JP5885387B2 - 鉄道車両の高圧機器システム及び鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両に搭載された高圧機器システム及び、これを備えた鉄道車両に関する。

鉄道車両は、架線から高電圧の電力を得て、鉄道車両の各機器に電力を供給するために、上流側には集電装置（パンタグラフ）、真空遮断器（ＶＣＢ）、避雷器（アレスタ）、変圧器など複数の高圧機器が搭載されている。そして、高圧機器システムは、これらの高圧機器、これらの高圧機器の間に介在する高圧用ケーブル、高圧用ケーブル同士を接続するジョイント装置などによって構成されている。

ここで、ジョイント装置に着目すると、従来のジョイント装置としては、直ジョイント装置とＹ分岐ジョイント装置の２種類が知られている。直ジョイント装置は、２本の高圧用ケーブルを直線接続する。一方、Ｙ分岐ジョイント装置は、３本の高圧用ケーブルを接続する。
図７は、鉄道車両の屋根上に設置された、Ｙ分岐ジョイント装置を用いた集電装置周辺を示す。なお、図７において、集電装置の集電舟やアーム部は省略している。集電装置２３０の車両長手方向前後から２本の高圧用ケーブル２７０が延びており、そのうちの１本は車両床下の真空遮断器に接続されており、もう１本はＹ分岐ジョイント装置２５２の受容口２５２ａに接続されている。Ｙ分岐ジョイント装置２５２において高圧用ケーブル２７０はさらに２本に分岐され、そのうちの１本はＹ分岐ジョイント装置２５２の受容口２５２ｂに接続されて前方側の車両に向かって延びており、もう１本はＹ分岐ジョイント装置２５２の受容口２５２ｃに接続されて後方側の車両に向かって延び、各車両に電力が供給される。

そして、高圧用ケーブル２７０をＹ分岐ジョイント装置２５２に接続する場合には、高圧用ケーブル２７０の端末に設けられたゴム製のストレスコーン（不図示）をエポキシ樹脂等により形成され内部導体（不図示）が埋設されたＹ分岐ジョイント装置２５２の受容口に向けて差し込み、圧縮装置（不図示）によりストレスコーンを受容口に押圧する、いわゆるプレハブジョイント（特許文献２参照）が、鉄道車両の高圧機器システムとして採用されていた。
特許文献１は、従来のジョイント装置を用いた電力ケーブル接続装置が開示されており、特許文献１の図２にはプレハブジョイントを適用した鉄道車両用の直ジョイント装置に相当する構成が開示されている。
また、特許文献２は、プレハブジョイントが開示されており、特許文献２の図６及び図８には、プレハブジョイントを適用したＹ分岐ジョイント装置に相当する構成が開示されている。

特開平６−７０４４２号公報 特開２００１−１７７９７５号公報

ここで、従来行われていた高圧用ケーブルの先端を、プレハブジョイントを適用したジョイント装置に差し込む方法をより詳しく説明する。図８は、従来のジョイント装置を用いた接続方法を示す図である。つまり、図８（ａ）に示すようなプレハブジョイントを適用したＹ分岐ジョイント装置２５２の１つの受容口２５２ｃに高圧用ケーブル２７０の端末を差し込む場合には、予め段剥ぎされた高圧用ケーブル２７０の端末に装着されたストレスコーン等を受容口２５２ｃに挿入する必要がある。このため、高圧用ケーブル２７０を挿入する前に、図８（ｂ）に示すように高圧用ケーブル２７０を一旦曲げることによって長手方向に高圧用ケーブル２７０を引き戻した後、図８（ｃ）に示すようにＹ分岐ジョイント装置２５２に連結するという作業を行っていた。ところが、鉄道車両の高圧機器システムに使用する高圧用ケーブルは、その直径が５０−６０ｍｍ程度またはそれ以上と非常に太く堅い。そのため、図８（ｂ）に示すような高圧用ケーブルを長手方向に引き戻す作業は容易ではなく、その作業は効率がよいとは言えなかった。

