JPH06178402A - 鉄道車両における空調運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受給電装置が動作したときの空調装置の運転
台数削減を極力少なくして、サービスの低下を防ぐ。 【構成】 この発明の鉄道車両における空調運転制御装
置は、いずれかの補助電源装置が故障した場合には、演
算部によって、残りの正常な補助電源装置によって賄う
ことができる電力から重要負荷の必要電力を差し引いた
残りの電力によって同時に運転できる空調装置の台数を
求め、制御部によって、演算部が求めた同時運転可能台
数分ずつ、所定の周期で順繰りに各車両の空調装置を運
転させる。こうして、補助電源装置のいずれかが故障し
ても、各車両とも少なくなった電源容量以内で空調を断
続的に行なうことができ、各車室内が急激に不快な状態
になることを防止し、乗客に対するサービスの低下を少
なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、１編成当たりに複数
台の補助電源装置が設置されていて、いずれかの補助電
源装置が故障した場合に、受給電装置によって各車両の
必要電力を正常な補助電源装置からの電力によって賄う
ようにした鉄道車両において、受給電装置が働いている
場合に各車両に設置されている空調装置を最大限運転で
きるようにする空調運転制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、鉄道車両には空調装置や客室内蛍
光灯、車両の運転に必要なその他の装置に安定した電力
を供給するために補助電源装置が装備されており、一般
的には、補助電源装置が１編成当たり複数台装備され、
さらに、いずれかの補助電源装置が故障した場合に他の
正常な補助電源装置から故障した補助電源装置の系統に
電力を供給するように受給電装置も装備されている。

【０００３】一方、各車両ごとに設置される空調装置
は、コンプレッサ、コンデンサファン、エバポレータフ
ァンなどで構成され、大電力を消費するものである。

【０００４】そこで、従来は、補助電源装置の１台が故
障した場合には、受給電装置を働かせて、故障した補助
電源装置の系統に正常な補助電源装置の系統から電力を
供給することによって各車両の必要電力を賄うようにし
ているが、各車両ごとの重要負荷、例えば、室内照明灯
や車両の運転に必要な装置のような重要な装置には受給
電時にも健全時と同様に給電する必要がある。そのた
め、大電力を消費する各車両ごとの空調装置すべてに健
全時と同じ電力を供給しようとすれば、重要負荷への電
力供給ができなくなるので、空調装置を大幅に削減運転
することにより、編成全体として補助電源の容量を超過
しないように運転している。

【０００５】例えば、１編成６両で空調装置各々の容量
が３０ｋＶＡ／両、重要負荷容量が１０ｋＶＡ／３両で
あり、補助電源装置が１００ｋＶＡ／３両で、１編成に
２台装備されている場合、いま、１台の補助電源装置が
故障して受給電装置が働くと、残りの正常な１台の補助
電源装置によって必要電力を賄う必要があり、補助電源
装置１００ｋＶＡから重要負荷の必要電力２０ｋＶＡを
引いた８０ｋＶＡが空調装置に供給することができる電
力容量となる。この１編成で８０ｋＶＡの容量は、空調
装置１台当たりに換算すると、たかだか１３ｋＶＡ／両
の許容容量にしかならない。

【０００６】そこで、鉄道車両に使用される空調装置
は、一般的な負荷内訳として１２ｋＶＡのコンプレッサ
２台と、３ｋＶＡのコンデンサファンと、３ｋＶＡのエ
バポレータファンで構成されているので、空調装置半減
モードでも１８ｋＶＡ／両となって許容容量をオーバー
するために、受給電装置が動作したときには、車内温度
が高くても全空調装置をエバポレータファンだけを運転
する送風モードにして運転していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の鉄道車両における空調運転制御装置では、１台の
補助電源装置が故障すれば、許容電力容量の関係から、
全部の空調装置を送風モードにして運転するようにして
いたため、乗客へのサービスが低下する問題点があっ
た。

