JP5294994B2

JP5294994B2 - 索条牽引式輸送設備の駆動装置

Info

Publication number: JP5294994B2
Application number: JP2009130607A
Authority: JP
Inventors: 元幸中村
Original assignee: 日本ケーブル株式会社
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: JP2010274833A

Description

本発明は、索道や鋼索鉄道等の如く索条により搬器を牽引して輸送を行う輸送設備において、索条を駆動するための索条牽引式輸送設備の駆動装置に関する。

人や物資を収容する搬器を索条により牽引して輸送を行う索条牽引式輸送設備には、索道や鋼索鉄道、インクラインなどの輸送設備が知られている。これらの設備において索条は、設備内のいずれかの箇所の設けられた駆動滑車に巻き掛けられ、この駆動滑車を減速機を介して連結した電動機により回転駆動することにより索条を駆動するようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。

電動機の容量は、主に搬器を牽引する速度と搬器の積載容量及び線路の最大傾斜角度から決定される。このため、搬器速度が速く、また搬器の積載容量が大きくなるにつれて、電動機に要求される容量は大きくなる。従って、交走式ロープウェイや鋼索鉄道（ケーブルカー）のように大型の搬器を高速で運行する設備においては、大容量の電動機が必要となる。このように、大容量の駆動力を必要とする場合に一台の電動機により駆動力を確保しようとすると、電動機及びこれに電力を供給する電力変換装置等が大型化してしまうとともに、汎用品の範疇を超えて高価になってしまう。そこで、このように大容量の駆動力が必要とされる場合には、必要とされる駆動力の略半分の容量を有する電動機を２台連結し、個々の電動機及び電力変換装置を小容量化してシステムを構成することが従来から行われている。

図４は、このように電動機を二台連結したときの回転速度対出力、トルクの関係を表した特性図であり、実線は電動機が二台のときのものであり、破線は一台の電動機単体のものである。そして、この電動機の定格は、最大運行速度時の電動機回転速度が１１８０ｒｐｍであって、必要とされる電動機出力が６３０ｋＷであり、電動機は１１８０ｒｐｍ、つまり最大使用回転速度に基底速度を有する仕様となっている。これにより、この電動機は低速から最大速度の間において、一定のトルクを発生する定トルク特性で制御される。

特開２００８−１１８０号公報特開２００８−２０１３９０号公報

このような従来の構成においては、いずれか一台の電動機あるいは電力変換装置が故障した場合には、図４からもわかるようにトルク及び出力ともに１／２に低下するために、一台の電動機では搬器を運行することができないという課題があった。

また、この課題とは別の課題として、省エネルギー化の要請がある。すなわち、索条牽引式輸送設備は、上記のように電力により運行される設備であり、本来環境には優しい輸送設備であるものの、近時の環境問題への関心の高まりにより、さらなる省エネルギー化が求められている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、一台の電動機あるいは電力変換装置の動作が不能になった場合であっても、残る一台の電動機により搬器の運行を可能にし、また、省エネルギー運転を可能にすることのできる索条牽引式輸送設備の駆動装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明は、二台の電動機を連結して索条の駆動を行う索条牽引式輸送設備の駆動装置において、前記二台の電動機はそれぞれ必要動力の１／２の定格出力を有するとともに、基底速度が最大使用回転速度の１／２の特性を有し、前記二台の電動機を連結して運行を行う場合に、該二台の電動機を使用回転速度全域において最大負荷トルクを発生するようにトルク制御するようにした。

本発明によれば、二台の電動機を連結した構成の駆動装置において、各電動機は必要動力の１／２の定格出力を有するとともに、基底速度が最大使用回転速度の１／２の特性を有しており、これにより一台の電動機は最大使用回転速度の１／２までの領域において、運行に必要な最大負荷トルクを発生することができるので、一台の電動機が故障した場合であっても残り一台の電動機で運行することが可能である。