さらに、高圧用ケーブルが短い場合には、そもそもその高圧用ケーブルをジョイント装置に連結することは不可能であった。そのため、図７に示すように、集電装置２３０とＹ分岐ジョイント装置２５２とが近くに配置されている場合には、両者をつなぐ高圧用ケーブル２７０のうち集電装置２３０側の接続位置をＹ分岐ジョイント装置２５２から遠ざけるように構成されていた。つまり、両者をつなぐ高圧用ケーブル２７０の長さをあえて長くするという対策がとられていたのである（図７ではこの高圧用ケーブル２７０がＵターンするように配線されている）。このような構成では、高圧用ケーブルが長くなる分、鉄道車両として全体の重量が増えるという不都合に留まらず、各高圧機器を設置するためのスペースがさらに狭くなるという不都合があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、鉄道車両の屋根上のような限られたスペースにおいても高圧用ケーブルを効率よくジョイント装置に接続することができる鉄道車両の高圧機器システムを提供することを目的とする。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、本発明に係る鉄道車両の高圧機器システムは、鉄道車両に搭載される高圧機器システムであって、架線からの高電圧電力が供給される複数の高圧機器と、各前記高圧機器同士をつなぐ複数の高圧用ケーブルと、各前記高圧用ケーブルが接続されるジョイント装置と、を備え、前記高圧用ケーブルは、先端部分に、前記高圧用ケーブルを覆うベース筒部と、前記高圧用ケーブルの長手方向に対して略直交する方向に前記ベース筒部から延在する嵌合筒部とを含むケーブルコネクタ部を有し、前記ジョイント装置は、前記ケーブルコネクタ部の前記嵌合筒部に嵌め込まれ、前記高圧用ケーブルと接続されるジョイントコネクタ部を有する。

かかる構成によれば、高圧用ケーブルの長手方向に略直交する方向に向かってケーブルコネクタ部をジョイントコネクタ部に嵌め込むことにより、高圧用ケーブルをジョイント装置に取り付けることができるため、高圧用ケーブルをプレハブジョイントのように長手方向へ引き戻す作業を行うことなく高圧用ケーブルをジョイント装置に接続させることができる。

本発明に係る鉄道車両の高圧機器システムによれば、高圧用ケーブルを長手方向へ引き戻す作業を行うことなく高圧用ケーブルをジョイント装置に接続させることができる。よって、鉄道車両の屋根上のような限られたスペースにおいても効率よく高圧用ケーブルをジョイント装置に接続することができる。

本発明の実施形態に係る高圧機器システム及び鉄道車両の概略側面図である。 本発明の実施形態に係るＸ分岐ジョイント装置の一部断面平面図である。 本発明の実施形態に係るＹ分岐ジョイント装置の一部断面平面図である。 本発明の実施形態に係る直ジョイント装置の一部断面平面図である。 本発明の実施形態に係るジョイントコネクタ部及びケーブルコネクタ部周辺の分解図である。 本発明の実施形態に係る集電装置周辺の平面図であって、集電装置の集電舟やアーム部を省略した図である。 従来の高圧機器システムにおける集電装置周辺の平面図であって、集電装置の集電舟やアーム部を省略した図である。 従来の高圧機器システムでの高圧用ケーブルをジョイント装置に接続する方法の例を示した図である。

以下、本発明に係る鉄道車両の高圧機器システムの実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

［鉄道車両の構成］
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る高圧機器システム１００が搭載される鉄道車両１０の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る高圧機器システム１００及び鉄道車両１０の概略側面図である。図１に示すように、本実施形態における鉄道車両１０は、紙面左側から順に第１車両１１、第２車両１２、・・・第７車両１７の合計７両の車両で編成されている。なお、鉄道車両１０は、紙面の左右のいずれの方向にも走行可能である。つまり第１車両１１及び第７車両１７は、いずれも先頭車両になりうるが、以下では便宜上、紙面左を進行方向、つまり第１車両１１が先頭車両であるとして説明する。また、「右」というときは進行方向を向いて右手側を意味し、「左」というときは進行方向を向いて左手側を意味し、「前」というときは進行方向前方側を意味し、「後」というときは進行方向後方側を意味するものとする。

本実施形態における鉄道車両１０は、第２車両１２、第４車両１４、第６車両１６の３台に動力モータ１８が搭載され、第４車両１４に集電装置３０が搭載されている。

集電装置３０は架線から交流２５０００Ｖの電力を得て、その電力は複数の高圧用ケーブル７０を介して、変圧等された後、第２車両１２、第４車両１４、および第６車両１６に搭載された動力モータ１８に供給される。これにより、各動力モータ１８が駆動して駆動車輪１９を回転させ、鉄道車両１０全体を走行させることができる。なお、本実施の形態では、架線から供給される電圧は交流２５０００Ｖとしたが、これに限られず、各地域において採用されている電化方式のいずれにおいても適用可能である。

また、各車両１１〜１７は床下に車体を支える台車を備えている。図１では、簡略化して車輪のみを図示し、台車（台枠）を図示していないが、実際には図示した車輪から理解できるように各車両１１〜１７の前方部分及び後方部分にそれぞれ台車が配置されている。台車の構造は特に限定されないが、本実施形態の台車は少なくともその中心で車体を支持するように構成されている。

