JP6728434B2 - Rail vehicle and method of controlling rail vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、軌条車両及び軌条車両の制御方法に関する。 The present invention relates to a railway vehicle and a method for controlling the railway vehicle.
一般に、屋根上に集電装置を搭載する郊外電車等の鉄道車両は、屋根上の車両限界に比較的余裕があるので、車内の温湿度環境を調整する空調装置を屋根上に搭載する。空調装置は、車内から回収した空気と車外から取り入れた外気を混合した混合気の温湿度を調和して調和空気を調製した後、この調和空気を電車の天井に長手方向に沿って敷設されるダクトを通じて客室の各部に供給する。 Generally, a railroad vehicle such as a suburban train having a current collector installed on the roof has a relatively large vehicle limit on the roof, and therefore an air conditioner for adjusting the temperature and humidity environment inside the vehicle is installed on the roof. The air conditioner adjusts the temperature and humidity of the air-fuel mixture that mixes the air collected from inside the vehicle and the outside air taken from outside the vehicle to prepare conditioned air, and then lays this conditioned air along the longitudinal direction on the ceiling of the train. Supply each part of the guest room through ducts.
また、鉄道車両の床下には、台車に備えられる主電動機に供給する電力の電圧と周波数を任意に制御する主変換装置(推進装置)が備えられる。推進装置は、発熱を伴う制御部などを有するため、この制御部を強制冷却する冷却装置を内蔵している。 Further, under the floor of the railway vehicle, a main conversion device (propulsion device) that arbitrarily controls the voltage and frequency of the electric power supplied to the main electric motor provided in the truck is provided. Since the propulsion device has a control unit that generates heat, etc., it has a built-in cooling device that forcibly cools this control unit.
一般に、鉄道車両はその製品寿命が長いため、そのライフサイクルコスト(以下、LCC)を削減することが望まれている。LCCは、鉄道車両を製造するための製造コスト、運行に要する電気代や保守に係わる運行コスト、各種機器を点検したり保守したりする保守コスト、廃車する場合の廃棄コストから主に構成される。LCCに占める運行コストの割合が非常に大きいため、高効率電気品の開発による消費電力の低減、および、車体や電気品等の軽量化によって、運行コストを低減してLCCを削減する取組がなされている。 In general, railway vehicles have a long product life, and it is desired to reduce their life cycle costs (hereinafter, LCC). The LCC is mainly composed of manufacturing costs for manufacturing railway vehicles, operating costs related to electricity costs and maintenance required for operation, maintenance costs for inspecting and maintaining various equipment, and disposal costs when disposing of vehicles. .. Since the ratio of operating costs to LCC is very large, efforts have been made to reduce operating costs and LCC by reducing power consumption by developing highly efficient electrical products and reducing the weight of vehicle bodies and electrical products. ing.
トンネル等が多い路線やトンネル断面積が小さい地下鉄などの建築限界が小さい路線で運行される鉄道車両の場合、建築限界に合わせて車両限界も小さくなるため、その屋根上に空調装置を搭載することが難しい場合がある。かかる鉄道車両では、屋根上に代えて鉄道車両の床下へ空調装置を搭載することが多い。 In the case of railway vehicles that operate on routes with many tunnels or subways with a small tunnel cross-section, such as subways, the vehicle limit will be reduced in line with the building limit, so install an air conditioner on the roof. Can be difficult. In such a railway vehicle, an air conditioner is often installed under the floor of the railway vehicle instead of on the roof.
しかしながら、鉄道車両の床下には、台車が備える主電動機に電力を供給する推進装置、放送設備や照明等に電力を供給する補助電源装置、空気圧縮機およびブレーキ抵抗器などが既設されているため、鉄道車両の床下の限られた空間に空調装置を搭載することを余儀なくされる。 However, under the floor of the railway vehicle, there are already installed a propulsion device that supplies electric power to the main motor of the bogie, an auxiliary power supply device that supplies electric power to broadcasting equipment, lighting, etc., an air compressor and a brake resistor. , Will be forced to install air conditioners in the limited space under the floor of railway vehicles.
また、床下に搭載される各機器の小型軽量化を進めることによって、鉄道車両の編成全体の軽量化を進めて運行コスト(LCC)を削減しようとする要請もあるが、例えば、床下に搭載される推進装置が発熱する内部機器を冷却するための冷却装置を内蔵している場合など、一層の小型軽量化を進めることが困難である。 There is also a request to reduce the operating cost (LCC) by reducing the overall weight of the rolling stock by promoting the reduction in size and weight of each device installed under the floor. It is difficult to further reduce the size and weight of the propulsion device, for example, when it has a built-in cooling device for cooling the internal devices that generate heat.
本発明の目的は、車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい場合であっても、ライフサイクルコストを低減できる軌条車両及び軌条車両の制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a railway vehicle and a method for controlling the railway vehicle that can reduce the life cycle cost even when the vehicle limit is small and it is difficult to secure the installation space for the underfloor equipment.
