JP6238399B2 - ディーゼル機関車 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼル機関車に関し、特に停車待機時間の長いものに好適なディーゼル機関車に関する。

例えば製鉄所の構内では、広い構内に離間して配置した製銑、製鋼、連続鋳造、圧延等の各工程の工場間に軌条を敷設し、溶銑、溶鋼、半製品、製品等をディーゼル機関車で搬送している。このような構内で使用される構内ディーゼル機関車は、各工程での停車待機時間が長く、かつ、待機時間も一定しないことが多い。

上述した構内ディーゼル機関車は各工程の進捗に合わせて運行する必要があり、速やかに運転を再開できるように、ディーゼルエンジンを稼働したまま待機させている。このため、待機中のディーゼルエンジンの無駄な稼動によって、燃料消費量が多くなるとともに、余分な排ガスによって環境が汚染される問題がある。

このような待機中のディーゼルエンジンの無駄な稼動を低減する手段としては、ディーゼルエンジンのほかにモータを搭載し、エンジン駆動とモータ駆動を併用する電気式ディーゼル機関車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された電気式ディーゼル機関車は、主ディーゼルエンジンを動力源とする主発電機と、補助ディーゼルエンジンを動力源とする補助発電機とを設け、主発電機を電源としてモータを駆動し、補助発電機を電源として主ディーゼルエンジンの運転／停止と制御装置の作動を行うようにしている。

なお、従来のディーゼル機関車は、ディーゼルエンジンを動力源とする発電機を備え、この発電機で充電されるバッテリを共通の電源として、ディーゼルエンジンの運転／停止と制御装置の作動を行っている。また、構内ディーゼル機関車は、一人の運転者で連結される貨車や連結部等の点検も行えるように、機関車から離れて遠隔操縦できるようにしたものが多い（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２０３４２０号公報 特開２００２−３６４３９９号公報

特許文献１に記載された電気式ディーゼル機関車は、ディーゼルエンジンの無駄な稼動を低減することができるが、仕様変更に莫大な費用を必要とする問題がある。

なお、ディーゼルエンジンの無駄な稼動を低減する手段としては、一般の車両で採用されているアイドリングストップを行うことが考えられる。しかしながら、ディーゼル機関車は、ディーゼルエンジンの運転／停止と制御装置の作動を共通の電源で行っているので、アイドリングストップを行うと、再始動時にディーゼルエンジン始動用のセルモータを駆動したときに、電源電圧が急激に低下して、制御装置内に記憶された運転用データがリセットされる等の不具合が生じ、制御装置が正常に作動しない恐れがある。このため、ディーゼルエンジンを安定して再始動させることができず、待機後の速やかな運転再開が要求される構内ディーゼル機関車にはそのままでは適用できない問題がある。

そこで、本発明の課題は、アイドリングストップを行っても、安価な仕様変更でディーゼルエンジンを安定して再始動させることができるディーゼル機関車を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、機関車を走行させるディーゼルエンジンと、前記機関車の運転を制御する制御装置と、前記ディーゼルエンジンを動力源とする発電機と、前記発電機で充電されるバッテリとを備え、前記バッテリを電源として、前記ディーゼルエンジンの始動と前記制御装置の作動を行うディーゼル機関車において、前記バッテリを２系統の電源に分けて、一方の系統の電源で前記ディーゼルエンジンを始動し、他方の系統の電源で前記制御装置を作動する構成を採用した。

すなわち、バッテリを２系統の電源に分け、一方の系統の電源でディーゼルエンジンを始動し、他方の系統の電源で制御装置を作動することにより、ディーゼルエンジンの再始動時に、制御装置を作動する電源の電圧低下を防止して、アイドリングストップを行っても、安価な仕様変更でディーゼルエンジンを安定して再始動させることができるようにした。

前記ディーゼルエンジンの始動を遠隔操作で行うことにより、遠隔操縦される構内ディーゼル機関車に好適なものとすることができる。

前記ディーゼルエンジンの始動を検知する手段と、前記始動が検知されないときに始動をリトライするリトライ回路とを設けることにより、遠隔操縦する運転者がディーゼルエンジンの始動を検知できなくても、自動的、かつ確実にディーゼルエンジンを始動することができる。

前記ディーゼルエンジンの始動が、前記一方の系統の電源で駆動されるセルモータ側の歯車を前記ディーゼルエンジン側の歯車と噛み合わせて行うものである場合は、前記ディーゼルエンジンの始動を検知する手段を、前記ディーゼルエンジン側の歯車の回転を検出するセンサを設けて、このセンサの検出出力に基づいて前記始動を検知するものとすることができる。