［高圧機器システム］
次に、図１〜図４を参照しながら、本実施形態に係る高圧機器システム１００の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態における高圧機器システム１００は、架線からの高電圧電力が供給される複数の高圧機器を備える。図１に示すように、本実施形態に係る高圧機器システム１００は、高圧機器として、集電装置３０と、遮断器４０と、変圧器２０とを備え、さらにジョイント装置５１〜５３と、高圧用ケーブル７０と、を備えている。このうち、集電装置３０及びジョイント装置５１〜５３は鉄道車両１０の屋根上に、遮断器４０及び変圧器２０は鉄道車両１０の床下に配置される。以下、これらの各構成要素について順に説明する。

集電装置３０は、架線からの高電圧電力を集電する高圧機器である。上述したように、本実施の形態においては集電装置３０は第４車両１４にのみ搭載されている。集電装置３０は、第４車両１４の屋根上であって前方部分に設けられている。このように、一般的に集電装置は車両の屋根上の前方部分又は後方部分に位置している。すなわち、集電装置３０は、架線に対して相対的な位置の変化が最小となる台車中心上方に設置される。本実施形態の集電装置３０はいわゆるパンタグラフであって、架線に接触する集電舟３１と、集電舟３１を上下させるアーム部３２と、アーム部３２を支える支持部材３３と、支持部材３３の左右に設けられた柱部３４から主に構成されている（図６参照）。

遮断器４０は、大きな電流が各機器やケーブルに流れ、これらの機器の損傷を防ぐために、大電流を遮断する高圧機器である。すなわち、遮断器４０は、集電装置３０から所定以上の電流が流れた場合に回路を遮断する高圧機器である。遮断器４０は、その機能を確保するため動力モータ１８などの機器の上流側（実際には、集電装置３０と変圧器２０の間）に配置されている。本実施の形態において、遮断器４０は、遮断器４０を通過した電流の電圧を変圧する変圧器２０が搭載されている第２車両１２、第４車両１４、及び第６車両１６に搭載されている。また、本実施形態では、走行時の空気抵抗による影響を抑えるため、遮断器４０は各車両１２、１４、１６の床下に配置されている。なお、遮断器４０は、各車両１２、１４、１６の屋根上に配置しても良い。また、本実施の形態において、遮断器４０は、真空遮断器（ＶＣＢ）としているが、空気遮断器（ＡＢＢ）など種類等は特に限定されない。遮断器４０を通過した電流は、変圧器２０を経て所定の電圧値にまで電圧が下げられた後、主変換器２１で周波数が変換されて動力モータ１８へと流れる。

ジョイント装置５１〜５３は、各高圧用ケーブル７０を接続する装置である。本実施形態に係る高圧機器システム１００では、Ｘ分岐ジョイント装置５１、Ｙ分岐ジョイント装置５２、及び直ジョイント装置５３の３種類のジョイント装置が使用されている。各ジョイント装置５１〜５３の構成は次のとおりである。

Ｘ分岐ジョイント装置５１は、４つの高圧用ケーブルを接続することが可能であり、１つの高圧用ケーブルから供給される電力を三分岐することが可能な装置である。図１に示すように、Ｘ分岐ジョイント装置５１は、第４車両１４の屋根上であって集電装置３０よりも前方に位置している。ここで、図２は、本実施形態に係るＸ分岐ジョイント装置５１の一部断面平面図である。また、紙面左側が前方、紙面右側が後方、紙面上側が右方、紙面下側が左方である（図３、図４、及び図６も同じである）。図２に示すように、Ｘ分岐ジョイント装置５１は、中央に位置するベース部５４と、凸状に形成された４つのジョイントコネクタ部５５と、内部に埋め込まれたＨ字状の内部導体部５６によって主に構成されている。このうちジョイントコネクタ部５５は、円柱を先細りに形成した形状を有しており、後述のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれるように構成されている。４つのジョイントコネクタ部５５には、２つの第１ジョイントコネクタ部５５ａと２つの第２ジョイントコネクタ部５５ｂが含まれている。２つの第１ジョイントコネクタ部５５ａはベース部５４から車幅方向の一方（右側）に向かって突出し、残りの２つの第２ジョイントコネクタ部５５ｂはベース部５４から車幅方向の他方（左側）に向かって突出している。そして、２つの第１ジョイントコネクタ部５５ａは前後に並んで配置されており、２つの第２ジョイントコネクタ部５５ｂは前後に並んで配置されている。また、内部導体部５６は、各ジョイントコネクタ部５５の先端で露出しており、内部導体部５６の露出したそれぞれの先端部分には雌ねじ５７が形成されている。