上記課題を解決するために、代表的な本発明の軌条車両の一つは、
軌条車両の客室に供給する調和空気を生成する空調装置と、
前記空調装置に隣接して備えられるとともに発熱部を有する発熱機器と、を前記軌条車
両の長手方向に沿って床下に備えており、
前記空調装置が前記軌条車両の幅方向、上側、下側のいずれかから吸い込んだ外気空気の流れ方向を変えて前記軌条車両の長手方向に吹き出すとともに、前記発熱機器を冷却し、
前記空調装置は、前記軌条車両の長手方向に沿って、
室外熱交換器を通風する室外送風機を内蔵するとともに前記発熱機器に隣接する位置に設けられた室外送風機室と、
前記室外送風機室に接するとともに前記室外熱交換器を有する室外機器室と、
を備えており、
前記室外機器室に吸い込んだ前記軌条車両の幅方向もしくは上下方向に沿う外気空気の流れ方向を前記室外送風機室に導く過程において、前記流れ方向を前記軌条車両の長手方向に沿う方向に変えることにより達成される。
In order to solve the above problems, one of the typical railroad vehicles of the present invention is
An air conditioner that generates conditioned air to be supplied to the passenger compartment of the railway vehicle,
A heating device provided adjacent to the air conditioner and having a heating portion is provided under the floor along the longitudinal direction of the railway vehicle,
The air conditioner widthwise of the railway vehicle, the upper side, while changing the flow direction of the outside air sucked from any of the lower side to blow out in the longitudinal direction of the railway vehicle, cooling the heat generating device ,
The air conditioner, along the longitudinal direction of the railway vehicle,
An outdoor blower room provided with a built-in outdoor blower that ventilates the outdoor heat exchanger and provided adjacent to the heat generating device,
An outdoor equipment room having the outdoor heat exchanger and being in contact with the outdoor blower room,
Is equipped with
In the process of guiding the flow direction of the outside air along the width direction or the vertical direction of the railroad vehicle sucked into the outdoor equipment chamber to the outdoor blower chamber, by changing the flow direction to the direction along the longitudinal direction of the railroad vehicle. To be achieved.
本発明によれば、車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい場合であっても、ライフサイクルコストを低減できる軌条車両及び軌条車両の制御方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a railway vehicle and a method for controlling the railway vehicle that can reduce the life cycle cost even when it is difficult to secure the installation space for the underfloor equipment because the vehicle limit is small.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施形態を図に従って説明する。まず、実施形態の説明にあたり、各方向を定義する。編成車両または鉄道車両のレール(長手)方向をX方向、それらの枕木(幅)方向をY方向、そして、高さ方向をZ方向とし、以下では単に、X方向、Y方向、Z方向と記す Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in describing the embodiments, each direction will be defined. The rail (longitudinal) direction of the formation vehicle or the railroad vehicle is the X direction, the sleepers (width) direction thereof is the Y direction, and the height direction thereof is the Z direction. In the following, they are simply referred to as the X direction, Y direction, and Z direction.
「軌条車両」は、敷設される軌道に沿って運行される車両であり、鉄道車両、モノレール車両、路面電車、新交通車両等を含む。軌条車両の代表例として、鉄道車両を取り上げて本発明の実施の形態を説明する。 The “railway vehicle” is a vehicle that operates along the laid track, and includes railroad vehicles, monorail vehicles, trams, new transportation vehicles, and the like. An embodiment of the present invention will be described by taking a railway vehicle as a typical example of a railroad vehicle.
図1は、床下に空調装置と推進装置を備える鉄道車両の側面図である。この鉄道車両300は、断面積の小さいトンネル等を含む比較的小さい建築限界の路線で運行されるため、それに応じてその車両限界も小さい。このため、鉄道車両300は、台車が備える主電動機に電力を供給する推進装置110、客室内の温湿度を調整する空調装置100、ブレーキ制御装置(図示なし)と、高圧空気を生成する空気圧縮機(図示なし)と、鉄道車両300の始動時および非常時に電力を供給する蓄電池装置および照明装置や放送設備等へ電力を供給する補助電源装置(図示なし)等を床下に備える。
FIG. 1 is a side view of a railway vehicle provided with an air conditioner and a propulsion device under the floor. Since the
より具体的には、鉄道車両300は、その床下にX方向に沿って、空調装置100と、空調装置100に隣接する推進装置110を備える。ただし、推進装置110は、発熱部を有する発熱機器の代表例であり、発熱機器は推進装置に限定されない。
More specifically, the
