JP3514791B2

JP3514791B2 - 電気融雪器の加熱制御方式

Info

Publication number: JP3514791B2
Application number: JP21753093A
Authority: JP
Inventors: 清一鈴木
Original assignee: 株式会社新陽社
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JPH0772940A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レールポイント（鉄道
線路分岐器。以下、「ポイント」という。）の凍結や雪
害による動作不良を防止するためのポイント用電気融雪
器の電源容量の低減化を図り、低消費電力で効率的にポ
イントを加熱するための制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】多雪寒冷地域の大きな駅の構内に敷設さ
れた数多くのポイントには、そのポイントを加熱して凍
結や積雪による動作不良を防止するため、電気融雪器が
数多く装備されている。当該駅の電力供給設備から供給
される電力（以下、「加熱電力」という。）は各電気融
雪器の負荷の大きさに応じて供給され、その供給電力で
融雪器を加熱するが、従来の加熱制御装置にあっては、
気象・環境条件に応じて個別に加熱制御すべきところ、
各ポイント個別の加熱条件を考慮せずに、駅全体を、或
いは数ブロックに分けてその単位毎に、手動或いは自動
で、これら各電気融雪器に加熱電力を供給する単純制御
方式により、駅構内の全ての電気融雪器を総合調整、或
いは数ポイントをまとめたブロック総合調整によって加
熱制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大きな駅構内では、ポ
イントが敷設されている場所によって、凍結や降雪状況
が著しく異なることがあり、電気融雪器は、それら凍結
や降雪状況を勘案して適正な容量のものが設置される。
従って、凍結や降雪状況が著しく異なるポイントを円滑
に動作させるに必要な加熱量は個々の環境条件で定ま
り、全てのポイントを同一条件で総合調整方式により加
熱するという必要性は少ない。

【０００４】然し乍ら、上記従来の装置は、ポイント毎
に制御する装置が導入されていない単純制御状態であっ
たこと、及び容量別の融雪器の品揃えが十分でないた
め、ポイント毎に最適設備容量を超えた融雪器が装備さ
れていたことから、全電気融雪器負荷容量と同じ大きさ
の加熱電力が供給されるようになっていた。そのため、
ポイント個々で加熱電力の大きさを変えることはでき
ず、過大な電力供給をせざるを得なかった。そして、こ
の場合、凍結や降雪状況によって最も加熱要請が大きい
ポイントに対する加熱電力が他の全ての電気融雪器にも
供給され、加熱要請が小さいポイントにおいては、電力
の過剰供給となって消費電力の無駄を生じさせていた。

【０００５】また、従来の装置にあっては、電力供給設
備の電力会社に対する受電容量は、電気融雪器の定格負
荷の総合計に相当する大きさに設定されているのが普通
であり、この受電容量を制御装置の導入によって小さく
して駅全体の受電用設備の初期投資コストを抑制すると
いう発想はなかった。

【０００６】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に着眼してなされたものであり、その目的とすると
ころは、各ポイントに装備された電気融雪器を加熱する
にあたり、各ポイントの気象・環境条件に応じた最適な
個別制御を行い、設備コスト的にも有利な電気融雪器の
加熱制御方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の加熱制御方式は、駅構内の複数レールポイ
ントに装備される電気融雪器を加熱制御するにあたり、
電力供給源の電力を所定の大きさに制御して電気融雪器
に供給せしめる加熱電力設定手段をレールポイント毎に
設け、電気融雪器の定格負荷よりも小さく設定したベー
ス電力を各加熱電力設定手段から電気融雪器に連続的に
供給して全てのレールポイントを加熱しておき、その上
でさらにレールポイント毎の加熱条件に応じて、電気融
雪器の定格負荷と前記ベース電力との差以下の大きさの
電力を前記ベース電力に上乗せした上乗せ電力を加熱電
力設定手段から電気融雪器に間欠的に供給して個々のレ
ールポイントを加熱するようにしたことを特徴としてい
る。