Ｙ分岐ジョイント装置５２は、３つの高圧用ケーブル７０を接続することが可能であり、１つの高圧用ケーブルから供給される電力を二分岐することが可能な装置である。図１に示すように、Ｙ分岐ジョイント装置５２は、第６車両１６の屋根上の前方部分に配置されている。ここで、図３は、本実施形態に係るＹ分岐ジョイント装置５２の一部断面平面図である。図３に示すように、Ｙ分岐ジョイント装置５２は、中央に位置するベース部５４と、凸状に形成された３つのジョイントコネクタ部５５と、内部に埋め込まれた内部導体部５８によって主に構成されている。このうちジョイントコネクタ部５５は、円柱を先細りに形成した形状を有しており、後述のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれるように構成されている。３つのジョイントコネクタ部５５には、２つの第３ジョイントコネクタ部５５ｃと１つの第４ジョイントコネクタ部５５ｄが含まれている。２つの第３ジョイントコネクタ部５５ｃはベース部５４から車幅方向の一方（右側）に向かって突出し、車両長手方向前後に並んで配置されている。１つの第４ジョイントコネクタ部５５ｄはベース部５４から車幅方向の他方（左側）に向かって突出している。なお、本実施形態のＹ分岐ジョイント装置５２は、右側に２つのジョイントコネクタ部５５（第３ジョイントコネクタ部５５ｃ）が突出し、左側に１つのジョイントコネクタ部５５（第４ジョイントコネクタ部５５ｄ）が突出しているが、これとは逆に、右側に１つのジョイントコネクタ部５５が突出し、左側に２つのジョイントコネクタ部５５が突出するように構成してもよい。また、内部導体部５８は、各ジョイントコネクタ部５５の先端で露出しており、内部導体部５８の露出したそれぞれの先端部分には雌ねじ５７が形成されている。

直ジョイント装置５３は、２つの高圧用ケーブル７０を直線状に接続することが可能な装置である。図１に示すように、直ジョイント装置５３は、第２車両１２、第３車両１３、及び第５車両１５の屋根上の前後両側部分、並びに第４車両１４の屋根上の後方部分に配置されている。ここで、図４は、本実施形態に係る直ジョイント装置５３の一部断面平面図である。図４に示すように、直ジョイント装置５３は、ベース部５４と、凸状に形成された２つのジョイントコネクタ部５５（第５ジョイントコネクタ部５５ｅ）と、内部に埋め込まれたＵ字状の内部導体部５９によって主に構成されている。このうちジョイントコネクタ部５５は、円柱を先細りに形成した形状を有しており、後述のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれるように構成されている。２つの第５ジョイントコネクタ部５５ｅは、いずれもベース部５４から車幅方向の一方（右側）に向かって突出するとともに、前後に並んで配置されている。なお、本実施形態の直ジョイント装置５３では、２つの第５ジョイントコネクタ部５５ｅがベース部５４から右側に向かって突出しているが、突出の方向は特に限定されない。例えば、２つのジョイントコネクタ部５５がベース部５４から左側に突出するように構成してもよく、上方に突出するように構成してもよい。また、内部導体部５９は、各ジョイントコネクタ部５５の先端で露出しており、内部導体部５９の露出したそれぞれの先端部分には雌ねじ５７が形成されている。以上が、各ジョイント装置５１〜５３の構成の説明である。引き続いて他の構成要素について説明する。

高圧用ケーブル７０は、高圧機器同士をつないで高電圧の電流を送電する部材である。図２〜図４に示すように、高圧用ケーブル７０は、ケーブル本体７１とその先端部分に設けられたケーブルコネクタ部７２によって主に構成されている。鉄道車両１０の高圧機器システム１００に用いられる高圧用ケーブル７０は、ケーブル本体７１の外径が５０−６０ｍｍ程度あり、非常に堅く、小さな曲げ半径で曲げることが困難である。また、ケーブルコネクタ部７２は、ジョイントコネクタ部５５を収容できるように凹状の収容部７３を有している。