図2は、床下に空調装置と推進装置を備える鉄道車両の機器取付面における平面図(図1のD−D断面図)である。図3は空調装置の外観を示す斜視図であり、図4は空調装置の内部に備えられる機器の配置を示す斜視図である。 FIG. 2 is a plan view (cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 1) of the equipment mounting surface of the railway vehicle including the air conditioner and the propulsion device under the floor. FIG. 3 is a perspective view showing the external appearance of the air conditioner, and FIG. 4 is a perspective view showing the arrangement of devices provided inside the air conditioner.
図に示すように、鉄道車両300の床下に、X方向に沿って空調装置100と推進装置110を備える。推進装置110は、後述する図8を参照して、台車に備えられる主電動機145の駆動を制御する機器であり、その筺体内に、推進装置110を制御する制御部(図示なし)とブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140を備える。
As shown in the figure, an
図2において、空調装置100は、X方向に沿ってそれぞれ区画される室外送風機室Aと、室外機器室Bと、室内機器室Cを備える。室外送風機室Aは、空調装置100のX方向の端部で推進装置110側に置かれ、この室外送風機室Aに接するように室外機器室Bが備えられる。空調装置100は、室外機器室B内に、圧縮機8、アキュムレータ9、室外熱交換器4を備え、室内機器室C内に、室内熱交換器5、膨張弁(図示なし)、室内送風機7、電気ヒータ10、ドレンポンプ12を備える。また、アキュムレータ9、圧縮機8、室外熱交換器4、膨張弁(図示なし)、室内熱交換器5が順次接続されるとともにその内部に封入される冷媒が循環する冷凍サイクルを備える。
In FIG. 2, the
空調装置100は、圧縮機8、室内送風機7および室外送風機6を作動することによって車内の熱を車外へ排出して車内の温度を下げる冷房運転と、電気ヒータ10(図4参照)および室内送風機7の作動によって加熱した空気を車内へ供給して車内の温度を高める暖房運転と、室内送風機7のみを作動して車内の空気を循環するとともに換気する送風運転を選択できる。
The
これら冷房運転、暖房運転、送風運転は、空調装置100の運転モードを制御する空調制御装置11によって制御される。空調制御装置11は、外気温度、車内温度、推進装置110の稼働状況、乗車率等を監視しており、後述する運転方法を示すフローチャート(図9参照)及び制御管理テーブル(図10参照)に基づいて、空調装置100を制御運転する。
The cooling operation, the heating operation, and the blowing operation are controlled by the air conditioning control device 11 that controls the operation mode of the
室外送風機室Aは、室外機器室Bから空気を誘引した後、X方向に隣接した推進装置110側に空気を吐出する室外送風機6(例えば、X方向に沿う軸を有する遠心送風機など)が設置される区画である。
The outdoor blower room A is provided with an outdoor blower 6 (for example, a centrifugal blower having an axis along the X direction) that draws air from the outdoor equipment chamber B and then discharges the air to the
室外送風機6は、室外送風機室Aと室外機器室Bとを区画する仕切壁14または室外送風機室Aの底板に固定される。仕切壁14には、室外機器室Bから室外送風機室Aへ導かれる空気が通過する開口部(図示なし)が備えられる。
The outdoor blower 6 is fixed to the
室外送風機6の空気流れ方向下流には推進装置110が備えられており、上述したように推進装置110は、その内部に、ブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140などを備える。これらブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140は、鉄道車両300の加速、停止等の鉄道車両の運転に応じて熱を帯びる(発熱する)部位である。
The
室外送風機室Aを区画する外壁15には、室外送風機6の排風を空調装置100の外部へ吐出す開口部16が備えられる(図4参照)。空調装置100と推進装置110は、ダクト105を介して連通しており、室外送風機6の排風が推進装置110のブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140などの冷却に供される。あるいは、ダクト105に代えて、空調装置100の外壁15と、推進装置110の空調装置100の側の機器外壁を連結壁20で接続してチャンバ(流路)を構成して、室外送風機6の排風を推進装置110のブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140に導いて、これらを冷却してもよい。
The
室外機器室Bは、冷凍サイクルを構成する圧縮機8、アキュムレータ9、室外熱交換器4、及び外気取り入れ口3(図3参照)を備える。鉄道車両の両側面に設けられた外気取り入れ口3(図3参照)から室外機器室Bに取り入れられた外気は、室外熱交換器4を通過する過程において、室内熱交換器5で鉄道車両300の車内の熱を吸収して高温となった冷媒から熱を受け取って(冷媒を冷却して)、空調装置100の外へ(推進装置110へ)排出される。なお、室外熱交換器4の空気流れの上流側には汚損防止のためにフィルタ18が備えられる。図2では、フィルタ18の図示を省略している。
The outdoor equipment room B includes a compressor 8, an accumulator 9, an
室内機器室Cは、室内熱交換器5、電気ヒータ10、室内送風機7、空調制御装置11、ドレンポンプ12、接触器箱13などを備える。接触器箱13は、圧縮機8や室外送風機6や電気ヒータ10等をオンオフする接触器類を格納する。空調装置100を鉄道車両300から取り外すことなく、接触器類を保守点検するために、接触器箱13を室内機器室Cの外にを配置しても良い。例えば、図4に示すように、圧縮機8、室外送風機6、電気ヒータ10などの高圧機器をオンオフする接触器類を室内機器室CのY方向の一方の端部に設けられる接触器箱13aに格納し、車体に備えられる流路に設置されるダンパ(図示なし)、室内送風機7などの低圧機器をオンオフする接触器類を室内機器室CのY方向の他方の端部に設けられる接触器箱13bに格納しても良い。
The indoor equipment room C includes an indoor heat exchanger 5, an
室内機器室Cでは、図3、4に示すように、鉄道車両300の客室から室内機器室C(空調装置100)に還流するリターン空気および車外からの新鮮外気が、矢印210で示すように室内機器室上面カバーC1のリターン空気取り入れ口2から取り込まれる。室内機器室Cに取り込まれた空気は、室内熱交換器5(冷房運転の場合)または電気ヒータ10(暖房運転の場合)を通過する過程において温湿度が調和された調和空気となる。生成された調和空気は、室内機器室Cに備えられる室内送風機7によって、矢印220で示すように室内機器室上面カバーC1の調和空気吐き出し口1から鉄道車両300の車内へ供給される。
In the indoor equipment room C, as shown in FIGS. 3 and 4, the return air flowing back from the passenger compartment of the
なお、リターン空気および車外からの新鮮外気が、室内機器室Cに備えられる室内熱交換器5を通過する過程で、空気中の水分が凝縮された凝縮水を排出するドレンポンプ12(図2)が室内機器室Cに備えられる。 A drain pump 12 (FIG. 2) that discharges condensed water in which moisture in the air is condensed in the process of returning air and fresh air from outside the vehicle passing through the indoor heat exchanger 5 provided in the indoor equipment chamber C. Is provided in the indoor equipment room C.
