JP2957996B1 - インピーダンスボンド - Google Patents

インピーダンスボンド

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JP2957996B1 JP20275698A JP20275698A JP2957996B1 JP 2957996 B1 JP2957996 B1 JP 2957996B1 JP 20275698 A JP20275698 A JP 20275698A JP 20275698 A JP20275698 A JP 20275698A JP 2957996 B1 JP2957996 B1 JP 2957996B1
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Abstract

【要約】 【課題】 補償用リアクトルや共振コンデンサが不要
で、踏切制御子と共振を生じても、補償用リアクトルや
共振コンデンサを挿入して1次インピーダンスを上げる
方法と同等以上の効果を有するインピーダンスボンドを
提供する。 【解決手段】 インピーダンスボンド101の3次コイ
ル3Aを、導線32a等が同一方向に巻かれ環状に形成
された4個の巻線ブロック30a〜30dに分割して巻
き、間隙保持部材31a〜31cによって互いに所定間
隙dが配されるようにして直列に接続し、全体として筒
状に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道の軌道回路に
配置されるインピーダンスボンドに関し、特にインピー
ダンスボンドの3次コイルの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄道においては、図5に示すように、同
一線路上で2つ以上の列車等が運転される場合に、追突
や衝突等の事故を防止するため、線路を複数の区間B1
,B2,…,Bi-1 ,Bi ,Bi+1 ,…等(以下、「閉
そく区間」という。)に分割し、1つの列車が1つの閉
そく区間を完全に通過し終るまでは、続行走行列車や対
向走行列車をその閉そく区間内に進入させないように制
御する運転保安方式(以下、「閉そく方式」という。)
を採用する場合が多い。
【0003】このような閉そく方式においては、閉そく
区間Bi の2本のレールR1 ,R2を相互に電気的に接
続して長方形状の電気回路Ci (以下、「軌道回路」と
いう。)を構成するとともに、隣り合う前後の軌道回路
とは絶縁継目Jによって電気的に絶縁する。この軌道回
路Ci には、電流is (以下、「信号電流」という。)
が流されている。
【0004】このように構成された軌道回路Ci 内に車
両300が進入すると、2本のレールR1 ,R2 が車両
300の車軸303で電気的に短絡されるため、信号電
流is は着電側へは到達しなくなる。したがって、着電
側で信号電流is を監視し、着電側に信号電流is が送
られてこない状態を検出すれば、その閉そく区間Bi内
に列車等が存在すること(以下、「在線」という。)が
検知できる(以下、「列車検知」という。)。
【0005】電化された線路区間(以下、「電化区間」
という。)においては、レールR1,R2 には、上記し
た信号電流is のほかに、電気車電流I1 ,I2 が流れ
ている。電気車電流I1 ,I2 は、架空トロリー線20
4(以下、「電車線」という。)からパンタグラフ30
1を介して電車や電気機関車等の車両300(以下、
「電気車」という。)に供給された電流が電気車300
のモーター302を駆動して使われた後に車軸303,
車輪304,305を経てレールR1 ,R2 に流され変
電所203へ戻される過程の電流である。
【0006】したがって、電化区間では、軌道回路Ci
のレールR1 ,R2 に流れる電流のうち、信号電流is
のみを分離して列車検知を行わないと、閉そく区間Bi
内に電気車300が在線していても、電気車電流I1 等
を信号電流is と誤検出し、「その閉そく区間内には列
車等は在線していない」と判断してしまう場合があり、
鉄道の安全運行の支障となるおそれがある。
【0007】そこで、電化区間には、図5に示すよう
に、隣接する軌道回路との境界(軌道回路の両端)位置
に、「インピーダンスボンド」と呼ばれる電気機器20
0が設けられている。
【0008】このインピーダンスボンド200は、信号
電流is に対してはトランス作用を行い、電気車電流I
1 ,I2 に対しては分流を行うように構成されており、
レールR1 ,R2 に流れる電流を電気車電流I1 ,I2
と信号電流is に振り分け、電気車電流I1 ,I2 を隣
接する軌道回路に流すとともに、信号電流is は隣接す
る軌道回路に流すことなく分離する機能を有している。
【0009】次に、上記した従来のインピーダンスボン
