず、上昇状態であったパンタグラフ17が下降したかを確認する(S31)。この確認は、パンタグラフ17が下降したときにオンになるセンサからの信号に基づいても良く、給電スイッチ66がオフ操作されたことを示す鉄道車両10の制御装置60からの信号に基づいても良い。
As shown in FIG. 7, the main process first confirms whether the
なお、パンタグラフ17が下降して架線4から電源線18への電力供給が遮断された場合には、上記の通り、全ての電磁開閉器44が開き、接触式監視装置70による絶縁抵抗の計測が可能となる。なお、S31の処理の直後に、全ての電磁開閉器44が開いたかをセンサ等で確認する処理を行っても良い。
When the
S31の処理において、パンタグラフ17が下降した場合には(S31:Yes)、鉄道車両10の電気回路の各部に残留する電力を放出させるため、パンタグラフ17の下降から所定時間が経過したかを確認する(S32)。接触式監視装置70の計測対象に電力が残留していると、接触式監視装置70に過電圧の印加がされ、接触式監視装置70が破損する懸念があるためである。また、その計測対象の絶縁抵抗の計測結果が残留電力に影響する懸念もある。なお、所定時間は、少なくとも鉄道車両10内に配置されたコンデンサ(図示せず)の残留電力の放電時間以上とする。
In the process of S31, if the
S32の処理において、所定時間が経過していない場合には(S32:No)、絶縁抵抗の計測結果に残留電力が影響する可能性が高いので、S32の処理をループして所定時間の経過を待つ。 In the processing of S32, if the predetermined time has not elapsed (S32: No), there is a high possibility that the residual power will affect the measurement result of the insulation resistance. wait.
所定時間が経過した場合には(S32:Yes)、絶縁抵抗の計測結果に残留電力が影響する可能性が十分に低くなったので、計測対象の絶縁抵抗を計測する抵抗計測処理S33を実行し、S34の処理に移行する。なお、S31の処理において、パンタグラフ17が上昇している場合、又は、パンタグラフ17が既に下降していた場合には(S31:No)、S32,S33の処理をスキップしてS34の処理に移行する。
If the predetermined time has passed (S32: Yes), the possibility that the residual power affects the measurement result of the insulation resistance is sufficiently low, so the resistance measurement process S33 for measuring the insulation resistance of the object to be measured is executed. , S34. In the process of S31, if the
ここで図8を参照して抵抗計測処理S33を説明する。抵抗計測処理S33では、まず、計測対象aの絶縁抵抗を計測するためにn=1を設定する(S41)。次いで、計測対象の電線を電圧検出部VDnに接続するために、第1スイッチSW1-nを閉じる(S42)。S41の処理後の1回目のS42の処理では、第1スイッチSW1-1を閉じて計測対象aを電圧検出部VD1に接続する。 Here, the resistance measurement process S33 will be described with reference to FIG. In the resistance measurement process S33, first, n=1 is set to measure the insulation resistance of the measurement object a (S41). Next, the first switch SW1-n is closed to connect the wire to be measured to the voltage detector VDn (S42). In the first process of S42 after the process of S41, the first switch SW1-1 is closed to connect the measurement target a to the voltage detector VD1.
S42の処理後は、電圧検出部VDnで検出した電圧が閾値以下になったかを確認する(S43)。なお、この閾値は、計測対象の電線に電圧印加部78で印加する電圧よりも小さい値に設定する。S43の処理において、検出した電圧が閾値よりも高い場合には(S43:No)、非通電時の計測対象の残留電圧が高いので、その残留電圧が放電されるまで待つ。なお、図示しないが、一定時間待っても検出した電圧が閾値以下にならない場合には、計測対象が通電状態にあって絶縁抵抗を計測可能な状態ではないので、絶縁抵抗を計測せずに抵抗計測処理S33を終了する。
After the processing of S42, it is checked whether the voltage detected by the voltage detection unit VDn is equal to or less than the threshold (S43). Note that this threshold value is set to a value smaller than the voltage applied by the
S43の処理において、検出した電圧が閾値以下になった場合には(S43:Yes)、絶縁抵抗の計測に影響する電圧が低くなったので、第2スイッチSW2-n(S41後の1回目の処理ではSW2-1)を閉じる(S44)。これにより、計測対象の絶縁抵抗を計測する計測回路が形成されたので、電圧印加部78で計測対象に電圧を印加する(S45)。 In the process of S43, if the detected voltage is equal to or less than the threshold (S43: Yes), the voltage affecting the measurement of the insulation resistance is low, so the second switch SW2-n (the first switch after S41) is turned on. In the process, SW2-1) is closed (S44). As a result, a measurement circuit for measuring the insulation resistance of the object to be measured is formed, and voltage is applied to the object to be measured by the voltage applying unit 78 (S45).
このように、S43,S44の処理によって、計測対象に過大な電圧が印加されている場合には、第2スイッチSW2-nを閉じないことで、接触式監視装置70の計測部77等の電気回路を過大な電圧から保護できる。よって、電圧検出部VDn及び第2スイッチSW2-nにより、接触式監視装置70の耐久性を確保できると共に、計測対象の絶縁抵抗の検出精度を向上できる。更に、計測対象と計測部77との間の開閉を第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nにより多重化して冗長性を持たせることで安全性を高めている。その結果、接触式監視装置70に必要以上の耐久性(耐電圧性)を持たせなくても良くなり、接触式監視装置70のコストの低減や小型化が期待できる。
In this way, by the processing of S43 and S44, when an excessive voltage is applied to the object to be measured, by not closing the second switch SW2-n, the electric power of the
S45の処理後、電圧の印加から所定時間が経過したかを確認し(S46)、所定時間が経過していない場合には(S46:No)、絶縁抵抗の計測値が安定していないので、S46の処理をループする。 After the process of S45, it is checked whether a predetermined time has passed since the voltage application (S46). If the predetermined time has not passed (S46: No), the measured value of the insulation resistance is not stable. The processing of S46 is looped.
一方、電圧の印加から所定時間が経過した場合には(S46:Yes)、計測部77で計測対象の絶縁抵抗を計測する(S47)。次いで、その計測結果と、計測対象(S41後の1回目の処理では計測対象a)と、計測した日時とを接触式計測メモリ72cに記憶させ(S48)、計測後処理S49を実行する。
On the other hand, if the predetermined time has passed since the voltage application (S46: Yes), the
図9に示すように、計測後処理S49では、まずS44の処理で閉じた第2スイッチSW2-nを開ける(S61)。次いで、計測部77で計測対象の絶縁抵抗が未だに検出されるかを確認する(S62)。 As shown in FIG. 9, in the post-measurement process S49, first, the second switch SW2-n that was closed in the process of S44 is opened (S61). Next, it is checked whether the insulation resistance to be measured is still detected by the measurement unit 77 (S62).
S62の処理で絶縁抵抗が検出された場合には(S62:Yes)、S61の処理で開けるように指示した第2スイッチSW2-nが溶着などによって実際には開かなかったと判断できる。この場合、第2スイッチSW2-nが開かなかったというエラー情報を接触式計測メモリ72cに記憶させて(S63)、S64の処理を実行する。 If insulation resistance is detected in the process of S62 (S62: Yes), it can be determined that the second switch SW2-n, which was instructed to be opened in the process of S61, did not actually open due to welding or the like. In this case, error information indicating that the second switch SW2-n was not opened is stored in the contact measurement memory 72c (S63), and the process of S64 is executed.
一方、S62の処理で絶縁抵抗が検出されなかった場合には(S62:No)、S61の処理で開くように指示した第2スイッチSW2-nが問題無く開いたので、S63の処理をスキップして、S64の処理を実行する。 On the other hand, if no insulation resistance is detected in the process of S62 (S62: No), the second switch SW2-n instructed to open in the process of S61 opens without any problem, so the process of S63 is skipped. Then, the process of S64 is executed.
S64の処理では、S42の処理で閉じた第1スイッチSW1-nを開ける。S64の処理後、開けたはずの第1スイッチSW1-nが接続される電圧検出部VDnで電圧が検出されるかを確認する(S65)。S64の処理で開けるように指示した第1スイッチSW1-nが溶着などにより実際には開かなかった場合には、S65の処理で電圧が検出される(S65:Yes)。この場合、第1スイッチSW1-nが開かなかったというエラー情報を接触式計測メモリ72cに記憶させ(S66)、電圧印加部78による電圧の印加を終了し(S67)、計測後処理S49を終了する。
In the process of S64, the first switch SW1-n that was closed in the process of S42 is opened. After the processing of S64, it is checked whether a voltage is detected by the voltage detection unit VDn to which the first switch SW1-n that should have been opened is connected (S65). If the first switch SW1-n instructed to be opened in the process of S64 does not actually open due to welding or the like, the voltage is detected in the process of S65 (S65: Yes). In this case, the error information that the first switch SW1-n was not opened is stored in the contact measurement memory 72c (S66), the voltage application by the
一方、S65の処理で電圧が検出されなかった場合には(S65:No)、S64の処理で開くように指示した第1スイッチSW1-nが問題無く開いたので、S66の処理をスキップしてS67の処理を実行し、計測後処理S49を終了する。 On the other hand, if no voltage is detected in the process of S65 (S65: No), the first switch SW1-n instructed to open in the process of S64 opens without any problem, so the process of S66 is skipped. The process of S67 is executed, and the post-measurement process S49 is terminated.