【０００８】また、本発明の加熱制御方式は、加熱電力
設定手段を各ポイントに配置した下位加熱電力設定手段
と全ての下位加熱電力手段を調整制御する上位加熱電力
設定手段とから構成し、上乗せ電力供給時間を前記加熱
電力設定手段個々に設定するとともに、少なくとも一つ
の加熱電力設定手段の上乗せ電力供給時間が他の加熱電
力設定手段の上乗せ電力供給時間と重複しないように、
前記上位加熱電力設定手段が電力上乗せタイミングの総
合調整を行い、その調整タイミングを下位加熱電力設定
手段に指令して上乗せ電力が電気融雪器に間欠供給され
るようにしたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】電気融雪器の定格負荷よりも小さく設定された
基本（ベース）電力中に、適宜に設定された電力を間欠
的に上乗せすることにより、最適な平均電力を夫々のポ
イントに供給することができる。上乗せする間欠電力の
供給時間を各ポイント毎に予め調整設定することによ
り、当該ポイントの加熱条件に応じた適切な量の加熱電
力を供給することができる。また、各ポイントに上乗せ
する間欠電力の供給タイミングを個別調整することによ
り、各ポイントに供給する電力の総量はそのままで、電
力供給源からみた単位時間内の受電容量を抑制すること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の加熱制御方式について順次説
明する。先ず、電気融雪器個々に供給する電力につい
て、図１及び図２を用いて説明する。本発明の加熱制御
方式では、原則として、各ポイントの電気融雪器に供給
する加熱電力は、以下の加熱制御には関わることのない
一定ベース電力（例えば定格電力の５０％の大きさ）に
設定しておく。この電力を「基本（ベース）電力」とす
る。電気融雪器がこの基本（ベース）電力により加熱し
ている状態が、基本（ベース）的加熱状態となるが、こ
の状態で電源側から見た電力は全負荷の５０％となる。

【００１１】そして、ポイントの敷設条件等により、そ
のポイントの加熱量が基本（ベース）的加熱状態のもの
では不足する場合に、基本（ベース）電力に「電力の上
乗せ」を行ない、この上乗せ電力を重畳することによ
り、電源から供給される総供給電力が電源定格電力の５
０〜１００％の大きさとなる加熱電力を電気融雪器に供
給する。

【００１２】これは、図１に示すように、基本（ベー
ス）電力供給中に、定格電力の１００％の電力を一定の
時間（Ｔ）毎に間欠的に重畳供給し、この間欠時間Ｔ内
で上乗せ電力を供給する時間（ｔ）を変化させて、間欠
時間Ｔと供給時間ｔとの比（ｔ／Ｔ）を適宜設定するこ
とにより、所定の大きさの電力を基本電力に上乗せする
ものである。同図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、上乗せ
電力の供給時間比ｔ／Ｔを変えることにより、平均加熱
電力が夫々定格負荷の８５％、７５％及び６５％の大き
さとなるように設定した状態を示している。

【００１３】間欠時間Ｔは、全てのポイントの電気融雪
器で共通のものとし、供給時間ｔは、ポイントの条件に
応じて任意に設定できるようにする。そして、この設定
条件に基づき、各ポイントの電気融雪器に、基本（ベー
ス）電力分に加えて上乗せ電力分をポイント毎に逐次切
り換えて自動的に供給する。

【００１４】基本（ベース）的加熱状態における基本
（ベース）電力の大きさは、必ずしも定格電力の５０％
に限定するものではないが、これが余りに小さいとポイ
ント加熱時の温度の立ち上がり特性が鈍り、大きすぎる
と消費電力を節減することができない。また、任意に設
定可能とすると設備コストが大きくなる。従って、装置
設計上都合の良い定格電力の５０％を採用する。勿論、
既存装置の環境に応じて適宜設定しても構わない。

【００１５】また、図２（Ａ）、（Ｂ）は夫々上乗せ電
力の間欠時間Ｔを異ならせ（Ｔ₁＜Ｔ₂）、かつ供給時
間比ｔ／Ｔを同じ（ｔ₁／Ｔ₁＝ｔ₂／Ｔ₂）としたと
きの加熱電力（Ｅ）の変化と、ポイントの目標加熱温度
（θ_av）に対する実際の温度変化（θ_r）の様子を示し
ているが、同図より明らかなように、間欠時間Ｔが長い
と（Ｔ₂）、実温度の変動（θ_L／θ_H）が大きくな
り、好ましくない。従って、このようなポイントの温度
変化をできる限り抑えるため、上乗せ電力を供給する間
隔はなるべく短くすることが望ましい。