ド200のさらに詳細な構成について説明を行う。図6
は、インピーダンスボンド200の等価回路図である。
また、図7は、従来のインピーダンスボンド200の全
体構成を示す一部欠除斜視図である。
【0010】図6に示すように、インピーダンスボンド
200は、1次コイル1と、2次コイル2と、3次コイ
ル3と、鉄心4を備えて構成されている。1次コイル1
は、鉄心4に巻かれた導線からなり、電気車電流I1 ,
I2 と信号電流is を重畳して流す。2次コイル2は、
鉄心4に巻かれた導線からなり、1次コイル1を流れる
信号電流is が作る磁束により、2次コイル2の巻数に
応じた信号電圧es1(第1誘導起電力)を発生し、信号
電流is を誘起する。
【0011】この場合、1次コイル1は、各レールR1
,R2 に流れる電気車電流I1 ,I2 により、それぞ
れ発生する磁束を打ち消すように、互いに逆に同数巻か
れた2つの巻線ブロック1a,1bが2次コイル(間隙
保持部材を含む)2を介して配置され、各巻線ブロック
1a,1bが直列に接続されて構成されている。
【0012】3次コイル3は、鉄心4に巻かれた導線
(巻線)から構成されている。1次コイル,2次コイ
ル,3次コイルの巻数の比は、例えば、1:1:20の
値となっている。したがって、3次コイル3の巻数は2
次コイル2の巻数よりも多くなっている。
【0013】3次コイル3は、2次コイル2と同様にし
て、3次コイル3の巻数に応じた信号電圧es2(第2誘
導起電力)を発生し、信号電流is を誘起する機能のほ
か、中継トランスの役割も兼ね備えている。また、3次
コイル3は、コンデンサを接続することにより、インピ
ーダンスボンド200の励磁インピーダンスを上げて、
短絡検知感度を向上させる、という使い方もされる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような3次コイル3を有する従来のインピーダンスボ
ンド200においては、3次コイル3の巻線どうしが小
容量のコンデンサを形成し、3次コイル3は、全体とし
てかなりの分布容量がある。この3次コイル3の分布容
量により、インピーダンスボンド200の1次コイル側
からみたインピーダンス(以下、「1次インピーダン
ス」という。)は、図3において特性曲線bで示すよう
に、周波数10〜40kHzでは、インピーダンス値が
減少するとともに容量性の(C成分側の)値となる。
【0015】一方、鉄道の踏切箇所には、列車等が踏切
に接近したことや列車等が踏切を通過したことを検知す
るために、「踏切制御子」と呼ばれる特殊な軌道回路が
用いられる。この踏切制御子においては、8.5〜40
kHzの周波数の信号電流がレールに流され、列車等の
車軸でレール間が短絡されたことの有無を検出すること
により列車を検知する。
【0016】したがって、従来のインピーダンスボンド
200が、踏切制御子の近傍に配置されると、共振によ
り軌道回路のインピーダンスが低くなり、あたかも踏切
制御子が列車等によって短絡されたような状態となるた
め、踏切保安装置が誤動作する。
【0017】この問題を解決するため、従来は、インピ
ーダンスボンド200の3次コイル3と送着電機器(軌
道トランス202,軌道リレー201等)との間に、1
次インピーダンスを上げるために補償用リアクトル(図
示せず)と共振コンデンサ(図示せず)を挿入してい
た。
【0018】しかしながら、コスト削減の観点から、こ
れらの補償用リアクトルや共振コンデンサが不要なイン
ピーダンスボンドが要請されるようになった。
【0019】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、補
償用リアクトルや共振コンデンサが不要で、踏切制御子
と共振を生じても、補償用リアクトルや共振コンデンサ
を挿入して1次インピーダンスを上げる方法と同等以上
の効果を有するインピーダンスボンドを提供することに
ある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るインピーダンスボンドは、鉄道線路上
に区分されて複数構成される軌道回路の境界位置に配置
され、1次コイルと2次コイルと3次コイルとを備え、
電気車電流を隣接する軌道回路に流すとともに信号電流
を隣接する軌道回路に流すことなく分離するインピーダ
ンスボンドにおいて、前記3次コイルは、導線が同一方
向に巻かれ環状に形成されたn個(n:2以上の整数)
の巻線ブロックに分割されて巻かれ、間隙保持部材によ
って互いに所定間隙が配されるようにして直列に接続さ
れ、全体として筒状に構成されることを特徴とする。
【0021】上記のインピーダンスボンドにおいて、好
ましくは、前記巻線ブロックの巻数と、前記巻線ブロッ
クの個数nにより、前記3次コイルの分布容量と、前記