このように計測後処理S49では、第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nを段階的に開けながら、それらの正常動作を確認することができる。よって、接触式監視装置70では、第1スイッチSW1-n及び第2スイッチSW2-nの動作確認を自動化できる。
In this way, in the post-measurement process S49, the normal operation of the first switch SW1-n and the second switch SW2-n can be confirmed while the first switch SW1-n and the second switch SW2-n are opened step by step. Therefore, the contact-
図8に戻って説明する。計測後処理S49の後、この処理でエラーが無かったかを確認する(S50)。エラーが有った場合には(S50:No)、他の計測対象の絶縁抵抗を計測せずに抵抗計測処理S33を終了する。 Returning to FIG. 8, description will be made. After the post-measurement processing S49, it is checked whether or not there is an error in this processing (S50). If there is an error (S50: No), the resistance measurement process S33 is terminated without measuring the insulation resistance of other measurement objects.
ここで例えば、第1スイッチSW1-1及び第2スイッチSW2-1が両方とも溶着により開かずエラーとなっている場合に、計測対象bの絶縁抵抗の計測のために第1スイッチSW1-2及び第2スイッチSW2-2を閉じると、計測対象aと計測対象bとが接続されてしまう。この状態で電圧印加部78により電圧を印加すると、意図しない電圧によって接触式監視装置70や計測対象a,bの各電気機器が故障する可能性がある。
Here, for example, when both the first switch SW1-1 and the second switch SW2-1 do not open due to welding and an error occurs, the first switch SW1-2 and When the second switch SW2-2 is closed, the object to be measured a and the object to be measured b are connected. If a voltage is applied by the
これに対し、計測後処理S49でエラーが有った場合に(S50:No)、抵抗計測処理S33を終了することで、切換部79を介して複数の計測対象同士が接続されてしまうことを抑制できる。その結果、意図しない電圧によって接触式監視装置70や計測対象の各電気機器が故障する可能性を低減できる。
On the other hand, if there is an error in the post-measurement processing S49 (S50: No), by ending the resistance measurement processing S33, it is possible to prevent a plurality of measurement targets from being connected to each other via the switching unit 79. can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the possibility that the contact-
S50の処理において、計測後処理S49でエラーが無かった場合(S50:Yes)、未計測の計測対象の絶縁抵抗を計測するためにn=n+1をする(S51)。次いで、n≧7であるかを確認し(S52)、n<7であれば(S52:No)、未計測の計測対象が残っているので、S42以下の処理を再び実行する。 In the process of S50, if there is no error in the post-measurement process S49 (S50: Yes), n=n+1 is performed to measure the insulation resistance of the object to be measured which has not yet been measured (S51). Next, it is confirmed whether n≧7 (S52), and if n<7 (S52: No), there are unmeasured objects to be measured, so the processing from S42 onwards is executed again.
一方、n≧7であれば(S52:Yes)、全ての計測対象の絶縁抵抗の計測が完了したので、自己診断処理S53を実行して抵抗計測処理S33を終了する。なお、S52の処理では、接触式監視装置70の端子a~fが繋がっている数に応じて、上限を設定する。例えば、接触式監視装置70aのように端子a,bのみが計測対象に繋がっている場合、S52の処理では、n≧3であるかを確認する。また、接触式監視装置70bのように端子aのみが計測対象に繋がっている場合、S52の処理では、n≧2であるかを確認する。
On the other hand, if n≧7 (S52: Yes), the measurement of the insulation resistance of all the measurement objects has been completed, so the self-diagnostic process S53 is executed and the resistance measurement process S33 ends. In the process of S52, the upper limit is set according to the number of terminals a to f of the
図10に示すように、自己診断処理S53ではまず、第3スイッチSW3を閉じて(S71)、電圧印加部78と計測部77とを基準抵抗81を介して接続する。次いで、電圧印加部78で電圧を印加し(S72)、基準抵抗81を通る電流の値が安定するように、電圧の印加から所定時間が経過したかを確認する(S73)。電圧の印加から所定時間が経過していない場合には(S73:No)、S73の処理をループする。
As shown in FIG. 10, in the self-diagnostic process S53, first, the third switch SW3 is closed (S71), and the
一方、電圧の印加から所定時間が経過した場合には(S73:Yes)、計測部77による計測値が安定したので、計測部77で基準抵抗81の抵抗値を計測する(S74)。次いで、この抵抗値の計測結果と、計測対象(基準抵抗81)と、計測した日時とを接触式計測メモリ72cに記憶させる(S75)。
On the other hand, if the predetermined time has passed since the voltage application (S73: Yes), the measured value by the measuring
この抵抗値の計測結果を取得した外部サーバ90等において、基準抵抗81の抵抗値の計測結果と、予め定められている基準抵抗81の抵抗値とを比較し、両者の値が殆ど同一であれば、接触式監視装置70が正常動作していることを確認できる。一方、抵抗値の計測結果と、予め定められている抵抗値とが大きくずれている場合には、接触式監視装置70の正常動作が疑われるので、接触式監視装置70のメンテナンスを外部サーバ90の管理者などに通知することができる。
In the
S75の処理後は、S71の処理で閉じた第3スイッチSW3を開けて(S76)、基準抵抗81を介した電圧印加部78と計測部77との接続を切り離す。この状態で、計測部77で未だに基準抵抗81の抵抗値が検出されるかを確認する(S77)。
After the process of S75, the third switch SW3, which was closed in the process of S71, is opened (S76), and the connection between the
S76の処理で開けるように指示した第3スイッチSW3が溶着などにより実際には開かなかった場合には、S77の処理で抵抗値が検出される(S77:Yes)。この場合、第3スイッチSW3が開かなかったというエラー情報を接触式計測メモリ72cに記憶させ(S78)、電圧印加部78による電圧の印加を終了し(S79)、自己診断処理S53を終了して図8の抵抗計測処理S33を終了する。
If the third switch SW3 instructed to be opened in the process of S76 does not actually open due to welding or the like, the resistance value is detected in the process of S77 (S77: Yes). In this case, error information indicating that the third switch SW3 was not opened is stored in the contact measurement memory 72c (S78), voltage application by the
一方、S77の処理で抵抗値が検出されなかった場合には(S77:No)、S76の処理で開けるように指示した第3スイッチSW3が問題無く開いたので、S78の処理をスキップしてS79の処理を実行し、自己診断処理S53を終了して図8の抵抗計測処理S33を終了する。このように、接触式監視装置70では、第1スイッチSW1-1及び第2スイッチSW2-1と同様に、第3スイッチSW3の動作確認を自動化できる。
On the other hand, if the resistance value is not detected in the process of S77 (S77: No), the third switch SW3, which was instructed to be opened in the process of S76, was opened without any problem, so the process of S78 is skipped and S79 is skipped. , the self-diagnostic process S53 ends, and the resistance measurement process S33 of FIG. 8 ends. In this manner, the contact-
図7に戻って説明する。抵抗計測処理S33の後は、鉄道車両10の制御装置60から計測結果を要求されたかを確認し(S34)、要求が有った場合には(S34:Yes)、接触式計測メモリ72cに対応付けて記憶されている未送信の計測結果(又はエラー情報)、計測対象、日時と、固有番号メモリ72bに記憶されている接触式監視装置70の固有番号と、を制御装置60へ送信する(S35)。
Returning to FIG. 7, description will be made. After the resistance measurement process S33, it is checked whether the measurement result is requested from the
次いで、その他の処理を実行し(S36)、S31以下の処理を繰り返し実行する。なお、S36の処理では、例えば、蓄電池82の充電制御や、端子a~fへの計測対象a~fの接続の有無の確認などを行う。
Then, other processes are executed (S36), and the processes from S31 onward are repeatedly executed. In addition, in the processing of S36, for example, charging control of the
次に図11を参照して、鉄道車両10の制御装置60のCPU61で実行されるメイン処理を説明する。図11は、制御装置60のメイン処理のフローチャートである。制御装置60のメイン処理は、パンタグラフ17が上昇して鉄道車両10に架線4から電力が供給され、制御装置60の電源が投入されると実行される。
Next, with reference to FIG. 11, main processing executed by the
