JP4081066B2 - 電気車制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、地下鉄等において第３軌条から集電する電気車の電気車制御装置に関するものである。

従来の電気車制御装置においては、複数の車両で編成された各車両毎に、６００Ｖあるいは７５０Ｖの直流電力を第３軌条から集電シュー及び逆流阻止用ダイオードを介して取り入れて、高圧引き通し線によって各車両間を接続した構成にされている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２１５６０１号公報（第３頁、図１）

従来の電気車制御装置では、地上側で保守作業を行うための停電区間やデッドセクション（ギャップ）を車両が通過中に、インバータ等の推進制御手段からの回生電圧又はコンデンサ電圧が停電区間の第３軌条に印加されるのを逆流阻止用ダイオードで防止している。また、第３軌条から集電シュー及び逆流阻止用ダイオードを介して取り入れた直流電力は車両駆動用電動機に供給されるので、逆流阻止用ダイオードが大容量のものとなる。このため、逆流阻止用ダイオード及び逆流阻止用ダイオードを冷却する冷却フィンが必要で機器が大きくなるという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、機器の小形化を図ることができる電気車制御装置を提供することを目的としたものである。

この発明の第１の観点による電気車制御装置は、互いに連結された少なくとも２台の車両を対象とし、保守作業用として無電圧となる所定の長さのデッドセクションが設けられた第３軌条から、上記各車両にそれぞれ配置された集電シューにより直流電力を集電して上記各車両間を接続した主回路引き通し線に給電し、上記各車両のそれぞれに搭載された推進制御手段に上記主回路引き通し線から上記直流電力を供給して、上記各推進制御手段により上記各車両のそれぞれに搭載された車両駆動用電動機を制御する電気車制御装置において、上記各車両のそれぞれに配置され、上記主回路引き通し線と上記各車両の推進制御手段との間を接続又は開離する接離手段と、上記車両の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、上記各車両のうちの少なくとも先頭の車両に配置され、上記先頭の車両の集電シューに流れる電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段が検出した電流が零のときに無電流信号を出力する無電流検出手段と、上記各車両間に引き通され、上記無電流信号を送信する無電流引き通し線と、上記各車両のそれぞれに配置され、上記速度信号と上記無電流信号とが入力されると、上記車両の速度に応じて上記デッドセクションであると判定可能な所定時間後に上記各車両の接離手段を開離させる開離信号を出力する開離時間設定手段とを備え、上記無電流検出手段が上記無電流信号を出力した場合に、その無電流信号が上記無電流引き通し線に供給され、上記各車両の開離時間設定手段に供給されることを特徴とする。
またこの発明の第２の観点による電気車制御装置は、互いに連結された少なくとも２台の車両を対象とし、保守作業用として無電圧となる所定の長さのデッドセクションが設けられた第３軌条から、上記各車両にそれぞれ配置された集電シューにより直流電力を集電して上記各車両間を接続した主回路引き通し線に給電し、上記各車両のそれぞれに搭載された推進制御手段に上記主回路引き通し線から上記直流電力を供給して、上記各推進制御手段により上記各車両のそれぞれに搭載された車両駆動用電動機を制御する電気車制御装置において、上記各車両のそれぞれに配置され、上記主回路引き通し線と上記各車両の推進制御手段との間を接続又は開離する接離手段と、上記車両の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、上記車両のうちの先頭の車両の集電シューに流れる電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段が検出した電流が零のときに無電流信号を出力する無電流検出手段と、上記先頭の車両に配置され、上記速度信号と上記無電流信号とが入力されると、上記車両の速度に応じて上記デッドセクションであると判定可能な所定時間後に開離信号を出力する開離時間設定手段と、上記各車両に引き通され、上記開離信号を送信する開離信号引き通し線とを備え、上記開離時間設定手段が上記開離信号を出力した場合に、その開離信号が上記開離信号引き通し線に供給され、上記各車両の接離手段が開離されることを特徴とする。