空調装置100のX方向の端部に配設される室外送風機室Aに室外機器室Bを並設することによって、図3の矢印200で示すように、外気取り入れ口3から室外機器室Bに取り入れられるY方向に沿う外気の流れ方向をX方向に変えて、空調装置100に隣接して配置される推進装置110の内部に搭載されるブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140に冷却風を供給することができる。
By arranging the outdoor device room B in parallel with the outdoor blower room A arranged at the end portion of the
本実施形態では、室外機器室BのY方向両側に外気取り入れ口3を設ける例を示したが、外気取り入れ口3を室外機器室Bの下側(レール側)、若しくは上側(客室側)に設けて、室外機器室Bの下側、もしくは上側の客室と空調装置100の隙間から外気を取り入れることも可能である。
In the present embodiment, an example is shown in which the outside
上述したように、空調装置100の排風を利用することで、推進装置110等は冷却装置(強制空冷手段)を備える必要が無くなり、推進装置110の小型軽量化を実現でき、ひいては、この推進装置110を搭載する鉄道車両の軽量化も促進できる。このため、車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい場合であっても、ライフサイクルコストを低減できる鉄道車両を提供することができる。
As described above, by using the exhausted air of the
図3に示す通り、室外送風機室Aと室外機器室Bは、共通の一枚の上面カバーAB1によって覆われる。上面カバーAB1は、Y方向の両端部に室外熱交換器4に外気を取り入れる外気取り入れ口3を有する。
As shown in FIG. 3, the outdoor blower room A and the outdoor equipment room B are covered by a single common top cover AB1. The upper surface cover AB1 has outside
外気取り入れ口3から取り入れられた外気は、矢印200に沿ってフィルタ18と室外熱交換器4を通過した後、室外送風機6によって外壁15に設けられる開口部16から空調装置100の外(推進装置110側)へ排出されて、推進装置110内に搭載されたブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140を冷却する(図2、図4参照)。
The outside air taken in from the outside
室内機器室上面カバーC1は、Y方向の両端部にX方向に沿って隣接する調和空気吐き出し口1およびリターン空気取り入れ口2を有する。鉄道車両300の客室から空調装置100に取り入れられるリターン空気(新鮮外気を含む)は矢印210に示される経路に沿って室内機器室Cの内部に取り込まれて室内熱交換器5や電気ヒータ10を通過する。温湿度が調和された調和空気は室内送風機7によって、矢印220によって示される経路に沿って鉄道車両300に供給される。
The indoor device room upper surface cover C1 has a conditioned
図5は、空調装置100の床板の構成を示す模式図である。室外機器室Bの床板の室外熱交換器4よりもY方向の中央側(冷却風の下流側)に、空調制御装置11により開閉が制御される開閉機構21を備える。この開閉機構21は、空調装置100が冷房運転される時には閉鎖されて、空調装置100が暖房運転または送風運転される時には開かれるよう開閉が制御される。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the floor plate of the
この開閉機構21を開けた場合には、室外熱交換器4(フィルタ18)を通過することなく、開閉機構21から室外機器室Bに流入する外気(車外の空気)が室外送風機6(図2参照)に吸い込まれ、これにより推進装置110を冷却することができる。
When the opening/
空調装置100が冷房運転される時にはこの開閉機構21が閉じられるので、外気は矢印200(図3、4参照)に示される経路に沿って室外熱交換器4を通過した後、室外送風機6を経由して、推進装置110(ブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140等)に向かって吹き出される。
Since the opening/
一方、空調装置100が暖房運転(または送風運転)される時には、この開閉機構21が開放されるので、室外熱交換器4をバイパスして、この開閉機構21から室内機器室Cに流入する空気が室外送風機6に吸い込まれて、推進装置110(ブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140等)に向かって吹き出される。
On the other hand, when the
冷房運転時には、外気が冷凍サイクル内の冷媒が吸収した車内の熱を取り除くために、室外送風機6を運転して室外熱交換器4を通風しなければならないが、暖房運転時または送風運転時には室外熱交換器4に通風する必要はない。また、室外熱交換器4は、塵埃等を含む外気が室外熱交換器4を通過する際にこれら塵埃等によって汚損されるため、フィルタ18および室外熱交換器4の定期的な清掃が望ましいとされる。
During the cooling operation, the outdoor blower 6 must be operated to ventilate the
そこで、室外熱交換器4の清掃頻度を小さくして保守コスト(LCCの一部)を低減するために、空調装置100は室外機器室Bの室外熱交換器の下流側(例えば、図5に示すように、室外熱交換器4の下流の底板など)に、空調装置100の冷房運転または暖房運転および送風運転時に開閉できる開閉機構21を備える。
Therefore, in order to reduce the cleaning frequency of the
この開閉機構21を備えることによって、暖房運転または送風運転が選択されるときには、フィルタ18および室外熱交換器4を通過する外気量を低減することができるので、外気に含まれる塵埃などに起因するフィルタ18および室外熱交換器4の汚損を抑制することができる。これによりフィルタ18および室外熱交換器4の清掃サイクルの延長を図ることができ、保守コスト(LCCの一部)を削減できる空調装置100を提供することができる。
By providing the opening/
なお、詳述はしないが、開閉機構を開閉する手段は、例えば、空気圧等で動作するアクチュエータを有する開閉(シャッター)装置、またはボルト等で簡単に着脱できる蓋などであっても良い。 Although not described in detail, the means for opening and closing the opening/closing mechanism may be, for example, an opening/closing (shutter) device having an actuator that operates by air pressure or the like, or a lid that can be easily attached and detached with a bolt or the like.