図11に示すように、メイン処理はまず、制御装置60の電源が投入されていない間に接触式監視装置70で絶縁抵抗の計測が行われているので、各々の接触式監視装置70へ計測結果を要求する(S81)。上述した通り、この要求に応じた図7のS34,S35の処理によって、接触式監視装置70から制御装置60へ未送信の計測結果などが送信される。
As shown in FIG. 11, in the main process, first, since the contact-
S81の処理後、接触式監視装置70から受信した計測結果(又はエラー情報)、計測対象、日時と、その接触式監視装置70の固有番号とを、互いに対応付けて各計測結果メモリ62cに記憶させる(S82)。各々の接触式監視装置70による計測結果を制御装置60で集約することによって、接触式監視装置70の記憶容量を少なくでき、接触式監視装置70を小型化できる。これにより、接触式監視装置70の配置場所の自由度を向上できる。更に、接触式監視装置70の記憶容量を少なくすることでコストの低減も期待できる。
After the process of S81, the measurement result (or error information), the measurement object, the date and time received from the contact-
S82の処理後、制御装置60から外部サーバ90への未送信の計測結果またはエラー情報が各計測結果メモリ62cに記憶されているかを確認する(S83)。未送信の計測結果またはエラー情報が記憶されている場合には(S83:Yes)、それらを外部サーバ90へ送信するために、無線通信装置68を介して鉄道車両10と外部サーバ90とが通信可能であるかを確認する(S84)。
After the process of S82, it is checked whether measurement results or error information that has not been transmitted from the
外部サーバ90と通信可能であれば(S84:Yes)、各計測結果メモリ62cに記憶された未送信の計測結果(又はエラー情報)、計測対象、日時、接触式監視装置70の固有番号と、車両情報メモリ62bに記憶されている鉄道車両10の車両情報と、を外部サーバ90へ送信する(S85)。
If communication with the
次いで、その他の処理を実行し(S86)、S81以下の処理を繰り返し実行する。なお、S86の処理としては、鉄道車両10を走行させるための各種処理が挙げられる。
Then, other processes are executed (S86), and the processes from S81 onward are repeatedly executed. Note that the processing of S86 includes various types of processing for running the
また、S83の処理で未送信の計測結果またはエラー情報が無い場合(S83:No)、又は、S84の処理で外部サーバ90との通信が不可能である場合(S84:No)には、S85の処理をスキップしてS86の処理を実行する。
If there is no unsent measurement result or error information in the processing of S83 (S83: No), or if communication with the
外部サーバ90は、鉄道車両10から受信した計測結果に基づき、絶縁抵抗の劣化の疑いを判定する。例えば、外部サーバ90では、図12に示すように、鉄道車両10の接触式監視装置70aの計測対象aに関し、過去の絶縁抵抗の計測結果を縦軸に、日時を横軸にしたグラフを生成し表示する。図12のグラフでは、過去の計測結果(実測値)の経時変化を実線で示し、その実測値を最小二乗法で近似した直線の延長線による今後の計測結果(予測値)の経時変化を二点鎖線で示している。また、図12のグラフには、絶縁抵抗の劣化が疑われる閾値を破線で示している。
The
過去の計測結果が閾値を下回っている場合には、絶縁抵抗の劣化が疑われることを外部サーバ90の管理者へ通知する。なお、鉄道車両10において絶縁抵抗を計測する際、計測時の温度や湿度も取得し、それらの情報を絶縁抵抗の劣化の判断に利用しても良い。
If the past measurement results are below the threshold, the administrator of the
今後の計測結果(予測値)の経時変化と閾値とから、今後の計測結果が閾値以下となる日時が予測され、その日時が図12のグラフに表示されている。よって、外部サーバ90の管理者は、今後の計測結果が閾値以下となる日時を目安に鉄道車両10のメンテナンス等のスケジュールを計画することができると共に、交換が必要な機器や部品の発注などを計画することができる。
Based on the temporal change of future measurement results (predicted values) and the threshold, the date and time when the future measurement result will be equal to or less than the threshold is predicted, and the date and time are displayed in the graph of FIG. 12 . Therefore, the administrator of the
次に図13及び図14を参照して第2実施形態について説明する。第1実施形態では、パンタグラフ17から電源線18へ電力が供給され、VVVFインバータ20及びSIV30が1台の鉄道車両10に搭載されている場合について説明した。これに対し、第2実施形態では、鉄道車両100a,100b,100cが連結された車両編成において、鉄道車両100aに搭載した発電機や蓄電池などからなる電源102から電源線18a~18cへ電力が供給され、VVVFインバータ20が鉄道車両100cに搭載され、SIV30が鉄道車両100bに搭載される場合について説明する。なお、第1実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. In the first embodiment, the case where power is supplied from the
図13は、第2実施形態におけるSIV30よりも上流の鉄道車両100a,100b,100cの電気回路を模式的に示した回路図である。図14は、第2実施形態におけるSIV30よりも下流の鉄道車両100bの電気回路を模式的に示した回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram schematically showing electric circuits of
図13に示すように、鉄道車両100a~100cは、車体12と車輪13と連結部14と複数の電気機器とを主に備えている。鉄道車両100a~100cは、連結部14同士を連結して車両編成を構成している。鉄道車両100aの電源線18aと、鉄道車両100bの電源線18bと、鉄道車両100cの電源線18cとがそれぞれ連結部14を介して接続される。
As shown in FIG. 13,
同様に、鉄道車両100aの接地側電線42aと、鉄道車両100bの接地側電線42bと、鉄道車両100cの接地側電線42cとがそれぞれ連結部14を介して接続される。また、鉄道車両100aの接地線40aと、鉄道車両100bの接地線40bと、鉄道車両100cの接地線40cとがそれぞれ連結部14を介して接続される。更に、各車両につき接地側電線42a~42cと接地線40a~40cとは、電磁開閉器44aと、その電磁開閉器44aの接地線40a~40c側に直列に接続される手動開閉器46aとを介して接続されている。
Similarly, the ground-side
鉄道車両100aには、鉄道車両100a~100cを走行させるための電源102が搭載されている。電源102は、発電機(燃料電池を含む)や蓄電池からなり、直流電力を供給する。この電源102の正極が電源開閉器104を介して電源線18aに接続される。電源102の負極が接地側電線42aに接続される。
The
電源開閉器104を閉じることで、電源102から電源線18a~18cへ電力が供給される。電源開閉器104を開くことで、電源102から電源線18a~18cへの電力供給が遮断される。
By closing the
鉄道車両100bには、SIV30が搭載されている。このSIV30の入力側の正極端子が電源線18bに接続され、負極端子が接地側電線42bに接続されている。鉄道車両100cには、VVVFインバータ20が搭載されている。このVVVFインバータ20の入力側の正極端子が電源線18cに接続され、負極端子が接地側電線42cに接続されている。
The
また、鉄道車両100aには、接触式監視装置70aが搭載されている。この接触式監視装置70aは、端子Vが電線AVを介して接地線40aに接続され、端子aが電線Aaを介して電源線18aに接続され、端子bが電線Abを介して接地側電線42aに接続されている。
In addition, a
鉄道車両100a,100b,100cが連結されている状態であれば、第1実施形態と同様に、電源開閉器104を開けて電源線18a~18cへの電力供給が遮断されると、電磁開閉器44aが開き、接地線40a~40cから電源線18a~18c及び接地側電線42a~42cが切り離される。この状態で、接触式監視装置70aは、端子Vと端子a又は端子bとの間に電圧を印加することによって、印加された端子aに接続されている電源線18a~18cの絶縁抵抗の合計、又は、印加された端子bに接続されている接地側電線42a~42cの絶縁抵抗の合計を計測できる。
If the
鉄道車両100aと、鉄道車両100b,100cとの連結が解除されている状態であれば、鉄道車両100aの非通電時に、接触式監視装置70aは、端子Vと端子a又は端子bとの間に電圧を印加することによって、端子aに接続された電源線18a、又は、端子bに接続された接地側電線42aの絶縁抵抗を、他の鉄道車両100b,100cの電源線18a又は接地側電線42aの絶縁抵抗に影響させることなく個別に計測できる。
If the
鉄道車両100bには、接触式監視装置70dが搭載されている。この接触式監視装置70dは、端子Vが電線DVを介して接地線40bに接続され、端子aが電線Daを介して電源線18bに接続され、端子bが電線Dbを介して接地側電線42bに接続されている。
A
鉄道車両100bと、鉄道車両100a,100cとの連結が解除されている状態であれば、電源線18aから電源線18bへの電力の供給が遮断されると共に、接地側電線42a及び接地線40aを介した接地側電線42bと接地線40bとの接続が切り離される。更に、電力供給の遮断に応じて、接地側電線42bと接地線40bとの間の電磁開閉器44aが開く。この状態で、接触式監視装置70dは、端子Vと端子a又は端子bとの間に電圧を印加することにより、印加された端子aに接続されている電源線18b、又は、印加された端子bに接続されている接地側電線42bの絶縁抵抗を、他の鉄道車両100a,100cとは別に計測できる。
If the
鉄道車両100cには、接触式監視装置70eが搭載されている。この接触式監視装置70eは、端子Vが電線EVを介して接地線40cに接続され、端子aが電線Eaを介して電源線18cに接続され、端子bが電線Ebを介して接地側電線42cに接続されている。
A
鉄道車両100cと、鉄道車両100a,100bとの連結が解除されている状態であれば、電源線18a,18bから電源線18cへの電力の供給が遮断されると共に、接地側電線42a,42b及び接地線40a,40bを介した接地側電線42cと接地線40cとの接続が切り離される。更に、電力供給の遮断に応じて、接地側電線42cと接地線40cとの間の電磁開閉器44aが開く。この状態で、接触式監視装置70eは、端子Vと端子a又は端子bとの間に電圧を印加することにより、印加された端子aに接続されている電源線18c、又は、印加された端子bに接続されている接地側電線42cの絶縁抵抗を、他の鉄道車両100a,100cとは別に計測できる。
If the
以上のように、鉄道車両100a~100cそれぞれに接触式監視装置70a,70d,70eを搭載し、通電時(走行時)には連結部14を介して繋がっている電線同士を非通電時に切り離すことで、電源線18a~18cの絶縁抵抗や、接地側電線42a~42cの絶縁抵抗を鉄道車両100a~100c毎に個別に計測できる。
As described above, the contact-
図14を用いて、鉄道車両100bの第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36の構成について説明する。なお、鉄道車両100a,100cの第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36は、鉄道車両100bと略同一に構成されているので、その説明を一部省略する。