【０００８】ところで、上述の編成の場合、全空調装置
を送風モードで運転する場合、３ｋＶＡ×６（両）＝１
８ｋＶＡの電力容量が必要なだけで、８０ｋＶＡ−１８
ｋＶＡ＝６２ｋＶＡだけ、補助電源装置に余裕が生じる
ことになり、その余裕分を利用することによって何台か
の空調装置はフル運転させることができるが、従来は余
裕分を十分に活用することがなく、それだけ、乗客に不
快な思いをさせることになっていたのである。

【０００９】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みてなされたもので、いずれかの補助電源装置が故障し
て受給電装置が動作している場合でも、正常な補助電源
装置の容量以内で何台かの空調装置をフル運転させ、し
かもフル運転させる車両を順繰りに切り換える制御を行
なうことによって、乗客に対するサービスの低下を少な
くすることができる鉄道車両における空調運転制御装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、１編成当た
り複数台設置された補助電源装置と、各車両ごとに設置
され、補助電源装置から電力を受ける空調装置と、補助
電源装置のいずれかが故障した場合に各車両の必要電力
を正常な補助電源装置の電力だけで賄うために故障した
補助電源装置の系統に正常な補助電源装置からの電力を
供給する受給電装置とを備えて成る鉄道車両における空
調運転制御装置において、いずれかの補助電源装置が故
障した場合に、残りの正常な補助電源装置によって賄う
ことができる電力から重要負荷の必要電力を差し引いた
残りの電力によって同時に運転できる空調装置の台数を
求める演算部と、演算部が求めた同時運転可能台数分ず
つ、所定の周期で順繰りに各空調装置を運転させる制御
部とを備えたものである。

【００１１】

【作用】この発明の鉄道車両における空調運転制御装置
では、いずれかの補助電源装置が故障した場合には、演
算部によって、残りの正常な補助電源装置によって賄う
ことができる電力から重要負荷の必要電力を差し引いた
残りの電力によって同時に運転できる空調装置の台数を
求め、制御部によって、演算部が求めた同時運転可能台
数分ずつ、所定の周期で順繰りに各車両の空調装置を運
転させる。

【００１２】こうして、補助電源装置のいずれかが故障
しても、各車両とも少なくなった電源容量以内で空調を
断続的に行なうことができ、各車室内が急激に不快な状
態になることを防止し、乗客に対するサービスの低下を
少なくする。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００１４】図１は１編成６両の編成とし、１００ｋＶ
Ａの補助電源装置２を１編成当たり２台装備し、空調装
置３が各車両１ごとに１台設置され、受給電装置４が編
成の中間に１台装備された鉄道車両を示している。そし
て、この編成の鉄道車両では、室内照明灯や運転のため
に必要な装置のための重要負荷６に１０ｋＶＡ／３両、
したがって編成全体で２０ｋＶＡだけ必要であるとす
る。

【００１５】また、図２に示すように、各空調装置３
は、３ｋＶＡのエバポレータファン１４が１台、３ｋＶ
Ａのコンデンサファン１５が１台、１台当たり１２ｋＶ
Ａのコンプレッサ１６，１７が２台の構成であり、各車
両１ごとにこの空調装置３が１台ずつ設置され、また空
調制御装置７が各車両１ごとに設置されている。

【００１６】空調制御装置７は、車室内温度を測定する
センサ８、空調構成機器１４，１５，１６，１７の動作
制御をなすための空調制御部９を備えており、空調制御
部９がリレー１０を駆動することによってそのリレー接
点１０ｒを閉じてエバポレータファン１４を駆動し、リ
レー１１を駆動することによってそのリレー接点１１ｒ
を閉じてコンデンサファン１５を駆動し、さらにリレー
１２，１３それぞれを駆動することによってリレー接点
１２ｒ，１３ｒそれぞれを閉じてコンプレッサ１６，１
７それぞれを駆動するようになっている。

