JPH0542526Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、２元形交流軌道リレーの駆動に必要
な軌道コイルの端子電圧（駆動電圧）を算出する
ための計算尺に関する。

［従来の技術］ 軌道リレーは、１列車しか在線が許されず他の
列車の進入が禁止されている閉塞区間ごとに設置
され、当該閉塞区間における列車の在線非在線に
応じて接点の切り替えを行うことで列車が当該閉
塞区間に進入したことを検知するものである。す
なわち、列車がいないときには、電源からレール
を介して軌道リレーに励磁電流が流れて接点が閉
じ、列車が進入したときには、列車の車軸により
レールが短絡されるので、電流が遮断され軌道リ
レーが落下し接点が開く。

ところで、駆動リレーの一つとして２元形交流
軌道リレーが知られており、第３図Ａに示すよう
に、その２元形交流軌道リレーTRは、Ｅ形鉄心
Ｅに巻回された局部コイルL_Lと、Ｃ形鉄心Ｃに
巻回された軌道コイルL_Tと、Ｅ形鉄心ＥとＣ形
鉄心Ｃとの間〓に配設された翼板Ｂとを主要部と
して構成され、第３図Ｂに示すように、２相交流
電源MGの一方の相から局部コイルL_Lに予め一定
の電力を供給しておいて、他方の相を軌道トラン
スTT及びリレートランスRTで電圧変換して軌
道コイルL_Tに印加することで翼板Ｂを回転させ、
その回転力で接点の切り替えを行うものである。

周知のように、局部コイルL_Lと軌道コイルL_T
とのそれぞれに印加される電圧V_L，V_Tの位相差
が90度前後のときに翼板Ｂの回転力（トルク）は
最大となり（以下トルクが最大となるときの局部
コイル端子電圧V_Lと駆動電圧V_Tとの位相差を最
大回転力率角φmという）、局部コイル端子電圧
V_Lが一定であるとすれば、その最大回転力の大
きさは駆動電圧V_Tにより定まる（その原理の詳
細は、例えば『信号概論（全国共通教材電気関
係）』（日本国有鉄道刊）に記載されている）。

しかし、実際の位相差は軌道回路の状態により
変化するので、軌道抵抗子T_rや軌道リアクトル
T_x、またはリレートランスRTの位相調整コンデ
ンサＣなどで位相差が90度近くになるように調整
する必要がある。そして、調整した位相差と実測
した局部コイル端子電圧V_Lとを基に、対数表や
三角関数表を参照しながら、２元形交流軌道リレ
ーTRを確実に動作させるために必要な駆動電圧
を算出し、リレートランスRTの電圧タツプによ
つて、駆動コイルL_Tに印加する電圧V_Tを上記の
駆動電圧に調節する。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、上記のように対数表や三角関数表を
参照しながら複雑な数式に基づいて駆動電圧を算
出するのは大変手間がかかり、そのため設置現場
での電圧調整は経験によることが多かつた。もち
ろん関数機能をもつ小型電子計算機で算出するこ
とも考えられるが、対数や三角関数などの数学的
知識が必要であるので、誰でも簡単に算出できる
というわけにいかない。また、量産品ではない専
用の小型電子計算機を作製するとなれば費用がか
かる。

そこで、本考案は２元形交流軌道リレーの駆動
電圧を簡単に知ることができる計算尺を提供する
ことを目的としてなされた。

［課題を解決するための手段］ 本考案の要旨とするところは、 軌道コイルと局部コイルとを通電して翼板を回
転させることで接点を切り替える２元形交流軌道
リレーの駆動電圧を算出するための計算尺であつ
て、 長尺で偏平な固定尺と、該固定尺に該固定尺の
長手方向に平行して摺動自在に装着された移動尺
とからなり、 上記固定尺の長手方向に、上記軌道コイル端子
電圧を対数で表した第１の目盛りと上記局部コイ
ルの端子電圧を対数で表した第２の目盛りとをそ
れぞれ設け、 上記移動尺に、上記固定尺の上記第２の目盛り
に対向して、上記軌道リレーが上記翼板の回転に
より最大トルクを出力するときの上記局部コイル
端子電圧と上記軌道コイル端子電圧との位相差か
ら、実位相差を引いた差分角の余弦を対数で表し
た第３の目盛りを設け、 さらに上記移動尺に、上記固定尺の上記第１の
目盛りに対向して、上記２元形交流軌道リレーの
駆動に必要な軌道コイル端子電圧を上記第１の目
盛りにおいて示すカーソルを設けたこと、 を特徴とする軌道リレー駆動電圧算出用計算尺に
ある。

［作用］ 以上のように構成された本考案の軌道リレー駆
動電圧算出用計算尺によれば、まず移動尺を動か
して、最大回転力率角から、実位相差を引いた差
分角を示す第３の目盛り位置を、固定尺に設けら
れた第２の目盛り上の実測した局部コイル端子電
圧を示す位置に合わせる。すると、カーソルが、
自らが正対する第１の目盛りの位置に、当該軌道
リレーを駆動するために必要な軌道コイル端子電
圧（駆動電圧）を指し示す。