1次コイル側のインピーダンスが調整される。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るインピーダン
スボンドの実施形態について、図面を参照しながら説明
を行う。
【0023】(1)第1実施形態 図1は、本発明の第1実施形態であるインピーダンスボ
ンドの3次コイル付近の詳細構成を示す断面図である。
また、図2は、本発明の第1実施形態であるインピーダ
ンスボンドの全体構成を示す一部欠除斜視図である。
【0024】図1,図2に示すように、第1実施形態の
インピーダンスボンド101は、1次コイル1と、2次
コイル2と、3次コイル3Aと、鉄心4を備えて構成さ
れている。この第1実施形態のインピーダンスボンド1
01が従来のインピーダンスボンド200と異なる点
は、異なる3次コイル3Aを有する点である。1次コイ
ル1,2次コイル2,及び鉄心4の構成については従来
例とまったく同様である。このため、従来例と同一の符
号を付した部分の説明は省略する。
【0025】3次コイル3Aは、鉄心4に巻かれた導線
(巻線)から構成されている。1次コイル,2次コイ
ル,3次コイルの巻数の比は、従来例と同様に、例え
ば、1:1:20の値となっている。したがって、3次
コイル3Aの巻数は2次コイル2の巻数よりも多くなっ
ている。
【0026】3次コイル3Aは、4個の巻線ブロック3
0a,30b,30c,30dと、3本の接続線32
c,32f,32iと、3個の間隙保持部材31a,3
1b,31cを有している。
【0027】第1巻線ブロック30aは、銅,銅合金等
の電気良導体からなる導線が、32aから32bまで同
一方向に巻かれたもので、環状に形成されている。この
場合、第1巻線ブロック30aの最初の巻線32aの始
端は、3次コイル3Aの巻き始めの端部となっており、
図6に示す従来のインピーダンスボンド3の端部T1の
位置に相当している。
【0028】第1巻線ブロック30aの巻き終りの巻線
32bの終端は、接続線32cの始端に接続している。
接続線32cは銅,銅合金等の電気良導体からなる導線
である。また、接続線32cの終端は、第2巻線ブロッ
ク30bの最初の巻線32dの始端に接続している。
【0029】第2巻線ブロック30bは、銅,銅合金等
の電気良導体からなる導線が、32dから32eまで同
一方向に巻かれたもので、環状に形成されている。
【0030】第2巻線ブロック30bの巻き終りの巻線
32eの終端は、接続線32fの始端に接続している。
接続線32fは銅,銅合金等の電気良導体からなる導線
である。また、接続線32fの終端は、第3巻線ブロッ
ク30cの最初の巻線32gの始端に接続している。
【0031】第3巻線ブロック30cは、銅,銅合金等
の電気良導体からなる導線が、32gから32hまで同
一方向に巻かれたもので、環状に形成されている。
【0032】第3巻線ブロック30cの巻き終りの巻線
32hの終端は、接続線32iの始端に接続している。
接続線32iは銅,銅合金等の電気良導体からなる導線
である。また、接続線32iの終端は、第4巻線ブロッ
ク30dの最初の巻線32jの始端に接続している。
【0033】第4巻線ブロック30dは、銅,銅合金等
の電気良導体からなる導線が、32jから32kまで同
一方向に巻かれたもので、環状に形成されている。この
場合、第4巻線ブロック30dの最後の巻線32kの終
端は、3次コイル3Aの巻き終りの端部となってなって
おり、図6に示す従来のインピーダンスボンド3の端部
T2の位置に相当している。
【0034】このように、3次コイル3Aは、4つの巻
線ブロック30a〜30dに分割されて巻かれている。
また、各巻線ブロックの間には、間隙保持部材31a〜
31cが配置されている。
【0035】すなわち、第1巻線ブロック30aと第2
巻線ブロック30bの間には、第1間隙保持部材31a
が配置されている。また、第2巻線ブロック30bと第
3巻線ブロック30cの間には、第2間隙保持部材31
bが配置されている。また、第3巻線ブロック30cと
第4巻線ブロック30dの間には、第3間隙保持部材3
1cが配置されている。
【0036】これらの間隙保持部材31a,31b,3
1cは、紙材を圧縮して形成したプレスボード、合成樹
脂、繊維強化合成樹脂(FRP)等の絶縁材料からな
り、鉄心4を囲むような環状に形成されている。
【0037】これらの間隙保持部材31a,31b,3
1cにより、各巻線ブロック30a〜30dの間には所
定の間隙dが確保されている。すなわち、第1間隙保持
部材31aにより、第1巻線ブロック30aと第2巻線
ブロック30bの間に所定間隙dが確保される。また、
第2間隙保持部材31bにより、第2巻線ブロック30
bと第3巻線ブロック30cの間に所定間隙dが確保さ
れる。また、第3間隙保持部材31cにより、第3巻線
ブロック30cと第4巻線ブロック30dの間に所定間