The configuration of the first low-voltage AC
鉄道車両100a~100cの通電時、鉄道車両100bの第1低圧交流電路32には、SIV30から交流電力が供給され、鉄道車両100bの第2低圧交流電路36には、絶縁トランス34から交流電力が供給される。一方、鉄道車両100a,100cの第1低圧交流電路32には、鉄道車両100bの第1低圧交流電路32から交流電力が供給され、鉄道車両100a,100cの第2低圧交流電路36には、鉄道車両100bの第2低圧交流電路36から交流電力が供給される。
When the
鉄道車両100bにおいて、交流機器である充電器84の絶縁トランス86は、電磁開閉器44f及び手動開閉器46fを介し接地線40bに接続される。交流機器である照明16は、電磁開閉器44g及び手動開閉器46gを介し接地線40bに接続される。なお、図示しないが、充電器84及び照明16以外の複数の交流機器も個別に電磁開閉器44及び手動開閉器46を介し接地線40bに接続される。
In the
また、直流機器である制御装置60は、電磁開閉器44h及び手動開閉器46hを介し接地線40bに接続される。直流機器であるブレーキ19は、電磁開閉器44i及び手動開閉器46iを介し接地線40bに接続される。なお、図示しないが、制御装置60及びブレーキ19以外の複数の直流機器も個別に電磁開閉器44及び手動開閉器46を介し接地線40bに接続させる。
Also, the
鉄道車両100bには、接触式監視装置70fが搭載されている。接触式監視装置70fは、端子Vが電線FVを介して接地線40bに接続され、端子aが電線Faを介し第1低圧交流電路32の電線32vに接続され、端子bが電線Fbを介し絶縁トランス86と電磁開閉器44fとの間に接続され、端子cが電線Fcを介し照明16と電磁開閉器44gとの間に接続され、端子dが電線Fdを介し制御装置60と電磁開閉器44hとの間に接続され、端子eが電線Feを介しブレーキ19と電磁開閉器44iとの間に接続される。なお、その他の交流機器や直流機器と電磁開閉器44との間にも個別に接触式監視装置70fの端子を接続する。
The
鉄道車両10の非通電時に全ての電磁開閉器44b,44c,44f~44iが開いた状態で、接触式監視装置70fは、端子Vと端子a~eのいずれか1との間に電圧を印加し、その端子a~eが接続されている部分の絶縁抵抗を計測する。
With all the
第1実施形態では、接触式監視装置70cによって、複数の交流機器の絶縁抵抗の合計を計測し、複数の直流機器の絶縁抵抗の合計を計測する場合を説明した。これに対し、第2実施形態では、複数の交流機器および直流機器が個別に電磁開閉器44を介して接地線40bに接続され、接触式監視装置70fの端子b~eに複数の交流機器および直流機器がそれぞれ個別に接続されている。よって、接触式監視装置70fは、複数の交流機器および直流機器の絶縁抵抗を個別に計測できる。これにより、接触式監視装置70fの計測結果から、いずれの交流機器または直流機器の絶縁抵抗が劣化しているかを容易に判断できる。
In the first embodiment, the
また、接触式監視装置70fは、端子Vと端子aとの間に電圧を印加した場合、端子aに接続された鉄道車両100bの第1低圧交流電路32の絶縁抵抗を計測する。このとき、鉄道車両100bの第1低圧交流電路32と鉄道車両100a,100cの第1低圧交流電路32とが連結されている場合には、鉄道車両100a~100cの第1低圧交流電路32の絶縁抵抗の合計を接触式監視装置70fで計測できる。
Further, when a voltage is applied between the terminal V and the terminal a, the
一方、鉄道車両100bの第1低圧交流電路32と鉄道車両100a,100cの第1低圧交流電路32との連結が解除されている場合には、鉄道車両100a,100cの第1低圧交流電路32とは別に、鉄道車両100bの第1低圧交流電路32の絶縁抵抗を計測できる。
On the other hand, when the first low voltage AC
なお、鉄道車両100a~100cの接触式監視装置70による絶縁抵抗の計測結果は、鉄道車両100a~100cが非通電状態から通電状態になった後、図11のS81,82の処理によって、鉄道車両100bの各計測結果メモリ62cにまとめて記憶する。複数の接触式監視装置70からそれぞれ外部サーバ90へ計測結果を送信する場合と比べ、鉄道車両100bから外部サーバ90へ接触式監視装置70の計測結果をスムーズに送信することができる。
Note that the measurement results of the insulation resistance of the
次に図15から図17を参照して第3実施形態について説明する。第1,2実施形態では、第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36の各部の絶縁抵抗を接触式監視装置70で計測する場合について説明した。これに対し、第3実施形態では、第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36の各部の絶縁抵抗を交流監視装置120で計測する場合について説明する。なお、第1,2実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 17. FIG. In the first and second embodiments, the case where the contact-
図15は第3実施形態における鉄道車両110の電気回路を模式的に示した回路図である。鉄道車両110は、車体12と車輪13と連結部14(図1参照)と複数の電気機器(空調機器15や照明16等)と接触式監視装置70gとを主に備えている。
FIG. 15 is a schematic circuit diagram of the electric circuit of the
接触式監視装置70gは、端子Vが電線GVを介して接地線40に接続され、端子aが電線Gaを介し電動機用電線24に接続され、端子bが電線Gbを介し電源線18に接続され、端子cが電線Gcを介し接地側電線42に接続される。パンタグラフ17の下降に応じて電磁開閉器44aが開いた状態で、接触式監視装置70gは、端子Vと端子a~cのいずれか1との間に電圧を印加することにより、印加された端子a~cに接続されている部分の絶縁抵抗を計測できる。
The
即ち、接触式監視装置70gは、第1実施形態における接触式監視装置70aと接触式監視装置70bとを1つにまとめたものである。これにより、鉄道車両110に搭載する接触式監視装置70の数を低減できる。
That is, the contact-
第1実施形態では説明を省略したが、第1低圧交流電路32は、SIV30の出力側から延びて車両前後の連結部14間に引き通される3本1組の幹電線32u1,32v1,32w1と、その幹電線32u1,32v1,32w1からそれぞれ分岐する分岐電線32u2,32v2,32w2と、を備えている。図示しないが、第1低圧交流電路32は、SIV30の内部を通って電磁開閉器44b及び手動開閉器46bを介し接地線40に接続される。分岐電線32u2,32v2,32w2は、空調機器15等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。
Although not described in the first embodiment, the first low-voltage AC
同様に、第2低圧交流電路36は、絶縁トランス34から延びて車両前後の連結部14間に引き通される幹電線36r1,36t1と、その幹電線36r1,36t1からそれぞれ分岐する分岐電線36r2,36t2と、を備えている。また、絶縁トランス34から接地線40に接続される幹電線36n1が延びているため、接地線40が幹電線36n1の一部としても機能し、接地線40から分岐電線36n2が分岐する。
Similarly, the second low-voltage AC
分岐電線36r2と分岐電線36n2とで1組の単相2線の電路を構成し、分岐電線36t2と分岐電線36n2とで1組の単相2線の電路を構成する。これらの電路は、照明16等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。
The branch electric wire 36r2 and the branch electric wire 36n2 constitute one set of single-phase two-wire electric circuit, and the branch electric wire 36t2 and the branch electric wire 36n2 constitute one set of single-phase two-wire electric circuit. A plurality of sets of these electric circuits are provided so as to be connected to a plurality of AC devices such as the
鉄道車両110には、鉄道車両110の通電時において第1低圧交流電路32及びそれに接続された電気機器(例えば空調機器15)の絶縁抵抗を自動で定期的に計測する交流監視装置120aと、通電時において第2低圧交流電路36及びそれに接続された電気機器(例えば照明16やブレーキ19)の絶縁抵抗を自動で定期的に計測する交流監視装置120bと、が搭載されている。
The
交流監視装置120aは、1組の第1低圧交流電路32(幹電線32u1,32v1,32w1)が貫通する零相変流器127aと、第1低圧交流電路32の幹電線32u1,32w1間に発生している電圧を検出する基準検出部128aと、を備える。同様に、交流監視装置120bは、1組の第2低圧交流電路36(幹電線36r1,36n1,36t1)が貫通する零相変流器127bと、第2低圧交流電路36の幹電線36r1,36t1間に発生している電圧を検出する基準検出部128bと、を備える。交流監視装置120a,120bを作動させる電力は、第1低圧交流電路32や第2低圧交流電路36から図示しない電線を介して供給されても良いし、第1低圧交流電路32や第2低圧交流電路36以外の電線から供給されても良い。
The
なお、交流監視装置120aと、交流監視装置120bと、後述する交流監視装置120c~120hとは、配置(接続位置)が異なる点以外は略同一に構成される。以下、交流監視装置120a~120hを区別せずに説明する場合、交流監視装置120と称す。同様に、交流監視装置120a~120hがそれぞれ有する零相変流器127a及び基準検出部128aを区別せずに説明する場合、それぞれ零相変流器127及び基準検出部128と称す。
Note that the
零相変流器127は、計測対象となる1組の交流電路が貫通する環状の変流器であり、鉄道車両110の通電時にその1組の交流電路を流れる漏洩電流を検出する。より具体的に、1組の交流電路が貫通する零相変流器127は、その貫通位置よりも交流電路の下流(第1低圧交流電路32ではSIV30から離れた側、第2低圧交流電路36では絶縁トランス34から離れた側)の電線と、その電線に接続された各電気機器とで生じる漏洩電流を検出する。
The zero-phase
零相変流器127により検出する漏洩電流には、対地静電容量に起因する漏洩電流Igcと、絶縁抵抗に直接関与している対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Igrと、が含まれている。なお、漏洩電流Igcは、計測対象の電線の長さに応じて容量が増大するだけでなく、電気機器に使用されているインバータやノイズフィルター等に起因する高調波歪み電流によっても容量が増大する。
The leakage current detected by the zero-phase
基準検出部128は、計測対象となる1組の交流電路の電圧を検出する電圧プローブである。計測対象が三相3線式の場合、例えばSIV30の内部で幹電線32v1及び分岐電線32v2が巻線を介さずに接地されている場合、基準検出部128は、接地されていないU相(幹電線32u1又は分岐電線32u2)とW相(幹電線32w1又は分岐電線32w2)との間の電圧のクロスポイントを検出する。計測対象が三相4線式の場合、例えばSIV30の内部で幹電線32u1,32v1,32w1が巻線および中性線を介して接地されている場合、基準検出部128は、接地線(中性線)以外の相間から電圧のクロスポイントを検出する。計測対象が単相2線式の場合、基準検出部128は、N相(幹電線36n1又は分岐電線36n2)とL相(幹電線36r1,36t1、分岐電線36r2,36t2のいずれか1)との間の電圧のクロスポイントを検出する。
The
交流監視装置120は、零相変流器127の検出結果と、基準検出部128の検出結果とから、計測対象の漏洩電流Igrを算出し、その漏洩電流Igrから計測対象の絶縁抵抗の値を算出する。漏洩電流Igr及び絶縁抵抗の算出には、既知の方法を用いればよく、例えば特許第4945727号公報に開示されている方法を用いればよい。
The
