JP6764520B2 - 軌道交通の給電構造 - Google Patents

Description

本願は、２０１６年０４月０７日に提出した出願番号が２０１６１０２１３９４４．６で、発明の名称が「軌道交通の給電構造」の中国特許出願の優先権を主張し、その全内容が引用により本願に組み込まれる。

本発明は軌道交通の給電の技術分野に関し、特に軌道交通の給電構造に関する。

従来の電化鉄道のトラクション電力網は、オーバーヘッド連絡網＋走行レールの形式を用い、地下鉄、ライトレールなどの都市軌道交通のトラクション電力網は、オーバーヘッド連絡網＋走行レールの形式又は接触レール＋走行レールの形式を用い、いずれも走行レールを牽引電流の帰線レールとして用い、技術又は経済的な様々な要因により、走行レールは大地と完全に絶縁していないため、牽引電流は走行レールを経由して大地へ漏れたり拡散したりして、ストレィ・カレントとも呼ばれる迷走電流となる。特に都市軌道交通には直流牽引が使用されており、それによる迷走電流は道床の鉄筋構造、トンネル内の鉄筋構造や沿線の金属管路などの施設に対して電気化学的腐食を施し、それによりこれら構造体や金属施設の安全性及び耐用年数に悪影響を及ぼす。それに対して、排流保護、走行レールの抵抗低下、迷走電流収集や管路塗装などの迷走電流腐食対策を取るが、大きな投資が必要である上に、迷走電流及びその長期的な腐食影響を根本的に排除することができない。さらに、走行レールの帰線電流による地面への電位差によりステップ電圧が形成されて、人の安全を脅かすリスクがあり、必要な予防策を取らなければならない。

また、オーバーヘッド連絡網＋走行レールの形式又は接触レール＋走行レールの形式のトラクション電力網は大きな空間を占用し、トンネル断面を増やす必要があり、さらに施工の難度とコストを向上させる。

このため、構造がコンパクトで、容易に作動でき、経済性と実用性を両立させ、且つ迷走電流とステップ電圧を徹底的に解消して、人や施設を保護し、同時に給電の信頼性を向上させて、装置の耐用年数を延長させ、定期的なメンテナンスが容易である給電構造が必要とされる。

本発明の目的は、トラクション電力網がレール外部の空間を余分に占用し、且つ人や装置の安全性を損なう迷走電流やステップ電圧が存在するという問題を効果的に解決する、軌道交通の給電構造を提供することにある。

本発明は、その目的を達成させるために、以下の技術案を採用する。道床の延伸方向に沿って連続的に敷設される軌道交通の給電構造であって、絶縁ベース、給電レール、帰線レール及び絶縁シールドを備え、絶縁ベースの上部にボスが設けられ、ボスの両側のショルダーにそれぞれ給電レールと帰線レールが設けられ、絶縁ベースのボスの頂部に絶縁シールドが設けられ、絶縁シールドは給電レールと帰線レールを被覆する。

本発明は、さらに、給電アームと帰線アームを備え、給電アームと帰線アームは車両の駆動機構が設けられた転向台車に連結され、
給電アームは、先端が車両の駆動機構の入力ポートの一端に接続されて、末端が前記の軌道交通の給電構造の給電レールに接触し、
帰線アームは、先端が車両の駆動機構の入力ポートの他端に接続されて、末端が前記の軌道交通の給電構造の帰線レールに接触し、
給電レール、給電アーム、車両の駆動機構、帰線アーム、帰線レールは車両の給電回路を構成する、軌道交通の給電構造を提供する。

給電アームと帰線アームは、絶縁リングによって車両の駆動機構が設けられた転向台車に連結される。

給電アームと帰線アームが設けられた転向台車に隣接する別の転向台車に、一組の補助給電アームと補助帰線アームが設けられ、補助給電アームと給電アームは補助給電ケーブルを介して接続され、補助帰線アームと帰線アームは補助帰線ケーブルを介して接続され、これらの間隔長さが同じであり、すなわち補助給電アームと給電アームの間の距離は補助帰線アームと帰線アームの間の距離に等しく、且つ分岐器区間の長さより大きく、すなわち補助給電アームと給電アームの間の距離は分岐器区間の長さより大きく、補助帰線アームと帰線アームの間の距離は分岐器区間の長さより大きい。

前記給電レールと帰線レールの取付高さを走行レールの上端より高くする必要がある。

前記給電レール、帰線レール及び絶縁ベースは分岐器区間で中断し、中断した給電レールと帰線レールはそれぞれ給電ケーブルと帰線ケーブルを介して接続され、給電レールと帰線レールの中断長さは分岐器区間の長さ以上である。給電アームと帰線アームは、絶縁リングによって車両の駆動機構が設けられた転向台車に取り付けられ、補助給電アームと補助帰線アームは、絶縁リングによって、駆動機構が設けられた転向台車に隣接する転向台車に設けられ、それにより、その運転過程において走行レールとの相対距離が一定に保持され、このように、給電レール及び帰線レールとより良い接触を維持して受電し、且つ車体と絶縁している。

