JPH0840116A - 鉄道の直流き電システム - Google Patents

鉄道の直流き電システム

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JPH0840116A
JPH0840116A JP17451094A JP17451094A JPH0840116A JP H0840116 A JPH0840116 A JP H0840116A JP 17451094 A JP17451094 A JP 17451094A JP 17451094 A JP17451094 A JP 17451094A JP H0840116 A JPH0840116 A JP H0840116A
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JP
Japan
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rail
train
railway
current
feeding system
Prior art date
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Application number
JP17451094A
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English (en)
Inventor
Tsugio Mizutani
次雄 水谷
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電気鉄道の漏れ電流及び漏れ磁界を軽減
し、地磁気観測所等に対する観測上の障害を防止できる
ようにする。 【構成】 レール6と枕木8との間に絶縁物7を介在さ
せ、更に枕木8と大地12との間にコンクリート等の絶
縁抵抗の高い道床9を設ける。これにより、レール6か
ら大地への漏れ電流は絶縁物7及び道床9により小さく
なる。また、漏れ磁界も小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電車へ直流電力を供給
する鉄道の直流き電システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の鉄道の直流き電システムでは走行
用のレールを運転用主電流の帰路として使っており、枕
木や道床の絶縁性がはなはだ不完全なため、レールの導
体抵抗が低いにもかかわらずレールと大地間の絶縁抵抗
は天候により大きく左右され、雨天、特に嵐等の状態で
は絶縁抵抗が著しく低下し、レールから大地への漏れ電
流が著しく増加する。レールからの漏れ電流は電車の負
荷電流、帰路抵抗、変電所間隔の2乗に比例し、レール
の漏れ抵抗に反比例する。したがって漏れ電流を小さく
するには原理的には変電所間隔を小さくし、レールの漏
れ抵抗を大きくすればよい。漏れ電流の大きさは数10
0Aから数1000Aに達することもある。
【0003】図4は漏れ電流の発生原理を説明するため
の図である。図5は従来の鉄道の直流き電システムの構
成図である。図4及び図5において、1は変電所、2は
架線、6はレール、4は電車を示している。
【0004】次に動作について説明する。図4(a)に
おいて変電所1よりDkm離れた位置において電車4が
運転電流Ipをとっているとする。この場合、電車4の
存在する付近のレール6の対地電位は正電位となる。変
電所1の付近のレール6の対地電位は負電位となる。電
車4の存在する付近ではレール6から大地に電流が漏
れ、変電所1付近では大地に漏れた電流がレール6に帰
ってくる。図4(b)〜(d)はその時の電流IL(レ
ールと大地間の電流)、IN(レールの電流)、IK(大
地中の電流)と電車の位置との関係をそれぞれ示す。
【0005】この漏れ電流の作用として通常知られてい
るのは、レールやその付属品及びケーブル、水道管、ガ
ス管等の地中埋設金属体の電食であるが、さらに、通信
線に対する誘導障害あるいは地磁気観測所に対する磁気
じょう乱の問題等がある。大地電流に関して電気設備技
術基準第257条に規定されているように地磁気観測所
または地球電気観測所に対しては観測上の障害を及ぼさ
ないようにする必要がある。
【0006】従来の鉄道の直流き電システムは図5に示
すように並列き電を行っており、電気的に正、負極とも