なお、交流監視装置120は、計測対象の絶縁抵抗の値を計測結果として算出(計測)せずに、計測対象の絶縁抵抗に起因する漏洩電流Igrを計測結果として算出しても良い。本明細書において、交流監視装置120が計測対象の絶縁抵抗を計測するとは、絶縁抵抗の値自体を算出する場合も、漏洩電流Igrを算出する場合も含むこととする。
Note that the
以上説明した通り交流監視装置120は、鉄道車両110の通電時の零相変流器127の検出値に基づき、その零相変流器127を貫通する位置よりも下流の交流電路および電気機器の絶縁抵抗を計測する。その結果、鉄道車両110に交流監視装置120を搭載することによって、実際に作動中の電気機器の絶縁抵抗を計測できると共に、電圧印加による絶縁抵抗を計測する接触式監視装置70では必要な電気機器と接地線40(接地部)との切り離し作業などを不要にできる。
As described above, the
更に、交流監視装置120は、鉄道車両110が走行している間に定期的に絶縁抵抗を計測する。これにより、交流監視装置120は、例えば走行に伴う負荷が生じた電気機器の絶縁抵抗など、停車中では把握できない状態での電気機器の絶縁抵抗を計測できる。
Furthermore, the
また、交流監視装置120a,120bの零相変流器127a,127bにはいずれも、分岐電線32u2~36t2ではなく、幹電線32u1~36t1が通るので、交流監視装置120a,120bはそれぞれ、その零相変流器127a,127bよりも下流側の複数の分岐電線32u2~36t2に接続された交流機器の絶縁抵抗の合計を計測できる。
In addition, the main wires 32u1 to 36t1, not the branch wires 32u2 to 36t2, pass through the zero-phase
特に、零相変流器127aには、全ての分岐電線32u2~32w2よりも上流側の幹電線32u1~32w1が通るので、交流監視装置120aは第1低圧交流電路32に接続された全ての交流機器の絶縁抵抗の合計を計測できる。また、零相変流器127bには、全ての分岐電線36r2~36t2よりも上流側の幹電線36r1~36t1が通るので、交流監視装置120bは第2低圧交流電路36に接続された全ての交流機器の絶縁抵抗の合計を計測できる。
In particular, since the main wires 32u1 to 32w1 on the upstream side of all the branch wires 32u2 to 32w2 pass through the zero-phase
更に、零相変流器127bよりも下流側の幹電線36r1,36t1に整流器38を介してブレーキ19等の直流機器が接続されているので、直流機器の漏洩電流を零相変流器127bで検出でき、交流監視装置120bは、その直流機器の絶縁抵抗と、零相変流器127bよりも下流側の交流機器の絶縁抵抗との合計を計測できる。
Furthermore, since the DC equipment such as the
次に図16及び図17を参照して、交流監視装置120の制御について説明する。図16は、交流監視装置120の電気的構成を示したブロック図である。図17は交流監視装置120のCPU121で実行されるメイン処理のフローチャートである。
Next, control of the
交流監視装置120は、CPU121と、フラッシュROM122と、CPU121のプログラムの実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するためのメモリであるRAM123とを有し、これらはバスライン124を介して、入出力ポート125にそれぞれ接続されている。入出力ポート125には、更に、鉄道車両110の入出力ポート65に接続されるインターフェイス(I/F)126と、上述した零相変流器127と、上述した基準検出部128と、がそれぞれ接続されている。
The
CPU121は、バスライン124により接続された各部を制御する演算装置である。フラッシュROM122は、CPU121により実行されるプログラムや固定値データ等を格納した書き換え可能な不揮発性のメモリであり、交流監視プログラム122aと、固有番号メモリ122bと、交流計測メモリ122cとが設けられる。CPU121によって交流監視プログラム122aが実行されると、図17のメイン処理が実行される。
The
固有番号メモリ122bは、交流監視装置120の固有番号が記憶されるメモリである。この固有番号は、交流監視装置120による絶縁抵抗の計測対象を示す。交流計測メモリ122cは、交流監視装置120による絶縁抵抗の計測結果を一時的に記憶しておくためのメモリであり、第1実施形態における接触式計測メモリ72c(図6参照)と略同一に構成される。
The unique number memory 122b is a memory in which the unique number of the
図17を参照して、交流監視装置120のCPU121で実行されるメイン処理を説明する。交流監視装置120のメイン処理は、交流監視装置120の電源が投入されると実行される。
Main processing executed by
交流監視装置120のメイン処理は、まず、計測対象の絶縁抵抗を計測する定期的な計測タイミングが到来したかを確認する(S111)。なお、定期的な計測タイミングとしては、例えば1時間毎が例示されるが、その計測タイミングを適宜変更しても良い。
In the main process of the
S111の処理において、定期的な計測タイミングが到来した場合には(S111:Yes)、鉄道車両110が通電時であるかを確認するために、パンタグラフ17が上昇状態にあるかを確認すると共に(S112)、全ての電磁開閉器44が閉じているかを確認する(S113)。
In the process of S111, when the periodical measurement timing has arrived (S111: Yes), in order to confirm whether the
パンタグラフ17が上昇状態にあると共に、全ての電磁開閉器44が閉じている場合には(S112:Yes且つS113:Yes)、鉄道車両110は通電時であって、交流監視装置120による計測対象の絶縁抵抗の計測が可能な状態にあるので、交流監視装置120により計測対象の絶縁抵抗を計測する(S114)。
When the
なお、本実施形態では、交流監視装置120の電源は、パンタグラフ17が上昇して全ての電磁開閉器44が閉じている鉄道車両110の通電時にのみ投入され、鉄道車両110の非通電時には投入されない。そのため、交流監視装置120のメイン処理が実行されている間は、パンタグラフ17が上昇状態にあると共に、全ての電磁開閉器44が閉じているので(S112:Yes且つS113:Yes)、S112,S113の処理を省略しても良い。
In this embodiment, the
S114の処理後は、交流監視装置120による絶縁抵抗の計測結果と、計測した日時とを対応付けて交流計測メモリ122cに記憶させ(S115)、S116の処理を実行する。
After the processing of S114, the measurement result of the insulation resistance by the
なお、S111の処理において、定期的な計測タイミングが到来していない場合には(S111:No)、絶縁抵抗を計測するためのS112~S115の処理をスキップし、S116の処理を実行する。また、S112の処理でパンタグラフ17が下降状態にある場合(S112:No)、又は、S113の処理で電磁開閉器44が開いている場合には(S113:No)、鉄道車両110は非通電時であって、交流監視装置120による計測対象の絶縁抵抗の計測が不可能な状態にあるので、S114,S115の処理をスキップし、S116の処理を実行する。
In the processing of S111, if the periodical measurement timing has not arrived (S111: No), the processing of S112 to S115 for measuring the insulation resistance is skipped, and the processing of S116 is executed. Further, when the
S116の処理では、鉄道車両110の制御装置60から計測結果を要求されたかを確認する。なお、この制御装置60から交流監視装置120への計測結果の要求は、図11のS81の処理で実行される。
In the process of S116, it is checked whether the
S116の処理において、計測結果を要求された場合には(S116:Yes)、交流計測メモリ122cに対応付けて記憶されている未送信の計測結果、日時と、固有番号メモリ122bに記憶されている交流監視装置120の固有番号と、を制御装置60へ送信し(S117)、S111以下の処理を繰り返す。一方、S116の処理において、計測結果を要求されていない場合には(S116:No)、S117の処理をスキップして、S111以下の処理を繰り返す。
In the process of S116, when the measurement result is requested (S116: Yes), the unsent measurement result, the date and time stored in association with the AC measurement memory 122c, and the unique number memory 122b are stored. A unique number of the
S117の処理で送信した計測結果、日時、交流監視装置120の固有番号は、制御装置60による図11のS82の処理で、互いに対応付けて各計測結果メモリ62cに記憶され、図11のS85の処理で外部サーバ90へ送信される。これらのデータを受信した外部サーバ90では、そのデータに基づき交流監視装置120による計測対象の絶縁抵抗の劣化を判断し、劣化が疑われる場合に管理者に通知する。
The measurement result, the date and time, and the unique number of the
以上のように、交流監視装置120による絶縁抵抗の計測結果が、鉄道車両110の外部の外部サーバ90へ送信されるので、鉄道車両110の走行中における交流監視装置120の測定結果を外部サーバ90でモニタリングできる。これにより、モニタリングで異常(交流監視装置120の測定対象の絶縁抵抗の劣化)が発見された場合に、鉄道車両110のメンテナンスのタイミング等を早期に計画できる。
As described above, the measurement result of the insulation resistance by the
次に図18及び図19を参照して第4実施形態について説明する。第3実施形態では、1台の鉄道車両110に交流監視装置120が搭載されている場合について説明した。これに対し、第4実施形態では、鉄道車両130a,130b,130cが連結された車両編成において、それぞれの鉄道車両130a,130b,130cの各部に交流監視装置120が搭載される場合について説明する。なお、第1~3実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. 3rd Embodiment demonstrated the case where the alternating
図18は、第4実施形態における鉄道車両130a,130b,130cの電気回路を模式的に示した回路図である。なお、図18では、SIV30よりも下流の鉄道車両130a,130b,130cの電気回路を模式的に示している。SIV30よりも上流の鉄道車両130a,130b,130cの電気回路は、図13に示す第2実施形態における鉄道車両100a,100b,100cの電気回路と同一に構成される。
FIG. 18 is a circuit diagram schematically showing electric circuits of
図18に示すように、鉄道車両130a~130cは、車体12と車輪13と連結部14と複数の電気機器(照明16やブレーキ19等)とを主に備えている。鉄道車両130a~130cは、連結部14同士を連結して車両編成を構成している。
As shown in FIG. 18,
鉄道車両130bの第1低圧交流電路32は、鉄道車両130bに搭載されたSIV30から延びて鉄道車両130bの車両前後の連結部14間に引き通される3本1組の幹電線32u1b,32v1b,32w1bと、その幹電線32u1b,32v1b,32w1bからそれぞれ分岐する分岐電線32u2b,32v2b,32w2bと、を備えている。図示しないが、第1低圧交流電路32は、SIV30の内部を通って電磁開閉器44b及び手動開閉器46bを介し接地線40に接続される。分岐電線32u2b,32v2b,32w2bは、空調機器15等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。
The first low-voltage AC