この発明の第１の観点による電気車制御装置では、先頭の車両の集電シューを流れる電流が零のときに出力される無電流信号を無電流引き通し線に供給し、無電流信号と速度信号とが各車両の開離時間設定手段に入力されると、所定時間後に開離信号を出力して、各車両の接離手段を開離させ、各車両の推進制御手段を集電シューから切り離して、各車両の推進制御手段からの回生電圧又はコンデンサ電圧が停電区間の第３軌条に印加されるのを防止する構成にしたことにより、機器の小形化を図ることができる。
また、この発明の第２の観点による電気車制御装置は、先頭の車両の集電シューを流れる電流が零のときに出力される無電流信号と速度信号とが開離時間設定手段に入力されると、所定時間後に開離信号を出力し、この開離信号を開離信号引き通し線に供給し、各車両の接離手段を開離させ、各車両の推進制御手段を集電シューから切り離して、各車両の推進制御手段からの回生電圧又はコンデンサ電圧が停電区間の第３軌条に印加されるのを防止する構成にしたことにより、機器の小形化を図ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明による電気車制御装置の実施の形態１の構成図である。図１において、互いに連結された各車両１，２は地上に設置された鉄製の第３軌条３から集電シュー４ａ，５ａ，４ｂ，５ｂにより直流電力を集電する。第３軌条３には変電所（図示せず）から６００Ｖあるいは７５０Ｖの直流電力が供給されている。又、集電シュー４ａ，５ａは車両１の前後にそれぞれ配置され、集電シュー４ｂ，５ｂは車両２の前後にそれぞれ配置されている。そして、集電シュー４ａ，５ａは銅材等の導電体からなる接続部材６ａで互いに接続され、集電シュー４ｂ，５ｂは銅材等の導電体からなる接続部材６ｂで互いに接続されている。さらに、各導電部材６ａ，６ｂは各車両１，２間を引き通した主回路引き通し線７で互いに接続されている。車両１では、集電シュー４ａと引き通し線７との間に電流検出手段８ａが配置されて集電シュー４ａを流れる電流を検出し、また集電シュー５ａと引き通し線７との間に電流検出手段９ａが配置されて集電シュー５ａを流れる電流を検出する。また、車両２では、集電シュー４ｂと引き通し線７との間に電流検出手段８ｂが配置されて集電シュー４ｂを流れる電流を検出し、また集電シュー５ｂと引き通し線７との間に電流検出手段９ｂが配置されて集電シュー５ｂを流れる電流を検出する。

車両１に搭載されたインバータ等の推進制御手段１０ａは、電磁接触器等の接離手段１１を介して主回路引き通し線７から直流電力の供給を受ける。また、車両２に搭載されたインバータ等の推進制御手段１０ｂは、電磁接触器等の接離手段１２を介して主回路引き通し線７から直流電力の供給を受ける。各推進制御手段１０ａ，１０ｂで変換された交流電力により各車両１，２の車両駆動用電動機１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂの制御が行われる。なお、接離手段１１，１２はそれぞれコイル１１ａ，１２ａが励磁されているとき、主回路引き通し線７に各推進制御手段１０ａ，１０ｂが接続されるように構成されている。
車両１に搭載された無電流検出手段１７ａに入力された各電流検出手段８ａ，９ａの検出電流が零のとき、無電流検出手段１７ａから無電流信号が出力される。無電流検出手段１７ａから出力された無電流信号、又は後述の無電流検出手段１７ｂから出力された無電流信号と車両１の速度を検出する速度検出手段１８ａから出力された速度信号とが開離時間設定手段１９ａに入力されると、所定時間後に接離手段１１を開離させる開離信号を開離時間設定手段１９ａがコイル１１ａに出力する。なお、無電流検出手段１７ａから出力された無電流信号は無電流引き通し線２０を介して車両２側の開離時間設定手段１９ｂに送信される。開離時間設定手段１９ａは車両１に配置され、無電流引き通し線２０は、車両１、２間に引き通しされる。

一方、車両２に搭載された無電流検出手段１７ｂに入力された各電流検出手段８ｂ，９ｂの検出電流が零のとき、無電流検出手段１７ｂから無電流信号が出力される。無電流検出手段１７ｂから出力された無電流信号、又は無電流検出手段１７ａから出力された無電流信号と車両２の速度を検出する速度検出手段１８ｂから出力される速度信号とが開離時間設定手段１９ｂに入力されると、所定の時間後に接離手段１２を開離させる開離信号を開離時間設定手段１９ｂがコイル１２ａに出力する。なお、無電流検出手段１７ｂから出力された無電流信号は無電流引き通し線２０を介して車両１側の開離時間設定手段１９ａに送信される。開離時間設定手段１９ａは車両１に配置される。
図１に示すように構成された電気車制御装置において、車両１，２が図１の図示左方向に運転されており、変電所（図示せず）が車両１，２の後方側にある場合の動作について説明する。
まず、第３軌条３から各集電シュー４ａ，５ａ，４ｂ，５ｂにより直流電力が集電される。この場合、鉄製の第３軌条３と銅材等の主回路引き通し線７との抵抗値の差により分流比が異なるので、集電シュー５ｂを流れる電流が最も大きくなるが、他の集電シュー４ａ，５ａ，４ｂからも集電されて、それぞれ電流が流れる。そして、各接離手段１１，１２は各コイル１１ａ，１２ａが励磁されていて閉じている。従って、各推進制御手段１０ａ，１０ｂにより変換された交流電力で各車両駆動用電動機１３ａ〜１６ａ，１３ｂ〜１６ｂの駆動制御が行われている。このような運転状態においては、各電流検出手段８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂの検出電流は零ではないので、各無電流検出手段１７ａ，１７ｂから無電流信号は出力されない。従って、接離手段１１，１２の各コイル１１ａ，１２ａとも励磁されているので、各推進制御手段１０ａ，１０ｂは主回路引き通し線７及び集電シュー４ａ，５ａ，４ｂを介して第３軌条３に接続されている。