図6は、推進装置110の内部に備えられる機器の配置を示す平面模式図(図1のD−D断面図)、図7は、推進装置の内部に備えられる機器の配置を示す側面模式図である。図6の上面視で明らかなように、推進装置110には、空調装置100と連結されたダクト105、あるいは、連結壁20が構成するチャンバを介して、矢印200で示すように冷却風が送り込まれる。
6 is a schematic plan view (cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 1) showing the arrangement of the equipment provided inside the
推進装置110は、冷却風200の経路上に、風上側から、インバータ回路140、フィルタリアクトル130、ブレーキ抵抗器120、の順で設けられており、推進装置110の下側床板に設けられた排気口150から推進装置110の筐体外へ、冷却風200が排気される。
The
図7の側面視で明らかなように、推進装置110の筐体内へ取り込まれた冷却風200は、まずインバータ回路140の上側に設けられたインバータ冷却フィン141のフィンの間を通過し、鉄心とコイルで構成されるフィルタリアクトル130の鉄心及びコイルの隙間を通過し、さらにブレーキ抵抗器120を構成する発熱抵抗体の間を通過して、各発熱装置から熱を奪った後、排気口150から推進装置110の筐体外へ、冷却風200が排気される。
As is apparent from the side view of FIG. 7, the cooling
図8は、推進装置110の内部に備えられる各機器の電気回路上の構成を示す図である。インバータ回路140は、鉄道車両300の外部の直流電源から得られた直流電力を交流電力に変換して主電動機145を駆動する機器である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration on an electric circuit of each device provided inside the
また、フィルタリアクトル130は、主に鉄心とコイルで構成され、インバータ回路140と直流電源160との間に接続されて、直流電源160から得られる電力に含まれるノイズを除去する機器である。また、ブレーキ抵抗器120は、主に発熱抵抗体で構成され、鉄道車両がブレーキを掛ける際にスイッチ回路121によりインバータ回路140と接続され、インバータ回路140が回生により出力した直流電力を発熱抵抗体で消費するための機器である。
Further, the
図9は、空調装置を制御する空調制御装置11の動作を示すフローチャートである。空調制御装置11は、推進装置110の稼働状況、外気温度、車内温度、乗車率等の情報を受信し、これらの情報に基づいて、室外送風機6の運転判断、及び、冷房運転、暖房運転、送風運転の各運転モードを選択する。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the air conditioning control device 11 that controls the air conditioning device. The air conditioning control device 11 receives information such as the operating status of the
まず、ステップ500で、無加圧の状態で留置されている鉄道車両300に第3軌条(または架線)から通電が開始される。ステップ501で、空調制御装置11は推進装置110の稼働の有無を判断する(第1ステップ)。空調制御装置11が「推進装置110の稼動有り」を検知した場合には、フローはステップ502に進み、空調制御装置11が「推進装置110の稼動無し」を検知した場合には、フローはステップ503に進む。
First, in step 500, energization is started from the third rail (or overhead line) to the
<空調制御装置11が推進装置110の稼動有りを検知した場合>
ステップ502で、空調制御装置11は外気温度、車内温度、乗車率等の情報に基づいて、空調装置100の冷房運転の要否を判断する(第3ステップ)。冷房運転が必要と判断した場合、ステップ504において、空調制御装置11は室外送風機6、圧縮機8、室内送風機7を稼働して冷房運転する(第2ステップ)。
<When the air conditioning control device 11 detects that the
In step 502, the air conditioning control device 11 determines whether or not the cooling operation of the
空調装置100が冷房運転されるときは、ステップ505において、空調制御装置11は開閉機構21を閉鎖する。このため、室外送風機6によって誘引される外気は、室外熱交換器4を通過する過程で冷凍サイクル中の冷媒が蓄えた車内の熱を車外へ排出する。その後、フローはステップ518へと移行する。
When the
一方、ステップ502で、空調装置100の冷房運転が不要と判断した場合、更にステップ506において、空調制御装置11は外気温度、車内温度、乗車率等の情報に基づいて、空調装置100の暖房運転の要否を判断する。暖房運転が必要と判断した場合、ステップ507において、空調制御装置11は室外送風機6、室内送風機7、電気ヒータ10で暖房運転を行う。
On the other hand, if it is determined in step 502 that the cooling operation of the
空調装置100が暖房運転されるときは、ステップ508において、空調制御装置11は開閉機構21を開放する。このため、室外送風機6によって誘引される外気の一部は、フィルタ18および室外熱交換器4を通過することなく、開放された開閉機構21から室外機器室Bに流入した外気は室外送風機室Aを経て、推進装置110の冷却に供される。
When the
このステップ508を実行することによって、室外熱交換器4を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器4の汚損を抑制するとともに、保守コスト(LLCの一部)を削減できる空調装置100を提供することができる。その後、フローはステップ518へと移行する。
By executing this
一方、ステップ506で、空調装置100の暖房運転が不要であると判断した場合、更にステップ509において、空調制御装置11は室外送風機6、室内送風機7を運転して空調装置100を送風運転する。このように送風運転を行う場合、ステップ510において、空調制御装置11は開閉機構21を開放する。
On the other hand, when it is determined in step 506 that the heating operation of the
このため、室外送風機6によって誘引される外気の一部は、フィルタ18および室外熱交換器4を通過することなく、開放された開閉機構21から室外機器室Bに流入した外気は室外送風機室Aを経て、推進装置110の冷却に供される。
Therefore, a part of the outside air attracted by the outdoor blower 6 does not pass through the
このステップ510を実行することによって、室外熱交換器4を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器4(フィルタ18)の汚損を抑制するとともに保守コストを削減できる。その後、フローはステップ518へと移行する。
By executing this step 510, the amount of outside air that passes through the
<空調制御装置11が推進装置110の稼動無しを検知した場合>
ステップ503で、空調制御装置11は外気温度、車内温度、乗車率の情報に基づいて、空調装置100の冷房運転の要否を判断する。空調装置100の冷房運転が必要であると判断した場合、更にステップ511において、空調制御装置11は室外送風機6、圧縮機8および室内送風機7を作動して冷房運転する。
<When the air conditioning control device 11 detects that the
In step 503, the air conditioning control device 11 determines whether or not the cooling operation of the
空調装置100が冷房運転されるときは、ステップ512において、空調制御装置11は開閉機構21を閉鎖する。このため、室外送風機6によって誘引される外気は室外熱交換器4を通過する過程で、冷凍サイクル中の冷媒が蓄えた車内の熱を奪って車外へ排出する。その後、フローはステップ518へと移行する。
When the
一方、ステップ503で、空調装置100の冷房運転が不要と判断した場合、更にステップ513において、空調制御装置11は外気温度、車内温度、乗車率の情報に基づいて空調装置100の暖房運転の要否を判断する。
On the other hand, when it is determined in step 503 that the cooling operation of the
暖房運転が必要と判断した場合、ステップ514において、空調制御装置11は室内送風機7および電気ヒータ10を作動して暖房運転する。
When it is determined that the heating operation is necessary, in step 514, the air conditioning control device 11 operates the