ケーブルコネクタ部７２についてより詳しく説明すると、ケーブルコネクタ部７２は、ハウジング部７４と、接続端子７５と、キャップ部７６と、絶縁栓８４とから主に構成されている。このうちハウジング部７４は、円筒状の嵌合筒部７７と、嵌合筒部７７の側面から直交するように、かつ、内部が通じるように連結された円筒状のベース筒部７８とからなり、全体としてＴ字状の形状を有している。嵌合筒部７７の一端はジョイントコネクタ部５５が挿入されるコネクタ開口部７９であり、このコネクタ開口部７９及びその周辺によって凹状の収容部７３を形成している。また嵌合筒部７７の他端は後述する接続作業を行うための部分である作業用開口部８０が形成されている。さらに、ベース筒部７８からはハウジング部７４の内部に向かって予め先端部分が段剥ぎされたケーブル本体７１が挿入されており、その先端に接続端子７５が取り付けられている。ハウジング部７４はエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）又はシリコーンゴムなどの弾性を有する絶縁材料によって形成される。図示しないがハウジング部７４の中央部内周側には、接続端子７５近傍を覆うように、かつ、内周側が露出するように内部半導電層が形成され、ハウジング部７４の外周には、外部半導電層が形成されている。内部半導電層と外部半導電層はハウジング部７４に一体に形成されており、当業者にとって既知の構成である（例えば、特開平９−３０８０７５号公報、特開２００４−９６９２９号等参照）。内部半導電層は半導電性のエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）又は半導電性のシリコーンゴムで形成され、外部半導電層は、半導電性もしくは導電性の塗料、又は半導電性のエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）もしくはシリコーンゴムで形成される。接続端子７５は、ケーブル本体７１のケーブル導体８１に圧縮して結合されているとともに、ハウジング部７４（嵌合筒部７７）の内部に位置し、圧縮部分は環状に形成され、先端部分は板状に形成されている。絶縁栓８４は、エポキシ樹脂等の硬質の絶縁体からなる絶縁栓本体８４ａと、絶縁栓本体８４ａの先端側に、先端面が露出するように絶縁栓本体８４ａ内に埋設される金属製の固定用埋込金具８４ｂと、絶縁栓本体８４ａの後端側（キャップ部７６が取り付けられる側）に、後端部分が露出するように絶縁栓本体８４ａ内に埋設される金属製の作業用埋込金具８４ｃを備える。固定用埋込金具８４ｂの先端部分は、ナット部材８３を収容する溝と雄ねじ部材８２を固定するための雌ねじが形成されている。キャップ部７６は、嵌合筒部７７の作業用開口部８０に絶縁栓８４を嵌め込んだ後に取り付けられ、作業用開口部８０を塞いでいる。ただし、キャップ部７６も絶縁栓８４も取り外しは可能である。なお、ハウジング部７４とキャップ部７６は、いずれも弾性を有する絶縁材料によって形成されている。接続端子７５の先端の板状の部分は、嵌合筒部７７の収容部７３に露出した状態でケーブル本体７１とケーブルコネクタ部７２とが一体となるように固定されている。以上が本実施形態に係る高圧機器システム１００の各構成要素の説明である。

なお、以上では各ジョイント装置５１〜５３が有するジョイントコネクタ部５５の突出方向について具体的に説明したが、ジョイントコネクタ部５５の突出方向は上述した方向に限定されない。例えば、Ｘジョイント装置５１は４つのジョイントコネクタ部５５を有しているが、４つのジョイントコネクタ部５５をそれぞれ別の方向に突出するように構成してもよい。

［接続方法］
次に、図５を参照しながら、高圧用ケーブル７０とジョイント装置５１〜５３との接続方法について説明する。図５は、本実施形態に係るジョイントコネクタ部５５及びケーブルコネクタ部７２周辺の分解図である。なお、Ｘ分岐ジョイント装置５１、Ｙ分岐ジョイント装置５２、直ジョイント装置５３は、同じ構成のジョイントコネクタ部５５を有しており、このジョイントコネクタ部５５を介して同じ方法により各ジョイント装置５１〜５３に高圧用ケーブル７０が接続される。そのため、以下ではジョイント装置５１〜５３の種類を限定せずに高圧用ケーブル７０とジョイント装置５１〜５３との接続方法について説明する。

はじめに、雄ねじ部材（スタッド）８２をジョイント装置５１〜５３に取り付ける。具体的には、ジョイント装置５１〜５３の内部導体部５６、５８、５９の各先端部分に形成された雌ねじ５７に金属製の雄ねじ部材８２を螺合する。雄ねじ部材８２の長さ寸法は、内部導体部５６、５８、５９に形成された雌ねじ５７の深さ寸法よりも大きい。そのため、雄ねじ部材８２の一端を雌ねじ５７に螺合すると、雄ねじ部材８２の他端側の一部がジョイントコネクタ部５５から突出した状態となる。

続いて、ケーブルコネクタ部７２をジョイントコネクタ部５５に嵌め込む。ケーブルコネクタ部７２のハウジング部７４をジョイントコネクタ部５５に嵌め込む方向は、高圧用ケーブル７０の長手方向ではなく、高圧用ケーブル７０の長手方向に略直交する方向である。より具体的には、ハウジング部７４をジョイントコネクタ部５５の先端からかぶせるようにして、嵌合筒部７７の収容部７３にジョイントコネクタ部５５を収容する。その際、予め嵌合筒部７７の収容部７３の内側に露出した状態で固定された接続端子７５の貫通孔７５ａにジョイントコネクタ部５５から突出した雄ねじ部材８２を貫通させる。