また、二台の電動機を連結して運行を行う場合に該二台の電動機が使用回転速度全域において最大負荷トルクを発生するようにトルク制御されるようにしており、規定値以上に出力することがないので、電動機に接続される減速機等が過負荷になることがない。

さらには、設備の閑散期等には一台の電動機により運行を行うようにすれば、一台分の電力変換装置や補器等の電力を節減することができるので、省エネルギー運転が可能になる。

交走式索道の全体構成を示す構成概略図本発明の電動機一台の特性図本発明の電動機二台の特性図従来技術による電動機の特性図

以下、本発明の具体的実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、索条牽引式輸送設備の一例として交走式索道の全体構成を示す構成概略図である。図において、山麓停留場１０と山頂停留場１１との間には支索１２が張架されている。この支索１２は、山頂停留場１１側端部をコンクリート基礎等に引き留めるとともに、山麓停留場１０側端部を支索重錘１４に碇着して支索１２に一定張力を付加している。えい索１３は、山麓停留場１０と山頂停留場１１間を循環して張架されており、山頂停留場１１では複数の滑車に掛け回されて駆動滑車１７に巻き掛けられ、山麓停留場１０ではえい索重錘１５を吊下して一定の張力で張り渡している。

両線の支索１２には、それぞれ搬器３０が懸垂されている。搬器３０は、複数の走行輪を備えた走行機３１と、この走行機３１に進行方向揺動自在に連結された懸垂機３２と、この懸垂機３２に吊下された客車３３とから構成されており、走行機３１にはえい索１３が連結され、えい索１３の移動にともなって搬器３０が牽引されて移動する。それぞれの搬器３０は、一方の支索１２に沿って走行する搬器３０が山麓停留場１０に位置するときに、他方の支索１２に沿って走行する搬器３０が山頂停留場１１に位置する位置関係にあり、えい索１３の移動により各搬器３０が相互に線路中を反対方向に移動し、山麓停留場１０と山頂停留場１１との間で往復移動する所謂つるべ方式で運行が行われる。

前記山頂停留場１１に備えた駆動滑車１７は、これが順回転または逆回転することによりえい索１３を順方向または逆方向へ駆動するものであって、この駆動滑車１７には減速機１８を介して二台の電動機１９が機械的に連結されている。電動機１９は直流電動機であって各電動機１９には、駆動制御装置（図示せず）の制御信号により給電を行うサイリスタ電力変換装置２０が接続されて速度制御が行われる。

ここで、背景技術の項で説明した従来の技術と比較し易くするために具体的数値として、搬器３０の運行を行うために必要な動力を６３０ｋＷとし、電動機１９の最大使用回転速度を１１８０ｒｐｍとして以下説明する。一台の電動機１９は、基底速度（定格電圧）が最大使用回転速度の１／２（５９０ｒｐｍ）であって、このときの定格出力が必要動力の１／２（３１５ｋＷ）の定トルク特性を有する電動機であり、回転速度対出力・トルク特性は図２に示すようになっている。図に於いて電動機１９は、基底速度５９０ｒｐｍに達するまでは界磁電流を一定とし、電機子電圧を変化させて速度制御され、この区間のトルクＴは一定になっている。このときのトルクＴは、基底速度が１１８０ｒｐｎで同一出力（３１５ｋＷ）を出力する電動機（従来技術）に対し、基底速度が１／２であることにより二倍のトルクＴを発生する。次いで、電機子電圧が定格電圧値に達すると（即ち基底速度に達すると）、電機子電圧をその電圧に保持し、それ以上の速度制御は界磁電流制御によって行い、この区間では出力Ｐが一定に保たれるとともにトルクＴは下降するものの速度は上昇して最大使用回転速度１１８０ｒｐｍに達する。

この電動機１９を二台連結すると、回転速度対出力・トルク特性は図３に示すようになる。即ち、出力Ｐ及びトルクＴは単純に二倍した特性となり、基底速度５９０ｒｐｍで最大出力６３０ｋＷを発生するとともに、ここまでの領域でトルクＴは最大値を発生する。そして、基底速度５９０ｒｐｍ以上では、出力Ｐが６３０ｋＷに保たれるとともにトルクＴは下降するものの、最大使用回転速度の１１８０ｒｐｍでは運行に必要な最大負荷トルクＴｎが確保されている。