前記機関車を、前記ディーゼルエンジンで駆動されるコンプレッサで蓄圧されるエアタンクのエアを供給してブレーキを作動させるエアブレーキを備えたものとし、前記エアタンクのエア供給口に、エアの供給を遮断する電磁開閉弁を設けることにより、アイドリングストップ中にコンプレッサが停止されても、ブレーキへのエア配管等におけるエア漏れを防止して、ブレーキのエア圧を十分に確保することができる。なお、電磁開閉弁としたのは、電気信号で弁を開閉するためである。

本発明に係るディーゼル機関車は、バッテリを２系統の電源に分け、一方の系統の電源でディーゼルエンジンを始動し、他方の系統の電源で制御装置を作動するようにしたので、ディーゼルエンジンの再始動時に、制御装置を作動する電源の電圧低下を防止して、アイドリングストップを行っても、安価な仕様変更でディーゼルエンジンを安定して再始動させることができる。

ディーゼル機関車の実施形態を示すケーシングを外した側面図 図１のディーゼルエンジンの始動装置を示す側面図 図１のディーゼル機関車の電気系統図 図１のディーゼル機関車のエアブレーキのエア系統図 図４のエアタンクにおけるアイドリングストップ中のエア圧の変化を示すグラフ

以下、本発明の実施形態を説明する。このディーゼル機関車は製鉄所の構内で運行される構内ディーゼル機関車であり、図１に示すように、４対の車輪１ａを備えた台車１に、制御装置２、ディーゼルエンジン３、トルクコンバータ４、トランスミッション５および燃料タンク６が搭載され、ディーゼルエンジン３の出力がトルクコンバータ４、第１推進軸７ａ、トランスミッション５、第２推進軸７ｂ、第３推進軸７ｃおよび減速機８を介して各車輪１ａに伝達される。台車１には、後述するエアブレーキ用のエア制御機器４１、コンプレッサ４２およびエアタンク４３も搭載されている。コンプレッサ４２はディーゼルエンジン３で駆動される。また、台車１は、ケーシング１０で覆われ、その前後には、運転者用のデッキ１１と連結器１２も取り付けられている。このディーゼル機関車は、運転者が携帯する送信機によって遠隔操縦され、ディーゼル機関車には受信機（図示省略）も取り付けられている。

図２は、前記ディーゼルエンジン３の始動装置を示す。ディーゼルエンジン３のクランク軸３ａにはフライホイール歯車３ｂが取り付けられており、始動装置としてのセルモータ２０の歯車２０ａが、ソレノイド２１によってフライホイール歯車３ｂに噛み合わされるようになっている。ディーゼルエンジン３を始動するときは、ソレノイド２１を作動してロッド２１ａを引き込むことにより、その先端に取り付けられたレバー２２で歯車２０ａを前方へ押し出してフライホイール歯車３ｂと噛み合わせ、セルモータ２０を駆動することにより、フライホイール歯車３ｂを回転させてディーゼルエンジン３を始動する。

前記ディーゼルエンジン３の始動時には、フライホイール歯車３ｂとセルモータ２０の歯車２０ａが噛み合わず、フライホイール歯車３ｂが回転しないことがあるが、離れた位置で遠隔操縦によってディーゼルエンジン３を始動する運転者は、フライホイール歯車３ｂが回転してディーゼルエンジン３が始動したか否かを検知することができない。

前記フライホイール歯車３ｂの外周側には、その回転を検出するピックアップセンサ２３が設けられている。また、前記制御装置２には、ピックアップセンサ２３でフライホイール歯車３ｂの回転が検出されないときに、ディーゼルエンジン３の始動をリトライするリトライ回路が組み込まれている。このリトライ回路は、先の始動操作から１秒後にリトライ指令を出力するようになっており、多くても３回程度のリトライでディーゼルエンジン３を始動させることができる。したがって、遠隔操縦する運転者がディーゼルエンジン３の始動を検知できなくても、自動的、かつ確実にディーゼルエンジン３を始動することができる。

図３は、上述したディーゼル機関車の電気系統図である。このディーゼル機関車は、ディーゼルエンジン３を動力源とする発電機３０と、発電機３０で充電される４台のバッテリ３１ａ、３１ｂを備えている。２台ずつのバッテリ３１ａとバッテリ３１ｂとは、電源ボックス３２を介して別々の電源ケーブル３３ａ、３３ｂで、始動装置としてのセルモータ２０およびソレノイド２１とディーゼル機関車の制御装置２とに２系統に分けて接続されている。したがって、ディーゼルエンジン３の始動と制御装置２の作動が別系統の電源で行われるので、始動時にセルモータ２０を駆動するバッテリ３１ａ側の電圧が低下しても、制御装置２を作動するバッテリ３１ｂ側の電圧が低下することはなく、制御装置２を正常に作動させて、ディーゼルエンジン３を安定して再始動させることができる。