分岐器区間には下記技術が採用できる。補助給電アームと給電アームは、補助給電ケーブルを介して接続され、補助帰線アームと帰線アームは補助帰線ケーブルを介して接続され、これらの間隔長さは同じであり且つ分岐器区間の長さより大きく、給電レールと帰線レールの取付高さを走行レールの上端より高くする必要がある。給電レールと帰線レールが分岐器区間で中断しても、分岐器の構造と分岐器の操作に影響することがなく、同時に、それぞれ給電ケーブルと帰線ケーブルを介して接続され、且つ給電アーム、補助給電アーム、帰線アーム、補助帰線アームが走行レールの分岐器の上で通過して、互いに影響を与えずに立体交差するため、給電連続性が保持される。

絶縁ベースと絶縁シールドは所定の剛性と塑性を有し、通常、好ましくは繊維強化プラスチックを用いる。絶縁ベースの剛性は、給電レールと帰線レール及びそれらと摩擦する給電アームと帰線アームからの圧力を負荷するのに十分であり、絶縁シールドも所定の剛性を有し、緊急事態の場合に車両が通過することによるローリングに耐えられる。絶縁ベースと絶縁シールドの塑性を利用して、給電レールと帰線レールを絶縁ベースと絶縁シールドとの結合部に嵌設し得る。絶縁リングは絶縁作用だけを果たし、一般的なゴム、樹脂などの材料の製品を使用し得る。

本発明の作動原理は以下のとおりである。絶縁ベースと絶縁シールドが有する剛性、塑性及び絶縁性を給電レールと帰線レールの取り付け構造と組み合わせることにより、最もコンパクト且つシンプルで、走行レール及び道床と絶縁して、独立して、車両外部の空間を占用しない給電回路を構成する。絶縁ベースと絶縁シールドの絶縁性及び給電レール、帰線レールのコンパクトなレイアウトを利用して、同じ空間では給電電圧レベルとシステムの給電能力を向上させ、且つ交流給電方式ではケーブル効果を形成し、さらに、接続線と立体交差技術を利用することで、分岐器の構造と分岐器の操作に影響を及ぼさずに、車両が停電せずに分岐器区間を通過できる。

従来技術に比べて、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

１．本発明は、車両の走行レールと絶縁して、独立した牽引給電回路を構成し、迷走電流と地面でのステップ電圧を発生させることがなく、人や施設の安全性を確保する。

２．絶縁ベースと絶縁シールドを設置することによって、同じ空間では給電電圧レベルとシステム給電能力を向上させ、且つ交流給電形式ではケーブル効果を形成し、従来のオーバーヘッド連絡網＋走行レールの形式又は接触レール＋走行レールの形式に比べて、同じ電圧レベルではより高い給電能力を有する。

３．絶縁ベースと絶縁シールドを設置することにより、給電レールと帰線レールの短絡故障を効果的に回避して、給電の信頼性を向上できる。

４．本発明は低コストで、同時に走行レール間と車両底部の空間を活用して別の空間を占用することがなく、非反復土木建設費を増加せず、経済性と実用性を両立させる。

５．本発明は、分岐器の構造と分岐器の操作に影響を与えずに車両が停電せずに分岐器区間を通過することを可能にする。

６．本発明は、地上で走行しているときに、都市景観に悪影響を与えない。

７．本発明は、構造がコンパクトで、取り付けやすく、メンテナンスが容易になり、安全で信頼でき、耐用年数が長く、新線の建設に適用できるとともに、既存線の改良に適用できる。

本発明の実施例における技術案を明瞭に説明するために、以下、実施例の説明に使用される図面について簡単に説明するが、勿論、以下の説明における図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに、これら図面に基づいてほかの図面を想到し得る。図面において、
本発明の実施例における軌道交通の給電構造の断面模式図である。 本発明の実施例における分岐器区間の軌道交通の給電構造の模式図である。

本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明瞭にするために、以下、図面を参照しながら本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。ここで、本発明の例示的な実施例及びその説明は本発明を解釈するために過ぎず、本発明を限定するものではない。

