JP5752461B2

JP5752461B2 - 架線溶断防止システム

Info

Publication number: JP5752461B2
Application number: JP2011077162A
Authority: JP
Inventors: 晃堀口; 浩和木; 剛史石井
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012210857A

Description

本発明は、エアセクションにおける架線溶断の発生を防ぐ架線溶断防止システムに関する。

隣り合う電車走行区間それぞれ電力を供給する各架線が空中を隔てて平行に存在する区間をエアセクションと呼ぶ。当該エアセクションには低速走行禁止区間が設けられているが、当該低速走行禁止区間において電車が停止または低速走行することにより、当該電車のパンタグラフを介して、電位差の異なる２つ架線の間に大電流が流れ、何れかまたは両方の架線の溶断が発生するおそれがある。このような架線の溶断を防ぐために、電車の速度を検知して、当該電車が許容速度以下となるような場合に、エアセクションを境に隣り合う電車走行区間それぞれに電力供給を行う２つの架線を短絡することが考えられる。
なお、エアセクションにおける架線溶断を防ぐための技術として特許文献１が開示されている。

特開２００８−７４３５４号公報

エアセクションにおける架線溶断を、電車の速度に基づいて防止する技術では、エアセクション内の低速禁止区間における電車の速度を常に監視する必要がある。ここで、電車の速度を検出する速度検知装置は、低速禁止区間において距離を開けて設置されている。従って、距離を開けて隣り合う速度検知装置の間で電車が急停止するような場合には、速度検知装置からの速度情報の受信を行うことが出来ないことがあり、電車の速度が許容速度以下となったかを素早く検知することができないという問題があった。

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる架線溶断防止システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、エアセクション区間に設置された電車の速度を検知する複数の速度検知装置と、前記速度検知装置から受信した前記電車の速度に基づいて、前記エアセクション区間において空間を隔てて平行に張られた隣り合う電車走行区間にそれぞれ電力を供給する２つの架線の短絡制御を行う短絡制御装置と、を備え、前記短絡制御装置は、前記速度検知装置から送信された速度情報と、記憶部から読み取った前記電車の急制動時の加速度とに基づいて、現在時刻における前記電車の速度を算出する電車速度算出部と、算出した前記電車の速度が前記エアセクションにおける許容速度以下であるかを判定する速度判定部と、算出した前記電車の速度が前記許容速度以下である場合に前記エアセクション区間の２つの架線の短絡制御を行う短絡制御部と、を備えることを特徴とする架線溶断防止システムである。
また本発明は、前記電車速度算出部が、前記速度検知装置から送信された速度情報と、前記記憶部から読み取った前記電車の急制動時の加速度と、前記速度検知装置から前記速度情報を受信した後かつ当該受信した速度情報の次の速度情報を受信する前の現在時刻における前記電車の速度を算出することを特徴とする。
また本発明は、前記電車速度算出部が、次の速度情報を受信する間または所定時間経過するまで前記速度検知装置から前記速度情報を受信した後かつ当該受信した速度情報の次の速度情報を受信する前の現在時刻における前記電車の速度を繰り返し算出し、前記次の速度情報を受信した場合にはその速度情報を用いてさらに次の速度情報を受信する間または所定時間経過するまで当該速度情報を受信した後かつ当該速度情報のさらに次の速度情報を受信する前の現在時刻における前記電車の速度を算出する処理を繰り返し、前記速度判定部は前記電車速度算出部が前記電車の速度を算出するたびに前記許容速度以下であるかを繰り返し判定することを特徴とする。

本発明によれば、エアセクションにおいて電車の速度が許容速度Ｖ_ｌｏｗ以下となったとしても、エアセクションにおいて架線Ａおよび架線Ｂの両方に接触しているパンタグラフの位置における架線ＡまたはＢからパンタグラフへの大電流の流れ込みの発生を防ぐことができる。これにより、架線の溶断の発生を防ぐことが可能となる。

架線溶断防止システムの構成を示すブロック図である。短絡制御装置の機能ブロック図である。速度検知装置で検知した電車の速度の遷移を示す第１の図である。速度検知装置で検知した電車の速度の遷移を示す第２の図である。短絡制御装置の処理フローを示す図である。短絡制御装置で検知した電車の速度の遷移を示す第３の図である。

