JP2645821B2 - 列車推進電力供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、列車推進電力供給装置、とくに軌道を自走
する列車に、推進電力として３相交流電力を供給する装
置に関する。

〔従来の技術〕

地上機器によって制御された電力を出力し、列車に供
給する手段をもつ技術として、たとえば、特開昭59−23
736号および特開昭60−71368号に開示されたものがあ
る。これら公知の技術は、第２、３図に示したように、
いずれも駅部のみの短い給電区間II、IVを進行前方の給
電区間Ｉか、後方の給電区間IIIに接続し、駅部の列車
に給電が行われるもので、列車の駅停車中に、後方の駅
間給電区間Ｉから前方の駅間給電区間をIIIに接続換え
する。また、駅間を１給電区間ＩあるいはIIIとし、１
給電区間毎に制御つきの電力供給装置をもつ構成であ
る。ところで列車を軽量にするためには、地上機器によ
って制御された電力を列車に供給するように構成するこ
とが望ましいが、この場合の制御は、一列車を対象とし
て行うことになるので一つの電力供給装置で同時に複数
列車に給電することはできないといった条件をもつ。

前記した公知技術のうち、特開昭59−23736号のもの
は、運転手の操作指令によって給電の切換および走行制
御をするもので、一般鉄道と同様な列車の追突防止等の
保安装置を別途設ける必要がある。また、特開昭60−71
368号では、走行制御も装置によって自動的に行うよう
にしているが、駅間が一給電区間であるため、一駅間に
２列車が入るよう制御できない。また、前方の駅に列車
が停車しているとき後続列車が駅を出発できるようにす
るには、別に追突しないようにするための保安装置を要
する等の欠点がある。

従来技術として確立しているものではないが、給電が
区間によって区分されていることを保安に利用し、一駅
間の給電区間の給電を停止しておくことで、追突するこ
とのない保安効果をうることは可能である。この場合、
２駅のうちの前方の駅へ先行列車が到着しないと後続列
車を出発させることができないので、列車の運転間隔が
長く輸送効率が低くなる欠点をもつこととなる。

近来、列車推進用のモータに直流モータのように整流
子がなく構造が簡単で保守上有利であること、その他の
理由で３相交流モータが用いられる傾向にあり、このよ
うな３相交流のモータに入力する電力を地上から給電す
る場合、交流電力には周波数・位相・電圧の可変要素が
あるので、２つの電力供給機器の制御により、それらの
値を一致させ一列車へ並列給電することは非常に困難で
ある。また列車が走行中に一つの電力供給機器から他の
電力供給機器への切換も非常に困難である。したがっ
て、一つの電力供給機器が一列車に対応しその起動から
停止までの走行を分担するようにせざるを得ないが、そ
の技術確立はされていない。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

地上機器によって制御された電力を出力し、列車に供
給する手段では、車上機器を大幅に少くし車両を軽量且
つ小型になしうるので建設、運用維持上有利な面が多い
が、既に提案されている特開昭59−23736号や特開昭60
−71368号では、給電の装置のほかに、一般鉄道と同様
の信号区間等の保安装置を設けないと列車の運転間隔を
つめることができない。列車の推進用に３相交流モータ
を用い、列車に地上で制御された電力を給電するように
するには、前述のとおり、一つの電力供給装置が一列車
に対応してその起動から停止までの少なくとも一駅間の
運転を分担するようにせざるを得ない。

