JPH0624934B2 - 鉄道車両用換気装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、鉄道車両用換気装置に係り、特に高速でトン
ネル内を走行する車両に使用して好適な鉄道車両用換気
装置の制御方法に関する。

〔発明の背景〕

従来、高速の鉄道車両における換気装置としては、新幹
線に用いられるように、車両に給気装置と排気装置を対
で設置し、車内の換気を行うと同時に車両がトンネル内
を高速で走行するときの車内圧力の急激な変化を防止す
るようにしている。

列車が高速でトンネル内を走行するとトンネル内の車外
圧力が急激に変化し、この車外圧力の変化が車内に伝播
すると車内圧力も変化する。この車内圧力の変化幅及び
変化速度の大きさが許容限界をこえると、乗客の耳に不
快感を与えるようになる。

そこで、車外圧力が変化しても車内圧力があまり変化し
ないように特別な性能をもった送風機を給・排気装置に
使用している。

具体的な例としては、特公昭58−9022号公報の第１図に
て説明しているように給・排気装置の送風機として風量
〜圧力特性の急傾斜のものが使われている。そして、こ
れらの送風機の圧力特性における最高値（すなわち最高
圧力）は列車がトンネル内を走行するときに発生する車
外圧力の変化の最大値を上廻るように設定される。その
理由は車外圧力の最大変化値（一般には負圧側への変化
が大）が瞬間的に送風機の最高圧力特性値を越えると、
給気用送風機において逆流現象が発生し、給気用送風機
を通って車内の空気が車外に流出する。排気用送風機で
の車内空気排出とあわせると車内空気の車外への流出が
急増し、車外空気の車内への取込みは零になるため、車
内の圧力が急低下し、乗客の耳に不快感を与えることに
なるからである。

ところが、列車速度をさらに増そうとすると上記のトン
ネル内における車外圧力の変化が増大するため、さらに
圧力特性の大きさ送風機が必要になる。

一般に、送風機の圧力特性はランナー直径、回転数の増
大につれて上昇する傾向があるため、圧力特性の大きな
送風機を供給するということは、とりもなおさず送風機
の大形化、高速化を必要とすることを意味する。

そして、送風機の大形化、高速化は換気装置全体の大形
化、高価格化、騒音増大をまねくという問題があった。

また、別の方法として列車がトンネル内を通過するとき
には換気装置の給・排気流路を遮断する方式があるが、
この方法によれば山陽新幹線のようにトンネルの多い路
線では換気量の絶対量が不足して車内のＣO₂濃度が上昇
したり、O₂濃度が低下したりするという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、車内圧力変動を許容限度
内におさえ、しかも換気空気量の減少を極力おさえるこ
とにより客室内空気を清浄に保つことのできる鉄道車両
用換気装置の制御方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、車外圧力変化の最大値がトンネル内を列車が
高速ですれちがう際に発生することに鑑みて、対向する
列車同士がトンネル内に存在する場合に、列車に備えら
れた換気装置の給気流路および排気流路を少なくとも絞
るかまたは遮断することによって、常にトンネル走行時
に換気風量を絞る場合に比べて換気量の減少をおさえる
ことができ、車内のＣＯ₂濃度やＯ₂濃度を許容限度内に
おさえ、かつ、車内の圧力変化を許容限度内におさえる
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を具体的な実施例により説明する。

第１図は、本発明の一実施例における列車内の機器配置
図である。第２図はトンネル内における列車のすれちが
い状況を示す図である。第３図は本発明の一実施例にお
ける換気制御の具体的構成例を示す図である。第４図は
本発明の一実施例における動作を説明するための図であ
る。

まず、第１図により、本発明の一実施例における車内機
器配置を説明する。この図において、１は車両の屋根〜
天井間に設置された給気装置で、２は新鮮外気取入れ用
のグリル、３は給気装置１の送風機、４は給気装置１の
入口付近に装着された給気流路調節用の絞り装置、５は
空調ダクト、６は吐出しグリル、７は客室、８は車内の
汚染空気を車外に排出するための排出グリル、９は排出
ダクト、10は車両の床下に設置された排気装置、11は排
気装置10の送風機、12は排気流路調節用の絞り装置、1
3，14は給・排気流路調節用の絞り装置４，12をコント
ロールする制御装置、15はトンネル内でのすれちがい期
間を検知する検出装置である。

このような構成において、検出装置15トンネル内での列
車のすれちがい期間を検知すると、検出装置15はその期
間中制御装置13，14に指令信号を発する。これにより、
制御装置13，14は、夫々絞り装置４，12を絞るかまたは
遮断して、すれちがい時の車内圧変動を少なくする。