以下、本発明の一実施形態による架線溶断防止システムを図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による架線溶断防止システムの構成を示すブロック図である。
この図において、符号１は軌道１０（レール）上を走行する電車、符号２は電車１の車軸（車輪）の通過に基づいて電車の速度を検知する速度検知装置、符号３は速度検知装置２から受信した電車１の速度情報に基づいてエアセクション区間に空中を隔てて平行に張られた２つの架線の短絡制御を行う短絡制御装置である。また符号４はエアセクションにおける２つの架線（架線Ａ，架線Ｂ）それぞれに電力を供給するき電線を短絡する短絡回路である。当該短絡回路４には例えば負荷断路器が用いられる。

なお、エアセクションは、二つの隣り合う電車走行区間それぞれにおいて電車１へ電力を供給する各架線が、電車１の軌道上に空間を隔てて平行して存在する区間である。電車１はエアセクションにおいて、一方の電車走行区間を走行している間には当該電車走行区間の軌道上の架線から電力の供給を受ける。また当該一方の電車走行区間から区間の隣り合う他方の電車走行区間に移動する際には、当該他方の電車走行区間の軌道上の架線から電力の供給を受ける。図１においては一方の電車走行区間上の架線を架線Ａ，一方の電車走行区間に隣り合う他方の電車走行区間上の架線を架線Ｂとする。架線Ａは変電所５と接続するき電線６ｂに接続されている。また架線Ｂは変電所５と接続するき電線６ａに接続されている。このような架線溶断防止システムにおいて、短絡制御装置３は、エアセクションに設けられた低速走行禁止区間内で、電車１の速度が所定の許容速度以下となる恐れがある場合には、短絡回路４を制御して、架線Ａに接続されているき電線６ａと、架線Ｂに接続されているき電線６ｂとを短絡させる。

図２は短絡制御装置の機能ブロック図である。
この図が示すように、短絡制御装置３は、自装置における各処理部を制御する制御部３１、記憶部３６の他、速度情報受信部３２、電車速度算出部３３、速度判定部３４、短絡制御部３５の各処理部を備えている。
ここで、速度情報受信部３２は、速度検知装置２から速度情報を受信する処理部である。
電車速度算出部３３は、速度検知装置２から送信された速度情報と、電車の急制動時の加速度ａと、速度情報を受信した後かつ当該受信した速度情報の次の速度情報を受信する前の現在時刻と、に基づいて、当該現在時刻における電車１の速度を算出する処理部である。
また速度判定部３４は、算出した電車１の速度がエアセクションにおける架線溶断発生の可能性のある許容速度以下であるかを判定する処理部である。
また短絡制御部３５は、算出した電車１の速度が許容速度以下である場合にエアセクション区間の２つの架線の短絡制御を行う処理部である。
なお、記憶部３６は電車１の急制動時の加速度ａの情報などを記憶している。

速度検知装置２における電車１の速度検出手法は以下の通りである。つまり、速度検知装置２は、電車１の走行する軌道の一方の側面にある送信コイルから交流磁界を発生させる。そして、速度検知装置２は軌道の他方の側面にある受信コイルにおいて交流磁界に基づく電圧を検知する。送信コイルと受信コイルとの間に位置する軌道１０上を電車１の車輪が通過することによって、受信コイルにおける受信レベルが変化することにより送信コイルと受信コイルの対による車輪の通過が検知できる。速度検知装置２は、このような送信コイルと受信コイルの対を軌道上において軌道方向に間隔を空けて２対備えている。そして、それら各対で車輪の通過を検出した時刻差ΔＴと、それら各対の間の距離ｘに基づいて、ｘ÷ΔＴにより電車１の速度を検知することができる。そして、速度検知装置２は電車１の速度を検知すると、その速度を示す速度情報を短絡制御装置３へ送信する。なお、速度検知装置２はエアセクションに設けられた低速走行禁止区間の軌道上に間隔をあけて複数設置される。そして、短絡制御装置３は、電車１のエアセクションの通過時に、時々刻々と、軌道上に設けられた複数の各速度検知装置２から送信された速度情報を受信する。