次に車両がデッドセクションまたはギャップに進入した状態について説明する。図２はデッドセクションまたはギャップに進入した状態を示す説明図である。図２において、車両１はデッドセクションまたはギャップ２１に進入し、車両２はデッドセクションまたはギャップ２１の手前を走行していて、デッドセクションまたはギャップ２１には進入していない。この場合、デッドセクションまたはギャップ２１は無電圧であるから車両１の各集電シュー４ａ．５ａから直流電力の集電は行われないので、各電流検出手段８ａ，９ａの検出電流は零となり、これに基づいて、車両１の無電流検出手段１７ａから無電流信号が出力される。車両１の無電流検出手段１７ａから出力された無電流信号は、車両１の開離時間設定手段１９ａ及び車両２の開離時間設定手段１９ｂに入力される。このとき、車両２はデッドセクションまたはギャップ２１に進入していないので、集電シュー４ｂ，５ｂから直流電力の集電が行われ、各推進制御手段１０ａ，１０ｂには主回路引き通し線７を介して直流電力が供給されている。

車両１側の開離時間設定手段１９ａに速度検出手段１８ａから速度信号が入力されているので、無電流検出手段１７ａから無電流信号が入力されると、所定の時間後に接離手段１１を開離させる開離信号をコイル１１ａに出力する。開離信号を出力するタイミングは、ポイント等に設けられた短いギャップを除去して保守作業等のために設けられたデッドセクションまたはギャップ２１であると判定可能な時間を設定する。そして、開離時間設定手段１９ａでは、デッドセクションまたはギャップ２１の長さに対して編成された車両１，２の長さとデッドセクションまたはギャップ２１を検知したときの速度検出手段１８ａからの速度信号に応じて、保守作業等のために設定されたギャップを判定可能な所定時間後に開離信号を出力する。
ここで、車両２側では車両１側の無電流検出手段１７ａから無電流信号が無電流引き通し線２０を介して送信されると、車両１側と同様に車両２側の開離時間設定手段１９ｂが車両１側と同じタイミングで接離手段１２を開離させるようにコイル１２ａに開離信号を出力する。
そして、車両１，２がデッドセクションまたはギャップ２１を通過すると、第３軌条３の電圧を電圧検出手段（図示せず）等で検出して各コイル１１ａ，１２ａが励磁され、各接離手段１１，１２とも接続状態となって第３軌条３から各推進制御手段１０ａ，１０ｂに直流電力が供給される。以後、図１の状態で運転される。

以上のように、先頭車両１の無電流検出手段１７ａから出力された無電流信号と、速度検出手段１８ａが検出した各車両１の速度信号とが開離時間設定手段１９ａに入力されると、開離時間設定手段１９ａが車両１の速度に応じてデッドセクションまたはギャップ２１であると判定可能な所定時間後に開離信号を出力して接離手段１１，１２を開離させることにより、推進制御手段１０ａ，１０ｂが主回路引き通し線７から開離される。これにより、推進制御手段１０ａ，１０ｂからの回生電圧又はコンデンサ電圧等は集電シュー４ａ，５ａ，４ｂ，５ｂを介して第３軌条３に印加されるのを防止することができるので、構成が簡単となり機器の小形化を図ることができる。

実施の形態１において、２両の車両１，２で構成された列車について説明したが、３両以上で構成された列車についても同様の効果を期待することができる。
また、実施の形態１において、車両１のみの単車運転で各引き通し線７，２０がない場合は、開離時間設定手段１９ａが車両１の速度に応じてデッドセクションまたはギャップ２１と判定可能な所定時間後に開離信号を出力して接離手段１１を開離させることにより、推進制御手段１０ａが主回路引き通し線７から開離される。これにより、推進制御手段１０ａからの回生電圧又はコンデンサ電圧等は集電シュー４ａ，５ａを介して第３軌条３に印加されるのを防止することができるので、同様の効果を期待することができる。
また、実施の形態１において、各車両１，２に速度検出手段１８ａ，１８ｂを配置したものについて説明したが、各車両１，２のいずれか一方で検出して有線又は無線等で他方に送信するようにしても同様の効果を期待することができる。
さらに、実施の形態１において、車両１側の無電流検出手段１７ａから出力された無電流信号を車両２側の開離時間設定手段１９ｂに送信するものについて説明したが、車両１，２が図１の図示右方に進行する場合は、車両２側の無電流検出手段１７ｂから出力された無電流信号が制御引き通し線２０を介して車両１側の開離時間設定手段１９ａに送信される。