空調装置100が暖房運転される場合、ステップ515において、空調制御装置11は開閉機構21を開放する。このため、室外送風機6によって誘引される外気の一部は、フィルタ18および室外熱交換器4を通過することなく、開放された開閉機構21から室外機器室Bに流入した外気は室外送風機室Aを経て、推進装置110の冷却に供される。
When the
このステップ515を実行することによって、室外熱交換器4を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器4の汚損を抑制するとともに、保守コスト(LLCの一部)を削減できる空調装置100を提供することができる。その後、フローはステップ518へと移行する。
By executing this
一方、空調装置100の暖房運転が不要であると判断した場合、ステップ516において、空調制御装置11は室内送風機7を作動して空調装置100を送風運転する。このように送風運転を行う場合、ステップ517において、空調制御装置11は開閉機構21を開放する。
On the other hand, when it is determined that the heating operation of the
このため、室外送風機6によって誘引される外気の一部は、フィルタ18および室外熱交換器4を通過することなく、開放された開閉機構21から室外機器室Bに流入した外気は室外送風機室Aを経て、推進装置110の冷却に供される。
Therefore, a part of the outside air attracted by the outdoor blower 6 does not pass through the
このステップ517を実行することによって、室外熱交換器4を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器4(フィルタ18)の汚損を抑制するとともに保守コストを削減できる。その後、フローはステップ518へと移行する。
By executing this step 517, the amount of outside air passing through the
更に、ステップ518において、空調制御装置11は、運転台からの指令等に基づいて、空調装置の運転継続の要否を判断する。ステップ518において、空調装置100の運転継続が不要と判断された場合には、空調装置の運転が終了され、本フローチャートに基づく空調装置の制御が終了する。一方、ステップ518において、空調装置100の運転継続が必要と判断された場合には、ステップ501に戻って、同様の処理を実行する。
Further, in step 518, the air conditioning control device 11 determines whether or not it is necessary to continue the operation of the air conditioning device based on a command or the like from the driver's cab. If it is determined in step 518 that the operation of the
図10は、空調制御装置11により切替えられる空調装置100の各機器の制御管理テーブルを示す図である。ステップ504、505、507、508、509、510、511、512、514、515、516、517において実施される各機器の制御は、図10に示す制御管理テーブルに従い、推進装置の稼動状態、及び空調装置の運転モード状態に応じて、それぞれ切替えられる。
FIG. 10 is a diagram showing a control management table of each device of the
なお、ステップ505、ステップ508、ステップ510、ステップ512、ステップ515及びステップ517に記される事項は、例えば圧力空気で動作するアクチュエータなどからなる開閉機構21を開閉できる装置を備える場合である。
The matters described in
ただし、開閉機構21を機械的締結手段(ボルトなど)と蓋とで構成することもできる。かかる場合には、カレンダー等に倣って、冷房運転と暖房運転および送風運転とを期間毎にあらかじめ決めておき、冷房運転時期の直前に作業者が蓋を取り付けて開閉機構21をそのシーズンを通して閉じておき、一方、暖房運転および送風運転時期の直前に作業者が蓋を取り外して開閉機構21をそのシーズンを通して開けるようにしてもよい。その場合は、ステップ505、ステップ508、ステップ510、ステップ512、ステップ515及びステップ517を省略することができる。
However, the opening/
本実施形態によれば、空調制御装置11が、推進装置110の稼働状態、及び空調装置100の運転モード(冷房運転、暖房運転、送風運転)の状態に応じて、室外送風機6を作動するステップ(S504、S507、S509、S511)を実行することによって、空調装置100が冷房運転以外の運転モードである暖房運転および送風運転を実施する場合であっても、稼動状態の推進装置110を冷却することができる。また、推進装置110が稼動しておらず推進装置110を冷却するために室外送風機6の作動が不要である場合であっても、冷房運転を実施する際には、室外送風機6を動作させて車内の熱を車外に排出することができる。
According to the present embodiment, the step in which the air conditioning control device 11 operates the outdoor blower 6 in accordance with the operating state of the
更には、空調制御装置11が、推進装置110の稼働状態、及び、空調装置100の運転モード(冷房運転、暖房運転、送風運転)の状態に応じて室外送風機6を作動させるステップ(S504、S507、S509、S511)を実行することによって、推進装置110が稼動しておらず、かつ空調装置100も冷房運転を実施していない場合には、室外送風機6の作動を止めることができるため、必要以上に室外送風機6が作動することを防止して、電力消費量を低減すると供に、室外送風機6の作動に伴う騒音を低減して、その保守期間を延伸してライフサイクルコストを低減できる。
Further, the air conditioning control device 11 operates the outdoor blower 6 in accordance with the operating state of the
上述した制御フロー(図9参照)により、空調装置100が備える室外送風機6を利用して、必要に応じて推進装置110を冷却することができるので、推進装置110自体に冷却手段を設ける必要がないか、もしくは小型の冷却手段を設ければ足り、これにより車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい鉄道車両に対応でき、更にライフサイクルコストを低減できる。
According to the control flow described above (see FIG. 9), the outdoor blower 6 provided in the
また、推進装置110が推進装置110筐体内の装置(ブレーキ抵抗器120、フィルタリアクトル130、インバータ回路140等)の温度を取得する温度センサを設け、当該温度情報を空調制御装置11に通知する機能を設けることにより、下記に説明する機能を追加することが可能となる。
Further, the
つまり、図9のステップ504、507、509、511において、室外送風機6を作動する際に、推進装置110筐体内の装置の上記温度情報に基づいて、複数設けられた室外送風機6の中から作動する送風機の台数を決定することができる。例えば、空調装置が2台の室外送風機6を備える場合には、温度が閾値より高いときには2台の室外送風機6を作動し、温度が閾値以下に低いときには1台の室外送風機6を作動する。すなわち、室外送風機6の一部を停止させることができる。
That is, in
また、別の例として、ステップ504、507、509、511において、室外送風機の作動を実施する際に、推進装置110筐体内の装置の上記温度情報に基づいて、室外送風機6の送風量(ファンの回転数)を選択することもできる。例えば、温度が閾値より高いときには、室外送風機6のファンを高い回転数で作動させ、第1の送風量で送風を行い、一方、温度が閾値以下に低いときには、室外送風機6のファンを低い回転数で作動させ、第1の送風量よりも小さい第2の送風量で送風を行う。
Further, as another example, in
上述した機能を追加した場合には、推進装置の温度に応じて室外送風機6による冷却性能をより細かく調節できるため、室外送風機6による電力消費量を抑制することができると供に、室外送風機6の作動に伴う騒音を低減することができる。 When the above-described function is added, the cooling performance of the outdoor blower 6 can be adjusted more finely according to the temperature of the propulsion device, so that the power consumption of the outdoor blower 6 can be suppressed and the outdoor blower 6 can be suppressed. It is possible to reduce the noise associated with the operation of.