鉄道車両130aには、連結部14を介して幹電線32u1b,32v1b,32w1bにそれぞれ接続される幹電線32u1a,32v1a,32w1aと、その幹電線32u1a,32v1a,32w1aからそれぞれ分岐する分岐電線32u2a,32v2a,32w2aと、を備えている。分岐電線32u2a,32v2a,32w2aは、空調機器15等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。
The
鉄道車両130cには、連結部14を介して幹電線32u1b,32v1b,32w1bにそれぞれ接続される幹電線32u1c,32v1c,32w1cと、その幹電線32u1c,32v1c,32w1cからそれぞれ分岐する分岐電線32u2c,32v2c,32w2cと、を備えている。分岐電線32u2c,32v2c,32w2cは、空調機器15等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。
The
鉄道車両130a~130cには、1組の分岐電線32u2a~32w2c毎に交流監視装置120c,120d,120eがそれぞれ搭載される。交流監視装置120cの零相変流器127cに1組の分岐電線32u2a~32w2aが通り、交流監視装置120cの基準検出部128cが幹電線32u1a,32w1aに接続される。
交流監視装置120dの零相変流器127dに1組の分岐電線32u2b~32w2bが通り、交流監視装置120dの基準検出部128dが幹電線32u1b,32w1bに接続される。交流監視装置120eの零相変流器127eに1組の分岐電線32u2c~32w2cが通り、交流監視装置120eの基準検出部128eが幹電線32u1c,32w1cに接続される。
A set of branch electric wires 32u2b to 32w2b pass through the zero-phase
よって、交流監視装置120c~120eはそれぞれ、1組の分岐電線32u2a~32w2cが接続された交流機器(空調機器15等)の絶縁抵抗を、他の分岐電線32u2a~32w2cに接続された交流機器の絶縁抵抗に影響されることなく計測できる。
Therefore, the
鉄道車両130bの第2低圧交流電路36は、鉄道車両130bに搭載された絶縁トランス34から延びて鉄道車両130bの車両前後の連結部14間に引き通される幹電線36r1b,36t1bと、その幹電線36r1b,36t1bからそれぞれ分岐する分岐電線36r2b(図示せず),36t2bと、を備えている。また、絶縁トランス34から接地線40bに接続される幹電線36n1bが延びているため、接地線40bが幹電線36n1bの一部としても機能し、接地線40bから分岐電線36n2bが分岐する。
The second low-voltage AC
鉄道車両130aには、連結部14を介して幹電線36r1b,36t1bにそれぞれ接続される幹電線36r1a,36t1aと、その幹電線36r1a,36t1aからそれぞれ分岐する分岐電線36r2a(図示せず),36t2aと、を備えている。また、接地線40bに接続される接地線40aが幹電線の一部として機能し、その接地線40aから分岐電線36n2aが分岐する。
The
鉄道車両130cには、連結部14を介して幹電線36r1b,36t1bにそれぞれ接続される幹電線36r1c,36t1cと、その幹電線36r1c,36t1cからそれぞれ分岐する分岐電線36r2c,36t2c(図示せず)と、を備えている。また、接地線40bに接続される接地線40cが幹電線の一部として機能し、その接地線40cから分岐電線36n2cが分岐する。
The
幹電線36r1a,36t1aと、幹電線36r1b,36t1bと、幹電線36r1c,36t1cとにそれぞれ整流器38が接続され、それら整流器38と幹電線36n1a,36n1b,36n1cとの間にブレーキ19等の直流機器がそれぞれ接続される。
分岐電線36r2a,36n2aで1組の単相2線の電路を構成し、同様に、分岐電線36t2a,36n2aで、分岐電線36r2b,36n2bで、分岐電線36t2b,36n2bで、分岐電線36r2c,36n2cで、分岐電線36t2c,36n2cで、それぞれ1組の単相2線の電路を構成する。これらの分岐電線36r2a~36t2cによる1組の電路は、照明16等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。
The branch electric wires 36r2a and 36n2a constitute one set of single-phase two-wire electric circuit. The branch electric wires 36t2c and 36n2c form a single-phase two-wire electric circuit. A plurality of sets of electric lines are provided so as to be connected to a plurality of alternating-current devices such as the
鉄道車両130bには交流監視装置120bが搭載される。交流監視装置120bの零相変流器127bには、最上流(全ての分岐電線36r2b~36t2bよりも上流)の幹電線36r1b~36t1bが貫通する。これにより、交流監視装置120bは、幹電線36r1a~36t1a,36r1c~36t1cや分岐電線36r2a~36t2c、整流器38を介して、幹電線36r1b~36t1bに接続される複数の電気機器(照明16等の交流機器や、ブレーキ19等の直流機器)の絶縁抵抗の合計を計測できる。
An
鉄道車両130a~130cには、分岐電線36r2a~36t2cによる1組の電路毎に交流監視装置120f,120g,120hがそれぞれ搭載される。交流監視装置120fの零相変流器127fに、分岐電線36r2a~36t2aによる1組の電路が通り、交流監視装置120fの基準検出部128fが幹電線36t1a及び接地線40aに接続される。
The
交流監視装置120gの零相変流器127gに、分岐電線36r2b~36t2bによる1組の電路が通り、交流監視装置120gの基準検出部128gが幹電線36t1b及び接地線40bに接続される。交流監視装置120hの零相変流器127hに、分岐電線36r2c~36t2cによる1組の電路が通り、交流監視装置120hの基準検出部128hが幹電線36r1c及び接地線40cに接続される。
A set of branch wires 36r2b to 36t2b passes through the zero-phase
これらの結果、交流監視装置120f~120hはそれぞれ、分岐電線36r2a~36t2cによる1組の電路に接続された交流機器(照明16)の絶縁抵抗を、他の分岐電線36r2a~36t2cに接続された交流機器の絶縁抵抗に影響されることなく計測できる。
As a result, the
更に、交流監視装置120f,120g,120hによる計測結果と、交流監視装置120bによる計測結果とを比較することで、ブレーキ19等の直流機器の絶縁抵抗の劣化を判断できる。これを図19を参照して説明する。図19は、外部サーバ90で実行される警告表示処理のフローチャートである。
Furthermore, by comparing the measurement results of the
図19に示すように、警告表示処理では、まず、第2低圧交流電路36の幹電線36r1a~36t1cにおける交流監視装置120bの計測結果が閾値以下となったかを確認する(S121)。
As shown in FIG. 19, in the warning display process, first, it is checked whether the measurement result of the
交流監視装置120bの計測結果が閾値以下となった場合には(S121:Yes)、鉄道車両130a~130cの第2低圧交流電路36に接続される複数の交流機器および直流機器の少なくとも1の絶縁抵抗の劣化が疑われる。そこで、この場合、いずれの機器の絶縁抵抗が劣化しているかを判断(推測)するために、第2低圧交流電路36の分岐電線36r2a~36t2cにおける交流監視装置120f~120gの計測結果のいずれかが閾値以下となったかを確認する(S122)。
When the measurement result of the
交流監視装置120f~120gの計測結果のいずれかが閾値以下となった場合には(S122:Yes)、交流監視装置120bの計測結果が閾値以下となった原因が、交流監視装置120f~120gの計測対象(分岐電線36r2a~36t2cによる1組の電路が接続された交流機器)の絶縁抵抗の劣化であると推測できる。
If any of the measurement results of the
よって、この場合には、計測結果が閾値以下となった交流監視装置120f~120gの計測対象の交流機器に関して警告表示を行い(S123)、警告表示処理を終了する。なお、この警告表示では、外部サーバ90の表示装置に、絶縁抵抗の劣化が疑われる計測対象を表示して、その劣化の疑いを外部サーバ90の管理者へ通知する。
Therefore, in this case, a warning display is performed for the AC devices to be measured by the
一方、S122の処理で、交流監視装置120f~120gの計測結果のいずれも閾値以下とならなかった場合には(S122:No)、交流監視装置120bの計測結果が閾値以下となった原因が、交流監視装置120f~120gの計測対象の交流機器ではなく、直流機器の絶縁抵抗の劣化であると推測できる。よって、この場合には、直流機器に関して警告表示を行い(S124)、警告表示処理を終了する。
On the other hand, in the process of S122, if none of the measurement results of the
またS121の処理で、交流監視装置120bの計測結果が閾値以下とならなかった場合には(S121:No)、具体的に例えば、交流監視装置120cの計測結果や、接触式監視装置70dの計測結果が閾値以下となっただけの場合には、その閾値以下となった交流監視装置120cや接触式監視装置70dの計測対象に関して警告表示を行い(S125)、警告表示処理を終了する。
In addition, in the process of S121, if the measurement result of the
次に図20を参照して第5実施形態について説明する。第1~4実施形態では、直流型電車である鉄道車両10,100a~100c,110,130a~130cに接触式監視装置70及び交流監視装置120が搭載される場合について説明した。これに対し、第5実施形態では、交流型電車である鉄道車両150に接触式監視装置70及び交流監視装置120が搭載される場合について説明する。なお、第1~4実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the first to fourth embodiments, the case where the
図20は第5実施形態における鉄道車両150の電気回路を模式的に示した回路図である。鉄道車両150は、交流型電車であって、車体12と車輪13と連結部14と複数の電気機器(空調機器15や照明16等)とを主に備えている。
FIG. 20 is a schematic circuit diagram of the electric circuit of the
レール2の上方に架け渡される架線140には、接地されたレール2に対し変電所141で起電力を生じさせることで、高電圧(本実施形態では25000V)の単相交流電流が流れる。パンタグラフ17を上昇させて架線140に接触させることで、架線140からパンタグラフ17を介して鉄道車両150の電源線18に交流電力が供給される。
A high-voltage (25000 V in this embodiment) single-phase AC current flows through the
電源線18と接地側電線42とは、主変圧器151の1次巻線で連結される。主変圧器151は、入力された電圧を変圧して出力すると共に入力側と出力側とを絶縁する絶縁トランスであって、入力側の1次巻線に対して出力側に2次巻線と3次巻線とが設けられている。
The
主変圧器151の2次巻線には、主変圧器151から出力された交流電力を直流電力へ変換するAC/DCコンバータ152が接続される。このAC/DCコンバータ152の出力側にはVVVFインバータ20が接続される。VVVFインバータ20から電動機用電線24を介して電動機22へ交流電力が供給される。
A secondary winding of the
主変圧器151の3次巻線には、単相2線式の第1低圧交流電路154が接続される。第1低圧交流電路154には、第1~4実施形態の第1低圧交流電路32と同様に、固定電圧(例えば440V)及び固定周波数の単相交流電力が主変圧器151から供給される。
A tertiary winding of the