本発明はこれらの点に着目してなされたもので、推進
電力供給用の給電区間の境界の設定によって、一般鉄道
に設けられるような信号区間を設けることを省略し、な
おかつ列車の追突を防止する等の保安を確保し、一駅間
に複数列車の走行をも可能とし列車の運転間隔が短く、
高い輸送効率をうるとともに、一つの電力供給機器が一
列車に対応して一駅間あるいは複数駅間の運転を分担す
る構造を成立させ、制御された３相交流電力の給電を可
能とした、列車推進電力供給装置を提供することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題を解決するため、軌道および３相
交流電力で自走する列車を有し、軌道には３相交流を給
電する給電線と列車を検知するセンサとが連続的に布設
され、列車には推進のための機器としてモータと回路保
護器と前記給電線より列車推進電力を受電する集電器と
が設けられた輸送装置において、集電器は少なくとも２
個が電気的に並列接続されて、列車の長手方向に間隔を
もって列車に搭載され、給電線は駅で定位置に停止した
列車の複数の集電器が配置されている範囲内に給電区間
の境界を有し、駅間にも保安上の列車間隔に合わせた給
電区間の境界を有する構成とする。そして、少なくとも
一駅間の給電を分担し、一列車を対象に給電する電力供
給機器を駅に設ける。電力供給機器は、給電すべき給電
区間を選択するスイッチと、出力する３相交流電力の電
圧および周波数のうち少なくとも周波数を列車走行条件
に合致するよう可変に制御する制御器と、センサの情報
と期待される列車の運転内容に関する外部からの指令と
に基づいて論理判断する機能を最小限の機能として備え
た論理装置をもつ構成とする。論理装置は、制御器に制
御を指令し、かつ、スイッチの開閉を指令するととも
に、列車の駅停止に際しては該駅に設けた給電区間の境
界より前方の給電区間を無給電とし、列車の駅出発に際
しては該駅に設けた給電区間の境界より後方の給電区間
を無給電とし前方の給電区間の給電のみを行う指令を発
生するよう構成され、対象列車の切り換えを列車の停止
中に給電区間を選択する前記スイッチによって行う。

〔実施例および作用〕

本発明の作用について実施例である第１図に従って説
明する。作用説明に当りまず第１図の構成を説明する。

３相交流電力で自走する列車T₁〜T₅があり、軌道に沿
って設けられた３相交流を列車T₁〜T₅に給電する給電線
１と、連続的に布設された列車を検知するセンサS₁〜S₇
が各駅毎に設けられる。列車には推進のための機器（図
示せず）とモータ（図示せず）と回路保護器（図示せ
ず）と給電線１より列車推進の電力を受電する集電器２
をもっている。集電器２は２個の電気的に並列接続し、
列車の長手方向に間隔ｑをもち列車に搭載し、給電線は
駅Ａ〜Ｆ等で定位置に停止した列車の２個の集電器２の
配置範囲ｑ内に給電区間（ａ〜ｍで図に表示）の駅内の
境界３を設け、駅間にも保安上必要な列車間隔すなわち
追突しないためのブレーキ距離より大きい間隔に合わせ
て設定される給電区間の駅間の境界４を設け、一駅間の
すべての空電区間ｂ＋ｃ、ｄ、ｅ＋ｆ、ｇ＋ｈ＋ｉ＋
ｊ、ｋ＋ｌ等を分担し、一列車を対象として給電する電
力供給機器5_A、5_B、5_C、5_Dα、5_Dβ、5_E、5_FをＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの各々の駅に備える。なお、この図に示
す配置では、各電力供給機器は一駅間のすべての給電区
間を分担する構成であるが、隣合う２つ、またはそれ以
上の駅間の給電区間を分担する構成とすることもでき
る。これらの電力供給機器には、給電すべき給電区間を
選択するスイッチ６と出力する電圧および周波数を可変
に制御するか、あるいは列車の負荷の変動が少い簡単な
条件の輸送装置では周波数のみを可変に制御する制御器
７と、列車を検知するセンサの情報と期待される列車の
運転内容に関する外部からの指令に基づいて論理判断す
る機能を最小限の機能として備えた論理装置８とをも
ち、この論理装置は前記制御器に制御を指令し、かつ前
記スイッチの開閉を指令するように構成している。

図示の状態では、列車T₁はＦ駅に停止する寸前で、電
力供給機器5_Eから給電区間ｌへの給電を受けてブレーキ
が作用し、減速している。給電区間ｍでは電力供給機器
5_Fからの給電は行なわれていないが、列車T₁内の集電器
を結ぶ接続線13を通じ加圧されている。このような加圧
状態は太点線で、給電されている区間は太実線で示して
いる。

列車T₂は、Ｅ駅に近づきブレーキをかけはじめた所
で、電力供給機器5_Dβから給電区間ｊへの給電を受けて
いる。

列車T₃はＤ駅を出発し、加速がほぼ完了した所で電力
供給機器5_Dαから給電区間ｇへの給電を受けている。

列車T₄は、Ｃ駅を出発するため起動した所で電力供給
機器5_Cから給電区間ｅへの給電を受けている。後方の給
電区間ｄは列車T₄内の接続線13を通じて加圧されてい
る。