【００１６】次に、上記電力切り換えの設定に基づき、
全ての電気融雪器の加熱電力の切り換えを一括制御する
原理を、図３〜図５を用いて説明する。図３及び図４
は、例えば６箇所のポイントに設置された電気融雪器の
加熱電力切り替えを総合調整制御する場合のタイミング
チャートを示している。図中、Ｐ₁〜Ｐ₆は加熱すべき
ポイントを表し、ｔ₀〜ｔ₁₁は間欠時間Ｔを１２分割し
てなる電力制御の単位時間である。各チャートの横軸
は、単位時間帯毎に設定された電力切り換えのタイミン
グを示しており、斜線が引かれている時間帯には上乗せ
電力が供給され、その他の時間帯には基本（ベース）電
力のみが供給されることを表している。かかる設定に基
づき、各ポイントには、制御単位時間ｔ₀〜ｔ₁₁を１加
熱サイクルとして、上乗せ電力分が繰り返し循環的に供
給されるようになっている。

【００１７】図３のチャートによれば、１加熱サイクル
中に各ポイントに供給する電力は全て同じで、基本（ベ
ース）電力のみの状態が９単位時間帯分、上乗せ電力分
の供給は３単位時間帯分に設定されており、また、各ポ
イントの上乗せ電力の供給時期は、ポイントＰ₁，
Ｐ₂，Ｐ₃・・・の順で、各ポイント間で２単位時間分
相互にずれるようにタイミング調整されている。一方、
図４のチャートによれば、１加熱サイクルで各ポイント
に供給する電力の設定は図３のチャートと同様であるも
のの、上乗せ電力の供給時期がポイントＰ₁〜Ｐ₆で同
時となっている。

【００１８】図３と図４のチャートを比較すると、先
ず、１加熱サイクルで、各ポイントに供給する加熱電力
の総和は、両チャート共に、基本（ベース）電力の９単
位時間帯分に上乗せ電力の３単位時間帯分を加算したも
のである。この加熱電力の総和を単位時間数で割ると平
均加熱電力率を得ることができ、全てのポイントで３／
１２×１００＋９／１２×５０＝６２．５（％）とな
る。即ち、両チャートの設定に基づいて上乗せ電力を間
欠的に供給することにより、各ポイントの電気融雪器に
定格負荷の６２．５％の電力を供給したときと同様の加
熱効果をポイントに与えることができる。

【００１９】また、各単位時間帯における、電源側から
見た負荷容量は、両チャートの単位時間帯を示す縦軸を
上から下へ辿ったときの、各ポイントの加熱電力の総和
となる。そして、この負荷容量をポイント数で割ると、
その時間帯の電源負荷率を得ることができる。図３の時
間帯ｔ₀においては、Ｐ₁とＰ₆の２ポイントに上乗せ
電力が、その他の４ポイントには基本（ベース）電力が
夫々供給されているので、電源負荷率は、例えばＰ₁〜
Ｐ₆の全てが同一容量とすると、２／６×１００＋４／６×５０＝６６．６６（％）となる。一方、図４の時間帯ｔ₀においては、Ｐ₁〜Ｐ
₆の６ポイントに上乗せ電力が供給されているので、電
源負荷率は、６／６×１００＝１００（％）となる。

【００２０】つまり、両チャートの設定に基づいて上乗
せ電力を間欠的に供給すると、共に各ポイントの加熱電
力の総量が同じとなるにもかかわらず、図３に示したよ
うにポイント相互でタイミングを総合調整することによ
り、単位時間毎の電源負荷率を小さくすることができ、
これにより装置全体の受電容量の抑制が可能となる。

【００２１】図５は、ポイントの設置位置、気象等の諸
条件により、上乗せ電力の供給時期をポイントにより異
ならせて設定し、且つタイミングを調整した場合のタイ
ムチャートの一例を示している。この場合、各ポイント
における平均加熱電力率は、Ｐ₁が、基本（ベース）電
力が９単位時間帯分、上乗せ電力が３単位時間帯分なの
で、３／１２×１００＋９／１２×５０＝６２．５（％）となり、同様に、Ｐ₂は６６．７％、Ｐ₆は８３．３
％、Ｐ₅には上乗せ電力が供給されていないので５０％
となる。また、電源側から見た負荷率は、時間帯ｔ₂で
は６６．６６％、時間帯ｔ₈では７５％となる。