並列につながっている。従ってレールより大地に漏れた
漏れ電流は広範囲に及び、漏れ電流によって生ずる磁力
が自然界の地磁気に影響を及ぼす。電気鉄道から波及す
る磁界はビオ・サバールの法則によって計算されるが、
架線とレールの電流方向は反対であるから遠方において
大部分の磁界は互いに打ち消し、その差電流及び漏れ電
流が地磁気に影響する。差電流は地表面に磁界の垂直分
力を生じ、漏れ電流の地中に向かう成分が磁界の水平分
力を生じる。レールを帰路としている直流電気鉄道にお
いてレールからの漏れ電流を抑制するにはレールの帰路
抵抗の減少、変電所間隔の短縮、あるいはレールと大地
間の絶縁抵抗を増加することにより可能である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、漏れ電流を抑
制するため、帰路抵抗を減らせるにはレールにき電線を
併設して、レールに電流を流すようにすれば原理的には
可能であるが併設き電線のサイズが非常に大きくなり経
済的でなく、また変電所間隔を短縮すれば、漏れ電流は
ある程度抑制できるが、電車負荷電流の大きい場合ある
いは運転間隔が短い場合等においてはレールが全線にわ
たりつながっているため漏れ電流を広範囲にばらまいて
しまい、あまり効果が得られない問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は上記のような
課題を解決するためになされたもので、漏れ電流を小さ
くすることができ、また、漏れ磁界も小さくすることが
できる鉄道の直流き電システムを提供することを目的と
する。
【0009】第1の発明は、直流供給電力の帰路のレー
ルと枕木との間に絶縁物を介在させ、更に上記枕木と大
地との間にコンクリート等の絶縁抵抗の高い道床を設け
たことを特徴とするものである。
【0010】第2の発明は、プラスチック製等の絶縁抵
抗の高い枕木を用い、更に上記枕木と大地との間にコン
クリート等の絶縁抵抗の高い道床を設けたことを特徴と
するものである。
【0011】第3の発明は、大地には接しず電車の加重
がかからない直流供給電力帰還線を上記電車の走行路に
沿って設け、直流電力をレールには流さず、上記直流供
給電力帰還線へ流すように構成したことを特徴とするも
のである。
【0012】第4の発明は、大地には接しず電車の加重
がかからない直流供給電力帰還線を架線に沿って極力接
近させて設け、直流電力をレールには流さず、上記直流
供給電力帰還線へ流すように構成したことを特徴とする
ものである。
【0013】
【作用】第1の発明において、電車からの電流はレール
へ流れるが、レールから大地への漏れ電流は絶縁物及び
コンクリート等の道床により小さくなる。
【0014】第2の発明において、レールから大地への
漏れ電流はプラスチック等の枕木及びコンクリート等の
道床により小さくなる。
【0015】第3の発明において、電車からの電流は直
流供給電力帰還線へ流れるので、大地への漏れ電流は最
小になる。
【0016】第4の発明において、電車からの電流は架
線に沿って極力接近させて設けられた直流供給電力帰還
線へ流れるので、大地への漏れ電流は最小になり、漏れ
磁界も最小になる。
【0017】
【実施例】
実施例1(請求項1に対応).以下、この発明の実施例
を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施例1に
係る鉄道の直流き電システムの構成図である。図1にお
いて、1は変電所を示し、その正極は架線2に接続さ
れ、その負極はレール6に接続されている。4は電車を
示し、3は電車4のパンタグラフ、5は電車4の車輪を
示す。レール6は電車4の走行路として用いられている
とともに電車4からの電流を流す直流供給電力の帰路と
しても用いられている。7はレール6と枕木8との間に
設けられた絶縁物、9は枕木8と大地12との間に設け
られたコンクリート等の絶縁抵抗の高い材料からなる道
床を示す。
【0018】次に動作について説明する。電車4には、
架線2を通じてパンタグラフ3を介して変電所1の正極
からの正電位が与えられ、レール6を通じて車輪5を介
して変電所1の負極からの負電位が与えられる。したが
って、変電所1の正極からの電流は架線2を通じてパン
タグラフ3を介して電車4に流れ、電車4からの電流は
車輪5を介してレール6を通じて変電所1の負極に大部
分帰って行くが、その帰還電流の一部分は大地12に流