以下、図面と実施形態にて本発明についてさらに説明する。

実施例

図１には軌道交通の給電構造の模式図が示されており、軌道交通の給電構造は、道床５の延伸方向に沿って、給電レール１、帰線レール２、絶縁ベース３及び絶縁シールド４から構成された給電領域が連続的に敷設され、絶縁ベース３の上部にボスが設けられ、ボスの両側のショルダーにそれぞれ給電レール１と帰線レール２が設けられ、ボスにより給電レール１と帰線レール２は離間されており、絶縁ベース３のボスの頂部に絶縁シールド４が設けられる。さらに、本発明による軌道交通の給電構造は、給電アームと帰線アームとを備え、給電アーム６と帰線アーム７は絶縁リング８によって、車両９（車両９は高速列車である）の駆動機構１０が設けられた転向台車１２に連結され、具体的には、車両の前転向台車に連結され、給電アーム６は、先端が駆動機構１０の入力ポートの一端に接続されて、末端が給電レール１に接触し、帰線アーム７は、先端が車両の駆動機構１０の入力ポートの他端に接続されて、末端が帰線レール２に接触し、給電レール１、給電アーム６、駆動機構１０、帰線アーム７、帰線レール２は車両の牽引給電回路を構成する。給電レール１と帰線レール２の取付高さを走行レール１１の上端より高くする必要がある。絶縁ベース３と絶縁シールド４は、所定の剛性と塑性を有し、通常、好ましくは繊維強化プラスチックを用いる。絶縁ベース３の剛性は、給電レール１と帰線レール２及びそれらと摩擦する給電アーム６と帰線アーム７からの圧力を負荷するのに十分であり、絶縁シールド４も所定の剛性を有し、緊急事態の場合に車両が通過することによるローリングに耐えられる。絶縁ベース３と絶縁シールド４の塑性を利用して、給電レール１と帰線レール２を絶縁ベース３と絶縁シールド４との結合部に嵌設し得る。絶縁リング８は絶縁作用だけを果たし、一般的なゴム、樹脂などの材料の製品を使用し得る。

図２には本発明の分岐器区間の模式図が示されており、給電アーム６と帰線アーム７が設けられた転向台車１２（前転向台車であってもよい）に隣接する別の転向台車１３（後転向台車であってもよい）に、別に一組の補助給電アーム１４と補助帰線アーム１５が設けられ、補助給電アーム１４と給電アーム６は補助給電ケーブル１６を介して接続され、補助帰線アーム１５と帰線アーム７は補助帰線ケーブル１７を介して接続され、これらの間隔長さは同じであり、且つ分岐器区間の長さより大きい。

分岐器区間には下記技術が採用できる。分岐器区間において、給電レール１、帰線レール２及び絶縁ベース３は分岐器区間で中断し、中断した給電レール１と帰線レール２はそれぞれ給電ケーブル１８と帰線ケーブル１９を介して接続され、給電レール１と帰線レール２の中断長さは分岐器区間の長さ以上である。給電アーム６と帰線アーム７は、絶縁リング８によって車両の駆動機構１０が設けられた転向台車に取り付けられ、補助給電アーム１４と補助帰線アーム１５は、絶縁リング８によって、駆動機構が設けられた転向台車に隣接する転向台車に設けられ、それにより、その運転過程において走行レールとの相対距離が一定に保持され、このように、給電レール１及び帰線レール２とより良い接触を維持して受電し、且つ車体と絶縁している。補助給電アーム１４と給電アーム６は、補助給電ケーブル１６を介して接続され、補助帰線アーム１５と帰線アーム７は補助帰線ケーブル１７を介して接続され、これらの間隔長さは同じであり且つ分岐器区間の長さより大きく、給電レール１と帰線レール２の取付高さを走行レールの上端より高くする必要がある。給電レール１と帰線レール２が分岐器区間で中断しても、走行レールの分岐器の構造と操作に影響することがなく、同時に、それぞれ給電ケーブル１８と帰線ケーブル１９を介して接続し、且つ給電アーム６、補助給電アーム１４、帰線アーム７、補助帰線アーム１５が走行レール１１の分岐器の上で通過して、互いに影響を与えずに立体交差するため、給電連続性が保持される。

絶縁ベース３と絶縁シールド４の材料は絶縁性に優れて、誘電率が高いため、給電電圧レベルと給電能力を向上させることに役立ち、同時に給電レール、帰線レールはコンパクトに設置されることから、交流給電形式でケーブル効果を形成し、従来のオーバーヘッド連絡網＋走行レールの形式又は接触レール＋走行レールの形式に比べて、同じ電圧レベルではより高い給電能力を有する。

停電せずに分岐器区間を通過するときの作動過程は以下のとおりである。

車両が分岐器区間に到達していないとき、給電アーム６と補助給電アーム１４はいずれも給電レール１と接触摩擦して受電し、帰線アーム７と補助帰線アーム１５はいずれも帰線レール２と接触摩擦して受電し、給電レール１、給電アーム６と補助給電アーム１４、車両９の駆動機構１０、帰線アーム７と補助帰線アーム１５、帰線レール２は車両９の給電回路を構成して、車両に給電する。