以上のように制御することにより通常の運転は可能であるが、ここでさらに電動機１９、１９のトルク制御をおこなって、トルクＴが使用回転速度全域において最大負荷トルクＴｎとなるようにする。このようにすることにより、何かの要因で必要以上の負荷が発生した場合であっても、電動機１９、１９からは最大負荷トルクＴｎ以上は発生しないので、電動機１９からの出力を受ける減速機１８等が過負荷により損傷することを防止できる。

以上の構成において、各電動機１９に給電を行うサイリスタ電力変換装置２０の容量は、電動機の定格出力によって決定されるため、電動機の基底速度が１１８０ｒｐｍ（従来技術）であっても５９０ｒｐｍ（本発明の技術）であっても同一のものを用いればよい。

通常時の運行は、上記のような電動機特性にて行われるが、いずれか一方の電動機１９又はサイリスタ電力変換装置２０が故障した場合には、故障した側を電気的に切り離すことにより、正常な側の一台の電動機１９により運行することができる。即ち、図２に示されているように一台の電動機１９は、基底速度５９０ｒｐｍまでは運行に必要な最大負荷トルクＴｎが確保されており、この特性により通常の速度の半分の速度までは一台の電動機１９により運行が可能である。また、牽引する搬器３０の乗車人員を制限して電動機１９に対する負荷を半減すれば、通常時の速度まで運行可能である。

以上のように、本発明の構成によれば運行速度を半減するか又は負荷を半減することにより、一台の電動機１９での運行が可能であり、これを利用することによって以下のように省エネルギー運転が可能である。ロープウェイやケーブルカーなどの輸送設備には、スキーシーズンや行楽シーズンのように多数の乗客を絶え間なく輸送する繁忙期と、それ以外の閑散期が一年を通して存在する。そこで繁忙期には、電動機１９を二台用いた通常運転により輸送力を確保した運行を行い、一方、閑散期には、いずれか一方の電動機１９のみを用いて、乗車人員を減じるか又は運転速度を減じて運行を行う。このようにすることにより閑散期には、電動機１９で消費する電力は二台使用したときと同一であるものの、使用するサイリスタ電力変換装置２０が一台で済むために、これに消費する電力や電動機１９に付随する補器等の電力を節減することができる。

次に、運転の制御を行う駆動制御装置には、このように電動機１９を一台と二台とに切替えて運行を行うために、それぞれの運転条件に沿った運転モードが設定されている。即ち、電動機１９を二台使用する場合の標準モードでは、最大使用回転速度までの間で所要の速度制御を行うように自動制御し、電動機１９を一台使用する場合のモードでは、設定した負荷（乗車人員）に対して電動機１９が駆動可能な範囲内の回転速度において所要の速度制御を行うように自動制御するモードを設ける。そして、対応する運転条件によってモードを切り換えて運行することにより、電動機１９を一台で使用する場合であっても電動機１９の回転速度が許容範囲内に制限されるため安全性が保たれる。

１０山麓停留場
１１山頂停留場
１２支索
１３えい索
１４支索重錘
１５えい索重錘
１７駆動滑車
１８減速機
１９電動機
２０サイリスタ電力変換装置
３０搬器
３１走行機
３２懸垂機
３３客車
Ｔトルク
Ｔｎ最大負荷トルク
Ｐ出力

Claims

二台の電動機を連結して索条の駆動を行う索条牽引式輸送設備の駆動装置において、前記二台の電動機はそれぞれ必要動力の１／２の定格出力を有するとともに、基底速度が最大使用回転速度の１／２の特性を有し、前記二台の電動機を連結して運行を行う場合に該二台の電動機を使用回転速度全域において最大負荷トルクを発生するようにトルク制御したことを特徴とする索条牽引式輸送設備の駆動装置。