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. .. Further, it is possible to add/delete/replace other configurations with respect to a part of the configurations in each embodiment.
A…室外送風機室、 B…室外機器室、
AB1…上面カバー、
C…室内機器室、 C1…室内機器室上面カバー、
1…調和空気吐き出し口、 2…リターン空気取り入れ口、
3…外気取り入れ口、 4…室外熱交換器、
5…室内熱交換器、 6…室外送風機、
7…室内送風機、 8…圧縮機、
9…アキュムレータ、 10…電気ヒータ、
11…空調制御装置、 12…ドレンポンプ、
13、13a、13b…接触器箱、 14…仕切壁、
15…外壁、 16…開口部、
18…フィルタ、 20…連結壁、
21…開閉機構、 100…空調装置、
105…ダクト、 110…推進装置、
120…ブレーキ抵抗器、 121…スイッチ回路、
130…フィルタリアクトル、 140…インバータ回路、
141…インバータ冷却フィン、 145…主電動機、
150…排気口、 160…直流電源、
200…室外熱交換器を通過する空気の流れを示す矢印、
210…新鮮外気を含むリターン空気の流れを示す矢印、
220…調和空気の流れを示す矢印、
300…鉄道車両
A: outdoor blower room, B: outdoor equipment room,
AB1... Top cover,
C... Indoor equipment room, C1... Indoor equipment room top cover,
1... Harmonized air outlet, 2... Return air inlet,
3...outdoor air intake, 4...outdoor heat exchanger,
5...Indoor heat exchanger, 6...Outdoor blower,
7... Indoor blower, 8... Compressor,
9... Accumulator, 10... Electric heater,
11... Air conditioning control device, 12... Drain pump,
13, 13a, 13b... Contactor box, 14... Partition wall,
15... outer wall, 16... opening,
18... filter, 20... connecting wall,
21... Opening/closing mechanism, 100... Air conditioner,
105... Duct, 110... Propulsion device,
120...Brake resistor, 121...Switch circuit,
130... Filter reactor, 140... Inverter circuit,
141... Inverter cooling fins, 145... Main motor,
150... Exhaust port, 160... DC power supply,
200... An arrow indicating the flow of air passing through the outdoor heat exchanger,
210... An arrow indicating the flow of return air including fresh outside air,
220... An arrow indicating the flow of conditioned air,
300... Rail vehicles
Claims (13)
前記空調装置に隣接して備えられるとともに発熱部を有する発熱機器と、
を前記軌条車両の長手方向に沿って床下に備えており、
前記空調装置が前記軌条車両の幅方向、上側、下側のいずれかから吸い込んだ外気空気の流れ方向を変えて前記軌条車両の長手方向に吹き出すとともに、前記発熱機器を冷却し、
前記空調装置は、前記軌条車両の長手方向に沿って、
室外熱交換器を通風する室外送風機を内蔵するとともに前記発熱機器に隣接する位置に設けられた室外送風機室と、
前記室外送風機室に接するとともに前記室外熱交換器を有する室外機器室と、
を備えており、
前記室外機器室に吸い込んだ前記軌条車両の幅方向もしくは上下方向に沿う外気空気の流れ方向を前記室外送風機室に導く過程において、前記流れ方向を前記軌条車両の長手方向に沿う方向に変えること、
を特徴とする軌条車両。 An air conditioner that generates conditioned air to be supplied to the passenger compartment of the railway vehicle,
A heat generating device provided adjacent to the air conditioner and having a heat generating portion,
Is provided under the floor along the longitudinal direction of the railway vehicle,
The air conditioner widthwise of the railway vehicle, the upper side, while changing the flow direction of the outside air sucked from any of the lower side to blow out in the longitudinal direction of the railway vehicle, cooling the heat generating device ,
The air conditioner, along the longitudinal direction of the railway vehicle,
An outdoor blower room provided with a built-in outdoor blower that ventilates the outdoor heat exchanger and provided adjacent to the heat generating device,
An outdoor equipment room having the outdoor heat exchanger and being in contact with the outdoor blower room,
Is equipped with
In the process of guiding the flow direction of the outside air along the width direction or the vertical direction of the railway vehicle sucked into the outdoor equipment chamber to the outdoor blower chamber, changing the flow direction to the direction along the longitudinal direction of the railway vehicle ,
Rail vehicle characterized by.
前記室外送風機室をなすとともに前記軌条車両の幅方向に沿って備えられる外壁と、前記発熱機器の前記空調装置に面する側の機器外壁と、を接続する連結壁が構成する流路を有すること、を特徴とする軌条車両。 The railway vehicle according to claim 1 ,
A flow path formed by a connecting wall that connects the outer wall that forms the outdoor blower chamber and is provided along the width direction of the railroad vehicle, and the device outer wall of the heat generating device that faces the air conditioner. A railroad vehicle characterized by.
前記室外送風機室は、
前記空調装置の運転モードに応じて開閉が制御される開閉機構を備えること、
を特徴とする軌条車両。 In the railroad vehicle according to claim 2 ,
The outdoor blower room,
An opening/closing mechanism whose opening/closing is controlled according to the operation mode of the air conditioner;
Rail vehicle characterized by.
前記発熱機器は、前記軌条車両を駆動する電動機へ駆動電力を供給するインバータ回路を備えた推進装置であること
を特徴とする軌条車両。 In the railway vehicle according to any one of claims 1 to 3 ,
The railroad vehicle, wherein the heat generating device is a propulsion device including an inverter circuit that supplies drive power to an electric motor that drives the railroad vehicle.