図３は短絡制御装置で検知した電車の速度の遷移を示す第１の図である。
この図では、短絡制御装置３が、時刻Ｔ_ｎ−１においてＶ（Ｔ_ｎ−１）を示す速度情報を受信し、時刻Ｔ_ｎにおいてＶ（Ｔ_ｎ）を示す速度情報を受信し、時刻Ｔ_ｎ＋１においてＶ（Ｔ_ｎ＋１）を示す速度情報を受信し、時刻Ｔ_ｎ＋２においてＶ（Ｔ_ｎ＋２）を示す速度情報を受信した場合の例を示している。なおＶ（Ｔ_ｎ−１）＞Ｖ（Ｔ_ｎ）＞Ｖ（Ｔ_ｎ＋１）＞Ｖ（Ｔ_ｎ＋２）であるとする。つまり、図３は、エアセクションにおいて電車１が減速していることを短絡制御装置３が検知した場合の、時刻の遷移に基づく各速度情報の例である。この場合、電車１の実際速度の遷移は、図３中破線（Ｌ１）で示すような変化となる。

図４は短絡制御装置で検知した電車の速度の遷移を示す第２の図である。
この図では、短絡制御装置３が、時刻Ｔ_ｎ−１においてＶ（Ｔ_ｎ−１）を示す速度情報を受信し、時刻Ｔ_ｎにおいてＶ（Ｔ_ｎ）を示す速度情報を受信し、時刻Ｔ_ｎ＋１においてＶ（Ｔ_ｎ＋１）を示す速度情報を受信した場合の例を示している。また、図４では、時刻Ｔ_ｎ＋１においてＶ（Ｔ_ｎ＋１）を示す速度情報を受信した後、電車１が急制動を行った場合の電車１の速度の遷移を図４中破線（Ｌ２）で示している。つまり、時刻Ｔ_ｎ＋１において速度情報を受信した後に、次の速度情報が受信できないような状況において、電車１が図４で示すような急制動を行った場合には、短絡制御装置３は、電車１が許容速度以下になっても、それを検知できないこととなる。従って、このように、次の速度情報を受信する前に急制動を行ったとしても、逐次、現在の電車１の速度を予測することが望ましい。従って、以下のような処理によって、短絡制御装置３が電車１の速度を予測して、許容速度以下に達したと判定した場合には短絡回路の短絡制御を行う。

図５は短絡制御装置の処理フローを示す図である。
次に、短絡制御装置３の処理フローについて順を追って説明する。
まず、短絡制御装置３の速度情報受信部３２が時刻Ｔ_ｎにおいて速度情報Ｖ（Ｔ_ｎ）を受信する（ステップＳ１０１）。すると電車速度算出部３３は、記憶部３６から電車１の急制動時の加速度ａを読み込む。そして電車速度算出部３３は、時刻Ｔ_ｎ後であって次の速度情報を受信する時刻Ｔ_ｎ＋１より前の現在の時刻ｔ（Ｔ_ｎ＜ｔ＜Ｔ_ｎ＋１）を用いて、『Ｖ（Ｔ_ｎ）＋ａ（ｔ−Ｔ_ｎ）』により、現在時刻ｔにおける速度Ｖｔを算出する（ステップＳ１０２）。そして速度判定部３４が、エアセクションの低速走行禁止区間における許容速度Ｖ_ｌｏｗを記憶部３６から読み取って、現在時刻ｔにおける速度Ｖｔが許容速度Ｖ_ｌｏｗであるかを判定する（ステップＳ１０３）。そして、速度Ｖｔ≦許容速度Ｖ_ｌｏｗでない場合には、制御部３１が、次の速度情報を受信したかを判定する（ステップＳ１０４）。そして、次の速度情報の受信がなければ、制御部３１は、前回速度情報を受信してから所定の時間経過（タイムアップ）したかを判定する（ステップＳ１０４）。そして、制御部３１は、所定の時間経過したと判定した場合には処理を終了する。

またステップＳ１０４において次の速度情報を受信した場合には、ステップＳ１０２の処理に遷移し、再度、次に受信した速度情報（Ｖ（Ｔ_ｎ＋１））を受信した後の、現在時刻ｔにおける速度Ｖｔを算出する。またステップＳ１０３において速度判定部３４が、速度Ｖｔが許容速度Ｖ_ｌｏｗであると判定した場合には、短絡制御部３５に速度Ｖｔ≦速度Ｖ_ｌｏｗであったことを示す信号を短絡制御部３５へ出力する。そして、短絡制御部３５は、短絡回路４へ短絡指示信号ｆを出力する（ステップＳ１０６）。すると短絡回路４はき電線６ａとき電線６ｂを繋ぐスイッチを閉に制御する。そして、き電線６ａとき電線６ｂの電位差が同じとなる。