第1低圧交流電路154は、主変圧器151から延びて鉄道車両150の両端の連結部14間に引き通される2本1組の幹電線154L1,154N1と、その幹電線154L1,154N1からそれぞれ分岐する分岐電線154L2,154N2と、を備えている。図示しないが、幹電線154N1は接地線40に接続されている。分岐電線154L2,154N2は、空調機器15等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。
The first low-voltage AC
第1低圧交流電路154の幹電線154L1,154N1には、絶縁トランス155の1次巻線が接続されている。絶縁トランス155の2次巻線には、単相2線式の第2低圧交流電路156が接続される。絶縁トランス155は、第1低圧交流電路154から入力された交流電力の電圧を、本実施形態では100Vに変圧して第2低圧交流電路156に出力すると共に、第1低圧交流電路154と第2低圧交流電路156とを絶縁する。
A primary winding of an
第2低圧交流電路156は、絶縁トランス155から延びて鉄道車両150の両端の連結部14間に引き通される幹電線156L1と、その幹電線156L1から分岐する分岐電線156L2と、を備えている。また、絶縁トランス155から接地線40に接続される幹電線156N1が延びているため、接地線40が幹電線156N1の一部としても機能し、接地線40から分岐電線156N2が分岐する。
The second low-voltage AC
分岐電線156L2,156N2は、照明16等の複数の交流機器にそれぞれ接続されるように複数組が設けられている。幹電線156L1に整流器38が接続され、その整流器38と接地線40(幹電線156N1)との間にブレーキ19等の直流機器がそれぞれ接続される。
A plurality of sets of the branch electric wires 156L2 and 156N2 are provided so as to be connected to a plurality of AC devices such as the
このような鉄道車両150には、各部の絶縁抵抗を計測するための接触式監視装置70a及び交流監視装置120a,120b,120iが搭載されている。
Such a
接触式監視装置70aは、端子Vが電線AVを介して接地線40に接続され、端子aが電線Aaを介して電源線18に接続される。鉄道車両150の非通電時に(パンタグラフ17を下降させて電磁開閉器44aを開けた状態で)、端子Vと端子aとの間に電圧を印加することにより、互いに接続されている電源線18と、主変圧器151の1次巻線と、接地側電線42との絶縁抵抗の合計を計測できる。
The contact-
交流監視装置120a,120bは、1組の幹電線154L1,154N1又は1組の幹電線156L1,156N1の最上流が貫通する零相変流器127a,127bと、それら1組の幹電線154L1~156N1間の電圧を検出する基準検出部128a,128bと、を備えている。零相変流器127aの検出値と、基準検出部128aの検出値とに基づき、交流監視装置120aは、第1低圧交流電路154及びそれに接続された複数の電流機器の絶縁抵抗の合計を計測する。零相変流器127bの検出値と、基準検出部128bの検出値とに基づき、交流監視装置120bは、第2低圧交流電路156及びそれに接続された複数の電流機器の絶縁抵抗の合計を計測する。
The
交流監視装置120iは、電動機用電線24の3本1組の電線24u,24v,24wが貫通する零相変流器127iと、非接地の電線24u,24w間の電圧を検出する基準検出部128iと、を備えている。零相変流器127iの検出値と、基準検出部128iの検出値とに基づき、交流監視装置120iは、電動機用電線24及び電動機22の絶縁抵抗を計測できる。
The
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推測できるものである。例えば、架線4の電圧やSIV30からの出力電圧の数値や、互いに連結される鉄道車両10,11,100a~100c,110,130a~130c,150の数などを適宜変更しても良い。また、鉄道車両10,11,100a~100c,110,130a~130c,150の各部の詳細な電気回路を適宜変更しても良い。
The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is easy to make various improvements and modifications without departing from the scope of the present invention. can be inferred. For example, the voltage of the
上記実施形態では、鉄道車両10,11,100a~100c,110,130a~130c,150がレール2上を走行する場合について説明したが、これに限られない。例えば、レールに吊り下げられる鉄道車両に本発明を適用しても良い。
In the above embodiment, the case where the
上記実施形態では、架線4,140(パンタグラフ17)又は電源102から電源線18へ電力を供給する場合について説明したが、これに限られない。例えば、架線4,140から電源線18への供給と、電源102から電源線18への供給とを切り換え可能にしても良い。
In the above embodiment, the case where power is supplied from the
上記実施形態では、電源線18から入力された電圧を変換して出力する変換装置として、VVVFインバータ20と、SIV30と、SIV30及び絶縁トランス34の組み合わせと、主変圧器151と、主変圧器151、AC/DCコンバータ152及びVVVFインバータ20の組み合わせと、主変圧器151及び絶縁トランス155の組み合わせと、を例示したが、これに限られない。例えば、電源線18からの直流電力を分圧により降圧して出力する装置を変換装置としても良い。
In the above embodiment, the conversion device that converts and outputs the voltage input from the
上記実施形態では、1の交流電路(電動機用電線24、第1低圧交流電路32又は第2低圧交流電路36)の計測対象に、接触式監視装置70又は交流監視装置120のいずれか一方を設ける場合について説明したが、これに限られない。1の交流電路の計測対象に、接触式監視装置70及び交流監視装置120の両方を設けても良い。
In the above embodiment, either the
上記実施形態では、蓄電池67によって電磁開閉器44を開閉する場合について説明したが、これに限られない。例えば、接触式監視装置70の蓄電池82によって電磁開閉器44を開閉しても良い。この場合、図7の接触式監視装置70のCPU71のメイン処理において、パンタグラフ17が下降した場合(S31:Yes)、CPU71から全ての電磁開閉器44を開けるように信号を送った後、S32,S33の処理に移行し、そのS33の処理後に、CPU71から全ての電磁開閉器44を閉じるように信号を送っても良い。
Although the case where the
また、電磁開閉器44は、電気信号で開閉するラッチ式の開閉器である場合について説明したが、電磁開閉器44への通電時に電磁石によって開いた状態を維持し、電磁開閉器44への非通電時にばねによって閉じた状態を維持するようにしても良い。この場合、電磁開閉器44への電力の供給回路が故障しても、鉄道車両10,11,100a~100c,110,130a~130c,150の走行時(通電時)に電磁開閉器44が閉じた状態を維持でき、車両を正常に走行させることができる。
Also, the
上記実施形態では、全ての電磁開閉器44を並列に2基配置する場合を説明したが、1基でも良く、3基以上を並列に配置しても良い。また、電磁開閉器44が設けられる回路に応じ、複数基を並列配置する部分と、1基のみ配置する部分とを組み合わせても良い。
In the above embodiment, the case where two
上記実施形態では、接触式監視装置70cによって、鉄道車両10の非通電時に第2低圧交流電路36や電源線18、第1低圧交流電路32等に繋がっていない制御線201~203を計測する場合について説明した。これらの制御線201~203は、鉄道車両10の通電時において、いずれか1本が選択的に制御装置60を介して第2低圧交流電路36に繋がるだけなので、交流監視装置120による第2低圧交流電路36では制御線201~203の絶縁抵抗を計測し難い。これに対し、接触式監視装置70では、制御線201~203の絶縁抵抗を容易に計測できる。また、制御線201~203以外にも、鉄道車両10の非通電時に第2低圧交流電路36や電源線18、第1低圧交流電路32等に繋がっていない種々の制御線の絶縁抵抗を、接触式監視装置70で計測しても良い。
In the above embodiment, the contact-
上記実施形態では、基準抵抗81の抵抗値を接触式監視装置70で計測することにより、接触式監視装置70の正常動作を確認する場合について説明した。この正常動作の確認以外で第3スイッチSW3を閉じ、基準抵抗81を介して計測部77や切換部79の各部を接地線40に接続しても良い。この場合、接触式監視装置70内に寄生する残留電圧や静電容量を、基準抵抗81を利用して放電することができる。
In the above embodiment, the case where the normal operation of the contact-
上記実施形態では、接触式監視装置70c,70fによって第1低圧交流電路32及び第2低圧交流電路36の各部の絶縁抵抗を計測する場合について説明したが、これに限られない。例えば、第1低圧交流電路32の絶縁抵抗を計測する接触式監視装置70と、第2低圧交流電路36の各部の絶縁抵抗を計測する接触式監視装置70とを別々に設けても良い。この場合、第1低圧交流電路32と第2低圧交流電路36とは電圧が異なるため、それぞれ専用の接触式監視装置70を設置することによって、各電路の絶縁抵抗の計測を高精度にできる。更に、第2低圧交流電路36に第1低圧交流電路32向けの電圧を印加することを抑制できる。
In the above-described embodiment, the contact-
また、接触式監視装置70による計測時の印加電圧は、鉄道車両10,100a~100c,110,130a~130c,150の通電時に計測対象の各電路を流れる電圧以下に設定されているので、過大な電圧を印加する従来の絶縁抵抗試験が禁止された電気機器を各電路に接続したまま、接触式監視装置70による計測が可能である。
In addition, the applied voltage during measurement by the contact-
また、端子Vと端子a~fとの間に印加する電圧の値などに関係無く、1又は複数の計測対象毎に接触式監視装置70を設けても良い。また、接触式監視装置70の端子a~fの数を増やして、1台の鉄道車両10,100a~100c,110,130a~130c,150の各部の絶縁抵抗を1台の接触式監視装置70で計測しても良い。
Moreover, regardless of the value of the voltage applied between the terminal V and the terminals a to f, the
上記実施形態では、交流監視装置120は、零相変流器127の検出結果と、基準検出部128の検出結果とから計測対象の絶縁抵抗を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、基準検出部128を省略しても良い。但し、零相変流器127の検出結果と、基準検出部128の検出結果とから計測対象の絶縁抵抗を算出することで、交流監視装置120による絶縁抵抗の計測結果の検出精度を向上できる。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、ブレーキ19や制御装置60が整流器38を介して第2低圧交流電路36,156に接続される場合について説明したが、これに限られない。例えば、第2低圧交流電路36,156や第1低圧交流電路32,154とは異なる電線を介して、バッテリにブレーキ19及び制御装置60を接続しても良い。これにより、架線4,140からの電力供給が遮断された場合でも、ブレーキ19及び制御装置60を作動させることができる。
In the above embodiment, the case where the
上記実施形態では、第1低圧交流電路32,154に空調機器15が接続される場合を例示したが、これに限られない。第1低圧交流電路32,154に接続される交流機器としては、空調機器15以外に、電動空気圧縮機や換気装置、各種の冷却用送風機が挙げられる。
Although the case where the
2 レール
10,100a~100c,110,130a~130c,150 鉄道車両
12 車体(接地部の一部)
15 空調機器(電気機器)
16 照明(電気機器)
18,18a~18c 電源線
19 ブレーキ(電気機器)
20 VVVFインバータ(変換装置、又は、変換装置の一部)