れ込む。即ち、レール6は非常に多数の絶縁物7、枕木
8、及び道床9を介して接地されているため、一部の帰
還電流は大地12に流れ込み変電所1の道床9、絶縁物
7、及びレール6を通じて変電所1の負極に帰ってく
る。しかしながら、この実施例1ではレール6と枕木8
との間に絶縁物7を使用し、また、枕木8は絶縁抵抗の
高いコンクリートやプラスチック等の材料で構成されて
いるため、レール6から大地12を通じて帰る電流は非
常に小さくなる。この結果、漏れ電流は従来に比べて極
めて小さくでき、これにより地磁気に対する磁界の影響
を非常に小さくできる。
【0019】実施例2(請求項2に対応).なお、上記
実施例1ではレール6と枕木8との間に絶縁物7を介在
させたが、枕木8を絶縁抵抗の高いプラスチック製等の
ものを用いると、絶縁物7を用いなくても、同様な効果
が得られる。
【0020】実施例3(請求項3に対応).図2はこの
発明の実施例3に係る鉄道の直流き電システムの構成図
である。図2において、図1に示す構成要素に対応する
ものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図2
において、11は大地12には接しず、電車4の加重が
かからない直流供給電力帰還線であり、この直流供給電
力帰還線11は電車4の走行路に沿って設けられてお
り、電車4の集電シュー10が接触するようになってい
る。また、この直流供給電力帰還線11は変電所1の負
極に接続されている。レール6は変電所1の負極には接
続されない。
【0021】次に動作について説明する。変電所1の正
極からの電流は架線2を通じてパンタグラフ3を介して
電車4に流れ、電車4からの電流は集電シュー10を介
して直流供給電力帰還線11を通じて変電所1の負極に
帰って行く。このように電車4からの帰還電流をレール
6に帰さないで、集電シュー10及び直流供給電力帰還
線11を通じて変電所1に帰すようにしたので、大地1
2への漏れ電流は皆無に等しくすることができる。
【0022】実施例4(請求項4に対応).図3はこの
発明の実施例4に係る鉄道の直流き電システムの構成図
である。図3において、図2に示す構成要素に対応する
ものには同一の符号を付し、その説明を省略する。この
実施例4では、大地12には接しず電車4の加重がかか
らない直流供給電力帰還線11を架線2に沿って極力接
近させて設けられている。この直流供給電力帰還線11
は変電所1の負極に接続されている。レール6は変電所
1の負極には接続されない。
【0023】次に動作について説明する。変電所1の正
極からの電流は架線2を通じてパンタグラフ3を介して
電車4に流れ、電車4からの電流は集電シュー10を介
して直流供給電力帰還線11を通じて変電所1の負極に
帰って行く。このようにして電車4からの帰還電流をレ
ール6に帰さないで、集電シュー10及び直流供給電力
帰還線11を通じて変電所1に帰すようにするととも
に、直流供給電力帰還線11を架線2にできる限り接近
させた配置にすることにより、大地12への漏れ電流を
皆無にし、更に、架線2と直流供給電力帰還線11との
作る漏れ磁界を最小にすることができる。したがって、
地磁気観測所等の近くを電車4が走行する場合、前記実
施例3のように架線2と直流供給電力帰還線11との離
隔距離が大きいと、架線2と直流供給電力帰還線11と
を流れる電流により漏れ磁界の発生が無視できなくなる
が、この実施例4では上記離隔距離が小さいので、漏れ
磁界を最小にでき、地磁気観測所等に影響を与えること
がなくなる。
【0024】
【発明の効果】以上のように第1の発明によれば、直流
供給電力の帰路のレールと枕木との間に絶縁物を介在さ
せ、更に上記枕木と大地との間にコンクリート等の絶縁
抵抗の高い道床を設けて構成したので、レールから大地
への漏れ電流は絶縁物及び道床により小さくなり、これ
により変電所間隔は従来通りで、き電線を多数付加する
ことがなく漏れ電流及び漏れ磁界を低価格で軽減するこ
とが実現できる。したがって、地中埋設金属体の電食を
防止でき、更に、通信線に対する誘導障害あるいは地磁
気観測所や地球電気観測所に対する観測上の障害を防止
できるという効果が得られる。
【0025】第2の発明によれば、プラスチック製等の
絶縁抵抗の高い枕木を用い、更に上記枕木と大地との間
にコンクリート等の絶縁抵抗の高い道床を設けて構成し
たので、レールから大地への漏れ電流は枕木及び道床に