例えば、最大回転力率角φmは、当該軌道リレ
ーに固有のものであつて実測試験により既知であ
り、実位相差、すなわち実際に印加される局部コ
イル端子電圧と軌道コイル端子電圧との位相差φ
及び局部コイル端子電圧V_Lも実測により既知で
あるとすると、最大回転力率角から実位相差を引
いた差分角は、φm−φと求まるので、第３の目
盛り上の位置φm−φを、第２の目盛り上の位置
V_Lに合わせる。すると、カーソルが、第１の目
盛り上で駆動電圧V_Tを指し示す。

［実施例］ 本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、本実施例の軌道リレー駆
動電圧算出用計算尺（以下、単に計算尺という）
１は、横長で偏平な固定尺３と、固定尺３の溝３
ａ及び３ｂにはめ込まれその長手方向に摺動でき
る移動尺５とからなる。

固定尺３においては、その上辺縁に、軌道コイ
ルの端子電圧（以下、単に軌道コイル電圧とい
う）V_Tを対数で表した第１目盛りＡが設けられ、
同下辺縁には局部コイルの端子電圧（以下、単に
局部コイル電圧という）V_Lを対数で表した第２
目盛りＢが設けられている。

移動尺５においては、第２目盛りＢに対向する
側の辺縁に、軌道コイルの最大回転力率角φmか
ら、実際の局部コイル電圧V_Lと軌道コイル電圧
V_Tとの位相差φを引いた差分角の余弦を対数で
表した第３目盛りＣが設けられ、第１目盛りＡに
対向する辺縁の中ほどにカーソル７が設けられて
いる。

なお、最大回転力率角φmは、個々の軌道リレ
ーに固有の値であり、実測試験により求められ、
通常各々の軌道リレーに添付された試験表に記載
されている。

各目盛りＡ，Ｂ，Ｃ及びカーソル７は、以下に
述べる原理に基づいて作製される。

軌道リレーは、局部コイルがつくる磁束の変化
によつて翼板に流れる渦電流と、軌道コイルがつ
くる磁場とが作用しあつて発生する電磁力により
翼板が回転し、この回転力（トルク）により接点
の切り替えを行う。その発生トルクτは、フレミ
ングの左手の法則によれば次式で表される。

τ＝k_a×V_L×V_T×sinθ… (1) （ただし、k_aは比例定数、θは局部コイルがつ
くる磁束と軌道コイルがつくる磁束との位相差。
以下、この位相差を磁束位相差θという） ここで、局部コイルの定格電圧をV_LN、軌道コ
イルの定格電圧をV_TNとすると、軌道リレーの駆
動に必要な目標トルクτNは、(1)式から τN＝k_a×V_LN×V_TN×sinθN… (2) と求まる（ただし、θN＝π／２）。

したがつて、軌道リレーを差動させるには、 τ≧τN… (3) なる条件を満たせばよいので、(1)式及び(2)式を(3)
式に代入して次式を得る。

V_T≧V_TN×（V_LN／V_L）／sinθ… (4) ここで、局部コイル及び軌道コイルのぞれぞれ
における端子電圧と磁束との位相差をそれぞれ
φL，φTとし局部コイル電圧V_Lと軌道コイル電
圧V_Tとの位相差をφとすれば、磁束位相差θは、
次式で表される。

θ＝φ−（φL−φT）… (5) （ただし、φL及びφTは当該軌道リレーに固有
の位相差であるが、φは軌道回路の状態により変
化する） (1)式において、トルクτはθ＝π／２のときに
最大になるので、軌道リレーに固有の値である最
大回転力率角φmはθ＝π／２を(5)式に代入し
て、 θm＝π／２＋（φL−φT）… (6) と求められる。

次に、(5)式の両辺の正弦をとつたものと(6)式と
から、次式を得る。

sinθ＝cos（φm−φ）… (7) (7)式を(4)式に代入すると、次式を得る。

V_T≧V_TN×（V_LNV_L）／con（φm−φ）… (8) 軌道リレーが安定して差動するための軌道コイ
ル電圧の余裕をC_S（通常＋5Vを標準としている）
とすると、軌道コイルの定格電圧レベルは、
［V_TN＋C_S］となるので、これを(8)式に代入して
次式を得る。

V_T＝（V_TN＋C_S）×（V_LN／V_L）／cos（φm−φ）
… (9) 次に、(9)式の両辺の対数をとつて整理すると次
式を得る。

logV_T＝log（V_TN＋C_S）×log｛cos（φm−φ）｝＋
log（V_LN／V_L）… (10) ここで、V_TN＝50（Ｖ）の軌道リレーについて、
V_L＝V_LN＝110（Ｖ）、φ＝φmの場合を基準とする
と、カーソル７の位置は、軌道リレー電圧V_T＝
V_TN＋C_S＝55（Ｖ）の位置（第１目盛りＡ）に正
対する位置と定まり、移動尺５の変位△ｘは次式
で表される。