分岐器区間を通過しているとき、まず、給電アーム６、帰線アーム７は中断した分岐器区間で受電せず、車両に給電しない。給電アーム６と補助給電アーム１４の間の距離が中断した分岐器区間の長さより大きく、帰線アーム７と補助帰線アーム１５の間の距離が中断した分岐器区間の長さより大きいため、補助給電アーム１４はまた給電レール１に接触し、補助帰線アーム１５はまた帰線レール２に接触し、給電レール１、補助給電アーム１４、補助給電ケーブル１６、車両の駆動機構１０、補助帰線ケーブル１７、補助帰線アーム１５、帰線レール２は車両の給電回路を構成して車両９の駆動機構１０に給電する。同様に、給電アーム６は、中断した分岐器区間を通過した後、再び給電レール１に接触して受電し、帰線アーム７は、中断した分岐器区間を通過した後、再び帰線レール２に接触して受電し、給電レール１、給電アーム６、車両の駆動機構１０、帰線アーム７、帰線レール２は車両の給電回路を構成して駆動機構１０に給電し、このとき、補助給電アーム１４と補助帰線アーム１５は、中断した分岐器区間を通過して、受電しない。

非分岐器区間では、給電アーム６と補助給電アーム１４及び帰線アーム７と補助帰線アーム１５は、同時に作動して、並列接続されて運転し、車両９に給電する。

以上の実施例は、本発明の目的、技術案及び有益な効果をさらに詳細に説明したが、なお、以上は本発明の具体的な実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の精神と原則を逸脱せずに行われるすべての修正、同等置換、改良などはいずれも本発明の保護範囲に含まれる。

Claims (8)

1. 道床（５）の延伸方向に沿って連続的に敷設される絶縁ベース（３）、給電レール（１）、帰線レール（２）及び絶縁シールド（４）から構成された給電領域を備え、
   絶縁ベース（３）の上部にボスが設けられ、ボスの両側のショルダーにそれぞれ給電レール（１）と帰線レール（２）が設けられ、絶縁ベース（３）のボスの頂部に絶縁シールド（４）が設けられ、前記絶縁シールド（４）は前記給電レール（１）と帰線レール（２）を被覆し、
   前記給電レール（１）と前記帰線レール（２）を、前記絶縁ベース（３）と前記絶縁シールド（４）との結合部に嵌設することを特徴とする軌道交通の給電構造。
2. 前記絶縁ベース（３）は繊維強化プラスチック製の絶縁ベース、及び／又は、前記絶縁シールド（４）は繊維強化プラスチック製の絶縁シールドであることを特徴とする請求項１に記載の軌道交通の給電構造。
3. 前記給電レール（１）と帰線レール（２）の取付高さが走行レール（１１）の高さより大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の軌道交通の給電構造。
4. 前記給電レール（１）、帰線レール（２）、絶縁ベース（３）及び絶縁シールド（４）は分岐器区間で中断し、中断した給電レール（１）は給電ケーブル（１８）を介して接続され、中断した帰線レール（２）は帰線ケーブル（１９）を介して接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軌道交通の給電構造。
5. 給電アーム（６）と帰線アーム（７）を備え、給電アーム（６）と帰線アーム（７）は車両（９）の駆動機構（１０）が設けられた転向台車（１２）に連結され、
   給電アーム（６）は、先端が車両（９）の駆動機構（１０）の入力ポートの一端に接続されて、末端が前記給電レール（１）に接触し、
   帰線アーム（７）は、先端が車両（９）の駆動機構（１０）の入力ポートの他端に接続されて、末端が前記帰線レール（２）に接触し、
   給電レール（１）、給電アーム（６）、車両（９）の駆動機構（１０）、帰線アーム（７）及び帰線レール（２）は車両（９）の給電回路を構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軌道交通の給電構造。
6. 前記給電アーム（６）と帰線アーム（７）は、絶縁リング（８）によって車両（９）の駆動機構（１０）が設けられた転向台車に連結されることを特徴とする請求項５に記載の軌道交通の給電構造。
7. 前記絶縁リング（８）はゴム製絶縁リングであることを特徴とする請求項６に記載の軌道交通の給電構造。
8. 給電アーム（６）と帰線アーム（７）が設けられた転向台車（１２）に隣接する転向台車（１３）に、一組の補助給電アーム（１４）と補助帰線アーム（１５）が設けられ、
   補助給電アーム（１４）と給電アーム（６）は補助給電ケーブル（１６）を介して接続され、補助帰線アーム（１５）と帰線アーム（７）は補助帰線ケーブル（１７）を介して接続され、
   補助給電アーム（１４）は給電レールに接触し、補助帰線アーム（１５）は帰線レールに接触し、
   補助給電アーム（１４）と給電アーム（６）の間の距離が分岐器区間の長さより大きく、補助帰線アーム（１５）と帰線アーム（７）の間の距離が分岐器区間の長さより大きいことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の軌道交通の給電構造。

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