【００２２】このように、１加熱サイクル中の上乗せ加
熱分の供給時間帯を負荷率を高めないように、後述の各
ポイントの下位加熱電力設定手段を予め調整設定するこ
とにより、各ポイントの融雪器回路ごとに加熱電力を調
節せずとも、当該ポイントの加熱条件に応じた適切な加
熱電力を供給することができる。また、同時に各ポイン
トの上乗せ加熱時間帯のタイミングを総合調整によって
調整することにより、各ポイントに供給する電力の総量
はそのままで、電源側から見た負荷率を調整することが
できるので、受電容量を最小に設定することも可能であ
る。

【００２３】尚、実際に各ポイントで加熱電力の供給タ
イミングを設定するに当たり、各ポイントの電気融雪器
の平均加熱電力率は１加熱サイクル中で上乗せ電力を供
給する単位時間を幾つに設定するかによって決められ、
また、全電気融雪器の電源負荷率は各単位時間帯中で上
乗せ電力分を供給するポイントを幾つに設定するかによ
って決められる。よって、制御条件を設定するに当たっ
ては、各ポイントの上乗せ電力供給タイミング（開始時
期、通電時間幅）を、１加熱サイクル中に、負荷率低減
のため全体を見極めて総合的に適宜調整し、平均加熱電
力率だけでなく負荷率も最小値となるようにする。

【００２４】次に、上記加熱制御方式を実施するに好適
な加熱制御装置の一実施例について図面を用いて説明す
る。図６は本発明にかかる装置構成全般を示している。
図示した装置構成では、上位加熱電力設定手段を信号発
生装置とし、下位加熱電力設定手段を電力制御器として
ある。図中、符号１ａ〜１ｅは各ポイントに装備された
１０本から５０本程度の電気融雪器よりなる電気融雪器
群、２は電力供給用電源線、３ａ〜３ｅは各ポイント箇
所に設置された電気融雪器用分電盤ブレーカ、４ａ〜４
ｅは夫々配電線と電気融雪器群１ａ〜１ｅを接続するた
めの接続端子箱である。これらは現用中の既存装置とす
る。

【００２５】符号５は上位加熱電力設定手段に相当する
信号発生装置であり、この装置は、図示されないセンシ
ング装置などの各ポイントの加熱情報判断手段から入力
される制御信号を基に、１加熱サイクルにおける各電気
融雪器群１ａ〜１ｅの加熱電力供給タイミング（開始時
期、通電時間幅）を設定し、全ポイントについてその調
整を総合調整して行い、前記タイミングに応じて電気融
雪器毎に加熱電力制御信号を出力する。符号６ａ〜６ｅ
は下位加熱電力設定手段に相当する電力制御器であり、
これは、分電盤ブレーカ３ａ〜３ｅと接続端子箱４ａ〜
４ｅの間の配電線に夫々配設されていて、信号発生装置
５からの制御信号を受けて電気融雪器に供給する加熱電
力の大きさを制御する。

【００２６】このように、本発明の加熱制御装置は、従
来の装置・既存設備に、信号発生装置５と電力制御器６
ａ〜６ｅとを新たに付加構成するだけで、既存設備をそ
のまま継続して利用することができ、本発明装置導入に
あたり追加装置コストを抑えることができる。

【００２７】信号発生装置５の主たる機能は、総合調整
制御下にある全ポイントの電力供給タイミング（開始時
期、通電時間幅）を設定し、これを総合調整することに
あるが、この設定及び調整は手動で行っても良いし、或
いは自動で行われるようにしても良い。手動で行なう場
合、これら作業が容易且つ明瞭にできるようにすること
が望ましく、例えば図３に示す如き全ポイントの電力供
給タイミング（開始時期、通電時間幅）を容易に視認で
きるようにマトリクスパネルスイッチ方式にしても良
い。

【００２８】図７は、かかる信号発生装置５の構成を示
している。図中、クロックパルス発生回路１１で出力す
る基本（ベース）パルスは、分周器１２、ｎ進カウンタ
１３及びデコーダ１４を介して制御用タイミングパルス
に変換され、更にマトリクスパネル１５を介してポイン
ト毎に割り当てられる。そして、マトリクスパネル１５
上で設定された電力供給タイミングに基づいて出力ドラ
イバ１６を介して各ポイントの電力制御器に出力するよ
うになっている。１７はＤＣ電源、１８は絶縁トランス
である。

【００２９】また、電力制御器６ａ〜６ｅは、出力ドラ
イバ１６からの制御信号により、電気融雪器に供給する
加熱電力を定格負荷の５０％と１００％とに切り換える
ようになっている。この電力制御器６ａ〜６ｅとして
は、上述の如く電力の切り換え動作を高速に行なう必要
があること、なるべく簡単な構造で確実に動作すること
が望ましいこと等の必要性から、半導体制御素子で構成
したスイッチング装置等が適している。