図６は短絡制御装置で検知した電車の速度の遷移を示す第３の図である。
この図において、直線Ｌ３は、時刻Ｔ_ｎ−１から時刻Ｔ_ｎの間の各現在時刻ｔにおいて算出した速度Ｖｔの遷移を示している。また、直線Ｌ４は、時刻Ｔ_ｎから時刻Ｔ_ｎ＋１の間の各現在時刻ｔにおいて算出した速度Ｖｔの遷移を示している。また、直線Ｌ５は時刻Ｔ_ｎ＋１から時刻Ｔ_ｎ＋２の間の各現在時刻ｔにおいて算出した速度Ｖｔの遷移を示している。このような処理によれば、速度情報を受信する間の時刻ｔにおいて、現在の速度Ｖｔが許容速度Ｖ_ｌｏｗ以下かどうかを判定することができる。

以上のような短絡制御装置３の処理によれば、エアセクションにおいて電車１の速度が許容速度Ｖ_ｌｏｗ以下となったとしても、エアセクションにおいて架線Ａおよび架線Ｂの両方に接触しているパンタグラフの位置における架線ＡまたはＢからパンタグラフへの大電流の流れ込みの発生を防ぐことができる。これにより、架線の溶断の発生を防ぐことが可能となる。

なお、上述の実施形態においては、速度検知装置２が速度を検知して、その速度情報を短絡制御装置３へ送信している。しかしながら、速度検知装置２が、電車１の車輪の通過を検出した信号のみを短絡制御装置３へ送信し、当該短絡制御装置３が同一の速度検知装置２から受信した連続する２つの信号の間隔を用いて、速度情報を算出し、この速度情報を用いて、次に速度情報を算出するまでの間の各時刻ｔにおける現在の速度Ｖｔを算出するようにしてもよい。

なお、上述の短絡制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した各処理の過程が、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われるようにしてもよい。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１・・・電車
２・・・速度検知装置
３・・・短絡制御装置
４・・・短絡回路
５・・・変電所
６ａ，６ｂ・・・き電線
３１・・・制御部
３２・・・速度情報受信部
３３・・・電車速度算出部
３４・・・速度判定部
３５・・・短絡制御部
３６・・・記憶部

Claims

エアセクション区間に設置された電車の速度を検知する複数の速度検知装置と、
前記速度検知装置から受信した前記電車の速度に基づいて、前記エアセクション区間において空間を隔てて平行に張られた隣り合う電車走行区間にそれぞれ電力を供給する２つの架線の短絡制御を行う短絡制御装置と、を備え、
前記短絡制御装置は、
前記速度検知装置から送信された速度情報と、記憶部から読み取った前記電車の急制動時の加速度とに基づいて、現在時刻における前記電車の速度を算出する電車速度算出部と、
算出した前記電車の速度が前記エアセクションにおける許容速度以下であるかを判定する速度判定部と、
算出した前記電車の速度が前記許容速度以下である場合に前記エアセクション区間の２つの架線の短絡制御を行う短絡制御部と、
を備えることを特徴とする架線溶断防止システム。
前記電車速度算出部は、前記速度検知装置から送信された速度情報と、前記記憶部から読み取った前記電車の急制動時の加速度と、前記速度検知装置から前記速度情報を受信した後かつ当該受信した速度情報の次の速度情報を受信する前の現在時刻における前記電車の速度を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の架線溶断防止システム。
前記電車速度算出部は、次の速度情報を受信する間または所定時間経過するまで前記速度検知装置から前記速度情報を受信した後かつ当該受信した速度情報の次の速度情報を受信する前の現在時刻における前記電車の速度を繰り返し算出し、前記次の速度情報を受信した場合にはその速度情報を用いてさらに次の速度情報を受信する間または所定時間経過するまで当該速度情報を受信した後かつ当該速度情報のさらに次の速度情報を受信する前の現在時刻における前記電車の速度を算出する処理を繰り返し、
前記速度判定部は前記電車速度算出部が前記電車の速度を算出するたびに前記許容速度以下であるかを繰り返し判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の架線溶断防止システム。