前記推進装置は、更に前記インバータ回路に電気的に接続されるブレーキ抵抗器、及びフィルタリアクトルを備え、
前記インバータ回路と前記フィルタリアクトルと前記ブレーキ抵抗器は、前記空調装置から供給される外気空気の流路上に配置されて、前記外気空気により冷却されること
を特徴とする軌条車両。 In the railroad vehicle according to claim 4 ,
The propulsion device further includes a brake resistor electrically connected to the inverter circuit, and a filter reactor,
The rail vehicle according to claim 1, wherein the inverter circuit, the filter reactor, and the brake resistor are arranged on a flow path of outside air supplied from the air conditioner and cooled by the outside air.
前記推進装置は、前記空調装置から供給される外気空気を前記推進装置の筐体外へ排出する排気口を前記推進装置の下側に設けたこと、
を特徴とする軌条車両。 In the railroad vehicle according to claim 4 or 5 ,
The propulsion device has an exhaust port provided below the propulsion device for discharging outside air supplied from the air conditioner to the outside of the casing of the propulsion device.
Rail vehicle characterized by.
前記空調装置は、
冷房運転、暖房運転、送風運転を含む複数の運転モードから前記空調装置の運転モードを選択する空調制御装置と、室外熱交換器を通風する室外送風機とを備え、
前記空調制御装置は、
前記発熱機器の稼動状態、及び前記空調装置の運転モードに応じて、前記室外送風機を制御すること、
を特徴とする軌条車両。 In the railway vehicle according to any one of claims 1 to 6 ,
The air conditioner is
An air conditioning control device that selects an operation mode of the air conditioner from a plurality of operation modes including cooling operation, heating operation, and air blowing operation, and an outdoor blower that ventilates the outdoor heat exchanger,
The air conditioning control device,
Controlling the outdoor blower according to an operating state of the heat generating device and an operation mode of the air conditioner,
Rail vehicle characterized by.
前記空調制御装置は、
前記発熱機器が稼動状態、もしくは前記空調装置が冷房運転を行っている場合は、前記室外送風機を運転し、前記発熱機器が稼動しておらず、かつ前記空調装置が暖房運転もしくは送風運転を行っている場合には、前記室外送風機を停止させること、
を特徴とする軌条車両。 In the railroad vehicle according to claim 7 ,
The air conditioning control device,
When the heat generating device is in an operating state or when the air conditioner is performing a cooling operation, the outdoor blower is operated, the heat generating device is not operating, and the air conditioner performs a heating operation or a blow operation. If it is, stop the outdoor blower,
Rail vehicle characterized by.
前記空調装置は、
前記空調装置の外壁に設けられ、開閉動作可能な開閉機構を備え、
前記空調制御装置は、
前記空調装置が冷房運転を行っている場合には、前記開閉機構を閉じ、前記空調装置が暖房運転、もしくは送風運転を行っている場合には、前記開閉機構を開けること、
を特徴とする軌条車両。 In the railroad vehicle according to claim 7 or claim 8 ,
The air conditioner is
Provided on the outer wall of the air conditioner, and provided with an opening/closing mechanism capable of opening/closing operation,
The air conditioning control device,
When the air conditioner is performing a cooling operation, the opening/closing mechanism is closed, and when the air conditioner is performing a heating operation or a blowing operation, the opening/closing mechanism is opened.
Rail vehicle characterized by.
前記空調装置は、前記室外送風機を複数備え、
前記空調制御装置は、前記発熱機器が稼動状態であって、前記発熱機器の温度が所定値よりも小さい場合には、前記室外送風機の一部を停止させること、
を特徴とする軌条車両。 The railway vehicle according to any one of claims 7 to 9,
The air conditioner includes a plurality of the outdoor blowers,
The air conditioning control device, when the heat generating device is in an operating state, when the temperature of the heat generating device is lower than a predetermined value, to stop a part of the outdoor blower,
Rail vehicle characterized by.
前記空調制御装置は、
前記発熱機器が稼動状態であって、前記発熱機器の温度が所定値よりも大きい場合には、前記室外送風機の送風量を第1の送風量で作動させ、
前記発熱機器が稼動状態であって、前記発熱機器の温度が所定値よりも小さい場合には、前記室外送風機の送風量を前記第1の送風量よりも小さい第2の送風量で作動させること、
を特徴とする軌条車両。 The railway vehicle according to any one of claims 7 to 9,
The air conditioning control device,
When the heat-generating device is in an operating state and the temperature of the heat-generating device is higher than a predetermined value, the amount of air blown by the outdoor blower is operated at a first amount of air blow,
When the heat generating device is in an operating state and the temperature of the heat generating device is lower than a predetermined value, the amount of air blown by the outdoor blower is operated by a second amount of air blow smaller than the first amount of air blow. ,
Rail vehicle characterized by.
前記発熱機器の稼働の有無を判断する第1ステップと、
前記第1ステップで前記発熱機器が稼働中であると判断した場合に、前記空調装置の室外送風機を作動する第2ステップと、を有すること、
を特徴とする軌条車両の制御方法。 A method for controlling a railway vehicle according to any one of claims 1 to 6 , wherein
A first step of determining whether or not the heat generating device is operating,
A second step of operating an outdoor blower of the air conditioner when it is determined in the first step that the heat generating device is in operation.
A method for controlling a railway vehicle characterized by:
前記第2ステップの後に、前記空調装置の運転モードを判断する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて冷房運転と判断された場合に、開閉機構を閉じる第4ステップと、を有すること、
を特徴とする軌条車両の制御方法。 The method for controlling a railway vehicle according to claim 12 ,
A third step of determining an operation mode of the air conditioner after the second step,
A fourth step of closing the opening/closing mechanism when it is determined that the cooling operation is performed in the third step,
A method for controlling a railway vehicle characterized by:
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