22 電動機(電気機器)
22b 筐体(接地部の一部)
24 電動機用電線(出力電線)
30 SIV(変換装置、又は、変換装置の一部)
32,154 第1低圧交流電路(出力電線)
34,155 絶縁トランス(変換装置の一部)
36,156 第2低圧交流電路(出力電線)
40,40a~40c 接地線(接地部の一部)
42,42a~42c 接地側電線
44,44b~44i 電磁開閉器
44a 電磁開閉器(電源側開閉器)
60 制御装置(電気機器)
70,70a~70g 接触式監視装置(監視装置)
77 計測部(抵抗計測部)
78 電圧印加部
79 切換部
VDn(n=1~6) 電圧検出部
SW1-n(n=1~6) 第1スイッチ
SW2-n(n=1~6) 第2スイッチ
81 基準抵抗
86 絶縁トランス(電気機器)
151 主変圧器(変換装置、又は、変換装置の一部)
152 AC/DCコンバータ(変換装置の一部)
2
15 Air conditioning equipment (electrical equipment)
16 Lighting (electrical equipment)
18, 18a to
20 VVVF inverter (converter or part of converter)
22 Electric motors (electrical equipment)
22b housing (a part of the ground part)
24 Motor wire (output wire)
30 SIV (converter or part of converter)
32, 154 1st low-voltage AC electric circuit (output electric wire)
34, 155 isolation transformer (part of conversion device)
36, 156 Second low-voltage AC electric circuit (output electric wire)
40, 40a to 40c ground wire (part of ground part)
42, 42a to 42c
60 control device (electrical equipment)
70, 70a to 70g Contact monitoring device (monitoring device)
77 measurement unit (resistance measurement unit)
78 voltage application unit 79 switching unit VDn (n=1 to 6) voltage detection unit SW1-n (n=1 to 6) first switch SW2-n (n=1 to 6)
151 main transformer (converter or part of converter)
152 AC/DC converter (part of conversion device)
Claims (4)
前記レールに接続される接地部と、
電力が供給される電源線と、
その電源線に接続され、前記電源線からの入力電圧を調整して出力する変換装置と、
その変換装置から出力電力が供給される出力電線と、
その出力電線に接続されて出力電力によって作動する電気機器と、
その電気機器と前記接地部とを前記出力電線を介し開閉可能に接続し、前記電源線への電力の供給の遮断に応じて開く電磁開閉器と、
その電磁開閉器が開いた状態で、前記接地部との接続が切れた前記電気機器に接続されている前記出力電線と前記接地部との間に電圧を印加して、その出力電線の絶縁抵抗を計測する監視装置と、
を備えていることを特徴とする鉄道車両。 A railway vehicle running on rails,
a ground portion connected to the rail;
a power line to which power is supplied;
a conversion device connected to the power line for adjusting and outputting an input voltage from the power line;
an output wire to which output power is supplied from the conversion device;
an electrical device connected to the output wire and operated by the output power;
an electromagnetic switch that connects the electrical device and the grounding portion so as to be openable and closable via the output wire, and opens in response to interruption of power supply to the power supply wire;
With the electromagnetic switch open, a voltage is applied between the output wire connected to the electrical device disconnected from the ground and the ground, and the insulation resistance of the output wire is increased. a monitoring device that measures
A railway vehicle characterized by comprising:
前記電源線への電力の供給の遮断に応じて開くことで前記接地側電線を前記接地部から切り離す電源側開閉器と、を備え、
前記監視装置は、前記電源側開閉器が開いた状態で、前記接地部と、前記電源線および前記接地側電線の少なくとも一方との間に電圧を印加して、その少なくとも一方の絶縁抵抗を計測することを特徴とする請求項1記載の鉄道車両。 a ground-side wire that connects the input side of the conversion device and the ground portion;
a power supply side switch that disconnects the ground side wire from the ground portion by opening in response to interruption of power supply to the power supply line,
The monitoring device applies a voltage between the ground portion and at least one of the power line and the ground side wire while the power side switch is open, and measures the insulation resistance of at least one of them. The railway vehicle according to claim 1, characterized in that:
絶縁抵抗の計測対象の電線に開閉可能に接続される第1スイッチと、
閉じた第1スイッチを介し前記計測対象に接続されてその計測対象にかかる電圧を検出する電圧検出部と、
その電圧検出部および前記第1スイッチに開閉可能に接続され、前記電圧検出部で検出した電圧が所定値以下である場合に閉じる第2スイッチと、を備え、
互いに接続された第1スイッチ及び第2スイッチが閉じることで、その第1スイッチに接続された計測対象の絶縁抵抗を計測する計測回路が形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄道車両。 The monitoring device
a first switch connected to an electric wire whose insulation resistance is to be measured so as to be openable and closable;
a voltage detection unit connected to the object to be measured via a closed first switch and detecting a voltage applied to the object to be measured;
a second switch connected to the voltage detection unit and the first switch so as to be openable and closable, and closed when the voltage detected by the voltage detection unit is equal to or less than a predetermined value;
3. The measuring circuit according to claim 1, wherein the first switch and the second switch connected to each other are closed to form a measuring circuit for measuring the insulation resistance of the object to be measured connected to the first switch. train car.
前記接地部へ正の電圧を印加する電圧印加部と、
前記接地部との接続が切れた計測対象の電線に接続され、前記電圧印加部で印加した電圧に基づき前記計測対象の絶縁抵抗を計測する抵抗計測部と、
その抵抗計測部と前記接地部との間に配置され、予め定めた抵抗値を有する基準抵抗と、
前記抵抗計測部と前記計測対象との接続を、前記基準抵抗を介した前記抵抗計測部と前記接地部との接続に切り換える切換部と、を備え、
前記抵抗計測部は、前記切換部により前記基準抵抗を介した前記抵抗計測部と前記接地部との接続に切り換えられた状態で、前記電圧印加部で印加した電圧に基づき、絶縁抵抗の代わりに前記基準抵抗の抵抗値を計測することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の鉄道車両。 The monitoring device
a voltage applying section that applies a positive voltage to the ground section;
a resistance measuring unit that is connected to the wire to be measured that is disconnected from the ground portion and measures the insulation resistance of the object to be measured based on the voltage applied by the voltage applying unit;
a reference resistor disposed between the resistance measurement unit and the grounding unit and having a predetermined resistance value;
a switching unit that switches connection between the resistance measuring unit and the object to be measured to connection between the resistance measuring unit and the grounding unit via the reference resistor;
The resistance measuring unit, in a state where the switching unit switches to the connection between the resistance measuring unit and the grounding unit via the reference resistor, is based on the voltage applied by the voltage applying unit, instead of the insulation resistance. 4. The railway vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein a resistance value of said reference resistance is measured.
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