実施の形態２．
図３は実施の形態２の構成図である。図３において、同一符号ものは実施の形態１と同様のものである。開離時間設定手段１９ａから出力された開離信号は、開離信号引き通し線２２を介して後続の車両２側の接離手段１２のコイル１２ａに送信される。開離信号引き通し線２２は、車両１、２間に引き通しされる。
これにより、無電流検出手段１７ａから出力された無電流信号と、速度検出手段１８ａが検出した速度信号とが開離時間設定手段１９ａに入力されると、開離時間設定手段１９ａが車両１の速度に応じてデッドセクションまたはギャップ２１と判定可能な所定時間後に各コイル１１ａ，１２ａに開離信号を出力して接離手段１１，１２を開離させることにより、推進制御手段１０ａ，１０ｂが主回路引き通し線７から開離される。このように、推進制御手段１０ａ，１０ｂからの回生電圧又はコンデンサ電圧等は集電シュー４ａ，５ａ，４ｂ，５ｂを介して第３軌条３に印加されるのを防止することができるので、構成が簡単となり機器の小形化を図ることができる。

この発明を実施するための実施の形態１における電気車制御装置の構成図である。 車両がギャップに進入した状態を示す説明図である。 この発明を実施するための実施の形態２における電気車制御装置の構成図である。

符号の説明

１，２ 車両、３ 第３軌条、４ａ，５ａ，４ｂ，５ｂ 集電シュー、
７ 主回路引き通し線、８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ 電流検出手段、
１０ａ，１０ｂ 推進制御手段、１１，１２ 接離手段、
１３ａ〜１６ａ，１３ｂ〜１６ｂ 車両駆動用電動機、
１７ａ，１７ｂ 無電流検出手段、１８ａ，１８ｂ 速度検出手段、
１９ａ，１９ｂ 開離時間設定手段、２０ 無電流信号引き通し線、
２１ ギャップ、２２ 開離信号引き通し線。

Claims (2)

1. 互いに連結された少なくとも２台の車両を対象とし、保守作業用として無電圧となる所定の長さのデッドセクションが設けられた第３軌条から、上記各車両にそれぞれ配置された集電シューにより直流電力を集電して上記各車両間を接続した主回路引き通し線に給電し、上記各車両のそれぞれに搭載された推進制御手段に上記主回路引き通し線から上記直流電力を供給して、上記各推進制御手段により上記各車両のそれぞれに搭載された車両駆動用電動機を制御する電気車制御装置において、
   上記各車両のそれぞれに配置され、上記主回路引き通し線と上記各車両の推進制御手段との間を接続又は開離する接離手段と、
   上記車両の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、
   上記各車両のうちの少なくとも先頭の車両に配置され、上記先頭の車両の集電シューに流れる電流を検出する電流検出手段と、
   上記電流検出手段が検出した電流が零のときに無電流信号を出力する無電流検出手段と、
   上記各車両間に引き通され、上記無電流信号を送信する無電流引き通し線と、
   上記各車両のそれぞれに配置され、上記速度信号と上記無電流信号とが入力されると、上記車両の速度に応じて上記デッドセクションであると判定可能な所定時間後に上記各車両の接離手段を開離させる開離信号を出力する開離時間設定手段とを備え、
   上記無電流検出手段が上記無電流信号を出力した場合に、その無電流信号が上記無電流引き通し線に供給され、上記各車両の開離時間設定手段に供給されることを特徴とする電気車制御装置。
2. 互いに連結された少なくとも２台の車両を対象とし、保守作業用として無電圧となる所定の長さのデッドセクションが設けられた第３軌条から、上記各車両にそれぞれ配置された集電シューにより直流電力を集電して上記各車両間を接続した主回路引き通し線に給電し、上記各車両のそれぞれに搭載された推進制御手段に上記主回路引き通し線から上記直流電力を供給して、上記各推進制御手段により上記各車両のそれぞれに搭載された車両駆動用電動機を制御する電気車制御装置において、
   上記各車両のそれぞれに配置され、上記主回路引き通し線と上記各車両の推進制御手段との間を接続又は開離する接離手段と、
   上記車両の速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、
   上記車両のうちの先頭の車両の集電シューに流れる電流を検出する電流検出手段と、
   上記電流検出手段が検出した電流が零のときに無電流信号を出力する無電流検出手段と、
   上記先頭の車両に配置され、上記速度信号と上記無電流信号とが入力されると、上記車両の速度に応じて上記デッドセクションであると判定可能な所定時間後に開離信号を出力する開離時間設定手段と、
   上記各車両に引き通され、上記開離信号を送信する開離信号引き通し線とを備え、
   上記開離時間設定手段が上記開離信号を出力した場合に、その開離信号が上記開離信号引き通し線に供給され、上記各車両の接離手段が開離されることを特徴とする電気車制御装置。

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