続いて、ハウジング部７４の嵌合筒部７７に形成された作業用開口部８０から金属製のナット部材８３を挿入し、接続端子７５を内部導体部５６、５８、５９に固定するため、接続端子７５を貫通した雄ねじ部材８２に締め付け、その後、絶縁栓８４を取り付ける。かかる作業は、作業用開口部８０を介して行うことができるため、非常に作業性がよい。

最後に、キャップ部７６を作業用開口部８０に嵌め込んで、作業用開口部８０を塞ぐ。これにより高圧用ケーブル７０とジョイント装置５１〜５３との接続が終了する。以上のように、本実施形態に係る高圧機器システム１００は、高圧用ケーブル７０の長手方向に略直交する方向に向かってケーブルコネクタ部７２をジョイントコネクタ部５５に嵌め込むことにより、高圧用ケーブル７０がジョイント装置５１〜５３に取り付けられるように構成されている。そのため、従来のプレハブジョイントの場合に行っていた高圧用ケーブル７０を長手方向に引き戻す作業は必要なく、容易に高圧用ケーブル７０をジョイント装置５１〜５３に接続させることができる。また、従来のプレハブジョイントの場合では、ストレスコーンを受容口に押圧するための金属製の圧縮装置等により鉄道車両の高圧機器システムとしての重量が大きくなっていたが、本実施形態のように部品点数の少ないコネクタタイプのジョイントを適用することにより、プレハブジョイントのような重量の大きい圧縮装置等は不要となり、鉄道車両の高圧機器システムとしての重量を小さくさせることができる。ひいては鉄道車両としての重量を小さくすることができる。

［配線］
次に、図６を参照して、鉄道車両におけるＸ分岐ジョイント装置５１周辺の高圧用ケーブル７０の配線について説明する。ここで、図６は本実施形態に係る集電装置３０周辺の平面図であって、集電装置３０の集電舟３１やアーム部３２を省略した図である。図６に示すように、Ｘ分岐ジョイント装置５１が有する４つのジョイントコネクタ部５５のうち、右後方の第１ジョイントコネクタ部５５ａには集電装置３０へと延びる高圧用ケーブル７０のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれている。また、左後方の第２ジョイントコネクタ部５５ｂには、第５車両１５を経由して第６車両１６の遮断器４０につながる高圧用ケーブル７０のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれている。また、右前方の第１ジョイントコネクタ部５５ａには、第４車両１４の前面を経由して床下に設けられた遮断器４０につながる高圧用ケーブル７０のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれている。また、左前方の第２ジョイントコネクタ部５５ｂには、第３車両１３を経由して第２車両１２の遮断器４０につながる高圧用ケーブル７０のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれている。以上の構成から理解できるように、本実施形態では、集電装置３０によって得られた電力を第２車両１２、第４車両１４、及び第６車両１６に搭載された各遮断器４０を介して各動力モータ１８へ供給するために、集電装置から延びる高圧用ケーブル７０をＸ分岐ジョイント装置５１において、３本の高圧用ケーブル７０に分岐（三分岐）している。

そして、図６とこれに対応する従来の図７とを対比すると、従来において集電装置２３０から延びる高圧用ケーブル２７０は２本であったのに対し、本実施形態では集電装置３０から延びる高圧用ケーブル７０は１本となっていることが理解できる。
このように、従来の高圧ケーブルの配線においては、二分岐のプレハブジョイントのＹ分岐ジョイント装置２５２を用いていたため、集電装置２３０から３箇所へ電力を供給するには、集電装置２３０の前後から２本の高圧用ケーブル２７０を延ばす必要があった。このため、従来は２本のうち１本の高圧用ケーブル２７０をＵターンするように配置する必要があり、Ｕターンさせるための高圧用ケーブル２７０の曲げ半径分のスペース、及びプレハブジョイントの組み立てのための高圧用ケーブル２７０の引き戻し作業のためのスペースを確保し、その分、高圧用ケーブル２７０の長さを長くする必要があった。これに対し、本実施の形態のようにＸ分岐ジョイント装置５１を用いることにより、高圧用ケーブル７０をＵターンさせる必要がなくなり、高圧用ケーブルを短くすることができる。