図示は省略するが、前記制御装置２は信号ケーブルでエンジン系、ブレーキ系等の各種センサや制御機器に接続され、ディーゼル機関車全体の運転を制御する制御回路と運転用データの記憶回路が組み込まれている。制御装置２は遠隔操縦用の受信機とピックアップセンサ２３にも接続され、前記リトライ回路も組み込まれている。

図４は、前記エアブレーキのエア系統図である。ディーゼルエンジン３で駆動されるコンプレッサ４２で蓄圧されるエアタンク４３のエアは、エア配管４４で車輪１ａに設けられたブレーキシリンダ４５に供給され、エアタンク４３の供給口に電磁開閉弁４６が取り付けられている。この電磁開閉弁４６はディーゼルエンジン３とコンプレッサ４２が停止するアイドリングストップ時に閉とされる。

図５は、前記エアタンク４３に圧力計を取り付けて、アイドリングストップ中のエア圧の変化を測定した結果を示す。エアブレーキを確実に作動させる最低の限界エア圧は４ｋｇ／ｃｍ^２であり、初期のエア圧は８ｋｇ／ｃｍ^２に対して、２４時間経過してもエア圧は６ｋｇ／ｃｍ^２程度までしか低下していない。この測定結果より、前記電磁開閉弁４６を取り付けることにより、かなり長時間アイドリングストップしてコンプレッサ４２が停止しても、エアブレーキを作動させる十分なエア圧を確保できることが確認できた。表示は省略するが、電磁開閉弁４６を取り付けない場合は、エア配管４４等におけるエア漏れによって、エア圧は２４時間よりもかなり短い時間で４ｋｇ／ｃｍ^２以下に低下する。

上述した実施形態では、４台のバッテリを２台ずつ２系統の電源に分割したが、バッテリの総台数と分割台数は実施形態のものに限定されることはなく、ディーゼル機関車の大きさ等に応じて任意に選定することができる。

上述した実施形態では、製鉄所の構内で使用される構内ディーゼル機関車としたが、本発明に係るディーゼル機関車は、停車待機時間が長い他のディーゼル機関車にも適用することができる。

１ 台車
１ａ 車輪
２ 制御装置
３ ディーゼルエンジン
３ａ クランク軸
３ｂ フライホイール歯車
４ トルクコンバータ
５ トランスミッション
６ 燃料タンク
７ａ、７ｂ、７ｃ 推進軸
８ 減速機
１０ ケーシング
１１ デッキ
１２ 連結器
２０ セルモータ
２０ａ 歯車
２１ ソレノイド
２１ａ ロッド
２２ レバー
２３ ピックアップセンサ
３０ 発電機
３１ａ、３１ｂ バッテリ
３２ 電源ボックス
３３ａ、３３ｂ 電源ケーブル
４１ エア制御機器
４２ コンプレッサ
４３ エアタンク
４４ エア配管
４５ ブレーキシリンダ
４６ 電磁開閉弁

Claims (3)

1. 機関車を走行させるディーゼルエンジンと、
   前記機関車の運転を制御する制御装置と、
   前記ディーゼルエンジンを動力源とする発電機と、
   前記発電機で充電されるバッテリとを備え、
   前記バッテリを電源として、前記ディーゼルエンジンの始動と前記制御装置の作動を行うディーゼル機関車において、
   前記バッテリを２系統の電源に分けて、一方の系統の電源で前記ディーゼルエンジンを始動し、他方の系統の電源で前記制御装置を作動するように構成し、
   前記ディーゼルエンジンの始動を検知する手段が前記制御装置に接続され、前記始動が前記ディーゼルエンジンの始動を検知する手段により検知されないときに前記始動をリトライするリトライ回路が前記制御装置に組み込まれ、
   前記ディーゼルエンジンの始動が、前記一方の系統の電源で駆動されるセルモータ側の歯車を前記ディーゼルエンジン側の歯車と噛み合わせて行うものであり、
   前記ディーゼルエンジンの始動を検知する手段は、前記ディーゼルエンジン側の歯車の回転を検出するピックアップセンサであり、
   このピックアップセンサの検出出力に基づいて前記始動を検知するものとしたことを特徴とするディーゼル機関車。
2. 前記ディーゼルエンジンの始動を遠隔操作で行うようにした請求項１に記載のディーゼル機関車。
3. 前記機関車を、前記ディーゼルエンジンで駆動されるコンプレッサで蓄圧されるエアタンクのエアを供給してブレーキを作動させるエアブレーキを備えたものとし、前記エアタンクのエア供給口に、エアの供給を遮断する電磁開閉弁を設けた請求項１または２に記載のディーゼル機関車。
   

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