次に、第２図〜第４図により、更に詳細に説明する。

第２図において、21はトンネル、22は上り列車、23は下
り列車で、Ａ，Ｂはトンネルの入口または出口である。
Ｃはトンネルの中央部である。

いま、上り列車22の先頭が入口Ａに来ると、上り線のト
ンネル21を列車が走行中であるという信号が発信され、
上り列車22の後尾が出口Ｂを通過するまで発信され続け
る。

一方、下り線についても同様で、下り列車23の先頭が入
口Ｂに来ると下り線のトンネル21を列車が走行中である
という信号が発信され、下り列車２３の後尾が出口Ａを
通過するまで発信され続ける。

そして、トンネル21を上り列車22が走行中に対向列車で
ある下り列車２３がトンネル21にさしかかると、上り線
から発信されている信号をキャッチしてトンネル内で
「すれちがい」が生ずることを予測できる。

トンネル２１を上り列車２２或いは下り列車２３のいず
れか一方の列車が走行中であって、該一方の列車の検出
装置１５が対向列車である前記他の列車の信号をキャッ
チすることにより該対向列車のトンネル２１内への突入
を検知すると、前記検出装置１５から指令を発して制御
装置１３，１４を動作させ、給・排気流路調整用の絞り
装置４，１２を絞るか、または閉塞させて車外圧力の変
化が車内に波乃するすなわち給気量および排気量の増減
を最小限におさえ車内圧力変化をおさえる。

この状態は、上り列車22の後尾がトンネル21の出口Ｂを
出て上り線の信号発信が停止するまで続く、また、逆に
下り線の列車２３が上り線の列車22よりも先にトンネル
21に突入したときには下り列車23の後尾が下り線の出口
Ａを出て下り線の信号発信が停止するまで同様の制御が
なされる。

すなわち、上り線、下り線ともトンネル内を列車が走行
中のみ給・排気流路調節用の絞り装置４12が絞られる
か、閉塞される。

続いて、換気制御の具体的構成例を第３図により説明す
る。第３図において、24ａ，24ａ′はトンネル21の上り
線入口であるＡ点及び出口であるＢ点に設置された発信
装置、24ｂ，24ｂ′は同様にトンネル21の下り線入口で
あるＢ点及び出口であるＡ点に設置された発信装置であ
る。15ａはトンネル内でのすれちがいを検知するための
検出装置15を構成する受信装置の一つで、トンネル内の
上り線を列車が走行していることを検出する。15ｂは同
じくトンネル内の下り線を列車が走行していることを検
知するための受信装置である。１５ｃは受信装置１５ａ
及び１５ｂからの信号を受けて上り、下り線ともにトン
ネル内を列車が走行していることを確認したときに、制
御装置13，14に指令を出す指令装置である。４，１２は
給・排気流路の開度を調節する絞り装置である。

次に作用について説明する。例えば、いま下り列車につ
いてみると、上り列車がトンネル内に突入すると入口及
び出口付近に配置された発信装置24ａ，24ａ′から信号
が発せられ、列車がトンネルから出るまで続く。下り列
車がトンネルに突入したときも同様に発信装置24ｂ，24
ｂ′から信号が発せられる。下り列車に搭載させている
検出装置15には上り列車の走行を検出する受信装置15
ａ、下り列車の走行を検出する受信装置15ｂがあり、両
方の受信装置によってトンネル内に上り、下り列車が同
時に走行していることを検知したときのみ指令装置15ｃ
が作動して制御装置13，14を操作し、絞り装置４，12の
開度を調節する。

ここで上り線の発信装置24ａ，24ａ′と下り線の発信装
置24ｂ，24ｂ′では電波の周波数を変えておけば、簡単
に上り、下りの区別ができる。

この第３図では検出装置15が一対の給・排気装置毎に、
すなわち１両毎に配置された場合の制御方式を示してい
るが、検出装置15は一編成の列車に少なくとも１個あれ
ば良い。すなわけ、例えば列車の前後先頭車にのみ検出
装置15を設置し、この検出装置の15によって各車両の制
御装置13，14に指令を送り、各車両の給・排気装置の風
量をコントロールすることもできる。その場合の効果と
しては列車全体としての換気装置の制御が簡単になる。