【００１７】そして、この空調制御装置７は負荷軽減用
リレー１８を備えており、受給電装置５が働くときにこ
の負荷軽減用リレー１８が駆動され、そのリレーｂ接点
１８ｒが開かれることによって、コンデンサファン１
５、コンプレッサ１６，１７それぞれの駆動が強制的に
停止されるようになっている。

【００１８】図３は各車両１ごとに設置されている空調
制御装置７の負荷軽減用リレー１８に対する駆動系統を
示しており、受給電装置５の出力に対して、３接点ａ，
ｂ，ｃと２接片１９ａ，１９ｂを備えたロータリスイッ
チ１９が接続されている。このロータリスイッチ１９
は、ロータリスイッチ駆動装置２０によって回転駆動さ
れ、ａ，ｂ，ｃの３接点に２接片１９ａ，１９ｂが順に
切り替わりながら接触するようになっている。そして、
ロータリスイッチ１９の３接点ａ，ｂ，ｃ各々に対し
て、Ａ〜Ｆの６台の車両のうちの２車両ずつの負荷軽減
用リレー１８が接続されており、２接片１９ａ，１９ｂ
が接点ａ，ｂ，ｃに順次接触することによって、４車両
分ずつの負荷軽減リレー１８が同時に駆動され、残りの
２車両分の負荷軽減リレー１８だけが非励磁の状態にお
かれるようになっている。

【００１９】次に、上記構成の鉄道車両における空調運
転制御装置の動作について説明する。

【００２０】２台の補助電源装置２，２が共に健全な場
合には、１００ｋＶＡ／３両の電源容量である。そこ
で、６両のすべての空調装置３をフル稼働させたとして
も、１台当たりの電力容量が（３＋３＋１２×２）＝３
０ｋＶＡであるので、全部で６×３０＝１８０ｋＶＡで
あり、重要負荷の１０×２＝２０ｋＶＡと合わせてちょ
うど２００ｋＶＡとなり、各空調装置３を独自に動作さ
せることができる。

【００２１】しかしながら、１台の補助電源装置が故障
し、受給電装置４が動作すると、次のようにして各空調
装置３に対する負荷軽減動作がなされる。図３に示すよ
うに、受給電装置４が動作してその接触器５が動作する
と、ロータリスイッチ１９が動作し、まず２接片１９
ａ，１９ｂが接点ａ，ｂに接触し、Ａ，Ｂ車両の組と、
Ｃ，Ｄ車両の組とのそれぞれ負荷軽減リレー１８が合計
４つ駆動されることになる。この結果、これらのＡ〜Ｄ
車両それぞれの空調装置３においては、図２に詳しいよ
うに、負荷軽減リレー１８の駆動によって３つのリレー
接点１８ｒがオープン動作し、コンデンサファン１５と
２台のコンプレッサ１６，１７に対する電源供給を遮断
し、これらの４台の空調装置３はエバポレータファン１
４だけが動作する送風動作に切り換えられることにな
る。そして残りのＥ，Ｆ車両の組の２台の空調装置３そ
れぞれに対する負荷軽減リレー１８は駆動されず、した
がってそれらのリレー接点１８ｒはクローズのままとな
り、Ｅ車両、Ｆ車両それぞれに設置されている空調装置
３，３はフル稼働が可能とされる。

【００２２】しかしながら、この場合、４台の空調装置
３については、エバポレータファン１４だけが動作する
ように負荷軽減されているので、２台の空調装置３がフ
ル稼働したとしても、全体で必要とされる負荷容量は、
（３×４＋（３＋３＋１２×２）×２）＝７２ｋＶＡで
あり、重要負荷６の負荷容量２０ｋＶＡと合わせても、
１編成全体でたかだか９２ｋＶＡとなり、１台の補助電
源装置２の電源容量１００ｋＶＡで賄える範囲の負荷容
量に抑制できることになる。