さらに、本実施形態に係るジョイント装置５１〜５３によれば、高圧用ケーブル７０を長手方向に引き戻すことなく高圧用ケーブル７０をジョイント装置５１〜５３に接続させることができる。そのため、高圧用ケーブル７０の余長が短い場合であってもジョイント装置５１〜５３へ接続が可能であり、図７で示されているように集電装置２３０とジョイント装置２５２との間の高圧用ケーブル２７０を必要以上に長くしたり、曲げ半径を大きくして配線する必要がない。つまり、図６で図示するような集電装置３０から３箇所へ電力を供給する場合であって、かつ、ジョイント装置が集電装置３０の近傍に位置している場合には、ジョイント装置として本実施形態に係るＸ分岐ジョイント装置５１を用いることで、従来に比べ高圧用ケーブル７０の長さを短くすることができる。ひいては、高圧用ケーブル７０の長さを短くできた分の重量を鉄道車両の高圧機器システム１００として軽量化できる。また、従来の金属によるストレスコーンの圧縮装置を必要とし、部品点数が多いプレハブジョイントから、部品点数が少なく軽量のコネクタタイプのジョイント装置を鉄道車両に適用したことにより、鉄道車両の高圧機器システム１００として大幅に軽量化できる。

続いて、図３に戻って、Ｙ分岐ジョイント装置５２周辺の高圧用ケーブル７０の配線について説明すると、次のとおりである。つまり、Ｙ分岐ジョイント装置５２が有する３つのジョイントコネクタ部５５のうち、右前方の第３ジョイントコネクタ部５５ｃには第６車両１６の床下に設けられた遮断器４０につながる高圧用ケーブル７０のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれている。また、左前方の第４ジョイントコネクタ部５５ｄには第５車両１５を経由して第４車両１４のＸ分岐ジョイント装置５１から電気的につながる高圧用ケーブル７０のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれている。そして、右後方の第３ジョイントコネクタ部５５ｃには高圧用ケーブル７０は接続されていない。このように、必ずしも全てのジョイントコネクタ部５５に高圧用ケーブル７０（ケーブルコネクタ部７２）を接続しなくてもよい。そのため、第６車両１６のＹ分岐ジョイント装置５２をＸ分岐ジョイント装置５１に換えることも可能である。このとき、例えば右後方と左後方のジョイントコネクタ部５５に高圧用ケーブル７０を接続せず、使用しないジョイントコネクタ部５５には絶縁キャップ等で塞げばよい。

以上、本発明に係る実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本実施の形態においては、Ｔ字状の形状を有するハウジング部７４について説明しているが、作業用開口部８０の無い、すなわち絶縁栓８４を必要としない、Ｌ字状の形状を有するハウジング部でもよい。

本実施の形態において、編成車両数は７両としたが、これ以上または以下の編成車両数であってもよい。また、高圧機器は一例として、集電装置や遮断器、変圧器を用いて説明したが、高圧機器の数、種類、及び位置、並びにジョイント装置の数、種類、位置の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、例えば、高圧機器システムにおいて、本発明に係るジョイント装置と従来のジョイント装置を併用したとしても、本発明に係るジョイント装置を使用している限り本発明に含まれる。

本発明に係る鉄道車両の高圧機器システムによれば、鉄道車両の屋根上のような限られたスペースにおいても高圧用ケーブルを効率よくジョイント装置に接続することができるため、鉄道車両の高圧機器システムの技術分野において有益である。

１０ 鉄道車両
１８ 動力モータ
１９ 駆動車輪
３０ 集電装置
４０ 遮断器
５１ Ｘ分岐ジョイント装置
５２ Ｙ分岐ジョイント装置
５３ 直ジョイント装置
５５ ジョイントコネクタ部
５５ａ 第１ジョイントコネクタ部
５５ｂ 第２ジョイントコネクタ部
５５ｃ 第３ジョイントコネクタ部
５５ｄ 第４ジョイントコネクタ部
５５ｅ 第５ジョイントコネクタ部
７０ 高圧用ケーブル
７２ ケーブルコネクタ部
７３ 収容部
７４ ハウジング部
７５ 接続端子
７６ キャップ部
７７ 嵌合筒部
７８ ベース筒部
８０ 作業用開口部
８１ ケーブル導体
８４ 絶縁栓
１００ 高圧機器システム

Claims (12)