△ｘ＝k_b×log｛V_T／（V_TN＋C_S）｝… (11) ＝k_b×［−log｛cos（φm−φ）｝ ＋log（V_LN／V_L）］… (12) （ただし、k_bは任意に定めることのできる比例
定数である。） (12)式より、（φm−φ）については、log・cos目
盛り、V_L及びV_Tについては、対数目盛りとなる
ことが判る。

次に、計算尺の使い方について説明する。

第３図Ｂに示すように、２元交流軌道リレー
TRが軌道回路に対応して設置され、局部コイル
L_Lに２相交流電源MGの一方の相の電圧（約110
（Ｖ））が印加され、他方の相の電圧が軌道トラン
スTT及びリレートランスRTにより定格電圧に
近い電圧に変圧されて軌道コイルL_Tに印加され
るものとする。

まず、局部コイルL_Lと軌道コイルL_Tとのそれ
ぞれに印加される電圧の位相差φが90度に近い値
になるように調節して測定器で位相差φを計り、
また局部コイル端子電圧V_Lを実測する（例えば、
105（Ｖ））。最大回転力率角φmは、軌道リレー
TRの実測試験により既知であるので、（φm−
φ）が求まる（例えば、10度とする）。第３目盛
りＣの10度の位置を第２目盛りＢの105（Ｖ）の位
置に合わせ、カーソル７が指し示す第１目盛りＡ
の位置を見ると、軌道リレーTRの駆動に必要な
軌道コイルL_Tの端子電圧V_T（駆動電圧）は、58.5
（Ｖ）と解る。

上記したように本実施例の計算尺１によつて、
位相差φと局部リレーの端子電圧V_Lとから、き
わめて簡単に軌道コイル電圧V_Tを知ることがで
きる。したがつて、計算尺１を使えば、駆動電圧
調整の経験がなくても容易に軌道コイル電圧V_T
を知ることができる。

さらに、(11)式から明らかなように、軌道リレー
駆動のための定量的な電圧余裕C_Sを設定して各目
盛りＡ，Ｂ，Ｃを作製するので、軌道リレーを確
実に動作させうる軌道コイル電圧V_Tを知ること
ができる。

また本計算尺１は、構成及び構造が簡単であり
機械的電気的要素もまつたくないので、大変安価
に作製でき、高価な駆動電圧算出専用の小型電子
計算機を作製する必要がない。

なお、本実施例では移動尺５上のカーソル７の
位置はV_L＝V_LN＝110（Ｖ）、V_TN＝50（Ｖ）の場合
を基準として定めたが、局部コイル定格電圧V_LN
と軌道コイル定格電圧V_TNとに応じたそれぞれの
カーソル位置を目盛つておけば、定格電圧の異な
る軌道リレーにも本計算尺１を使うことができ
る。

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案の軌道リレー駆動電
圧算出用計算尺では、固定尺に、軌道コイル端子
電圧を対数で表した第１の目盛りと局部コイルの
端子電圧を対数で表した第２の目盛りとを設け、
移動尺に、最大回転力率角から、実位相差を引い
た差分の余弦を対数で表した第３の目盛りとカー
ソルとを設けたので、上気差分と局部コイル端子
電圧とから簡単に軌道リレーの駆動電圧を知るこ
とができる。

したがつて、駆動電圧調整の経験がなくても容
易に軌道コイル電圧V_Tを知ることができ、また
高価な駆動電圧算出専用の小型電子計算機を作製
する必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の軌道リレー駆動電圧参集用計
算尺の平面図、第２図は同計算尺の使用状態を示
す説明図、第３図Ａは軌道リレーの説明図、第３
図Ｂは軌道リレーが敷設された軌道回路の説明図
である。 １……軌道リレー駆動電圧算出用計算尺、３…
…固定尺、５……移動尺、７……カーソル、Ａ…
…第１目盛り、Ｂ……第２目盛り、Ｃ……第３目
盛り。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 軌道コイルと局部コイルとを通電して翼板を回
   転させることで接点を切り替える２元形交流軌道
   リレーの駆動電圧を算出するための計算尺であつ
   て、 長尺で偏平な固定尺と、該固定尺に該固定尺の
   長手方向に平行して摺動自在に装着された移動尺
   とからなり、 上記固定尺の長手方向に、上記軌道コイル端子
   電圧を対数で表した第１の目盛りと上記局部コイ
   ルの端子電圧を対数で表した第２の目盛りとをそ
   れぞれ設け、 上記移動尺に、上記固定尺の上記第２の目盛り
   に対向して、上記軌道リレーが上記翼板の回転に
   より最大トルクを出力するときの上記局部コイル
   端子電圧と上記軌道コイル端子電圧との位相差か
   ら、実位相差を引いた差分角の余弦を対数で表し
   た第３の目盛りを設け、 さらに上記移動尺に、上記固定尺の上記第１の
   目盛りに対向して、上記２元形交流軌道リレーの
   駆動に必要な軌道コイル端子電圧を上記第１の目
   盛りにおいて示すカーソルを設けたこと、 を特徴とする駆動リレー駆動電圧算出用計算尺。