隙dが確保される。
【0038】また、各巻線ブロック30a,30b,3
0c,30dは、接続線32c,32f,32iにより
直列に接続される。また、3次コイル3Aは、環状の巻
線ブロック30a,30b,30c,30dが、それぞ
れの環の軸方向に順次連接するように結合され、間隙保
持部材31a,31b,31cと合わせると、全体とし
ては鉄心4を取り巻く筒状となるように構成されてい
る。
【0039】次に、第1実施形態のインピーダンスボン
ド101の作用について説明を行う。
【0040】上記のような構成により、第1実施形態の
インピーダンスボンド101の3次コイル3Aは、従来
の3次コイル3と同様に、3次コイル3Aの巻数に応じ
た信号電圧es2(図6参照)を発生し、信号電流is を
誘起する等、従来の3次コイル3とまったく同様の機能
を果たす。
【0041】さらに、第1実施形態のインピーダンスボ
ンド101の3次コイル3Aにおいては、導線が分割巻
きされている。このため、3次コイル3Aは、全体とし
て、直列接続された4つの小コンデンサを形成してお
り、従来例のように分割されずに巻かれた場合(図7参
照)に比べ、分布容量が減少している。これに伴い、第
1実施形態のインピーダンスボンド101の1次インピ
ーダンス(Ω)は、図3において特性曲線aで示すよう
に、周波数10〜20kHzでは、インピーダンス値は
誘導性の(L成分側の)値となっている。また、周波数
20〜40kHzでは、インピーダンス値が大きくなっ
ている。
【0042】したがって、第1実施形態のインピーダン
スボンド101が、周波数帯域8.5〜40kHzの踏
切制御子の近傍に配置されたとしても、踏切制御子と共
振してもインピーダンスを高くしているので、踏切保安
装置の誤動作を防止することができる。
【0043】このため、従来のインピーダンスボンドの
ように、3次コイルと送着電機器との間に、補償用リア
クトル(図示せず)と共振コンデンサ(図示せず)を挿
入する必要はなくなり、コストを低減することができ
る。
【0044】なお、第1実施形態のインピーダンスボン
ド101においては、3次コイル3Aの分布容量の値
は、巻線ブロック30a〜30dの巻数mと、巻線ブロ
ックの個数(分割数)nにより、設定することができ
る。したがって、第1実施形態のインピーダンスボンド
101の1次インピーダンス値も、巻線ブロック30a
〜30dの巻数mと、巻線ブロックの個数(分割数)n
により、適宜調整することが可能となる。
【0045】図3の特性曲線aは、巻数m=50回、巻
線ブロックの個数n=4とし、3次コイル3Aの全体の
巻数=200回とした場合の結果である。巻線ブロック
の個数(分割数)nを5個以上、例えばn=6,n=8
等とすれば、共振周波数を25〜30kHz程度、さら
にそれ以上の値とし、かつ誘導性の値とするように設定
することが可能である。
【0046】(2)第2実施形態 次に、本発明の第2実施形態について説明する。図4
は、本発明の第2実施形態であるインピーダンスボンド
の3次コイル付近の詳細構成を示す断面図である。
【0047】図4に示すように、第2実施形態のインピ
ーダンスボンド102は、1次コイル1と、2次コイル
2と、3次コイル3Bと、鉄心4を備えて構成されてい
る。この第2実施形態のインピーダンスボンド102が
第1実施形態のインピーダンスボンド101と異なる点
は、異なる3次コイル3Bを有する点である。1次コイ
ル1,2次コイル2,及び鉄心4の構成については従来
例とまったく同様である。また、第2実施形態の3次コ
イル3Bが第1実施形態の3次コイル3Aと異なる点
は、異なる間隙保持部材31dを有する点である。巻線
ブロック30a,30b,30c,30dの構成につい
ては第1実施形態とまったく同様である。このため、上
記と同一の符号を付した部分の説明は省略する。
【0048】間隙保持部材31dは、紙材を圧縮して形
成したプレスボード、合成樹脂、繊維強化合成樹脂(F
RP)等の絶縁材料からなり、鉄心4を囲むような略筒
状に形成されている。また、間隙保持部材31dは、筒
状の基部31eと、基部31eの外側面を囲む凸部状に
形成された第1間隙保持部31fと、第2間隙保持部3
1gと、第3間隙保持部31hを有している。
【0049】また、第1巻線ブロック30aと第2巻線
ブロック30bの間に、第1間隙保持部31fが位置す
るように構成され、第2巻線ブロック30bと第3巻線
ブロック30cの間に、第2間隙保持部31gが位置す
るように構成され、第3巻線ブロック30cと第4巻線
ブロック30dの間に、第3間隙保持部31hが位置す
るように構成されている。
【0050】これらの間隙保持部31f,31g,31
hにより、各巻線ブロック30a〜30dの間には所定
の間隙dが確保されている。すなわち、第1間隙保持部
31fにより、第1巻線ブロック30aと第2巻線ブロ