より小さくなり、これにより変電所間隔は従来通りで、
き電線を多数付加することがなく漏れ電流及び漏れ磁界
を低価格で軽減することが実現できる。したがって、地
中埋設金属体の電食を防止でき、更に、通信線に対する
誘導障害あるいは地磁気観測所や地球電気観測所に対す
る観測上の障害を防止できるという効果が得られる。
【0026】第3の発明によれば、大地には接しず電車
の加重がかからない直流供給電力帰還線を電車の走行路
に沿って設け、直流電力をレールには流さず、上記直流
供給電力帰還線へ流すように構成したので、レールから
大地への漏れ電流は皆無に等しくなり、これにより変電
所間隔は従来通りで、き電線を多数付加することがな
く、漏れ電流を皆無に等しく、かつ漏れ磁界を軽減する
ことを低価格で実現できる。したがって、地中埋設金属
体の電食をかなり防止でき、更に、通信線に対する誘導
障害あるいは地磁気観測所や地球電気観測所に対する観
測上の障害を防止できるという効果が得られる。
【0027】第4の発明によれば、大地には接しず電車
の加重がかからない直流供給電力帰還線を架線に沿って
極力接近させて設け、直流電力をレールには流さず、上
記直流供給電力帰還線へ流すように構成したので、レー
ルから大地への漏れ電流は皆無に等しくなり、かつ、漏
れ磁界も最小になり、これにより変電所間隔は従来通り
で、き電線を多数付加することがなく、漏れ電流を皆無
に等しく、かつ、漏れ磁界を最小にすることを低価格で
実現できる。したがって、地中埋設金属体の電食をかな
り防止でき、更に、通信線に対する誘導障害あるいは地
磁気観測所や地球電気観測所に対する観測上の障害をか
なり防止できるという効果が得られる。また、地磁気観
測所の近傍の直流電気鉄道の敷設を可能にするという効
果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1に係る鉄道の直流き電シ
ステムの構成図である。
【図2】 この発明の実施例3に係る鉄道の直流き電シ
ステムの構成図である。
【図3】 この発明の実施例4に係る鉄道の直流き電シ
ステムの構成図である。
【図4】 漏れ電流の発生原理を説明するための図であ
る。
【図5】 従来の鉄道の直流き電システムの構成図であ
る。
【符号の説明】
1 変電所、2 架線、3 パンタグラフ、4 電車、
5 車輪、6 レール、7 絶縁物、8 枕木、9 道
床、10 集電シュー、11 直流供給電力帰還線、1
2 大地。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電車へ直流電力を供給する鉄道の直流き
    電システムにおいて、直流供給電力の帰路のレールと枕
    木との間に絶縁物を介在させ、更に上記枕木と大地との
    間にコンクリート等の絶縁抵抗の高い道床を設けたこと
    を特徴とする鉄道の直流き電システム。
  2. 【請求項2】 電車へ直流電力を供給する鉄道の直流き
    電システムにおいて、プラスチック製等の絶縁抵抗の高
    い枕木を用い、更に上記枕木と大地との間にコンクリー
    ト等の絶縁抵抗の高い道床を設けたことを特徴とする鉄
    道の直流き電システム。
  3. 【請求項3】 電車へ直流電力を供給する鉄道の直流き
    電システムにおいて、大地には接しず上記電車の加重が
    かからない直流供給電力帰還線を上記電車の走行路に沿
    って設け、上記直流電力をレールには流さず、上記直流
    供給電力帰還線へ流すように構成したことを特徴とする
    鉄道の直流き電システム。
  4. 【請求項4】 電車へ直流電力を供給する鉄道の直流き
    電システムにおいて、大地には接しず上記電車の加重が
    かからない直流供給電力帰還線を架線に沿って極力接近
    させて設け、上記直流電力をレールには流さず、上記直
    流供給電力帰還線へ流すように構成したことを特徴とす
    る鉄道の直流き電システム。
JP17451094A 1994-07-26 1994-07-26 鉄道の直流き電システム Pending JPH0840116A (ja)

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Cited By (4)

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