第３図に示す制御状況を第４図により説明する。第４図
において、Ｘは上り線においてトンネル内列車検知信号
が発信されている期間を示す。Ｙは下り線においてトン
ネル内列車検知信号が発信されている期間を示す。Ｚは
ＸとＹが重複して発信されている期間を示す。第３図に
おける検出装置15は、このＺ期間をすれちがい期間とし
て検知しており、この期間のみ、絞り装置４，12の開度
を絞る（または遮断）制御を行なっている。

本実施例によれば、従来のトンネル内走行時給・排気遮
断方式に比して給・排気風量制御時間が大幅に減少する
ので換気量の不足が解消され、客室内は清浄に保たれ
る。送風機の圧力特性を改造する必要もなくなる。

すなわち、従来の方式ではトンネル内走行の毎に送風機
を遮断していたが、本実施例ではトンネル内ですれちが
いがある時のみ制御するのであるから現行列車ダイヤか
ら考えても、その頻度はおよそ半減される。さらに、一
度の制御時間も従来は第４図のＸ，Ｙで表わされるよう
に上り列車22，または下り列車23が単独にトンネル21を
通過するのに要する時間であったが、本方式の場合は、
例えば、後から下り列車23がトンネル21に突入するケー
スにおいて、先にトンネル21を走行中の上り列車22の平
均的な位置は中央部Ｃであるから、下り列車２３がトン
ネル21に突入してから上り列車22がトンネル21を出るま
での時間、すなわち「すれちがい」の期間Ｚは平均的に
はＸ及びＹの1/2と考えてよい。したがって、本方式に
よれば、それちがい時に給・排気を完全に遮断する場合
でも従来の遮断方式に比較すればほぼ1/4の遮断でよ
く、遮断による換気不足はほぼ解消される。

さらに、給・排気を完全に遮断せずに絞る制御を行え
ば、換気不足は問題にならない程減少される。したがっ
てＣＯ₂濃度が許容限度をこえることもなくなり、車内
は清浄な状態を保つことができる。

本発明は、上述した如き列車のトンネル内でのすれちが
い検出方式によらなくても実施できる。つまり、トンネ
ル内において、上り、下り列車の先頭車がある一定距離
に近づいたことによって、互いの列車がその接近を認識
し、この認識時点からすれちがいが終了するまでの時間
内をすれちがい期間として、そのすれちがいの検知期間
上述と同様の制御を行なうことでも良い。すなわち、列
車の先頭に発信装置を設け、お互いの列車が相手の信号
を受信した時点で一定距離に接近したと判断し、この時
点から予め定められた時間内は、風量調節装置を絞るか
あるいは遮断する。

この実施例によれば、風量調節装置の絞られる期間（あ
るいは遮断される期間）は、非常に短縮される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、列車がトンネル内
を走行しており、該トンネルを対向列車が走行中である
ことを検知した際に、給・排気流路を絞るか、または遮
断することによって車外圧力変動による給気量および排
気量の変化量をおさえ、車内圧変動を許容限度内におさ
えるとともに、トンネル内走行中全般に渡って給・排気
流路を遮断する場合に比べて換気風量を減少を防止でき
るため、客室内空気を清浄に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における列車内機器配置を示
す図、第２図はトンネル内の列車のすれちがい状況を示
す図、第３図は本発明の一実施例における具体的構成例
を示す図、第４図は本発明の一実施例の動作説明のため
の図である。 １……給気装置、２……グリル ３……送風機、４……絞り装置 ５……空調ダクト、６……吐出しグリル ７……客室、８……排出グリル ９……排出グクト、10……排気装置 11……送風機、12……絞り装置 13，14……制御装置、15……検出装置 24ａ，24ａ′，24ｂ，24ｂ′……発信装置 15ａ，15ｂ……受信装置、15ｃ……指令装置 21……トンネル、22……上り列車 23……下り列車

フロントページの続き (72)発明者 山崎 博敏 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 服部 守成 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 特公 昭58−6754（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭53−28166（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車外の空気を車内に取入れる給気装置と、
   車内の空気を車外に排出する排気装置と、前記給気装置
   および排気装置の空気流路の出入口周辺に設置されて給
   気流路および排気流路を調整する流路調節装置とを有す
   る鉄道車両用換気装置を制御する方法において、 前記換気装置を備えた列車がトンネル内を走行中である
   ことを検知し、前記列車に対向して走行する対向列車が
   前記トンネル内を走行中であるか否かを検知し、前記列
   車がトンネル内走行中であって、かつ、対向列車が該ト
   ンネル内を走行中である場合に、前記流路調節装置を調
   整し、給気流路および排気流路を絞ることを特徴とした
   鉄道車両用換気装置の制御方法。