ック30bの間に所定間隙dが確保される。また、第2
間隙保持部31gにより、第2巻線ブロック30bと第
3巻線ブロック30cの間に所定間隙dが確保される。
また、第3間隙保持部31hにより、第3巻線ブロック
30cと第4巻線ブロック30dの間に所定間隙dが確
保される。
【0051】この第2実施形態のインピーダンスボンド
102は、上記した第1実施形態のインピーダンスボン
ド101と同様の作用を有している。
【0052】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。
【0053】例えば、上記各実施形態においては、3次
コイルの巻線ブロックの個数(分割数)nを4以上とし
て分割巻きした例について説明したが、本発明はこの例
には限定されず、他の構成の3次コイルであってもよ
く、例えば、3次コイルの巻線ブロックの個数(分割
数)nは、一般には2以上であればよい。
【0054】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、インピーダンスボンドの3次コイルを、導線が同一
方向に巻かれ環状に形成されたn個(n:2以上の整
数)の巻線ブロックに分割して巻き、間隙保持部材によ
って互いに所定間隙が配されるようにして直列に接続
し、全体として筒状に構成したので、3次コイルの分布
容量を低減することができ、インピーダンスボンドの1
次インピーダンス値を高くすることができるため、踏切
制御子には補償用リアクトルや共振コンデンサを不要と
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態であるインピーダンスボ
ンドの3次コイル付近の詳細構成を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態であるインピーダンスボ
ンドの全体構成を示す一部欠除斜視図である。
【図3】本発明の第1実施形態であるインピーダンスボ
ンドの周波数に対するインピーダンス特性と、従来例の
インピーダンスボンドの周波数に対するインピーダンス
特性とを比較して示す図である。
【図4】本発明の第2実施形態であるインピーダンスボ
ンドの3次コイル付近の詳細構成を示す断面図である。
【図5】鉄道における軌道回路の構成とインピーダンス
ボンドの配置位置を示す概念図である。
【図6】図5に示すインピーダンスボンドの等価回路図
である。
【図7】従来のインピーダンスボンドの全体構成を示す
一部欠除斜視図である。
【符号の説明】
1 1次コイル 1a,1b 巻線ブロック 2 2次コイル 3,3A,3B 3次コイル 4 鉄心 30a 第1巻線ブロック 30b 第2巻線ブロック 30c 第3巻線ブロック 30d 第4巻線ブロック 31a 第1間隙保持部材 31b 第2間隙保持部材 31c 第3間隙保持部材 31e 基部 31f 第1間隙保持部 31g 第2間隙保持部 31h 第3間隙保持部 32a 巻線(巻き始め巻線) 32b 巻線 32c 接続線 32d,32e 巻線 32f 接続線 32g,32h 巻線 32i 接続線 32j 巻線 32k 巻線(巻き終り巻線) 101,102,200 インピーダンスボンド 201 軌道リレー 202 軌道トランス 203 変電所 204 電車線 300 電気車 301 パンタグラフ 302 モーター 303 車軸 304,305 車輪 Bi 閉そく区間 Ci 軌道回路 d 所定間隙 I1 ,I2 電気車電流 is 信号電流 J 絶縁継目 R1 ,R2 レール

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄道線路上に区分されて複数構成される
    軌道回路の境界位置に配置され、1次コイルと2次コイ
    ルと3次コイルとを備え、電気車電流を隣接する軌道回
    路に流すとともに信号電流を隣接する軌道回路に流すこ
    となく分離するインピーダンスボンドにおいて、 前記3次コイルは、導線が同一方向に巻かれ環状に形成
    されたn個(n:2以上の整数)の巻線ブロックに分割
    されて巻かれ、間隙保持部材によって互いに所定間隙が
    配されるようにして直列に接続され、全体として筒状に
    構成されることを特徴とするインピーダンスボンド。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のインピーダンスボンドに
    おいて、 前記巻線ブロックの巻数と、前記巻線ブロックの個数n
    により、前記3次コイルの分布容量と、前記1次コイル
    側のインピーダンスが調整されることを特徴とするイン
    ピーダンスボンド。
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