列車T₅はＡ駅を出発し加速中で電力供給機器5_Aから給
電区間ｂへの給電を受けている。

これらの空電区間の選択は各駅間に設けたセンサS₁〜
S₆によって列車位置の情報を電力供給機器５の論理装置
８に入力し、その論理判断によってスイッチ６を作動さ
せ、列車の存在する個所に、あるいは予定される前方給
電区間に給電するようにしている。スイッチ６の作動は
常に負荷のない状態で行なわれるので、接点の損傷はな
く長い寿命が保たれる。

論理装置は、その装置内にもった駅間走行速度パター
ン等のローカルプログラムと列車位置の情報と本発明の
列車推進電力供給装置の外部である運転指令所からのプ
ログラムの修正等の指令を処理判断し、列車の運転が好
ましい状態となるよう、列車へ供給する推進電力を制御
する制御器へ指令する。

運転指令所９は、通常運転ダイヤでの運転やダイヤ修
正等を含め、運転全体を管理し、各電力供給機器5_A〜5_E
等へ指令線10を通じ指令を発する役割をもつ。受電変電
所11は、幹線電路から受電し各電力供給機器へ配電する
電源線12へ給電するものである。

次に複数列車の移動と給電区間の切換状況を第４図に
示す。〜は時間経過の各瞬間を表わすもので、順次
に起る変化を示している。列車が存在し給電されている
給電区間の後方には、１〜２の無給電の区間をもち、万
一前方の列車がそのまま停止してしまっても、後続の列
車は無給電区間に入り緊急ブレーキによってその給電区
間内に停止するので追突をさけることができる。

列車が走行しながら駅間に設けられた給電区間の境界
を通過するについては、例えばにおいてｅ、ｆの両給
電区間に給電されており、列車の２個の集電器が別の給
電区間から並列に受電する状態を作り、あたかも境界が
ないが如く通過するようにしている。なお、境界渡りに
入る前に、前方の列車の進行を見て、境界前方の区間に
も予じめ給電するようスイッチを制御する。その状態を
′に示している。

列車の駅停止は駅中央より前方の給電区間を無給電と
し、最終停止制御時は列車の後方の集電器のみでの受電
状態となる。列車の駅出発は停止の逆で、駅中央より後
方の給電区間は無給電で列車前方の集電器のみで受電し
起動し、しばらくして全集電器が受電作用する。駅部で
は、列車は低速度で離線による受電欠除の心配がないの
で、作動する集電器が半分になっても支障がない。この
効果を利用して駅中央に給電区間の境界を設け、これを
本発明の構成要素の一つとしたものである。

本発明のように地上に制御機能を有する電力供給装置
をもつ輸送装置の元来の目的は、列車上の制御装置等を
できるだけ少くし、地上へ移し列車の簡単軽量化を計る
ものであり、そのためには列車検知の装置もできるだけ
列車積載部分を少くすることが望まれる。そのために
は、列車上に情報伝送の送受信機のようなものを要しな
い共振コイル、永久磁石、金属片等を設け、軌道側ルー
プ線等の誘導反応を利用するような方式が望まれる。そ
の一つである列車上に共振コイルをもち、軌道に撚架ル
ープ線をもった例について、第５図によって説明する。
Ｎは撚架ループ線の実体を示し、その構造は従来からよ
く知られた一定のピッチＰ毎にワイヤを撚架したもので
ある。これに例えば第１図に８で示した論理装置に送受
信部を付帯して設け、これからF₁の周波数の交流電気を
送る。列車が存在すると、共振周波数F₂をもつ共振コイ
ルＬが撚架ループ線に作用し、交流電気がF₂に引きつけ
られ変動する。しかし、共振コイルＬが撚架ループの撚
架点上にあると共振コイルＬの結合が無効となり、引き
つけられた周波数変動はもとにもどる。このことによっ
て、第５図Ｈに示したように各撚架点毎のパルスを得る
ことができる。図において横軸は距離を示しており、パ
ルス数のカウントによって撚架ループのどの位置に列車
が存在するかを知ることができ、パルス発生の時間間隔
から速度を得ることができ、これが列車の運転制御のた
めの情報として用いることができる。この方式で一駅間
に２列車を走行させるには、撚架ループ線を２つに分割
するなどの手段をとる必要がある。