1. 床下に台車を備える鉄道車両に搭載される高圧機器システムであって、
   架線からの高電圧電力が供給される複数の高圧機器と、
   各前記高圧機器同士をつなぐ複数の高圧用ケーブルと、
   各前記高圧用ケーブルが接続されるジョイント装置と、を備え、
   前記高圧機器は、前記台車の略中心上方でかつ前記鉄道車両の屋根上に配置され、架線からの電力を集電する集電装置を有し、
   前記高圧用ケーブルは、先端部分に、前記高圧用ケーブルを覆うベース筒部と、前記高圧用ケーブルの長手方向に対して略直交する方向に前記ベース筒部から延在する嵌合筒部とを含むケーブルコネクタ部を有し、
   前記ジョイント装置は、前記鉄道車両の前記集電装置に近い方の車両長手方向端部と前記集電装置との間に配置され、略車両幅方向に向かって突出し、前記ケーブルコネクタ部の前記嵌合筒部に嵌め込まれ、前記高圧用ケーブルと接続される凸状のジョイントコネクタ部を有する、鉄道車両の高圧機器システム。
2. 前記ジョイント装置は、
   突出する４つのジョイントコネクタ部を有する、請求項１に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
3. 前記４つのジョイントコネクタ部は、
   略車両幅方向の一方に向かって突出する２つの第１ジョイントコネクタ部と、略車両幅方向の他方に向かって突出する２つの第２ジョイントコネクタ部とを有し、
   各前記第１ジョイントコネクタ部は、車両長手方向前後に並んで配置され、かつ各前記第２ジョイントコネクタ部は、車両長手方向前後に並んで配置される、請求項２に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
4. 各前記第１ジョイントコネクタ部のうち、１つの第１ジョイントコネクタ部は、前記高圧機器から延びる高圧ケーブルが接続され、
   当該高圧ケーブルから供給された電力は、残りの第１ジョイントコネクタ部と、２つの前記第２ジョイントコネクタ部に三分岐される、請求項３に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
5. 各前記第１ジョイントコネクタ部のうち、１つの第１ジョイントコネクタ部は前記集電装置から延びる高圧用ケーブルのケーブルコネクタ部が接続され、
   前記集電装置を介して当該高圧用ケーブルから供給された電力は、残りの第１ジョイントコネクタ部と、２つの前記第２ジョイントコネクタ部に三分岐される、請求項３に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
6. 複数の車両が編成された鉄道車両に適用可能な高圧機器システムであって、
   各前記第１ジョイントコネクタ部のうち、１つの第１ジョイントコネクタ部は前記集電装置から延びる高圧用ケーブルのケーブルコネクタ部が接続され、
   残りの第１ジョイントコネクタ部と２つの前記第２ジョイントコネクタ部とは、前記集電装置とは異なる高圧機器が接続され、
   当該高圧機器のうち、少なくとも１つは、前記複数の車両のうち、前記集電装置を備える車両以外の車両床下に配置される、請求項５に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
7. 前記ジョイント装置は、
   略車両幅方向の一方に向かって突出する２つの第３ジョイントコネクタ部と、略車両幅方向の他方に向かって突出する１つの第４ジョイントコネクタ部とを有し、
   各前記第３ジョイントコネクタ部は、車両長手方向前後に並んで配置される、請求項１に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
8. 前記ジョイント装置は、
   略車両幅方向の同一方向に向かって突出する２つの第５ジョイントコネクタ部を有し、
   各前記第５ジョイントコネクタ部は、車両長手方向前後に並んで配置される、請求項１に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
9. 前記ケーブルコネクタ部は、さらに、前記嵌合筒部の内部に位置するとともに前記高圧用ケーブルのケーブル導体に結合された接続端子を有し、
   前記ジョイント装置は、各ジョイントコネクタ部の先端で露出する内部導体部を有し、
   前記ジョイントコネクタ部が前記ケーブルコネクタ部に嵌め込まれた状態において、前記ケーブルコネクタ部の前記接続端子が、前記ジョイントコネクタ部の前記内部導体部に電気的に接続するよう構成されている、請求項１に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
10. 前記ケーブルコネクタ部の前記嵌合筒部には、前記ジョイントコネクタ部が収容される部分とは反対側において、前記接続端子と前記内部導体部との接続作業を行うための作業用開口部が形成されている、請求項９に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
11. 前記ケーブルコネクタ部は、前記作業用開口部を塞ぐための絶縁栓を有している、請求項１０に記載の鉄道車両の高圧機器システム。
12. 床下に台車を備える鉄道車両であって、
    架線からの高電圧電力を集電する集電装置、前記集電装置から所定以上の電流が流れた場合に回路を遮断する遮断器、および前記遮断器を通過した電流の電圧を変圧する変圧器の各高圧機器と、
    各前記高圧機器を繋ぐ複数の高圧用ケーブルと、
    各前記高圧用ケーブルが接続されるジョイント装置と、を備え、
    前記高圧機器は、前記台車の略中心上方でかつ当該鉄道車両の屋根上に配置され、架線からの電力を集電する集電装置を有し、
    前記高圧用ケーブルは、先端部分に、前記高圧用ケーブルを覆うベース筒部と、前記高圧用ケーブルの長手方向に対して略直交する方向に前記ベース筒部から延在する嵌合筒部とを含むケーブルコネクタ部を有し、
    前記ジョイント装置は、当該鉄道車両の前記集電装置に近い方の車両長手方向端部と前記集電装置との間に配置され、略車両幅方向に向かって突出し、前記ケーブルコネクタ部の前記嵌合筒部に嵌め込まれ、前記高圧用ケーブルと接続される凸状のジョイントコネクタ部を有する、鉄道車両。

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