【００２３】ところが、この場合、いつまでもＥ，Ｆ車
両という決まった２両の空調装置３だけをフル稼働可能
とし、他の４台の空調装置３を送風動作だけとするので
は、それらの設置されているＡ〜Ｄ車両の乗客が不快な
思いをすることになるので、ロータリスイッチ１９をロ
ータリスイッチ駆動装置２０で駆動することにより、２
接片１９ａ，１９ｂを３接点ａ，ｂ，ｃの間で順次切り
換えながら接触させることにする。

【００２４】すなわち、ロータリスイッチ駆動装置２０
によってロータリスイッチ１９を１０分ごとに切換動作
させるようにして、最初の１０分間は上述のようにＥ，
Ｆ車両の組の空調装置３，３をフル稼働可能とし、次の
１０分間は２接片１９ａ，１９ｂそれぞれを接点ｂ，ｃ
に接触させるように切り換えることにより、接点ａに接
続されているＡ，Ｂ車両の組の空調装置３，３をフル稼
働可能とし、続く１０分間は２接片１９ａ，１９ｂそれ
ぞれを接点ｃ，ａに接触させるように切り換えることに
より、接点ｂに接続されているＣ，Ｄ車両の組の空調装
置３，３をフル稼働可能とする。そして、３０分が経過
すると、また最初のＥ，Ｆ車両の組の空調装置３，３だ
けをフル稼働可能とするように順次、切り換えるように
する。

【００２５】こうすれば、１台の補助電源装置２が故障
したために、受給電装置４を動作させて健全な１台の補
助電源装置２だけで鉄道車両の必要負荷を賄うことがで
き、しかもその電源容量から許容される範囲で最大限の
台数の空調装置をフル稼働させることができ、乗客への
サービスの低下を可能な限り抑えることができるように
なる。

【００２６】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ることはなく、図４および図５に示す構成とすることも
できる。すなわち、近年では、モニタ装置を装備した鉄
道車両が多くなってきていて、補助電源装置の状態入力
（故障の有無）、空調装置の運転状態、各車両の室内温
度入力などをすべてモニタ装置が認識しており、さら
に、モニタ装置は各車両間で伝送装置によって情報の交
換を行なうようにしている。

【００２７】そこで、図４に示すように、このようなモ
ニタ装置２１を利用して、各車両１のモニタ装置２１ご
とにその内部に負荷軽減指令リレー接点２２ｒを設け、
この負荷軽減指令リレー接点２２ｒを空調制御装置７の
負荷軽減リレー１８と接続しておく。そして、図５に示
すように、あらかじめ決められている同期信号２３と受
給電動作信号２４とを２入力とするＡＮＤ論理回路２５
の出力によって駆動される負荷軽減指令リレー２２も設
けておき、この負荷軽減指令リレー２２が駆動されると
き、負荷軽減指令リレー接点２２ｒがクローズ動作する
ようにするようにしておく。

【００２８】そこで、６両の車両Ａ〜Ｆ各々のモニタ装
置２１における負荷軽減指令リレー２２は、図６のタイ
ミングチャートに示すような同期信号２３と受給電動作
信号２４とによって負荷軽減指令の出力動作するように
設定すれば、上述の実施例と同じような空調装置の負荷
軽減運転が可能となる。すなわち、Ａ，Ｂ車両、Ｃ，Ｄ
車両、Ｅ，Ｆ車両それぞれ２両で１組とし、各組に対す
る同期信号２３は１サイクル３０分のパルス信号とし、
そのうち１０分間はオン、２０分間はオフとなる信号と
し、各組ごとに１０分ずつ位相をずらせたものとしてお
く。このようにすれば、受給電動作信号２４が入るタイ
ミングｔ１から１０分間ずつ、２車両だけの負荷軽減指
令がオフ、残りの４車両の負荷軽減指令がオンとなるパ
ルス信号が各ＡＮＤ論理回路２５から出力されて負荷軽
減指令リレー２２が動作されることになり、この結果、
２車両の空調装置３，３はフル稼働を可能とし、残りの
４車両の空調装置は送風動作だけが可能となる負荷軽減
運転が実現されることになる。