第６、７図に本発明における電力供給機器の駅での設
置の具体的な実施例を示す。第６図は、駅の平面図で乗
降場20の長手方向中央部の軌道直下に電力供給機器の設
置場所21があり、この設置場所には２個の電力供給機器
22a、22bが設置されており、余備設置スペース23a、23b
が設けられている。電力供給機器が故障のとき、あるい
は定期的保守のため別の予備機器と交換する場合につい
て説明する。保守基地から機器交換専用車24に予備機器
22eを積載し該当の駅に到着し、第７図の駅部横断図に
示すよう予備機器22eを機器交換専用車24から電力供給
機器の設置場所に降ろす。この降ろす場所は既に電力供
給機器22a、22bの設置されていない余備設置場所23aで
ある。その設置が完了すると、保守基地へ持ち帰るべき
電力供給機器22aまたは22bを機器交換専用車24aに積み
込み保守基地へ搬送する。別の機器交換専用車24bには
別の予備機器22dを積載し当該駅を通過する状態にあ
り、当該駅には電力供給機器22dが設置されておりその
上方を通過することになる。乗降場20は駅構造物25に支
持され、乗降場20の下方にはコンコース26があり地上へ
は段階27で通じている。この鉄道は懸垂式であって逆Ｔ
形の軌道28に車輪29を介し車両が支持されるもので、機
器交換専用車24と同じ構造である。30は自動車道、31は
歩道である。

〔発明の効果〕

特開50−23736号や特開60−71368号に見られるような
地上に配置した機器によって制御された電力を出力し列
車に供給することは、列車の構造を簡単化しかつ軽量化
し低コストで高い効率をもつ輸送装置をうることにあ
る。本発明は、上記公知例にない手段、構成をもって上
記目的を完全に実現させうるものである。すなわち、具
体的には、推進電力供給用の給電区間の境界の設定によ
って、一般鉄道に設けられるような信号を設けることを
省略し、簡単化し、そのうえで列車の追突を防止する等
の保安を確保し、電力供給機器を所要数設けることで一
駅間に複数列車の走行も可能としその結果列車の運転間
隔が短くでき高い輸送効率をうるとともに一般の在来鉄
道車両において車載される制御器に相当する機器である
電力供給機器を駅に備えることで、制御された３相交流
電力の給電を可能とし、このことによって制御器を車載
せず列車が軽量簡単にでき推進モータが交流式でブラシ
のない簡単な構造のものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電力供給装置を原理的に示す概
略図、第２図および第３図は従来の装置の例を示す系統
図、第４図は本発明の装置の作用を示す説明図、第５図
は軌道に撚架ループを設けた例を示す概略図、第６図は
本発明の実施例の細部を示す平面図、第７図は第６図の
実施例の断面図である。 １……給電線、２……集電器、 ３、４……境界、ａ……給電区間、 S₁、S₂、S₃、S₄……センサ、 ６……スイッチ、７……制御器、 ８……論理装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軌道および３相交流電力で自走する列車を
   有し、 軌道には３相交流を給電する給電線と列車を検知するセ
   ンサとが連続的に布設され、 列車には推進のための機器としてモータと回路保護器と
   前記給電線より列車推進電力を受電する集電器とが設け
   られた輸送装置において、 前記集電器は少なくとも２個が電気的に並列接続され
   て、列車の長手方向に間隔をもって列車に搭載され、 前記給電線は駅で定位置に停止した列車の複数の集電器
   が配置されている範囲内に給電区間の境界を有し、駅間
   にも保安上の列車間隔に合わせた給電区間の境界を有
   し、 少なくとも一駅間の給電を分担し、一列車を対象に給電
   する電力供給機器を駅に備え、 該電力供給機器は、給電すべき給電区間を選択するスイ
   ッチと、出力する３相交流電力の電圧および周波数のう
   ち少なくとも周波数を列車走行条件に合致するよう可変
   に制御する制御器と、前記センサの情報と期待される列
   車の運転内容に関する外部からの指令とに基づいて論理
   判断する機能を最小限の機能として備えた論理装置をも
   ち、 該論理装置は、前記制御器に制御を指令し、かつ、前記
   スイッチの開閉を指令するとともに、列車の駅停止に際
   しては該駅に設けた給電区間の境界より前方の給電区間
   を無給電とし、列車の駅出発に際しては該駅に設けた給
   電区間の境界より後方の空電区間を無給電とし前方の給
   電区間の給電のみを行う指令を発生するよう構成され、
   対象列車の切り換えを列車の停止中に給電区間を選択す
   る前記スイッチによって行うことを特徴とする列車推進
   電力供給装置。