【００３０】図８は、かかるスイッチング装置の一例を
示している。これは、制御信号が入力されていないとき
は、Ｌ側融雪器が正の半波、Ｒ側融雪器が負の半波で夫
々通電し、即ち定格負荷の５０％の加熱となり、制御信
号が入力したときは両側の電気融雪器が共に全波通電と
なって定格負荷の１００％の加熱となるものである。勿
論、この他に、一般の位相制御などを利用した電圧調整
装置等を使用しても差し支えない。

【００３１】

【発明の効果】以上、本発明の加熱制御方式によれば、
基本（ベース）電力中に適宜に設定された電力を間欠的
に上乗せすることにより、最適な平均電力を各ポイント
に供給することができるので、１加熱サイクル中の上乗
せ加熱分の供給時間帯を予め調整設定することにより、
各ポイントの融雪器回路ごとに加熱電力を調節せずと
も、当該ポイントの加熱条件に応じた適切な加熱電力を
供給することができる。従って、各ポイントを適切な加
熱電力で効果的且つ効率的に加熱することができる。

【００３２】また、各ポイントの上乗せ加熱時間帯のタ
イミングを総合調整することにより、各ポイントに供給
する電力の総量はそのままで、電源側から見た負荷率を
調整することができるので、受電容量を最小に設定する
ことも可能である。従って、駅全般の設備初期投資コス
トの効果的な抑制が可能となる。

【００３３】更に、本発明の加熱制御方式によれば、現
用中の既存装置及び既存設備をそのまま継続して利用す
ることができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱制御方式にかかる「電力の上乗
せ」を説明するための図であり、（Ａ）、（Ｂ）及び
（Ｃ）は夫々定格負荷の８５％、７５％及び６５％の平
均加熱電力を供給する状態を示している。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）は夫々上乗せ電力の間欠時間を
異ならせ、かつ供給時間比としたときの加熱電力の変化
と、ポイントの温度変化を示す図である。

【図３】電気融雪器の加熱電力切り替えを総合調整制御
する場合のタイミングチャートの一例を示す図である。

【図４】電気融雪器の加熱電力切り替えを総合調整制御
する場合のタイミングチャートの他の例を示す図であ
る。

【図５】電気融雪器の加熱電力切り替えを総合調整制御
する場合のタイミングチャートの更に他の例を示す図で
ある。

【図６】本発明の加熱制御方式にかかる装置の構成全般
を示す図である。

【図７】図６の信号発生装置の構成を示す図である。

【図８】図６の電力制御器としてスイッチング装置を用
いた場合の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ電気融雪器群２電力供給用電源線５信号発生装置６ａ〜６ｅ電力制御器１１クロックパルス発生回路１２分周器１３ｎ進カウンタ１４デコーダ１５マトリクスパネル１６出力ドライバ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駅構内の複数レールポイントに装備され
る電気融雪器を加熱制御するにあたり、電力供給源の電力を所定の大きさに制御して電気融雪器
に供給せしめる加熱電力設定手段をレールポイント毎に
設け、電気融雪器の定格負荷よりも小さく設定したベース電力
を各加熱電力設定手段から電気融雪器に連続的に供給し
て全てのレールポイントを加熱しておき、その上でさらにレールポイント毎の加熱条件に応じて、電気融雪器の定格負荷と前記ベース電力との差以下の大
きさの電力を前記ベース電力に上乗せした上乗せ電力を
加熱電力設定手段から電気融雪器に間欠的に供給して個
々のレールポイントを加熱するようにした電気融雪器の
加熱制御方式。
【請求項２】加熱電力設定手段を各ポイントに配置し
た下位加熱電力設定手段と全ての下位加熱電力手段を調
整制御する上位加熱電力設定手段とから構成し、上乗せ電力供給時間を前記加熱電力設定手段個々に設定
するとともに、少なくとも一つの加熱電力設定手段の上乗せ電力供給時
間が他の加熱電力設定手段の上乗せ電力供給時間と重複
しないように、前記上位加熱電力設定手段が電力上乗せ
タイミングの総合調整を行い、その調整タイミングを下位加熱電力設定手段に指令して
上乗せ電力が電気融雪器に間欠供給されるようにした請
求項１に記載の加熱制御方式。