【００２９】なお、この第２実施例において、同期信号
と受給電動作信号とのＡＮＤ論理によって負荷軽減指令
リレーをオンする構成としたが、各車両の室内温度を比
較して、常に温度が高い車両から２両分を残し、他の４
車両について負荷軽減指令リレーをオンする構成とすれ
ば、常に車内温度が高い車両から優先させて空調装置を
運転することができ、サービスの低下の抑制がいっそう
有効となる。

【００３０】また、上記の第１、第２実施例では６両編
成の鉄道車両を例示して説明したが、編成車両数は限定
されることはなく、また補助電源装置の装備台数も制限
されることはなく、受給電装置が動作している状態の電
源容量から重要負荷のための電力容量を差し引いた残り
の電力容量の範囲内で空調装置の最大限可能な運転台数
を見極め、その運転可能台数分だけに制限して運転する
ように負荷軽減運転制御する方式であればその制御方式
は問われない。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、いずれ
かの補助電源装置が故障した場合には、残りの正常な補
助電源装置によって賄うことができる電力から重要負荷
の必要電力を差し引いた残りの電力によって同時に運転
できる空調装置の台数を求め、この同時に運転が可能な
台数分ずつ、所定の周期で順繰りに各車両の空調装置を
運転させるようにしているので、補助電源装置のいずれ
かが故障しても、各車両とも少なくなった電源容量の範
囲内で空調を断続的に行なうことができ、各車室内が急
激に不快な状態になることを防止することができ、補助
電源装置の故障発生時の乗客に対する空調サービスの低
下を極力小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の車両編成の様子を示す説
明図。

【図２】上記実施例における空調制御装置の回路構成を
示すブロック図。

【図３】上記実施例における負荷軽減リレー系統を示す
系統図。

【図４】この発明の他の実施例の負荷軽減リレー系統を
示す系統図。

【図５】上記実施例における負荷軽減指令リレーの駆動
回路を示すブロック図。

【図６】上記実施例における負荷軽減指令リレーの動作
を示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１ 車両 ２ 補助電源装置 ３ 空調装置 ４ 受給電装置 ５ 接触器 ６ 重要負荷 ７ 空調制御装置 ８ 温度センサ ９ 空調制御部 １０ エバポレータファン駆動リレー １１ コンデンサファン駆動リレー １２ コンプレッサ駆動リレー １３ コンプレッサ駆動リレー １４ エバポレータファン １５ コンデンサファン １６ コンプレッサ １７ コンプレッサ １８ 負荷軽減リレー １９ ロータリスイッチ ２０ ロータリスイッチ駆動装置 ２１ モニタ装置 ２２ 負荷軽減指令リレー ２３ 同期信号 ２４ 受給電動作信号 ２５ ＡＮＤ論理回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １編成当たり複数台設置された補助電源
   装置と、各車両ごとに設置され、前記補助電源装置から
   電力を受ける空調装置と、前記補助電源装置のいずれか
   が故障した場合に各車両の必要電力を正常な補助電源装
   置の電力だけで賄うために故障した補助電源装置の系統
   に正常な補助電源装置からの電力を供給する受給電装置
   とを備えて成る鉄道車両における空調運転制御装置にお
   いて、 いずれかの補助電源装置が故障した場合に、残りの正常
   な補助電源装置によって賄うことができる電力から重要
   負荷の必要電力を差し引いた残りの電力によって同時に
   運転できる空調装置の台数を求める演算部と、前記演算
   部が求めた同時運転可能台数分ずつ、所定の周期で順繰
   りに各空調装置を運転させる制御部とを備えて成る鉄道
   車両における空調運転制御装置。